전기 자동차 (EV)가 점점 주류가되면서 빠른 충전 기술은 EV 소유권의 편의성을 변화 시켰습니다. 충전 시간이 몇 시간에서 몇 분으로 줄어든 경우, 운전자는 더 이상 대기 기간까지 테 더링되지 않습니다. 그러나이 빠른 전력 보충은 중요한 질문을 가져옵니다. 빠른 충전은 자동차 배터리 수명과 수명에 어떤 영향을 미칩니 까? 이 기사에서는 빠른 충전, 원리 및 그것이 EV 배터리의 장기 건강에 어떤 영향을 미치는지 과학을 탐구 할 것입니다.
빠른 충전이란 무엇이며 어떻게 작동합니까?
핵심 개념을 이해합니다
DC 빠른 충전 또는 레벨 3 충전이라고도하는 빠른 충전은 고출력 전기를 전기 자동차의 배터리에 직접 전달하는 방법입니다. 전통적인 AC 충전기 (레벨 1 또는 2) 전기를 그리드에서 자동차 내 DC (직접 전류)로 변환합니다. 대조적으로, 빠른 충전기는 DC 전원을 직접 공급하여 차량의 온보드 충전기를 우회합니다.
충전 속도는 주로 다음과 같이 결정됩니다.
충전기의 출력 용량 (KW로 측정),
차량의 배터리 관리 시스템 (BMS) 용량,
배터리의 충전 상태 (SOC) 및
열 조절 시스템이 제자리에 있습니다.
일반적으로 빠른 충전기는 50kW에서 350kW 범위의 전력을 제공 할 수 있으므로 차량은 20-40 분에 20%에서 80%로 충전 할 수 있습니다.
충전이 배터리 수명에 얼마나 빨리 영향을 미치는지 파악하려면 전기 화학 수준 에서 일어나는 일을 이해하는 것이 필수적입니다 . 리튬 이온 배터리는 방전 중에 애노드에서 음극으로 리튬 이온의 움직임을 통해 작동하며 충전 중에 역전시킵니다. 빠른 충전 중에이 이온 이동은 극적으로 가속 됩니다 .
이 속도 증가는 다음과 같습니다.
리튬 도금 . 이온이 아닌 금속으로 리튬 침착을하는 양극에
내부 저항이 증가하여 열 발생이 발생합니다.
구조적 응력 . 전극 재료에 대한
시간이 지남에 따라 이러한 효과는 다음에 기여합니다.
배터리 용량 감소,
사이클 수명 감소 (성능 저하 전의 전체 요금 수),
열 런 어웨이 또는 세포 분해 위험.
빠른 충전의 열 영향
전류의 빠른 흐름은 상당한 열을 생성하여 효과적으로 제어되지 않으면 배터리의 화학을 변경할 수 있습니다. 온도가 높아질 수 있습니다.
전해질 분해 가속화,
분리기 막을 약화시키고
배터리를 열 피로에 노출시킵니다.
배터리 제조업체는 이러한 효과를 최소화하기 위해 액체 또는 공기 냉각 시스템을 구현 하지만 빠른 충전에 대한 빈번한 노출은 느린 방법에 비해 마모가 여전히 증가합니다.
비교 테이블 - 빠른 충전 vs. 일반 충전
시각적으로 방법을 이해합니다 빠른 충전은 주요 메트릭의 일반 충전과 비교됩니다. 아래 표를 참조하십시오.
매개 변수
빠른 충전 (DC)
정기 충전 (AC)
전압
400V – 800V
120V – 240V
충전 속도 (20–80%)
20-40 분
4-8 시간
배터리 저하율
더 높은
낮추다
열 생성
높은
보통의
배터리 사이클 수명 충격
사이클 당 더 많은 마모
사이클 당 마모가 낮습니다
충전 인프라 비용
값비싼
입수 가능한
이 비교는 빠른 충전이 매우 편리 하지만 배터리 재료의 상속 된 열화와 함께 제공됩니다.
배터리 관리 시스템 (BMS) 및 빠른 충전
피해를 완화시키는 데 BMS의 역할
최신 EV에는 설계된 지능형 배터리 관리 시스템이 장착되어 있습니다 . 충전 조건을 최적화하고 손상을 방지하며 배터리 건강을 연장하도록 잘 설계된 BMS는 다음의 실시간 모니터링을 수행합니다.
전압 및 전류 레벨,
세포 온도,
충전 상태 (Soc),
셀 밸런싱.
빠른 충전 중에 BMS는 다음과 같습니다.
전류 입력을 제한하고 과열을 방지하기 위해
느린 충전 속도로 전환하십시오 . 80% SOC에 도달하면
활성 냉각 메커니즘을 트리거하십시오 . 열 임계 값을 위반 한 경우
이 지능적인 규제는 분해 효과의 심각성을 줄이지 만 완전히 제거 할 수는 없습니다 . 따라서, 최고의 BMS조차도 완화 할 수 있습니다.않고 완전히 중화되지 반복 된 빠른 충전의 단점 만으로
빠른 충전을 사용할 때 배터리 수명을 최대화하는 방법
EV 소유자를위한 실용적인 팁
여행이나 편의로 인해 빠른 충전에 자주 의존하는 경우 배터리를 보호하기위한 다음 관행을 고려하십시오.
100% 충전 상태를 자주 피하십시오. 특히 빠른 충전에서 정기적으로 100%로 충전하면 스트레스가 증가합니다. 매일 사용하기 위해 80%로 중지하십시오.
배터리 온도 모니터링 : EV 앱 또는 시스템 대시 보드를 사용하여 열 빌드 업을 추적하고 재사용 대기 시간 간격을 허용합니다.
대체 충전 모드 : 배터리의 응력을 줄이기 위해 가능할 때마다 레벨 1 또는 2 충전을 사용하십시오.
충전 후 시원한 조건에 주차 : 배터리 셀은 열을 유지합니다. 그늘이나 차고에 주차하면 더 빨리 사라집니다.
제조업체 권장 사항을 따르십시오 : 디자인은 열차 및 충전 동작이 다양하므로 항상 차량의 충전 지침을 참조하십시오.
이러한 습관을 통합하면 빠른 충전의 복합 효과가 줄어들어 전반적인 배터리 수명이 연장 될 수 있습니다.
장기 효과 : 어떤 연구 및 실제 데이터가 말하는가
최근 현장 연구 및 실험실 시뮬레이션은 빠른 충전의 영향에 대한 귀중한 통찰력을 제공했습니다. 결과는 다음을 나타냅니다.
배터리 용량은 20–30% 더 빨리 사라집니다 언제 빠른 충전은 사용 된 주요 방법입니다.
빠른 충전과 느린 충전 사이를 번갈아 가며 더 높은 효율을 유지합니다 . 10 만 마일 후에
에서 빠르게 충전하면 더 차가운 온도 리튬 도금이 증가하여 세포 건강이 악화됩니다.
이러한 통계는 빠른 충전이 본질적으로 분리되지는 않지만 적절한 온도 제어 및 충전 징계 없이 과용하면 시간이 지남에 따라 성능이 크게 줄어 듭니다.
FAQ - 빠른 충전 및 배터리 수명
Q1 : 매일 빠른 충전을 사용해도 괜찮습니까?
A : 때때로 빠른 충전이 허용되지만 매일 사용하면 저하가 가속화됩니다. 일상적인 충전의 경우 레벨 2 (AC)가 선호됩니다.
Q2 : 빠른 충전 무효 배터리 보증이 있습니까?
A : 아니요, 그러나 남용 또는 제조업체 프로토콜을 따르지 않으면 과도한 열화는 보증 청구에 영향을 줄 수 있습니다.
Q3 : 빠른 충전이 배터리에 영향을 미치는지 어떻게 알 수 있습니까?
A : 표지판에는 범위 감소, 시간이 지남에 따라 충전 속도가 느리고 배터리 냉각 활성화가 더 빈번합니다.
Q4 : 긴 여행에서 빠른 충전을 사용할 수 있습니까?
A : 물론. 빠른 충전은 시간이 중요한 긴 여행에 이상적입니다. 기본 충전 방법을 피하십시오.
Q5 : 수명에 대한 이상적인 충전 백분율 범위는 무엇입니까?
A : 스위트 스팟은 보통 20% –80% 사이입니다 . 필요한 경우가 아니라면 깊은 배출 및 전체 요금을 피하십시오.
결론
빠른 충전은 EV 인프라에서 가장 중요한 발전 중 하나를 나타내므로 전기 자동차 소유권이보다 실행 가능하고 편리합니다. 그러나 고성능 솔루션과 마찬가지로 트레이드 오프가 제공됩니다. 반복되고 통제되지 않은 빠른 충전은 배터리 수명을 단축하고 차량 범위를 줄이며 시간이 지남에 따라 유지 보수 비용을 늘릴 수 있습니다.
이해하고 빠른 충전의 원리를 인식 하고 리튬 이온 세포에 대한 화학적 영향을 채택함으로써 스마트 충전 습관을 EV 소유자는 균형 잡힌 접근 방식을 달성 할 수 있습니다. 핵심은 전략적 사용에 있습니다. 필요할 때 빠른 충전을 활용하지만 과도하게는 아닙니다..
배터리 기술이 계속 발전함에 따라 솔리드 스테이트 배터리의 발전, 개선 된 열 조절 및 더 빠르고 안전한 충전 프로토콜의 발전으로 미래는 이러한 타협이 크게 좁아 질 수 있습니다. 현재 지식과 의식적인 사용은 고속 전기화 시대에 배터리 건강을 극대화하기위한 최고의 도구로 남아 있습니다.
