CC충전, CV충전 정리 (Constant Current 충전, Constant Voltage 충전)

안녕하세요.

오늘은 전기차 배터리 충전을 하는 과정에서

CC충전 CV충전이라는 말을 많이 듣게 되는데요.

이러한 충전이 어떠한 의미를 가지고 있고, CC, CV충전이 왜 필요한지 정리하는 시간을 가지도록 하겠습니다.

 

그전에 우리는 리튬이온배터리에 대해서 알아야 합니다.

이유는 리튬이온배터리가 대부분의 전기차 배터리로 사용되기 때문입니다.

 

1. 리튬이온배터리란 무엇인가?

리튬이온배터리는 2차전지로서, 양극에서 음극으로 (충전)

또는 음극에서 양극으로(방전) 리튬이온을 이동시켜 동작하는 전지입니다.

CC, CV 충전 방식은  리튬이온배터리를 충전할때 많이 사용됩니다.

리튬이온배터리는 고밀도로 전기에너지를 저장할수 있는 장점이 있습니다.

또한 배터리의 크기를 작게, 두께는 얇게 만들수 있기 때문에

공간을 많이 차지하지 않는 장점또한 가지고 있습니다.

 

하지만, 과충전시 폭발로 이어지는 치명적인 단점을 가지고 있기 때문에

리튬이온 배터리를 충전하는 과정에서 

CC, CV 충전 방식과 같은 다양한 충전기법이 필요합니다.

 

그렇다면 CC, CV 충전은 어떠한 의미를 가지고 있는 것일까요?

2. CC, CV 충전이란 무엇일까?

CC는 Constant Current의 약자입니다.

Constant의 뜻은 '변합없는' 이란 뜻을 가지고 있습니다.

즉, 일정한 전류로 자동차 배터리를 충전한다는 뜻입니다.

위의 배터리를 충전할때 BMS(Battery Management System)이라는 ECU는

급속충전기 또는 완속충전모듈에게 

온도와 충전율(%)에 따라서 미리 지정된 충전전류 지령값을 요청합니다.

물론 온도와 충전율 및 다양한 요소 따라서 충전전류 지령값은 바뀌지만

차량입장에서는 미시적인 관점에서는 고정된 전류값이 배터리로 들어오고 있는 것입니다.

 

따라서 아래 그래프와 같이 고정된 전류가 배터리로 들어오게 되면

파랑색선과 같이 전압이 올라가게 됩니다.

하지만 앞서 말씀드린 것 처럼

리튬이온배터리는 과충전이 되면 폭발로 이어지는 문제가 있기 때문에

계속 큰 전류값이 배터리쪽으로 들어오게 되면 과충전이 될 수 있습니다.

따라서 적정 배터리 전압에 도달하게 되면

CV모드로 충전모드를 전환해야 합니다.

CV 모드는 Constant Voltage의 약자로

전압을 고정하여 전류를 흐르겠다는 의미입니다.

따라서 배터리 캐패시터에 전압을 고정하고

전하를 꽉꽉 채우겠다는 의미입니다.

리튬이온배터리는 처음 큰 전류가 흐르면 전압또한 크게 올라가는 특성이 있습니다.

여기서 어느정도 시간이 지나면 전압이 내려옵니다.

따라서, 어느정도 전압이 올라갔을때

그 전압을 고정시키고

조금씩 전류를 흘려서 내려가는 전압을 멈추어 고정시키겠다는 의미입니다.

 

이러한 CV 충전 기법을 사용하면

차량 배터리는 더 많은 전하를 보유하게 되어서,

더 많은 거리를 이동할 수 있습니다.

예전에 자동차 배터리가 폭발되는 사건이 있었는데

결국 자동차 측에서 해결한 솔루션은

배터리를  충전을 100%에서 95%로 낮춘 솔루션 이었습니다.

이것은 리튬이온배터리가 과충전이 되면 위험하기 때문에

이동거리를 손해를 보더라도 배터리의 안정성을 확보하겠다는 뜻입니다.

 

전기자동차의 핵심은 배터리의 성능 및 안정성의 많은 포션을 두고 있습니다.

 

이상으로 CV, CC 충전방식에 대한 정리를 마무리 하도록 하겠습니다.