차데모

1. 개요

CHAdeMO는 전기차 급속 충전을 위한 규격으로, 2000년대 후반 도쿄 전력과 일본 자동차 제조사들의 협력으로 개발되었다. 2010년 CHAdeMO 협회가 설립되어 국제 표준화를 추진했으며, 2014년 국제전기기술위원회(IEC)에서 국제 표준으로 채택되었다. 하지만 유럽에서 CCS 콤보 방식이 주류가 되면서, CHAdeMO는 일본 내수 시장을 중심으로 사용되는 추세이다. CHAdeMO는 차량-전력망 간 양방향 통신(V2G) 기술을 지원하며, 테슬라 차량의 충전을 위한 어댑터도 존재한다.

2. 역사

전기차 급속충전기 시장은 현재 일본의 차데모, 중국의 GB/T, 유럽의 CCS 콤보가 치열한 주도권 다툼을 벌이고 있다. 미국의 테슬라는 어댑터를 통해 차데모를 지원한다. 한국은 정부에서 CCS 콤보를 사용하기로 결정했다.

2019년 이후 테슬라 차량에 대한 전기차(EV) 충전 서비스에 대한 수요가 증가했다. 2022년 말 경쟁 북미 충전 시스템(NACS)의 개방 전에, 여러 전기 자동차 충전 네트워크 운영업체가 CHAdeMO 표준 충전 스테이션에 일부 테슬라 충전 커넥터 어댑터를 추가했다. 여기에는 캐나다 온타리오의 ONroute 휴게소 네트워크가 포함되었으며, 일부 60개 충전소에서 테슬라 어댑터가 CHAdeMO 커넥터에 영구적으로 부착되었다. REVEL은 뉴욕시에서 테슬라 차량 호출 운행 면허를 거부당한 후 한동안 브루클린에 충전소를 개설했다. EVgo는 2019년 초부터 선택적으로 테슬라 어댑터를 CHAdeMO 커넥터에 몇 개 추가했다.

2.1. 개발 배경

CHAdeMO는 도쿄 전력 회사(TEPCO)의 충전 시스템 설계에서 시작되었다. TEPCO는 2006년부터 2009년까지 닛산, 미쓰비시, 후지 중공업(현재 스바루) 등과 협력하여 여러 전기차(EV) 인프라 시험 프로젝트를 진행했다. 이러한 시험을 통해 TEPCO는 CHAdeMO의 기초가 될 특허 기술과 사양을 개발하게 되었다.

최초의 상업용 CHAdeMO 충전 인프라는 미쓰비시 i-MiEV 출시와 함께 2009년에 설치되었다.

2.2. CHAdeMO 협회 설립 및 국제 표준화

2010년 3월, 도쿄 전력 회사(TEPCO)는 도요타, 닛산, 미쓰비시, 스바루와 함께 CHAdeMO 협회를 설립했다. 이후 히타치, 혼다 및 파나소닉이 협회에 참여했다. CHAdeMO는 브랜드와 모델에 관계없이 다양한 EV에서 공유할 수 있는 표준화된 DC 급속 충전 시스템을 제안한 최초의 조직이었다.

CHAdeMO는 국제 전기 기술 위원회(IEC)가 충전 시스템에 IEC 61851-23, 통신에 IEC 61851-24, 커넥터에 IEC 62196-3 configuration AA를 채택하면서 2014년에 국제 표준으로 발표되었다. 그해 말, 유럽 전기 기술 표준화 위원회(EN)는 CCS 콤보 2와 함께 CHAdeMO를 표준으로 추가했으며, 2016년에는 전기 전자 기술자 협회(IEEE)가 뒤따랐다.

2.3. 경쟁 규격 및 쇠퇴

2013년, 유럽 위원회는 CCS 콤보 2를 유럽 DC 고전력 충전 인프라의 의무 플러그로 지정하면서 CHAdeMO에 큰 타격을 주었다. 유럽 의회는 2019년 1월까지 CHAdeMO 인프라 전환을 고려했으나, 최종적으로는 EU의 모든 공공 충전소가 '최소한' CCS 콤보 2를 갖추도록 요구했다.

혼다는 2016년 클래리티 일렉트릭을 시작으로 일본 외 판매 차량에 CHAdeMO 커넥터 장착을 중단했다. 닛산은 2021년 일본 외 출시된 아리야 SUV에 CHAdeMO를 사용하지 않기로 결정했다. 도요타와 스바루도 공동 개발한 bZ4X/솔테라에 일본 외 지역에서 CCS 커넥터를 장착했다. 2022년 6월 기준, 미쓰비시 아웃랜더 PHEV와 닛산 리프는 북미에서 판매되는 CHAdeMO 장착 플러그인 차량이다.

2020년대 들어, 일본 자동차 제조사들을 포함하여 일본 외 지역으로 향하는 차량에서는 CHAdeMO가 채택되지 않는 추세이다. 이에 따라 일본 외 지역에서는 CHAdeMO 대응 충전소가 줄어들고 있으며, 사실상 일본 전용 규격이 되어가고 있다.

3. 기술 사양

차데모 2.0 규격은 400kW(1000V, 400A) 직류 충전을 지원한다. 400kW 충전기는 초급속 충전기(ultra-fast)라고 불리며, 전기차를 5분 만에 80%까지 충전할 수 있는데, 이는 가솔린차의 주유 시간(5분)과 비슷하다.

2세대 닛산 리프는 차데모 2.0을 지원하며 주행거리는 400km이다. 400kW 초급속 충전기로 5분만 충전하면 80%에 해당하는 320km를 주행할 수 있다. 닛산 리프는 세계 최초의 양산형 전기자동차였으나, 2019년 1월 기준으로 연간 최다 판매 기록을 미국 테슬라 모델 3에 빼앗겼다.

2018년 3월 기준으로, 한국에 설치된 급속충전기는 모두 50kW급이었다. 배터리 용량 30kWh급 일반 전기차를 완충전(80%)하는 데 약 30분이 소요되었지만, 400kW 충전기를 사용하면 5분 이내, 100kW와 200kW 충전기는 각각 15분 및 10분 이내에 충전할 수 있다. 급속충전기는 배터리 부하 등 안전 규격에 따라 배터리의 80% 충전 이후 7kW급 완속 충전 모드로 자동 전환된다.

차량 측 리튬 이온 배터리에 부담이 가지 않도록 설계된 직류 급속 충전 방식을 채용하고 있다. CAN 통신을 통해 급속 충전기의 동작 정보를 차량에 보내고, 차량에서 충전 허가 신호를 보내는 등 정보 교환을 거쳐 직류 전류를 차량에 출력한다. 차량 측 ECU가 배터리 상태에 따라 최적의 충전 전류를 지정하고, 급속 충전기는 차량 ECU의 지령에 따라 직류 전류를 공급한다.

2017년 3월 24일, 최대 전압 500V, 최대 전류 125A에서 최대 전압 500V, 최대 전류 400A 출력이 가능한 ver 1.2로 규격이 개정되었다.

경쟁중인 유럽의 CCS 콤보 규격은 다음과 같다.
* CCS 1.0: 최대 80 KW 고속충전
* CCS 2.0: 최대 350 KW 고속충전

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3.1. 커넥터 설계

CHAdeMO 커넥터는 DC 전원 공급과 CAN 버스 프로토콜을 사용한 데이터 연결을 위한 핀을 포함한다. 이는 안전을 위해 커넥터에 전원을 공급하기 전에 안전 인터록(SAE J1772와 유사)을 제공하며, 충전 중지 시점(일반적으로 배터리 최대 충전량의 80%), 목표 전압, 총 배터리 용량, 충전 중 충전소의 출력 전류 변경 방식 등 배터리 관련 매개변수를 충전소에 전송한다.

3.2. 프로토콜 버전

CHAdeMO 프로토콜은 여러 버전을 거쳐 발전해왔다.

3.3. V2G (Vehicle-to-Grid)

2014년에 차데모는 V2G 통합을 위한 프로토콜을 발표했으며, 여기에는 Vehicle-to-load(V2L) 또는 Vehicle-to-home-off-grid(V2H)의 응용 프로그램도 포함되어 있으며, 이를 통칭하여 V2X라고 한다. 이 기술을 통해 전기차 소유자는 차량을 에너지 저장 장치로 사용할 수 있으며, 현재의 시간대별 전기요금제에 맞게 에너지 사용을 최적화하고 전력망에 전기를 공급하여 잠재적으로 비용을 절감할 수 있다. 2012년 이후, 차데모 프로토콜을 사용한 여러 V2X 데모 프로젝트가 전 세계적으로 시연되었다. 최근 프로젝트에는 미국 UCSD INVENT, Innovate UK의 지원을 받는 영국 Sciurus 및 e4Future 등이 있다.

4. 대한민국 현황

대한민국은 정부 주도로 CCS 콤보 방식을 채택하여, CHAdeMO 방식의 급속 충전기는 널리 보급되지 않았다. 2018년 3월 기준, 한국에 설치된 급속 충전기는 대부분 50kW급이었다. 400kW급 초급속 충전기를 사용하면 5분 이내에 80% 충전이 가능하지만, 당시 한국에는 설치되지 않았다. 테슬라는 어댑터를 통해 차데모를 지원한다.

5. 경쟁 규격

전기차 급속충전기 시장은 일본의 차데모, 중국의 GB/T, 유럽의 CCS 콤보가 경쟁하고 있다. 미국의 테슬라는 어댑터를 통해 차데모를 지원하며, 한국은 CCS 콤보를 사용하기로 결정했다.

차데모 2.0 규격은 400kW, 1000V, 400A 직류 충전을 지원한다. 400kW 충전기는 초급속 충전기(ultra-fast)라고 불리며, 전기차를 5분 만에 80%까지 충전할 수 있는데, 이는 가솔린차의 주유 시간과 비슷하다.

2018년 3월 기준으로 한국에 설치된 급속충전기는 모두 50kW급이다. 30kWh급 전기차를 완충(80%)하는데 약 30분이 소요되지만, 400kW 충전기를 사용하면 5분 이내, 100kW와 200kW는 각각 15분 및 10분 이내에 충전할 수 있다. 급속충전기는 배터리 부하 등 안전 규격에 따라 배터리의 80% 충전 후 7kW급 완속 충전 모드로 자동 전환된다.

차데모 3.0 규격은 아직 발표되지 않았지만, 일본은 중국의 GB/T와 공동으로 500kW 초급속 충전 규격을 개발하기로 하였다.

6. 지원 차량

다음은 차데모 방식을 지원하는 차량 목록이다.

7. 같이 보기

* 전기 자동차
* 전기 자동차 충전소
* CCS 콤보
* GB/T