[전기차] CCS (Combined Charging System)

빠르고 편리한 전기차 충전을 위한 필수 표준, CCS

AC/DC 충전 인렛이라는 기술이 있습니다. 이 기술은 하나의 포트를 통해서 교류(AC)와 직류(DC)의 충전을 모두 지원하는 기술입니다. 사용자가 충전 환경에 따라 유연하게 충전 방식을 고를 수 있도록 편의성을 높이기 위해서 만든 것이죠. 하지만 전기차에서 사용하는 보편적인 방식은 CCS (Combined Charging System)입니다. CCS (Combined Charging System)은 현재 글로벌 표준으로 자리 잡은 전기차 고속 충전 시스템으로 많은 제조사에서 채택하고 있습니다. 이번 글에선 이 CCS (Combined Charging System)에 대해서 알아보겠습니다.

목차

• CCS (Combined Charging System)
• CCS (Combined Charging System)의 기능
• CCS (Combined Charging System)의 종류
• CCS (Combined Charging System)의 제조사별 구성 방식
• CCS (Combined Charging System) 관련 약어
• CCS (Combined Charging System)의 고장 증상
• CCS (Combined Charging System)의 수리 비용
• 마치며

 

CCS (Combined Charging System)

CCS (Combined Charging System)는 교류(AC)와 직류(DC) 충전을 모두 지원 하는 복합 충전 시스템입니다. Type 1 또는 Type 2 AC 인렛에 DC 고속 충전용 단자를 추가로 결합한 형태로, 하나의 인렛을 통해 두 가지 방식 모두 사용할 수 있도록 설계되어 있습니다.

• 핀 구성: CCS 인렛은 AC 충전을 위한 핀(일반적으로 Type 1 또는 Type 2 커넥터의 핀)과 DC 충전을 위한 고전류용 핀 두 개를 포함하고 있습니다. 또한, 충전 제어 및 안전 기능을 위한 통신 핀(Control Pilot, Proximity Pilot)과 접지 핀(Protective Earth)도 포함합니다.
• 작동 방식: 차량의 충전 인렛은 연결된 충전 케이블의 종류(AC 또는 DC)를 인식하고, 차량 내부 시스템(배터리 관리 시스템, 온보드 충전기 등)과의 통신을 통해 적절한 전력 경로를 설정합니다.
  • AC 충전 시: AC 충전기에서 공급된 AC 전력이 인렛의 AC 핀을 통해 차량의 온보드 충전기로 전달됩니다. 온보드 충전기는 이 AC 전력을 DC로 변환하여 배터리를 충전합니다.
  • DC 충전 시: DC 충전기에서 변환된 고용량의 DC 전력이 인렛의 DC 핀을 통해 온보드 충전기를 거치지 않고 배터리로 직접 전달되어 빠르게 충전됩니다.
• 안전 및 통신: AC/DC 충전 인렛과 충전기 간에는 충전 상태, 배터리 정보, 충전 속도 제어 등을 위한 통신(ISO 15118, PWM 등)이 이루어집니다. 또한, 충전 중 케이블 분리 방지를 위한 잠금장치, 과열 방지를 위한 온도 센서 등 다양한 안전 기능이 통합되어 있습니다.

 

CCS (Combined Charging System)의 기능

• AC 및 DC 충전 통합: 사용자는 동일한 충전 포트를 통해 저속 AC 충전과 고속 DC 충전 모두 이용 가능
• 고속 충전 지원: DC 모드에서는 최대 수백 kW의 전력을 수용할 수 있어, 단시간에 충전 가능
• 통일성 확보: 유럽(Type 2 기반 CCS2), 북미(Type 1 기반 CCS1) 등 지역별 규격 차이를 두고 통일성 확보

 

CCS (Combined Charging System)의 종류

CCS Type 1 (CCS1)

• 기반: 북미에서 주로 사용되는 SAE J1772 (Type 1) AC 커넥터에 기반합니다.
• 특징: Type 1 커넥터의 상단 부분(AC 충전 핀, 통신 핀, 접지 핀)에 하단에 두 개의 큰 DC 충전용 핀이 추가된 형태입니다.
• 사용 지역: 주로 북미 (미국, 캐나다, 멕시코) 및 대한민국에서 사용됩니다.

파일명: BMW_i3_charging_inlet_port_03_2022_4739.jpg 원본 이미지 출처:commons.wikimedia-Own work 저작자: Mariordo (Mario Roberto Durán Ortiz) 편집 및 수정: 차알 원본 링크:https://en.wikipedia.org/wiki/Combined_Charging_System#/media/File:BMW_i3_charging_inlet_port_03_2022_4739.jpg 라이선스:CC BY-SA 4.0

파일명: J1772_(CCS1).svg 원본 이미지 출처:commons.wikimedia-Own work 저작자: Mliu92 편집 및 수정: 차알 원본 링크: https://en.wikipedia.org/wiki/Combined_Charging_System#/media/File:J1772_(CCS1).svg 라이선스:CC BY-SA 4.0

약자	풀네임	해설
L1	Line 1	AC 전류의 단상 라인
N	Neutral	중성선, 전류의 반환 경로
PE	Protective Earth	보호 접지, 누전 시 안전 확보용
PP	Proximity Pilot	플러그 감지 및 물리적 연결 확인
CP	Control Pilot	충전 제어 신호 및 통신 기능
DC+	Direct Current +	직류 양(+) 극
DC−	Direct Current −	직류 음(−) 극

 

CCS Type 2 (CCS2)

• 기반: 유럽에서 표준으로 사용되는 IEC 62196-2 (Type 2, Mennekes) AC 커넥터에 기반합니다.
• 특징: Type 2 커넥터의 형태(AC 충전 핀, 통신 핀, 접지 핀)에 하단에 두 개의 큰 DC 충전용 핀이 추가된 형태입니다. Type 2는 단상 및 삼상 AC 충전을 모두 지원할 수 있어 CCS2도 이를 계승합니다.
• 사용 지역: 유럽 대부분의 국가, 호주, 뉴질랜드, 남미, 아프리카, 아시아 일부 국가 등 전 세계적으로 가장 널리 사용됩니다.

파일명: Type2_CCS_Bmw_i3.jpg 원본 이미지 출처:commons.wikimedia-Own work 저작자:Teknisk Kompetanse 편집 및 수정: 차알 원본 링크:https://en.wikipedia.org/wiki/Combined_Charging_System#/media/File:Type2_CCS_Bmw_i3.jpg 라이선스: CC BY-SA 4.0

파일명: IEC_62196_Type_2_(M,_DC,_CCS_Combo_2).svg 원본 이미지 출처:commons.wikimedia-Own work 저작자: Mliu92 편집 및 수정: 차알 원본 링크:https://en.wikipedia.org/wiki/Combined_Charging_System#/media/File:IEC_62196_Type_2_(M,_DC,_CCS_Combo_2).svg 라이선스: CC BY-SA 4.0

약자	풀네임	해설
L1	Line 1	AC 3상 중 1상 라인
L2	Line 2	AC 3상 중 2상 라인
L3	Line 3	AC 3상 중 3상 라인
N	Neutral	중성선, 전류의 반환 경로
PE	Protective Earth	보호 접지, 누전 등 안전을 위한 접지선
PP	Proximity Pilot	플러그 연결 여부 및 케이블 전류 허용량 확인
CP	Control Pilot	충전 상태 및 통신 제어 기능
DC+	Direct Current +	직류 전원의 양(+) 극
DC−	Direct Current −	직류 전원의 음(−) 극

 

참고 - CCS방식과는 다른 별개의 독립적인 전기차 충전 방식

• CHAdeMO: CCS와 함께 사용되는 또 다른 주요 DC 급속 충전 표준(주로 일본)이지만, 이는 AC 충전과 별도의 커넥터를 사용합니다. CCS처럼 AC/DC 통합형 인렛 방식은 아닙니다.
• GB/T: 중국의 전기차 충전 표준으로, AC 및 DC 커넥터가 따로 있는 형태가 많지만, 최근에는 통합 형태로 발전하거나 CCS와의 호환성이 논의되기도 합니다.
• NACS (North American Charging Standard): 테슬라가 개발하고 최근 다른 제조사들도 채택하는 북미 표준입니다. 이 또한 AC와 DC 충전을 하나의 포트로 지원하는 통합형 커넥터이지만, CCS와는 물리적인 형태 및 핀 구성이 다릅니다 (AC와 DC에 동일한 핀을 사용). CCS와는 구분되는 또 다른 통합 충전 표준으로 볼 수 있습니다.

 

CCS (Combined Charging System)의 제조사별 구성 방식

제조사	구성 방식
현대/기아	VCU에서 충전 인렛 제어, CCS1 사용, 유럽은 CCS2 적용
테슬라	북미는 NACS, 유럽은 CCS2 적용
BMW	CCS2 적용, 통합형 충전 제어기 사용
GM	CCS1 사용, 차량 통신은 VCU가 담당
르노	CCS2 적용, OBC와 통합된 PEB에서 충전 제어
벤츠	CCS2 사용, ITM(Intelligent Thermal Management) 내 통합 제어 기능 포함
아우디	CCS2 적용, 열관리 및 통신 포함한 e-tron 플랫폼 내 통합 설계

 

CCS (Combined Charging System) 관련 약어

약자	풀네임	한국어
CCS	Combined Charging System	AC/DC 겸용 복합 충전 시스템
AC	Alternating Current	교류 전기
DC	Direct Current	직류 전기
OBC	On-board Charger	차량 내 AC 충전기
VCU	Vehicle Control Unit	차량 제어 유닛
PEB	Power Electronics Box	고전압 부품 모듈

 

CCS (Combined Charging System)의 고장 증상

• 충전이 안됨 - 인렛 단자 이상 또는 VCU 통신 오류 가능성
• 충전 중 끊김 - CCS 단자 접촉 불량 또는 온도 과열 감지
• DC 고속 충전 불가 - DC 핀 접촉 문제 또는 충전기와 통신 오류

 

CCS (Combined Charging System)의 수리 비용

고장 증상	예상 원인	수리 방법	수리 비용
충전이 안됨	인렛 핀 손상 또는 통신 이상	인렛 단품 교체	20만 ~ 40만
DC 충전이 작동하지 않음	DC 핀 내부 손상 또는 열손상	인렛 또는 배선 점검 후 교체	30만 ~ 50만
통합 모듈 이상	PEB 또는 VCU 통신 오류	전체 모듈 교체 필요	100만 ~ 250만

CCS 인렛은 열관리, 통신, 보안 기능이 포함된 통합형 부품이며, 고장 시 차량별로 PEB 또는 VCU 등 전체 모듈 교체가 필요할 수 있습니다.

 

마치며

CCS는 단일 포트로 다양한 충전 시나리오에 대응할 수 있는 장점이 있지만, 통합 구조로 인해 고장 시 수리보다는 교체가 필요한 경우가 많습니다. CCS는 현재 전 세계 전기차 고속 충전의 표준입니다. 사실 이런 충전 관련 표준은 하나로 정해지는것이 사용자입장에선 좋습니다. 애플처럼 자꾸 자신방식을 사용하면 기업은 어떨지 몰라도 소비자 입장에선 불편하고 짜증 나죠. 그래서 이러한 충전 표준을 설립하는 것이 전기차의 보급과 인프라 확대에 도움이 될 것입니다.

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