플러그하이브리드 배터리 관리법 전기차 배터리 수명 관리

안녕하세요
오늘은 플러그인하이브리드 배터리 관리방법에 대해 알아볼게요.

먼저 플러그인하이브리드는 엔진과 리튬배터리를 장착한 차량을 말하며 BMW 530e 기준 스포츠 모드, 하이브리드 모드, 전기 모드 그리고 배터리 충전 모드 이렇게 4가지 모드를 사용할 수 있습니다.

엔진모드의 경우 신차 출고 시 초기엔 차량 에이징 즉 길들이기를 위해 일정 키로수까지는 고출력, 급정거, 급가속을 하면 안됩니다. 관련한 포스팅은 이전에 작성했으니 아래 링크 참조해주세요.

신차 길들이기 방법 필독 신차도 에이징이 필수 플러그인하이브리드 길들이기

그럼 먼저 리튬이온 배터리 관리방법에 대해 알아볼게요
먼저 배터리 수명에 영향을 미치는 요인은 크게 4가지가 있습니다.

1. 온도: NMC Cell은 너무 높거나 낮은 온도에서 작동 시 수명에 영향을 줄 수 있으니 되도록 실온조건을 유지하면서 사용하는 것이 중요합니다.

2. 충/방전 속도: 전문용어로 C-Rate이라고도 하는데 높은 충/방전율로 배터리를 사용 시 온도가 증가하게 되고 이는 배터리 수명에 단축시킬 수 있습니다. 여기서 차량의 배터리 C-Rate을 관리하기 앞서 먼저 C-Rate이 무엇인지를 이해할 필요가 있습니다.
*C-Rate: 배터리 Capacity를 기준으로 정의됩니다. 단순하게 1C-Rate은 배터리의 동일한 용량과 동일한 전류로 1시간 동안 충/방전 하는 것을 의미합니다. 예를 들어, 530e의 12kWh 배터리 용량을 기준으로 주행가능거리가 40km 라면 1시간에 40km거리를 주행한다면 12kW의 용량을 1시간 동안 1C-Rate으로 방전한 것입니다.
그럼 반대로 배터리 완충 시 2시간이 걸린다고 가정하면 이는 1시간 동안 전체 용량의 반 즉 6kW를 충전한 것으로 0.5C-Rate의 속도로 충전한 것이 됩니다.
여기서 배터리 관리 측면으로 첨언 하자면 NMC 배터리 기준 실온 조건에서 1C-Rate을 충/방전 시 별도의 냉각 성능 없이 배터리 임계온도를 넘지는 않습니다. 그러나 1C-Rate 즉 주행가능 거리를 1시간 내에 도달하였다면 이는 좀 더 높은 C-Rate을 사용한것이 되기 때문에 가급적 배터리 사용 시 과속은 안하시는 것이 배터리 관리 측면에서 좋습니다.
저 같은 경우에는 배터리 관리를 위해 정체 시에만 전기 모드로 배터리를 낮은 C-Rate에서 사용하고 1C-Rate이 넘는 환경은 만들지 않습니다.

3. 배터리 밸런싱, 균형 충전: 배터리는 팩 Pack은 여러 셀이 하나의 직/병렬로 연결되어 있습니다. 여기서 각 셀마다의 전압 차이가 클 수록 그 하나만 과충/방전이 될 수 있으며, 이는 셀 수명을 단축시킬 수 있기때문에 셀간의 전압 차이를 줄이고 균형을 유지하려면 되도록 완충충전기를 사용하는 것이 좋습니다. 그리고 요즘 기술은 Battery Management System(BMS)에서 자연 방치 시 자연 밸런싱을 해주는 기술이 있기때문에 장기간은 아니더라도 일주일 이내정도는 어느정도 충전되어있는 배터리 상태라면 균형잡힌 샐 밸런싱 성능을 유지하는데에도 좋을 수 있습니다.

4. 충격: 배터리는 양극제 음극제 분리막 크게 3가지 요소를 갖고 분리막은 양극과 음극 사이에 위치해 전해질을 통과하는 리튬이온의 이동을 제어하고 두 전극 사이의 전기적인 접촉과 충돌을 방지시키는 역할을 합니다. 이는 셀 안정성에 굉장히 중요한 역활이며 만약 배터리가 충격을 받을 시 이 분리막이 회손되어 배터리 화재 즉 열폭주가 일어날 확률이 있기에 충격에 굉장히 유의해야 하고 충격이 있을 경우 즉시 운행을 멈추고 제조사에 문의하는 것이 가장 좋습니다.

그럼 오늘은 리튬이온 배터리 관리법에 대해 알아보았구요
다음 포스팅에서는 플러그인 하이브리드 각 모드에 대한 사용법과 차량관리와 연비에 좋은 모드 사용법에 대해 알아보는 시간을 갖겠습니다.