*모바일이라 줄바꿈이나 오타 있을수 있습니다
제 2020년식 xc60 플러그인 하이브리드는 4년지나고 5만마일 넘게 주행했는데 아직도 여름에 19마일 -이게 광고 거리- 겨울에 15마일정도 전기로 이동 가능합니다.
차 관리는 나름 열심히 하는 편입니다…
이론상 매번 풀충하는 하이브리드가 왜 아무리 초기형이지만 배터리가 훨씬 큰 순수전기차보다 배터리 용량 유지를 잘 하고 있을까 갑자기 궁금해졋습니다.
마침 딜러쉽에 5만마일 정비를 맡기면서 정비공에게 물어보니 제 차량의 배터리 전체용량은 11.6kwh 인데, 실사용 구간은 8kwh 정도라고 하네요.
참고로 2023이후의 신형 볼보 하이브리드는 18.8kw 배터리를 가지고 있고 실사용 구간은 15kw정도라고 합니다.
볼보가 phev배터리 마모에 엄청나게 보수적으로 접근해서 사용자는 매번 풀충하고 다 쓰는걸로 보여도 실제 온보드 컴퓨터가 알아서 밑바닥 잔여배터리나 버퍼공간등을 조정하고 있다고 합니다. 거의 배터리용량의 25%를 버퍼로 쓰는 중인건데…
우매한 휴먼 주제에 어떻게든 배터리 수명 늘려보겟다고 고민하지 말고 스마트한 온보드 컴터에 다 맡기라네요 그냥 주저앉을때까지 생각없이 타야겟습니다
근데 지금 보니 볼보 공식 홈페이지에도 bev는 90프로, phev는 그냥 100프로 충전하고 다니라고 되어있긴 하네요 :
0) 리튬이온 계열의 배터리는 과충전/과방전 시에 배터리 성능이 현격하게 감소하는 특성을 갖고 있습니다. 납축전지가 과방전에 약한 반면 과충전에 강하고, Ni-Mh 충전지가 방전을 시켜줘야 메모리효과가 생기지 않는 특성등이 있는걸 고려하면, Li-ion 계열은 다루기 까다로운 배터리이죠. 열에도 약하고.. 그래서 배터리 성능의 유지를 위해서는 1) 좋은 쿨링성능, 2) 배터리 전압 상단, 하단의 버퍼 설계를 통해 수명에 지장을 주지 않는 실사용 범위 유지의 두가지 strategy를 설계단계에서 고려하게 됩니다.
1) 위에 @우미 님 언급하신 닛산 리프 1세대 (2012-2017)는 공랭식이라서 더운 날씨에 열화가 많이 진행되구요. 특히 초기모델은 배터리 전압 상단의 버퍼를 적게 설정해서 더 문제가 된거로 알아요. 풀충전할때마다 수명이 깎이는.. 그런데 그상태에서 뜨거워지면 더 빨리 배터리가 상하는.. 그런 것이요. 이건 연식은 기억이 안나는데 중간에 주행거리가 함 바뀌는데 로직을 바꾼거로 알고.. 리프 뿐만 아니라 리튬 이온 배터리에 공랭식 로직을 채용한 초기 전기차/PHEV들은 배터리 사망 이슈가 왕왕 있습니다. 예를 들어 포드사의 cmax/퓨전 플러그인이 그 이슈를 겪었지요. 그래서 요즘 나오는 차량들은 수냉식으로 많이 바뀌었구요.
2) 현재 캘리및 CARB 적용 주에서 10년 15만마일의 배터리 성능 보장을 요구하기 때문에 (기타 주는 8년 10만 마일), 제조사들의 배터리 로직은 15만 마일까지 충분히 버틸 수 있는 세팅으로 만들긴 합니다. 보통 신품 대비 70% 이하 성능으로 떨어지면 워런티 대상이 되구요.
3) 배터리 longevity는 배터리 전압의 하한 마진과 상한 마진을 얼마나 잡느냐에 따라 다르게 정해집니다. 마진을 높게 잡을수록 수명은 증가하지만 driving range는 감소하는 트레이드오프의 관계가 있습니다.
4) 3에 대해서, 하이브리드는 배터리 용량이 작기 때문에 충방전이 잦고, 엔진이라는 동력원이 존재하기 때문에 driving range에 대한 걱정이 불필요하므로 배터리 용량의 50% 정도만 실사용 구간으로 설계를 합니다.
전기차는, EV Range 자체가 마케팅 요소이기 때문에, 배터리 max voltage 마진을 적게 잡는 대신 차량에서 85% 까지만 충전하도록 하는 식으로 수명을 늘릴 수 있게 합니다. (테슬라가 이렇게 하는데, 그래서 사용자들이 실주행거리가 약속된 것보다 짧다고 불만이 있죠..)
PHEV의 경우, 하이브리드보다는 배터리팩이 크지만, 보통 20-50 마일 정도의 ev range를 갖기 때문에 daily 사용에서 완충-완방을 반복하는 조건으로, 같은 daily 주행 시 일반 ev 보다 배터리 열화가 빠를 것으로 예상되기 때문에 제목에 언급하신 그런 이슈 제기가 있죠. 다만 phev 또한 하이브리드처럼 동력원을 별도로 갖고 있기 때문에, 실제 사용용량을 작게 설정하면 그만큼 수명을 늘릴수는 있습니다.
5) 셀 전압 4.3V 이상으로 충전하면 과충전으로 보고, ev/phev의 경우 max voltage 타겟을 4.1-4.2v 선에 두는 것 같아요. 제가 예전에 찾아봤을때 셀 최대전압을 0.1v 낮출 때마다 배터리 수명이 drastic 하게 증가하는 도표가 있었는데, 그건 나중에 찾아보고 첨부할게요
6) 위에 설명한 내용에 따라, 차량에 충전 타겟 % 설정하는 메뉴가 있으면 그걸 85, 80% 정도로 설정해서 배터리 수명을 유의미하게 늘릴 수 있다고 합니다. 그런 메뉴가 없는 차량의 경우, 충전기에 타이머를 설정해서 대응할 수도 있습니다. Level 1로 12시간이면 완충될 차를 10시간만 충전한다든가 하는 식으로..
7) 덧붙여 충전시 기온이 너무 낮으면 그것도 배터리 성능에 작지만 영향을 끼칠 수 있고.
8) level 1 충전 환경이 level 2 충전 환경보다 장기적으로 배터리 성능 하락에 더 큰 영향을 끼칩니다. (이걸도 인터넷 찾아보면 커브 그래프 있습니다.
종합: 배터리 성능의 유지를 위해서는, 제조사 로직(4.1-4.2v)보다 약간 더 낮은 타겟으로 배터리 충전 (대충 8-90%만 채우고 다니기)실외보다는 실내충전, Level 2 charger 사용 등의 방법을 사용할 수 있겠습니다. 다만 이것저것 다 귀찮으면 그냥 타셔도 15만 마일은 괜찮을 거에요~~
좋은 정보 감사합니다!
근데 (8)에서, 저속충전하면 보통 배터리에서 열이 덜 발생해서 cell 열화가 덜 된다, 이렇게 알고있는 경우가 많은 것 같은데요. 오히려 충전이 너무 느려서 배터리 수명을 갉아먹는 경우인가요? 어떤 메커니즘 때문에 level 1 충전이 안좋은지 궁금하네요.
레벨 1 vs 레벨 2 배터리 열화에 대한 내용도 구글하면 좀 나오는데..
궁금하실만한 내용 이 글에 거의 다 있을거에요.
https://www.geotab.com/blog/ev-battery-health/
지나가던 이과생 부끄럽게 자세히 알고 계시네요..
Battery University라는 곳에서 올려놓은 테이블을 보면, 80%까지 충전할때 수명이 2배 되는 것을 볼수 있는데요, 3.92V까지 충전하면 수명이 거의 4배가 되는데, 65%까지 밖에 못 쓰니까, 용량 면에선 손해를 많이 봅니다. 계속 전원에 연결되어 있지만 배터리를 가지고 있는 디바이스들이 3.95V까지 충전하는 경우가 있는데 (제 집의 Nest thermostat) 이려면 꽤 오래 쓰는것 같습니다.
보통 4.0V이상의 전압이 가해지면 cell에 stress가 생긴다고 하는데, slow charging을 하면 4.0v이상에 노출되는 총 시간자체가 늘어납니다. 빨리 충전하고 빨리 써버리면 cell전압이 4.0v이하로 내려가니까 괜찮은데요, slow charger는 그렇게 할수 없으니까요.
빨리 충전하고 빨리 쓰면야 그렇지만, 보통 밤에 충전해 놓고 아침에 쓰는 패턴이면 빨리 충전하는게 더 안 좋습니다. (하지만 이거때문에 큰 문제가 생길정도는 아니라고 생각합니다. 그리고 PHEV의 경우에 어짜피 충전 전압도 BEV보다 낮고 아래 0% 전압도 BEV보다 훨씬 높습니다.)
배터리가 열화 되는데 여러가지 요인이 있지만, 고온에서 고전압으로 있을때 가스가 가장 많이 생깁니다. LFP의 경우에는 워낙 전압 자체가 낮아서 이런 현상이 적지만, 특히 핸드폰 배터리 같은 고전압 배터리는 '차에서 충전 하면서 네비로 사용할때'가 가장 위험합니다. EV용 배터리는 전압이 핸드폰용 보다는 낮게 설계가 되어 있어서 덜하긴 하지만, 땡볓에 100% 만충해놓고 방치 해 놓는것이 좋을리는 없죠.
그래서 제 차는 여름에는 보통 80%만 충전하고, 겨울에는 90%정도까지 충전하면서 사용하고 있습니다.
예 같은 맥락이라고 생각합니다. 밤 사이에 충전하면 고전압으로 유지되는 시간이 길어지니 급속 충전이 안 좋고, 급속 충전은 낮에 여행을 다닐때만, 그래야 빨리 충전하고 빨리 써버리니까요. 저는 그래서 집에서 충전할땐 80%, 급속 충전은 90%로 맞추고 씁니다.
그리고 어떤 차량은 아예 100% 충전이 불가능하게 되어 있는 경우도 있어요. Ford Mach-E가 98kw배터리에 구형은 89kw까지만 충전할수 있도록 설계가 되어 있어서 열화 현상이 적죠.
모든 차량이 다 100% 충전 안 시켜줘요. 설계 용량이랑 실제 가용 용량이 다 달라요.
다만, 마진을 얼마나 가지고 가는가가 다들 다르죠. 볼보의 경우에 이 마진이 매우 적고, Ford는 마진을 많이 가지고 간거죠.
모든이라고 하신다면, 틀린 말이 되겠네요. Lucid는 100% 오픈되어 있습니다.
https://insideevs.com/news/564017/lucid-air-usable-battery-capacity/
대부분의 차량은 마진이 있지만, 굉장히 작고, 포드는 상당히 크기 때문에 수명에 주는 영향이 아주 적습니다. 실소유주 이야기로 (Alex on Auto)1년 주행후 battery degradation이 1% 이내라고 합니다. 요점은 충전을 약간 낮게 하면 수명이 증가한다는 점입니다.
텍스리펀 되면서 5만불 안 넘고 reliable란 PHEV가 존재할까요...?
혹시 테슬라에서 phev 로 가시려는 이유를 알 수 있을까요?
양산차 기준으로, 구동계 성능 및 reliablity의 관점에서 도요타, 혼다, 그 이외인데 혼다는 지금 PHEV를 안만들죠.. 도요타는 PHEV는 북미시장에서는 프리우스 프라임, RAV4 프라임 정도인듯 합니다.
(최근에 출시한 CX-90이 도요타 기술을 사용했는지를 모르겠네요.. 둘이 지금 제휴관계로 알긴 하는데.. 이건 누가 더 잘 아시는 분이 체크해주세요)
현대는 2025년에 2세대 PHEV (up to 100km per charge, 2 motors system으로 개선)이 나올 예정이라고 하네요. 현행 기술은 아쉬움이 많습니다.
크라이슬러 패밀리는 피하세요..^^; 아주 문제가 많습니다.. 내용이 궁금하시면 페이스북에 퍼시피카 하이브리드 포럼 조인해보십셔.. 같은 구동계 쓰는 스텔란티스 계열 4xe 차량들도 같은 문제를 갖고 있을 겁니다..
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