전기차 배터리 어떻게 쓰나? (부제: 배터리 특성/충전 방법)

앗싸 1등! ㅋㅋㅋ

선리플후 감상입니다. ㅋ

와 제가 마모하면서 일하는데 도움 받을줄은 꿈에도 몰랐습니다. 이런거 기술 시연을 컴퓨터로 하는 일을 하고 있는데 정말 머리속에 쏙쏙 들어오게 설명 잘 해주셨네요~ 감사합니다. 

아 관련 일을 하세요? 혹시 어떤일을 하시는지 알려주셔도 되나요, 개인정보에 민감하시면 안 알려주셔도 됩니다. 그냥 관심있어서요.

ㅎㅎ 별건 아니고요 원래는 엔진을 해석하는 일을 했는데 요샌 차량 주행 + 배터리 해석 모델링을 해요. 8월까지 e vehicle 데모 모델을 만들어야 하는데 말빨이 부족해 고민이었거든요.. 여기 말씀하신 내용들로 케이스 만들면 되겠네요~ 잘되면 밥 쏠께요~

엔진을 해석하셨다구요? 오 더 재미있어 보입니다. 예전에 EVO ECU Flash와 real time logging tool을 써서 엔진 ECU튠을 했었는데, 생각보다 잘 안되더라구요, 점화 타이밍과 연료비율 맵핑을 주로 튜닝했었는데, dyno가 아니고 주로 길에서 logging한 데이터를 써서 그런지 기대한 것처럼 logging이 안나오더라구요. 요즘은 인제 전기차 ECU 핵킹 툴이 언제 나오나 가끔 보고 있습니다.

오 컨트롤러셨군요. 저는 좀 더 근본적인 combustion analyzer 입니다. 연소실 안에서 왜 이렇게 불이 잘 타냐, 더 불 잘타게 하면 어떻게 하냐는 걸 제안하는 거죠.

이것도 배터리에 대한 상세모델을 이용해서 몇년후의 배터리 수명을 예측하는 일이고요... 그냥 전기차 매니아(?) 가 아니라 자동차에 관련된 일을 하시다니 정말 반갑네요~ 저도 폭풍님처름 글 잘쓰고 싶습니다!

앗 저는 직업적이 아니라 개인적으로  엔진ECU 튠을 했다는 얘기입니다. 직업은 전기쟁이입니다.  하여튼 그러면 점화 타이밍과 연료비율, 밸브 타이밍등등에 전문가이시겠네요, ㅎㅎ

글쵸 그쪽계열이죠 ㅎㅎ 전 이런걸 실험하기 전에 3차원 해석 모델을 만들어서 성능을 미리 예측하는 일을 합니다.

와 직업과 상관없이 ECU 튜닝을 자기차로 하시다니 정말 대단한 열정이시네요. 전 대학원 졸업하고 귀찮고 무서워서 제 손으로 엔진에 있는 볼트 하나에도 손대본 일이 없네요...

ㅅㅇㄱ

좋은 글 감사합니다,,,!

3번, 요즘 랩탑은 자체 프로그램으로 충전은 60%/80%/100%에서 멈추고 유지시키는게 가능한데, 그런 기능은 없나요?

5번 아이폰이 유명하죠 ㅋㅋ

일부 기종/년식에 그 기능이 있습니다. 모델3, BOLT(19년식), LEAF(13년식), LEAF(2013)는 100% 아니면 80%만 됩니다.

현직 배터리로 먹고사는 입장에서 몇가지 첨언을 드리자면

3번은 어짜피 자동차 회사에서 100%까지 충전도 못하게 막아 놨습니다. 

여러분이 보고 계시는 SOC는 RSOC(Reated State Of Charge)로 최대 충전전압과 최저 방전 전압을 장수명으로 사용할 수 있도록 중간만 사용하게 세팅해 놨습니다. 너무 스트레스 받으면서 충전 안하셔도 됩니다. 

6번의 경우에는 저온에서 충전을 하게 되면 리튬이온 배터리 특성상 추후 안정성에 문제가 생길 수도 있습니다. 그래서 일반적으로는 영하의 날씨에서는 충전을 아예 못하게 막는 제품들도 있습니다. 차량의 경우에는 워머로 조금 온도를 올린 다음에 저속 -> 중속 -> 고속 충전으로 단계적으로 올라 가도록 설계 했을것으로 예상합니다. (제가 자동차 쪽이 아니라 예상만 합니다. 저는 IT쪽이라서리 ㅠ.ㅠ)

그리고 냉장고 안에 배터리를 보관하라는 교수는... 무시하세요. 

이론적으로는 저온이 좋다고는 하지만, 극저온은 또 안 좋거든요. 완전 미신인데 교수나 되는 사람이 그런말을 한다는것이 그사람의 수준을 의심하게 합니다. 

배터리는 상온이 가장 좋습니다. 사람이 편한 온도가 배터리한테도 편한 온도라고 생각 하시면 좋습니다. 

닛산 VW 랑 전기차에 관해 일을 같이 한적이 있는데 그쪽 엔지니어들이 SOC MAX 를 95% 정도로 잡으라고 하더라구요.. 그정도면 무난한가요?..

Cell마다 특성이 달라서 뭐라 말씀드리기 애매합니다. 

낮게 잡으면 낮게 잡을수록 수명은 길어 집니다. 

하지만 한번 충전시 마일리지가 차이가 나니, 적정선에서 충전 전압을 정하게 됩니다. 

차마다 다른거군요.. 그럼 온도나 운전습관등 condition 에 따라 dynamic 하게 SOC max 를 바꿀수도 있겠네요..  설명 감사합니다..

온도에 따라서는 바꿔 주겠지만, 운전 습관에 따라서 바꿔 줄만큼 똑똑하게 만들지는 의문입니다. (아주 춥거나 아주 더우면 덜 충전하는게 좋은건 사실이니까요)

그거 연구하고 적용하는것도 다 돈이라서요. ㅎㅎㅎ 그냥 보수적으로 잡는게 가장 쉽습니다. 

리튬이온 전지라는 게 100%가 다 상대적이더라구요, 보통 4.2V를 100% 잡지만, 거기서 더 충전하면 또 전압과 보관된 에너지가 늘어나니까요, 사용자에게 보여지는 100%는 결국 설계 엔지니어가 결정하겠지요.

그리고 냉장고 배터리는 그 교수도 이론상으로는 그렇다고 우스게 소리로 한 거라고 생각됩니다.

농담이라도 그런말씀은 안 하셨으면 해요. 

예전에 한국에서 사람들이 휴대폰 배터리 냉동실에 얼리는게 유행아닌 유행처럼 벌어 졌었는데요 그것도 자칭 전문가들의 얘기가 돌다가 그리 되었거든요. 

그리고 Cell 전압은 Cell을 만드는 공장에서 사용자의 조건에 맞춰서 이정도 사용하시면 됩니다 하고 Spec화 한것입니다. 

그 이상으로 사용하면 열화가 더 빨라지거나, 심한 경우에는 폭발을 할 수도 있습니다. 

하지만 시스템을 디자인할때 그것보다 낮춰서 사용하는 경우도 많이 있습니다. 

하지만 자동차용 Cell의 경우에는 처음에 Cell을 개발할때부터 고객(차량 개발사)의 사용 스펙에 맞춰서 설계를 하기 때문에 Cell에서 요구하는 Spec을 그대로 따라서 전압을 사용해도 수명에 문제가 없게 됩니다. 

위에 교수님이 말씀하셨다고 하는 부분은 "안쓸때는 이론상으로 냉장고에 넣어서 보관하면 제일 오래간다"인데, 이게 냉장고에서 꺼내서 상온에서 사용시 용량이 올라간다(배터리가 오래간다)는건 아니고..

본문 뉘앙스를 보면 배터리가 저온에서 유지되면 내부 부반응이 적게 일어나서 자가방전 등이 줄어드는 등 배터리 수명이 올라간다는 의미로 보입니다. 배터리는 어디까지나 화학 디바이스이니까요.

물론 자동차 전지를 냉장고에 넣을 수는 없겠으나, 그 교수님이 무시할만한 말을 한건 아닙니다.

이론상 셀의 경우에 저온보관을 할 경우에 부반응이 적게 일어날 수 있습니다. 

하지만, 팩의 경우에는 저온(영하)보관시에 내부저항 증가로 인하여 팩 자가방전이 심하게 일어날 수 있습니다. 

차량의 경우도 비슷 합니다. 

테슬라 메뉴얼에도 영하 30도 미만으로 내려갈 경우에는 24시간 이상 방치하지 말라고 메뉴얼에 명기 하였습니다. (설마 테슬라 모는 사람이 거라지 없는 집에 살것 같지는 않습니다만 그래도 혹시나 블리자드때문에 외부 방치되면... ㄷㄷㄷ)

Temperature Limits For better long-term performance, avoid exposing Model S to ambient temperatures above 140° F (60° C) or below -22° F (-30° C) for more than 24 hours at a time. 

추운동네 사시는 분들은 가급적 겨울에는 지속적으로 완충을 하시고, 여름에 무진장 더운곳 계시는 분들은 조금 덜 (한 80%정도) 충전하고 다니시는것이 배터리 관리에 도움이 될 것입니다. 

셀과 팩 레벨에서 자가방전의 온도거동이 저렇게 다른건 처음 알았습니다. 한가지 궁금한게요. 우미님께서 팩이 저온에서 내부저항증가로 자가방전이 일어난다고 말씀하셨는데, 제가 이해하기로 전지가 저온에서 내부저항 증가하는 건은 kinetics 문제때문이고 이로 인해 용량감소가 심하게 일어나는 것이고.. 자가방전의 개념은 부반응으로 인한 에너지 감소로 알고 있습니다. 저온에서 내부저항 증가로 인해 용량감소하는 현상은 셀이나 팩 레벨 모두 똑같이 적용이 되는거구요. 

일단 추운곳에서 유지된 전지는 충전을 해도 내부 저항이 꽤 올라온 상태라 상온에서 충전한만큼 다 충전된 상태는 아닐테니, 우미님 조언처럼 충전을 좀 더 자주해주는게 낫겠지요. 

정확하게 표현을 하면, 팩의 저항의 증가분은 모두 셀의 내부저항 증가분 입니다. 보호회로 및 시스템에서 사용하는 전류치가 동일한 경우 셀의 내부저항 증가분만큼의 로스가 추가 되는겁니다. 너무 단순화 해서 적으려고 하다 보니까 제대로 적어 놓지를 못했네요. 

좋은 글 감사합니다!

친구 열받았는지 안 그래도 새벽/저녁에 1-2시간씩 충전하러 나가는 게 매우 귀찮았는지, 그 다음부터는 절대 테슬라 안 몰고 오더라구요,

>>> 요거 때문에 아직 전기차로 휴가 가는건 시기상조죠. 출퇴근 용 세컨카가 딱 맞습니다. 

하지만 마일리지와 사용빈도로 보면 세컨카를 메인으로 쓰는 꼴이죠. ㅋㅋ

네, 사용빈도 기준 아니고, 차 구매 순서에서, 일단 만능이 가능한 개솔린 차를 하나 먼저 사고, 돈 더 벌면 두번째 차로 전기차 라는 의미로 세컨카요. 

근데 아무 충전소에나 가서 아무 전기차가 충전해도 되나요? 결재는 미리 회원 가입을 해야하나요? 아니면 그냥 현장에서 신용카드로 되나요? 전기차를 한번도 소유해본적이 없어 그런게 궁금합니다. 

카드/회원 둘다 가능합니다. 충전기에서 신용카드도 받구요, 미리 회원가입을 해서 그 충전기 카드(예 EVgo)가 있으면 가격이 좀 쌉니다.

120/240V 충전은 국제규격(J1772)으로 거의 모든 차들이 같은 방식이구요, (테슬라는 어댑터를 껴서 1772에 연결가능 합니다.)

DCQC(400V)는 호환이 안되서, 현재 테슬라 충전기는 테슬라만 되고(지금 CCS를 지원하려고 노력하는 것같습니다.), LEAF는 Chademo방식, CCS방식 충전기는 LEAF/테슬라를 제외한 거의 모든 회사가 쓰고 있습니다. 보통 충전소에 가면 CCS랑 Chademo가 둘다 있는 경우가 많습니다. 

그럼 크게 CCS, Chademo, Tesla가 있는거군요. 보통 충전소에 가면 CCS와 Chademo 둘다 있는경우가 많다는건, 테슬라는 보통 충전소에서는 충전을 못한다는 이야기네요. 상세한 답변 감사합니다. 

보통 충전소에는 Level 2가 있고요. 최근에 설치하는 충전소에 Level 3가 점점 늘어나고 있는 추세입니다. 테슬라는 일반 충전소에서 급속 충전이 안되는거고 일반적인 Level 2 충전기는 아답터로 호환가능합니다. 

미국내 퍼블릭차져는 J1772가 절대적으로 많습니다. CHAdeMo나 Combo CCS는 찾기 쉽지 않을 정도에요. 있는 곳도 한 두대 있는 경우가 대부분이고요. PlugShare라는 앱이 충전기 위치 찾는데 가장 좋은 편인데 한번 필터해서 주변이 얼마나 있는지 확인하실 수 있을거에요. 

집이 아니고 돌아다니면서 충전을 할 경우는 테슬라가 압도적으로 유리합니다. 수퍼차져로 빠르게 충전도 되고 숙박 등을 할 경우에도 데스티네이션차져나 J1772 차져를 다 사용할 수 있거든요.

하지만 실생활에서는 사실 외부에서 충전하는 일이 거의 없긴합니다. 집에서 밤에 꽂아 놓는게 제일 편하거든요. 전기차는 운용자체가 내연기관 차와는 그래서 많이 다릅니다.기름 떨어지면 찾아가서 넣는게 아니라 집에서 7-80%로 제한 걸어 좋고 가끔씩 꽂아 놓으면 되거든요. 그래서 충전시간이 오래걸린다 뭐 이런 얘기가 중요하지 않고요. 또 레인지도 별로 중요하지도 않아요. 제가 타보니까 심리적인 불안감까지 감안해서도 평소 2-3일 운전하는 거리 정도만 되면 충분한 것 같습니다. 

자세한 정보 감사드립니다. 테슬라 짱이군요. 

항상 그런거는 아니구요, 테슬라는 충전소가 자주 없는 단점이 있습니다. 그리고 연휴에 매우 붐비는 것도 심각하구요, 여기 CA에는 주요 장거리 프리웨이에 10-20마일마다 CCS 충전소가 훨씬 더 자주 있습니다. 충전소내에 스테이션 숫자는 적지만, 아직 장거리 여행하는 전기차가 적어서 거의 비어있는 상황이구요. 앞으로 VW의 "electfiy america" 네트웍을 형성하면 더더욱 자주 있을 예정입니다.

장거리 여행이 벌어지는 freeway주변에는 L3 급속 충전소가 많은 반면, 기차/버스/공항/기업/식당/공원 등에는 주로 L2 충전기가 주차장에 설치되어 있습니다. 주차하는 동안 천천히 충전하라는 얘기이죠.

그게 테슬라, 볼트 제외하고는 사실상 장거리 여행이 가능한 EV가 없어서 그렇죠. 레인지가 2시간도 못 가서 충전해야 하는데 현실적이지 못 합니다. 물론 코나가 있긴 한데 이 차는 어디에서 구할 수 있는지 가지고 있는 딜러가 없더라고요. 

그리고 테슬라는 꼭 필요하다면 CHAdeMO 어댑터를 이용할 수 있긴 합니다. 물론 너무 비싸서 이렇게까지 해야하나 싶긴 하지만요. 

르노/니산 그룹의 칼 회장이 일본에서 구속되면서 LEAF plus(230mile range, 100kW 충전)의 발표가 작년말에 무기한 연기되고, 칼회장이 푸쉬하던 LEAF plus가 아직도 미국 시장에 안 나오고 있는데요(다른 일본사장단 반대때문에), 이놈이 시장에 풀리면 상황이 많이 틀려질지도 모르겠습니다. 현대의 코나/니로는 스펙은 좋은데 한달에 평균 100대도 안팔려서 (공급이 없는듯) 그냥 없는 거로 생각하고 있습니다. 어쨋든 아직 장거리 여행이 가능한 EV는 매우 적다고 봐야죠.

와 좋은 글 감사합니다. 저도 입문하면서 열심히 공부한 내용들인데 마모회원님들은 이렇게 정리된 글을 보게 되네요 (부럽부럽!)

역시 전기차의 최대 약점은 배터리 충전인 거 같아요.

그냥 돌아다니다가 어라? 넣어야겠네? 하면 3~5분 정도 주유에 소비하고 다시 망각하는 패턴이 역시 편리한 거 같습니다.

밤 중에 충전하면 된다, 주차할 때 주변에 충전소에 충전하면 된다곤 하는데....그래도 그냥 고민걱정생각 없이 자유롭게 돌아다니다 때되면 몇 분 소비하고 다시 망각해버리는 편리함이란...ㅠㅜ (텍사스 기름값이 싸서 그런 이유도 큰 몫 하겠죠.)

수소연료전지차나 어서 상용화되었으면 좋겠네요. 그건 그나마 충전시간이 그리 길지 않은 것 같던데요.

사실 자동차에 수소 충전하는 것은 오래 안걸리지만, 수소 충전기마다 자동차에 충전할 수 있는 양이 몇대 안되서, 수소 충전기에 수소 충전하는 시간이 오래 걸려서 문제라고 전해 들었습니다.^^ 현재 700Bar 사용 중. 그리고 수소 충전소 인프라를 확립하는데는 전기차충전소 대비하여 훨씬 많은 비용이 들어가는게 또다른 문제입니다. 장단점이 있어서 결국에는 전기차와 수소연료전지차가 공존할 것으로 생각하고 있습니다.

결국 차 생각하면 고속충전 피하고 보통 완충하는데 몇시간 걸리는 거네요.. 역시 충전 30분만에 하는 건 일상은 아니군요.

그렇지요 급속충전을 매일하면 좋지 않기에, 전기차의 충전은 영원히 해결되지 않는 문제가 될 수도 있어보여요.

+1 이분 솔직하신 분.

와 정말 재미있습니다. 

와우, 완전 충격이네요.

새로 산 휴대폰, 배터리 오래쓰려고 나름 생각해서, 충전 횟수 줄이려고 차에서도 전원 연결 안하고 하루에 한 번 100% 완충만 했었는데, 완전 반대로 배터리 수명 떨어뜨리고 있었군요!

지난번에 아이폰 스캔들(?) 에서도 나왔듯이 핸드폰도 97%까지만 충전하고 이후엔 안해요. 그냥 꼽을 수 있으면 꼽는게 좋습니다. 딱히 수명이 떨어뜨리게 쓰신것도 아니고요 ㅎㅎ 어차피 핸드폰이야 2년안에 또 바꾸니까 편하게 사용하세요~

오오오 감사합니다 일단 선리플요!

폭풍님... 질문이 있는데요...

8번에서 꼭 부하반응을 체크하라고 하셨는데.. 집에서 그냥 Level 1 으로 플러그인 자동차를 충전한다면...

전기 자동차보다는 덜할거 같긴 하지만.. 그래도 과부하가 걸리지 않을지 궁금합니다. 부하반응 체크하는 기기가 있나요??

만약 점검했을 때 너무 부하가 걸린다면 집에서는 충전이 불가능하게 되는거죠???

6-70년 전에 지어진 매우 오래된 집이어서 좀 걱정이 됩니다.

원글에는 길게 못 썼는데, level 1도 보통 12A라서 과부하 걸릴수 있습니다. (우리집 사고 낸것도 기존에 있던 120V 12A인데요,  아웃릿이 아니라 중간에 전선 연결된 다른 조인트에서 발생), 이게 10분/20분은 괜찮은데, 몇시간을 꼽고 있으면 저항이 많은 부분의 온도가 계속 올라가서 결국 불날수 도 있습니다. 전문기기도 있는데, 간단히 멀티미터로 하려면, 충전기빼고 outlet의 교류 전압을 잽니다. 그리고 충전하면서 그 outlet에서의 교류전압을 다시 잽니다. 충전할때 전압이 떨어질텐데, 약 1%근방(120면 1.2V)이면 괜찮고, 대충 3%이상이면 문제가 있으니 그 라인전체를 다시 점검/연결하던가 다른 outlet을 쓰셔야 합니다. 아 그리고 그집의 중앙 패널에서 그 아웃릿으로 오는 라인이 15 또는 20A짜리 circuit breaker를 쓰는 지 보시면 그라인에 사용된 전선의 용량을 알 수 있습니다. (당연히 전선 용량이 충전용량보다 20%정도 여유있어야 합니다.) 아웃릿도 오래되었으면 교환해 주시구요.

답변 감사합니다. 이 모든걸 고려해보면...

약간 타운 하우스같은 옛날 프로퍼티라서 어디서부터 어떻게 손을봐야할지... 

그냥 근처에 있는 충전소에서 하는게 나은건지... ㅎㅎㅎ

일단 차부터 사고 고민해야할텐데요 ㅎㅎㅎ 차는 사지도 않았다는게 함정!!! 

말씀하신 때에 지어진 집이면 아마 차고나 차고 근처에 세탁기/건조기 있는 경우가 많을텐데 그럼 전기 건조기용으로 있는 아웃렛이 Level 2 charger를 연결하기에 아주 좋은 것이 됩니다.보통 30A rating인데 그럼 continuous load로 80%인 24A로 최대 충전이 되고 이정도면 차량 충전에 아무 문제가 없습니다. 가스 건조기를 쓰신다면 놀고 있을테니 그냥 사용하시면 되고요. 만약 전기 건조기를 사용중이시라면 쉐어할 수 있는 기기를 구입해서 쓰셔도 되고요. 오래된 집이니 아마 NEMA 10-30 일 가능성이 큰데 이 플러그가 지속적으로 뺐다꼈다 하는 걸 고려해서 만들어진 건 아니라서 그렇게 지속적으로 쓰시는 건 비추입니다. 

아님 이것도 없으시더라도 지금 패널에 빈 슬롯 2개만 있으면 쉽게 230V 만들어지니 크게 걱정은 안 하셔도 됩니다. 오래된 집 대부분 100A 서비스이지만 충전은 주로 전기 거의 안 쓰는 밤에 이루어지는 거라 별 문제 없습니다. 불안하시면 물론 차나 충전기에서 전류 리밋 걸으셔도 되고요. 

저희 집 같이 한밤에 건조기 돌리는 집은 조심 해야겠네요 ㅎㅎ ===3

하이브리드 끌면서 다음차는 테슬라류의 순수 전기차를 생각하고 있었는데, 아직 시기상조였나 봅니다.

당장 하이브리드만 해도 겨울에 추워지면 연비가 급격히 나빠집니다.

폭풍님 전기차 폭풍 뽐뿌 감사드려요 ㅎㅎ

충전에 걸리는 시간은 얼마나 드나요? 매일 밤 충전해 놓고 주무시나요? 

저는 몇년간 120V로만 충전했는데 문제가 거의 없었습니다. 물론 120V로 0%에서 100%까지 충전하려면 차종에 따라 20시간(구형LEAF)에서 50시간(BOLT)까지 걸리지만 그렇게 충전해야하는 상황은 한번도 없었구요. 집에와서 다음날 아침까지 충전하면 충분했습니다. 심야전기 할인(11Pm to 7AM)시간대에만 쓸려고 약2년전에 240V 16A를(3.8kW) 간단히 설치했는데 120V보다 3배정도 빠릅니다. 보통 심야전기 할인시간 타이머를 맞춰서 아침에 약 75-80% 되도록 충전하구요, LEAF는 일주일에 5-6번 충전하구요(한 3시간), BOLT는 일주일에 한두번 충전합니다(한 5시간).