충전 속도가 느려지는 원인에 대해서 궁금해 하시는 분들이 많아서 오늘은 그 이유에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
충전속도가 느려지는 이유는:
첫째 충전구 온도 측 커넥터 온도가 높을 수 있기 때문입니다.
둘째 일반적인 충전에서 대략 배터리 잔량80%이상의 충전 구간에서는 충전 전류가 지속적으로 감소하기 때문에 느려질 수 있습니다.
셋째 배터리 온도가 너무 높거나 낮으면 충전 전류가 감소하거나 충전을 차단할 수 있습니다.
넷째 진보된 열화율을 고려한 고속충전 알고리즘을 적용한 회사의 BMS는 충전 전류가 가변될 수 있어서 다양한 조건에 의해서 충전 속도가 변경될 수 있습니다.
먼저 다음 그림과 같이 충전구 온도가 높은 경우 BMS가 이를 계속적으로 모니터링하여 충전 전류를 변경할 수 있습니다. 그러므로 온도가 너무 높아지는 경우 충전 속도가 감소하게 됩니다.
자세한 BMS 기능 설명과 커넥터 온도가 높아지는 이유는 이전 동영상을 참고 하시면 됩니다.
일반적인 충전시 충전은 Constant Current와 Constant Voltage 구간으로 나뉩니다. 테슬라의 경우 Constant Current 대신 Constant Power을 사용하는 것으로 알고 있습니다.
다음 그림과 같이 Constant Current에서는 일정한 전류를 흘리지만 Constant Votlage 구간에서는 지속적으로 전류가 감소하게 됩니다.
그러므로 일반적으로 Constant Current 구간이 30분이 걸리면 Constant Voltage구간도 30분이 걸립니다.
일반적 Constant Votlage 구간은 대략 배터리 잔량 80% 구간이며 충전시 셀 밸런싱 효과는 충전 속도와 관계가 있기 때문에 제조사가 셀 밸런싱을 위해 100% 충전을 권장하는 것 입니다.
그러나 우리가 이러한 점을 잘 이해하고 있다면 100% 충전을 하지 않더라도 셀 밸런싱을 잘 할 수 있으면 충전시 셀 밸런싱은 이전 동영상을 참고 하시면 됩니다.
아 물론 제조사에 따라 100% 충전 시에만 셀 용량 교정 알고리즘이 수행되는 경우가 있기 때문에 셀 용량 교정을 위해서는 제조사의 권고를 따르기를 권장 드립니다.
다음으로는 배터리 온도에 따라서도 충전 속도가 변경될 수 있습니다. 일반적으로 배터리가 최상의 성능을 발휘하는 구간은 15도에서 40도로 알려져 있고 제조사마다 조금씩 다를 수는 있습니다.
그래서 정상 온도 구간에서는 최고의 전류로 충전을 하지만 그 외에 온도에서는 충전 전류가 줄어 충전 속도가 저하되거나 끊김이 발생 할 수 있습니다.
보통 이러한 배터리 온도 상승에 의한 속도 저하는 완속 충전 보다는 고속 충전 시에 발생하게 됩니다.
마지막으로 BMS 선두 기업은 열화를 고려한 고속충전 알고리즘이 적용되어 있을 수 있습니다.
일반적으로 사용되는 방식은 셀 내부 저항 또는 셀 내부 온도에 따라서 충전 전류를 변경합니다.
그림에서 보여지는 것은 네이처 저널에 실린 논문에 실험결과 인데요 다양한 조건에서 충전 실험을 하고 그에 따라서 실제 배터리 수명이 달라짐을 확인 할 수 있습니다.
현재 BMS 선두기업들은 이러한 연구들을 활발히 하고 있으며 저희도 스타트업으로써 이부분에 대해서 연구를 하고 있는 기업중 하나입니다.
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