배터리 열관리 — 영하 20도에서 33%, 45도에서는 1.8%

전기차 배터리는 온도에 민감합니다. 추우면 못 쓰고, 더우면 상합니다. 그래서 모든 전기차에는 배터리 온도를 일정 범위 안에 붙들어 두는 열관리 시스템이 들어갑니다.

이 글은 배터리가 좋아하는 온도가 몇 도인지, 그 범위를 벗어나면 실제로 얼마나 손해인지 숫자로 정리하고, 냉각 방식에 따라 무엇이 달라지는지 설명합니다.

배터리가 원하는 온도 — 15~25℃

리튬이온 배터리가 가장 효율적으로 작동하는 구간은 약 15~25℃입니다 2차 자료. 사람이 쾌적하다고 느끼는 온도와 거의 같습니다. 충전 속도와 효율이 최적화되는 지점은 대체로 25℃ 부근으로 봅니다.

이 범위를 벗어나면 양쪽으로 서로 다른 손해가 생깁니다.

얼마나 손해인가 — 추위가 더위보다 훨씬 나쁘다

한 연구에서 온도별 주행거리 감소폭을 측정한 결과가 있습니다.

격차가 큽니다. -20℃의 33%와 45℃의 1.8%는 18배 차이입니다. 주행거리 관점에서 추위는 즉각적이고 큰 손실이고, 더위는 당장의 주행거리보다 수명에 작용한다고 이해하는 편이 정확합니다.

냉각 방식 세 가지

수냉식이 주력이 된 이유는 양방향이기 때문입니다. 냉각수를 순환시켜 식히기도 하고, 필요하면 데워서 배터리 온도를 끌어올리기도 합니다. 겨울에 배터리를 데우는 기능이 없으면 저온 성능 저하를 그대로 감수해야 합니다.

실사용에서 열관리가 드러나는 순간

열관리 시스템은 평소에 존재감이 없다가 두 상황에서 확실히 드러납니다.

• 급속충전 — 고출력 충전은 열을 크게 냅니다. 냉각이 못 따라가면 BMS가 출력을 낮춰 충전 속도가 떨어집니다. 카탈로그의 "18분 충전"이 실제로 안 나오는 주된 이유입니다.
• 연속 급속충전 — 장거리 주행에서 두 번째, 세 번째 급속충전은 첫 번째보다 느려집니다. 배터리가 이미 데워져 있기 때문입니다.

충전 속도가 구간마다 달라지는 원리는 충전 커브와 급속충전 속도에 정리했습니다.

프리컨디셔닝 — 열관리를 미리 켜 두는 기능

최근 차량에는 급속충전소를 목적지로 설정하면 도착 전에 배터리 온도를 충전에 알맞게 맞춰 두는 기능이 있습니다. 겨울에 이 기능을 쓰면 충전 속도 차이가 큽니다.

마무리

배터리의 최적 구간은 15~25℃이고, -20℃에서 주행거리 33%가 줄어드는 반면 45℃에서는 1.8%만 줄어듭니다. 추위는 주행거리를, 더위는 수명과 안전 여유를 깎는다고 정리하면 대응 방향이 분명해집니다.

열관리는 눈에 보이지 않는 옵션이지만 급속충전 속도와 겨울 주행거리, 배터리 수명에 모두 관여합니다. 배터리가 늙는 다른 경로는 배터리는 왜 열화되나에서 다룹니다.