테슬라 Model Y LFP 배터리 충전 시 셀 전압 편차 분석 사례

아래의 분석 사례는 Dr.EV가 사용자에게 제공하는 고급 배터리 진단 및 관리 권장 서비스의 실제 사례입니다. Dr.EV 앱에서 셀 전압 불균형이나 비정상적인 충전 현상과 같은 중요한 배터리 경고가 발생하면, Dr.EV 전문가는 심층적인 분석을 통해 근본 원인을 정확히 파악하고 맞춤형 해결 방안을 제시합니다.

이번 사례에서도 정밀한 충전 사이클 데이터를 분석하여 트리클 충전(trickle charging) 과정에서 발생하는 셀 전압 편차를 확인하고, 배터리의 건강 상태(SOH)를 평가한 후, 효과적인 셀 밸런싱(cell balancing) 전략에 대한 구체적인 권장 사항을 제공하였습니다.

해당 차량의 충전 사이클 전체 데이터를 분석한 결과, 최소 셀 전압(파란색)과 최대 셀 전압(검정색)이 충전 완료 지점(풀 충전 근처)에서 상당히 벌어지는 현상이 반복적으로 나타났습니다. 반면, 풀 충전이 아닌 경우에는 전압 편차가 미미했습니다.

좀 더 정밀한 분석을 위해, 배터리 잔량이 99% 부근에서 발생하는 현상만을 추가로 검토한 결과, 트리클 충전(trickle charging) 단계에서 배터리 잔량은 99%에서 일정 시간 유지(홀드)되면서 충전이 계속 됩니다. 이 과정에서 최소-최대 셀 전압 차이가 점차 확대되었고, 최대 약 0.3V까지 증가하는 것이 확인되었습니다.

배터리 레벨 99% 홀드, trickle charging만 확대 분석한 것입니다. 배터리  레벨이 99% 홀드 되고 에너지는 계속 증가하면서 trickle charging이 되는 것을 확인할 수 있습니다. 이때 최소 최대 전압이 계속 벌어지는 것을 확인 가능하고. 셀 전압은 최대 0.3V 근처까지 벌어집니다. 

비교를 위해 추가로 두 대의 다른 차량을 분석한 결과, 이 차량들은 동일한 조건(풀 충전 조건)에서 셀 간 전압 편차가 약 0.1V 내외로 유지되었으며, 분석 차량 대비 상당히 작은 편차를 보였습니다.

분석 결론:

테슬라 BMS는 일반적으로 충전 후반부에 배터리 잔량을 99%로 고정시키고(trickle charging 단계), 실제로 완충이 완료되는 순간 100%로 표시 전환을 합니다. 이 과정에서 일부 셀의 전압 편차가 증가하는 현상은 다음과 같은 이유로 발생할 수 있습니다.

1.      셀 밸런싱이 충분히 이루어지지 않아 셀 간 전압 불균형이 존재하는 경우

2.      특정 셀의 성능이 상대적으로 우수하여 전압 편차가 오히려 두드러지게 나타나는 경우

2번에 해당하는 경우는 오히려 좋은 것 입니다.

해당 차량의 배터리 SOH(State of Health)가 정상 범위 내에 있기 때문에, 현재 확인된 셀 간의 전압 편차가 테슬라에서 설계 및 관리상 허용하는 범위 내의 현상일 가능성이 높습니다. 다만, 다른 차량과 비교하여 상대적으로 편차가 크므로 지속적인 관찰과 관리는 필요합니다.

권장 조치:

이러한 결과를 바탕으로 다음과 같은 조치를 추천드립니다.

1.      테슬라 공식 배터리 건강 테스트를 통해 알고리즘 캘리브레이션을 실시할 것을 권장합니다.

2.      Dr.EV 앱의 셀 밸런싱 모드를 활용하여, 여유 시간이 생기실 때마다 완속 충전기 환경에서의 셀 밸런싱을 주기적으로 수행하시기 바랍니다. (최대 약 60시간 소요)

3.      당분간은 급속보다는 완속 충전기를 우선적으로 사용하여, 셀 밸런싱을 자연스럽게 유도하는 것이 좋습니다.

4.      주기적으로 배터리 SOH와 셀 간 전압 편차를 지속적으로 모니터링하시기를 추천합니다.

결론적으로, 현재의 셀 간 전압 편차는 Trickle Charging 구간에만 발생하기 때문에 배터리 성능이나 안전성에 직접적으로 문제를 야기할 수준은 아니며, 테슬라 BMS가 허용하는 정상적인 관리 범위 내의 현상으로 판단됩니다. 그러나 편차가 상대적으로 크기 때문에, 향후 지속적인 관리와 모니터링은 필요합니다.