Tesla의 배터리 용량 버퍼 및 허용 오차

배터리 용량 버퍼

용량 버퍼는 배터리의 총 용량 중 일부로, 사용 가능한 에너지를 추정하는 과정에서 발생할 수 있는 오류를 보정하고 남은 전력 용량을 과대평가하는 것을 방지하기 위해 의도적으로 예약된 부분입니다. 이 버퍼는 배터리 관리 시스템이 배터리가 실제로 제공할 수 있는 에너지보다 더 많은 에너지를 보고하지 않도록 보장하여 운영 중 발생할 수 있는 부정확성을 방지합니다.

이 버퍼는 배터리 관리 시스템에서 사용되는 충전 상태(SOC), 건강 상태(SOH), 출력 상태(SOP) 추정에 필수적입니다. 이 기술들은 차량이 배터리 상태를 정확하게 측정하고 모니터링할 수 있게 해주며, 실제로 사용할 수 있는 에너지, 용량의 감소 정도, 그리고 배터리가 공급할 수 있는 전력량을 안전을 해치지 않도록 실시간으로 제공합니다.

출처: J. Lee and L. Wang, "A method for designing and analyzing automotive software architecture: A case study for an autonomous electric vehicle," 2021 International Conference on Computer Engineering and Artificial Intelligence (ICCEAI), Shanghai, China, 2021, pp. 20-26, doi: 10.1109/ICCEAI52939.2021.00004.

실제 용량(예: 80 kWh)은 배터리가 저장할 수 있는 총 에너지 양을 나타내며, 명목 용량(Nominal capacity)(또는 규격 용량)은 보통 더 낮습니다. 명목 용량은 제조업체가 광고하는 에너지 용량을 반영하며, 오류 버퍼를 제외한 값입니다. 예를 들어, Tesla의 실제 용량이 80 kWh일 경우, 명목 용량은 제조업체에서 지정한 대로 약 77 kWh일 수 있습니다.

사용 가능한 용량은 보통 명목 용량보다 더 낮습니다. 이는 운전 행동, 날씨 조건, 배터리 관리 전략 등 여러 요인에 따라 달라질 수 있기 때문입니다. 특히, 높은 C-rate(충전 및 방전 비율)를 요구하는 고성능 차량에서는 높은 전력 요구 시 에너지를 더 많이 소모하게 되어 사용 가능한 용량이 더 줄어들 수 있습니다. SOC, SOH, SOP 시스템은 사용 가능한 에너지와 남은 전력 용량을 추정하는 데 발생할 수 있는 오류를 보정하기 위해 오류 버퍼를 필요로 합니다. 이 버퍼가 없으면, 시스템이 사용 가능한 에너지나 남은 용량을 과대평가할 수 있어 잠재적인 위험을 초래할 수 있습니다.

배터리 허용 오차 및 팩 간 변동성

동일한 Tesla 모델이라도 배터리 용량에 약간의 차이가 있을 수 있습니다. Tesla의 배터리는 수천 개의 개별 셀로 구성되어 있으며, 이 셀들은 가능한 한 일관되게 설계되었지만, 제조상에 작은 변동이 발생할 수 있습니다. 이 제조 오차는 각 배터리 팩의 실제 용량에 차이를 일으킬 수 있습니다. 이러한 차이는 보통 작지만, 같은 모델의 두 Tesla가 실제 배터리 용량에서 약간의 차이를 보이는 이유를 설명합니다.

Tesla의 낮은 용량 버퍼와 효율성에 미치는 영향

Tesla는 다른 제조업체에 비해 상대적으로 낮은 용량 버퍼를 잡는 것으로 알려져 있습니다. 배터리 용량의 일부만을 버퍼로 사용함으로써 Tesla는 사용자에게 배터리의 사용 가능한 용량을 더 많이 제공할 수 있으며, 이는 차량의 전체적인 효율성을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 배터리는 가장 무거운 구성 요소 중 하나이므로, 버퍼를 최소화하면 차량의 총 중량이 줄어듭니다. 무게가 가벼운 차량은 적은 에너지를 소비하므로 운전 효율성이 향상되고 단일 충전으로 더 긴 주행 거리를 제공합니다.

출처 (https://ev-database.org/)