충전 시간은 높은 제품 품질을 위한 핵심 요소입니다.
하지만 어떻게
충전 시간을
15분 미만으로 줄일 수 있을까요?
?
과제
고속 충전 기능은 전기 자동차에만 국한되지 않는 결정적인 구매 요건입니다. 아래와 같이 기술적으로 충전 시간을 제한하는 다섯 가지 한계가 존재합니다. 셀 한도가 초과되면 셀 노화가 가속화되거나 안전상의 위험까지 초래될 수 있습니다. 다섯 가지 한계를 모두 고려할 때, 최대 허용 충전 전류는 시간이 지나면서 전기 화학, 열 초기 및 경계 조건에 따라 매우 비선형적인 방식으로 달라집니다. 또한 셀 내부의 애노드 표면 전위에 실험을 통해 접근할 수 없기 때문에 충전 전류 프로파일의 적합성은 많은 비용과 시간이 소요되는 사이클링 테스트를 통해 간접적으로만 테스트할 수 있습니다.
고속 충전의 5가지 한계
1
전력
전력망으로 제한
2
전류
전하 전류로 제한
3
온도
4
전압
5
애노드
또한 배터리의 고속 충전 성능은 모듈 설계, 냉각, 셀 유형에 따라 달라지므로 시스템 수준에서 해결해야 합니다. 시간, 잔량, 수명 및 온도로 구성된 다차원 비선형 파라미터 공간에서 최적의 전류 프로파일을 개발하는 것이 어려운 이유입니다.
솔루션
개별 셀과 모듈에 대해 주어진 작동 조건에서 다섯 가지 한계를 모두 예측할 수 있는 도구가 필요합니다.
이것이 바로 바테모 셀 모델입니다. 바테모 고유의 배터리 모델링 기술을 통해 전체 파라미터 공간에 대한 최적의 고속 충전 프로파일을 도출할 수 있습니다. 이는 신중하게 선택한 다양한 작동 조건에서 수치적으로 계산된 고속 충전 프로파일을 실험 검증하기 위한 최적화된 테스트 설계의 기초가 됩니다. 이 간단한 워크플로는 충전 시간, 개발 시간, 개발 비용을 동시에 절감합니다.
파라미터화되고 검증된 물리적 모델이 있는 경우…
…시뮬레이션을 기반으로 최적의 고속 충전 전략을 계산할 수 있습니다.
빠르다
바테모 셀 모델은 일반 사무용 컴퓨터에서 몇 초 내에 실행됩니다. 이를 통해 온도, SOC 및 노화 상태에 대한 비선형 종속성을 고려할 수 있는 큰 파라미터 변동이 가능합니다.
물리적이다
셀의 물리적 프로세스를 올바르게 분할해야만 애노드 표면 전위를 계산하고 동시에 고속 충전의 다섯 가지 한계에 모두 접근할 수 있습니다.
정확하다
정량적으로 신뢰할 수 있는 시뮬레이션 결과를 얻으려면 광범위하게 검증된 모델이 필요합니다. 바테모 셀 모델은 현존하는 가장 정확한 배터리 셀 모델입니다 - 보장합니다! 바테모는 항상 최고의 정확도를 입증하는 광범위한 측정을 통해 그 유효성을 입증합니다.
바테모의 비결은 아래 예시와 같이 애노드 표면 전위를 능동적으로 제어하여 리튬 도금을 피하는 것입니다. 이로써 모든 작동 조건에서 물리적으로 가장 빠른 충전 프로파일에 도달할 수 있습니다. 계산 시간이 짧으므로 모든 초기 및 경계 조건에서 이 계산을 자동으로 반복하여 바로 구현 가능한 고속 충전 맵을 도출할 수 있습니다.
장점
시뮬레이션 기반 고속 충전 개발을 위해 바테모 셀 모델을 사용하면 충전 시간을 단축하는 동시에 더 빠르고 저렴한 비용으로 개발할 수 있습니다. 바테모는 이렇게 가치를 창출하고 고객의 성공에 기여합니다.
-20%
충전 시간
다섯 가지 한계에 동시에 접근해 충전 시간을 물리적으로 최소화해 보세요.
-50%
개발 시간
시행착오를 반복하는 사이클 테스트 대신 간단한 워크플로를 사용하여 개발 시간을 단축할 수 있습니다.
-60%
개발 비용
디지털 개발 방법을 활용하여 안전하게 테스트하세요. 더 스마트하게, 더 쉽게 테스트하세요.
충전 시간
바테모 고유의 기술을 통해 애노드 표면 전위를 능동적으로 제어하여 물리적으로 가장 빠른 충전 프로파일에 도달할 수 있습니다. 애노드 표면 전위에 접근할 수 없다면 충전 전류를 점진적으로 증가시키면서 단계별 충전 프로파일을 적용하고 셀 노화를 모니터링하는 방법밖에 없습니다. 이러한 시행착오 기반 방식으로는 아래 그림과 같이 실제 최적의 결과를 얻을 수 없습니다. 최적의 단계별 충전 프로파일조차도 Tesla Model Y(4680) 셀의 물리적 최적값보다 20% 뒤처져 있습니다.
예시: 테슬라 모델 Y(4680)
개발 시간 및 비용
바테모 고유의 기술을 통해 애노드 표면 전위를 예측하여 간단한 개발 워크플로를 설정할 수 있습니다. 애노드 표면 전위에 접근할 수 없으면 전하 프로파일을 반복적으로 시도하고 사이클링 테스트에서 적용 가능성을 확인해야 합니다. 이러한 시행착오 기반 방식은 비용과 시간이 많이 소요됩니다.
바테모 기술 없이
충전 프로파일 적용 및 테스트 수행
한 가지 예를 들어보겠습니다: 실험을 통한 시행착오 기반 고속 충전 개발을 4번 반복하면 약 7개월이 걸립니다. 2개의 프로파일을 동시에 적용하는 경우 8개의 서로 다른 충전 프로파일만 테스트할 수 있습니다. 작은 원통형 셀의 경우에도 인건비와 측정 비용이 9만 유로에 달합니다. 간단히 설명하자면, 바테모 셀 모델을 사용하면 모든 작동 및 시동 조건에 최적화된 충전 프로파일을 며칠 내로 계산할 수 있습니다. 바테모는 바테모 셀 모델 생성을 포함해 3개월 이내에 이러한 프로파일을 준비하고 실험 검증했습니다. 검증을 위한 소프트웨어 비용, 인건비, 측정 비용을 추가해도 3만 유로 미만으로 유지됩니다.
