배터리를 적정 온도로 유지시켜 주는 냉각 방식

에너지 밀도가 상승할수록 냉각 시스템의 발전도 필수가 되고 있다. 

배터리의 성능을 극대화하기 위해서는 적당히 따뜻하게 데우는 것이 더 유리하다. 그러다 보니 주행 거리가 짧았던 초기 전기차들은 배터리를 식히는 냉각 시스템을 최소한만 적용했다. 그래서 주행 중에 들어오는 공기 흐름의 일부를 배터리 내부와 연결해서 주행 중에 발생하는 발열을 식혀 주는 정도의 공랭식 구조가 주를 이루었다. 

 

2019년 닛산 리프의 공랭식 배터리 냉각 시스템

그러나 전기차 보급이 늘어나고 전기차 화재에 대한 위험도 늘어나고 있다. 특히 배터리 내부의 셀 중 하나가 지나치게 열이 오르면, 다른 셀로 전이되면서 전체 배터리에 불이 붙는 열 폭주가 발생할 수 있다. 그래서 개별 셀 하나의 온도를 관리해서 적정 온도를 유지할 수 있게 만들어 줄 필요가 늘어났다. 원통형 배터리를 적용하는 테슬라는 S-Tube를 셀 사이에 배치하고 냉각수로 식히는 수랭식 방식을 적용하고 있다. 

테슬라가 적용하고 있는 S-Tube 수랭식 배터리 냉각 시스템

수랭식 배터리 냉각 시스템은 구조가 훨씬 더 복잡하다. 배터리와 확실히 분리해야 하기 때문에 철저히 방수되어야 하는 폐회로를 관리하는 시스템이 필요하다. 배터리 팩을 거쳐서 나온 냉각수는 차량 내 공조 장치나 모터 같은 다른 기기들의 냉각 시스템과도 연동되어 배터리와 차가 적정 온도로 유지될 수 있도록 도와준다. 

모델 3 차량 전체의 냉각 시스템

에너지 밀도가 높은 NCM 배터리보다 발열량이 낮은 LFP 배터리 시스템은 냉각 시스템을 상대적으로 간단히 구성할 수 있다. 그래서 같은 부피에 더 밀도 있게 셀을 더 넣을 수 있어 에너지 밀도가 낮은 약점을 극복할 수 있다. 앞으로도 배터리의 에너지 밀도는 더 높아지겠지만, 그만큼 뜨거워지는 배터리를 식혀주는 시스템도 함께 발전해 나가야 할 것이다.