배터리의 출력전압을 기준으로 검출하는 SOC / SOH

최대로 충전 가능한 용량은 사용하면 할수록 줄어든다. 

배터리에 얼마나 많은 전기 에너지가 충전되어 있는지는 배터리에서 나오는 전압을 기준으로 판단한다. 회로에 연결되어 있지 않은 상황에서 나오는 전압인 개방회로 전압값은 충전량에 비례하는 모습을 보이는데 시스템을 구동하는데 필요한 최소한의 전압 이하로 낮아지면 비록 에너지가 남아 있어도 기능을 수행할 수 없다. 이렇듯 배터리의 가용 범위에서 낼 수 있는 가장 낮은 전압을 하한 전압이라 한다. 반대로 오래 충전해도 일정 수준 이상의 전압이상 오르지 못하도록 제한을 두는데 이를 상한 전압으로 관리한다.

개방회로 전압과 SOC와의 관계 - 0%가 돼도 실제 전압은 남아 있다. 

계기판에 100% 충전이 되었다는 건 배터리에 최대 용량을 모두 채웠다는 것이 아니라 상한 전압에 도달했다는 의미다. 반대로 하한 전압이 되면 시스템을 더 이상 운영할 수 없으므로 0%로 표시된다. 충전량을 나타내는 SOC - State of Charging은 현재 배터리에 쌓여 있는 용량을 사용 가능한 전체 용량으로 나눈 값이다. 주행과 충전 중에 흐르는 전류 신호를 분석해서 BMS가 끊임없이 배터리 충전 상태를 계산해 낸다.  

아이폰 배터리 성능 최대치 화면 - SOH를 계속 업데이트한다.

스마트폰을 쓰다 보면 처음 샀을 때는 100%이지만 오래 쓰다 보면 점점 최고로 충전해도 금방 배터리가 닿고, 방전도 쉽게 된다. 전기차도 마찬가지여서 여러 번 충전과 방전을 하고 온도 변화를 많이 겪다 보면, 양, 음극재에 이물질도 끼는 등 내부 저항이 증가하면서 터리 용량이 감소하는 열화 현상이 발생한다. SOH - State of Health는 최대 충전 시에 나오는 전압값과 방전율을 기준으로 초기 상태보다 얼마나 용량이 떨어졌는지를 계산하고 자동차 운행에 참조한다. 

SOH와 SOC의 관계 - SOC는 한 충전 Cycle 기준이고 SOH는 Life Cycle 기준이다.

SOC는 열화 된 현재의 최대 용량을 기준으로 계산되기 때문에 100%로 충전되었다고 해도 실제로는 사용 가능한 용량은 초기 상태보다 낮을 수밖에 없다. BMS는 열화를 최대한 늦추기 위해서 지나친 급속 충전을 제한하고, 충전량이 일정 수준 이상이 되면 충전 속도를 낮추고 완전 방전이 되지 않도록 충전을 유도하는 등 다양한 기능들을 수행하고 있다. 그리고 보증 기간 이내에 70% 이하로 SOH가 낮아지면 교환 수리를 받을 수 있다.