[전기차] 배터리 히터 (Battery Heater)

[전기차] 배터리 히터 (Battery Heater)

전기차의 성능과 효율성은 배터리의 상태에 큰 영향을 받습니다. 배터리는 일반적으로 20도~30도에서 가장 효율적으로 작동합니다. 온도가 너무 낮으면 배터리 내부의 화학반응 속도가 느려져 출력 성능이 저하되고, 주행 가능 거리가 줄어들며, 충전속도도 느려지죠. 또 온도가 너무 높으면 배터리 효율이 떨어지고, 순간적인 최대 출력이 제한될 수 있죠. 그래서 배터리의 온도를 항상 적정하게 유지하기 위해서 존재하는 것이 배터리 히터입니다.

 

목차

• 배터리 히터
• 배터리 히터의 기능
• 배터리 히터의 종류
• 배터리 히터의 제조사별 명칭
• 배터리 히터 관련 용어
• 배터리 히터의 고장 증상
• 배터리 히터의 수리 비용
• 마치며

 

배터리 히터

배터리 히터는 저온 환경에서 고전압 배터리의 온도를 일정 수준 이상으로 올려주는 장치입니다. 주로 히팅 필름 또는 히터 패드 방식으로 구성되어 있습니다. 일부 차량은 배터리팩 주변의 냉각 라인에 히터를 결합한 액체식 난방 방식도 사용합니다.

 

배터리 히터의 기능

 

• 충전 성능 보조 - 온도가 낮은 배터리는 리튬이온의 화학 반응이 둔화되어 충전 속도가 떨어지며, 과충전 위험이 생길 수 있습니다. 배터리 히터는 충전 전 또는 충전 중에 배터리 온도를 적절하게 올려 충전을 원활하게 돕습니다.
• 주행 성능 유지 - 배터리 출력은 온도에 따라 달라지므로, 히터를 통해 겨울철에도 안정적인 구동력을 확보할 수 있습니다.
• 배터리 보호 - 저온에서 반복되는 급속 충전은 배터리 수명에 악영향을 줄 수 있어, 사전 난방을 통해 배터리 보호 효과를 제공합니다.

 

 

배터리 히터의 종류

 

PTC (Positive Temperature Coefficient) 히터

• 가장 흔하게 사용되는 전기식 히터입니다.
• PTC 소재는 온도가 올라갈수록 자체 저항값이 커져 전류 흐름을 스스로 제한하는 특성이 있습니다. 이로 인해 과열을 방지하고 비교적 안전하게 사용할 수 있습니다.
• 작동 방식 - 전기를 직접 열 에너지로 변환하여 발열합니다.
• 형태
  • 공기 가열 방식 - PTC 히터로 공기를 데워 배터리 팩 주변으로 순환시켜 온도를 높이는 방식입니다 (주로 초기 모델이나 특정 방식에서 사용).
  • 냉각수 가열 방식 - 배터리 열 관리 시스템의 냉각수 라인에 PTC 히터를 설치하여 냉각수를 직접 데우고, 데워진 냉각수가 배터리 팩 내부를 순환하며 배터리를 가열하는 방식이 현재 가장 널리 사용됩니다. 고전압 PTC 냉각수 히터가 여기에 해당합니다.

히트 펌프 (Heat Pump)

• 열을 만들지 않고 다른 곳에서 열을 가져와 배터리로 전달하는 방식입니다.
• 작동 방식 - 외부 공기나 모터, 인버터 등 차량 내 다른 부품에서 발생하는 폐열을 흡수하여 이 열을 배터리 열 관리 시스템의 냉각수 등으로 전달하여 배터리를 가열합니다.
• 장점 - PTC 히터보다 훨씬 효율적이며, 동일한 전력으로 더 많은 열 에너지를 배터리에 공급할 수 있어 겨울철 주행거리 감소를 최소화하는 데 유리합니다.

가열 패드 (Heating Pads) / 블랭킷 히터

• 유연하거나 판 형태의 발열체(주로 전기 저항 방식)를 배터리 모듈이나 팩 표면에 직접 부착하여 열을 전달하는 방식입니다.
• 작동 방식 - 전기 에너지를 열로 변환하여 접촉식으로 배터리에 직접 열을 전달합니다.
• 특징 - 특정 부분이나 전체 팩을 감싸는 형태로 사용될 수 있습니다.

폐열 활용 시스템

• 이것은 독립적인 히터 종류라기보다는 배터리 가열에 사용되는 '열원 활용 방식'입니다.
• 구동 모터, 인버터 등 전장 부품은 작동 중 열을 발생시키는데, 이 열을 회수하여 배터리 열 관리 시스템에 공급함으로써 배터리 가열에 활용합니다. 이 방식은 주로 히트 펌프 시스템이나 냉각수 가열 방식과 통합되어 사용됩니다.

배터리 자체 발열 (Self-Heating)

• 일부 연구 단계에 있거나 특수한 경우에 사용되는 방식으로, 배터리 셀 자체에 특정 전류 패턴을 흘려 내부 저항으로 인해 발생하는 열을 이용해 배터리를 데우는 방식입니다.
• 특징 - 외부 히터 부품 없이 배터리 자체로 가열이 가능하지만, 배터리 수명이나 효율에 영향을 줄 수 있어 신중하게 적용됩니다.

 

배터리 히터의 제조사별 명칭

배터리 히터는 제조사별로 다른 명칭이 있다기보다는 다른 부품들과의 구성으로 통합되어 있습니다.

제조사	배터리 히터 구성 방식
현대/기아	액체식 냉각 시스템 기반 히터 탑재, 히트펌프와 연동 가능
테슬라	배터리 구조 내 히팅 루프 통합, 히트펌프 활용 (모델 Y 이후 적용)
BMW	냉각 라인 기반 히터 탑재, Pre-conditioning 기능 포함
GM	액체식 히터 + 히트펌프 결합 방식
르노	간접 히팅 방식 사용, 히트펌프와 통합된 열 순환 시스템 적용
벤츠	Intelligent Thermal Management 시스템 내 통합
아우디	고전압 히팅 유닛 + 열순환 회로, 히트펌프 기반 사전난방 기능 포함

 

배터리 히터 관련 용어

용어	한국어
Battery Heater	배터리 온도 조절용 히터
Pre-conditioning	사전 온도 조절 기능
Liquid Heating	냉각수 기반 배터리 난방 시스템
Heat Pump	폐열 또는 압축기 열을 이용한 온도 관리 시스템

 

배터리 히터의 고장 증상

• 충전 속도 매우 느림 - 배터리 온도 낮음에도 히터 작동 안 함
• 겨울철 주행거리 급감 - 히터 작동 불능 또는 비정상 작동
• 사전 온도 설정 불가능 - Pre-conditioning 기능 고장

 

배터리 히터의 수리 비용

고장 증상	예상 원인	수리 방법	수리 비용
겨울철 충전 속도 매우 느림	히터 회로 단선 또는 고장	배터리 히터 점검 및 교체	30만 ~ 70만
히터 작동 불능	전원 릴레이 또는 히트펌프 연동 문제	회로 점검 또는 관련 모듈 교체	40만 ~ 90만
히터 내장 모듈 이상	통합된 배터리 히터 모듈 고장	배터리 히터 모듈 전체 교체	80만 ~ 150만

 

마치며

전기차에서 가장 중요한 부품이라면 단연코 배터리일 겁니다. 배터리를 잘 관리하는 것이 안전과 성능에 가장 직결되는 영향을 미치니까요. 그래서 배터리를 관리해 주는 히터의 정상 작동 여부는 매우 중요합니다. 그래서 전기차 사용자라면 이런 부분에 대해서 사전에 인지하고 있는 것이 좋죠. 최근에 히트 펌프와 연동된 통합형 시스템으로 발전하고 있으면서 그 효율성이 증대되고 있습니다. 만일 겨울철에 배터리의 성능이 크게 저하되는 느낌이 있다면 조기에 한번 점검을 받아보세요.

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