배터리 셀밸런싱에 관해 글 올립니다.

[6K5CUH]

아래에 파워뱅크 제작이라는 글에서 5개의 전지를 병렬로 연결하고 이렇게 연결한 단위를 3개로 직렬로 연결하여 배터리를 만들었습니다. 그렇게 구성을 하곤 셀벨런싱이 되는 PCM을 사용한다고 적혀 있습니다.

이렇게 구성을 하면 셀벨런싱이 정상적으로 작동을 할까요??

 셀밸런싱의 기본적인 기능부터 정리를하면 여러개의 배터리를 조합하여 하나의 배터리를 구성 할때 하나 하나의 배터리는 내부저항, 충방전률이 달라 충방전의 불균형이 발생하고 이러한 불균형의 문제를 해결하기 위한 기능입니다. 예로 3.7V 18350 리튬전지 3개를 직열로 연결해서 전지를 구성하면 공칭전압은 11.1V, 최대 전압은 12.6V 정도가 됩니다. 그럼 리튬이온 배터리 PCM에서는 최저전압 3.3V에서 전류 off를 설정하면 9.9V에서 사용 중단, 4.2V에서 만 충전으로 설정하여 12.6V에서 충전이 중단되게 설정을 합니다. 이 이상, 이하의 전압이 되면 배터리의 성능에 치명적인 영향을 줍니다.

 셀밸런싱이 없는 전지의 경우 3개의 전지의 총합이 9.9V가되면 중단, 12.6V되면 충전 중단이 되어야 하는데 3개의 전지가 전부 동일한 속도로 충전이 되거가 방전이 되지 않습니다. 만얀 전지 하나의 충방전 속도가 느리면 다른 전지는 위에서 말씀드린 과충전, 과방전의 치명적인 상태에 이르게 됩니다. 이러한 문제를 해결하고자 전지 하나 하나의 전압을 개별적으로 측정하여 전지셀간의 충방전 편차에 따른 문제를 해결해주는게 셀벨런싱입니다.

 하지만 5개를 병렬로 만든 단위체를 직렬로 3개를 연결하여 3셀 셀밸런싱을 하면 5개 중에 하나라도 4.2가 되면 충전이 중단이 됩니다. 결국 5개중 하나만 4.2V고 나머지는 완전 충전이 되지 않은 상태에서 충전이 중단이 됩니다. 이러한 문제로 표시 용량보다 한참 떨어지는 배터리의 성능을 보이게 됩니다. 또한 내부 저항의 편차로 인해 방전시에 셀의 내부 저항이 높은 놈의 조기 성능저하를 보입니다. 5개 중에 1개 죽어도 충방전에는 이상이 없고 용량만 변화하는데 이를 빨리 눈치채기는 힘듭니다.

 대용량 셀로 셀의 수를 최소화하여 배터리를 구성하는 이유가 위에서 말씀드린 이유입니다.

 3셀 리튬이온/폴리머 배터리의 무전기 사용에서 정상적으로 작동을 해도 표시 용량의 60%이상을 정상적으로 사용하기가 힘듭니다. 완충이 12.6V이지만 공친 전압에서 11.1V가 되어 일반적으로 15.8~11.8V로 설정되어 있는 일반적인 아마추어리그에서는 그 사용의 제한을 받게 됩니다. 혹시나 SG2020과 같은 무전기가 있다면 리튬이온/폴리머 4셀로 구성된 배터리 사용이 가능합니다. 하지만 그외의 아마추어리그는 승압감압회로 없이는 리튬이온/폴리머 배터리 사용에 있어 많은 제약을 받게 됩니다.