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  1. 2016.03.20 Lipo 베터리의 특성과 관리

 

 

     RC 이전부터 오시던 분이거나 또는, 요즘 들어서 드론에 관심있는 분들이라면…  Lipo 베터리를 많이 사용하시리라 생각합니다.

     

    기존에 사용하던 베터리와는 다르게 리포 베터리는 여러가지 장점을 지닙니다.

     

  1. 전압이 일정하고 전압 강하가 낮다.
  2.  

     

     

     

    사용 중에 베터리가 점점 힘이 떨어 지는 것이 아니라 용량이 있는 동안에는 마지막 순간까지 일정한 전압을 유지해서 차량이나 비행중인 드론에 높은 성능을 발휘합니다.

     

  3. 메모리 현상이 없다.
    쉽게 말해 완방/완충이 필요 없다는 말입니다. 이전에 사용하던  수소나 니켈 중전지의 경우 완전히 방전하지 않고 충전하면, 방전되지 않은 만큼은 향후 충전이 불가능하여, 점점 베터리의  Capa  줄어 드는 반해, 폐기 때까지 대부분의 Capa  유지합니다.
  4.  

    물론 장점만 있는 것은 아닙니다.

     

  5. 폭발/화재의 위험이 있습니다(!!).  
     리튬의 특성상 과방전/충전시에 폭발하게 되며, 화재가 발생할 있다. 따라서 보관에 신경을 써야 하며, 충방전 시에는 사람이 사고에 대응할 있어야 합니다. 이전에 발생한 노트북이나 휴대폰의 폭발은 내부의 충전/방전 회로의 문제로 인한 것입니다. 이런 기능이 없는  RC  베터리의 경우 조심스럽게 조작하여야 합니다.

 

  1. 한계 전압을 초과하면 안된다.
     
    너무 높은 전압을 충전하면 폭발할 위험이 있지만, 너무 많은 전기를 사용하여 한계 전압 아래로 떨어지면 이상 충전이 되지 않는다. 따라서 사용 중에는 한계 전압 이하로 떨어지 않도록 주의하여야 합니다.. 한번 전압이 한계 전압 이하로 떨어지면, 해당 베터리는 폐기합니다..
  2.  

    베터리의 구성

     

     

     

     

    1. 전압

 

     Lipo  베터리는 정격 전압 3.7 볼트의 셀을 직렬 연결하는 형태로 구성됩니다.

    대부분의  lipo  베터리의 전압은 3.7, 7.4, 11.1 등으로 올라가게 되는데, 이는 3.7 볼트의 셀을 몇 개를 직렬 연결하느냐로 전압이 구성되기 때문입니다.

     

     지금 휴대폰 베터리를 보면 3.7 볼트라고 되어 있는 것은 1셀로 구성된 베터리라는 뜻입니다.

     

     아래의 그림에서 예로 베터리는 11.1 V,  3 베터리를 의미합니다.

     

     

     

     

    1. 전류량

 

     쉽게 말해 물탱크의 크기를 의미합니다. 숫자가 크면 클수록, 많은 전기가 담겨 있는 것을 의미합니다. 크면 수록 좋겠지만, 일단, 문제는 커지면 커질 수록 가격이 올라가고, 가격이 뿐만 아니라 중량과 크기가 증가합니다. 장시간 산행에 사용하는 트라이얼이나 몬스터 트럭이라면 용량이 크면 클수록 좋겠지만, 경주용 자동차라면 러닝 시간을 초과하는 베터리로 차량의 중량을 증가 시키는 상황은 오히려 나쁠 수도 있습니다. 더욱이 비행을 하는 드론이나 비행기라면, 중량에 영향을 많이 받게 되므로 적당한 수준의 전류량을 가진 베터리를 선택하는 것이 중요합니다. 아래는 일반적인 비행기용 기체에 많이 사용되는 2,200 mA 전류량을 가진 베터리를 의미합니다.

     

     

     

     

     

     

    1. 방전율

     

    대부분 전압과 전류량만 생각하지 쉽지만, 어쩌면 가장 중요하고 베터리의 가격에 영향을 가장 많이 끼치는 지표입니다. 순간적으로 뿜어낼 있는 전류 량을 의미합니다. 동일한 전압, 전류량의 베터리라도 방전율의 차이가 가격의 3~4 이상의 차이를 만들기도 합니다.

     

    쉽게 말해, 물로 비유하면, 전압은 수압, 전류량은 물탱크의 크기, 방전율은 파이프의 두께를 의미합니다. 아무리 전압이 높다 하여도, 나오는 파이프가 얇을 경우, 물레방아를 돌리는 힘에는 한계가 있을 밖에 없습니다. 따라서 어느 정도 수준의 전류를 순간적으로 요구하는 가에 따라 방전율이 설정된 베터리를 구입하는 것이 중요합니다.

     

    예를 들어, 똑같은 3 베터리를 사용하는 경우라도, 지속적으로 낮은 전압이 요구되는 송신기의 베터리와, 폭발적인 주행 능력을 보여야 하는 1/8 몬스터 트럭의 베터리의 전력 요구량은 다를 밖에 없습니다.

     

     송신기의 경우 2C 정도의 방전율도 충분하지만, 몬스터 트럭의 방전율은 40C 이상이 되어야 합니다.

     

     방전율이 낮을 경우 순간적으로 많은 수준의 전류를 요구하게 되면, 전류량이 많이 남아 있음에도 불구하고 특정 셀의 전압이 한계 전압 이하로 떨어지게 됩니다. 이런 현상이 지속될 경우 베터리 내부에 공기가 차게 되는 '배부름' 현상이 발생하면서 현상 복구가 불가능하게 됩니다.

     

     아래는 레이싱 드론용으로 사용되는  방전율 40C 베터리 입니다. 

     

     

     

     

     

     

     

    베터리의 관리

     

    전압 관리

     

    1. 베터리는 일반적으로 2.7V  에서 4.2 V 사이에서 전압이 유지됩니다.
      충전기에서 자동으로 셀당 4.2 V  되게 되면 전압을 차단하므로 과충전은 발생하지 않습니다. 하지만, 만일의 사태에 대비해서 충전 중에는 사람이 보이는 곳에 대기하여야 합니다.
    2. 최저  2.7 V  이하로 떨어지지 않도록 주의하여야 합니다. 2.7 V 이하로 떨어지게 되면, 배터리가 배부르게 되며, 이상 정상적인 동작을 기대할 없습니다. 때는 가급적 안전을 위해서 베터리를 폐기하여야 합니다.
    3. 배터리의 전압 강하로 인한 베터리의 손상을 방지하기 위해서는  사용 중에는 Lipo  알람을 사용하여 3.0 이하로 전압이 떨어지면 경보가 발생하도록 설정하여야 합니다.
    4. , 요즘에 사용되는 대부분의 제품들은 전압이 발생하면 자동으로 전원을 차단하므로 저전압은 크게 문제되지 않습니다. 자신의 기기가 저전압 차단 기능이 탑재되었는지 그렇지 않은 지는 미리 문의하시기 바랍니다.

     

    충전

     

    여려가지 문제를 일으킬 있는 베터리인 만큼 충전도 약간의 지식이 필요합니다.

    아래는 3 셀의 베터리 충전 방식을 기준으로 설명합니다. ( 선택 이외에는 충전 방식은 동일합니다.)

     

    충전 방식은 아래와 같습니다.

     

    1. 벨런스 보드에 벨런스 잭을 연결합니다. 벨런스 잭이란 실제로 전압으로 밀어 넣어서 충전을 하는 것이 아니라 셀의 충전 상황을 모니터링 하는 잭입니다. 쉽게 말해 11.1  V  3셀의 베터리에 충전을 경우, 셀에 3.7V  충전되어야 하지만, 셀에 집중되는 경우 다른 셀은 충전이 안되고 셀에 과충전될 우려가 있습니다. 이런 문제를 예방하기 위해 셀을 모니터링 하기 위해 벨런스 보드를 연결하게 됩니다.

     

     

     

     

    1. 충전 방식을  LiPo  선택합니다. 이는 매우 중요한데, 다른 방식  NiMH  등의 방식을 선택할 경우 베터리가 폭발할 있으니 주의하여야 합니다.

     

     

     

     

     

     

    1. 충전 방식을 선택합니다. 통상적으로  Balance  모드를 선택합니다. 모드는 앞서 벨런스 보드에 접속된 벨런스 케이블을 통해 셀의 베터리 충전 상황을 모니터링 하면서 셀을 동일한 전압이 되도록 조정합니다. 물론 지속적인 전압을 밀어 넣지 않고 전압 벨런스를 조정하기 위해 시간이 조금 걸리지만, 안정적인 베터리 사용과 수명 관리를 위해서 필요합니다.
      전류량은 일반적으로 최대 5A 입니다. , 1시간이 5,000mA  충전할 있다는 이야기 합니다. 밀어 넣는 양이 적으면 적을 수록 정밀하게 충전할 있지만,  5A  사용해도 크게 무리가 없습니다.
      (3S)
      의미는 3셀을 의미합니다. 앞에 숫자가 깜빡 거리는 동안 촬영된 사진이라, 보이지는 않지만, 앞의 숫자는 11.1V 입니다.

     

     

     

     

     

    1. 충전을 시작하면 최대 셀당 4.2 V. 12.6V  되면 자동으로 정지됩니다. 충전이 완료되어 수록 점점 전압이 줄어 들며, 충전 속도가 감소합니다.

     

     

    보관

     

    안전한 보관을 위해서는 아래의 원칙을 준수하여야 합니다.

     

    1. 베터리의 보관은 매우 중요합니다. 당연히 알다 시피, 너무 뜨겁거나, 춥거나 또는 습한 곳은 좋지 않습니다.
    2. 인화성 물질이므로 주변에 불이 붙을 만한 물건과 가급적 멀리 하십시오.
    3. 항아리 또는 박스에 보관하는 것이 일반적입니다.

     

    전압 관리

    1. 완충된 베터리는 문제를 일으키거나 내부 에너지로 인하여 문제를 일으킬 다양한 확률을 가지고 있습니다. 전압이 너무 낮으면 자연 방전으로 인해 2.7V 이하로 떨어질 수도 있습니다. 이를 예방하기 위해서, 보관하는 베터리리는 Storage 모드로 충전 보관하여야 합니다.
    2. Storage  모드란 셀을 3.8V 충전시켜 두는 것으로서, 높은 전압은 방전, 낮은 전압은 충전을 통해 안전한 전압인 3.8V 변경하여 보관하는 것을 의미합니다.

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Posted by 전략과 비젼