기술 참조 --- 충전기 및 배터리 필수품
휴대용 장비 시장이 지속적으로 확대됨에 따라 배터리 성능 및 작동 수명 향상에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 이러한 기준을 충족하기 위해 1960년대 상용 니켈 카드뮴(NiCd) 및 밀봉납축전지(SLA)가 도입된 이후, 최근 니켈수소(NiMH) 및 리튬이온(Li-I 또는 Li+) 기술이 도입되면서 충전식 셀의 용량과 성능이 꾸준히 향상되었습니다. 각 셀 유형은 장점이 있지만, 특정 용도에 어떤 셀을 사용할지 결정하는 것은 기술적 바람직성뿐만 아니라 경제적 고려 사항도 고려해야 합니다.
배터리 필수품
가장 일반적인 2차 전지 유형의 작동 및 충전 특성이 표에 나와 있습니다. 성능은 제조업체에 따라 다르므로 이 데이터는 참고용으로만 사용해야 합니다. 최대 허용 충전 속도는 다를 수 있지만, 이 속도와 셀의 암페어-아워 용량(C)을 바탕으로 제시된 공식에 따라 빠른 충전 시간을 계산할 수 있습니다. 이는 광범위한 경험을 바탕으로 한 경험적 법칙이며, 충전 용량은 셀의 초기 상태와 수명에 따라 크게 달라진다는 점에 유의하십시오.
| 특성 | SLA(연차 총회) | 니켈카드뮴 | 니켈수소 | Li+/Li-폴리머 |
| 에너지 밀도(Wh/kg) | 30 | 40 | 60 | 100 |
| 작동 주기(일반) | 300 | 800 | 500 | 800 |
| 작동 온도(°C) | 0~35 | 0~45 | 0~40 | 0~50 |
| 최대 충전 전류(A) | 0.25도 | 2씨 | 1씨 | 1씨 |
| 충전 방법 | 정전압 | 정전류 | 정전류 | 정전류/정전압 |
| 빠른 충전 시간(h) | C/A + 2시간 | C/A + 20% | C/A + 20% | 씨/에이 × 2 |
배터리에 맞는 충전기 찾기
사용자들은 배터리를 최대한 빠르게 충전해 주는 충전기를 선호합니다. 하지만 충전기 설계 시 속도만이 유일한 요소는 아닙니다. 밤새 충전이 가능하다면, 적절한 트리클 충전기는 많은 전류를 공급할 필요가 없으므로 매우 컴팩트할 수 있습니다. 또한 가볍고 휴대가 간편하며 생산 비용도 비교적 저렴할 가능성이 높습니다.
밀폐형 납축전지는 전류 제한 정전압 충전이 필요합니다. 대기 모드에서 SLA 배터리의 경우, 셀당 2.25V로 연속 충전하는 것이 적합합니다. 이 전압에서는 배터리가 과충전되지 않으며 손상 없이 무한정 연결 상태를 유지할 수 있습니다. NiCd 및 NiMH 배터리의 경우, 0.1C로 하룻밤(14시간) 정전류 충전하는 것이 이에 해당합니다. 대부분의 SLA 및 NiCd 셀은 장기간의 세류 충전에 적합하지만, NiMH 배터리의 경우 손상을 방지하기 위해 충전을 종료해야 합니다.
하지만 고속 충전기를 선택할 때 고려해야 할 요소는 무엇일까요? 너무 빠른 고속 충전 속도는 셀의 전체 수명에 악영향을 미칠 수 있습니다. 배터리 제조업체가 수명 단축 및 현실적인 재충전 주기에 대해 경고하는 것은 반드시 중요한 고려 사항은 아니며, 경고하더라도 세부 사항이 명확하지 않을 수 있습니다. 최대 2C의 고속 충전 속도에서 성공적인 고속 충전을 위해서는 충전 주기의 모든 단계에서 배터리 매개변수를 지능적으로 모니터링해야 합니다. 최신 지능형 충전기는 보호 회로의 영향과 작동 온도 및 접촉 저항의 변화를 해결할 수 있습니다. 고속 충전기의 핵심 기능 중 하나는 과충전 및 그에 따른 온도와 압력 상승이 발생하기 전에 충전 속도를 자동으로 낮추는 것입니다.
NiCd와 NiMH 셀의 충전 특성은 유사하지만, NiMH는 충전 중 더 많은 열을 발생시키고 피크 전압이 덜 뚜렷하게 나타납니다. 두 셀 유형 모두 다양한 정전류 고속 충전 종료 기술을 사용합니다. 여기에는 피크 전압 근처의 전압 변화율인 dV/dt, 피크 이후 셀 전압 강하율인 -dV, 그리고 완전 충전 시 셀 온도 감지 등이 포함됩니다. 니켈 기반 셀의 경우, 대량 충전 전에 오용되거나, 미형성되거나, 오래된 셀을 재형성하고 컨디셔닝하는 회로도 매우 바람직합니다. 이러한 모든 기능에는 당연히 비용이 따르지만, 이러한 정교한 기술이 없다면 셀에 심각한 손상을 입혀 용량과 수명을 제한하고 안전 문제를 초래할 수 있습니다.
Li-I 셀의 충전은 SLA와 유사하며, 둘 다 전류 제한 정전압을 필요로 합니다. 그러나 Li-I의 경우, 충전기에 최종 전류 차단 기능과 전반적인 보호를 위한 고장 안전 타이머가 내장되어야 합니다. 각 애플리케이션의 특정 요구 사항을 충족하기 위해 Li-I 충전 시스템은 설계 과정에서 최대한 빨리 배터리 팩 설계에 통합되어야 합니다. 차세대 Lawtronics 지능형 Li-I 충전기는 셀 제조업체가 정한 기준을 충족하며 대부분의 OEM 요구 사항에 맞게 구성할 수 있습니다.
배터리 기술은 느리지만 꾸준히 발전하고 있으며, 지능형 충전기 설계를 통해 사용자에게 최대의 이점을 제공할 수 있습니다.