이종훈's 작업실

리튬폴리머 +2

 

배터리 팩을 구성하고 난 후, 충전기를 조립해야 할 단계가 되었습니다.

 

뭐 어차피 핸드폰 충전기의 집합이라 배선 연결은 그리 어려운건 아닌데,

 

핸드폰 충전기의 충전중/충전완료 LED 표시를 버리기가 아까와서 집어넣다 보니 여태까지의 단면기판 에칭으로는 감당이 안되고

 

결국 양면기판으로 진출(?) 했습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAR 형 LED를 사용하다 보니 LED는 양쪽으로 갈라졌고,

 

이 LED 위치에 모든 커넥터와 배터리가 한번씩 들렀다 가야 하기 때문에

 

배선이 이리저리 뛰는군요.

 

 

 

 

 

 

에칭후 모습입니다. 상하면은 0.5mm 정도 어긋나서 그럭저럭 쓸 수는 있게 되었습니다만

 

양면 동판의 에폭시 재질이 단면 동판과 다른지 다림질도 그렇고 결과물도 그렇고... 깔끔하게 나오지는 않았습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

부실한 배선들이 많고 비아홀 작업까지 하느라 이거 만능기판에 와이어링하는거랑 별 다를게 없는 노가다가 되더군요

 

결국 배선작업 하는데 한 6시간 정도 쓰고;;;;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

한개만 꽂아놓고 켜봤습니다. 

 

오오... 감탄하며 좋아했지만 이후에 지옥이 기다리고 있었죠.. OTL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

사진을 잘 보시면 위쪽에 빨간색으로 1 2 3 4 5 써놓고

 

아래쪽에 9 8 7 6 10 써놓은거 보이시는지?

 

아래쪽 5개 배터리 포트는 스키매틱도 틀리고 보드도 틀렸더군요 허허허;;;;; ㅜㅜ

 

결국 니퍼로 배선 커팅해주고 아래쪽만 리와이어링 들어갔습니다. 여기서도 대략 6시간;;;

 

 

 

 

 

 

 

 

커넥터는 꼽을 수 있게 하려고 했는데 부품 찾아보니 암 커넥터가 두개 분량밖에 없더군요...

(나 진짜 왜이러니;;;)

 

결국 그냥 납땜했습니다. 충전기 쪽 커넥터가 있으니 뭐..

 

 

 

 

 

 

 

 

악전고투의 흔적...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

배터리가 꼽힌 모습.

 

반대쪽 절반 만들고 나면 케이스를 씌워야지요

 

 

 

 

 

 

 

최종 테스트입니다.

 

일단 전원을 켜면 붉은 색과 녹색 LED 가 번갈아 켜지는데, 이것은 충전기의 부팅(?) 과정에서 일어나는 것이고

 

다 켜지면 충전중의 붉은 LED 가 들어오다가

 

충전완료되면 녹색 LED가 들어옵니다. 

 

동영상의 배터리들은 다 충전완료된 것들이라 바로 배터리 두개가 충전완료 상태로 되는것이 나오는군요.

(마지막에 LED가 꺼지는것은 전원을 꺼서 그렇습니다)

 

LED 간격이 좀 좁아서 완성 후 배터리팩에 살짝 가려질 것 같은데

 

그렇다고 보드 다시 그리고 다시 에칭하고 다시 납땜해야 한다고 생각하면

 

솔직히 하고싶지 않군요;;;;

 

 

 

 

 

충전기에 대한 스펙을 적지 않았는데

 

일단은 배터리 기본구성이 3.7V 4550mA 10개로 이루어져 있습니다.

 

그러면 37볼트 4.5A 배터리팩이 되지요. 시판품이 일반적으로 10A 이상인 것들이 많은 상황이라

 

저 배터리 팩을 1개 혹은 2개를 동시에 꽂을 수 있도록 할 생각입니다.(2개 하면 9.1A)

 

그래서 충전하려면 적어도 배터리 20개를 한번에 충전해야 하니 핸드폰 충전기를 20개-개당 3500원으로 총 7만원- 구매하여

 

집합시키는 작업을 한 것입니다.

 

 

이와 같은 배터리-충전기 구성은 셀 매니저가 달려있지 않은 자작 배터리에 대한 대응책으로

 

현재 제 배터리에는 PCM조차 달려있지 않기에 과방전은 전압 모니터를 통해 방지하고,

 

과충전은 믿을만한 충전기를 통해 방지하도록 했습니다.

(충전기는 일단 죄다 TTA 인증을 받았으니 그만큼 믿을 수 있죠)

 

셀간 밸런스는 방전시에는 맞출 수 없지만, 각 셀을 모두 개별 충전하기 때문에 충전시에 밸런스가 잡히게 되어 있죠.

 

 

 

일단 위와 같은 구상으로 제작하고 있습니다만

 

역시나 자작품이라 이론적으로 완벽한것도 아니고 항상 불안요소가 약간씩은 있습니다. ^^;

 

현재로서는 나름 크게 문제되지는 않게 만들고 있다 생각하는데 실제로 달려보기 전에는 어떤 문제가 생길지는 알수 없지요..

 

일단은 계속 만들어 볼 뿐입니다.

 

 

 

 

 

 

후기)

후... 회로도 그리고 보드 그리고 부품 주문하고 에칭하고 납땜하고 수정하고 테스트하는데

 

저번 주말부터 오늘까지 꼬박 걸렸군요.

 

특히나 어제하고 그제는 이틀 연속으로 퇴근하고 집에 오자마자 밥먹고 인두를 손에 들고 새벽 1시까지 쉬지도 못했더니

 

상당히 피곤합니다.

 

 

아직 반대쪽 보드작업도 해야하는데... 일단 좀 쉬고...

 

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사실 배터리 구매전 끝까지 많이 망설였습니다.

 

최종 후보는 만물상의 리튬폴리머 배터리와 cyclone 의 리튬인산철 배터리 였고 많은 고민이 있었습니다.

 

가격만 비슷하다면야 리튬인산철이 안정성, 고방전률, 긴 수명, 그리고 최고의 장점인 짧은 충전시간 까지 갖춘 최상의 배터리라 할 수 있겠습니다.

 

 

리튬 폴리머 배터리는 리튬인산철 배터리와 비교해 몇가지 단점이 있긴 하지만 단점을 낮은 가격으로 극복하는 -_-;; 상황이었는데

 

이 부분에서 며칠 고민을 했습니다만... 타당한 이유를 찾기보다는 왠지 이쪽이 더 마음에 들어서

 

리튬 폴리머 배터리를 구입해 버렸습니다.

 

만약 실패할 경우 책임은 제가 져야겠죠..

 

 

 

 

 

 

 

만물상표 배터리...

 

저거 빼다가 날카로운 모서리에 베었습니다. ㅜㅜ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

배터리 커넥터는 전선도 가늘고 1.25mm 피치를 가진 커넥터인데 맞는 숫커넥터를 찾을수가 없어서 전부 교체해야 합니다.

 

커넥터 압착기가 없어서 죄다 펜치로 조이는 중입니다. 거기다 펜치로 조였을 경우 전선에서 잘 빠지기 때문에 죄다 납땜까지 작업했습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

오른쪽이 원래 배터리, 왼쪽이 작업후 배터리

 

누런 테이프는 캡톤 테이프라고 하는데 난연성과 절연성이 있어 전자제품에 잘 쓰이는 테이프입니다.

 

라이터로 살짝 지져도 괜찮을 정도입니다.(그래도 1초 이상 지지면 불붙습니다 ^^:)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

간단해 보여도 일일이 납땜하다 보니 커넥터 하나당 4번 납땜에 길이맞춰 전선 절단하고 캡톤 테이프 벗겨내고 다시 재단해서 붙이고...

 

시간이 엄청 걸립니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

양이 너무 많아서 일단 테스트할 정도만 작업했습니다.  사망해있는 배터리는 없는지 테스트중입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

무게를 측정해봤습니다. 83~84g 정도군요

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18650 리튬이온 배터리의 무게를 재봤습니다. 2400mAh 에 43.1g 이니

 

4550mAh에 84g 인 리튬폴리머와 별 차이는 없습니다.

 

 

 

18650의 부피는 (9*9*3.14)*65= 16532.1 mm^3

 

리튬폴리머의 부피는 대략 35500 mm^3 이니 2배의 용량차이를 감안하면 오히려 리튬폴리머가 약간 더 크군요.

 

그래도 원형인 리튬이온에 비해 사각형의 리튬폴리머는 공간활용성이 좋은 장점이 있죠.

 

 

그간 막연히 리튬폴리머가 조금 더 가볍고 작은 줄 알았는데 오산이었습니다.

 

뭐 최신형 배터리는 어떤지 모르겠습니다만... 어쨋든 부피와 무게는 거의 비슷하다고 보면 될 것 같습니다.

 

 

 

 

배터리가 거의 방전상태이긴 하지만 일단 임시로 6셀을 직렬 연결하여 22.8V 만들고 모터에 연결해봤습니다.

 

 

 

이후에 상황이 좀 급해져 사진은 없습니다만

 

 

1.저속일때는 모터가 돌아갔는데 중속 이상에서 바로 멈추길래 테스터로 찍어보니 배터리 하나가 아웃.

 

2. 다른 배터리로 교체하고 같은 테스트시 역시 배터리 하나가 아웃.

 

분리후 체크해보니 배터리는 이상이 없는데 PCM 회로가 완전히 돌아가셨습니다.

 

회로가 너무 작아서 불안한 마음이 있었는데 허용 전류가 턱없이 작은 듯 합니다.

 

배터리 구입전에는 위와 같은 상황 발생시

 

배터리의 병렬 개수를 늘려 전류를 분산함으로서 해결이 가능하지 않을까 하는 생각을 했었지만,

 

2병렬시에도 같은 상황이 발생하면 3병렬, 4병렬로 늘리면서

 

배터리 커넥터 교환작업을 한 2박 3일쯤 해야 가능하겠다... 라는 생각에 그냥 무식돌진모드로 바꿨습니다.

 

결론은 PCM 모두 제거!

 

 

 

 

 

 

** 앞서도 언급한 듯 하지만, PCM은 배터리 보호회로로서 없어도 배터리 작동에 이상이 가는 것은 아닙니다.

다만 과충전, 과방전, 과전류/회로쇼트 시 전원을 cut 해주는 역할로 배터리 수명을 오래도록 지속시킬 수 있죠.

 

충전에 대해서는 충전기가 안정적이라는 보장 하에는 별로 걱정하지 않아도 되지만, 과방전시 배터리가 사망하실 수 있고,

과전류시 배터리 수명이 급격하게 줄어들거나 쇼트시 배터리의 화재위험이 있기 때문에 사용시 주의가 필요합니다.

 

 

역시 리튬인산철로 가야했을까 하는 생각이 조금 들지 않는 건 아니지만, 이미 외길로 들어섰기 때문에 그대로 가야합니다.  ^^a

 

 

 

 

 

 

 

 

일단 PCM을 전부 제거했습니다.

 

하얀 사각형은 온도스위치로 일정한 온도 이상이 되면 스위치가 off 되는 물건입니다.  저것까지 뗄 필요는 없어서 남겨두었습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

일단 만의 하나 급격한 온도상승 등의 위험이 있을까봐 잠시 베란다로 이동했습니다

 

전원 켜고 돌려본 결과....

 

 

 

 

 

 

이상 없습니다.

 

 

장기간 사용시 어떤 문제가 생길 지는 모르겠습니다만, 일단은 사용 가능하다고 할 수 있겠네요.

 

 

 

이제 전자 부분에서는 배터리팩 구성과 배터리 전압 체크 회로, 충전기 구성 등이 남았군요.

 

 

배터리 때문에 약간은 찝찝한 마음이 남았습니다만... 상황이 이렇게 된 이상 다른 부분에서 안정성을 보강해가면서 나가야 할 것 같습니다.

 

 

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