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소개

가장 쉽게 액세스할 수 있는 에너지 저장 솔루션 중 하나인 배터리는 최근 몇 년 동안 인기를 얻고 있습니다. 오늘날 배터리는 개인용 전자 제품, 자동차 및 무정전 전원 공급 장치(UPS) 시스템뿐만 아니라 전기 자동차 및 재생 가능 에너지 저장 장치에도 사용할 수 있습니다. 그러나 서로 다른 배터리 타입의 서로 다른 특성으로 인해 소비자와 엔지니어가 배터리와 충전기를 선택하는 데 기술적 어려움이 있습니다. 이 기사에서는 가장 널리 사용되는 두 가지 배터리 타입의 차이점에 대해 설명합니다: 납산 및 리튬 배터리와 적절한 충전기를 선택하는 방법.
 

납산 배터리와 리튬 배터리의 특성

가장 널리 사용되는 배터리 화학 타입 중 하나인 납산 배터리는 오랜 역사를 가지고 있습니다. 장점 중 일부는 충전 전압의 높은 허용 오차, 높은 서지 전류 용량, 넓은 작동 온도 및 저렴한 가격입니다. 백업 시스템뿐만 아니라 자동차 및 지게차와 같은 동기 애플리케이션에서 종종 발견됩니다. 납산 배터리의 단점은 높은 자체 방전율과 상대적으로 짧은 충전/방전 주기입니다; 따라서 에너지 저장 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.
납산 배터리와 달리 리튬 배터리의 높은 충전/방전 속도, 낮은 자체 방전 속도 및 높은 에너지 밀도는 장기적으로 에너지를 저장하는 데 더 나은 후보입니다. 리튬 배터리의 음극에 사용되는 금속에 따라 성능이 다른 다양한 리튬 배터리가 있습니다. 리튬코발트산화물(LCO)은 에너지 밀도가 높아 개인용 전자제품에 많이 사용됩니다.  인산철리튬(LiFePO4)은 수명이 더 길고 열 안정성이 상대적으로 우수하여 에너지 저장 솔루션에 더 나은 옵션입니다. 리튬 배터리의 한계는 열 폭주가 배터리에 불을 붙일 수 있다는 것입니다. 따라서 리튬 배터리는 보다 신중한 충전/방전이 필요합니다.
 

배터리 충전 알고리즘

단일 납산 셀의 공칭 전압은 약 1.8-2.3V이며, 권장 최대 충전 전류는 0.3C입니다. 대부분의 상용화된 배터리는 12V, 24V, 48V와 같은 보다 실용적인 전압에서 대용량 배터리를 형성하기 위해 많은 셀을 직렬 및 병렬로 가지고 있습니다. '12V', '24V' 또는 '48V'는 종종 전압 범위의 표시로 느슨하게 사용됩니다. 실제 전압은 남은 용량에 따라 지속적으로 변경됩니다. 예를 들어 일반적인 '12V' AGM 납산 배터리의 개방 회로 전압은 10.8V(30% 배터리 용량)에서 13.8V(100% 용량) 사이입니다.
 

리튬 배터리는 최대 충전 전류가 1C인 3.2V ~ 4.4V의 공칭 전압을 가질 수 있습니다. 제조업체가 다른 동일한 화학 변형의 리튬 배터리라도 정격 전압과 충전 전류가 다를 수 있습니다.  납산 배터리와 달리 리튬 배터리는 높은 충전 전압을 견딜 수 없으며, 충전 상태를 유지하기 위해 플로팅 충전이 필요하지 않습니다. 따라서 리튬 배터리는 플로팅 충전 단계 없이 2단계 충전 방식(그림 2)으로 충전하는 경우가 많습니다. 

셀 불균형은 대형 리튬 배터리 뱅크의 문제입니다. 제조 공차로 인해 리튬 배터리의 등가 직렬 저항(ESR)을 완벽하게 일치시킬 수 없습니다. 셀 간의 차이로 인해 동일한 뱅크의 셀이 다른 전압 또는 전류로 충전될 수 있습니다. ESR이 낮은 셀은 항상 먼저 완전히 충전/방전되므로 이러한 셀은 더 빨리 노화되고 고장납니다. 셀의 불균형은 배터리 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 잠재적으로 열 폭주를 일으켜 안전상의 위험이 될 수 있습니다. 이 문제를 해결하려면 대형 리튬 배터리 뱅크에 항상 배터리 관리 시스템(BMS)을 장착해야 합니다. BMS의 기본 기능은 충전 상태를 모니터링하고 수동적 또는 능동적으로 셀의 균형을 맞추는 것입니다. 수동적 BMS는 전력 저항을 사용하여 더 충전된 셀을 방전하여 셀의 균형을 맞춥니다. 견고하고 상대적으로 설계하기 쉽지만 효율적이지 않고 덜 효과적입니다. 반면 능동적 BMS는 충전 상태에 맞게 셀을 개별적으로 충전합니다. 능동적 BMS에는 각 셀에 대한 충전 제어가 있기 때문에 능동적 밸런싱 BMS가 있는 일부 리튬 배터리 뱅크는 충전기로 정전압 AC/DC 전원 공급 장치만 필요합니다.
 

민웰 스마트 배터리 충전 솔루션

위에서 언급한 바와 같이, 다른 화학 성분과 다른 제조업체의 배터리는 다른 특성을 가질 수 있습니다. 또한 안정성, 수명 및 안전성을 보장하기 위해 배터리에 최적화된 충전 곡선을 갖는 것이 좋습니다(리튬 배터리의 경우 필수). 스마트 충전기 프로그래머 SBP-001이 포함된 민웰 프로그래밍 가능 충전기는 충전 곡선을 조정하기 위한 유연성과 사용자 친화적인 인터페이스를 제공합니다.
 
최근 출시된 HEP-1000 시리즈를 예로 들어보겠습니다. HEP-1000-48의 기본 설정은 48V 및 최대 1008W 정전압 전원 공급 장치입니다. 사용자는 HEP-1000-48을 민웰 스마트 충전기 프로그래머 SBP-001과 연결하고 충전기 모드를 활성화할 수 있습니다. 기본 충전 곡선은 57.6V 부스트 충전 전압과 55.2V 플로팅 충전 전압을 사용하는 일반적인 밀폐형 납산 배터리의 3단계(그림 3)입니다. 다른 유형의 납산 배터리의 경우 충전 전압 및 전류를 각각 36~60V 및 3.5~17.5A로 쉽게 조정할 수 있습니다. 

HEP-1000은 2단계 충전 모드를 선택하기만 하면 동일한 조정 범위로 리튬 배터리를 충전하는 데에도 사용할 수 있습니다. 최대 충전 전압이 56V인 20Ah LiFePO4 배터리를 충전하려면 그림 4에 표시된 'CV' 및 'CC' 옵션을 56V 및 17.5A로 설정하여 가장 빠른 충전을 할 수 있습니다. 사용자는 또한 충전 전류를 낮춰 고전류로 인한 온도 상승을 방지하고 전압을 낮추어 과충전 가능성을 방지할 수 있습니다.  

결론

상기 제품 문의는 아래 연락처로 연락 바랍니다.

☎ 민웰두성 : 02-2107-3800

☎ 두성시스템 : 02-6679-3727

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