어차피 이미 장착도 했고 딱히 어려울것도 없어서 글을 하나만 쓸까 했는데
혹시나 비슷한 방식으로 해도 되는지 고민중이신 분들을 위해 글을 분리하여 작성합니다.
그러니 글이 계획이라기 보다는 뭐랄까.....
유의사항? 목적? 그런내용이 많이 들어갈수 있다는 점 양해 부탁드립니다.
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우선 이지베이션 타우러스 미니를 구매하고 나서 배터리가 조금 아쉽게 느껴져서....
튜닝하기로 했습니다.
전기자전거를 만들면서 리토카라의 48v 20ah 리튬이온 배터리팩을 구매했었습니다.
마침 전압도 타우러스 미니 순정 배터리팩과 같아서 이걸 이용하기로 했습니다.
그런데 봐야할게 여러가지입니다.
1. 배터리가 호환 가능한가?
이런 배터리팩을 보조배터리로 이용하실때 배터리의 전압만 보면 안됩니다.
리튬이온 배터리 자체의 방전량?과 bms의 방전량도 봐야합니다.
리튬이온 배터리팩은 18650, 21700등의 배터리가 직,병렬로 연결되어 팩 형태로 만들어진 배터리입니다.
그리고 이렇게 연결된 배터리들을 관리하기 위해 bms라는 회로가 장착됩니다.
(bms의 역할에 대해선 밑의 글에서 확인하세요.)
https://basicl.tistory.com/4?category=998210
29인치 전기 자전거 만들기 - 삽질 계획
트라젠 TM29D를 구매하고 나서 전기자전거 영상을 보고나니 전기자전거가 만들고 싶어 졌습니다.... 물론! 자전거에는 엄청나게 만족하고 있지만 기어 변속을 해도 제 다리로 오를수 없는 엄청나
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배터리팩에서 셀이란 직,병렬로 연결된 18650혹은 21700배터리 각각을 말합니다.
13s4p 48v 20ah 배터리팩에는 13 x 4, 52개의 셀이 사용되고 이중에 하나라도 문제가 생기면
배터리팩 전체의 성능이 저하됩니다.
bms는 충,방전시에 셀에 문제가 생기지 않도록 방지해 줍니다.
그런데 방전시에 배터리에서 20a의 전류가 지속적으로 나가야하는데
bms가 지속전류를 15a밖에 보내지 못한다면?
그대로 배터리팩에 문제가 생깁니다.
작게는 작동불량, bms 잠김부터 크게는 화재나 폭발사고로 이어집니다.
그래서 배터리팩을 원래목적과 다른 목적으로 사용할 경우 이런 부분을 고려해봐야합니다.
추가로, bms뿐만 아니라 배터리 셀에도 저런식의 방전량이 있습니다.
인터넷에 돌아다니다보면 18650 중방전셀 이라는 말을 가끔 접할수 있는데
중방전셀이라는 말이 이런 방전량이 높은 셀이라는걸 의미합니다.
(bms랑 달리 중방전셀은 최대 몇a 이런게 없습니다. 그냥 중방전으로 끝)
(리튬계열이라 그런지 c단위로 있긴하지만 킥보드나 자전거용 배터리는 딱히 걱정안해도 됩니다.)
물론 대부분의 전동킥보드, 전기자전거용 배터리들은 중방전셀을 이용하니 크게 걱정하지 않아도 됩니다.
다만 500w짜리 킥보드에 달린 배터리를 2000w짜리에 사용하려고 하면
bms때문에 문제가 발생할 여지가 있어서 한번은 확인해주시는 편이 좋습니다.
그으래서 일단은 bms의 방전량으로 단순히 계산을 해보겠습니다.
제가 구매한 21700 13s4p 48v 20ah 배터리 팩은 스펙상 지속전류 30a
순간전류로는 60a까지 지원하는 bms가 달려있습니다.
단순하게 계산해서 48v x 30a 로 계산해도 지속적으로 1440w까지는 사용할수 있다는 겁니다.
타우러스 미니의 모터가 1200w고, 최대 1300w이니 사용에 딱히 무리가 없다는 것을 알 수 있습니다.
2. 보조배터리의 연결방식은 무엇을 사용할 것 인가?
배터리가 호환 가능하다는 것을 알았으니 이제는 연결 방식을 정할때입니다.
전기 자전거와 전동킥보드의 보조 배터리 연결 방식으로는 크게 두가지가 사용되고 있습니다.
이런식의 y잭을 이용하여 배터리를 병렬로 연결하는 방법과
사진과 비슷한 토글스위치를 이용하여 본 배터리와 보조배터리를 전환하여 사용하는 방법
크게 이렇게 두가지로 볼 수 있습니다.
각각방식의 장단점이 명확하기 때문에 가장 많이 이용되고 고민하게 됩니다.
우선 토글 스위치를 이용한 방식의 장단점부터 설명드리겠습니다.
첫번째 장점은 충전이 비교적 자유롭다는 겁니다.
본 배터리를 충전하지 않고 보조배터리만 충전하여 사용해도 딱히 문제가 없고
회로 구성만 잘 한다면 각각의 배터리에 충전기를 2개씩 물려 쿼드충전도 가능해집니다.
두번째 장점은 배터리 수명을 크게 걱정하지 않아도 된다는 점입니다.
저처럼 보조배터리와 본배터리의 사용기간과 충방전 횟수가 다른 분들은
배터리 사이클이 둘이 다르기 때문에 약간 걱정되는 부분도 있습니다.
그런데 이런걱정을 안해도 되니 이것도 꽤 큰 장점이죠.
하지만 장점도 있으면 단점도 있습니다.
특히 자전거에 비해 킥보드에는 조금 치명적인 단점으로 작용할수 있는 부분이 있습니다.
첫번째 단점으로는 전압저하에 따른 출력저하를 딱히 막지 못한다는 점입니다.
막말로 토글식은 배터리를 교체하는것과 다름이 없습니다.
배터리를 교체하는 번거로운 과정을 토글 스위치 하나로 없애버린것 뿐이죠.
결국은 본배터리와 보조배터리 둘다 출력저하구간이 있어서
배터리를 단다고 하더라도 엄청난 체감이 없을 수도 있습니다.
두번째 단점으로는 전선의 길이가 길어진다는 점입니다.
보조배터리를 어디에 장착하느냐 따라 달라지지만 본배터리의 +나 -선이 토글스위치 위치까지 올라와야 하고
보조배터리의 선도 +,- 맞춰서 하나 올라가야합니다.
추가로 보조배터리는 남은 선은 또 컨트롤러까지 가야하죠.
병렬로 연결하는 것에 비해 전선이 2배 넘게 필요한 경우도 존재합니다.....
병렬로 연결하는 방식은 토글식과 장단점이 거의 반대입니다.
장점은 선이짧게 필요하고, 전압저하에따른 출력저하가 덜하다는 것이고
단점은 충전이 조금 제한되고, 수명이 약간 걱정된다는 부분....
자전거에 장착한다면 모를까 킥보드 그것도 공도를 타는 용도의 킥보드라
결국 저는 전압저하에 따른 출력저하가 덜한 병렬연결식을 선택했습니다.
3. 전선과 커넥터는 무엇을 사용할 것 인가?
사실 직접 만드시기 위해 검색하셔서 이글을 보실정도면 이 부분은 적당히 정해두셨을 거 라고 생각합니다.
이런 전기 작업을 할때 전선과 커넥터는 중요한 부분중에 하나입니다.
특히 선에서 화재 문제가 발생하면 열에 아홉이 커넥터에서 발생할 정도죠...
그런데 커넥터마다 허용 전류와 전선굵기가 다릅니다.
그래서 전선굵기부터 정할겁니다.
보통 이런 작업을 하면 실리콘 전선을 많이 사용합니다.
동일한 굵기에서 pvc전선 (비닐전선)보다 허용전류가 높고, 구리 전선보다 유연하고 가벼워
전선을 정리하기에도, 커넥터를 달기에도 편하고 유용합니다.
그리고 전선의 굵기는 클수록 좋지만 무식하게 큰걸 쓰기에는 조금 그러니까...
사용용도에 맞춰서 봐야합니다.
전선 굵기는 awg입니다. 그리고 awg의 숫자가 커질수록 전선이 얇아 집니다.
보통 이런 작업할때 16~10 awg의 전선이 많이 사용됩니다.
16awg의 경우 허용전류가 35a로 30a정도 사용하는 타우러스 미니에 써도 가능은 합니다만....
전선이 너무 얇을 경우 발열이 발생하고 효율이 떨어지기 때문에 조금 여유롭게 선택하는게 좋습니다.
그래서 저는 허용전류 88a의 12awg로 결정했습니다.
(전압은 엄청나게 높은게 아니라면 크게 상관없습니다.)
커넥터는 이런 계열에서는 주로 xt커넥터를 많이 사용하고
타우러스 미니 본배터리의 기본 커넥터가 xt60이기때문에 xt60으로 정했습니다.
전선처럼 커넥터에도 허용전류가 있습니다.
xt커넥터의 경우 xt60은 60a에 전선은 12awg이하, xt90은 90a에 전선은 10awg이하
xt150은 150a에 8awg이하 입니다.
4. 역전류 방지 다이오드를 사용할 것인가?
가끔 돌아다니다 보면 전기자전거와 전동킥보드의 보조배터리 작업을 하면서
역전류 방지 다이오드나 정전류회로? 같은걸 사용하기도 합니다.
하지만 결론적으로 그거 필요없습니다......
저것을 장착하는 이유는 모터의 회전으로 발생하는 전기가 배터리로 거꾸로 흘러가지 않도록
혹은 보조배터리에서 본배터리로 전기가 흘러가는 현상을 막기위해 사용합니다.
그런데 두 부분 다 걱정할 필요가 없는 부분입니다.
첫번째로 모터의 회전으로 발생하는 전기가 배터리로 흘러가는 현상은 막을 이유가 없습니다.
충전도 되고 주행거리를 늘릴수 있으니까요.
특히 전동킥보드의 경우 전자브레이크의 원리 자체가 모터의 강제회전으로
발생하는 전류를 통해 충전을 하고, 제동을 거는 방식이라 역전류 방지 다이오드등을 사용 할 경우
전자브레이크를 사용할 수 없게 됩니다.
그리고 abs가 탑재된 대부분의 전동킥보드의 경우 전자브레이크에서만 abs등을 지원하기 때문에
운행중에 위험한 상황이 생길 가능성이 높아집니다.
그런데 방전단자로 충전이 되면 위험한거 아닌가 라는 생각도 하게 됩니다.
그런데 리튬이온 배터리팩은 사실 방전단자와 충전단자를 따로 구별하지 않습니다.
그래서 bms가 버텨준다면 일반적인 배터리들도 방전단자와 충전단자를 모두 사용하여
듀얼충전을 사용할 수 있게됩니다.
두번째로 보조배터리에서 본배터리로 전류가 흘러가는 현상인데....
사실 이건 말도 안되는 소리입니다.
전기는 대충 물이랑 비슷하다고 생각하시면 편합니다.
서로 연결된 두개의 물컵이 있을때, 하나의 물컵에서 물을 뺀다면
두개 다 수위가 낮아지지 하나만 수위가 내려가지 않는것처럼
연결되어있는 두개의 배터리중 하나만 방전되지 않습니다.
그나마 문제가 생길때는 배터리를 연결할때인데...
배터리의 전압을 맞춰놓는다면 용량이 달라도 상관 없습니다.
위에 이유들 때문에 저는 굳이 정전류회로?나 역전류 방지 다이오드를 사용하지 않기로 했습니다.
총정리로
1. 배터리는 호환가능하므로 전기자전거용으로 구매했던 배터리를 사용
2. y잭을 이용한 병렬연결 방식으로 배터리를 연결
3. xt60단자와 12awg 실리콘 전선으로 작업
4. 역전류 방지 다이오드등은 사용하지 않고 연결
로 정했습니다.
작업하는 내용은 다른글에서 작성하겠습니다.
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