얼마전에 집에서 마스크 소독용으로 사용할 자외선 LED 소독함을 만들면서 여러가지 집에 쌓여있던 모듈들을 활용하게 되었습니다.
그런데 이 모듈에서 심각한 문제점을 하나 발견했어요.
이 모듈인데요, 이 모듈을 사용한 리튬이온배터리의 충전속도가 어마무시하게 느리다는겁니다.
제가 사용한 모듈은 5V 1A라고 명시되어 있는 제품인데, 아무리 5W라고 하더라도 3.7V 2600mAh짜리 18650 셀 하나를 3.7V 상태에서 완충까지 충전시키는데 거의 5시간이 넘게 걸렸습니다.
그냥 스마트폰 충전같은걸 생각했다가 엄청 오래걸려서 놀랐죠.
휴대폰 배터리 용량이 왠만한 18650 리튬배터리 셀 하나의 용량보다 작긴 하지만, 시간이 오래걸려도 너무 오래걸리지 않은가 하는 생각이 들었습니다.
그와 동시에 든 생각이, 최근 급속충전 기술이 탑재된 배터리들은 총 용량이 76.96Wh(공칭전압 3.7V)짜리인 어마무시한 양의 배터리도 USB PD 등을 이용해서 빠르게 충전하죠.
제가 가진 보조배터리는 USB-PD를 통해 20V를 땡겨서 사용하는 무식한(...)놈이었습니다.
이놈이 얼마전에 잘 사용하다가 파손되어 내부를 볼 기회가 생겼었는데요
보시는것처럼 사진 상단부에 4s 리튬배터리 충전회로가 있는것을 확인할 수 있었습니다.
2개를 묶어 병렬로 용량을 늘리고, 총 4묶음을 직렬로 연결해 충전하는것으로 보였습니다.
예전에 나오던 5V로밖에 충전하지 못하는 샤오미제 싸구려 보조배터리들처럼 3.7V를 병렬로 연결하고 5V로 부스트해서 사용하는것과는 판이하게 다르죠.
이 전압원을 PD나 QC 프로토콜에 물려서 강압 혹은 승압하여 사용하는것으로 보이는데요
본론입니다.
3.7V to 4.2V로 충전해주는 충전모듈들은 전류량의 제한값도 매우 낮고 속도도 느린데, 2s, 3s 밸런서 모듈들은 저렴한것들이라도 동작전류를 5A씩 잡아먹더라구요
반면, 3.7V를 병렬로 충전할 수 있는 모듈들은 아무리 찾아봐도 동작전류 2A 이상의 제품은 찾기 힘들었습니다.
이와같이 직렬연결된 배터리를 전용 모듈로 충전하는것은 여러 셀을 모두 병렬로 연결하여 충전하는것보다 손실이나 충전속도 등에서 이득인가요?
긴 글 읽어주셔서 감사합니다 ( _ _ )
BMS인거 같아보이네요
~~저같은 사악한 엔지니어는 보드 실크를 거의 안쓰는 식으로 사악하게 가버리지만요 (음?)~~
여튼 보통 저런 보조배터리는 EC가 먼저 USB 충전 프로토콜 네고를 시도하고 전원을 뽑아오면 PMIC가 EC 제어하에 세팅된 전력으로 충전을 시도하는 그런 방식으로 알고 있어요
PMIC가 벅 다운 벅 부스트 다 되는 칩들은 요즘은 흔한걸로 알고 있습니다
셀 발란싱 보드에서 5A 잡아먹는다는건 최대 허용이 그 전류라는거 같은데 자세한건 해당 데이터 시트를 봐야 알거 같습니다
Li 제품군 1 Cell에 5A 충전IC는 BQ25895 같은 I2C 로 제어되는 제품이 흔하게 있습니다 EVM 도 있으니 설계하실때 도움 되실거 같아요 다만 TI의 샘플요청은 개인이 개발용이 아닌 실 소비용으로 주문하는 경우가 많아서 기업이 아닌경우라면 거부당하는 경우가 많은걸로 알고 있어요
그리고 직렬 연결해서 사용하는것은 고전압으로 출력을 뽑을때나 고전력으로 뽑을때 벅 부스트 출력 효율 문제로 많이 사용하곤 합니다
시스템 메인전원 공급용이라면 대전력 소싱때 PCB 패턴이 대전류를 안다루고 좀더 높은 전압을 받아주기만 하면되니 안정적으로 공급 가능한 면이 있을거 같습니다
마지막으로 급속충전 같은경우에는 원하는 입력전원과 셀 구성에 맞는 충전PMIC와 전원 출력용 PMIC 그리고 이걸 다 제어하고 QC 와 PD 네고를 시도해줄 EC 가 필요한데
DCP1.5A 같은 경우라면 5V 먹는 단순한 충전IC가 쓰일 수 있겠지만 최대 전력이 이경우라면 5V 2.4A =12W가 최대겠군요
PMIC들고 설계하고 만드는건 하루이틀론 힘들겠지만
돈의 힘이라면 가능하더군요... 건강은 개발살 나버렸지만(긁적)