저전압 알리미 장치(Low voltage indicator)

요즘 들어 배터리를 이용하는 장치들을 우리 주변에서 적잖이 보게 된다.

근래 들어 많이 사용하는 배터리는 리튬이온 배터리( Lithium-ion battery, Li-ion battery )이다.

리튬이온 배터리는 안정적인 방전 특성으로 인하여 자체용량의 97%까지 활용할 수 있다.

따라서 효율적인 측면에서 기타 다른 배터리 재질에 비하여 우수하다고 할 수 있다. 

그러나 비용 및 안전문제 등 몇 가지 면에서 발생하는 단점들 역시 무시하지 못한다.

우리가 흔히 사용하는 리튬이온 전지 한 셀은 공칭전압이 대략 3.7V, 만충전압이 4.2V이다.

만충전압 4.2V 이상으로 충전이 이루어질 경우 자칫하면 스웰링 현상이 발생하여 위험할 수 있으니

주의해야 한다.

또한 과방전시 더 이상의 방전을 종료하도록 권장하는 종지 전압은 3V 가량이다.

(배터리에 따라서는 2.7V ~2.5V까지 일수도 있으나 여유도를 생각하면 3V정도가 되면 더 이상 방전을

하지 않는 것이 안전하다)

이미 과방전이 이루어진 배터리를 무리하게 재충전하다 보면 스웰링 현상이 나타나게 되고

이는 매우 위험할 수도 있으니 이러한 스웰링 현상이 나타나면 바로 폐기하도록 해야 한다.

이전에 드론에 사용되는 리튬 이온 배터리들 중 상당수가 11.1V짜리 3S-2P형태가 많았으며

상당히 낮은 전압에서도 배터리가 여전히 작동하다 보니 무리하게 드론은 운영하는 우를 범하게 된다.

더 이상 드론이 날지 못할 때쯤에서야 충전을 하려고 하지만 이때에는 거진 전압이 8V 이하인 경우가

대다수라서 이미 배터리가 과방전이 진행된 상태이다.

이 상태에서 무리하게 재충전을 하여 사용하게 되는 데 재수 좋은 경우 몇 번은 가능하지만

이러한 현상이 반복되다 보면 여지없이 swelling 현상이 발생하여 비싼 배터리 팩을 폐기해야만 했다.

그래서 사전에 미리 충전 시점을 사용자에게 인지 시켜주는 장치가 필요하다는 생각을 하게 되었다.

여기에서 제작한 Low voltage indicator장치는 방전 종지전압 3V보다 다소 여유를 둔 3.2V가량이 되면

LED flashing 기능으로 사용자에게 충전 시점임을 알리도록 설계되어 있다.

2 cell의 경우에는 대략 6.4V에서 3-cell의 경우에는 9.4V 정도에서 알림을 주도록 한다.

 

 

 

배터리 충전시기를 알리는 LED flashing test

 

Low voltage indicator PCB board