내 마음대로 배터리 보호회로 PCM 알아보기

내 마음대로 배터리 보호회로 PCM 알아보기

 

안녕하세요.

Edward입니다.

 

이번에는 배터리에 많이 사용되는 PCM이라는 보호회로에 대해서 알아보겠습니다.

가장 쉽지만 선정하기 또 이상하게 복잡한 것이 PCM인데요.

시작해보겠습니다.

시작하기 전에 배터리와 PCM에 대한 다른 글들을 올렸는데요.

아래 링크 참고 부탁드립니다 ^^

내 마음대로 배터리 기본 알아보기

배터리 보호회로 PCM MOFET 다이오드 역할

 

 

배터리에서 PCM이란 보호회로(Protection Circuit Module)를 일컫습니다.

배터리에게 가장 위험한 것이 과충전과 과방전이거든요.

과충전의 경우에는 리튬이온 전지의 경우에는 충전 전압이 4.2V이상이 되면 전해질이 분해되면서 표면이 부풀어 오르게 됩니다. 그러면서 가스가 발생하면서 부푼 배터리에 공기가 유입되면, 이온과 만나면서 폭발로 이어지게 됩니다.

과방전의 경우에는 배터리의 음극이 파손되면서 배터리의 성능이 굉장히 저하됩니다. 그러면 배터리를 다시 충전해서 사용한다고 해도 이전과 동일한 성능이 나올 수 없습니다.

그래서 이를 방지하기 위해서 보호회로(PCM)가 필요해요!

 

 

PCM을 사용하는 이유는 배터리를 보호하기 위한 목적이에요.

어떤 보호를 하는지는 아래와 같아요.

1. 과충전 보호 기능
   • 보호 전압 이상 충전하면(과충전), 화학반응이 시작돼서 가스와 열이 발생하고 배터리가 부풀어 오르면서 폭발에 이르게 됩니다.
   • 그래서 이를 보호하기 위해 일정 전압 이상을 차단하는 기능입니다.
2. 과방전 보호 기능
   • 2V 이하로 방전되면 회복불능으로 전지 내부가 손상됩니다.
   • 이를 방지하기 위해 일정 전압 이하를 차단하는 기능입니다.
3. 과전류 차단 기능
   • 외부와 연결된 기기의 오동작으로 인해 발생하는 과전류 등에 의해 배터리가 손상하는 걸 방지합니다.
4. 단락 보호 기능
   • Short를 방지하는 기능입니다.
   • Short가 일어나면 이론적으로 무한대의 전류가 흐르므로, 전류가 계속 흐르면 전압은 상승하겠죠. 그러면서 폭발에 이르게 됩니다.

 

여기까지는 정말 많은 블로그나 설명에서 봤을 텐데요.

PCM을 사용할 때 가장 중요한 건 사용하는 배터리에 따른 전압/전류 사양을 정하는 일이에요.

예를 들면, 요새 많이 사용하는 18600 MH1이라는 원통형 배터리의 사양은 다음과 같아요.

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1. Operation Voltage = 3.70V
2. Max Charge Voltage = 4.20V
3. Over Voltage Protection = 4.25V
4. Discharge Min Voltage = 2.50V
5. Under Voltage Protection = 2.00V
6. Charge current
   • Max charge current = 1C(3100mA)
   • Constant current = 0.5C(1550mA)
   • Constant voltage = 4.20V
   • End condition = 50mA
   • time = 3h
7. Discharge current
   • Constant current = 0.2C(620mA) ~ 0.5C(1550mA)
   • End condition = 2.50V ~ 3V
   • Discharge voltage = 2.50V ~ 3V
   • Max Discharge current
     • -20 ~ 0c = 0.5C(1550mA)
     • 0 ~ 10c = 6.0A
     • 10 ~ 60c = 10A

1. Operating Temperature = Charge(0~50c) , Discharge(-20~60℃)
2. Storage Temperature(for ship) = 1 month(-20~60℃), 3 month(-20~45℃), 1 year(-20~25℃)
3. Storage Temperature(for charge) = 1 month(-20~45℃), 6 month(-20~25℃)
4. Storage Humidity = 25~50%

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이 밖에도 정말 많은 사양이 있지만, 배터리의 위 사양을 보고 PCM을 대략적으로 결정할 수 있어요.

PCM을 결정할 때는 다음과 같이 결정을 해야 돼요.

충전 시 4.2V가 넘어가면 Protection이 되어야 하고요.

방전 시 2.5V 이하로 내려가면 안 돼요. 보통 3V 이하로 내려가면 안 된다고들 하죠.

사실 전류는 크게 고려할만한 사항이 아니에요. 물론 배터리 사양보다 높은 전류를 충/방전한다면 위험하겠지만, 사실 속도일 뿐 중요한 건 전압이에요.

 

그리고 PCM을 공부하게 되면 Release Voltage라는 내용이 나옵니다.

Release voltage는 배터리에 보호 기능 해제라고 표현합니다.

아래 PCM 사양을 보면, Over charge/discharge Voltage detection 전압과 release 전압이 나오는데요.

Detection 전압은 말 그대로 저 전압일 때 보호가 걸린다는 의미입니다.

보통 Min 값보단 Typ 쪽에서 보호가 걸립니다.

Release 전압은 보호가 걸린 후에 보호 동작이 풀리는 전압이에요.

Parameter	Voltage
	Min	Typ	Max
Overcharge voltage detection	4.205V	4.225V	4.245V
Overcharge voltage release	3.995V	4.025V	4.055V
Over-discharge voltage detection	2.765V	2.800V	2.835V
Over-discharge voltage release	2.765V	2.800V	2.900V

 

다음은 PCM 회로에 대해서 설명해보겠습니다.

감사합니다.