전기자전거의 가장 중요한 부분중에 하나가 배터리 팩입니다. 일반적으로 18650 사이즈의 고방전 리튬이온 배터리를 2개~4개를 병렬으로 연결한 다음 이것을 13개 혹은 14개를 직렬으로 연결합니다. 13S3P 혹은 14S4P 라는 것이 그것입니다.. S는 Series(직렬) 연결을 뜻하고 P는 Parallel(병렬) 연결을 뜻합니다.
리튬이온 배터리는 주로 18650 사이즈를 사용하는데 직경 18mm, 길이가 65mm입니다. 20700 혹은 21700도 있습니다. 18650 사이즈중 고방전은 3AH 가 가장 큰 편이고 일반 방전은 3.6AH도 있습니다. 21700의 경우 테슬라 자동차에 사용되는데.. 18650 보다 조금 큰 정도인데 용량은 무려 5AH 입니다.
AH는 배터리 용량을 나타내는데 Ampare-Hour라고 합니다. 3AH라면 3A로 1시간 쓸 수 있다는 말인데.. 실제로 3A로 흘리면 용량이 줄어듭니다. 이 용량은 1/10 C, 즉 0.3A 로 흘리면 10시간 간다는 이야기입니다. 고율방전시 용량이 줄어듭니다. 배터리는 충방전을 지속하면 용량이 차츰 줄어듭니다. 500회 충방전시 용량은 초기의; 70% 정도로 줄어드는데 요즘은 기술이 발전하여 용량 감퇴가 개선되었다고 합니다.
1회 충전으로 갈 수 있는 거리는 페달의 힘을 얼마나 보태느냐, 평지냐 오르막이냐, 몸무게, 자전거의 구름성 등에 따라 차이가 많이 납니다. 평소에 평속 18Km정도의 룰루랄라 정도의 힘으로 간다면 저의 경우 6AH 용량으로 약 40Km 정도 갈 수 있었습니다. 자작한 15AH 리튬 폴리머 팩의 경우 70Km 한강 왕복후에도 배터리가 많이 남았습니다.
마음 편히 전기 자전거를 타려면 최소 15AH 정도의 용량이 필요해 보이는데 이 경우 3AH 고방전 18650으로 만들 경우 14직렬의 경우 14X5 해서 모두 70알의 배터리가 필요합니다. 한 번 충전에 200Km를 탈 수있는 용량이면 이상적일 것 같은데..
중고 배터리를 사용할 경우 비용을 상당히 줄일 수 있습니다만 팩을 만들기 전에 각 셀을 각각 완충 한 다음 부하를 걸고 용량을 첵크한 다음 용량이 비슷한 넘으로 팩을 구성해야합니다. 그러지 않을 경우 용량이 가장 낮은 놈이 그 팩의 용량이 됩니다.. 뿐만 아니라 그 셀만 과충전, 과방전이 되고 점차 다른 셀에도 악영향을 끼치게 됩니다. 셀 밸런싱 기능이 있는 배터리 보호회로를 사용해야 하는 이유입니다.
이직 시험은 해 보지 않았지만 고방전 배터리 한알에 일반 방전 배터리 3알을 병렬연결한 다음 이걸 13직렬으로 하면 좀더 저렴한 비용으로 큰 용량의 배터리 팩을 만들 수 있지 않을 까 생각중입니다.. 큰 출력이 필요할 경우 고방전 배터리가 감당해주고 그렇지 않을 경우 일반 방전 배터리가 고방전 배터리의 소모 부분을 보충해주는 구상입니다.
배터리 팩 자작 모임을 가져보면 어떨까 생각중입니다..
그새 새해가 밝았네요 ㅎㅎ 로라질 시작합니다.
