배터리
일반적으로 알려진 용어인 "배터리"가 사용되지만 원래 의미는 축전지입니다. 축전지는 충전식 배티리입니다. 배터리는 발전기에서 생성된 에너지를 저장하기 위한 화학적 저장소입니다.
배터리는 대부분의 차량에서 시동 배터리로 사용되며 주로 엔진을 시동하는 데 사용됩니다. 시동 배터리를 통해 단시간 높은 전류를 방출할 수 있습니다.또한 차량 배터리는 엔진이 정지 상태에 있어도 제한된 시간 동안 차량 전장 계통의 중요한 구성 요소에 전기 에너지를 공급하며 전자 부품 보호를 위해 차량 전기 시스템의 전압 피크를 감쇠시키는 역할을 합니다.
차량 배터리는 여러 개의 셀이 직렬로 접속되어 구성됩니다. 셀은 배터리에서 가장 작은 단위입니다.
1. 배터리 특성 표시
(1) 정격 전압
- 정격 전압은 존재하는 셀 갯수에 약 2 V를 곱한 기준 셀 전압의 결과입니다.
- 예시: 각 2 V의 셀이 6개 있으면 12 V의 정격 전압 결과가 나옵니다.
(2) 용량
- 용량은 암페어시 단위의 전기량입니다. 이 전기량은 방전종지전압이 10.5 V (25 °C ± 2 °C)에 이를 때까지 20시간율 방전전류로 방전될 수 있어야 합니다.
- 예시: 70 Ah/20 h = 3.5 A 방전전류.
2. 자동차 배터리의 종류
(1) 납산 배터리 (Lead-acid Battery)
- 가장 일반적인 종류로, 대부분의 내연기관 차량에 사용됩니다.
- 구성: 납(Lead)과 납 산화물(PbO2), 황산(H2SO4)을 전해질로 사용합니다.
- 특징: 가격이 저렴하고, 안정적이며, 대량 생산이 가능합니다. 유지관리 정비 플랜이 필요 없음: 배터리는 환기 구멍을 제외하고 단단히 밀봉되어 있습니다.
- 액체 비중계를 통해 배터리 셀의 현재 충전 상태를 판독할 수 있습니다.
(2) AGM (Absorbent Glass Mat) 배터리
- 현대식 차량 전장 계통의 에너지 소비가 점점 증가함에 따라 더욱 성능이 좋은 배터리가 필요합니다.
- 특징: 용량이 더 높음, 더 긴 수명, 저온에서 시동 안전성 향상, 높은 전류가 필요한 엔진의 안전한 시동, 산 유출이 없음, 매직아이 없음, 사고 발생 시 위험 감소(환경 위험 감소).
- 용도: 고급 차량, 고성능 차량 및 Start-Stop 시스템이 탑재된 차량에 사용됩니다.
- 설치 조건이 AGM 배터리 사양과 일치하는 경우, 원칙적으로 모든 납-칼슘 배터리를 AGM 배터리로 교체할 수 있습니다.
(3) 리튬 이온 배터리 (Lithium-ion Battery)
- 전기차와 하이브리드 차량에 주로 사용됩니다.
- 특징: 가벼운 무게, 긴 수명, 높은 에너지 밀도를 자랑합니다. 가격이 비싸고, 고온 환경에서의 안전성 문제가 있을 수 있습니다.
- CO2-절감 : CO2 절감은 향상된 엔진-시동-정지 자동장치 MSA의 가용성을 통해 실현할 수 있습니다. 기존 시동 납 배터리의 경우 지적 발생기 조절장치 IGR을 통한 회생 제동 성능이 리튬 이온 시동 배터리에서보다 높지 않습니다. 리튬 이온 시동 배터리는 시동 납 배터리와 비교하여 본질적으로 더 높은 전류를 단시간 내에 충전할 수 있습니다. 이것은 지적 발생기 조절장치 IGR을 갖춘 차량에 사용하기에 이상적인 장점입니다.
- 사이클 수명 : 리튬 이온 시동 배터리에서 사용 가능한 전체 사이클 수는 기존 납 배터리보다 기본적으로 높습니다(약14회). 따라서 리튬 이온 시동 배터리는 지적 발생기 조절장치 IGR과 연계하여 엔진-시동-정지 자동장치 MSA 사용을 위한 최적의 대안입니다. 이를 통해 기존 납 배터리에 비해 향상된 배터리 수명도 실현할 수 있습니다.
- 정비 불필요: 증류수 보충을 통한 정비가 필요하지 않기 때문에 정비할 필요가 없습니다(AGM 배터리에는 해당 없음).
- 이상적인 전압 상황 : 셀당 정격 전압이 3.3V인 리튬 인산화철 셀(LiFePO4) 사용하여 단 4개의 셀로 리튬 이온 시동 배터리의 정격 전압인 13.2V에 도달합니다.
- 용도: 전기차 및 고급 하이브리드 차량.(최근 일반 상용차에도 적용되고 있습니다.)
3. 자동차 배터리의 원리
자동차 배터리는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하여 차량의 전기 시스템에 필요한 전기를 공급합니다.
- 화학 반응: 배터리 내부의 전해질(대부분 황산)과 두 개의 전극(납과 납 산화물) 사이에서 화학 반응이 일어납니다. 이 과정에서 전자가 방출되어 외부 회로를 통해 전기가 흐릅니다.
- 전압 생성: 화학 반응에 의해 12V의 전압이 발생하고, 이 전압은 차량의 전기 장치(시동, 라이트, 에어컨 등)에 전력을 공급합니다.
- 충전과 방전: 자동차가 운행할 때 발전기(알터네이터)가 배터리를 충전하여 전기를 보충합니다.
4. 자동차 배터리 관리 방법
자동차 배터리는 유지보수를 해야하는 소모품 입니다. 배터리를 오래 사용하고 성능을 유지하기 위해서는 적절한 관리가 필요합니다.
(1) 정기적인 점검
- 배터리 상태 점검: 배터리의 전압과 충전 상태를 주기적으로 확인해야 합니다.
- 배터리 성능 저하: 차량 시동시 지연시동, MSA 작동 불가, 경고등 점등 같이 고장증상이 나타나는 경우, 추가적인 배터리 방전을 방지하기 위해 전문가에게 점검을 요청하여야 합니다.
(2) 주기적인 충전
- 운전 부족 시 충전: 차량을 자주 사용하지 않거나 장기간 주차된 경우, 배터리가 방전될 수 있습니다. 단거리 운행만 하는 경우 조기 방전을 초래할 수 있으니 장거리 운전도 병행해야 합니다. 장기간 여행 또는 출장을 가는 경우 배터리 단자를 분리하면 배터리 방전을 방지 할 수 있습니다.
(3) 방전 방지
- 전자기기 끄기: 차량의 엔진을 끄고 전자기기나 라이트, 열선 등 전기가 소모되는 장치가 켜져 있지 않도록 주의해야 합니다.
- 외부기기: 출고 상태의 차량에서 추가적인 외부 장착물을 차량에 잘못 설치 한 경우 해당 기기가 배터리 방전을 초래 할수 있으니 정확한 설치방법을 통해 설치해야 합니다.(가급적 추가 장착물 설치는 권장하지 않습니다.)
(4) 온도 관리
- 고온/저온 환경 피하기: 극한의 온도에서 배터리가 손상될 수 있습니다. 특히 추운 겨울에는 배터리 성능이 저하되기 쉬우므로, 겨울철에는 배터리 상태를 더욱 신경 써야 합니다. 가급적 실내 주차장에 주차하는게 좋습니다.
(5) 배터리 교체 시기
- 배터리는 보통 3~5년 정도입니다. 이 시점이 지나면 성능이 떨어지므로, 배터리를 교체하는 것이 좋으나 운전자의 주행 습관, 주행거리 등 다양한 조건에 따라 다르기 때문에 1년에 한번정도는 서비스센터에서 정기 점검을 받는것을 권장 드립니다.
* 자동차 배터리는 차량의 문을 여는과정부터 차량의 모든 시스템에 관여하는 매우 중요한 부품입니다. 가정에서 불필요한 전기를 차단하는 것처럼, 차량에서도 시동이 걸리지 않은 상태에서는 불필요한 시스템은 off 하는 습관을 갖어야 합니다. 또한 단거리 주행만 하는 운전자의 경우, 장거리 운전도 병행하며 배터리 수명을 연장해야 갑작스러운 방전을 예방할 수 있습니다.