배터리 방전 요인
배터리 관리 요령을 잘 몰라 방전이 되기도 하지만 애꿎은 배터리를 교체 하는 경우가 많습니다. 배터리방전은 충전부족, 알터전압변동, 엔진회전불안정, 소모전류(방전전류)과다 등에 연관이 있습니다.
Ⅰ. 자동차 전기를 보는 요령
1. 배터리와 알터네이터의 임무
가. 배터리 : 시동 전에는 배터리가 라디오 미등 시가 자동도어 리모컨장치 등 여러 가지 전기장치에 전기를 공급하다가 시동 후는 배터리는 충전만합니다.
나. 알터네이터 : 시동이 걸린 후부터는 자동차의 모든 전기장치는 알터네이터전압으로 동작을 합니다.
<이 부분은 절대적이고 필수적으로 이해하셔야 함>
알터는 시동이 걸려야 전기를 만들고(절대조건), 엔진 힘이 좋아야 양질의 전기로 충전도 잘시킨다는 것을 꼭 염두에 두셔야 합니다.
2. 전압을 보는 요령
배터리설계는 2V/cell가 기준이므로 12V배터리는 2V/cell이 6개 들어 있고, 24V배터리는 2V/cell이 12개 들어 있습니다.
가. 충전전압 : cell당 전압 : 2V/cell× (1.125~1.175)= 2.25V~2.35V
- 12용 승용차 : 13.5V~14.1V(통상 13.5V ~14.5V)
* 공식 : 2V/cell× (1.125~1.175)× 6개 = 13.5V~14.1V
- 24V 버스 : 27V~28.2V
* 공식 : 2V/cell× (1.125~1.175)× 12개 = 27.0V~28.2V
나. 방전종지전압 : cell당 1.8V
- 12V 승용차 : 10.8V (통상 11V)
* 공식 : 1.8V × 6개 =10.8V
- 24V 버스 : 21.6V
* 공식 : 1.8V × 12개 = 21.6V
● 방전종지전압이란 배터리보호를 위해 방전 하한선 전압을 말함
※ 참고로 이런 기술적 기준을 둔 것은 모든 전기장치의 안정적 동작과 배터리보호를 위한 것입니다.
3. A 와 AH의 차이
가. A(Amper) : 전류의 기본 단위이며, 물에 비유하면 흐르는 물입니다.
알터가 전기를 만들면 선로에 흐르는 것은 전류이며 자동차의 모든 전기장치가 필요로 하는 것도 전류(A)입니다.
단지 전압(V)은 압력으로, 물에 비유하면 수압에 해당합니다.
* 전력 (W) = 전압(V) × 전류(I)
따라서 물이 없으면 수압이 떨어지듯 전류가 부족하면 전압도 떨어집니다.
나. AH(Amper Hour) : 배터리 통에 저장된 전류량이며 물에 비유하면 저수지에 저장된(고인) 물의 량입니다.
그러므로 AH는 저장 가능한 용기 크기를 의미할 뿐 충전여부를 뜻하는 것은 아닙니다.
즉 아무리 저수지가 크도 물이 하나도 없으면 소용이 없듯이 배터리도 용량이 크도 충전이 부족하면 방전이 잦아 집니다.
이것이 “배터리방전시 잘못 진단하는 가장 중요한 요소” 입니다.
또한 A와 AH는 의미와 역할이 다르므로 합산으로 계산을 하면 안됩니다.
* 예를 들어 12V/60AH란 배터리에 12V/60A의 전기장치(부하)를 연결하여 배터리 사용이 가능한 시간(Hour)으로 표기한 것이요, 알터 용량이 12V/100A라고 한다면 이는 알터가 전류를 최대로 만들 수 있는 량을 말하는 것입니다.
그러므로 AH와 A는 뜻이 다르므로 합산하여 생각하면 아니 된다는 것이며, 자동차의 전기공급 원리상 “배터리와 알터는 동시에 역할 분담”을 하지 못하도록 설계되어 있습니다.
Ⅱ. 전기와 성능 관계
1. 배터리를 나쁘게 하는 요인
배터리가 빨리 나빠지거나 기능을 잘 발휘하지 못하게 하는 요인으로는 "알터네이터 전압변동과 배터리 충전부족" 때문입니다.
따라서 전압변동이 생기는 것은 알터네이터 자체의 고장요인도 있겠지만 실제적으로는 다음과 같은 요인 때문입니다.
- 엔진회전불안전(rpm흔들림)으로 인한 전압 변동(충전부족)
- 과도한 전기장치 추가 설치(충전부족)
- 수시 또는 장시간 에어컨 사용(충전 부족)
- 배터리 양단에 각종 연료절감장치 또는 전압안정장치 등으로 알터네이터의 전압 조절기능을 방해하는 경우(충전 부족)
- 라이트의 과도한 전력소모(충전 부족)
- 기타 누전 접지불량 등으로 인한 전압 변동(과 방전)
2. 전기가 약하면 생기는 현상
가. 연비 힘 소음 배출가스에 영향을 줌
나. 에어컨을 켜면 힘이 떨어지고, RPM이 흔들림
다. 진동이 심해지고, 시동이 꺼짐
라. 오디오 상태(음질, 음량)가 좋지 않음
마. 노킹이 생기고 잡소리가 잘 생김
바. 부품들의 수명이 단축되고 수리를 자주 해주어야함
3. 전기가 성능에 미치는 기술적 분석
자동 창문 양측을 동시에 누르거나, 에어컨을 키거나 라이트를 켜게 되면 순간적으로 많은 전류가 필요로 합니다.
오디오의 경우 소리(출력)를 높여도 그만큼 전기 공급을 많이 해주어야 합니다.
이처럼 몇몇의 전기장치들은 전류를 많이 소모하므로 전압변동이 심해지는 요인이 됩니다.
그래서 전기가 자동차에 얼마나 영향을 미치는 가를 오디오(최대 출력 60W)를 가지고 (이해를 돕기 위해)계수적으로 설명을 드리겠습니다.
예를 들어 60W(12V/5A)오디오가 제대로 출력을 내려면 공급 되어야할 전기용량은
공급전력(Wo) × η(효율) > 오디오출력(W)이 되므로
여기서 오디오효율이 85%(실제로 효율이 낮음)로 가정한다면
Wo × 0.85 = 60W
∴ 공급전력(Wo) ≒ 70.6W가 공급되어야 합니다.
60W의 앰프(오디오장치)가 최대 출력을 만들기 위해서는 알터네이터가 70.6W에 해당하는 전력을 공급 해주어야 하므로 오디오선에 흐르는 전류는 70.6W÷12V≒ 6A가 됩니다.
즉 최대출력을 내는데 소요되는 전류는 통상전류(5A)보다 1A가 더 필요한 6A가 된다는 것입니다.
결론적으로 오디오 전원선 규격은 일정한데 전류가 증가하므로 선로에서 또 다른 손실(W=I²× R)이 생기므로 오디오출력은 생각보다 더 떨어집니다.
Ⅲ. 배터리 관리요령
1. 수명 : 통상 배터리 수명은 2~3년으로 보지만 관리를 잘하면 4~5년도 가지만 관리를 잘못하면 1년도 체 못갑니다.
원인은 배터리는 가만히 두어도 다음 공식에 의해 화학적으로 충 방전을 거듭하기 때문입니다.
(충전시)-------- ⇄ ------ (방전시)
과산화납(PbO2 )-- ⇄ --- 황산납(PbSO4)
해면상납(Pb)-------- ⇄---- 황산납(PbSO4)
묽은황산(2H2SO4)- ⇄------- 물(2H2O)
2. 주기적인 시동 : 배터리는 사용하지 않아도 자가 방전(국부방전)을 하고 있습니다.
그러므로 배터리의 경우 통상 일주일에 1~2회 정도는 30여분정도 시동을 걸어주시고, 방전이 몇 번 된 배터리는 2~3회 정도 해주시면 좋습니다.
3. 부가장치 부착 주의 : 배터리가 충전이 잘 되게 하기 위해서 알터네이터전압이 일정해야 하므로 알터네이터전압 안정에 영향을 주는 배터리단자에 여러 가지 부가장치(연료절감기, 전압계, 시거짹을 통한 네비게이션, 기타 전기설비 등)들을 장착시는 주의가 필요합니다.
이들이 경우에 따라서는 알터네이터전압을 조절 센서기능을 방해 할 수도 있기 때문입니다.
4. 터미널 손질
차를 오래도록 사용하다 보면 진동과 부식 등으로 배터리 터미널이 흘거워지거나 접촉 불량이 되는 경우가 많습니다.
이때는 배터리 터미널을 청소 또는 수리해 주어야만 충전이 잘 됩니다.
Ⅳ. 결론
전기는 자동차 전체에 흘러 다니며 여러 부품 동작에 영향을 주기 때문에 기계처럼 어느 부품에 국한하여 독립적으로 설명하기가 어렵습니다.
배터리방전이 잦다면 배터리불량으로 보기 이전에 충전부족의 원인이 더 크다고 보셔야 합니다.
그러므로 방전이 잦거나 전압이 불안정하면 먼저 전압을 안정시키는 것이 근원을 해결하는 지름길입니다.
따라서 좋은 전기관리가 배터리수명 외 자동차 질을 좋게 하는 지름길입니다.
<제공=VAD>
