무선 전동공구 배터리 충전기에 스위치를 달아보자

 1. Bosch

 10년전만 해도 나하고 인연이 없을 것만 같은 브랜드였다. 지인의 추천으로 관심가지게 된 브랜드였고 어느날 문득 아마존에서 아래의 물건을 찾게 되면서 인연이 되었다. (똑같은 물건은 아니지만 아래의 컨셉이다.)

[ 무선 콤보 키트 ]

가격이 얼마나 파격적인지 드릴 + 임팩 + 충전기 + 배터리2 + 케이스 + 배송비를 포함한 가격이 $98이었다. 그때 당시의 환율로 12만원.

2. BC330

 미국에서 직접 주문한 물건은 참 좋았다. 다 마음에 들었다. 3류 4류의 무선 전동 드라이버를 사용하다가 Bosch 의 물건을 사용해보니 정말 좋았다. 다만 충전기가 110V 였다는 것이 함정.

[ 110V BC330 ]

그래서 바로 국내 쇼핑몰에서 변압기(일명 도란스..)를 구매하였다. 

[ 둘은 언제나 세트 ]

위의 사진은 구매 당시는 아니고 이 글을 적기 위해서 사용한 것이다.  전압 강하시에도 열이 발생하기 때문에 장치 위에 붙어 있었던 스티커가 너덜 너덜 해서 떼었더니 지저분한 상태이다. 초기에 변압기 + 충전기 세트로 사용하다 보니 공간을 너무 많이 차지하는 부분도 있고, 비효율적이라는 생각이 너무 많이 들어서 충전기 자체를 220V 용으로 변환해 볼까 했었다. 이리 저리 뜯어도 보고, 인터넷에서 검색도 해보고, 220V 제품과 110V 제품의 PCB를 비교해 보기도 해보았다.  인터넷 검색을 통하여 개조에 관련된 정보가 너무 없었기 때문에 개조는 포기하고 220V 정품을 검색해보다가 가격에 실망하고, 알리산 짝퉁을 검색하면서 고민했다. 하지만 배터리는 짝퉁을 사용하더라도 충전기는 만큼은 제대로 사용해야 한다는 생각이 들어서  새제품의 구매를 포기하였다.  그리고 약 5년 동안 변압기를 사용하였다. 

3. GAL 12V-40

 최근에 중고 거래인 '당근'을 접하게 되면서 'bosch' 라는 단어를 알람 설정해 놓았는데, 이 물건이 싼 가격에 떳다. 

[ GAL 12V-40 ]

사실 알람이 뜨기 전에는 존재조차 모르던 물건이었다. 인터넷 검색을 통하여 가격과 용도 성능을 확인하고 중고 거래를 하였다. 

기존에 사용하던 BC330과 GAL-40의 차이는 충전 속도나 전기 효율 정도로 볼 수 있겠으나 나에게는 변압기를 사용하지 않을 수 있다는 것이 너무나도 행복했다.

[ GAL 12V-40은 최대 4A로 충전 가능 ]

[ BC330은 최대 1.5A로 충전 가능 ]

[2023-01-06 추가]

18650 배터리는 충전시 부하를 마냥 올릴 수 있는 것은 아니다.  제조사는 배터리 1셀 기준으로 2A이하로 충전하는 것을 권장하고 있다. (고방전의 경우 최대 4A 정도로 충전한계가 있다) 즉 4A 정도로 충전을 한다는 것은 3S 1P 구조가 아니라 3S 2P 구조용이라는 말이다. 여기서 3S 2P는 3개 파트를 직렬로 연결하여 12V를 출력하는 것인데 각 파트는 2셀이 병렬로 연결된 구조를 말한다. 

[ 배터리 연결 구분 ]

[ Bosch 의 3S 2P 배터리 ]

GAL 12V-40의 성능을 제대로 쓰려면 위에 이미지에 있는 배터리 정도는 되어야한다. 물론 내 입장에서는 12V 무선 공구를 쓰는데 크게 무거울 필요가 없다고 생각하여 3S 1P 모델만 사용한다. 장시간 사용할 일도 없고, 필요시 언제든지 충전이 가능하기 때문이다. 

4. LED

 기존에 사용하던 BC330 모델도 콘센트를 꼽고 있으면 앞쪽의 초록 LED가 켜진 상태 였다. 물론 충전중엔 깜빡거리고, 충전이 다 되면 그냥 켜진 상태로 있었다. 그런데 그 앞단에 변압기가 연결되어 있으며, 변압기를 켜놓은 상태이면 변압기 또한 스위치 내부에 불이 켜져 있는 관계로 사용하지 않을 때는 변압기를 꺼 버렸다.  그런데 GAL-40 으로 바꾸고 나니 다시금 초록 LED가 문제가 되었다. 충전 상황을 확인하기 위해서는 초록 LED를 확인(충전율이 낮은 상태에서는 빨리 깜빡이고 어느정도 수준이면 느리게 깜빡거리며 완충시에는 켜진상태)해야 하기 때문에 LED를 떼어 내거나 테이프로 가려놓을수 없는 상황인데, 충전하지 않을때 항상 켜저 있는 것이 문제가 되었다. 나의 작업량은 워낙 적어서 2주에 배터리 1개 정도의 용량을 사용할까 말까 하고, 충전에 그리 오래 걸리지 않다보니 거의 충전기는 거의 사용하지 않는 형태이다. 콘센트를 빼거나 꼽으면서 조절할 수 있는 상황도 아니기 때문에 정말 눈에 거슬렸다.

 - 충전기에 대한 보쉬의 메뉴얼을 정독해보니 충전률이 80%이하일 때는 빠르게 깜빡 거리며 그 이상일때는 천천히 깜빡 거린다고 한다. 

 - 보쉬 충전기는 80%이하일때는 고속충전 모드, 그 이상일때는 일반충전 모드로 배터리를 보호하기 위해서라는 말을 쓴다. 아마도 이런 방식이 정석일지도...

5. SWTCH 

 결국 스위치를 달기로 결정하였다. 집에 여러 크기와 종류의 스위치가 있는데, 대략 10A이내의 전류와  스위치가 놓일 위치의 공간을 고려하여 적당한 놈으로 골랐다. 크기가 대략 가로 27mm, 세로가 10mm인 3핀 로커 스위치를 사용하기로 하였다.

[ 3핀 로커 스위치 ]

3핀 스위치는 대부분 내부에 LED를 포함하고 있어서 On / Off 상황에 맞추어 이 LED가 꺼지거나 켜진다. 그렇기 때문에 3핀 스위치는 정격 전압이 중요하다. 12V용 3핀 스위치인 경우 교류를 이용해서는 내부의 LED를 켤 수 없기 때문이다.  또한 직류용 로커 스위치는 +로 제어하는 제품과 -로 제어하는 제품이 있기 때문에 사용전에 확인해야 한다. 교류용은 간단해서 세개의 핀중에서 하나가 색이 다르다면 그곳에 neutral을 연결하고 load 선은 나머지 두개에 in/out을 고려하여 연결하면 된다. 

6. WORK 

 충전기 커버를 일단 분리하여 안쪽 바깥쪽 이리저리 살펴서 스위치를 배치할 자리를 잡았다. 네이밍 펜으로 커버에 표시했다. 

[ 수술전 절개 부분을 표시했다 ]

칼로 간단하게 필요 부분을 잘라낼 수 있는 것이 아니기 때문에, 위의  사진에 표시한 붉은색 마킹은 드릴로 타공하기 위한 포인트 이다. 먼저 위에 표시한 대로 2개의 구멍을 타공하였고, 중간 부분에 대충 하나를 타공하여 총 3개의 구멍을 뚫었다. 그리고 칼로 사각형에 맞게끔 깍아 냈다.한꺼번에 다 잘라낼 생각하지 말고 조금씩 자르면 된다. 재질이 ABS라 그렇게 딱딱하지 않았다. 

[ Like A Surgeon ] 

[ Like A Surgeon - Yankovic ]

[ 수술 완료 - Off 상태 ]

위의 사진에서 게스트로 등장한 글루건, 라이터는 충전기 내부 작업에서 사용하였다. 글루건은 스위치를 삽입한 후에 고정을 위하여 사용하였다. 라이터는 스위치까지의 Load선을 연결하기 위하여 원래 연결된 선을 잘라내고, 스위치로 연결하면서 선끼리 연결하고 나서 수축튜브를 감쌀때 사용하였다. 뭐 스위치 연결이니 특별히 회로도가 필요한 것은 아니니 따로 소개하지 않는다.

[ On 상태 ]

이제 간단하게 스위치를 이용해서 전원을 통제할 수 있게 되었다.  현재 가지고 있는 배터리가 모두 풀 충전상태라 과거 대비 얼마나 더 빨리 충전되는지 알 수 없지만 2 ~ 3Ah 정도의 배터리로는 크게 차이를 못 느낄 것 같다. 5 ~ 6Ah 정도의 배터리라면 차이를 좀 느낄듯 하다. 

Bosch 홈페이지에서 공개하는 정보로는 GAL 12V-40의 경우 2Ah 배터리를 80% 충전하는데 24분걸리며 100% 충전하는데 35분 걸린다고 한다. 이것의 하위 모델인 GAL 12V-20 인 경우 동일 배터리를 100% 충전하는데 65분 걸린다고 한다. 내가 먼저 사용하던 BC330은 GAL-20보다도 충전 속도가 늦을듯하니 80분 정도 걸리지 않을까 생각된다.  

N 채널 스위칭 연결 방법 (MOSFET & TR)

스위칭을 위해서 NPN형 MOSFET 또는 TR을 사용하는데, 새 회로를 설계할때 마다 매번 여기 저기 사이트를 뒤지면서 설계를 하기에,  이번에 따로 정리해 둔다.  (인간은 망각의 동물이라.. ㅠㅠ)

[[ N 채널 스위칭 연결  방법 ]]

내가 주로 사용하는 MOSFET은 55NF06 이며, TR은 2N2222A 이다.
그외에, 상황에 따라 Control쪽에 10K 정도의 풀다운 저항이 필요하다. (뭐 당연한 건가?)

- 2023.01.10 추가

회로도만 보면 항상 어디가 Mosfet의 Gate인지 가물가물해져서 아래 그림을 추가 하였다.

- 2022.07.28 내용추가

실제 MOSFET을 사용할때는 아래 그림과 같이 사용하자.  R1은 Gate에 불필요하게 많은 전류가 흐르는 것을 막기 위한 것이며, R2는 풀 다운 저항이다. 

- 2022.12.26 추가

 MCU의 낮은 출력을 이용하여 20V이상 제어를 할때에는 회로에 좀더 신경써야 한다는 것을 알게 되었다.

7월에 소개한 버전과 비교해서 MCU의 컨트롤 입력에 대하여 TR로 보내고, 이 TR이 MOSFET을 제어하는 형태이다. 위에서 제노다이오드가 하나 사용되었는데, 이것은 MOSFET에 높은 전압이 걸리지 않도록 (일반적인 MOSFET은 20V가 정격전압이다.) 전압 강하를 위하여 추가된 형태이다. 또 다이오드가 하나 사용되었는데, 이는 모터가 정지시 급격하게 역기전류가 발생하는 현상이 있기 때문에 환류를 해주어야 한다는 내용을 인터넷에서 보았다. 대략 모터 사용 전류의 3배를 보낼수 있는 다이오드가 필요하다고 한다. 

-- 기존에 작성한 글이지만 내용이 업데이트 되어서 게시 날짜가 변경되었다. 

블랙박스용 보조배터리를 만들자

 1. 블랙박스용 보조배터리 화재 이야기

 블랙박스용 보조배터리의 화재 기사는 쉽게 찾아볼 수 있다.  대부분 충방전 과정에 열이 발생하여 발생하는 화재이다. 특히 리튬폴리머나 리튬이온 배터리는 폭발까지의 위험성이 있다. 초기에 시중에 판매되는 블랙박스 보조배터리들이 리튬이온으로 제작된 경우가 종종 있으며, 이 부분이 문제가 되었다.  이런 상황에서 정부가 강제로 리콜 명령을 내리기도 했다.

아래의 링크는 산업통상자원부에서 내린 리콜 명령이다. 

http://www.motie.go.kr/motie/ne/presse/press2/bbs/bbsView.do?bbs_seq_n=164419&bbs_cd_n=81

사실 이러한 조치 이외에도 인증 받은 부품이나 배터리셀을 사용하지 않고 제작 원가를 낮추기 위하여 임으로 변경도 많이 하는 것으로 밝혀졌다.  또한 문제가 되는 블랙박스용 보조배터리 제조사도 사건이 커지자 대부분 문을 닫고 잠적하는 형태가 되었다. 세상에 믿을 만한 블랙박스 보조배터리가 없다고 생각되어 제작하게 되었다.

2. 리튬인산철(LiFePO₄) 배터리 이야기

 최근에 제품으로 만들어지는 블랙박스용 보조배터리는 리튬인산철 배터리만 쓰는 것 같다. 뭐 모든 제품을 내가 살펴본 것도 아니고, 내가 모든 제품을 아는 것도 아니니 알 수 없지만 몇개의 제품에 대하여 인터넷에 공개된 정보를 살펴보면 리튬인산철 배터리가 내장되어 있는 것을 알 수가 있다.

 자동차용 보조배터리에 리튬인산철 배터리가 사용되는 이유는 안전하기 때문이다. 전통적인 납산 배터리 처럼 과충전이나 과방전시 수소가스가 새어 나오지 않는다.  (안전성은 아니지만 고온이나 저온의 환경에서 납산 배터리 처럼 성능이 크게 저하되지 않는 이유도 있다.) 리튬이온이나 리튬폴리머 배터리는 과충전이나 과방전시 불이나는 수준의 급격한 온도상승과 폭발현상이 발생할 수 있어 위험하지만 리튬인산철 배터리는 과방전,과충전시 폭발하지 않고(내부적으로만 손상됨), 강한 외부 충격이나 고온, 화재에도 폭발하거나 가스를 내뿜지 않는다. 심지어 60~70도 정도의 환경에서 오히려 공칭용량보다 10% 정도 더 많은 에너지를 안정적으로 방전시킨다.  사실상 현재까지 상용화된 배터리 중 가장 안전성이 우수한 배터리가 LiFePO4 배터리라고 할 수 있다.

3.  화재 이야기

 위에서 리튬인산철 배터리의 안전성에 대하여 이야기 했지만 보조배터리에 대한 화재의 발생 위험은 언제나 존재한다. 보조배터리는 단순히 배터리 셀 만으로 구성된 것이 아니다. 충방전을 위한 BMS가 필수 이며, 이 회로가 문제되어 온도가 상승하고 화재가 발생할 수 있다. 그것 말고도 자동차에서 전원을 끌어서 보조배터리까지 연결하는 배선이 굵지 않다면 중간 배선 단계에서 화재가 발생할 수도 있다.  그냥 아무 생각없이 배선한다면 큰 낭패를 당할 수 있다.

4. 제작과정 이야기

 열심히 공부했고, 알리에서 소재 수급을 위하여 주문을하였고, 제작에 필요한 소재들이 집에 하나 둘씩 배송되어 왔다.  소재들은 아래와 같다.

- 전선 : 충전측 16AWG (허용전류 약 20A), 방전측 22AWG (허용전류 약 10A)

  (블랙박스는 주차 모드시 대략 200mA 정도 부하가 걸린다.  그래서 방전측 전선이 가늘다)

- 7A 리튬인산철 배터리 4 셀

- 리튬인산철 4S BMS (충전 10A, 방전 100A)

- 역전압 방지용 Ideal Diode (50A 짜리)

 이번에 구매한 리튬인산철배터리는 32700 사이즈 이다. 보통 사용하는 18650 보다 지름이 두껍고, 길이가 살짝 더 길다.  기존에 제작한 18650 스폿용 지그는 사용할 수 없었다. 그렇다고 만들기도 뭐해서 간단히 나무조각 2개와 클램프 두개를 이용하여 살짝 고정하였다.

[ 방향은 위, 아래, 위, 아래 ]

클램프로 살짝 잡아 두고 고정을 위하여 글루건을 사용하였다.

[ 글루건 덕지 덕지 ㅠㅠ ]

요렇게 고정하고 나서 스폿을 진행하였다. 절연지를 중간에 붙여 넣는 쎈스 정도는 발휘했다.

[ 스폿도 이쁘게 못하네. ㅠㅠ ]

그다음 BMS를 배터리 위에 올리고 필요한 납땜을 진행하였다. 납땜 순서는 (-) -> B1 -> B2 -> B3 -> B4 -> (+)

[ 쇼트날 걱정이 있는 부분은 모두 절연지로 덕지 덕지 ]

요렇게 까지 만들고 나서 포맥스로 케이스를 만들었다. 

[ 충전용 XT60, 방전용 5.5파이, 방전용 USB ]

방전용 USB를 추가한 이유는 혹시나 필요시 보조배터리로 사용하기 위해서 이다.

[ 뭐.. 언제나 내부는 얼기설기? ]

[ 측면에는 숨구멍들을 좀 만들어 주었다 ]

위에 사진에는 안보이지만 아래의 사진과 같이 후면부에 배터리 잔량을 대략 알 수 있도록 인디케이터를 하나 달았다.  마지막으로 차량 내부 의자 밑에 둘꺼라서 흰색이 너무 눈에 띄어서 검정색으로 라카를 칠했다. 

[ 겨울밤에 칠한 라카. ㅠㅠ ]

라카칠을 태어나서 몇번 안해봤기 때문에 그렇지 않아도 서투른데, 겨울밤에 공원에 나가서 대충하고 집에와서 보니, 퀄리티가 정말 영 아니였다. ㅠㅠ 대략 라카칠은 충분한 시간을 가지고서 천천히 진행하는 것이 좋을듯 하다. 

5. 제작과정 후기 이야기

 케이스까지 만들고 나서 테스트를 진행하였다. 일단 처음에 생각 못했던 부분이 BMS에 분명히 충전용 음극과 방전용 음극의 단자가 나뉘어 있어서 당연히 내부 회로가 분리되어 있는줄 알았다. 그런데 케이스까지 다 만들고 연결하고 나서 테스트 하니 충전용 단자로 모터가 돌아가는 것을 발견하였다. 자동차 내부에서 사용할 예정이서 당연히 역전류가 흐르면 안된다. 충전을 위하여 자동차의 ACC 전원에 연결할 예정인데 이쪽으로 전기가 흐르면 안봐도 뻔한 시나리오가 예상되었다.  그래서 역전압 방지 회로를 구성하기로 했다. 

처음엔 다이오드 버전을 생각했다. 충전용 +쪽에 다이오드를 걸어서 역으로 전기가 흐르는 것을 막아보았다. 처음에는 1개의 다이오드로 테스르를 진행하였고, 확실하게 역전압을 막았지만 2-3A 정도의 전기만 흘러도 발열이 심해서 3개로 병렬연결 해 보았다. 하지만 BMS가 최대 10A로 충전되는 모듈이라서 10A의 전기를 걸어보니 손대 댈 수 없이 뜨거워 졌다. 마지막으로 7개를 병렬로 연결까지 해 보았으나 도저히 열이 많이 발생해서 포기하였다.

[ 다이오드 버전 ]

두번째로 만든 것이 MOSFET 버전이다. 방열판을 배치하고 총 4개의 MOSFET을 병렬 연결하여 10A의 전기가 흘러도 미열조차 발생하지 않는 버전을 만들었다. 성공적이라고 생각하였으나 안타깝게도 이미 제작한 케이스에 안들어 갔다. 크기도 크기이지만 두께가 너무 두꺼웠다.

[ MOSFET 버전 ]

 

결국 제품을 구매하여 사용하기로 하였다.  ideal diode로 검색하면 나오는 제품들인데, 사실 MOSFET 버전과 동일하다. 제품이라서 크기가 아주 작을뿐이다. 아래의 이미지를 보면 중간의 검정색 큰 것이 MOSFET이다. 

[ Ideal Diode ]

이 MOSFET은 FDBL86062라는 넘인데, Drain Current가 300A까지 되는 넘이라고 데이터 시트에 적혀 있었다. 실제 제품을 파는 페이지에는 50A가 가능하다고 소개하고 있다. 나는 최대 10A를 사용할 예정이었고, 테스트해보니 10A에서는 전혀 열이 발생하지 않았다. 

역전압 방지 회로에 대해서는 따로 글을 포스트 했다. 아래의 링크에서 확인 가능하다.

[역전압 방지 회로]

마지막으로 쇼트 상황을 고려해서 출력 부분에 10A 짜리 퓨즈를 하나 걸어 주었다.

위의 사진에는 20A짜리 자동차용 퓨즈가 걸려 있지만, 마지막으로 뚜껑을 닫기 전에 10A짜리 퓨즈로 교체 하였다. 

최종적으로 만들어진 것의 전기 배선도는 아래와 같다. 뭐 따로 회로를 설계한 것이 없기 때문에 아주 간단하다.

6. 설치이야기

보조배터리는 운전석 아래에 배치하였는데, 이곳까지 전선을 끌고 가는 것도 처음해보는 내입장에서는 도전이었다. 뭐 한번이라도 해본적이 있으신 분들은 쉽겠지만, 어느 부분을 힘줘서 밀어야 자동차 내부의 플라스틱이 쉽게 탈거 되는지 고민되었다. 물론 한번 해보니 레고 조립보다 쉬운건 사실이었지만 여튼 경험전에는 다소 두려운 것도 사실이다.  우여곡절 끝에 운전석 밑에 설치하였고, 현재 가동중이다. 

 이글을 적는데는 2시간 정도 걸렸지만 실제 재료를 준비하고, 이것 저것 공부하는 시간을 합하면 2개월 정도 걸린듯 하다. (사실 재료 소급이 가장 오래 걸렸고 그외에는 하루 이틀 납땜했고, 케이스는 두세시간 만에 만든것 같다. )

- 방전률이 높은 18650 배터리를 이용하는 작업은 화재, 폭발의 위험이 있습니다. 충분한 지식을 가지고 있더라도, 잠깐의 부주의로 사고가 발생할 수 있습니다. 사고는 본인의 책임입니다. 

- 2023-01-10 추가

자동차용 블랙박스가 주차 모드로 촬영시 대략 하루에 5Ah정도를 사용하는 것 같다. 위에 만든 보조배터리의 용량으로 볼때 풀 충전 상태에서 대략 하루 정도 촬영이 가능하다. 이 보조배터리를 만들기 전에는 주차후에 블랙박스 전원을 끄고, 운전하기 전에 켜야 했는데 자주 까먹었다.. 한참 운행중에 블랙박스를 켜는 일도 많았고(심지어 목적지 도착해서 켜지 않음을 인식하기도..), 주차하고 나서 전원을 안꺼서 다시 주차장에 내려가서 끄고 올라오는 일도 많았다. 보조배터리를 달고 나서는 크게 신경쓰지 않는다.  보조 배터리가 하루 정도 버틴다고 했는데 내 입장에서는 거의 대부분 상시 CCTV로 촬영되는 아파트 주차장에 주차를 하고 있고,  그외의 장소에가더라도 하루 이상 시동을 켜지 않은 채로 주차하는 일은 없다.  

-2023-04-25 추가

현재에도 잘 사용중이다. 다만 오랫동안 주차후에, 시동을 켜면 바로 블랙박스가 켜지지 않고 한참을 충전한 후에 켜지는 상황이라서 꽤 고민을 했었다. 이유는 블랙박스에 저전압 OFF 기능이 켜져서 그런 상황이 된 것이었다. 저전압인 경우 블랙박스에서 배터리 보호를 위해서 꺼짐 상태로 유지되도록 되어 있었다. 블랙박스에서 관련 기능을 OFF 시키고 나니 시동을 걸면 바로 상시전원 모드로 켜졌다. 이로써 블랙박스는 ACC 전원을 가지고 동작하는 것이 아니라 항상 배터리 전원을 가지고 동작하며 ACC 전원선은 오로지 전원상태를 체크하기 위한 선임을 알게 되었다. 

역전압 방지 회로를 만들자

 1. 역전압 방지 회로의 필요성

 최근 보조배터리 제작을 위하여 알리에서 BMS를 하나 구매하였다. (사실 지금까지 구매한 BMS는 종류를 무시한다면 20여개 정도 구매했다.) 입력과 동시에 출력이 가능한 시스템을 만들기 위하여 BMS 선택 자체를 충전단자와 방전단자가 분리되어 있는 제품을 구매하였다. 하지만 현실은 두 단자는 연결되어 있었다. 이런 상황에서 충전쪽에 전원을 인가하지 않으면 그쪽으로 방전이 되는 현상이 발생하게 되어 역전압 방지 회로가 필요하게 되었다.

2. Diode

 가장 간단하게 떠오른 아이디어는 다이오드였다. 집에 여러 종류의 다이오드가 있고, 어려운 회로 구성이 필요없이 아주 간단하게 적용할 수 있기 때문이었다.

[ 누구나 만드는 간단한 회로 ]

이렇게 구성해서 만든후에 테스트 해보았다. 다이오드는 상당히 크기가 큰것으로 Current에 10A를 걸수 있는 다이오드 였다.  하지만 14.4V애 2.5A로 전원을 공급했더니, 빠르게 온도가 상승하여 손도 못댈정도로 다이오드가 뜨겁게 달아 올랐다.  BMS(위의 그림에서 LOAD에 해당) 자체가 14.4V 10A까지 충전이 가능한 회로이기 때문에 10A는 무리였다.  그래서 더 쉬운 방법으로 병렬 연결을 하였다. 

[ 병렬로 연결한 다이오드 ]

처음엔 3개를 병렬 연결하여 발열 테스트를 진행하였고, 역시나 발열이 심해서 총 9개를 병렬연결했다. 하지만 9개 연결을 해도 14.4V 7A정도 전기를 보내니 손은 댈 수 있었으나 걱정스러운 발열 상태였다. 다시 7개를 추가하여 총 16개의 병렬을 연결하고 14.4V 10A의 전기를 흘려 보내보았다. 안타깝게도 발열은 역시나 부담스러웠다.

3. MOSFET 

 다이오드로 10A 전류를 제어한다는 것은 포기하고, MOSFET을 다시 공부하기 시작했다. 스위칭을 위해서 MOSFET를 공부해보았기 때문에 가능할 듯 싶어서 여기 저기 찾아 보았다. N Channel MOSFET 55NF06이 집에 있던 터라 이것으로 만들어 보았다. 

[ N-MOSFET ]

데이터시트에 의거하면 55NF06는 평상시 50A 정도의 전류까지 보낸다고 써 있다. 데스트를 해보니 1개의 MOSFET으로 10A를 보냈을때  손으로 만질수 없을 정도까지 뜨거워 졌다. 인터넷에서 팔고 있는 제품들을 분석해보니 대략 1/6 정도로 계산하여 허용 전류를 표시하고 있었다. 계산해보니 2개 정도의 MOSFET이면 면 발열 없이 동작할 것 같았다. 물론 안전을 위하여 4개 병렬 처리해서 만들었다.  4개를 병렬처리 하니 10A 전류에는 미열조차 없었다.  내가 가지고 있는 것이 55NF06이어서 그렇지 사실 더 높은 허용전류를 가지고 있는 MOSFET을 사용한다면 1개 라도 커버가 가능할듯 싶다.  FDBL86062는 Current로 300A라고 써 있으니 10A 정도면 꿈쩍도 안할듯 싶다.  알리에서 검색한 가격은 FDBL86062가 55NF06보다 10배 비싸다.

- 2022.12.13 추가

 이글을 작성하고 나서 하루도 안되어서 pashiran님이 댓글로 Ideal Diode 라는 것을 알려주셨다. 알리에서 검색해보니 상당히 많은 내용이 검색되었다.  아마도 pashiran님께서 소개해주신 것이 아래의 제품이 아닐까 생각된다.

[ 제품 1 : 65V 50A ]

[ 제품 2 : 60V 15A ]

제품1은 이미지만으로 어떤 구조인지 알 수 없었는데, 제품2를 보니 대략 감이 잡혔다. 제품2를 보니 MOSFET 2개와 방열판으로 구성되어 있는것으로 보인다.  또한 보통의 MOSFET은 20V 이하의 전압으로 동작하기 때문에 60V에 대비하여, 전압 강하를 위한 제노다이오드가 하나 들어간 것이 보인다.  

이와 관련하여 몇개의 제품들을 검색해 보았고, P-MOSFET 을 이용하였으며, 역전압 뿐만아니라 입력 역극성도 방지하는 회로를 포함하는 것 같다. 구글링을 검색하여 이에 관련된 회로도를 찾아보았다.  제품을 구매한 것이 아니라서 대략 아래 정도이지 않을까 생각한다.

위의 이미지는 아래의 링크에서 가져 왔다. 

https://www.microfarad.de/blog/the-ideal-diode/

위의 회로와 거의 동일하게 생겼는데, 살짝 다른 회로도도 있다.  이 회로는 TR이 2개 포함된 DMMT3094W의 제품을 만든회사에서 공개한 회로 같다.

- 2022.12.26 추가

 역전압 방지 회로는 자동자 블랙박스 보조배터리를 만드는 과정에서 필요하게 되었는데, 이미 케이스를 만든 상태에서 내가 만들다 보니 크기가 너무 커서 집어 넣을 수가 없었다. 아래의 이미지에서 아래부분 ( MOSFET 4개 및 방열판을 가지고 있음)

[ 제품은 참 작게 만드네. ㅠㅠ ]

어쩔수 없이 알리에서 필요한 용량의 역전압 방지 회로를 구매해서 보조배터리 내부에 넣었다. 제품은 대략 위에 표시한 회로도 정도로 만든것 같다.  제품의 경우 14.4V & 10A로 부하를 주었는데 미열도 발생하지 않았다.

Aliexpress (알리) 라고 무조건 싼 것은 아니다.

 1. 구매중독

 나는 거의 모든 물품을 중국의 알리에서 구매를 한다. 연구용 소재들은 특히나 알리 의존도가 높다. 요새는 알리에서 하루에  한가지 정도는 구매해야 마음이 편안해지는 상황에 되어 버렸다. 평일에는 거의 매일이다. 천원짜리 부터 오천원 정도 사이에 이것 저것을 구매한다. 물론 10만원짜리도 구매하기도 하지만 이것은 아주 극히 드문일이다. 

2. 국내 유통은 거의 'Made In China'

 다들 알고 있는 사실이다. 한국에서 파는 많은 것들이 다 중국에서 만들어서 오는 것들이다. 심지어 아이폰도 중국에서 만들어서 오는 것이 아닌가?

3. 알리는 가격면에서 대박

 내 입장에서는 한국에서 사는 것이 싼지, 중국에서 해외배송으로 사는 것이 싼지 감각적으로 구별이 가능하다. (뭐.. 하도 여러 종류의 물품을 10년 가까이 주문해봐서 알게 된 사실이다.) 대부분의 물건은 한국이 더 비싸다.  배송비를 포함하여 계산한다면 알리에서 사는 것보다 국내에서 사는 것이 대부분 두배, 세배의 돈이 더 든다. 심지어 해외배송으로 판매하는 것들을 보면 결국 알리익스프레스 구매 대행이다.  물론 한국이 더 싼 물건이라고 해서 정작 알리에서 검색안하는 것은 아니다. 한번더 확인을 위해서 검색한다.

4. 국내 배송이 싼 물건

 같은 물건에 대하여 중국에서 직구하는 것보다 국내 구매가 싼 경우는 거의 명확하다.  찾는 사람이 많은 물건이며, 무게가 나가서 일반 우편으로 받을 수 없는 경우에는 한국에서 구매하는 것이 싸다. '한국에서 구매'라 함은 '해외배송'을 붙이지 않고 판매하는 물건을 구매하는 것을 말한다. 

[ 해외배송 물건 예시 ]

보통 해외배송을 붙인 물건은 배송기간이 일주일 이상이다.

5. 실제 예시

 최근에 너트 하나 풀려고 하는데 깊이 문제로 가지고 있던 복스알이 끼워지지 않는 사태가 발생하였다. 물론 몽키 스패너로 어찌 어찌 해서 풀기는 했지만, 롱 복스알 하나 있으면 쉽게 해결될 일이었던지라, 이참에 세트로 하나 구매하기로 하였다. 한국에서는 '롱 복스알'이라 부르지만 영어로는 'Deep Socket' 정도의 표현을 쓴다. (혹시나 해외에서 구매하시려는 분들을 위하여 적었다. 검색이 한국어로 가능한 사이트가 아닐수도 있으니..)

 알리에서 일단 검색을 시도하였다. 

[ 알리에서 찾은 것 ]

물건값은 $3.68로 현재 시점 환율로 오천원이 안된다. 하지만 배송비가 $7가 넘다. 물론 무료배송으로 파는 물건들도 있지만 결국 배송비를 합하면 $10불 이하로 구매가 불가능하다.  즉 만삼천원 이하로 중국에서 구매하는 것은 힘들다는 이야기다.

[ 국내 사이트에서 찾은 것 ]

국내에서 찾아보니 배송료를 포함하더라도 만이천원 보다 싸다. 심지어 2일 정도면 수중에 들어온다. 이러한 물건은 결국 한국에서 구매해야 하는 것이다.

~~ 현명한 구매자가 되길 기원하며....