활용도가 높은 파워뱅크를 만들어 보자 - 제2편 (제작편)

1. 파워뱅크 제작

제목이 "활용도가 높은" 이라고 표현하였지만, 그렇게 많은 기능을 넣은 것은 아니다. 다만 1차 버전대비 기능이 몇개 추가 되었기 때문에 쓴 표현이다. 

[ 완성된 모습 ]

1차 버전 대비 XT60 소켓을 지원하고, 자동차 배터리 점퍼 기능을 추가하였다. 그외에 위의 사진에서는 1개의 LED등만 보이지만, 왼쪽에 다른 하나를 걸칠 수 있는 기능을 추가하였다. 

크기는 이미 정해져 있기 때문에 그게 맞게 합판은 절단해 놓았다. 

설계하는 과정은 아래의 링크로 확인이 가능하다.

[ 파워뱅크 제작 - 설계편 ]

2. 시작은 손잡이 부터

케이스 중에서 손잡이가 가장 신경 쓰이는 부분이다. 제대로 못 만들면 이동시 뚝 떨어져서 발등을 찍는 불상사가 발생할 수 있기 때문이다. 단순히 목공용 접착제만으로는 어떻게 될지 모르기 때문이다. 

먼저 합판을 이리 저리 잘라서 손이 들어갈 정도로 만들었다. 밑에 공간은 25mm 이상 띄워줘야 손가락이 들어간다. 공간이 너무 많으면 파워뱅크의 부피가 거지기 때문에 30mm 이하로 띄워주자.  

일단 목공용 접착제로 잘 붙였다.  그뒤에 피스를 찔러 넣을 부분을 드릴질 했다. 

구멍 자리에 피스를 찔러 넣고, 마지막으로 목봉으로 위쪽을 마감했다.

[ 이미 구멍으로 피스를 찔러 넣었음 ]

위의 사진에서 찔러 넣은 피스는 손잡이 부분과 밑에 짧은 다리 부분 사이의 연결이 떨어지지 않게 하기 위해서 이다. 실제 파워뱅크 본체쪽과는 또다른 피스로 연결한다. 

[ 손잡이 부분 완성 ]

목봉으로 찔러넣은 후에 손잡이 부분을 사포질 했다.  또한 파워뱅크의 한쪽면에 붙였다. 이부분 역시 긴 피스를 이용하여 찔러 넣었다. 이동중에 떨어지면 난감하기 때문이다.

3. 컨트롤 패널 부분 만들기

컨트롤 패널이긴 하지만 사실상 바닥판이다. 손잡이가 반대편에 위치하기 때문에 세워서 놓을 때는 바닥면이 된다. (실제 사용은 눞혀서 사용한다.)

먼저 고출력 단자(사실상 자동차 시동 점프용 출력)을 달았다.

[ 색상 추가 ?]

8mm 구멍을 내고 앞뒤에 전산볼트 50mm 정도로 자른 다음 앞뒤에 너트로 조인 형태이다. 시동용 점퍼로 사용할때 집게로 집는 부분이 된다.  다만 고출력이 가능하기 때문에 그냥 노출된 상태로 둘 수 없기에 평상시에는 마개(?)로 막아 두도록 만들었다. 

[ 공을 많이 들인 마감 ]

위의 마개(?)는 구별하기 쉽도록 색연필로 빨강(+)과 파랑(-)색을 이용하여 칠하였다.

스위치, 배터리 잔량 표시기, 5.5 충전 단자, 5.5 사용 단자, XT60 사용 단자의 크기에 맞게 홈을 내었다. 원형의 구멍은 드릴이나 포스너를 이용하였고 사각형의 경우 드릴로 구멍을 몇개 뚫고, 줄로 갈아 내었다. 

[ 구멍 뚫어 놓으니 생각 보다 지저분 ]

그외에 동그란 부분위에 사각형을 좀더 덧 대었다. 세워 놓을때는 저부분이 바닥면이 되는 터라 좀더 안정감 있게 만드릭 위하여 사각형을 붙인 상태다. 각 사각형의 받침에는 내부에 너트를 하나 넣었다.

사각형 내부에 너트를 하나 넣은 것은 위의 사진과 같이 LED등을 고정할때 사용하기 위해서이다.

마지막으로 스위치, In / Out 5.5 파이 단자, XT 60, USB 출력등을 꼽았다. 물론 저기에 꼽기전에 각각에 필요한 전선은 납땜을 하였다.

내부 결합

이전 재료수급과 관련된 글에서 이미 소개했던 그 배터리 셀을 결합하였다. 4S2P 연결방식이다. 연결이 특별히 어려운 것은 아니며, 이 제품은 구매할때 버스바를 몇개 주기는 하는데, 항상 개수가 모자라서 나는 추가로 구매해서 사용한다. 

[ 버스바 & 너트로 연결 ]

[ 위에 사진이 뒷면, 이 사진이 앞면? ]

그리고 원래 설계한 내용대로 내부에서 전선을 연결하였다.  사실 이 단계까지 일반 Relay Switch를 사용하였는데, 발열이 심해서 설계를 나중에 변경하였다. 이전에 소개한 글에 추가 내용으로 기록해 두었으니 확인이 가능하다.

[ 가급적 볼트 & 너트 방식으로 체결 ]

설계에 비하면 딱히 특이한 내용은 없지만, 이번 버전은 가급적이면 터미널을 찍어서 너트로 고정하는 방식을 사용하였다.

LED 전등 고정 장치 만들기

워낙 간단한 장치라 작은 합판 조각을 샌딩해서 만들었다.

[ 노브 & 베이스 ]

늘 사용하던 노브와 결합하여 사용하는 형태이다.

LED 전등을 베이스와 결합하면 아래와 같은 형태이다.

위와 같이 만든 것을 노브 볼트를 이용하여 파워 뱅크와 결합하면 아래와 같은 모양이 된다. 

끝으로

대단한 것은 아니지만, 마지막 결과물에 대하여 몇장의 사진을 더 기록해 본다.

[ USB 출력장치 파워 온 ]

[ 위에서 보면 이런 모양 ]

[ 손잡이를 잡고 들고 있는 상태 ]

[ 점프 스타터로 사용하기 위한 상태 ]

실제 사용자에게 전달 완료 하였다. 그 사람이 행복해 하는 모습을 보니, 나도 행복하다. 역시 선물은 주는 맛이 대박이다. 

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

활용도가 높은 파워뱅크를 만들어 보자 - 제1편 (설계 및 재료 조달편)

미안함 때문에...

 파워뱅크 1차 버전을 만들어서 선물하였다 (총 2개 제작) . 파워뱅크를 먼저 선물받은 사람은 캠핑을 좋아하는 사람이기에 엄청 좋아했다. 컨셉 자체가 전등을 켤 수 있게 만들었고, 필요시 핸드폰등을 충전할 수 있으며, 쌀쌀한 날씨에는 전기장판(12V 용)을 켤 수 있는 구조였다. 

 하지만 문제는 전기장판을 최대 4시간 정도밖에 켤 수 없는 것이었다. 배터리 자체가 전동휠체어에서 떼어낸 배터리이고, 여러해 지난 배터리이기 때문에 실제 용량은 표시된 용량의 절반 정도 이었다. 표시용량 그대로 용량이 나와도 전기장판은 8시간 정도밖에 켤 수 없는 정도의 작은 용량 배터리이었다. 

[ 지인에게 선물한 1호 버전 ]

 선물 받은 사람이 한번 캠핑 갔다가 와서 후기를 말해주었는데, 일단 LED 등은 정말 좋았다고 한다. 충분히 필요한 밝기를 제공하였다고 했다. 그후에 밤에 잘때 전기장판을 연결하고 잠들었는데, 두시간 뒤에 깨어났다고 한다. 이건 저전압 방지용 릴레이 스위치 모듈이 붙었다가 떨어졌다가 하는 현상이 반복되어 시끄러워서 깨어났다고 한다. (구조상 11V 경계를 배터리 전압이 왔다 갔다하면 이러한 현상이 발생한다.) 그래서 전원을 끄고 잠들었는데, 살짝 추웠다고 한다. 이러한 문제점 때문에 선물을 주었지만, 살짝 미안한 감정이 들었다. 

 그래서 새로운 버전을 하나 만들어 주기로 결심했다. !!

요구사항 수집

 요구 사항을 수집한다니, 먼가 거창한 것 같기는 하지만 1차 버전 제공자에게 필요한 기능이나 조건등이 있는지 물어 보았다. 수집된 요구 사항은 아래와 같다.

1. 6시간 정도의 전기장판 사용 가능

2. 필요시 점프 스타터로 사용 가능 (자동자 배터리 방전시 사용)

3. 파워뱅크의 높이가 11cm 이하 

4. 파워오프 전압(11V) 근처에서 릴레이 스위치가  on/off가 자주되는 현상 제거

일단 설계

일단 요구 사항에 맞게 설계해 보았다.  설계라고 말하기 껄끄러울 정도로 간단한 회로이며, 아래와 같다. 

 크게 어려운 내용은 없고 저전류를 컨트롤 할 수 있는 push 스위치가 릴레이 스위치를 제어하고 릴레이 스위치가 큰 전류를 제어하는 형태이다. 저전압 보호회로는 BMS에 들어가 있고, 한번 저전압 보호상태가 되면 충전 전까지는 출력이 되지 않는다. 즉 릴레이 스위치가 on/off를 마구 마구 왕복하는 일은 없다. 

 점프 스타터 기능을 위하여 배터리셀에서 직접 +, -를 뽑아내는 것도 설계하였다. 이 출력은 BMS와는 관계되지 않으며, 직접 출력한다. 배터리셀 하나가100A를 출력할수 있으며 설계가 4S2P 설계라 총 12V 200A를 순간적으로 출력이 가능하도록 하였다. 

내부 회로는 위와 같은 방식으로 하고, 케이스는 합판으로 만들 예정이다. 케이스 디자인(?)에 관련해서는 일단 손으로 슥슥 그려 보았다. 

[ 대략 이런 느낌인데... ]

사실 노트에 그렸는데, 내 머리속으로는 위의 그림으로 이해가 되는데, 다른 사람들은 쉽지 않을것 같다. 일단 손잡이가 있는 2번 파츠와 스위치가 있는 3번 파츠가 있다. 1번 파츠는 배터리를 담고 있는 그냥 네모난 상자정도이다. 

재료 수급

 늘 그렇듯이 대륙의 알리 사이트에서 재료를 수급하였다. 

- Push switch : 일전에 구매해둔 모듈을 사용하였다. 단순 연결이 아니라서 관련해서는 이전에 글로 기록을 남겨두었다.

     [ 5핀 LED 스위치를 사용해보자 ]

- Bettary Cell & BMS :  이전에 장수 배터리를 만들면서 사용한 배터리 셀과 그것과 비슷한 BMS를 사용하였다. 이 배터리셀은 지름 40mm, 길이 160mm 정도이다.

   [ 장수 배터리를 만들어 보자 - 1편 ]

- Bettary 상태표시 모듈 & USB 충전 포트 : 1차 버전에서도 충전 상태 표시 및 USB로 출력이 동시에 가능한 모듈을 사용하였다. 이번에는 좀더 욕심을 내서 미려하고, USB 충천 시간이 빠른 모듈을 구매하였다. 

[ 버튼을 누르면 충전 상태 표시 ]

- 100A Relay Switch : 대략 자동차 스타팅 모터용으로 사용하는 것을 구매하였다. 아래의 이미지에 해당하는 제품을 구매하였으며, 대략 오백원 정도 한다.

- 5.5 파이 & XT60 연결잭 : 5.5파이는 3A 이하의 전력일때 사용, XT60은 대략 10A 정도 까지의 전력일때 사용

- 그외 전선 어느 정도, 케이스 제작용 합판 어느 정도이다. 특히 합판은 자투리 목재를 구매하여 사용하며, 큰 크기가 필요한 경우에는 목공용 접착제로 붙여서 사용한다.

사실상 재료 조달이 생각보다 오래 걸리고 있다. 현재 모든 재료가 조달되는 기간을 1개월 정도로 잡고 있다. 

제작 과정은 다른 글로 소개할 예정이다. 

2024-06-03 추가

- 100A Relay Switch를 구매하여 테스트중 생각보다 발열이 심한 것을 발견하였다. 원래 자동차의 스타팅모터용이라서 사용시간이 긴 것에 목적을 두고 있는 것은 아님을 알고 있었지만, 사용하기에 부담스러운 발열을 보였다. 발열이란 것이 결국 전력을 소비하는 것인데, 파워뱅크에서 이러한 릴레이 스위치를 사용한다는 것은 부담이다. Solid State Relay (SSR)을 사용하려고 이것 저것 찾아 보았는데, 마땅한 것을 발견하지 못하였다. 그러다가 문득 BMS에 존재하는 온도센서를 생각해 내었다.  

[ 제품 소개 페이지에서 발췌 ]

위의 제품(내가 이번에 사용한 BMS)의 경우 제품 소개 페이지에 온도 센서를 어디에 부착하면 되는지 표시해 주고 있다. 온도센서의 경우 온도가 낮을 경우 저항이 굉장히 크다가, 온도가 높아지면 저항이 작아지는 형태이다. 위의 이미지에서 보면 두곳의 납땜자리(붉은색 동그라미 부분)가 있는데 저곳이 연결되면 BSM의 출력이 끊긴다.

연결된 부분을 끊는다고 바로 BMS가 출력하는 것은 아니다. 위의 사진 기준으로 오른쪽이 마이너스쪽에 붙어야 BMS가 다시 출력한다. 

이에 따라서 On/Off를 온도센서 단자로 제어 하기 위해서는 위 이미지 기준으로 On시에는 오른쪽이 BMS의 마이너스 출력에 붙게하고, Off 시에는 왼쪽이 BMS의 마이너스 출력에 붙이면 된다. 제품에 따라서 BMS의 마이너스 출력이 아니라 배터리의 마이너스쪽에 붙여야 동작하는 것들도 있다. 

- 안전을 위해서 온도센서를 달고, 과열에 대비하여야 하는 것이 정석이나 실제 사용을 고려한다면  과열이 될 이유는 없다. 위에 BMS는 출력이 100A(피크 300A)가능한 모델인데, 실제 사용은 1A 수준으로 사용하기 때문이다. 충전 역시 보통 5A(최대 8A)로 충전한다. 

- 2024-06-04 추가

위의 설계를 바탕으로 제작하는 과정은 아래의 링크를 통하여 확인이 가능하다/

[ 파워뱅크 제작편 ]

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

사용하던 자동차 배터리로 파워뱅크를 만들어 보자

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

소재로 시작된 만들기

일전에 어머님의 전동휠체어 배터리를 만들어서 교체하고 나서, 기존 사용하던 배터리가 굴러다니는 상황이 되었다.  사실 이번에 사용한  배터리 말고도 5개가 더 있다.  이런 저런 고민을 하다가 파워뱅크를 만들어 보기로 결심했다. (제목에는 자동차 배터리를 이용한다고 하였지만, 외형상 전동 휠체어의 배터리는 자동차 배터리와 거의 비슷하다.)

전동휠체어 배터리는 일반 납산배터리와 달리 충방전에 좀더 특화된 딥사이클용 배터리이다. 딥사이클용 배터리가 일반 납산배터리보다 좋은 점들은 아래와 같다.

( 아래의 장점은 인터넷에서 찾은 내용이며 내열, 전기전도성은 내가 테스트 불가능하다. )

- 일반 납산배터리보다 방전 성능이 탁월하다. ( 90%)
- 일반 납산배터리보다 충전 속도가 빠르다.
- 내열성 및 전기전도성이 우수하다.
- 싸이클 성능이 우수하다.
- 일반 납축전지보다 수명이 길다. ( 일반 2~3년 , 딥사이클 4년이상)

대략 장점을 살펴보면 파워뱅크를 제작해서 사용하기에는 적합하다.

* 특정 딥사이클 배터리는 외형은 납산배터리와 거의 비슷해보이나 리튬인산철배터리셀로 구성되어 있다. 

필요 모듈 구매

어마무시한 파워뱅크를 만들것이 아니라, USB 충전 포트가 있고 5.5파이의 출력 단자를 가지는 간단한 것을 만들기로 기획했다. 배터리 잔량이 표시되고, 저전압 차단 기능을 가지도록 구상했다. 알리에서 폭풍 검색을 통하여 필요한 모듈을 구매하였다.

먼저 배터리 잔량과 USB 충전 포트를 한번에 해결할 수 있는 모듈을 찾았다. 가격도 어마무시하게 착했다.

[ 배터리 잔량 표시 모듈 ]

배터리 잔량 표시 모듈은 대략 이천원 정도면 집까지 배송되었다.

그 다음 준비한 모듈을 저전압 보호 모듈 찾았다. 알리에서 모듈을 검색하면서 매번 느끼는 것은 내가 재료를 사서 만들어도 판매하는 제품들 보다도 싸게 만들수 없다는 점이다. 

[ 저전압 보호 모듈 ]

저전압 보호 모듈은 여러 종류가 있는데, 이 모델은 가변저항을 이용하여 차단되는 저전압을 변경할 수 있는 모델이다. 가급적이면 전압이 고정되어서 보호하는 회로 보다는 전압을 변경 가능한 것이 좋다.  이 모듈은 천원 정도면 집까지 배송된다. 이번에 만드는 파워뱅크는 사용성을 고려해 볼때 최대 5A 정도로 부하가 커버 가능한 설계를 하였다. (실제로는 3A 정도 쓸듯 하다.)

구매한 모듈들은 각각 테스트를 진행하였다. 

[ 잔량 표시기 테스트 ]

특히 저전압 보호 모듈을 11V를 기점으로 On/Off 가 되도록 가변 저항을 조절하였다.

[ 저전압 보호 모듈 테스트 ]

위에 소개한 모듈 이외에 5.5파이 단자를 몇개 더 구했다. 5.5파이 단자는 여분이 항상 있도록 구매해둔다.

배선이 특별히 어려운 것은 아니지만 이 글을 읽는 사람들을 위해서 하나 그려 보았다. 배선도는 아주 간단하다. 

[ 파워뱅크 배선도 ]

제작하기

크게 어려운 것은 없다. 먼저 배터리를 이동하기 쉽도록 바닥판과 손잡이 부분을 만들었다. 바닥판은 배터리 크기와 동일하게 자른다.  

[ 바닥판 ]

바닥판에 배터리를 올렸을 경우 고정이 안되기 때문에 측면판을 만들었다. 

[ 측면판 ]

이렇게 자른 3조각을 목공접착제를 바르고 고정했다. 

[ 양생중 ~~ ]

목공용 접착제가 굳은 후에는 피스를 찔러 넣어 두었다. 아무래도 배터리 무게가 무거운지라 피스 없이는 힘을 못 받을듯 하다. 

그 다음으로 손잡이와 바닥판을 연결하는 부분을 만들었다. 

역시 목공용 접착제로 붙이고 나중에 피스를 찔러 넣었다. 특히나 위의 사진에서 세로로 세운 부분은 힘을 많이 받는 부분이다. 

손잡이 이외의 부분은 검정색으로 락카칠을 하였다. 배터리를 올려 놓은 모양새는 아래와 같다. 

[ 생각보다 무거운 파워뱅크 ]

모듈들을 담아 놓을 케이스를 하나 만들어야 했고, 3mm 합판을 이용하기로 했다. 먼저 상판에 모듈이 배치될 위치를 그렸다. 

[ 그림을 그린 곳은 사실상 뒷면 임 ]

필요한 곳에 구멍을 뚫고 모듈들을 끼워 넣었다. 저전압 보호 모듈은 그냥 뒷면에 고정하는 형태 이다.

[ 대략 얼기설기 ]

그리고 미리 만들어둔 바닥쪽면과 합체 하였다. 

[ 컨트롤 패널 완성? ]

마지막으로 배터리와 연결하면 된다. 

[ 파워 뱅크 완성 !! ]

끝으로

이 물건은 내가 사용할 것은 아니며, 캠핑을 좋아하는 지인에게 선물을 줄 예정이다.  12V용 출력은 전등이나 전기장판을 켜는데 사용할 것으로 추측된다.  

- 2024-04-17 추가

아직 지인에게 전달하기 전이라 필요한 것들을 추가로 만들어 주기로 했다. 먼저 집에 LED 모듈이 있어서 이를 이용하여 거치형 등을 하나 만들었다. 

[ 나름 깔 맞춤했다 ]

[ 고정용 노브도 만들고... ]

[ 요런식으로 파워뱅크와 결합한다 ]

[ 켠 상태 ]

LED 모듈이 크지 않아서 아주 아주 밝은 형태는 아니다. 저 모듈은 12V에서  0.35A 정도의 부하가 걸리는 모듈이다.  판매자는 이 LED 모듈의 소비 전력이 25W라고 소개하였으나 현실은 5W 수준이다.  현재 알리에서 주문한 12V 전기 장판이 있는데 이것이 지인을 만나기 전에 배송되어 온다면 장판 역시 개조해서 함께 전달할 예정이다. 

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

장수배터리를 만들어보자 - 제2편 (제작편)

- 방전률이 높은 리튬 배터리를 이용하는 작업은 화재, 폭발의 위험이 있습니다. 충분한 지식을 가지고 있더라도, 잠깐의 부주의로 화재, 부상, 사망 사고등이 발생할 수 있습니다. 사고는 본인의 책임입니다. 

 1. 배터리 케이스 제작

재료는 구매했지만 운송중(대략 배송까지 2주 걸림)이라서 케이스를 먼저 만들었다. 어차피 케이스의 가로 및 세로 최대 크기는 정해져 있는 터라 높이 정도만을 고민했다.  애초에 배터리셀을 그냥 구매한 것이 아니다.  미리 시뮬레이션을 해서 200mm X 160mm 정도의 공간에 들어갈 수 있는 상황으로 배터리셀을 구매하였다. 

배터리셀이 도착하기전에 처음 장벽은 세로의 길이였다. 

배터리 셀은 4 X 4 형태로 배치 하려고 하는데, 케이스를 합판으로 만드는데 합판 두께가 5mm 정도 된다는 것을 생각하지 못하고 있었다. 배터리셀의 지름이 40mm인데 이걸 연속으로 붙이면 이미 160mm가되고, 양쪽에 5mm 합판을 대면 총 170mm가 되는 상황이었다. 전동휠체어가 근처에 있다면 다시 공간을 확인해 보겠지만 편도 3시간 거리에 있는 어머님댁에 갈수도 없는 상황이라 16cm이내로 만들어야 했다.

[고민의 흔적 ]

처음에는 비스듬하게 내부에 꼽아 넣는 방법을 고민해 보았으나 이때는 가로 길이가 또 문제가 될것 같았다. 결국 지그재그(위의 사진에서는 왼쪽 부분)로 배치하면 필요한 치수가 나오는 것으로 계산되었다.

배터리 케이스는 합판으로 만들었다. 사실 합판 가격도 만만치 않다. 치수를 적어서 보내면 꽤 정확하게 재단까지해서 주지만 18T 정도만 되어도 가격이 만만치가 않다. 내가 자주 사용하는 방법은 합판 쪼가리들을 박스 단위로 구매하고 이 조각들을 붙여서 사용한다. 이번에도 4박스 주문했다. 박스 내부에는 다양한 크기와 다양한 두께의 합판 조각이 존재한다. 크기는 최대로 큰 것이 내 손바닥 두개 합친 정도이다.

일단 필요한 크기가 되도록 목공용 접착제로 붙였다. 바닥판은 18T, 옆면들은 5T로 준비하였다. 바닥이 힘을 많이 받을것 같아서 두꺼운 것을 쓰기도 하였지만, 옆면들은 배터리가 들어갈 자리를 고려한다면 두꺼운 합판을 사용할 수가 없었다.

필요한 크기보다 크게 붙여서 만들고, 다시 필요한 크기로 재단하였다. 케이스의 한번이 대부분 2조각 이상 붙여서 만들었다. (음 언젠가는 원장을 사서 잘라서 쓸 날이 오면 좋겠다.)

각각의 파트를 접착제를 바르고  붙인 후에 피스로 고정하였다. 

재단을 잘 했다고 생각했으나 생각보다 오차가 있었고, 또 중간 중간 이어 붙인 부분이 문제가 되었다. 5T 합판의 경우 접착면이 좁아서 생각보다 잘 붙어 있지는 않았다.  어렵게 어렵게 윗 뚜껑을 제외하고 만들었다. 

처음에는 뚜껑도 피스로 고정할까 생각을 했었지만, 아무래도 향후 유지보수를 위해서는 쉽게 탈착이 가능해야 할 것 같아서 그냥 밀어 넣는 형태로 기획하였다. 밀어 넣었다가 빼기 쉽게 손잡이를 끈으로 만들었다. 

[ 뚜껑의 앞면 ]

[ 뚜껑의 뒷면 ]

실제로 장착을 한다면 아래의 모습이 된다.

[ 합체 완료 ]

배터리 케이스는 위에 사진에는 1개이지만 실제로는 2개를 제작하였다. 

전동 휠체어는 어느 정도 물기에 노출되어 있는 상태인데, 배터리 케이스가 나무 재질로 만들어진 터라 아무래도 방수 처리를 해야 할 것 같았다. 이것 저것 고민해 보았지만 그냥 락카를 칠하는 것이 좋을듯 하여 주말 외부에 나가서 바닥에 신문지를 깔고 칠했다. 또한 시간을 들여서 두번씩 칠했다. (한번 칠하고 핸드폰으로 게임하다가, 마른 후에 다시 칠하고 게임하다가 집으로 들고 들어왔다. )

[ f락카칠 완료 ]

집에 돌아온후 +, - 관련해서 라벨을 만들어서 붙였다.

2. 배터리셀 결합

4S4P 형태로 결합하는 것이 어려운 것은 아니다. 특별히 배터리셀 구매당시 버스바를 같이 배송해줘서 이걸 이용하였다. 버스바의 갯수가 부족해서 나중에 추가 구매한 것이 함정이긴 하다.

평상시에는 무거워서 바닥에 두었단 배터리팩 1개 분량의 셀을 책상위로 올렸다. 

배터리셀이 1개당 0.5KG정도 된다. 16개면 대략 8 ~ 9KG 정도될듯 하다.  그후에 개별 포장되어 있는 종이박스에서 하나 하나 꺼냈다. 꺼내다 보니 자꾸 옆으로 굴러가서 클램프로 벽을 만들었다. 

[ 클램프벽 ? ]

일자로 배터리셀을 결합하는 것은 쉽지만, 지그재그로 결합하는 것은 그렇게 쉽지 않았다. 

[ 4개씩 병렬 ]

한가지 팁은 처음 부터 너트를 꽉조이지 말고 살금 살금 조여서 각도를 맞춘 다음에 꽉 조이면 된다. 하지만 대부분 다시 풀었다가 조여야 하기 때문에 너무 무리를 해서 조일 필요는 없다. 각 4개씩 병렬로 연결한다.  

위의 사진에서 보면 두 종류의 버스바(Busbar)색상이 있는데, 은색은 배터리 셀을 구매할때 함께 배송된  것이며, 구리색은 나중에 모자라서 20개 정도 더 구매한 것이다. 

그 후에 직렬로 연결한다.

[ 이번엔 직렬 ]

4S 4P 연결 이라는 마치 전문 용어를 이야기 하는 것 같지만 실제로는 간단한 연결이다. 4개씩 병렬로 연결한 4묶음을 직렬로 연결한다는 뜻이다. 

[ 4S 2P, 4S 3P, 4S 4P 결선도 ]

연결한 다음에는 절연이 아닌 형태 유지를 위해서 내열 테이프를 감아주었다. 

[ 내열 테이브로 칭칭 ]

그리고 무게가 무게 인지라 케이스에 넣고 빼기가 용이하게 하기 위하여 끈으로 손잡이를 만들었다. 

[ 대충 묶은 끈 손잡이 ]

일단 여기까지 만든 다음 몇일을 대기하였다. 대기한 이유는 BMS를 처음에는 연결할 생각이 없었으나 실제 충전테스트를 해보니 BMS가 없는 경우에는 셀 벨런싱이 아주 엉망이 되어 버리는 것을 발견하였기 때문이다. 결국 BMS를 주문하였고 배송되는데 일주일 이상 걸렸기 때문이다.

3. BMS 결합

연결에 특별히 어려운점이 없는 터라 아래의 그림대로 연결하면 된다.

(배터리팩 제작후 약 2주후에 이 글을 작성중인데 사진을 찾아보니 없다. ㅠㅠ)

배터리 묶음 위쪽에 BMS를 놓고 각각 필요한 부분을 연결하였다. 위의 사진에서 보는대로 연결하면 된다. 어디 동영상등의 설명을 보면 0V, 3.2V, 6.4V, 9.6V, 12.8V의 순서로 전선을 연결하라고 하는데 의미가 있는지 모르겠다. 보수를 위해서 밸런싱 충전용 전선을 뗄때는 이 순서의 역순으로 떼지는 않기 때문이다. (뭐. 그래도 낮은 전압 순서로 연결해달라고 그랬으니 그렇게 했다.)

다 연결하고 나서 다시 내열 테이프로 BMS를 칭칭 감았다. 그리고 배터리와 붙여놓고 다시 내열테이프를 붙여서 고정했다. 

[ BMS 장착 ]

[ 지금은 충전중 ]

내가 가지고 있는 장비로는 14.4V로 최대 10A 정도로 충전 가능한데, 12.6V인 위의 배터리 팩을 4시간 정도 걸려서 14.4V로 만들었다. 대략 30Ah 충전했다고 치면 충전전 65%정도의 상태 였을듯 하다. 

일단 만충 상태를 만들고 케이스에 담았다. 그리고 끝자락의 터니날은 쇼트를 방지하기 위하여 테이프로 잠시 봉인을 했다. 

[ 왼쪽은 제작 완료, 오른쪽은 제작중 ]

이렇게 두세트를 한달 넘게 걸려서 만들었다. 오래 걸린 이유는 재료 조달 부분이다. 처음 생각한 것은 한번에 필요한 모든 것을 구매하는 것이었는데, 제작하다보니 3회에 걸쳐서 구매하는 형태가 되었다. 

4. 끝으로

대략 한달 정도의 여정으로 '장수배터리' 2개를 제작완료 하였고, 주말에 어머님을 뵈러 이동하였다. 마음이 들떠서 그런지 토요일 아침일찍 일어나서 출발하였고, 두시간 반이 걸려서 9시 쯤에 어머님댁에 도착하였다. 

들뜬 마음으로 작업을 해서 그런지 사진 한장 찍지 않았다. 제작한 배터리팩은 실제 배터리보다 가로, 세로 방향은 살짝 작았으며, 높이는 더 컸다. 장착하는데 큰 문제는 없었다. 다만 높이가 커진 상황이라 전동휠체어 상판 정도가 살짝 뜨긴했지만, 운행에는 큰 문제가 없엇다. 

배터리 장착후에 1차 적으로 20분 정도 운행해 보았다. 그 후에 BMS의 발열 상태를 검사 했는데, 미열도 발생하지 않았다. 마감처리 하고 장거리 운행에 나섰다. 보통 어머님이 운행하시는 거리의 약 3배를 운행해 보았다. 이 거리를 이동했는데 출력이 떨어지지 않았다. 

그 후에 밤사이 충전을 테스트 하였고, 큰 문제 없이 충전이 완료되었다.

- 방전률이 높은 리튬 배터리를 이용하는 작업은 화재, 폭발의 위험이 있습니다. 충분한 지식을 가지고 있더라도, 잠깐의 부주의로 화재, 부상, 사망 사고등이 발생할 수 있습니다. 사고는 본인의 책임입니다. 

설계하는 부분이 궁금하다면 아래의 링크를 살펴보자.

[장수배터리를 만들어 보자 - 설계편 ]