배터리를 연결하여 더 큰 "뱅크"( 배터리의 배터리 ?)를 형성할 때 구성 배터리는 서로 일치해야 문제가 발생하지 않습니다.
직렬 배터리
먼저 더 높은 전압을 위해 배터리를 직렬로 연결하는 것을 고려해 보겠습니다.
직렬 회로 의 모든 지점에서 전류가 동일하다는 것을 알고 있으므로 직렬로 연결된 배터리 중 하나에 있는 전류량은 다른 모든 배터리에도 동일해야 합니다. 이러한 이유로 각 배터리는 동일한 암페어-시간 정격을 가져야 합니다. 그렇지 않으면 일부 배터리가 다른 배터리보다 빨리 고갈되어 전체 뱅크의 용량이 저하됩니다. 이 직렬 배터리 뱅크의 총 암페어-시간 용량은 배터리 수에 영향을 받지 않습니다.
병렬로 연결된 배터리
다음으로, 더 큰 전류 용량(더 낮은 내부 저항) 또는 더 큰 암페어-시 용량을 위해 배터리를 병렬로 연결하는 것을 고려해 보겠습니다.
우리는 병렬 회로의 모든 분기에서 전압이 동일하다는 것을 알고 있으므로 이러한 배터리의 전압이 동일해야 합니다. 그렇지 않으면 상대적으로 큰 전류가 한 배터리에서 다른 배터리로 순환하여 전압이 높은 배터리가 전압이 낮은 배터리를 압도하게 됩니다. 이것은 좋지 않습니다.
과전류 보호
이와 같은 주제로, 우리는 모든 과전류 보호 (회로 차단기 또는 퓨즈)가 효과적인 방식으로 설치되었는지 확인해야 합니다 . 직렬 배터리 뱅크의 경우, 직렬 회로의 모든 단선은 회로의 모든 부분을 통한 전류를 멈추기 때문에, 퓨즈 하나만으로 배선을 과도한 전류로부터 보호하기에 충분합니다.
병렬 배터리 뱅크의 경우, 부하 과전류(병렬로 연결된 배터리와 부하 사이)로부터 배선을 보호하기에 퓨즈 하나가 충분하지만, 다른 문제도 보호해야 합니다. 전극 분리기 고장으로 인해 배터리가 내부적으로 단락되는 것으로 알려져 있으며, 이는 전압이 다른 배터리를 병렬로 연결하는 경우와 비슷한 문제를 일으킵니다. 즉, 양호한 배터리가 고장난(전압이 낮은) 배터리를 압도하여 배터리 연결 전선 내에 비교적 큰 전류가 흐릅니다. 이러한 사태를 방지하기 위해 부하 퓨즈 외에도 개별 배터리 퓨즈로 각 배터리를 과전류로부터 보호해야 합니다.
2차 전지를 다룰 때는 충전 방법과 타이밍에 특히 주의해야 합니다. 배터리의 유형과 구조에 따라 충전 요구 사항이 다르며, 제조업체의 권장 사항은 시스템을 설계하거나 유지 관리할 때 따라야 할 가장 좋은 지침일 것입니다. 배터리 충전의 두 가지 뚜렷한 우려 사항은 사이클링 과 과충전 입니다 . 사이클링은 배터리를 "완전" 상태로 충전한 다음 더 낮은 상태로 방전하는 프로세스를 말합니다. 모든 배터리는 유한(제한된) 사이클 수명을 가지며, 사이클의 허용 "깊이"(언제든지 방전해야 하는 정도)는 설계마다 다릅니다. 과충전은 전류가 셀이 완전 충전에 도달한 지점을 넘어 2차 전지를 통해 계속 강제로 되돌아가는 상태입니다. 특히 납산 전지의 경우 과충전으로 인해 물이 전기 분해되어(배터리에서 물이 "끓어나옴") 수명이 단축됩니다.
전해질에 물이 들어 있는 모든 배터리는 전기 분해로 인해 수소 가스가 생성될 수 있습니다. 이는 특히 과충전된 납산 전지에 해당하지만, 이 유형에만 국한되는 것은 아닙니다. 수소는 매우 가연성 가스(특히 동일한 전기 분해 공정에서 생성된 자유 산소가 있는 경우)이며 무취, 무색입니다. 이러한 배터리는 정상적인 작동 조건에서도 폭발 위험이 있으므로 존중해야 합니다. 저자는 납산 배터리 폭발을 직접 목격했는데, 자동차 배터리에서 배터리 충전기(소형 DC 전원 공급 장치)를 제거하여 발생한 불꽃이 배터리 케이스 내부의 수소 가스를 점화하여 배터리 상단이 날아가고 황산이 사방에 튀었습니다. 이는 고등학교 자동차 수리점에서 발생했습니다. 안전 안경과 단추가 달린 칼라 작업복을 입은 주변 학생들이 없었다면 심각한 부상이 발생했을 수 있습니다.
충전 장비를 배터리에 연결하거나 분리할 때는 항상 마지막 연결(또는 첫 번째 분리)을 배터리 자체에서 떨어진 위치(예: 배터리 케이블 중 하나의 지점, 배터리에서 최소 1피트 떨어진 곳)에서 해야 합니다. 이렇게 하면 결과적으로 발생하는 스파크로 인해 수소 가스가 점화될 가능성이 거의 없거나 전혀 없습니다.
대형 영구 설치 배터리 뱅크에서는 배터리 셀 위에 환기 캡이 장착되고, 수소 가스는 배터리 바로 위의 후드를 통해 배터리실 밖으로 환기됩니다. 수소 가스는 매우 가볍고 빠르게 상승합니다. 가장 큰 위험은 점화를 기다리며 특정 구역에 축적될 때입니다.
더욱 현대적인 납산 배터리 설계는 밀봉되어 전해된 수소와 산소를 배터리 케이스 자체 내부에서 물로 다시 결합하도록 제작됩니다. 배터리에 누출이 발생할 경우를 대비해 적절한 환기가 여전히 좋은 생각일 수 있습니다.
검토:
- 배터리를 직렬로 연결하면 전압은 증가하지만 전체 암페어-시 용량은 증가하지 않습니다.
- 직렬 뱅크에 있는 모든 배터리는 동일한 암페어-시 정격을 가져야 합니다 .
- 배터리를 병렬로 연결하면 총 저항이 감소하여 전체 전류 용량이 증가하고, 전체 암페어-시 용량도 증가합니다.
- 병렬 뱅크에 있는 모든 배터리는 동일한 전압 정격을 가져야 합니다 .
- 배터리는 과도한 사이클링 이나 과충전 으로 인해 손상될 수 있습니다 .
- 수성 전해질 배터리는 폭발성 수소 가스를 생성할 수 있으므로 해당 구역에 수소 가스가 축적되는 것을 허용해서는 안 됩니다.