기다리던 새로운 스팟 용접기가 도착했다.
CX4500
< 구성물이 꽤 알차다. 무거운 본체(링코어니까..), 분리 가능한 핸들(끝부분 니들은 교체 가능), 페달과 배터리 홀더, 간단 사용 설명서 >
< 스펙에서 말해주듯이, 6.7KW 출력이다. 650A ~ 1600A, 20ms ~ 1s, 220V >
< 우상단 : 전류량, 우하단 : 시간 >
전류량을 %로 표현한 거다. 최저인 40%는 650A, 최고 100%는 1600A
시간 역시 %로 표현한 것인데, 최저인 0%는 0.2,ms (보통 휴대용 스팟용접기에서 많이 사용하는..), 최고인 100%는 1s
시간이 매우 중요한게, 시간이 길수록 모재의 표면이 용융되기 때문에, 접합 확률이 높아진다. 문제는 에너지가 너무 많아져서 온도가 너무 많이 올라간다는 것이다.
리튬 이온배터리에 스팟 용접을 사용하는 이유 자체가, 시간을 줄여서 열에 의한 손상을 방지하는 것인데, 시간을 늘린다는 것은 납땜한다는 것과 동일한 소리라서,
시간은 최소화하고 전류량을 높이는 쪽이 적절하다.
스팟 용접기도 새로 샀겠다.
전에 쟁여놨던 0.2T 플레이트로 작업해야겠다. 안전하게. 아무래도 접혀야하는 상황인지라, 신경이 많이 쓰인다.
< 100mm 0.2T 50EA. 전에 사두고나서, 휴대용 스팟 용접기로는 작업이 안되어서 봉인해두었다. >
< 동봉된 배터리 홀더에 하나 끼워서 고정하고.. 간단하게 작업. 이전에 휴대용과 확인이 다른 용접 자국이다. >
이리저리 세팅값을 찾아야하는데,
인터넷 사용자 카페에서 찾은 세팅값은,
0.1T : 60%, 0%(0.2ms)
0.15T : 70%, 0%(0.2ms)
0.2T : 80%~90%, 15%(0.15s)~20%(0.2s)
딱 봐도 0.2T로 가게 되면 상당한 에너지가 전달된다. 이 값대로 해보니, 용접은 잘 되는데, 온도가 너무 많이 올라와서 걱정된다. 이래서 선풍기를 틀어놓고 작업하는건가.. 시간이 major factor인 것 같다.
난 0.2% 작업을 위해서, 70%, 0.15s로 작업했다. 이정도만 해도 안떨어지더라. 내가 하는 작업은 한겹이 아니라 2겹 붙이는 기준이다. 아무래도 전용 sheet를 쓰는 게 아니라, 니켈 플레이트 8mm 짜리를 재단해서 사용하다보니, 병렬 연결을 위해서는 2겹 붙여야하는 상황이 생긴다.
이제 안정적인 장비가 생겼으니, 본격 배터리팩 제작에 들어간다.
먼저 제일 많은 load가 걸릴 +, - 단자부터.
< 새롭게 0.2T로 단자를 만들어주었다. 수축튜브를 사이즈별로 사놓길 잘했네. >
전에 배터리를 8개씩 브라켓이 끼워서 준비해놓은 것을, 동일한 방법으로 병렬 작업해서 5개 덩어리로 제작.
< 좌상단에 배터리 색깔 다른 것이, 새로운 배터리로 대체한 부분 cell 10, 나머지는 모두 배터리 재활용이다. >
4개씩 4P로 묶은 배터리가 10 셀이 되었다. 그럼 이제 방향 잘 맞추어서 10S 직렬로 만들어야지.
스팟용접까지 했으니 더이상 움직일 일은 없겠지만... 혹시나 그래도 브라켓에서 빠지거나 하는 상황이 생기면 안전에 위험이 생기므로, 각 병렬 셀마다 필라멘트 테이프로 고정한다. 그럼 쉽게 안 움직일테다.
< 직렬의 10S까지 다 연결한 상태. 그럼 이제 10S4P의 40개짜리 배터리셀이 만들어진다. >
전압 찍어보니 41.7V 나온다. 정상적인 10S 배터리 전압이다.
스팟용접하기 전에 모든 배터리는 완충하였으니 4.2V가 되어야하니까, 41.7V면 충분히 문제없는 수준.
스팟용접할 때 가장 두려운 부분1이 바로 이곳이다. 애초에 직렬셀 만들 때 실수하면 바로 폭발이라서.
눈 앞에서 배터리 합선되어서 폭발되는 것 본 경험이 생생해서... 두렵다.
< 셀 전체의 +(B+), -(B-)의 연결. 아직 BMS의 각 B1 ~ B9까지는 연결하지 않았다. 이유는.. >
10S4P 배터리 덩어리를 만들었으니, 이제 BMS를 달아야한다. 안전하게 충전을 해야하니까.
위 배터리 사진을 보면, +, -가 묘하게 작업되어있는데, 다 '접기 위해서' 이다.
목적대로 적당히 접어주면...
< 이렇게 기다랗게 접어줄 수 있다. 여기서 바로 이전에 직렬 작업한 니켈 플레이트가 접히는 부분이 생긴다. >
위 접어서 만드는 구조 때문에, 배터리팩을 슬림하게 만들 수 있지만 접촉부가 불안해지는 문제가 생기는 것이다.
그래서 이번에 수리할 때 아예 브라켓을 써서 약 2mm의 배터리셀간 간격을 만들어서, 니켈 플레이트가 완전히 접히는 것을 방지하려 했다. 정말로 완전히 접힌 것은 아니기 때문에 충격은 잘 버틸 것 같다. 갤럭시 폴드의 접힘을 생각하면 된다. 의도한 것이다.
다행히, 새로운 용접기 덕분인지, 접어도 떨어져나가지는 않았다.
< 이제부터는 더이상 모양이 변하지 않도록, 10S4P 배터리셀 전체를 필라멘트 테이프로 감싸준다. 필라멘트 테이프를 꽤 강력하다 >
필라멘트 테이프는, 테이프 내부에 유리섬유가 들어가 있는 건데.. 기본적으로 손으로는 끊지 못한다고 보면 된다. 웬만한 비닐 테이프보다는 몇배 강력하다. 무론 더 끈쩍거리기도 하고..
접어놓은 니켈 플레이트가 이제 다시 풀릴 일은 없기를 빌면서..
이제 대망의 BMS 연결.
< B-, B1+는 아까 붙였으니 이제 중간의 B1~B9까지의 나머지 단자들을 연결해준다. >
B-, B1~B9, B+(B10)까지 하면 모두 11개의 단자가 나온다. 이건 10개의 셀에 독립적으로 연결되는데(B-는 공통), BMS가 각 셀별 배터리 전압을 체크해가면서 충전을 진행하기 때문에, 과충전에 의한 폭발 및 화재를 위해서 몹시 중요한 작업이다.
이게 두번째로 신경쓰이는 작업.
이제 전기작업은 다 완료.
중요한 테스트를 진행해보자.
먼저 연결 테스트와 충전 테스트.
< 배터리팩 하우징을 만들어서 장착하기 전에, 전기적으로 연결해서 테스트만 해본다. 일단 전원은 켜지네. >
기껏 다 완성해놓고 동작하지 않으면 곤란하니, 전기 테스트를 먼저 진행해보자.
< 41.7V가 뜬다. 이건 아까 체크한 배터리셀 10S4P의 전압과 동일하다. 전원 연결은 제대로 된 것 같고.. >
< 무부하 상태에서의 최대속도. 32km/h가 나오고, 휠도 잘 돌아간다. Voltage가 41.2V로 순간 내려오는데, 이정도면 괜찮다고 봐야겠지? >
이제 두번째로 위험한 충전 테스트. 제대로 충전이 완료되는지가 몹시 중요하다. 과충전은 바로 사고로 이어지기 때문.
이전에 전동스케이트보드 배터리팩 만들었던 것이, 이 전동킥보드 구조를 따라한 것이기 때문에, 반대로 전동스케이트보드 배터리팩이 정상적으로 동작했으니... 이것도 정상 동작해야겠지. 만... 해봐야지 아는 것.
< 충전을 꼽았을 때, 42V가 나오는 거야 당연하고.. 문제는 충전이 완료되고나서 잘 멈추느냐인데... >
< 약 30분이 지난 뒤, 빨간불이 초록불로 변한다. 완충에 다다라서 충전이 멈추었다는 뜻이지. 다시 말하면 충전 중지. >
여기까지 보니까, 배터리팩이 전기적으로 잘 제작되었고, 잘 동작한다. 배터리팩의 역할에 충실하구만.
휴.. 다행이다.
그럼 이제 조립을 마무리해야지?
배터리팩 리빌드하면서 브라켓을 사용하는 바람에 약 2cm가 길이가 늘어났다. 이거야 가로 길이 얘기고, 높이가 5mm, 깊이는 1cm 늘어났다. 따라서 기존의 배터리팩 껍데기는 맞지가 않는다...
뭐 어쩌나. 연장해야지.
PS 판을 사놓은 게 있어서, 짜투리를 좀 활용해본다. 적당히 잘라서 붙여주면..
< 하우징 연장 완료. 그냥 배터리팩을 하우징없이 그냥 사용한다면.. 외부 충격에 약해지기 때문에, 최소한 수축튜브를 쓰던가 해야한다. >
배터리팩 하우징까지 연장했으니, 이제 겉에 한번 더 절연처리. (지저분한데.. 사실 이건 오리지날 배터리팩의 껍데기 재활용이다. 최대한 있는 건 다 써야지.)
언제나 그렇듯, 개조/수리의 제일요건은, '원가절감'이다.
재활용은 철저히. 추가 비용은 최소화.
(사실... 항상 이게 안되는 이유가, 결국은 장비 사느라고 금액이 올라가게 되는 것이 문제다. 대신에 퀄리티는 올라가지.)
이걸로 배터리팩이 끝난 것은 아니다.
원복(?)을 해야지.
오리지날 플라스틱 판을 감싸던 수축튜브는 이미 사이즈가 맞지 않으니, 잘라서 붙인다.
< 이리저리 생각하다가.. 그냥 잘게 쪼개서, 모서리만 제대로 커버할 수 있게 붙였다. >
집에 다른 수추튜브를 활용할까도 잠시 고민했는데.. 괜한 돈낭비다.
< 그리고, 수리 완료. >
며칠 작업한지도 모르겠다.
대략 총 작업 시간 다 계산하면 대략 10시간쯤 되지 않을까 싶다.
대망의 테스트.
이런저런 겸사겸사해서 가속테스트와 가혹테스트를 겸했는데,
평소의 부하 시 최대속도인 25km까지 문제없이 가속, 유지되고,
등판 각도도 최초와 동일. 지속력도 동일.
전형적인 배터리 만땅의 효과랄까?
아무래도 수리 직전에는, 배터리셀 한두개가 엉망이라서, 전체 퍼포먼스가 안나왔던 것 같다.
배터리셀 1개(4개 병렬) 교체한 것만으로, 이렇게 훌륭하게 고쳐낼 수 있었다. 대략 2.5km정도 달렸는데, 이정도면 10킬로미터 이상 달려도 문제없겠다. (최고 기록은 14km까지 달려봤다. 구입 당시.)
돌아와서 충전도 문제없이 끝냈다.
여러모로 안심이다.
이제는 더이상 고장 안나겠지. 또 배터리팩 고장나면... 진지하게 폐기를 고민해봐야겠다.
이미 이 녀석은 통상 수준의 정비를 넘어간 수명이다. -_-;;
