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겨울 차량 고장 1위 '12V 보조 배터리 방전' 전기차도 설마 방전이 될까??

2022.11.14 엠에스리

장기간 운전을 하지 않고 차량이 주차되어 있을 때 가장 걱정되는 부분이 바로 보조 배터리 방전이다. 요새는 대부분 차량에 블랙박스도 장착하고, 주차 중에도 블랙박스를 켜놓기 때문에 보조 배터리 방전이 더 빨리 발생한다. 특히, 겨울철에는 배터리 성능이 떨어져 보조 배터리 방전 속도가 더 빠르기 때문에 운전자 입장에서는 더욱 신경 쓰인다.

내연기관차에서 보조 배터리가 방전 되면 자동차 스타터 모터가 돌지 않아 시동이 걸리지 않는다. 따라서 점프 스타트를 통해 시동을 걸어야 하는데, 장비가 없다면 보험사를 불러야 하는 불편함이 있다. 이를 방지하기 위해 블랙박스용 보조 배터리를 별도로 장착하는 사용자도 있고, 배터리가 방전되지 않게 운전자 가 주기적으로 시동을 걸어주는 경우도 있다.





그렇다면 전기자동차는 대용량 배터리를 싣고 다니는데, 오랜 시간 동안 시동을 걸지 않으면 보조 배터리가 방전이 될까? 결론부터 말하자면 시동이 꺼져 있어도 고전압 배터리로부터 보조 배터리를 충전해 주는 차가 있고, 그렇지 못한 차들이 있다.

전기차에는 에너지 저장원이 2개 있다. 고전압 배터리와 보조 배터리가 있다. 고전압 배터리의 전기는 주로 구동 모터에서 사용하며, 보조 배터리 전기는 각종 전장 장치에서 사용한다.
내연기관차는 엔진이 돌아가는 힘을 통해 알터네이터를 회전시켜 보조배터리를 충전한다. 전기차는 엔진 이 없기 때문에 위의 블록도와 같이 고전압 배터리의 전기를 컨버팅하여 보조 배터리를 충전한다. 이러한 역할을 하는 DC-DC 컨버터를 LDC (Low voltage DC-DC Converter)라 한다. LDC는 전기적으로 동작 하기 때문에 엔진이 꺼져 있는 상황에서도 동작 가능하여 매연 문제도 없고, 정차중에도 동작이 가능하다. 내연기관차의 알터네이터 역할을 LDC가 하는 것이고, 하이브리드 자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 자 동차(PHEV), 연료전지차(FCEV), 전기차(EV) 모두 LDC가 장착된다.

그렇다면 전동화 차량에서 보조 배터리를 어떻게 충전하는지 다양한 방법에 대해 알아보자.
기본적으로 LDC 내부에는 LDC를 제어하기 위한 두뇌 역할을 하는 제어기가 있으며, 이 제어기의 전원은 12V로 동작한다. 그리고 12V 전원은 보조 배터리로부터 얻는다.




방법 1. LDC의 기본 구동





초창기의 전동화 차량은 대부분 보조 배터리 방전에 대한 고려가 없었다. 만약, 12V 보조 배터리가 방전 되면 LDC가 구동 되지 않기 때문에 12V 배터리 충전이 불가능해진다. 그리고 시동을 끄게 되면 모든 제어기들이 off 되기 때문에 LDC도 동작하지 않게 되어, 장기간 차량을 방치하면 내연기관 자동차처럼 배터리가 방전될 수도 있다. 따라서 초창기 버전의 전동화 차량은 내연기관차와 마찬가지로 보조 배터리 방전이 쉽게 발생할 수도 있다.




방법 2. 보조 전원 회로





방법 1과 같은 문제점 때문에 LDC를 구동시키기 위해 위의 그림과 같이 별도 보조 전원 회로를 사용하는 방법이 있다. 별도 보조 전원 회로는 고전압 배터리로부터 전원을 공급받기 때문에, 12V 보조 배터리가방전되어도 LDC가 구동이 가능하다. 따라서 고전압 배터리 충전량만 충분하다면, 보조 배터리가 방전되어도 LDC로 충전이 가능하다. 하지만 보조 전원 회로가 별도로 장착되기 때문에 비용 상승이 발생할 수 있다.




방법 3. 12V BATT RESET 버튼





<12V BATT RESET> 버튼이 있는 차들이 있다. 보조 배터리가 방전되서 시동이 걸리지 않으면, 차안의 <12V BATT RESET> 버튼을 누르고 15초 안에 시동을 걸어서 보조 배터리를 충전하는 방식이다. 이 방식은 12V 배터리가 리튬 폴리머 배터리인 경우 적용되어 있다. 납산 배터리는 방전 시 재충전이 가능할 확률이 높지만, 리튬 폴리머 배터리는 방전 시 재충전이 안 될 확률이 높기 때문이다.

리튬 폴리머 배터리가 장착되어 있는 경우 차량에서 배터리 잔량을 확인하여 어느 이하가 되면 12V 전원을 차단하여 배터리 방전을 방지한다. 그리고 운전자가 <12V BATT RESET> 버튼을 누르면 조금 남아있는 배터리 잔량으로 잠깐 활성화되고, 그 사이에 운전자가 시동을 걸어 LDC를 동작시켜 보조 배터리를 충전시키는 것이다. 버튼 이름이 <12V BATT RESET>인 이유가 바로 off 되어 있는 보조 배터리를 잠깐 다시 살리는 기능이기 때문이다. <12V BATT RESET>을 누르고 15초 안에 시동을 걸지 않으면, 15초 후에는 시동이 걸리지 않는다.

참고로 시동(브레이크패달+START 버튼) 뿐만 아니라 IG ON 상태(START 버튼 두번)가 되어도 LDC가 동작하여 보조 배터리를 충전한다.




방법 4. 일어나라 LDC!!





이번에는 시동이 꺼져 있는 상태에서 12V 보조 배터리가 방전되려고 할 때, 자동으로 LDC를 동작시켜 보조 배터리를 충전해 주는 방식이다. 차량에서 12V 배터리의 잔량을 간헐적으로 체크하고 LDC만 동작을 시켜주면 된다. 사용자 입장에서 가장 편리한 방법이라고 할 수 있다. 하지만, 너무 오래 차량을 방치하여 고전압 배터리의 잔량도 낮은 경우에는 LDC도 동작을 하지 못하기 때문에 보조 배터리 충전이 어렵다.

종합해보면, 방법 1이 사용자에게 가장 불편하고 신경이 많이 쓰이는 보조 배터리 충전 방법이며, 방법 4가 가장 편리하고 신경 쓸 부분이 적은 시스템이다. 최근에는 방법 3과 방법 4를 적졀히 혼합하여 적용하여 사용자의 불편함이 많이 줄어들었다.

보통 차량을 구매할 때 보조 배터리 충전 시스템은 잘 확인하지 않는다. 앞으로는 전기차, 하이브리드자동 차 등을 구매할 때 시동 off시 보조 배터리 충전 시스템은 어떻게 동작을 하는지 확인하고 구매한다면, 시스템에 맞게 차량을 관리하기가 수월해질 것이다.

▶겨울 차량 고장 1위 '12V 보조 배터리 방전' 전기차도 설마 방전이 될까??(클릭하시면 재생됩니다)




































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