전동킥보드 리튬이온배터리 충전 안전성 향상에 대한 연구

Abstract

본 논문은 전동킥보드용 리튬이온배터리의 충전 중 배터리팩의 폭발사고에 대한 원인을 파악하고, 전동킥보드의 리튬이온배터리가 충전 중 과충전으로 인한 폭발사고 등 안전사고를 줄일 수 있도록 충전기와 직류전원장치 사용에 대하여 성능을 비교하여 안전 사용에 방법을 제안한다. 전동킥보드용 리튬이온배터리를 충전하는 장치에는 기기에 전원을 전달하는 직류전원장치와 배터리를 직접 충전할 수 있는 충전기로 나눌 수 있다. 직류 전원장치는 단순히 안정된 전압만 공급해주면 되며, 충전기는 배터리의 충전량 등을 모니터링 하며 제때에 알맞는 전압의 전기가 공급되도록 한다. 본 논문에서는 충전기와 직류전원장치에 대하여 작동원리와 사용안전에 대하여 조사하였으며, 전동킥보드용 리튬이온배터리를 충전기와 직류전원장치 두가지로 충전을 하였을 때 과충전으로 인한 배터리팩의 온도 상승 및 제어회로 이상유무를 확인하여 과충전으로 인한 폭발사고 방지를 위하여 충전기와 직류전원장치에 대한 비교결과를 토대로 안전한 충전방법을 제안하였다. 배터리 충전기와 직류전원장치에 대하여 배터리 과충전 실험을 진행하여, 배터리팩 및 충전장치의 표면온도 상승여부와 전압과 전류에 대한 측정 및 배터리팩의 발화 및 폭발 등의 이상유무를 확인한 결과 리튬이온배터리 전용 충전기와 직류전원장치 모두 배터리팩에 대하여 발화 및 폭발을 일으키지는 않았으나, 일정시간 이상 배터리를 과충전하였을 때 직류전원장치를 사용하여 충전한 배터리팩의 전압이 미세하지만 0.1V가 더 높음을 확인하였으며, 이로 인하여 직류전원장치로 배터리팩을 과충전하면 미세하지만 0.1 V의 전압이 더 배터리셀에 충전이 되어 배터리셀에 대한 배부름현상과 같이 제품손상을 일으켜, 사고원인에 대한 영향을 계속 미치게 되므로, 화재나 폭발사고 등의 안전사고를 발생시킬 수 있음을 확인하였다. 본 논문에서 전동킥보드의 리튬이온배터리 충전 시에 과충전으로 인한 폭발사고를 줄일 수 있는 수단으로 제안하는 방법은 단순히 기기에 전원을 전달하여 배터리를 충전하는 직류전원장치보다 온도나 전압 감지하는 기능이 있는 제어회로가 있는 충전기 사용을 제안하며, 이를 바탕으로 전동킥보드용 리튬이온배터리의 과충전으로 인한 폭발사고 등의 안전사고에 대한 문제를 해결할 수 있을 것이다.