배터리의 셀 밸런스 란?

셀 밸런스란 직렬로 연결된 배터리의 각 셀 전압을 동일하게 맞추는 것이다. 병렬로 연결된 셀은 자동으로 각 셀 전압이 맞춰진다.

리튬이온 배터리는 2.5~4.2V 이내의 전압을 유지해야 한다. 이 범위를 벗어나면 리튬이온 배터리에서 불이 날 수 있다.

1개 셀이 사용될 때는 1개 셀의 전압만 모니터링하면 되지만, 2개 이상의 셀이 사용될 때는 모든 셀의 전압을 모니터링해야 한다.

2개 셀 이상의 배터리에서 충전,/방전을 하면 셀마다 전압이 조금씩 달라진다. 예들 들면 2개 셀을 충전 중 첫번째 셀 전압이 4.2V가 되고 두번째 셀 전압이 4.0V가 된다면 첫번째 셀의 보호를 위해 충전을 중지해야 한다. 그렇게 되면 두번째 셀이 완전히 충전되지 않기 때문에 전체 충전 용량이 줄어 들게 된다.

이와 같이 셀간의 전압이 다를 때 사용하는 기능이 셀 밸런싱 기능이다. 셀 밸런싱은 전압이 높은 셀 부분만을 방전시켜 다른 셀들과 같은 전압으로 낮추는 것이다.

셀 밸런싱 기능은 보통 충전 중에만 사용 한다.

셀 밸런싱은 Passive와 Active 방식이 있다. Passive 방식은 셀 전압을 낮추기 위해 저항으로 셀의 충전 에너지를 소비시키는 방식이고 Active 방식은 높은 전압의 셀의 충전 에너지를 낮은 전압의 셀로 이동 시키는 방식이다.

Passive 방식은 Comparator로 전압을 비교하여 전압이 4.2V 이상이 되면 저항과 연결된 트랜지스터를 ON 시켜 전류를 소비시키는 매우 단순한 방식이다. 하지만, Comparator가 항상 연결되어 있기 때문에 사용하지 않을 때에도 배터리의 전류가 소모된다. 그래서, Comparator를 초저전력 타입을 사용해야 한다.

삼성, LG 등에서 만드는 배터리는 동일한 모델을 사용하면 상당한 시간을 사용해도 셀 밸런서 없이도 셀 밸런스가 어느 정도 유지된다. 하지만, 저가 제품은 동일한 모델을 사용해도 셀 밸런스가 쉽게 무너진다. RC 모형에 사용하는 리튬 폴리머 배터리는 셀 밸런스가 쉽게 깨지기 때문에 충전 시 항상 셀 밸런싱을 맞춰줘야 한다.