충전지 충전원리 (22학년도 예문)
충전과 방전에 의해 반복적으로 사용할 수 있는 충전지는 충전기로 충전하지만 충전기는 적절한 전류와 전압을 제어하기 위한 충전회로를 가지고 있다. 충전지는 양극에 사용되는 금속산화물질에 따라 납 충전지, 니켈 충전지, 리튬 충전지로 나뉜다. 충전지가 방전되었을 때 양극단자와 음극단자 사이에 전위차, 즉 전압이 생기지만 방전이 진행되면서 전압이 감소한다. 이와 같이 변화하는 단자전압의 평균을 공칭전압이라고 한다. 충전지를 크게 하면 충전용량과 방전전전류의 강도를 증가시킬 수 있지만 전극의 물질을 바꾸지 않는 한 공칭전압은 변하지 않는다. 납충전지의 공칭전압은 2V, 니켈충전지는 1.2V, 리튬충전지는 3.6V이다.- 별 설명 없이 갑자기 '단자전압'이 나오는데 전문에서 말하는 '전압'의 정의와 유사한 것.- 공칭전압을 바꾸려면 전극의 물질을 다른 것으로 바꿔야 한다. (1-④) ***
충전지는 최대용량까지 충전하는 것이 효율적이며 이러한 상태를 만충전이라고 한다. 최대용량을 넘어 충전하는 과충전과 방전하한전압 이하까지 방전시키는 과방전에 의해 충전지의 수명이 단축되기 때문에 충전량을 측정, 관리하는 것이 중요하다. 특히 과충전 시에는 발열로 인한 누수나 폭발의 우려가 있다. 니켈 충전지의 일종인 니켈카드뮴 충전지는 다른 충전지와 달리 메모리 효과가 있어 일부만 방전했다가 충전하면 충방전 용량이 줄어든다.- 과충전(수명▼,발열), 과방전(수명▼) (2-③,⑤) - 니켈충전지는 메모리 효과가 있으므로 납충전과 리튬충전은 메모리 효과 없음. (2-④정답)
충전에 사용하는 충전기의 전원전압은 충전지의 공칭전압보다 높은 전압을 사용하고 충전지에 유입되는 전류를 저항으로 한정한다. 그러나 충전이 이루어짐에 따라 충전지의 단자전압이 상승하면서 유입되는 전류의 세기가 서서히 줄어들게 된다. 이 때문에 이를 방지하기 위해 충전기에는 충전전류의 세기가 일정하도록 하는 정전류회로가 사용된다. 또 정전압회로를 사용하기도 하는데 이는 회로에 입력되는 전압이 바뀌어도 출력되는 전압이 일정하게 되게 해준다. 리튬 충전지를 충전할 경우에는 정전류회로를 사용하여 충전하고 만충전전압에 이르면 정전전압회로로 전환하여 정해진 시간에 충전지에 공급하는 전압을 일정하게 유지함으로써 충전지 내에 리튬이온이 균일하게 분포하도록 한다.- 충전기 전압이 충전기 전압보다 높다. 저항을 통해 전류를 제한하지 마라.- 정전류회로는 전류강도가 일정하듯이 정전압회로는 전압이 일정하게 되게 해주지 마라.
충전지의㉠만충전상태를추정하고충전을중단하는방식에는여러가지가있다. 최대충전시간 방식에서는 충전 시작부터 완전방전에서 충전까지 필요하다고 추정되는 시간이 경과하면 무조건 충전전원을 차단한다. 전류적산방식에서는 일정한 시간 간격으로 충전전류의 강도를 측정하여 각각의 값에 측정시간 간격을 곱한 것을 모두 더한 값이 충전지의 충전용량에 이르면 충전전원을 차단한다. 충전상태 검출방식에서는 충전지의 단자전압과 충전지 표면의 온도를 측정하여 충전인지 여부를 판정한다. 충전지에 충전전류가 유입되면 충전이 시작되며 단자전압과 온도가 서서히 올라간다. 충전량이 전체 충전용량의 약 80%에 달하면 발열량이 많아져 단자전압과 온도가 급격히 상승한다. 만충전상태에 가까워지면 단자전압이 다소 감소하지만 일정수준으로 감소한 시점을 만충전에 도달한 것으로 추정하고 충전전원을 차단한다. 니켈카드뮴 충전지의 경우 단자전압의 강하를 검출할 수 있지만, 다른 충전지의 경우 이러한 전압강하가 검출될 만큼 크지는 않으므로 최대단자전압, 최대온도, 온도상승률 등의 기준을 정하여 측정된 값이 그 기준을 넘지 않도록 하여 과충전을 방지한다.-방식을세가지로분류했다. 키워드는 지문에 체크.- 니켈 충전지는 단자 전압 강하를 검출할 수 있으므로, 납 충전지와 리튬 충전지는 그것을 검출할 수 없네.
1-1. 상식적으로도 영향을 미칠 것이다. 2 문단 후에도 정리해 둔다. 1-2. 공칭전압은 「평균」이니까 단자전압보다 낮은 상황도 있을 것이다. 양상도 개연적이며 good.1-3. 정전압회로는 전압이 일정하도록 한다. 1-4. 공칭전압(=충전지의 평균적인 단자전압)을 바꾸려면 전극의 물질을 바꿔야 하며, 이때는 양상도 바꿔야 한다. 1-5. 두 개의 단락 끝에 줄인다라고 썼는데, 이것이 바로 '메모리 효과'입니다.
2) 문제를 잘 읽어야 한다 '리튬충전지'에 대해서 묻고 있다. 2-1. '충전지 표시된 전압'이 '공칭전압'이라는 것을 지문에 기초하지 않은 것이 유감스러운 부분. 하지만세번째단락에서첫번째줄을보면센지가옳다는것을알수있다.2. 충전 전류의 강도가 강하더라도 저항에 의해 제어하면 3단락 첫 줄에 적혀 있다. 2-3. 과충전은 수명 단축과 발열을 초래할 수 있기 때문에. 2. 왜? 발문에 의하면 리튬 충전지는(납 충전지와 니켈 충전지와 달리) 메모리 효과가 없기 때문에. 2. 과방전은 수명 단축을 가져올 수 있기 때문이다.
3-2. 충전전류가 바뀔 때와 충전전류가 일정한 경우의 순서를 바꿔야 하는 말. 3-3. 전압강하를 검출하는 방식은 니켈충전지에서만 해당.
4-1. 단자전압의 평균을 낸 공칭전압을 x축과 평행하게 당기면 그것은 시작점보다 위에 있다.(아래 이미지 참조) 4-3. '다소 감소'한다(라)가 만충전이다.(다)가 아니라.
낭인회
