주행 시간에 따른 자동차배터리 충전전력, 블랙박스 구동 시간에 대한 단상

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차량의 메인 배터리를 이용하여 블랙박스를 운영하는 경우 항상 궁금한 것이 "지금 배터리의 정확한 용량" 과 "주행시간과 블랙박스 운영시간과의 상관관계" 입니다.

나름 많은 정보를 찾아봤지만 단순해보이는 배터리 용량(SOC)조차 정확하게 안다는 것이 쉽지 않음을 느낍니다.

 

근래에 OBD2 모듈을 만질 기회가 있어서 배터리와 관련된 내용을 정리해봅니다.

 

요즘 출시되는 대부분의 차량에는 연비향상을 위해 배터리 (-) 단자에 IBS 센서가 붙어있어서 배터리로 들어오고 나가는 전류량을 측정할 수 있습니다.

 

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주행 중에 배터리로 들어오는 충전전류를 측정하여 배터리에 충적되는 전력 및 이를 기반으로 블박 가동 시간을 예측해봤습니다.

 

테스트 차량은 그랜드카니발 디젤, 90Ah 용량 배터리이며 평상시에 매일 100Km 이상 운행하였으며 테스트 직전에,

2시간 주행 후 주차녹화를 12시간동안 운용. 차단시간 설정에 의해 블박은 꺼진 상태에서 추가로 20시간 정도 주차 상태로 유지된 상태입니다.

전압 레벨을 측정했어야 했는데 깜빡하는 하는 바람에 .... 

 

IBS를 통해 알아낸 배터리 용량은 테스트 직전에 51%라고 나왔지만 이전부터 장시간 살펴본바로는 이 정보는 정확하게 맞지는 않는 것 같습니다.

지금까지 본 바로, 배터리 용량이 50~72% 정도에서 움직이긴 하는데 5시간 이상 운전하거나 외부에서 충전기를 사용하여 완충을 시킨 후 살펴봐도 이런 내용을 반영되지 않았습니다. 

 

얼마전에 배터리진단기로 측정한 배터리 건강상태는 91% 로 대체로 무난한 상태. 900CCA , 90Ah 용량의 배터리 입니다.

 

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아래 몬스터게이지앱의 캡쳐 이미지도 좀 예전에 측정한 자료인데 수명(SOH)가 88%로 나오는데 배터리진단기와 차량 순정 IBS 계산하는 방식이 달라서인지 서로 차이는 있지만...얼추 비슷하게 나오고는 있습니다. 88%와 91%....

 

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오후 5:20 ~ 7:49 까지 2시간30분 동안 주행하면서 충전되는 전류를 1분마다 로깅하여 그래프로 시각화 하였습니다.

시동 직후에는 충전전류가 24A 까지 올라갔다가 급격하게 줄어들기 시작합니다.

로깅시에는 소수점아래는 남기질 않아서...조금씩 튀는 부분도 보이네요~ (1A -> 0.9A 였을 텐데...그냥 0으로 표시 ㅠㅠ)

가로눈금이 한칸에 30분정도 입니다.

충전전류가 가파르게 감소하더니 60분 지나서는 완만해지고 약 90분 지난 후 부터는 거의 1A정도만 흐릅니다.

 

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전력은 매 초마다 충전전류를 조회하여 전력을 계산하고 전력의 누적값을 로깅하였습니다.

100이라는 전류가 배터리로 흘러들어갔다 하더라도 화학반응에 의해 전력이 발생되는 구조기 때문에 충/방전 시 변환 손실이 발생됩니다. 용량이 작은 배터리라면 충방전 시 전력을 측정하여 값을 산출할 수 있지만 차량배터리는 용량이 커서 쉽지 않아 인터넷에서 습득한 정보를 활용하여 충반전 시 효율을 75%로 계산합니다.

 

4W 블랙박스를 하루를 운영하려면 4w * 24h = 96W 가 필요합니다.

해당 전력이 누적되는 시점을 체크해보았습니다.

 

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17:20분에 주행을 시작해서 17:54분 시점에 97W 가량의 전력을 충전했으므로 대략적으로 34분을 주행하면 4W 블박을 24시간 운용할 수 있는 전력을 충전할 수 있습니다. 

 

일반적으로 출퇴근 하는 사용자의 경우 적어도 12시간 가량 블박을 동작 시킬 수 있어야 합니다.

경우에 따라서 조금 늦어질 수도 있으므로 +2시간정도 추가하여 14시간 까지 여유가 있으면 좋겠네요.

 

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위 내용으로 4W 블박 12시간, 14시간, 24시간 동작에 필요한 주행시간을 정리하면,,,

 

 

녹화시간

 충전시간

 3.3W 블박 (큐브)

 4W 블박

 5W 블박

 12시간

 12분

 13분

 17분

 14시간

 13분

 16분

 21분

 24시간

 25분

 34분

 60분

 

 

 

제가 사용중인 블박은 3.3W 이므로 이를 바탕으로 계산하면  25분만 주행하면 24시가 녹화가 가능....

큐브의 경우 대략 1분 주행에 1시간 녹화가 가능한 셈 입니다.

 

 

이번엔 전체적인 충전시간 VS 블박가용시간 그래프 입니다. 역시 4W 블박 기준.

 

약 34분 정도 운행 하면 대략 96W 정도 충전이 되어 4W 블박을 24시간 운영가능 합니다.

보통 출퇴근 하면서 12시간 주기로 충전한다고 가정하였을 때, 아래 수치상으로는 14분만 주행하면 가능하지만 여러가지 손실과 암전류, 자연방전, +추가근무시간 고려해서 널널하게 18시간으로 잡아도 22분 정도 주행하면 됩니다.

 

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주의1)

위 그래프를 보면 충전이 되가면서 충전되는 전류가 급속히 감소하기 때문에 뒤로 갈 수록 점점 완충하는데 많은 시간이 걸립니다.

배터리는 방전이 많이 된 상태일 수록 충전전류가 많고, 충전이 거의 다 되가면서 전류도 감소합니다.

 

즉, 위 그래프만 보면 아래 표와 같이 36시간 블박 운용에 필요한 전력을 충전하려면 3시간 이상 운행해야 할 것 처럼 보입니다.

이것은 충전이 거의 다 되서 충전전류가 미약한 상황이 되서 충전 전류량이 작아서 그런 것입니다.

좀 더 많이 방전된 배터리로 충전하기 시작했다면 더 많은 전력을 더 빠른 시간내에 충전했을 겁니다.

 

주의2)

얉은 지식만 가지고 수많은 연관 파라미터에 대한 이해는 던져버린체, 단순한 산술식으로만 계산해본 것이며 실제 블박의 동작 시간까지 확인해보지 못했습니다.

즉 참고만 하시되 신뢰는 하지 않는 것이 좋습니다.

 

위 계산데로 정말 하루에 34분만 운행하면 24시간 녹화할 수 있는지를 테스트하려면 별도의 차량용 납산배터리를 보조배터리로 장착하여 충방전 전류를 측정해가며 봐야하는 상황이라 ㅠㅠ 

저도 결과가 궁금하긴 하지만 ~ 나중에 혹시라도 배터리가 생기면 몰라도 ... 일부러 이 무거운녀석들 추가로 달고 다니긴 꺼려지네요.

 

주의3)

용량만 계산했을 때는 차량 메인 배터리도 블박운영에 문제가 없을 것 같아보이지만 매일매일 충분히 운전하지 않는 경우 심방전 상태로 오랜시간 있어야 하며 그런경우 배터리 수명이 급격하게 줄어듭니다.

아래 그래프를 보면 알 수 있듯이 만약 매번 50% 방전될 때 까지 사용한다면 1년 언저리에서 배터리 수명이 급격하게 떨어집니다.

이런경우 동일한 알터네이터로 동일한 시간 충전하더라도 충전량이 줄어듭니다. 

 

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배터리는 간단하게 보면 방전/충전, 전압/전류 두가지 뿐이지만 세부적으로 들여다보려고 하며 할 수록 관련 파라미터가 늘어납니다.

또한 근래의 차량들은 IBS, ISG 등과 같은 여러가지 연비향상을 위한 기술들이 추가되면서 점점 더 복잡해지고 있어서 단순 계산으로 충전량을 예측하기 더더욱 어려운 것 같습니다.

 

위에서도 언급했듯이 배터리의 현재 SOC(State of Charge) 상태 따라 충전전류도 가변적이기 때문에 어느 한 상황의 스탭샷 정보로 전체를 판단할 순 없습니다만, 대략적인 참고와 이해하는데는 도움이 되리라 생각합니다.

 

몇 가지 정보를 더 추가하여 장시간 로깅 데이터를 모으면 좀 더 신뢰할 만한 정보가 될 수 있지 않을까 기대해봅니다.

 

*잘못된 정보가 공유되지 않도록 정정이 필요한 부분을 알려주시면 즉시 수정하겠습니다 ~

 

- 끝 -

 

 

 

[출처] 주행 시간에 따른 배터리 충전전력, 블랙박스 구동 시간에 대한 단상|작성자 네남자 

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