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배터리와 관련하여 우리 대부분은 볼트, 암페어, 와트와 같은 기본 요소를 다룰 것입니다. 하지만 나머지 전문 용어는 어떻습니까? 가장 당황스러운 점 중 하나는 배터리 팩의 “S”와 “P”가 무엇을 의미하는지입니다. 간단히 말해서, 이 문자는 배터리 팩이 ‘직렬’로 구성되어 있는지 ‘병렬’로 구성되어 있는지를 알려줍니다. 어느 것이 어느 것인지 자세히 설명하여 모욕하지는 않습니다. 그러나 우리는 그 간단한 라벨링이 배터리의 내부 구조뿐만 아니라 그것이 왜 중요한지를 어떻게 드러내는지에 대해 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.
즉, 배터리 팩의 P와 S는 팩 내의 개별 셀이 어떻게 연결되는지를 결정합니다. 배터리가 직렬로 연결된 셀에서는 한 셀의 양극 단자가 인접한 셀의 음극 단자에 연결되는 식입니다. 많은 손전등에서 셀을 양극과 음극으로 쌓는 방법을 생각해 보면 그림이 완성됩니다. 이에 따라 배터리가 공급할 수 있는 전압이 배가됩니다. 예를 들어 1.5V 배터리 두 개를 직렬로 연결하면 3V가 공급됩니다.
병렬 배열에서는 반대가 적용됩니다. 이 팩에서는 모든 양극 단자가 음극 단자와 마찬가지로 연결되어 있습니다. 이 시나리오에서는 2개의 12V 배터리를 연결하면 여전히 12V 출력이 발생합니다. 그러나 팩의 에너지 용량은 두 배가 되므로 많은 디젤 트럭에는 배터리가 두 개 있습니다. 그리고 약간의 혼란을 주기 위해 많은 배터리 팩이 두 아키텍처를 결합합니다.
직렬 및 병렬 구성이 성능을 변화시키는 방법
이제 우리는 배터리 팩의 S와 P가 무엇을 의미하는지 알게 되었습니다. 다음으로, 두 가지 서로 다른 배터리 팩 아키텍처가 있는 이유를 살펴보겠습니다. 궁극적으로 이는 설계된 장치의 전력 수요에 달려 있습니다. 예를 들어 전동 공구와 같이 짧은 순간에 많은 전력을 소비하는 장치는 직렬 아키텍처를 사용하는 고전압 팩의 이점을 누릴 수 있습니다. 전압이 높을수록 모터는 더 큰 토크를 제공하고 부하 시 속도를 유지할 수 있습니다. 이는 무거운 부하를 처리하도록 설계된 도구의 핵심 요구 사항입니다. 예를 들어 DeWalt 20V MAX 팩이 5셀 직렬 배열을 사용하는 이유가 바로 여기에 있습니다. 이렇게 하면 모터에 필요한 출력을 충분히 높일 수 있습니다. 올바른 전압을 선택하는 것은 전동 공구 배터리를 구입하기 전에 중요한 고려 사항입니다.
이와 대조적으로 전기자전거나 스쿠터와 같이 장기간 안정적으로 작동해야 하는 장치는 직렬 및 병렬 그룹의 조합으로 제작된 팩에 의존하는 경우가 많습니다. 이 팩은 전압을 높이기 위해 직렬로 연결된 셀로 구성되며, 용량을 높이기 위해 여러 직렬 스트링을 병렬로 연결합니다. 이 아키텍처는 두 시스템의 장점을 결합하므로 “S” 및 “P” 표시가 모두 표시된 배터리를 자주 볼 수 있습니다.
예를 들어, 4S2P 라벨이 붙은 배터리에는 2개의 4셀 직렬 스트링이 병렬로 연결되어 있습니다. 이에 대해서는 다음에 좀 더 자세히 논의하겠습니다.
배터리 팩 라벨을 읽는 방법
4S2P 구성은 아마도 우리 대부분이 어느 시점에서 사용해 본 구성일 것입니다. 이는 랩탑과 노트북에 전원을 공급하는 데 일반적으로 사용되는 구성입니다. 자세히 살펴보면, 명칭의 “4S” 부분은 4개의 배터리가 직렬로 연결되어 있음을 나타냅니다. 일반적으로 이는 3.6V 배터리이며, 간단한 산술을 통해 공칭 전압은 14.4(4 x 3.6)가 됩니다. 그러나 그러한 셀의 단일 뱅크가 노트북에 전원을 공급하기는 하지만 그리 오랫동안 그렇게 하지는 않을 것입니다. 여기서 “2P”가 방정식에 등장합니다. 이는 “4S” 구성 요소 중 두 개가 병렬로 함께 연결되어 있다는 사실을 나타냅니다. 그 결과 여전히 공칭 14.4V를 생산하지만 이론적으로는 두 배 더 오래 지속될 수 있는 배터리가 탄생했습니다.
흔히 볼 수 있는 또 다른 명칭은 13S 범위입니다. 동일한 논리를 적용해 13개의 배터리를 직렬로 연결한 아키텍처를 사용한다. 이 경우 팩은 일반적으로 48.1V(13 x 3.7)를 생성하도록 설계됩니다. 이러한 팩은 일반적으로 4개 또는 5개(13S4P 또는 13S5P)의 병렬 그룹으로 연결되며 일반적으로 전기 스쿠터나 전기 자전거에 전원을 공급하는 데 사용됩니다.
이를 확장하여 몇 가지 EV 배터리 아키텍처를 살펴보겠습니다. 참고로 대부분의 EV에는 여전히 일반 12V 배터리가 필요합니다. EV 차량에서 볼 수 있는 일반적인 예로는 Rivian 차량에서 흔히 볼 수 있는 구성인 12S72P와 Hummer EV에 사용되는 192S3P 아키텍처와 같은 매우 강력한 팩이 있습니다. 하지만 후자는 더 높은 전압 작동을 위해 기존 96S6P 팩에서 동적으로 재구성됩니다.
