배터리 용량 계산기

• 강력한 7.4 V 출력 제공, 높은 전압 요구 장치에도 효율적인 성능 제공.
• 충분한 전력 용량 제공, 장시간 사용 가능, 지속적인 전력이 필요한 장치에 적합.

부 1. 배터리 용량(Amp Hours)란 무엇인가요?

배터리 용량은 특정 조건에서 배터리가 저장하고 전달할 수 있는 총 전하량을 나타내며, 암페어시(Ah) 또는 밀리암페어시(mAh)로 표현됩니다. 이는 배터리가 컷오프 전압에 도달하기 전까지 일정 전류(A)로 방전할 수 있는 시간을 의미합니다.

수식으로 표현하면:

1Ah=1A×1시간

핵심 포인트:

• mAh는 소형 배터리에 사용 (예: 스마트폰 배터리 4,000 mAh)
• Ah는 대형 배터리에 사용 (예: 딥사이클 납축전지 100 Ah)
• 명목 용량은 표준 테스트 조건에서 결정 — 일반적으로 일정 방전율, 지정 온도, 특정 종료 전압 기준
• 실제 사용 가능한 용량은 효율 저하 및 환경 요인으로 인해 더 낮을 수 있음

예시:

5 Ah 배터리는 이론적으로 다음과 같이 공급 가능:

• 5 A로 1시간
• 2.5 A로 2시간
• 0.5 A로 10시간
• 실제 사용 시간은 퓌케르트 효과(Peukert effect)와 기타 손실로 인해 차이가 날 수 있음

부 2. 배터리 용량(Ah) 계산 방법 – 배터리 용량 공식

올바른 계산 방법은 사용 가능한 파라미터에 따라 달라집니다. 제공된 계산기와 관련된 세 가지 주요 공식은 다음과 같습니다:

A 전류 및 시간 기반

전류(mA)와 방전 시간(시간)을 알고 있다면:

Capacity(mAh) = Current(mA) × Time(h)

예시:

장치 전류 = 800 mA

사용 시간 = 3.5시간

용량 = 800 × 3.5 = 2800 mAh (2.8 Ah)

이 공식은 일정 전류 방전을 가정하며 온도나 내부 저항 효과는 고려하지 않습니다.

B 전압 및 에너지 기반

배터리 전압(V)과 저장 에너지(Wh)를 알고 있다면:

Capacity(Ah) = Energy(Wh) / Voltage(V)

예시:

배터리 에너지 = 96 Wh

명목 전압 = 12.8 V (LiFePO₄ 화학)

용량 = 96 ÷ 12.8 = 7.5 Ah

중요: 이 계산은 배터리 명목 전압에서만 유효합니다. 예를 들어 리튬이온 셀은 4.2 V(완전 충전) ~ 3.0 V(방전 완료) 사이로 변동하므로, 용량은 일반적으로 셀 당 3.6–3.7 V 명목 전압 기준입니다.

C 전력, 전압 및 시간 기반

전력(W), 전압(V), 사용 시간(h)을 알고 있다면:

Capacity(Ah) = Power(W) × Time(h) / Voltage(V)

예시:

전력 소비 = 60 W

전압 = 24 V

사용 시간 = 2.5 h

용량 = (60 × 2.5) ÷ 24 = 6.25 Ah

이 방법은 AC 인버터나 DC 장치처럼 전류 대신 부하 전력을 측정하는 시스템에 유용합니다.

실제 조정:

• 방전 효율 (리튬이온 85–98%, 납축전지 70–85%)
• 온도 보정 (저온에서 용량 20–50% 감소 가능)
• 고방전율에서 납축전지의 퓌케르트 법칙 적용

실용적 참고: 프로젝트에 맞는 특정 전압, 용량, 폼팩터가 필요하면, Ufine Battery는 LiPo, LiFePO₄ 팩부터 원통형 18650, 초슬림, 고방전 셀까지 맞춤형 설계 및 제조 가능하여 계산된 요구 사항에 정확히 부합하는 성능 제공.

부 3. 암페어시(Ah)와 암페어(A) 변환

Ah는 용량을 나타내며, A는 순간 전류를 나타냅니다. 사용 시간을 알면 변환이 간단합니다.

Amps = Ah / Time(h)

Ah = Amps × Time(h)

예시 1:

100 Ah 배터리 5시간 사용 → 전류 = 100 ÷ 5 = 20 A

예시 2:

장치 전류 4 A, 3시간 사용 → 필요 용량 = 4 × 3 = 12 Ah

mAh를 사용할 경우:

1 Ah = 1000 mAh

계산 시 단위를 항상 맞춰야 하며, mA와 시간을 Ah 계산에서 혼합하면 오류가 발생합니다.

고전류 공급이 필요한 경우, Ufine는 운영 전류와 사용 시간 목표에 최적화된 맞춤형 고방전 리튬 배터리 제공 가능.

부 4. 배터리 용량과 수명 관계

배터리 수명은 용량과 부하 전류에 따라 달라지며, 관계는 완전히 선형이 아닙니다.

사용 시간에 영향을 주는 요인:

• 퓌케르트 효과: 높은 방전 전류는 납축전지와 NiMH 배터리의 유효 용량 감소. Li-ion은 영향 적음.
• 온도: 저온은 화학 반응을 늦춰 사용 가능한 용량 감소, 고온은 노화 가속화.
• 배터리 상태: 노화, 충방전 횟수, 깊은 방전은 용량을 영구적으로 감소시킴.
• 방전 컷오프 전압: 일부 장치는 셀 보호를 위해 완전 방전 전에 전력 공급 중단.

예시:

12 V, 100 Ah 납축전지: 20시간 방전율(5 A)에서는 약 100 Ah 제공 가능, 2시간 방전율(50 A)에서는 약 60 Ah 제공.

부 5. 배터리 용량 확인 방법 – 가짜 용량 주의

1 테스트 방법:

• 배터리를 완전히 충전
• 알려진 일정 전류로 제조사 컷오프 전압까지 방전
• 경과 시간 측정 후 전류와 곱하여 용량 계산

2 가짜 용량 식별:

• 비현실적 숫자 (예: 18650 셀 10,000 mAh 주장). 실제 고급 18650 셀은 약 3,000–3,600 mAh
• 표시 용량에 비해 지나치게 낮은 무게 (용량 클수록 활성 물질 많아 무게 증가)
• 브랜드명이나 데이터시트 없음

부 6. 배터리 선택 시 고려할 다른 파라미터

용량은 배터리 선택 시 한 가지 요소에 불과합니다. 다른 필수 사양:

• 명목 전압(V) – 시스템과 일치해야 함. 목표 전압/용량 달성을 위해 직렬/병렬 구성 필요 가능
• C-rate(연속 및 최대 방전) – 배터리가 손상 없이 공급할 수 있는 최대 전류. 예: 5 Ah 배터리 2C 연속 방전 시 10 A 공급 가능
• 사이클 수명 – 용량이 원래의 약 80%로 떨어질 때까지 충방전 횟수
• 내부 저항 – 부하 시 전압 강하 및 발열 영향
• 자기 방전율 – NiMH 같은 화학은 미사용 시 전하 손실 빠름
• 작동 온도 범위 – 실외 및 자동차용 중요
• 폼팩터 및 무게 – 휴대 장치와 EV에 중요

Ufine은 프로젝트 요구 사항에 맞춰 크기, 전압, 용량, 방전율 맞춤 설계 가능.

부 7. 용량이 항상 클수록 좋은가?

용량이 큰 배터리는 더 긴 사용 시간을 제공하지만 항상 최적 선택은 아닙니다.

트레이드오프:

• 크기 및 무게 증가
• 비용 증가
• 대용량에 맞지 않는 충전기나 장치와 호환성 문제 발생 가능

충전 고려 사항:

대용량은 더 많은 에너지가 필요하며, 충전기가 높은 전류를 지원하지 않으면 충전 시간이 길어질 수 있음

시스템 설계 영향:

실제 필요 이상으로 과대 설계하면, 무게나 공간 제한이 있는 경우 효율 저하 가능

예시:

드론의 경우, 무겁고 대용량 배터리는 비행 시간을 약간 늘리지만 조종성 감소 및 모터 부담 증가 가능