전기차에서 배터리 셀은 어떻게 연결되나요?

Question

전기차 배터리에는 많은 개별 셀이 하나의 배터리팩으로 구성되어 있는데, 셀을 직렬이나 병렬로 연결하는 방식은 전압과 용량에 어떤 차이를 만들고 설계에서는 무엇을 고려하는지 의견 부탁드립니다.

Answer 1

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.

전기차 배터리팩은 많은 셀을 직렬과 병렬로 조합해 원하는 전압과 용량을 만들어 냅니다.

셀을 직렬로 연결하면 전압이 더해지고 용량은 거의 그대로라, 모터를 구동할 높은 전압을 만드는 데 유리하고, 반대로 병렬로 연결하면 전압은 같지만 용량과 공급 가능한 전류가 늘어나기 때문에 주행거리와 출력 확보 측면에서 도움이 됩니다.

실제로는 배터리팩은 먼저 몇 개 셀을 병렬로 묶고, 이런 묶음을 다시 직렬로 연결하는 방식이 많이 사용됩니다. 그래서 설계할 때 필요한 팩 전압과 에너지뿐 아니라 셀의 발열, 최대 전류, 충전 속도, 냉각 구조도 함께 고려해야 됩니다. 또한 셀마다 성능의 차이가 생길 경우 전체 팩에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 BMS가 각 셀의 전압과 온도를 감시하고 셀 밸런싱을 수행하는 기능을 합니다.

결국에는 직렬은 전압, 병렬은 용량과 전류를 늘리는 역할을 하고 전기차 성능에 맞춰 두 방식을 적절하게 조합하는 것이 핵심이라고 할 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

전기차 배터리에서 셀을 직렬로 연결하면 전압이 높아지고 병렬로 연결하면 전체 용량과 순간적으로 공급할 수 있는 전류가 커집니다 따라서 실제 배터리팩은 원하는 구동 전압과 주행거리에 맞춰 직렬 병렬 조합으로 구성합니다 설계할 때는 에너지 밀도뿐 아니라 셀 간 전압 온도 균형 냉각 안전성 충전 속도와 수명 공간에 무게 등을 함께 고려합니다 특히 셀마다 특성이 조금씩 다르므로 배터리 관리 시스템 이 전압과 온도를 감시하고 셀 균형을 맞추는 것이 중요합니다

Answer 3

안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.

전기차의 배터리 셀은 기본적으로 전압을 높이기 위해 직렬로, 용량을 키우기 위해서는 병렬로 연결됩니다. 그렇게 하나의 모듈이랑 팩을 이루는 거죠. 직렬로 연결을 하면은 시스템의 전압이 상승합니다. 그래서 출력과 충전 효율이 좋아집니다. 그리고 병렬로 연결을 하면은 전체 에너지의 저장 용량이 커집니다. 그래서 주행 거리가 늘어나죠. 그리고 배터리를 설계할 때는 셀 간에 개별 전압 차이를 줄이는 밸런싱 기술이랑 고전압에 따른 열 관리와 폭발 방지 안전 설계가 가장 최우선으로 고민이 되는 분야입니다.