배터리 수명 예측기

배터리 수명을 결정하는 건 피크 전류가 아니라 평균 전류인 이유

짧은 순간 10mA를 소비하고 나머지 시간에는 2µA를 소비하는 장치는, 배터리 입장에서는 그 전류들의 시간가중 평균에 해당하는 전류를 소비하는 것처럼 동작합니다. 저장된 전하가 몇 시간 동안 버틸지를 결정하는 건 피크가 아니라 이 평균값입니다.

저전력 설계에서 듀티사이클이 지배적인 이유

Active 전류를 절반으로 줄여도 실제 절약 효과는 active 상태로 보내는 시간 비율만큼만 나타납니다. 센서 노드가 수명의 99.9%를 sleep 상태로 보낸다면, sleep 전류를 절반으로 줄이는 쪽이 active 전류를 절반으로 줄이는 것보다 훨씬 큰 총 에너지 절감 효과를 냅니다. 저전력 펌웨어 개발이 sleep 모드 전류와 웨이크업 빈도에 그렇게 공을 들이는 이유이기도 합니다.

이 예측값이 반영하지 못하는 것

실제 배터리는 자가방전, 온도, 완전 방전 전 전압 컷오프로 인해 사용 가능한 용량이 줄어들고, 특히 코인셀은 짧은 전류 펄스에도 전압이 크게 처집니다. 사용 가능 용량 항목을 이용하면 정격 mAh를 그대로 쓰는 대신 배터리 데이터시트의 디레이팅 값을 반영할 수 있습니다.

FAQ

계산된 배터리 수명이 실제 장치에서 본 것과 다른 이유는 무엇인가요?

이 예측값은 선형적이고 이상적인 배터리를 가정합니다. 실제 셀은 부하 시 전압이 처지는 내부 저항, 시간에 따른 자가방전, 저온에서 줄어드는 사용 가능 용량을 가지고 있어서 이상적인 계산보다 실제 수명이 짧아집니다.

전류 소비 상태는 몇 개나 모델링해야 하나요?

active와 sleep 두 상태만으로도 대부분의 단순한 설계는 커버됩니다. 무선 송신 펄스처럼 짧지만 active 상태보다 훨씬 큰 전류를 소비하는 별도의 burst 구간이 있는 장치라면 세 번째 상태가 유용합니다.

사용 가능 용량 비율은 어떻게 설정해야 하나요?

100%는 정격 용량 전체를 사용 가능하다고 가정합니다. 실제로는 셀이 화학적으로 완전히 방전되기 전에 전압이 장치의 최소 동작 전압 아래로 떨어지는 경우를 반영해 70~90%를 쓰는 설계가 많고, 펄스 부하를 받는 코인셀에서 특히 그렇습니다.

듀티사이클 비율의 순서가 결과에 영향을 주나요?

아니요. 각 상태의 전류와 듀티사이클 쌍만 중요합니다. 어떤 행에 어떤 상태를 입력하든 계산기는 동일한 가중평균 전류를 계산합니다.

듀티사이클 합이 100%가 안 되면 어떻게 되나요?

계산기는 입력한 값 그대로 결과를 계산하되, 입력을 수정할 수 있도록 경고를 표시합니다. 흔한 원인은 세 번째 상태를 빠뜨렸거나, 채워야 할 항목을 비워둔 경우입니다.

병렬 연결과 직렬 연결이 동일하게 동작하나요?

아니요. 병렬로 연결한 셀은 용량이 늘어나며, 이것이 병렬 셀 개수 항목이 곱해주는 값입니다. 직렬로 연결한 셀은 대신 전압이 늘어날 뿐 팩 전체의 mAh는 셀 1개와 동일하게 유지되므로, 직렬 개수는 이 계산기의 결과에 전혀 영향을 주지 않습니다.

관련 도구

• Battery ADC Divider Calculator
• Voltage Divider
• ESP32 LEDC PWM Calculator
• Interrupt Latency Calculator
• Flash Wear Calculator