وقتی صحبت از باتریها میشود، اکثر ما اصول اولیه مانند ولت، آمپر و وات را میدانیم. اما سایر اصطلاحات تخصصی چطور؟! یکی از موارد رایجی که باعث سردرگمی میشود این است که “S” و “P” روی یک بسته باتری (Battery Pack) به چه معنا هستند. در این مطلب با حروف S و P که روی باتریها درج شدهاند آشنا میشویم. با اِروتِک همراه باشید.
به بیان ساده، این حروف به ما میگویند که آیا بسته باتری به صورت “سری” (Series) یا “موازی” (Parallel) پیکربندی شده است. در این مطلب ما به جزئیات این موضوع میپردازیم که چگونه این برچسبگذاری ساده، نهتنها ساختار داخلی باتری را آشکار میکند، بلکه اهمیت آن را نیز مشخص میسازد.
به عبارت دیگر، P و S روی یک بسته باتری تعیین میکنند که سلولهای مجزا درون یک بسته چگونه به هم متصل شدهاند.
- در آرایشی که باتریها به صورت سری متصل شدهاند، ترمینال مثبت یک سلول به ترمینال منفی سلول مجاور متصل میشود و به همین ترتیب ادامه پیدا میکند. (به نحوه قرار دادن سلولها، مثبت به منفی، در بسیاری از چراغقوهها فکر کنید.)
- اثر این اتصال، افزایش ولتاژ قابل تأمین توسط باتری است. به عنوان مثال، اتصال دو باتری 1.5 ولتی به صورت سری، 3 ولت تولید میکند.
- در آرایش موازی، برعکس عمل میکند. در این بستهها، تمام ترمینالهای مثبت به هم و تمام ترمینالهای منفی نیز به هم متصل میشوند.
- در این حالت، اتصال دو باتری 12 ولتی همچنان یک خروجی 12 ولتی به همراه خواهد داشت. با این حال، ظرفیت انرژی بسته باتری دو برابر میشود. به همین دلیل است که بسیاری از کامیونهای دیزلی دو باتری دارند.
- و برای کمی پیچیدهتر شدن موضوع، بسیاری از بستههای باتری، هر دو معماری (سری و موازی) را با هم ترکیب میکنند!
چگونه پیکربندیهای سری و موازی، عملکرد را تغییر میدهند؟
حالا که میدانیم S و P در بستههای باتری به چه معنا هستند، ببینیم چرا دو معماری کاملاً متفاوت برای بسته باتری وجود دارد. این موضوع در نهایت به میزان نیازهای توان (Power Demands) دستگاهی که برای آن طراحی شدهاند، برمیگردد.
- به عنوان مثال، دستگاههایی که در مدت زمان کوتاه، توان زیادی مصرف میکنند، مانند ابزارهای برقی، از بستههای ولتاژ بالاتر که از معماری سری استفاده میکنند، بهره میبرند.
- ولتاژ بیشتر به این معنی است که موتور میتواند گشتاور بیشتری ارائه دهد و سرعت خود را تحت بار حفظ کند، که یک نیاز کلیدی برای ابزارهایی است که برای تحمل بارهای سنگین طراحی شدهاند. به همین دلیل است که یک بسته DeWalt 20V MAX، به عنوان مثال، از یک آرایش 5 سلولی سری استفاده میکند؛ این کار تضمین میکند که خروجی به اندازه کافی بالا باشد تا موتور توان مورد نیاز خود را داشته باشد.
- در مقابل، دستگاههایی که برای عملیات طولانی و پیوسته مورد نیاز هستند، مانند دوچرخههای برقی (e-bikes) یا اسکوترها، اغلب به بستههایی متکی هستند که از ترکیبی از گروههای سری و موازی ساخته شدهاند.
- این بستهها شامل سلولهایی هستند که به صورت سری سیمکشی شدهاند تا ولتاژ افزایش یابد، و سپس چندین رشته سری به صورت موازی به هم متصل میشوند تا ظرفیت را بالا ببرند.
- این معماری مزایای هر دو سیستم را ترکیب میکند و به همین دلیل است که اغلب باتریهایی را میبینید که با هر دو نامگذاری “S” و “P” برچسبگذاری شدهاند.
- به عنوان مثال، یک باتری با برچسب 4S2P دارای دو رشته سری چهار سلولی است که به صورت موازی به هم متصل شدهاند.
چگونه برچسبهای بسته باتری را بخوانیم؟
پیکربندی 4S2P نمونهای است که احتمالاً اکثر ما در نقطهای از آن استفاده کردهایم. این یک پیکربندی رایج برای تأمین انرژی لپتاپها و نوتبوکهای ما است.
- بخش “4S” از این نامگذاری به ما میگوید که چهار باتری به صورت سری متصل شدهاند. بهطور معمول، اینها باتریهای 3.6 ولتی خواهند بود و با یک محاسبه ساده، به ولتاژ اسمی 14.4 ولت میرسیم (3.6*4).
- با این حال، در حالیکه یک مجموعه واحد از چنین سلولهایی میتواند به لپتاپ انرژی دهد، اما این کار را برای مدت زمان طولانی انجام نخواهد داد. اینجاست که “2P” وارد معادله میشود؛ این بخش به این واقعیت اشاره دارد که دو مورد از اجزای “4S” به صورت موازی به هم سیمکشی شدهاند.
- نتیجه، باتریای است که همچنان 14.4 ولت اسمی تولید میکند، اما بهصورت تئوری میتواند دو برابر بیشتر دوام بیاورد.
یک نامگذاری رایج دیگر، محدوده 13S است. با اعمال منطق مشابه، از معماریای استفاده میکند که در آن سیزده باتری به صورت سری متصل شدهاند.
- در این حالت، بسته معمولاً برای تولید 48.1 ولت (3.7*13) طراحی شده است.
- این بستهها معمولاً در گروههای موازی چهار یا پنج تایی (13S4P یا 13S5P) سیمکشی میشوند و عموماً برای تأمین انرژی اسکوترها یا دوچرخههای برقی استفاده میشوند.
با گسترش این موضوع، بیایید به چند معماری باتری خودروهای برقی (EV) نگاه کنیم (ضمناً، بیشتر خودروهای برقی همچنان به یک باتری 12 ولتی معمولی نیاز دارند).
- نمونههای رایج در خودروهای برقی شامل 12S72P، یک پیکربندی رایج در خودروهای ریویان (Rivian) و بستههای فوقالعاده قدرتمندی مانند معماری 192S3P است که در هامر ایوی (Hummer EV) استفاده میشود، اگرچه مورد آخر برای عملکرد ولتاژ بالاتر، به صورت پویا از بستههای 96S6P موجود بازپیکربندی میشود.
منبع: Slashgear
