해양 배터리 시스템 설계 시 고려해야 할 5가지 핵심 사항

해양 분야의 전기화가 지속적으로 확대됨에 따라 리튬 배터리 시스템은 전기 보트, 페리, 작업선, 요트 및 기타 해양 선박의 중요한 전원으로 자리 잡고 있습니다.

그러나 신뢰할 수 있는 해양 배터리 시스템 을 설계하는 일은 단순히 충분한 용량을 갖춘 배터리를 선택하는 것을 넘어서는 복합적인 과정입니다.

배터리는 안전성, 열 관리, 충전, 통신 및 해양 운용 환경에 대한 요구 사항을 충족하면서 완전한 추진 및 에너지 시스템의 일부로 작동해야 합니다.

다음은 해양 배터리 시스템 설계 시 고려해야 할 5가지 핵심 사항

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첫 번째 단계는 선박이 실제로 필요로 하는 에너지와 전력의 양을 결정하는 것이다.

배터리 용량은 일반적으로 kwh 단위로 측정되며, 필요한 전력은 추진 모터 및 기타 선내 전기 부하에 따라 달라진다.

필요한 배터리 용량은 다음 요인들에 따라 달라진다:

• 선박의 크기와 중량
• 모터 전력
• 순항속도
• 목표 운항 거리
• 운영 조건
• 보조 전기 부하
• 필요한 예비 용량
• 충전 기회

예를 들어, 소형 전기 보트는 비교적 소형의 배터리 시스템을 필요로 할 수 있는 반면, 대형 상업용 선박 또는 작업선은 고용량·고전압 배터리 시스템을 필요로 할 수 있다.

따라서 배터리 용량 결정은 선박의 전체 전력 요구 사항을 기준으로 해야 하며, 단순히 가장 큰 용량의 배터리를 선택해서는 안 된다.

핵심 포인트:

적절하게 용량이 정해진 해양용 배터리 시스템은 에너지 저장 용량, 출력 전력, 작동 범위, 중량 및 설치 가능한 공간을 균형 있게 고려해야 한다.

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전압은 해양용 배터리 시스템 설계에서 또 다른 핵심 요소이다.

고출력 전기 추진 시스템의 경우, 시스템 전압을 높이면 동일한 출력 전력에 대해 전류를 줄일 수 있다.

예를 들어:

전력 = 전압 × 전류

동일한 전력 수준에서, 고전압 시스템은 낮은 전류만 필요로 한다.

이로 인해 다음 사항을 줄일 수 있습니다:

• 케이블 크기
• 전기 손실
• 열 발생
• 파워트레인 전류 요구 사항

선박 크기 및 추진 요구 사항에 따라 해양용 배터리 시스템은 저전압 시스템부터 고전압 아키텍처까지 다양한 전압 플랫폼을 사용할 수 있다.

적절하게 설계된 고전압 해양 배터리 시스템은 다음을 통합할 수 있다.

• 배터리 모듈
• 고전압 배터리 관리 시스템(BMS)
• 컨택터
• 프리차지 회로
• 고전압 분배 장치
• 퓨즈 보호
• CAN 통신
• 안전 모니터링

따라서 전기 추진 시스템의 모터, 인버터, 충전기 및 기타 구성 요소와 함께 전압 아키텍처를 선택해야 한다.

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배터리 성능은 온도에 의해 크게 영향을 받을 수 있다.

해양 선박은 추운 북부 기후에서부터 덥고 습한 열대 지역에 이르기까지 매우 다양한 환경에서 운항할 수 있다. 고출력 추진은 또한 지속적인 작동 및 고속 충전 중에 상당한 열을 발생시킬 수 있다.

고출력 해양 배터리 시스템의 경우, 액체 냉각 수동 냉각 또는 공기 냉각만에 의존하는 것보다 더 정밀한 열 관리를 제공할 수 있다.

액체 냉각 배터리 시스템은 배터리 셀 및 모듈 전체에 걸쳐 보다 안정적인 작동 온도를 유지하는 데 도움이 된다.

잘 설계된 열 관리 시스템에는 다음이 포함될 수 있습니다:

• 냉각 판
• 냉각수 순환
• 펌프
• 열 교환기
• 온도 센서
• 열 제어 소프트웨어

적절한 배터리 온도를 유지하면 시스템 성능, 신뢰성 및 수명을 향상시킬 수 있습니다.

고출력 해양 추진 응용 분야의 경우, 열 관리는 나중에 추가하는 것이 아니라 초기 배터리 아키텍처 설계 단계에서부터 고려되어야 합니다.

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해양 리튬 배터리 시스템을 설계할 때 안전은 가장 중요한 고려 사항 중 하나입니다.

해양 배터리 시스템은 배터리 작동 조건을 지속적으로 모니터링하고 비정상 상황으로부터 시스템을 보호해야 합니다.

적절히 설계된 BMS는 다음 같은 파라미터를 모니터링할 수 있습니다:

• 셀 전압
• 팩 전압
• 현재
• 셀 온도
• 충전 상태(SOC)
• 배터리 상태(SOH)
• 절연 상태
• 충전 및 방전 조건

이 시스템은 다음과 같은 조건에 대한 보호 기능도 제공할 수 있습니다.

• 초전압
• 저전압
• 전류가 넘어서면
• 과온도
• 단락
• 비정상 셀 조건

고전압 시스템의 경우, 접점기, 프리차지 회로, 퓨즈, 절연 감시 및 비상 정지 기능 등 추가 보호 및 전기 안전 기능이 포함될 수 있습니다.

배터리 시스템은 또한 대상 시장에 적용되는 해양 규정, 선박 요구 사항 및 인증 기준에 따라 설계되어야 합니다.

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해양용 배터리는 선박 전기 아키텍처의 일부분일 뿐입니다.

배터리 시스템은 다음 장치와 원활하게 통신하고 작동해야 합니다.

• 전기 모터
• 모터 컨트롤러/인버터
• 온보드 충전기
• DC/DC 변환기
• 에너지 관리 시스템
• 선박 제어 시스템
• 해안 충전 시스템

따라서 배터리 시스템 설계 단계에서 충전 요구 사항을 고려해야 한다.

선박 유형 및 용도에 따라 이 시스템은 교류 충전 또는 직류 고속 충전을 포함한 다양한 충전 방식을 지원할 수 있다.

예를 들어, 고출력 해양 배터리 시스템은 고속 충전이 필요할 때 CCS2 충전 솔루션 을 통합할 수 있다.

CAN 통신을 통해 배터리 관리 시스템은 차량 또는 선박 제어 시스템과 다음 정보를 주고받을 수도 있다.

• SOC
• 전압
• 현재
• 온도
• 오류 정보
• 요금 상태
• 배터리 한계 조건

잘 통합된 배터리 시스템은 배터리, 추진 시스템, 충전 시스템이 하나의 완전한 솔루션으로 작동하도록 보장하는 데 기여할 수 있다.

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신뢰할 수 있는 해양용 배터리 시스템은 단순히 큰 리튬 배터리 팩이 아니다.

그것은 선박의 특정 요구 사항에 맞춰 설계된 완전한 시스템이다.

주요 고려 사항은 다음과 같다.

OEM 및 해양 장비 제조업체의 경우, 맞춤형 배터리 시스템 설계가 표준 배터리 팩을 사용하는 것보다 종종 더 적합합니다.

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CTS 배터리는 전기식 및 하이브리드 해양 응용 분야를 위한 맞춤형 리튬 배터리 시스템을 제공합니다.

당사의 해양용 배터리 솔루션은 선박 요구 사항에 따라 다음과 같이 맞춤화할 수 있습니다:

• 배터리 전압 및 용량
• 배터리 팩 크기
• BMS 구성
• CAN 통신
• 열 관리
• 액체 냉각 시스템
• 고전압 보호
• 충전 시스템 통합
• 기계적 외함 설계

고출력 해양 추진 응용 분야에서 CTS Battery는 다음을 포함한 통합 솔루션을 제공할 수 있습니다:

리튬 배터리 시스템 + 액체 냉각 시스템 + 충전 시스템

이를 통해 배터리 시스템을 선박의 추진 및 충전 요구 사항에 맞춰 초기 단계부터 설계할 수 있습니다.

해양 OEM, 보트 제조사 및 시스템 통합업체를 위한, 풍부한 경험을 갖춘 맞춤형 해양 배터리 제조업체 와 협업하면 배터리 시스템이 선박 및 추진 시스템과 정확히 매칭되도록 보장할 수 있습니다.

다음 프로젝트를 위해 맞춤형 해양 리튬 배터리 시스템이 필요하신가요? 요구 사항 상담을 위해 CTS Battery에 문의하세요.