카약 낚시 장비에 필요한 필수 전자기기. 토너먼트에 참가할 낚시용 카약을 준비하는 엔지니어의 모습을 상상해 보세요. 공간이 협소하고 무게가 중요하며 바닷물 환경이 혹독하고 고장이 나면 안 되죠. 센서, 내비게이션, 추진 장치에 전원을 공급하고 있습니다. 전원 시스템이 고장 나면 임무는 끝입니다.
이 시나리오는 AGV 또는 휴대용 의료 기기와 같은 산업용 모바일 장비용 전력 설계의 축소판입니다. 핵심 과제는 동일합니다. 엄격한 물리적 한계 내에서 최대 성능과 견고한 안정성을 달성하는 것입니다.
베테랑 배터리 전문가로서 저는 전원을 대수롭지 않게 여기는 바람에 멋진 디자인이 무력화되는 것을 많이 보았습니다. 배터리는 액세서리가 아니라 기계의 심장이라는 점을 간과하는 것이 가장 큰 실수입니다. 이 가이드는 카약에 비유하여 전원부터 바깥쪽으로 구성하여 현장에서 제대로 작동하는 시스템을 구축하는 방법을 보여줍니다.
12V 100AH 라이프포4 배터리
기본 페이로드보다 더 중요한 전원 시스템
엔지니어링 팀은 센서, 로봇 팔, 트랜스미터와 같은 주요 이벤트부터 시작하는 경우가 너무 많습니다. 하지만 산업 고객과 함께 일한 경험에 비추어 볼 때, 이러한 시나리오를 뒤집으면 골치 아픈 일을 크게 줄일 수 있습니다. 기본 페이로드에 대해 생각하기 전에 먼저 전력 예산.
총 연속 및 피크 로드는 얼마인가요? 어떤 런타임이 절대적으로 필요한가요? 배터리 팩에 제공할 수 있는 정확한 부피와 무게 제한은 얼마인가요? 이러한 질문에 먼저 답하면 물리적으로 너무 크거나 무거운 배터리가 필요한 시스템을 설계하는 것을 방지할 수 있습니다. 결국 전원은 전체 플랫폼이 할 수 있는 일과 할 수 없는 일을 정의합니다.
위대한 논쟁: LiFePO4 대 AGM 및 새로운 경쟁자
배터리 화학 물질의 선택은 가장 중요한 결정입니다. 이는 무게, 런타임, 총소유비용(TCO)에 직접적인 영향을 미칩니다. 대부분의 최신 모바일 장비의 경우 일반적으로 두 가지 주요 업체로 논의의 범위가 좁혀집니다.
- LiFePO4(리튬인산철): 이 화학 반응은 현대의 챔피언이며, 그럴 만한 이유가 있습니다. 에너지 밀도가 환상적이어서 더 작고 가벼운 상자에 더 많은 전력을 공급할 수 있습니다. 무게는 큰 요소입니다. LiFePO4 팩은 말 그대로 동일한 용량의 납축 배터리 무게의 절반도 안 됩니다. 사용 가능 용량을 제공합니다. 또한 평탄한 전압 방전 곡선을 제공하므로 장비가 끝까지 안정적인 전력을 공급받을 수 있습니다. 가장 중요한 것은 주기 수명 2,000~5,000회의 딥 사이클이라는 놀라운 수명을 자랑합니다. 매일 열심히 일하는 물류창고 로봇과 경량 전기차에 적합한 것은 당연한 일입니다.
- AGM(흡수성 유리 매트): 이 밀폐형 납축 배터리는 이전 세대의 믿을 수 있는 주력 제품이라고 생각하면 됩니다. 견고하고 가격도 저렴합니다. 문제는 무게와 사용 가능한 용량이 매우 제한적이어서 장기적인 손상 없이 정격 전력의 절반 정도만 안전하게 사용할 수 있다는 점입니다. 고정식 UPS 시스템에서는 여전히 사용되고 있지만, 새로운 모바일 설계에서는 무게에 따른 불이익이 없습니다.
산업 프로젝트를 위한 간단한 방법은 다음과 같습니다:
| 기능 | LiFePO4 | AGM |
|---|
| 무게 | 매우 가벼움 | 무거운 |
| 사용 가능한 용량 | 80-100% | 50-60% |
| 수명(주기) | 2,000-5,000 | 300-700 |
| 선불 비용 | 높음 | 낮음 |
| 전문가 추천 | 고성능, 무게에 민감한 모바일 장비의 경우 | 예산이 부족한 고정 백업 또는 레거시 시스템의 경우 |
이제 다음 질문은 종종 새로운 기술에 대한 질문이라는 것을 알고 있습니다. 나트륨 이온 배터리 (Na- 이온). 원재료가 저렴하고 풍부하기 때문에 조달 담당자들이 좋아합니다. 현재로서는 에너지 밀도가 다음과 같지 않습니다. LiFePO4 배터리컴팩트 카약으로는 판매하기 힘든 제품입니다. 하지만 인상적인 안전 프로필과 환상적인 극한의 온도 성능 무게가 가장 큰 문제가 되지 않는 고정식 에너지 저장 장치와 특정 산업용 장비에 주목해야 할 기술입니다.
여기서 계산이 필요하며, 이는 타협할 수 없는 부분입니다. 너무 작게 만들면 런타임이 낭비됩니다. 너무 크면 예산, 공간, 무게를 낭비하게 됩니다. 암페어시(Ah)는 용량의 척도일 뿐이므로 연료 탱크의 크기로 생각하면 됩니다.
공식 자체는 간단합니다: 총 장치 암페어 소모량(A) x 필요한 런타임(h) = 필요한 용량(Ah)
그런 다음 항상 안전 버퍼(20-25%가 좋은 경험 법칙)를 추가하고 화학 물질을 고려하세요. AGM 배터리의 경우 50%의 사용 가능한 용량을 고려하려면 결과를 두 배로 늘려야 합니다. LiFePO4를 사용하면 계산한 수치가 실제 필요한 용량에 훨씬 더 가깝습니다.
- 수치를 확인해 보겠습니다: 센서 어레이가 0.7A를 소비하고 24시간 내내 작동해야 한다고 가정해 보겠습니다.
0.7A x 24시간 = 16.8Ah.- 20% 버퍼 사용:
16.8 x 1.2 = 20.16 Ah.
- 다음과 같은 사양을 지정할 수 있습니다. 12V 20Ah LiFePO4 배터리 팩. AGM에서 동일한 성능을 얻으려면 훨씬 더 무거운 40Ah 배터리를 사용해야 합니다.
계층 1: "필수" 시스템(핵심 운영 부하)
장비가 기본 작업을 수행하는 데 필요한 구성 요소라고 생각하면 됩니다.
1. 어군 탐지기/차트플로터: 기본 센서 및 제어 장치
이는 핵심 운영 부하에 대한 좋은 대용품입니다. AGV의 라이다, 드론의 원격 측정 패키지 또는 진단 도구의 메인 프로세서가 여기에 해당합니다. 이러한 구성 요소는 일반적으로 전력 소비가 낮지만 안정적으로 유지되며 깨끗하고 안정적인 전압이 필요합니다. 소형 전용 12V 10-20Ah LiFePO4 배터리는 이러한 민감한 전자 장치를 대형 모터의 전기적 '노이즈'로부터 분리할 수 있는 현명한 방법입니다.
2. VHF 라디오 또는 PLB: 중요한 안전 및 통신 시스템
모든 자율 또는 원격 시스템의 경우, 방탄 통신 링크는 타협할 수 없는 필수 요소입니다. 셀룰러 모뎀, GPS 트래커, 고장 방지 컨트롤러 등이 이에 해당합니다. 많은 제품이 작은 내장 배터리를 탑재하고 있지만, 진정한 프로페셔널 디자인은 안정적인 해양 등급 USB 포트를 탑재하여 배터리를 계속 충전할 수 있도록 합니다. 이중화가 중요합니다.
계층 2: "게임 체인저" 시스템(고수요 및 보조 부하)
이들은 장비의 성능을 한 단계 끌어올리는 구성 요소입니다. 또한 가장 많은 전력을 필요로 하는 부품이기도 합니다.
1. 트롤링 모터: 추진 또는 고동력 시스템
이것은 ROV의 추진 모터, 무거운 물건을 들어 올리는 로봇 팔 또는 유압 펌프 등 모든 고인장 시스템을 직접적으로 비유할 수 있습니다. 이러한 시스템은 작동 시 30~50암페어 이상의 전력을 소비할 수 있습니다.
솔직히 말해서, 여기서 LiFePO4는 더 이상 사치가 아니라 필수입니다. 모바일 애플리케이션에서 AGM으로 이와 같은 시스템에 전원을 공급하려고 하면 좌절감만 안겨줄 뿐입니다. 부하가 걸리면 전압이 크게 떨어지고 배터리 수명이 단축됩니다. 전용 12V 또는 24V 50Ah-100Ah LiFePO4 배터리 팩 는 이러한 시스템에 필요한 지속적인 성능을 제공하도록 설계된 업계 표준입니다.
2. 내비게이션 조명 및 USB 포트: 보조 및 서비스 시스템
사소한 부분도 놓치지 마세요. 표시등 LED, 냉각 팬, 서비스 포트 등 모든 것이 합쳐져 있습니다. 전문가 팁을 알려드리자면 전압계 디스플레이가 내장된 방수 USB 포트를 통합하세요. 현장 기술자가 시스템의 충전 상태와 전반적인 상태를 즉각적으로 파악할 수 있는 저렴하고 매우 효과적인 방법입니다.
간단하고 안전한 통합 청사진
최고의 부품이 있어도 제대로 연결되지 않으면 큰 의미가 없습니다. 모든 리튬 배터리 내부에는 배터리 관리 시스템(BMS) 는 세포를 보호하는 두뇌 역할을 합니다. 하지만 외부 배선은 여러분의 팀에 있습니다.
리깅 체크리스트:
- IP 등급 인클로저로 시작하세요: 배터리를 외부 환경으로부터 보호하세요. 배터리는 시스템의 생명줄입니다.
- 퓨즈 블록을 건너뛰지 마세요: 이것은 선택 사항이 아닙니다. 고가의 전자기기를 전력 서지로부터 보호하는 가장 중요한 안전 장치입니다.
- 주석 도금된 해양 등급 전선을 고집하세요: 부식은 전기 시스템의 소리 없는 살인자입니다. 통조림 구리선은 완벽하게 온도 조절이 되지 않는 환경에서는 필수입니다.
- 모든 연결을 방수 처리합니다: 열수축 커넥터를 사용하세요. 물과 전기는 친구가 아닙니다.
- 서비스 가능성을 계획하세요: 배선을 깔끔하게 정리하고 라벨을 붙이세요. 깔끔하게 빌드하면 향후 문제 해결이 10배 더 쉬워집니다.
자주 묻는 질문
높은 드로우 모터와 민감한 제어 전자 장치를 동일한 배터리 팩으로 구동할 수 있나요?
A: 자주 묻는 질문입니다. 여러분이 can 하는 것은 강력히 권장하지 않는 설정입니다. 높은 드로우 모터는 민감한 컨트롤러와 센서가 비정상적으로 작동할 수 있는 엄청난 양의 전기 노이즈와 전압 리플을 생성합니다. 전문적인 접근 방식은 두 개의 배터리를 사용하는 것입니다. 하나는 '더러운' 모터 부하를 위한 큰 배터리이고 다른 하나는 '깨끗한' 전자 장치를 위한 더 작고 분리된 배터리입니다.
장비가 영하의 온도에서 작동하면 어떻게 되나요? LiFePO4에 어떤 영향을 미칠까요?
A: 이는 매우 중요한 설계 고려 사항입니다. 다음을 수행할 수 없습니다. 충전 영하(0°C/32°F) 이하의 표준 LiFePO4 배터리는 영구적인 손상을 일으키지 않습니다. 추운 날씨에 사용하려면 발열체가 내장된 배터리 팩을 지정해야 합니다. BMS는 충전을 시작하기 전에 배터리 자체 전력의 일부를 자동으로 사용하여 셀을 안전한 온도까지 예열합니다.
우리 시설에서 LiFePO4 배터리 시스템을 올바르게 충전하려면 어떻게 해야 하나요?
A: LiFePO4용으로 특별히 설계된 충전기(CC/CV 프로파일이 있는 충전기)를 사용해야 합니다. 표준 납산 충전기를 사용하면 기껏해야 배터리를 완전히 충전하지 못하고 최악의 경우 셀이나 BMS가 손상될 수 있습니다. 항상 충전기를 화학 물질과 일치시켜야 합니다.
LiFePO4의 높은 초기 비용이 AGM에 비해 정말 가치가 있을까요?
A: 총소유비용(TCO)을 고려할 때, 그 대답은 '그렇다'입니다. LiFePO4 배터리는 초기 비용이 2~3배 더 들 수 있지만, 수명은 5~10배 더 길어집니다. 즉, 원래의 LiFePO4 팩이 성능이 저하되기 전에 AGM 배터리를 5번 교체할 수 있습니다. 더 가벼워진 무게와 줄어든 서비스 요청으로 인한 성능 향상을 고려하면 LiFePO4의 ROI는 분명합니다.
결론
그렇다면 결론은 무엇일까요? 낚시용 카약이든 산업용 로봇이든 진정으로 신뢰할 수 있는 모바일 전원 시스템을 구축하려면 몇 가지 핵심 아이디어로 귀결됩니다. 전원 시스템을 기초로 삼으세요. 임무에 적합한 화학 물질을 선택해야 하며, 오늘날 대부분의 모바일 작업에서는 LiFePO4가 적합합니다. 올바른 크기를 선택하고 안전과 서비스 가능성을 고려하여 통합하세요.
잘 설계된 전력 시스템에 대한 투자는 단순히 BOM의 한 항목이 아닙니다. 이는 제품의 성능과 평판에 대한 투자입니다. 장비가 매번 제 역할을 할 수 있도록 보장하는 것입니다.
현장에서 고장 나지 않는 전력 시스템을 설계할 준비가 되셨다면, 문의하기. 다음 프로젝트의 구체적인 요구 사항을 검토하고 오래도록 사용할 수 있는 솔루션을 설계할 수 있습니다.