EV용 배터리 선택 및 버스바 연결
EV 리튬 배터리 선택 및 버스바 연결 솔루션
신에너지 차량에서 견인 배터리는 기존 ICE 차량의 연료 탱크와 동일한 역할을 하며, 전체 파워트레인의 주요 에너지원이자 핵심 저장 장치입니다. 완전한 배터리 시스템은 셀, 모듈, 배터리 관리 시스템(BMS), 열 관리, 고전압 및 저전압 배선, 절연 및 구조 구성 요소는 물론 보호 인클로저를 포함한 여러 하위 시스템으로 구축됩니다. 이를 통해 에너지 저장, 전력 출력 및 시스템 수준 안전이 가능해집니다.
차량의 "에너지 저장소"인 배터리 시스템의 기술 경로는 성능 경계와 차량 포지셔닝을 직접적으로 형성합니다. 오늘날 시장은 분명히 NCM/NCA와 LFP라는 두 가지 지배적인 화학 제품으로 수렴되었습니다.
1. 전지 종류 개요: 양극재에 따른 분류
현재 EV 배터리 기술은 일반적으로 양극재에 따라 분류됩니다.
- NCM/NCA 리튬 이온 배터리
- LFP(리튬철인산염) 배터리
- LMO(리튬망간산화물)
- LCO(리튬코발트산화물)
- Ni-MH(니켈수소화물) – 순수 EV보다는 하이브리드 차량에 주로 사용됩니다.
이 중 NCM/NCA 및 LFP는 장거리 승용차, 비용 최적화 또는 상용 EV 플랫폼과 같은 고유한 부문에 서비스를 제공하면서 글로벌 주류가 되었습니다.
2. NCM과 LFP가 양대 기술이 된 이유
EV 배터리의 경쟁은 궁극적으로 음극 화학에서 비롯됩니다.
NCM/NCA 배터리는 니켈, 코발트, 망간(또는 알루미늄) 기반 양극의 이름을 따서 명명된 반면, LFP 배터리는 인산철리튬을 사용합니다.
각 화학은 특정 응용 분야 요구 사항에 잘 부합하는 특성을 제공하기 때문에 이러한 화학 물질이 지배적이 되었습니다.
- NCM/NCA: 높은 니켈 함량은 매우 높은 에너지 밀도를 가능하게 하며, 이는 주행 거리를 직접적으로 연장시킵니다. 이는 소비자 EV 채택에 필수적인 요소입니다.
- LFP: 강력한 P-O 공유 결합은 탁월한 열 안정성, 긴 사이클 수명, 코발트 제거 이점을 제공하여 보다 안전하고 비용 효율적인 솔루션을 가능하게 합니다.
3. 두 가지 주류 배터리 유형에 대해 자세히 알아보기
1) NCM/NCA 리튬이온 배터리
장점
- 탁월한 저온 성능
- 확장된 주행 거리를 위한 높은 에너지 밀도
- 높은 충방전 효율
제한 사항
- 약한 고온 안정성
- 더 높은 재료비
- 안전을 위해 더욱 엄격한 열 관리가 필요합니다.
NCM/NCA 화학은 장거리 성능에 초점을 맞춘 중급 및 고급형 EV에 널리 채택됩니다.
2) LFP(리튬철인산염) 배터리
장점
- 뛰어난 고온 안정성과 낮은 열 폭주 위험
- 전체 비용 절감
- 긴 사이클 수명으로 빈번한 충전/방전 사용 사례에 적합
제한 사항
- 낮은 에너지 밀도와 더 큰 시스템 부피
- 겨울철 눈에 띄는 범위 감소로 적당한 저온 성능
LFP는 더 높은 안전성과 더 나은 비용 효율성을 제공하므로 상업용 EV 및 보급형 승용차의 주류 선택이 됩니다.
4. 배터리 선택의 엔지니어링 논리
배터리 화학은 의도한 차량 부문, 작동 조건 및 비용 대비 성능 균형을 기준으로 선택됩니다.
- 장거리 승용차 → NCM/NCA
- 상용차, 택시, 실용차 → LFP
- 추운 기후 지역 → NCM/NCA 또는 향상된 열 관리 LFP 솔루션
주요 결정 요소에는 에너지 밀도, 안전성, 비용, 사이클 수명, 열적 거동 및 환경 적응성이 포함됩니다.
LCO 및 LMO와 같은 기술은 고유한 성능 제한으로 인해 이제 EV 전력 애플리케이션에서 한계가 있습니다. Ni-MH는 주로 하이브리드와 관련이 있습니다.
5. 배터리 아키텍처 및 버스바: 중요한 연결 구성 요소의 역할
배터리 팩 내부에는 세 가지 기능 수준에서 전기 및 신호 상호 연결이 존재합니다.
신호 레벨 연결(BMS 감지)
각 셀(본질적으로 배터리의 "신경계")에서 전압 및 온도를 수집하는 데 사용됩니다.
에너지 수준 연결(모듈 내)
충전/방전 중 기계적 팽창 및 수축을 수용하도록 설계된 셀 간의 유연한 연결입니다.
전원 레벨 연결(팩 내부의 고전압)
모듈과 주요 양극/음극 단자 간의 고전류 전송을 담당합니다. 이는 매우 높은 절연 무결성과 기계적 견고성을 요구합니다.
모든 모듈과 모든 HV 노드는 안전하고 안정적인 저저항 전류 경로에 의존합니다. 여기서 버스바는 결정적인 역할을 합니다.
RHI는 다양한 배터리 화학 및 시스템 아키텍처에 맞게 설계된 엔지니어링 버스바 솔루션을 제공합니다.
1)알루미늄 부스바— BMS 및 저전류 샘플링용
- 신호 회로에 적합한 전도성을 갖춘 경량
- 통합 구조 레이아웃을 위한 탁월한 성형성
- 비용 효율적이며 전체 시스템 최적화에 기여
2)유연한 구리/알루미늄 커넥터— 모듈 간 연결의 경우
- 진동 및 열팽창 흡수
- 높은 전류 전달 성능으로 낮은 저항
- 고주파, 높은 C-rate 작동 조건에 이상적
3)견고한 버스바— HV 전원 회로용(100~800V 플랫폼)
딥 코팅, 압출, 사출 오버몰딩 또는 열수축 단열재와 같은 단열 기술을 사용할 수 있습니다.
- 고전류 성능
- 통합 단열재로 안전성과 내구성 향상
- 3D 성형 옵션으로 좁은 포장 공간 지원
- 외부 절연은 고온, 유전 강도 및 기계적 신뢰성을 위해 설계될 수 있습니다.
이러한 배터리 버스바는 HV 시스템의 주요 전기 백본을 형성하여 까다로운 조건에서도 안정적이고 안전한 작동을 보장합니다.
6. RHI: EV 배터리 연결 시스템 전문 공급업체
구리 및 알루미늄 버스바 제조 및 고전압 상호 연결 설계 분야의 광범위한 경험을 바탕으로 RHI는 다음을 제공합니다.
- 맞춤형 부스바 디자인
- 재질 선택 지원(구리 vs. 알루미늄)
- 전기 및 열 안전 최적화
- 신뢰성이 높은 절연 공정
- 구조적 통합 및 경량 엔지니어링
RHI는 NCM, NCA 및 LFP 플랫폼 전반에 걸쳐 최적화된 버스바 솔루션을 제공하여 글로벌 EV 제조업체의 안전성, 성능 및 비용 경쟁력을 향상시킵니다.
