다중 시나리오 적응: Eneroc 엔지니어링 기계 배터리 솔루션

공학 기계의 전동화에 있어 배터리 시스템 성능, 신뢰성, 총 수명 주기 비용은 핵심 평가 기준이 됩니다. Eneroc은 다양한 적용 시나리오와 차종 요구 사항에 맞춰 표준 컨테이너형 배터리, 대형 트럭 배터리 시스템, 광산 트럭 및 기타 맞춤형 건설 기계 배터리 시스템을 출시하여 여러 사용 환경을 아우르는 포괄적인 배터리 제품 포트폴리오를 구축했습니다. 이 글은 이 제품 시리즈의 기술적 근거와 핵심 강점을 체계적으로 설명하는 것을 목표로 합니다.

I. 기반: CATL 배터리 셀이 제공하는 핵심 성능 보증

Eneroc 건설 기계 배터리 시스템은 CATL 리튬 인산철(LFP) 배터리 셀을 사용하여 우수한 성능과 안전성의 견고한 기반을 제공합니다.

1）  높은 안전성과 긴 수명: LFP 재료 시스템은 본질적으로 우수한 열 안정성을 제공합니다. 배터리 셀에는 고정밀 방폭 밸브와 고강도 PACK 조립 설계가 적용되어 GBT31467.3의 높은 안전 기준을 충족합니다. 배터리 셀은 긴 사이클 수명을 가지며, 제품은 장기간 안정적으로 작동할 수 있습니다.

2）  우수한 일관성: CATL의 고도로 자동화된 생산 설비를 활용하여 배터리 셀 간 성능 균일성이 매우 높아, 팩 조립 후 용량 및 내부 저항 밸런싱에 본질적인 이점을 제공하며 시스템 사용 용량과 수명을 향상시킵니다.

3）  안정적인 출력 플랫폼: 낮은 내부 저항과 높은 방전율을 갖추고 있어 건설 기계의 순간적인 고부하 요구를 충족할 수 있는 안정적이고 지속적인 전력 출력을 제공합니다.

                                    그림 1. CATL 배터리 셀

II. 표준 컨테이너형 배터리

표준 컨테이너형 배터리는 모듈형 설계 플랫폼으로, 표준화를 통해 유연하고 비용 효율적인 구성을 가능하게 하는 것이 핵심 장점입니다.

1. 설계 원칙:

1）  케이스 표준화: 다양한 공간 배치 요구를 수용하기 위해 C 컨테이너(L1060×W630×H240)와 G 컨테이너(L950×W630×H240)를 포함한 여러 표준 크기의 배터리 컨테이너를 제공합니다.

2）  유연한 조립: 이 플랫폼은 173Ah, 228Ah, 302Ah 등 다양한 CATL 배터리 셀 용량을 지원합니다. 각 컨테이너 내 직렬 연결되는 배터리 셀 수를 변경하고 컨테이너를 직렬 및 병렬로 구성(다중 스트링 구성 지원)함으로써 시스템은 약 90kWh에서 약 600kWh에 이르는 광범위한 에너지 용량 범위를 달성하여 다양한 차종과 운영 시나리오에 대응합니다.

                                                      그림 2. Eneroc 표준 컨테이너형 배터리  

2. 일반 기술 장점:

1）  강력한 호환성: 표준 컨테이너형 배터리는 수냉식 파이프라인을 통합하여 수냉식 및 자연 냉각 방식 모두와 호환되며 다양한 차량 적용 요구를 충족합니다.

2）  넓은 온도 범위 적응성: 가열 및 냉각 시스템과 단열재를 갖추어 -35°C ~ 65°C의 작동 온도 범위를 지원하며 다양한 기후 지역에서 배치하기에 적합합니다.

3）  높은 보호 등급: 배터리 시스템은 IP68 보호 등급을 갖추어 다양한 열악한 환경 조건에서 작동할 수 있습니다.

다양한 버스, 트럭 및 기타 차종의 전력 분배 요구를 충족하기 위해 고객에게 맞춤화 및 확장 가능한 배터리 솔루션을 제공합니다.                    

3. 시나리오 기반 솔루션 I: 대형 트럭 배터리 시스템

대형 트럭의 고출력, 장수명, 엄격한 관리 요구 특성에 대응하기 위해 Eneroc은 전용 대형 트럭 배터리 시스템을 개발했습니다.

1. 핵심 기능:

1）  높은 용량 및 밀도와 긴 사이클 수명: 324Ah 대용량 배터리 셀(340Ah로 업그레이드 가능)을 사용하여 고용량 시스템을 구축하며, 시스템의 중량 에너지 밀도는 160-165Wh/kg에 달합니다. 배터리 셀은 연장된 사이클 수명을 제공하며, 상온 사이클 수명은 ≥8000회(@70% SOH)에 도달합니다.

                                                       그림 3. Eneroc 대형 트럭 배터리 시스템

2）  차세대 배터리 관리 시스템 탑재:

a)        계단식 분산 설계: 최대 1500V의 고전압 배터리 시스템과 완벽하게 호환되고 지원하는 유연한 계단식 분산 아키텍처로, 대규모 에너지 저장 및 고전압 애플리케이션의 요구를 충족합니다.

b)        초고정밀 관리: 전압 측정 정확도 ±1mV, 전체 배터리 셀 데이터 동기 수집이 1ms 이내에 완료되어 AI 기반 정밀 배터리 상태 예측 및 건강 관리에 고품질의 실시간 데이터 기반을 제공합니다.

c)        높은 기능 안전: SIL-3(IEC 61508) 및 ASIL D(ISO 26262) 기능 안전 수준을 충족하도록 설계되었으며, 단일 배터리 셀 듀얼 ADC 획득 아키텍처를 통해 고전압, 고용량 시스템에서 운영 안전성과 데이터 신뢰성을 보장합니다.

d)        유연한 구성: 이 시스템은 표준화된 배터리 셀을 기반으로 설계되어 직렬 및 병렬 연결을 통해 200kWh ~ 800kWh 이상의 다양한 시스템 용량을 신속하게 구성하여 다양한 주행 거리 요구를 충족할 수 있습니다.

그림 4. Eneroc 배터리 관리 시스템

4. 시나리오 솔루션 II: 광산 트럭 / 기타 맞춤형 건설 기계 배터리 시스템

광산 및 건설 현장과 같은 극한의 열악한 환경에 대응하기 위해 이 시스템은 배터리의 기계적 강도, 방열, 보호 등급에 엄격한 요구 사항을 적용하며, 목표된 보강 설계와 검증을 수행합니다.

1. 극한 환경 신뢰성 설계:

1)        탁월한 기계적 내구성: 구조 설계는 GB/T 38031 표준의 4배를 참조한 진동 강도 시뮬레이션과 피로 해석을 기반으로 합니다. 시뮬레이션 결과 시스템의 1차 주파수가 높아 일반적인 진동 가진과 잘 분리되며 기본 구조가 견고합니다. 피로 수명은 엄격한 운영 요구를 충족합니다.

그림 5. 시스템 진동 강도 시뮬레이션

2)        효율적인 열 관리 검증: 상세한 열 시뮬레이션(단일 팩 및 시스템 수준 시뮬레이션 포함)을 기반으로 수냉식 채널 설계를 최적화했습니다. 단일 팩 열 시뮬레이션에서 모의된 높은 발열 조건(배터리 셀 39W)에서 시스템의 최고 온도는 49.5°C로 제어되고 온도 상승은 14.5°C로, 지속적인 고출력 작동 시 열 안전성을 보장합니다.

                    그림 6. 단일 팩 열 시뮬레이션

3)        초장기 시스템 수명: 시스템 수준에서 4500사이클(용량 저하 ≤30%)의 서비스 수명을 제공하여 사용자의 총 소유 비용을 낮춥니다.

2. 다양한 적응 솔루션:

다양한 광산 트럭 및 건설 기계의 설치 공간, 출력, 전압 요구를 충족하기 위해 Eneroc은 일련의 배터리 시스템 솔루션을 제공합니다. 예를 들어 AD 시리즈는 여러 표준 인클로저 크기(D02-D06)를 제공하며 750V 및 1000V 전압 플랫폼을 모두 지원합니다. 시스템 용량은 다양한 톤수와 출력의 장비에 맞게 100kWh ~ 750kWh 사이에서 유연하게 구성할 수 있습니다.

5. 요약

Eneroc은 건설 기계 분야의 다양한 적용 시나리오에 맞춘 체계적인 배터리 솔루션을 제공합니다. 표준 모듈 배터리는 모듈식 설계를 통해 유연한 구성을 가능하게 하고, 대형 트럭 배터리 시스템은 높은 용량과 지능형 관리를 강조하며, 광산 트럭 및 건설 기계 배터리 시스템은 극한의 작동 조건을 견디기 위해 기계적 신뢰성과 열 관리를 강화합니다. Eneroc 제품은 높은 안전성, 긴 수명, 탁월한 신뢰성의 설계 철학을 유지합니다. 철저한 설계 시뮬레이션과 검증을 통해 건설 기계의 전동화 전환에 강력하고 지속 가능한 동력 지원을 제공하는 데 전념합니다.