A 로 전문 리전يوم 배터리 제조업체UFOPOWER은 개발자들과 협력합니다. AUV 배터리, ROV 배터리그리고 전 세계의 수중 로봇 전력 시스템.배터리 시스템은 수중 로봇을 개발할 때 고려해야 할 첫 번째 시스템 중 하나입니다. 선체와 추진 시스템이 이미 완성된 후 선택할 부품이 아닙니다.배터리 전압은 추진 시스템과 전력 전자기에 영향을 미칩니다.용량은 임무 시간, 무게 및 부동력에 영향을 미칩니다.세포 형식은 압력 하우징 이용에 영향을 미치지만 BMS, 연결기, 충전기 및 열 경로는 차량과 함께 작동해야합니다.rsquo는;전기 및 기계 건축.

우드스 홀 해양학 연구소는 더 강한 압력 하우징이 무게를 추가하므로 더 많은 부동력이 필요하며 차량 에너지 소비를 증가시킬 수 있다고 지적합니다.원형 압력 하우징은 날카로운 모서리를 가진 구조보다 외부 압력을 더 균등하게 분배하기 때문에 널리 사용됩니다.이것이 많은 AUV, 배터리 전원 ROV, 수중 트러스터 및 해중 장비 개발자가 표준 배터리 팩보다 더 많은 것을 필요로하는 이유입니다.세포 선택, 전기 건축, BMS 개발, 구조적 통합, 테스트 및 생산 계획에 참여할 수 있는 배터리 파트너가 필요합니다.

세포 모델이 아닌 임무 프로필로 시작하십시오.

배터리 프로젝트는 질문으로 시작해서는 안됩니다. &ldquo는;18650 또는 21700 세포를 사용해야 합니까? & amp;rdquo는그것은 수중 로봇과 시작해야합니다.rsquo는;S 임무.엔지니어링 팀은 먼저 이해해야합니다.

• 차량 유형 및 응용

• 목표 임무 기간

• 크루즈 및 최대 속도

• 명목적 및 최대 시스템 전압

• 평균 작동 전력

• 연속 및 피크 전류

• 내부 배터리 구간 크기

• 작동 및 충전 온도

• 목표 깊이 및 압력 하우징 설계

• 충전, 도킹 또는 배터리 교환 방법

• 통신 프로토콜

• 필요한 기초 또는 비상 표면 예비

에너지와 임무 성능 사이의 관계는 설립된 연구 차량에서 볼 수 있습니다.우즈 홀 해양학 연구소&rsquo는;ABE 자율주행 수중 차량은 5kWh 리55리5kWh 리5555kWh 리ABE 55kWh의 리ABABE 자율주행 수중 차량은 5kWh의 리ABABE ABE 자율주행 수중 차량은 5kWh의 리5kWh 리5kWh 리5kWh 리5kWh의 리차량&rsquo는;s 센서만 연속적인 &를 만들었습니다.ldquo는;호텔 load&rdquo는그것은 에너지 예산에 포함되어야 했다.

따라서 같은 명목적 전압을 사용하는 두 개의 수중 로봇은 매우 다른 배터리를 필요로 할 수 있습니다.아래 표는 일반적인 차량 유형의 배터리 우선순위를 비교합니다.

원통형 세포 또는 주머니 세포: 어떤 형식이 프로젝트에 적합합합니까?

18650와 21700과 같은 원통형 세포는 표준화되고 널리 사용할 수 있으며 모듈식 조립에 편리합니다.고정 치수는 소싱을 단순화할 수 있지만 고용량 팩은 많은 세포, 용접, 전류 경로 및 기계적 지원이 필요할 수 있습니다.포치 셀은 용량, 두께, 폭 및 길이를 사용할 수 있는 공간 주위에 조정할 수 있습니다.그들은 그들그들그들그들은 그들그들그들은 그들그들그들은 그들그들은 그들그들그들그들은 그들그들은 그들그들은 그들그들그들은 그들그들그들은 그들은 그들그들그들그들은 그들그들그들그들그들그들그들그들그들

세포 형식 연구 (볼로냐 대학)은 원통형, 프리즈마 및 주머니 형식이 포장 효율성, 열 행동, 기계 지원, 제조 및 시스템 수준의 에너지 밀도에서 다양한 타협을 만드는 것을 보여줍니다.모든 차량에 대해 자동으로 가장 좋은 형식은 없습니다.

UFOPOWER의 주요 장점은 일반적인 실린더 셀 공급이 아니라 고에너지 및 고출력 패치 솔루션을 개발할 수 있는 능력입니다. 해당 기업의 반고체 상태 포트폴리오는 300~380Wh/kg의 선택된 에너지 밀도 플랫폼을 포괄하며, 더 넓은 셀 포트폴리오에는 고방전률, LiHV, 저온, 맞춤형, LiFePO4 옵션이 포함됩니다. BMS, 커넥터, 와이어, 케이스, 기계적 보호 장치를 추가한 후 팩 수준에서의 최종 가치는 낮아집니다.

LiFePO4는 최소 무게보다 열 안정성과 수명이 더 중요할 때 고려할 수 있다. NASA 항공우주 배터리 워크숍에서 제시된 테스트 결과, 평가된 LFP 배터리는 열폭주 조건에서 평가된 NMC 배터리보다 최대 온도가 낮았으며, 모듈 배치와 열전달 경로가 전체 팩 반응에 큰 영향을 미친다는 것을 보여주었다.

How Series and Parallel Configuration Affects the Robot

직렬 및 병렬 구성은 셀 특성을 차량 수준의 전압, 용량 및 전력과 연결합니다. 직렬로 연결된 셀은 팩 전압을 증가시키면서도 직렬 연결된 한 줄의 용량을 유지합니다. 병렬로 연결된 셀은 암페어시 용량을 증가시키고 여러 셀에 전류를 분배합니다. 리튬 이온 모듈 구성에 대한 연구(미국 에너지부)에 따르면, 직렬-병렬 아키텍처는 전류 분배, 전압 편차, 에너지 처리량 및 열화 거동에 영향을 미치며, 특히 셀이 완벽하게 일치하지 않을 때 더욱 그렇습니다.

예를 들어:

• 6S 표준 리튬 배터리는 약 22.2V의 명목 전압을 가집니다.

• 12S 표준 리튬 배터리는 약 44.4V의 명목 전압을 가집니다.

• 30Ah 스트링 두 개를 병렬로 연결하면 셀과 전류 경로가 적절히 일치하는 경우 명목 용량이 60Ah가 됩니다.

전력은 P = V × I에 따릅니다. 동일한 필요한 전력에 대해, 더 높은 전압 시스템은 더 낮은 전류로 작동할 수 있습니다. 이는 케이블과 커넥터의 저항 손실을 줄일 수 있는데, 이러한 손실은 전류의 제곱에 비례하기 때문입니다(P loss = I²R). 더 높은 전압이 반드시 더 좋다는 것은 아니며, 더 높은 전압의 모터 컨트롤러, 충전기, BMS, 절연 시스템, 컨택터 및 커넥터가 필요할 수 있습니다. 더 많은 병렬 셀은 용량과 출력 능력을 증가시킬 수 있지만, 무게, 부피, 인터커넥트 및 셀 일관성 요구 사항도 추가됩니다. 적절한 아키텍처는 추진 시스템, 제어 전자 장치, 충전기, 커넥터 및 사용 가능한 하우징 공간과 함께 결정되어야 합니다.

Capacity Is Not the Same as Mission Endurance

배터리 용량은 일반적으로 암페어시(Ah)로 표기되지만, 수중 로봇의 에너지는 와트시(Wh)로도 평가되어야 합니다: 에너지(Wh) = 명목 전압(V) × 용량(Ah). 임무 시간은 단순히 Ah만이 아니라 사용 가능한 에너지에 따라 결정됩니다. 에너지 모델에는 추진 시스템, 탑재 컴퓨터, 카메라, 조명, 소나, 통신, 매니퓰레이터, 펌프 및 기타 보조 부하가 포함되어야 합니다. 차량 속도, 해류, 수력학적 저항, 모터 효율, 온도, 노후화 및 필요한 회수 여유도 결과에 영향을 미칩니다.

실용적인 예비 추정치는 다음과 같다: 필요한 에너지 = (평균 전력 × 임무 시간) ÷ (사용 가능한 방전 깊이 × 시스템 효율). 이후 귀환, 표면 이동, 예상치 못한 해류, 경로 변경 및 배터리 노화를 위해 공학적 여유를 추가해야 한다. 장거리 AUV 연구(NOAA 기관 저장소)에서는 지구력, 경로 계획, 항해 및 데이터 전송을 독립적인 사양이 아닌 연결된 시스템 수준의 제약으로 다룬다.

차가운 물도 계산에 포함되어야 합니다. 리튬 이온 배터리는 저온에서 이온 이동이 느려지고 내부 저항이 증가함에 따라 사용 가능한 용량과 전력 손실이 발생할 수 있습니다. Purdue University와 미국 에너지부가 지원한 실험 연구에 따르면, 테스트 온도가 낮아질수록 상당한 용량 감소가 관찰되었으며, 이는 실온 용량만을 기준으로 차가운 물 미션 계획을 세울 수 없는 이유를 보여줍니다.

지속 전력, 피크 전류 및 전압 강하를 위한 설계

수중 로봇은 거의 일정한 전류로 작동하지 않습니다. 순항 시에는 중간 정도의 부하가 발생할 수 있으며, 스러스터 시동, 급격한 조종, 강한 흐름 속에서의 위치 유지, 매니퓰레이터 운동 또는 동시에 작동하는 도구 등은 짧은 전력 피크를 발생시킬 수 있습니다. 배터리 사양은 다음을 구분해야 합니다:

• 평균 전류

• 연속 전류

• 피크 전류

• 피크 지속 시간

• 최소 허용 시스템 전압

• 최대 BMS 및 커넥터 온도

배터리는 명목 용량이 충분할 수 있지만 내부 저항이 너무 높으면 추진 시스템을 지원하지 못할 수 있습니다. 큰 전류 펄스는 단자 전압을 충분히 낮추어 추력기 성능을 저하시키거나 BMS 보호를 트리거하거나 차량 전자 장치를 재시작할 수 있습니다. 수중 추력기 제어에 대한 연구는 특히 배터리 전압 하강이 사용 가능한 추력기 출력을 제한하는 요인으로 확인되었습니다. 따라서 전력 능력은 셀, 버스바, 용접, 퓨즈, BMS, 케이블, 커넥터 및 모터 컨트롤러를 포함한 전체 전류 경로에서 확인되어야 합니다. 충전 속도, 방전 속도, 온도 및 캘린더 시간도 배터리 성능 저하에 영향을 미치므로 DNV는 배터리 성능을 비교할 때 통제되고 투명한 셀 테스트 방법을 권장합니다(DNV-RP-0577).

UFOPOWER의 고속 휴대용 셀 및 산업용 드론 경험은 수중 추력기와 배터리 구동 ROV에 유용한 엔지니어링 기반을 제공합니다. 두 애플리케이션 모두 모터 부하, 고전류, 전압 안정성, 커넥터 가열 및 제한된 무게와 관련이 있습니다. 실제 방전 속도는 로봇의 측정 또는 시뮬레이션된 부하 프로파일에서 확인해야 합니다.

PACK 구조, 방수 처리 및 기계적 보호

셀은 수중 배터리 시스템의 일부에 불과합니다. 팩은 또한 기계적 지지, 절연, 배선 제어, BMS 배치, 열 경로, 밀봉 인터페이스, 진동 및 충격 방지가 필요합니다. 원통형 압력 하우징이 일반적인데, 이는 그 기하학적 구조가 외부 압력을 효율적으로 분배하기 때문입니다. 평균 해저 깊이 3,800미터에서는 정수압이 해수면의 대기압보다 약 380배 높습니다. 따라서 배터리와 전자 장치의 하우징은 일반적인 방수 케이스로 취급하기보다는 목표 깊이에 맞춰 설계되어야 합니다.

UFOPOWER는 농업 및 산업용 드론을 위해 내구성 있는 스마트 배터리 팩을 개발했습니다. 기존 제품은 BMS 기능, 열 설계, 구조화된 케이스, 고전류 인터페이스 및 방수 구조를 결합하여 까다로운 야외 작업에 적합합니다. 이러한 여러 관행은 수중 프로젝트에도 직접 적용됩니다:

• 스크류와 케이스 이음부 주변의 밀봉

• 방수 전원 및 데이터 커넥터

• 버튼과 서비스 인터페이스 주변의 씰링 링

• Sealed 케이블 출구에 스트레인 리lief 장착

• 내부 단열 및 습기 차단막

• 가스켓과 씰 플러그의 제어된 배치

• 셀과 회로 기판 주변의 완충 지지대

방수 기능은 심수 수용 자격과 다릅니다. 농업 및 청소 드론은 주로 비, 분무, 청소액, 진동 및 반복적인 현장 핸들링에 직면합니다. 수중 로봇은 또한 지속적인 침지, 수압, 압력 사이클링, 염수 부식, 밀봉 압축 및 장기적인 재료 노화에 견뎌내야 합니다. 따라서 방수 및 압력 저항은 완전한 배터리 케이스 또는 차량 수준에서 검증되어야 합니다. 진동 및 충격 성능에 대해서도 동일한 규칙이 적용됩니다: UAV 및 고출력 배터리 팩의 경험은 재료 선택과 구조 설계를 안내할 수 있지만, 최종 수중 구성은 프로젝트별 테스트가 필요합니다.

Connector Design Is Part of the Power System

수중 배터리 커넥터는 핀 수보다 더 많은 요소를 고려하여 선택해야 합니다. 엔지니어들은 전압, 지속 및 피크 전류, 접촉 저항, 와이어 게이지, 잠금 방식, 매칭 사이클, 부식 방지, 밀봉 및 통신 요구 사항을 고려해야 합니다. 전원, 충전 및 데이터는 별도의 인터페이스 또는 통합 커넥터를 사용할 수 있습니다. 일부 시스템은 건조 환경에서만 연결되며, 해저 도킹 또는 서비스 시스템은 웨트 매팅 기술이 필요할 수 있습니다. IEEE의 해저 전력 및 데이터 전송 연구에서는 웨트 매팅 연결을 노출된 전기 플러그의 표준 확장이 아닌 수중 공학의 전용 문제로 다룹니다.

UFOPOWER는 UAV 및 산업용 배터리 시스템에서 XT90S, AS150, AS150U, EC-시리즈, Molex 및 맞춤형 스마트 인터페이스와 함께 작동합니다. 이들은 고전류 전달, 항스파크 설계, 잠금 장치, 신호 접점 및 BMS 통신 분야에서의 경험을 제공합니다. 표준 UAV 커넥터는 봉쇄 및 압력 성능이 예정된 환경에서 검증되지 않은 경우 해저용으로 준비된 것으로 제시되어서는 안 됩니다.

BMS와 열 관리는 별도로 설계되어야 한다.

BMS는 배터리를 모니터링하고 제어하지만 완전한 열 관리 시스템은 아닙니다. 일반적인 BMS 기능에는 셀 전압 모니터링, 전류 측정, 온도 모니터링, 과충전 및 과방전 보호, 과전류 및 단락 보호, 균형 조정, SOC 추정, 고장 기록 및 통신이 포함됩니다. NASA는 셀 모니터링, 충전 균형, 고장 감지 및 과전압 또는 저전압 보호를 고전압 배터리 관리의 핵심 기능으로 설명합니다.

열 관리는 팩 내에서 열이 어떻게 이동하는지 다룹니다. 여기에는 센서 배치, 셀 간격, 열 패드, 열 분산기, 절연체, 외장 재료, 그리고 셀에서 압력 housing까지의 전도 경로가 포함됩니다. NASA의 배터리 연구는 팩 에너지, 직렬-병렬 레이아웃, 충전 및 방전 행동, 외장 설계, 작동 환경, 열 전도율이 모두 열 솔루션에 영향을 미친다고 강조합니다. 모든 배터리 팩에 맞는 단일 아키텍처는 존재하지 않습니다.

차가운 해수는 밀폐된 배터리 팩이 냉각 상태를 유지할 것이라고 보장하지 않습니다. 열은 여전히 셀에서 지지 구조물과 케이스를 통과한 후 주변 물에 도달해야 합니다. UFOPOWER는 CAN 및 SMBus 통신, SOC 표시, 전류 감지, 이상 이벤트 로그, 균형 조정, 온도 경보 및 충전-방전 보호 기능을 갖춘 BMS 솔루션을 개발합니다. 이러한 기능은 기존 UAV 보드를 그대로 재사용하는 것이 아니라 특정 프로젝트용 수중 로봇 BMS에 맞게 조정될 수 있습니다.

EVT에서 DVT, PVT 및 양산까지

커스텀 워터 전지 개발은 단계별로 진행되어야 한다. 개념 개발 단계에서 팀은 화학 구성, 전압, 용량, 전력, 하우징 공간, 커넥터 아키텍처, BMS 기능 및 충전 전략을 정의한다. EVT 프로토타입은 핵심 전기 기능과 초기 통합을 검증한다. DVT는 열적 거동, 진동, 충격, 통신, 밀봉, 압력 및 차량 수준 운영에 중점을 둔다. PVT는 생산 공구, 조립 공정, 추적 가능성, 라인 말단 테스트 및 배치 일관성을 확인한다.

이 단계별 접근 방식이 중요한 이유는 셀 수준의 결과가 모듈이나 팩의 거동을 완전히 예측하지 못하기 때문입니다. NASA와 UL의 테스트 결과, 모듈 구성과 열 방출 경로가 개별 셀과 비교하여 완전한 배터리의 반응을 크게 변화시킬 수 있음을 보여주었습니다. UFOPOWER는 공장 직출 배터리 제조업체로서 셀 개발, 팩 엔지니어링, BMS, 조립, 테스트 및 생산을 내부에서 지원합니다. 그들의 R&D 조직은 고에너지, 고속, 저온, 맞춤형 모양 및 지능형 배터리 기술을 포괄하여, 기업이 표준 완제품 팩에만 초점을 맞춘 공급업체보다 더 일찍 참여할 수 있도록 합니다. 목표는 장기적인 엔지니어링 관계를 구축하는 것입니다: UFOPOWER는 고객과 초기 플랫폼 개발부터 검증 및 대량 생산까지 협력하며, 소규모 엔지니어링 팀에서 시작해 후에 상업적 제조로 이어지는 프로젝트를 포함합니다.

테스트, 문서화 및 규정 준수 지원

UFOPOWER는 선택한 배터리 구성과 타겟 시장에 따라 일반적인 배터리 안전 테스트, 운송 서류, 시장 규정 준수 요건을 지원합니다. 엔지니어링 평가를 시작하려면 목표 전압, 용량 또는 에너지, 평균 전력, 지속 및 피크 전류, 가능한 치수, 작동 온도, 목표 깊이, 충전 방법, 통신 요구 사항, 개발 일정 및 예상 생산량을 공유하세요. UFOPOWER는 그런 다음 셀 화학, 직렬-병렬 아키텍처, BMS, 커넥터, 열 경로 및 기계적 팩 구조를 하나의 통합 시스템으로 평가할 수 있습니다.