이중벽 구조의 인클로저를 올바르게 설계하면 배터리 캐비닛의 온도 조절, 안전성 및 수명 향상에 도움이 될 수 있습니다. 이중벽 구조는 벽 사이에 제어된 환기 흐름을 제공하여 배터리 시스템이 외부 환경에 직접 노출되지 않도록 하면서 주요 부품에서 발생하는 열을 발산하는 원리입니다. 배터리 캐비닛을 실외에 설치하는 경우, 이러한 설계는 물, 먼지, 태양 복사 및 기계적 손상으로부터 추가적인 보호 기능을 제공합니다. 맞춤형 배터리 캐비닛 인클로저에 대한 문의는 당사로 연락주십시오.

이중벽 배터리 캐비닛이란 무엇인가요?

이중벽 배터리 케이스는 내부 및 외부 케이스로 구성되며, 그 사이의 공간은 공기층 또는 열 통로를 형성합니다.

내부 벽은 배터리, 전기 부품 및 컨트롤러를 보호하는 역할을 합니다. 외부 벽은 외부 환경 차폐막 역할을 합니다. 특정 적용 요구 사항에 따라 공기층은 자연 환기 또는 인공 환기 방식을 사용할 수 있습니다.

이러한 접근 방식은 캐비닛이 내부 열 발생 및 외부 온도 변동 조건 하에서 작동해야 하는 실외 에너지 저장 시스템에 매우 유용합니다.

환기 채널 작동 방식

원리는 상당히 간단합니다. 공기가 외부 케이스 하단의 개구부를 통해 유입되어 통로를 통과하면서 내부 케이스의 외부 표면에서 열을 흡수하고 상단 개구부를 통해 배출됩니다.

이는 안정적인 공기 흐름 시스템을 형성합니다.

자연 환기 시스템의 가장 일반적인 특징은 다음과 같습니다.

• 하단에 공기 흡입구가 있습니다.
• 환기 채널 자체
• 열전달 표면
• 상단에 공기 유입구가 있음
• 보호용 루버 또는 스크린
• 밀봉 및 배수 장치

통로 안의 공기가 따뜻해지면 밀도가 낮아지고 공기는 자연스럽게 위로 흐릅니다. 이것이 굴뚝 효과를 만들어내어 팬을 사용하지 않고도 열을 발산할 수 있게 해줍니다.

하지만 자연 환기 효율은 캐비닛의 형태, 온도 차이, 개구부 크기 및 공기 저항에 크게 좌우됩니다.

중요 설계 요소

1. 환기용 채널 폭

내벽과 외벽 사이의 공간은 공기가 지속적으로 흐를 수 있을 만큼 충분히 넓어야 하지만, 너무 넓어서는 안 됩니다.

좁은 통로는 공기 흐름에 대한 저항을 높일 수 있습니다. 반대로 지나치게 넓은 공간은 캐비닛 크기를 키우고 재료 사용량을 늘릴 뿐 단열 효과는 크지 않습니다.

따라서 이상적인 채널 폭은 다음과 같은 기준에 따라 선택해야 합니다.

• 캐비닛의 크기
• 배터리에서 발생하는 열량
• 원하는 온도 범위
• 공기 흐름의 방향
• 주변 실외 온도
• 사용된 환기 시스템 (강제/자연 환기)

2. 공기 흡입구 및 배기구 위치

환기구의 위치는 시스템 성능에 큰 영향을 미칩니다.

자연 환기 방식의 경우, 일반적으로 공기 흡입구는 하단부에 위치하고 배기구는 상단에 가깝게 위치합니다. 이는 상승하는 따뜻한 공기가 수직 환기 통로를 통해 위로 흐르도록 합니다.

환기구는 비가 캐비닛 내부로 들어갈 가능성을 최소화하는 방식으로 만들어야 합니다.

루버는 아래쪽으로 기울이거나 보호 구조물 뒤에 설치할 수 있으며, 외부 환기 영역으로 들어간 빗물이 배터리 칸으로 들어가지 않도록 배수 경로를 마련해야 합니다.

3. 단락 공기 흐름 위험 최소화

설계 과정에서 흔히 발생하는 또 다른 실수는 유입되는 공기가 열 전달 표면을 거치지 않고 곧바로 배기구로 흘러들어가는 것입니다.

환기 채널은 냉각 대상 요소 위로 공기 흐름을 촉진해야 합니다.

내부 칸막이, 안내판 및 적절한 위치에 구멍을 뚫음으로써 이를 달성할 수 있습니다.

공학적인 관점에서 볼 때, 환기구만으로는 충분하지 않으며 전체 공기 흐름 통로를 설계해야 합니다.

자연 환기 vs 강제 환기

이중벽 배터리 캐비닛에는 자연 환기 또는 강제 환기 방식이 적용될 수 있습니다.

자연 환기 방식은 구조가 비교적 간단하고 팬이나 전력이 필요하지 않습니다. 이 방식은 열 부하가 적당하고 온도가 허용 가능한 범위 내에 있는 용도에 적합합니다.

강제 환기는 팬을 사용하는 것을 의미합니다. 이러한 유형의 환기는 더 나은 제어 기능을 제공하며 고출력 배터리 시스템에 적용될 수 있습니다.

하지만 강제 환기는 팬과 관련된 다음과 같은 추가적인 문제점을 수반합니다.

• 팬 고장
• 집진
• 노이즈
• 에너지 소비
• 유지보수
• IP 등급

하이브리드 솔루션은 일부 배터리 시스템에 적용될 수 있습니다. 이중벽 구조는 기본적인 수준의 열 보호 기능을 제공하며, 내부 온도가 설정값에 도달하면 팬이 작동하기 시작합니다.

이중벽 구조 및 옥외 보호

이중벽 구조를 사용하는 이유는 열 관리만이 아닙니다.

외벽은 내부 캐비닛을 직사광선의 영향으로부터 보호하는 데에도 도움이 될 수 있습니다. 강한 햇빛 아래에서는 외부 금속 표면이 주변 대기보다 훨씬 뜨거워질 수 있습니다. 벽 사이의 통풍구는 열이 배터리 베이로 직접 전달되는 것을 방지합니다.

이중벽 구조는 다음과 같은 상황에 대한 보호 기능을 제공하는 데에도 사용될 수 있습니다.

• 비
• 먼지
• 자외선
• 바람에 날리는 입자
• 영향
• 부식

제공되는 보호 수준은 캐비닛 전체의 구조에 따라 달라집니다.

재료 및 구조

외벽과 내벽은 용도에 따라 아연 도금 강판, 스테인리스강 또는 알루미늄과 같은 재료로 제작할 수 있습니다.

옥외용 배터리 케이스의 경우, 표면 처리가 매우 중요합니다. 분체 도장, 부식 방지 처리 및 적절한 밀봉재를 사용하면 케이스의 수명을 연장할 수 있습니다.

해당 구조물은 필요한 환기를 제공하는 동시에 충분한 기계적 저항력을 갖춰야 합니다.

케이블 연결, 문, 경첩, 잠금 장치 및 환기구는 설계 초기 단계부터 고려해야 합니다. 구조물이 완성된 후에 환기구를 추가하면 몇 가지 타협점이 발생할 수 있습니다.

배터리 캐비닛 인클로저 맞춤형 설계

배터리 케이스는 반드시 표준화된 제품은 아닙니다. 배터리 셀의 종류, BMS 설계, PCS 장비, 냉각 시스템 및 환경에 따라 케이스 구조에 대한 요구 사항이 다양합니다.

At HighJoule프로젝트 요구사항에 따라 배터리 캐비닛 외함의 맞춤형 설계가 가능합니다. 여기에는 캐비닛 크기, 이중벽 구조, 환기 채널 설계, 공기 유입구 및 배출구 위치, 내부 장착 구조, 도어, 케이블 인입구, 외부 마감 등이 포함됩니다.