로봇용 맞춤형 리튬 배터리: 18650 vs 21700 셀 선택

로봇용 맞춤형 리튬 배터리는 필요한 작동 시간 동안 장치를 구동할 충분한 에너지와 모터 부하가 빠르게 변화할 수 있도록 충분한 방전 능력을 제공해야 합니다. 21700 셀을 사용해 명목 용량을 높이면 전류 공유 및 패키징 문제를 발생시키는데, 이는 18650 셀이 일으키지 않는 문제입니다.

GLOFLUX에서는 배터리 팩 설계 시 셀 수준의 고려사항을 고려하며, 사용 가능한 에너지, 저항, 직렬-병렬 구성, 기계적 통합, 제조 등을 고려한 후 설계를 최종 확정합니다.

1. 18650 대 21700: 세포 수준 차이

두 셀의 차이는 주로 형태에 있습니다. 18650과 21700 셀은 동일한 전기적·화학적 특성을 공유합니다.

기술 매개변수	18650	21700
명목 치수	18 × 65 mm	21 × 70mm
개인 용량	모델 의존	세포당 더 높은 경우가 많습니다
에너지 밀도	화학과 설계에 따라 다릅니다	화학과 설계에 따라 다릅니다
방전 전류	에너지/파워 변형	에너지/파워 변형
팩 통합	좁은 구획에서 유연하다	세포 수가 적을 수 있습니다
열 거동	저항과 냉각 의존	저항과 냉각 의존

셀 에너지 밀도와 팩 에너지 밀도

셀 포맷이 로봇 장비에 유리한지 여부를 결정하는 두 가지 매개변수:

• 중력 에너지 밀도(Wh/kg): 배터리 질량, 로봇 탑재물 및 이동 관성에 영향을 미칩니다.

• 체적 에너지 밀도(Wh/L): 배터리 구획 내에 수용되는 사용 가능한 에너지를 결정합니다.

더 작은 셀(예: 21700)은 필요한 셀 수가 적기 때문에 공간을 덜 차지합니다. 반면, 더 큰 셀은 컴팩트 인클로저에서 더 많은 공간을 얻을 수 있습니다.

팩의 에너지 밀도이는 셀(즉, 1차 저장 요소)뿐만 아니라 셀 홀더, 절연, 버스바, BMS 회로 및 인클로저 벽의 요소도 포함됩니다.

2. 직렬-병렬 구성: 용량은 계산의 절반에 불과합니다

로봇용 맞춤형 리튬 배터리의 경우, 직렬 연결은 더 높은 전압을 제공하고, 병렬 연결은 더 큰 용량을 제공하며 부하 전류를 분할합니다.

기본 관계는 다음과 같습니다:

• 팩 전압: Vpack = Ns × Vcell

• 팩 용량: Cpack = Np × Ccell

• 명목 에너지: E = Vpack × Cpack

• 대략적인 실행 시간: t = 사용 가능한 Wh / 평균 부하 W

공학 비교: 18650 팩과 21700팩

3.6V 명목 셀을 사용하는 두 가지 가상의 구성을 고려해 봅시다.

사양	18650 설계	21700 설계
셀 용량	3,000mAh	4,500mAh
구성	4S3P	4S2P
세포 수	12	8
명목 전압	14.4V	14.4V
팩 용량	9아	9아
명목 에너지	129.6Wh	129.6Wh
18A 팩 부하 시 셀당 전류	6A	9A

설명용 엔지니어링 값이지, GLOFLUX 제품 사양을 시험한 것은 아닙니다.

두 팩은 동일한 명목 에너지를 제공하지만, 21700 배열은 동일한 18A 팩 부하에서 각 병렬 셀에 50% 더 많은 전류를 공급합니다.

이는 셀 온도, 전압 강하, 방전 능력에 영향을 미칩니다. 엔지니어들은 선택된 셀이 작동 온도와 SOC(충전 상태) 범위 내에서 필요한 전류를 지원하는지 확인해야 합니다.

3. 방전 성능: 로봇 모터 최대 부하 관리

로봇 모터는 비교적 일정한 전류로 작동할 수 있지만, 울퉁불퉁한 지형이나 가속 같은 요인이 일시적인 부하를 유발할 수 있습니다.

내부 저항과 전압 강하

V 전압 강하는 다음과 같이 근사할 수 있습니다

ΔV = I × R

유효 저항은 셀, 상호 연결, 보호 장치 및 배선으로 보완할 수 있습니다.

과도한 전압 하강은 배터리의 SOC가 높더라도 모터 드라이버에 저전압 보호를 유발할 수 있습니다.

로봇용 맞춤형 리튬 배터리를 원하시면 다음을 평가하시길 권장합니다:

• 연속 방전 전류: 배터리가 지정된 온도와 SOC 내에서 연속적으로 공급할 수 있는 전류입니다.

• 펄스 전류 능력: 배터리가 주어진 시간 동안 제공할 수 있는 최대 전류.

• DC 내부 저항: 정의된 SOC와 온도에서 측정.

• 최소 작동 전압: 최악의 조건에서 테스트됨.

• BMS 과전류 임계값: 가속 및 실속 방지와 연동됨.

셀 데이터시트의 전류 정격은 항상 전체 팩의 열 및 전기 한계와 관련하여 고려해야 합니다.

4. 열 관리 및 사이클 수명 제약

배터리 가열은 다음과 같은 관계에 따라 이루어집니다:

피트 = I^2R

따라서 같은 저항을 통해 전류를 두 배로 늘리면 약 4배의 저항열이 발생합니다.

열 설계 고려사항

밀폐형 로봇 시스템의 중요한 요소는 다음과 같습니다:

• 셀 간 열 구배

• 열 핫스팟에 대한 NTC 센서의 위치 지정

• BMS 충전/방전 열 보호

• 버스바에서의 가열 및 저항 손실

• 충전 및 SOC 작동 창

• 주기적 노화 및 생명

셀의 열 성능은 전류 부하, 셀 간격, 설계에 따라 달라집니다. 셀이 클수록 항상 더 나은 열적 성능이 보장되는 것은 아닙니다.

배터리 수명은 동일한 온도, 동일한 충전 및 방전 깊이에서 비교 셀과 함께 고려해야 합니다.

5. 로봇공학 응용에 맞는 배터리 포맷

셀 선택은 로봇 범주만이 아니라 기계적 제약과 듀티 사이클에 기반해야 합니다.

적용	공학적 우선순위	선발 고려 사항
컴팩트 서비스 로봇	공간과 무게	18650 레이아웃 유연성
AGV/AMR 플랫폼	런타임과 최대 출력	21700 용량과 현재 용량
검사 로봇	연속 운행	열 방출 및 인클로저 형상
휴머노이드 로봇	대중 분포	에너지 대비 중량비 및 최대 하중
산업용 로봇 시스템	운용 기간	교체 가능성 및 유지보수 비용

모바일 로봇의 경우, 최종 비교에는 사용 가능한 Wh, 팩 질량, 설치 부피, 전류 용량, 냉각 요구사항, 수명 주기 비용이 포함되어야 합니다.

6. GLOFLUX의 배터리 팩 제조에 대한 집중과 조합

맞춤형 리튬 배터리 제조에서는 셀의 정확한 특징과 기계 조립 정밀도에 대한 요구사항이 있습니다.

GLOFLUX에서는 원통형 셀 선택, 배터리 팩 아키텍처 및 BMS 설계, 인클로저 통합, 기계 조립을 위한 OEM/ODM 서비스를 제공합니다. 또한 프로토타이핑 및 생산 서비스도 제공합니다.

치수 정확도 및 조립 제어

저희가 공개한 14.4V 스마트 배터리 사양은 치수 제어의 문서화된 예시를 제공합니다:

완성된 배터리 디멘션	사양
길이	150.5 ± 0.3mm
폭	77.4 ± 0.3 mm
두께	22.7 ± 0.3 mm
무게	445 ± 10g

이 허용 오차는 모든 GLOFLUX 로봇 배터리 팩에 적용되는 것은 아니며, 특정 스마트 배터리에 적용됩니다.

로봇 응용의 경우, 엔지니어링 도면에는 인클로저 치수, 장착 위치, 커넥터 정렬, 단열 간격, 허용 조립 변형을 별도로 정의해야 합니다.

셀 매칭 및 품질 검증

우린 오버품질 시스템의 60개 검사 지점, 수입 자재부터 시작해 완제품 검사로 마무리됩니다.

생산 통제를 고려할 때 주요 요소는 다음과 같습니다:

• 세포 용량, 옴의 법칙 균형, 내부 저항의 일관성 유지.

• 용접 무결성과 상호 연결 저항.

• 절연, 커넥터의 극성, 배선.

• BMS의 노화 및 보호 기능.

설계에 적합할 경우, CAN, SMBus, I2C와 같은 보호 및 통신 기능을 통합하도록 BMS를 구성할 수 있습니다.

7. 검증 및 OEM 구매 기준

로봇용 맞춤형 리튬 배터리를 승인하기 전에 엔지니어링 팀이 측정 가능한 수용 기준을 설정해야 합니다.

검증 구역	필수 검증
전기	용량, 전압 강하, 연속/펄스 방전
열	최고 온도 및 셀 온도 확산
기계식	진동, 충격, 장착 무결성
BMS	전류 한계, 밸런싱, 고장 반응
준수	적용 가능한 UN38.3 및 제품 안전 요구사항
제조	치수 검사 및 배치 추적성

산업용의 경우, IEC 62619 적용 여부도 최종 배터리 시스템에 대해 검토해야 합니다.

OEM 사양에는 정격 전압, 듀티 사이클, 피크 전류 지속 시간, 구획 도면, 충전 방법, 환경 조건, 통신 인터페이스, 연간 수요, 유지보수 기대치가 포함되어야 합니다.

GLOFLUX로 로봇 배터리 설계

18650과 21700 셀을 비교할 때는 명목상 셀 용량뿐만 아니라 전체 배터리 시스템을 검증하는 것이 중요합니다.

GLOFLUX에서는 로봇 제조업체를 위한 셀 선정, BMS 통합, 배터리 팩 설계 및 검증을 제공합니다. 전기 및 설치 도면을 제공하면, 저희 엔지니어링 팀이 로봇의 배터리 구성을 평가합니다.

자주 묻는 질문

Q1. GLOFLUX는 18650과 21700 로봇 배터리 팩을 모두 제공하나요?

네. GLOFLUX는 AGV, AMR, 서비스 로봇, 산업용 로봇 시스템을 위한 맞춤형 18650 및 21700 리튬이온 배터리 팩을 제공합니다.

Q2. GLOFLUX는 18650과 21700 셀 중에서 어떻게 선택하나요?

필요한 용량, 방전 전류, 에너지 밀도, 설치 공간, 열 조건, 팩 구성을 평가한 후 적합한 셀을 선택합니다.

Q3. GLOFLUX가 로봇 배터리 전압과 용량을 커스터마이즈할 수 있나요?

네. 우리는 로봇의 전기 요구사항과 사용 가능한 설치 공간에 따라 전압, 용량, 직렬-병렬 구성을 맞춤화합니다.

Q4. GLOFLUX가 고전류 로봇 모터용 배터리 팩을 설계할 수 있나요?

네. 우리는 연속 전류, 피크 부하 지속 시간, 셀 사양, BMS 보호 요구사항을 기반으로 한 고방전 배터리 설계를 지원합니다.

질문 5. GLOFLUX가 제공하는 BMS 보호 기능은 무엇인가요?

저희 맞춤형 BMS 솔루션은 과충전, 과방전, 과전류, 단락 방지를 지원하며, 필요 시 온도 모니터링도 지원합니다.