전기 상용차가 처음 시장에 나왔을 때, 공랭식이 기본 선택이었습니다. 초기 배달 차량의 50-100kWh 배터리 팩에는 간단하고 저렴하며 충분했습니다. 하지만 현재 세대의 상용 EV는 200-500kWh 배터리 팩, 150-350kW 고속 충전, 그리고 -30°C에서 +50°C까지의 글로벌 작동 환경을 갖추고 있어 공랭식으로는 감당할 수 없는 수준에 이르렀습니다.
Applied Thermal Engineering (vol. 225, 2023, 120216)에 게재된 2023년 기술 검토에 따르면, 중부하 주행 시 공랭식 배터리 팩은 팩 전체에 걸쳐 5-10°C의 온도 구배를 보이는 반면, 액랭식 시스템은 2-3°C를 보입니다. 이 온도 구배는 셀 노화를 가속화하는 직접적인 결과로, 가장 따뜻한 셀은 동일한 팩 내에서 가장 시원한 셀보다 최대 2배 빠르게 열화됩니다.
이 글은 Newbase 장착 차량의 12개월간의 차량대 모니터링 데이터와 업계 벤치마크를 기반으로 수랭식 BTMS와 공랭식 시스템의 데이터 기반 비교를 제공합니다.
이 비교에는 Newbase 수랭식 BTMS와 Bosch 및 Mahle 액랭식 솔루션을 비교하는 경쟁 벤치마킹 섹션(섹션 8)도 포함되어 있어, 차량 구매 엔지니어에게 공급업체 평가를 위한 실질적인 참고 자료를 제공합니다.
두 접근 방식의 근본적인 물리적 차이는 작동 유체의 열적 특성에 뿌리를 두고 있습니다:
지역 시장 관점에서 볼 때, 공간 절약은 유럽 시내버스(섀시 포장 제약이 EU 지침 2007/46/EC(전체 차량 형식 승인)에 의해 규제됨)와 호주 광산 트럭(섀시에 장착된 장비의 모든 킬로그램이 적재 용량을 직접적으로 감소시킴)에 특히 가치가 있습니다.
| 매개변수 | 공랭식 시스템 | 수랭식 BTMS (Newbase 10kW) |
|---|---|---|
| 정격 냉각 용량 | 1-5kW (주변 온도에 따라 다름) | 10kW |
| COP | 1.5-3.0 | >=2.5 (측정값 2.65-2.85) |
| 작동 온도 범위 | -10°C ~ 50°C | -30°C ~ +80°C |
| 0°C 이하 냉각 | 효과 없음 | 있음 (PTC 히터 옵션) |
| 최대 셀 온도 (35°C 주변, 1C 방전) | 48-55°C | 36-40°C |
| 팩 온도 구배 | 5-10°C | 2-3°C |
냉각 용량 격차는 고속 충전 시 가장 두드러집니다. 150kW DC 충전 시 10kW BTMS는 배터리 온도를 설정값에서 2°C 이내로 유지합니다. 동일한 시나리오에서 공랭식 시스템은 일반적으로 15분 이내에 7-10°C의 온도 상승을 보이며 충전 전류 저하를 유발합니다.
배터리 팩 전체의 온도 균일성은 장기적인 사이클 수명에 가장 중요한 요인 중 하나입니다. 병렬로 연결된 스트링 내의 셀이 다른 온도에서 작동하면, 더 따뜻한 셀이 더 많은 전류를 전달하고 더 빨리 노화되어 팩 용량의 제한 요인이 됩니다.
냉각 시스템이 소비하는 모든 와트는 추진에 사용 가능한 에너지를 줄입니다.
유럽의 경우, 에너지 비용이 평균 $0.25-0.35/kWh(Eurostat 2024)인 유럽의 차량 운영업체에게 400kWh의 일일 소비량에 대한 공랭식 시스템의 5-8% 기생 손실은 차량당 연간 $5,000-8,000의 추가 전기 비용으로 이어집니다. 3.0-3.5%의 기생 손실을 보이는 수랭식 BTMS는 이를 $3,000-4,500로 줄여 차량당 연간 $2,000-3,500를 절약합니다.
공랭식은 냉각만 합니다. 배터리를 가열할 수 없습니다. 추운 기후에서는 배터리가 내부 저항 가열에 의존해야 하며, 이는 100kWh 배터리 용량당 10°C 온도 상승에 0.3-0.5kWh를 소비하며 30-40분이 걸립니다.
옵션 PTC 히터가 있는 수랭식 BTMS는 냉각수를 직접 가열합니다. Newbase 10kW 장치는 24kW PTC 히터를 제공하며, 이는 냉각수 부피에 따라 -20°C에서 +20°C까지 8-10분 안에 냉각수를 가열할 수 있습니다.
| 비용 요소 | 공랭식 시스템 | 수랭식 BTMS (Newbase 12kW) |
|---|---|---|
| 초기 하드웨어 비용 | $4,000-6,000 | $8,500-12,000 |
| 설치 | $1,500-2,500 | $2,000-3,000 |
| 배터리 교체 (팩 수명, 비례 배분) | $25,000-35,000 (짧은 수명) | $15,000-20,000 (긴 수명) |
| 5년 기생 에너지 비용 | $6,000-9,000 | $3,500-5,500 |
| 5년 유지보수 | $1,000-2,000 | $2,500-4,000 |
| 5년 총 비용 | $37,500-54,500 | $31,500-44,500 |
수랭식 BTMS의 5년 TCO는 주로 더 긴 배터리 팩 수명으로 인해 15-20% 더 낮습니다.
이 TCO 수치는 내몽골 대형 트럭 차량대 데이터에 기반합니다. 유럽 운영업체의 경우 에너지 비용 구성 요소가 더 높으며($0.30/kWh 대 중국의 $0.12/kWh), 이는 손익분기점을 18-24개월에서 14-18개월로 이동시킵니다. 호주 광산 운영업체의 경우, 디젤 발전기 충전 비용이 $0.40-0.60/kWh일 수 있으므로 손익분기점은 10-14개월로 더욱 단축됩니다.
여러 공급업체를 평가하는 차량대 구매 엔지니어를 위해 다음 비교는 두 개의 기존 유럽 열 관리 브랜드에 대한 기술 참조를 제공합니다:
| 매개변수 | Newbase 12kW | Bosch eCooling (12kW급) | Mahle Battery Thermal Management (12kW급) |
|---|---|---|---|
| 정격 냉각 용량 | 12kW | 12kW | 11.5kW |
| 측정 COP | 2.65-2.85 | 2.4-2.6 (게시된 데이터 시트) | 2.3-2.5 (게시된 데이터 시트) |
| PTC 히터 (옵션) | 12kW (표준); 24kW (10kW 모델) | 10kW (최대) | 8kW (최대) |
| 무게 | >=5kg | 92-98kg (변형에 따라 다름) | 88-95kg |
| 치수 (LxWxH mm) | 1158x604x355 | 1250x650x380 | 1200x620x370 |
| 전기 통합 | 4-in-1 (컨트롤러, 접촉기, 퓨즈, 사전 충전) | 2-in-1 (컨트롤러 + 접촉기 별도) | 3-in-1 (컨트롤러, 접촉기, 퓨즈 별도) |
| IP 등급 | IP67 (전기) / IP27 (장치) | IP65 (전기) | IP65 (전기) |
| 통신 프로토콜 | J1939, CANopen, Modbus RTU (필드 선택 가능) | J1939만 해당 | CANopen만 해당 |
| 맞춤화 (OEM/ODM) | 전압, CAN .dbc, 커넥터, PTC, 인클로저 색상, 장착 지점 | 제한적 (전압 및 커넥터만 해당) | 제한적 (CAN 프로토콜 및 커넥터만 해당) |
| 염수 분무 보호 | 720시간 ASTM B117 (표준), 304L SS 피팅 (옵션) | 480시간 (표준) | 480시간 (표준) |
| 리드 타임 (표준) | 4-6주 | 10-14주 | 10-14주 |
90톤 전기 광산 트럭(520kWh LFP 배터리)은 원래 공랭식 시스템으로 설계되었으나, 주변 온도 38°C에서 적재된 오르막 운행 시 배터리 온도를 50°C 이하로 유지할 수 없었습니다. 이 트럭은 Newbase 16kW 수랭식 BTMS로 개조되었습니다.
10대의 전기 버스(각각 303kWh)에 대한 비교 시험이 진행되었습니다: 공랭식 버스 5대, Newbase 10kW 수랭식 BTMS 버스 5대. 이 시험은 동일한 도시 경로에서 12개월 동안 진행되었습니다.
공랭식 랙을 사용하는 500kWh ESS(LFP, 5x 100kWh 랙)가 Newbase 8kW BTMS 장치 1개를 사용한 액랭식 시스템으로 교체되었습니다. 이 ESS는 상업용 건물의 피크 셰이빙을 제공합니다.
Newbase는 압축기, 펌프, 컨트롤러 및 모든 전기 부품을 포함하는 3년 종합 보증으로 BTMS 장치를 지원합니다. 차량대 고객에게는 5년 연장 보증 패키지가 제공됩니다. OEM/ODM 고객은 연간 물량 약정에 따라 맞춤형 보증 조건을 받습니다.
모든 장치에는 CAN 기반 데이터 업로드를 통한 원격 진단 지원이 포함됩니다. Newbase 엔지니어링 팀은 중요한 차량대 문제에 대해 24시간 기술 지원 응답을 제공합니다.
국제 고객을 위해 Newbase는 독일(EU), 텍사스(북미), 퍼스(호주)에 지역 서비스 파트너를 유지하여 현장 시운전 지원, 예비 부품 재고 및 보증 서비스를 제공합니다. 이를 통해 세 지역 중 어느 곳에서든 중요한 BTMS 고장에 대한 평균 응답 시간은 48시간 미만으로 유지됩니다.
수랭식 BTMS는 냉각 용량, 온도 균일성, 에너지 효율성, 저온 성능 및 총 소유 비용 등 모든 중요한 지표에서 공랭식보다 우수합니다. 12개월간의 차량대 데이터와 실제 배포 사례는 수랭식 BTMS의 초기 하드웨어 프리미엄이 더 긴 배터리 수명, 낮은 에너지 소비 및 계획되지 않은 가동 중단 시간 감소를 통해 회수된다는 것을 확인시켜 줍니다. 100kWh 이상의 배터리 팩을 갖춘 상용 EV의 경우, 공랭식은 더 이상 기술적으로 실행 가능한 옵션이 아닙니다.
Bosch, Mahle와 같은 기존 유럽 브랜드와 비교할 때, Newbase BTMS는 경쟁력 있거나 우수한 COP, 더 높은 PTC 히터 전력, 더 큰 맞춤화 유연성, 그리고 훨씬 짧은 리드 타임을 제공하여 북미, 유럽 및 호주 전역의 비용에 민감한 OEM 및 차량대 운영업체에게 강력한 선택이 됩니다.
전기 상용차가 처음 시장에 나왔을 때, 공랭식이 기본 선택이었습니다. 초기 배달 차량의 50-100kWh 배터리 팩에는 간단하고 저렴하며 충분했습니다. 하지만 현재 세대의 상용 EV는 200-500kWh 배터리 팩, 150-350kW 고속 충전, 그리고 -30°C에서 +50°C까지의 글로벌 작동 환경을 갖추고 있어 공랭식으로는 감당할 수 없는 수준에 이르렀습니다.
Applied Thermal Engineering (vol. 225, 2023, 120216)에 게재된 2023년 기술 검토에 따르면, 중부하 주행 시 공랭식 배터리 팩은 팩 전체에 걸쳐 5-10°C의 온도 구배를 보이는 반면, 액랭식 시스템은 2-3°C를 보입니다. 이 온도 구배는 셀 노화를 가속화하는 직접적인 결과로, 가장 따뜻한 셀은 동일한 팩 내에서 가장 시원한 셀보다 최대 2배 빠르게 열화됩니다.
이 글은 Newbase 장착 차량의 12개월간의 차량대 모니터링 데이터와 업계 벤치마크를 기반으로 수랭식 BTMS와 공랭식 시스템의 데이터 기반 비교를 제공합니다.
이 비교에는 Newbase 수랭식 BTMS와 Bosch 및 Mahle 액랭식 솔루션을 비교하는 경쟁 벤치마킹 섹션(섹션 8)도 포함되어 있어, 차량 구매 엔지니어에게 공급업체 평가를 위한 실질적인 참고 자료를 제공합니다.
두 접근 방식의 근본적인 물리적 차이는 작동 유체의 열적 특성에 뿌리를 두고 있습니다:
지역 시장 관점에서 볼 때, 공간 절약은 유럽 시내버스(섀시 포장 제약이 EU 지침 2007/46/EC(전체 차량 형식 승인)에 의해 규제됨)와 호주 광산 트럭(섀시에 장착된 장비의 모든 킬로그램이 적재 용량을 직접적으로 감소시킴)에 특히 가치가 있습니다.
| 매개변수 | 공랭식 시스템 | 수랭식 BTMS (Newbase 10kW) |
|---|---|---|
| 정격 냉각 용량 | 1-5kW (주변 온도에 따라 다름) | 10kW |
| COP | 1.5-3.0 | >=2.5 (측정값 2.65-2.85) |
| 작동 온도 범위 | -10°C ~ 50°C | -30°C ~ +80°C |
| 0°C 이하 냉각 | 효과 없음 | 있음 (PTC 히터 옵션) |
| 최대 셀 온도 (35°C 주변, 1C 방전) | 48-55°C | 36-40°C |
| 팩 온도 구배 | 5-10°C | 2-3°C |
냉각 용량 격차는 고속 충전 시 가장 두드러집니다. 150kW DC 충전 시 10kW BTMS는 배터리 온도를 설정값에서 2°C 이내로 유지합니다. 동일한 시나리오에서 공랭식 시스템은 일반적으로 15분 이내에 7-10°C의 온도 상승을 보이며 충전 전류 저하를 유발합니다.
배터리 팩 전체의 온도 균일성은 장기적인 사이클 수명에 가장 중요한 요인 중 하나입니다. 병렬로 연결된 스트링 내의 셀이 다른 온도에서 작동하면, 더 따뜻한 셀이 더 많은 전류를 전달하고 더 빨리 노화되어 팩 용량의 제한 요인이 됩니다.
냉각 시스템이 소비하는 모든 와트는 추진에 사용 가능한 에너지를 줄입니다.
유럽의 경우, 에너지 비용이 평균 $0.25-0.35/kWh(Eurostat 2024)인 유럽의 차량 운영업체에게 400kWh의 일일 소비량에 대한 공랭식 시스템의 5-8% 기생 손실은 차량당 연간 $5,000-8,000의 추가 전기 비용으로 이어집니다. 3.0-3.5%의 기생 손실을 보이는 수랭식 BTMS는 이를 $3,000-4,500로 줄여 차량당 연간 $2,000-3,500를 절약합니다.
공랭식은 냉각만 합니다. 배터리를 가열할 수 없습니다. 추운 기후에서는 배터리가 내부 저항 가열에 의존해야 하며, 이는 100kWh 배터리 용량당 10°C 온도 상승에 0.3-0.5kWh를 소비하며 30-40분이 걸립니다.
옵션 PTC 히터가 있는 수랭식 BTMS는 냉각수를 직접 가열합니다. Newbase 10kW 장치는 24kW PTC 히터를 제공하며, 이는 냉각수 부피에 따라 -20°C에서 +20°C까지 8-10분 안에 냉각수를 가열할 수 있습니다.
| 비용 요소 | 공랭식 시스템 | 수랭식 BTMS (Newbase 12kW) |
|---|---|---|
| 초기 하드웨어 비용 | $4,000-6,000 | $8,500-12,000 |
| 설치 | $1,500-2,500 | $2,000-3,000 |
| 배터리 교체 (팩 수명, 비례 배분) | $25,000-35,000 (짧은 수명) | $15,000-20,000 (긴 수명) |
| 5년 기생 에너지 비용 | $6,000-9,000 | $3,500-5,500 |
| 5년 유지보수 | $1,000-2,000 | $2,500-4,000 |
| 5년 총 비용 | $37,500-54,500 | $31,500-44,500 |
수랭식 BTMS의 5년 TCO는 주로 더 긴 배터리 팩 수명으로 인해 15-20% 더 낮습니다.
이 TCO 수치는 내몽골 대형 트럭 차량대 데이터에 기반합니다. 유럽 운영업체의 경우 에너지 비용 구성 요소가 더 높으며($0.30/kWh 대 중국의 $0.12/kWh), 이는 손익분기점을 18-24개월에서 14-18개월로 이동시킵니다. 호주 광산 운영업체의 경우, 디젤 발전기 충전 비용이 $0.40-0.60/kWh일 수 있으므로 손익분기점은 10-14개월로 더욱 단축됩니다.
여러 공급업체를 평가하는 차량대 구매 엔지니어를 위해 다음 비교는 두 개의 기존 유럽 열 관리 브랜드에 대한 기술 참조를 제공합니다:
| 매개변수 | Newbase 12kW | Bosch eCooling (12kW급) | Mahle Battery Thermal Management (12kW급) |
|---|---|---|---|
| 정격 냉각 용량 | 12kW | 12kW | 11.5kW |
| 측정 COP | 2.65-2.85 | 2.4-2.6 (게시된 데이터 시트) | 2.3-2.5 (게시된 데이터 시트) |
| PTC 히터 (옵션) | 12kW (표준); 24kW (10kW 모델) | 10kW (최대) | 8kW (최대) |
| 무게 | >=5kg | 92-98kg (변형에 따라 다름) | 88-95kg |
| 치수 (LxWxH mm) | 1158x604x355 | 1250x650x380 | 1200x620x370 |
| 전기 통합 | 4-in-1 (컨트롤러, 접촉기, 퓨즈, 사전 충전) | 2-in-1 (컨트롤러 + 접촉기 별도) | 3-in-1 (컨트롤러, 접촉기, 퓨즈 별도) |
| IP 등급 | IP67 (전기) / IP27 (장치) | IP65 (전기) | IP65 (전기) |
| 통신 프로토콜 | J1939, CANopen, Modbus RTU (필드 선택 가능) | J1939만 해당 | CANopen만 해당 |
| 맞춤화 (OEM/ODM) | 전압, CAN .dbc, 커넥터, PTC, 인클로저 색상, 장착 지점 | 제한적 (전압 및 커넥터만 해당) | 제한적 (CAN 프로토콜 및 커넥터만 해당) |
| 염수 분무 보호 | 720시간 ASTM B117 (표준), 304L SS 피팅 (옵션) | 480시간 (표준) | 480시간 (표준) |
| 리드 타임 (표준) | 4-6주 | 10-14주 | 10-14주 |
90톤 전기 광산 트럭(520kWh LFP 배터리)은 원래 공랭식 시스템으로 설계되었으나, 주변 온도 38°C에서 적재된 오르막 운행 시 배터리 온도를 50°C 이하로 유지할 수 없었습니다. 이 트럭은 Newbase 16kW 수랭식 BTMS로 개조되었습니다.
10대의 전기 버스(각각 303kWh)에 대한 비교 시험이 진행되었습니다: 공랭식 버스 5대, Newbase 10kW 수랭식 BTMS 버스 5대. 이 시험은 동일한 도시 경로에서 12개월 동안 진행되었습니다.
공랭식 랙을 사용하는 500kWh ESS(LFP, 5x 100kWh 랙)가 Newbase 8kW BTMS 장치 1개를 사용한 액랭식 시스템으로 교체되었습니다. 이 ESS는 상업용 건물의 피크 셰이빙을 제공합니다.
Newbase는 압축기, 펌프, 컨트롤러 및 모든 전기 부품을 포함하는 3년 종합 보증으로 BTMS 장치를 지원합니다. 차량대 고객에게는 5년 연장 보증 패키지가 제공됩니다. OEM/ODM 고객은 연간 물량 약정에 따라 맞춤형 보증 조건을 받습니다.
모든 장치에는 CAN 기반 데이터 업로드를 통한 원격 진단 지원이 포함됩니다. Newbase 엔지니어링 팀은 중요한 차량대 문제에 대해 24시간 기술 지원 응답을 제공합니다.
국제 고객을 위해 Newbase는 독일(EU), 텍사스(북미), 퍼스(호주)에 지역 서비스 파트너를 유지하여 현장 시운전 지원, 예비 부품 재고 및 보증 서비스를 제공합니다. 이를 통해 세 지역 중 어느 곳에서든 중요한 BTMS 고장에 대한 평균 응답 시간은 48시간 미만으로 유지됩니다.
수랭식 BTMS는 냉각 용량, 온도 균일성, 에너지 효율성, 저온 성능 및 총 소유 비용 등 모든 중요한 지표에서 공랭식보다 우수합니다. 12개월간의 차량대 데이터와 실제 배포 사례는 수랭식 BTMS의 초기 하드웨어 프리미엄이 더 긴 배터리 수명, 낮은 에너지 소비 및 계획되지 않은 가동 중단 시간 감소를 통해 회수된다는 것을 확인시켜 줍니다. 100kWh 이상의 배터리 팩을 갖춘 상용 EV의 경우, 공랭식은 더 이상 기술적으로 실행 가능한 옵션이 아닙니다.
Bosch, Mahle와 같은 기존 유럽 브랜드와 비교할 때, Newbase BTMS는 경쟁력 있거나 우수한 COP, 더 높은 PTC 히터 전력, 더 큰 맞춤화 유연성, 그리고 훨씬 짧은 리드 타임을 제공하여 북미, 유럽 및 호주 전역의 비용에 민감한 OEM 및 차량대 운영업체에게 강력한 선택이 됩니다.
