# E-Formula 배터리 피드백

올해 배터리 파트의 역할은 구조 해석 및 설계 그리고 제작이었다. BMS를 포함한 내부 배선, 그리고 충전기는 전기시스템에서 처리했다. 이건 현 배터리와 전기시스템 인원과 협의해서 역할을 다시 정하길 바란다.

22년도 대회 당시엔 BMS와 충전기를 배터리 파트에서 담당했었다.
23년도 대회 당시엔 BMS는 병준이형이 잘 알고, 충전기는 내가 잘 알기에 전기시스템에서 담당했다.

## 1. 기간

배터리 파트는 기간 엄수가 굉장히 중요하다.
모든 파트가 기간을 엄수하는 것이 중요하지만, 특히 배터리 파트는 더욱 신경써서 일정을 체크해야 한다.

1. 적어도, 2학기 중에 크기와 형상을 결정해야 다른 파트가 무언가 일을 진행할 수 있다..

배터리 박스의 크기와 형상이 결정되지 않으면...
1. 프레임을 설계하기 힘들다.
2. 리어 공간에 위치하는 구동계를 설계하기 힘들다.
3. 컨트롤러 및 전기 박스 위치 선정하기 힘들다.

내가 할 때는 겨울방학 중반 즈음, 크기와 형상이 결정됨..

2. 내부 구성까지 모두 완성하는 것을 6월까지는 끝내야 한다.

배터리 박스가 있어야 구동 계통 테스트를 할 수 있다.
올해 7월 중순에 내부 구성이 완료되어, 뒤질 뻔했다..
나랑 병준이형은 2년차이어도 불구하고 약 2주일 간 밤새가며 구동계를 검증했다.
빠르면 빠를 수록 무조건 이득이다..

## 2. 7월 1일 배터리박스 사전 검차 이후 발견한 문제

7월 1일 배터리박스 사전 검차 이후로 여러 문제점을 발견했다.

1. **https://www.ksae.org/jajak/bbs/?number=61639&mode=view&code=J_qna&keyfield=all&keyword=%EA%B9%80%EB%B3%91%EC%B0%AC&category=&gubun=**

축전지 박스의 방화벽에 대한 규정을 확실하게 인지하고 설계해야 한다.
세그먼트의 전면부는 방화벽이 없어도 인정되기 때문에, 이를 인지하고 설계해야 한다.

2. 


버스바도 세그먼트의 일부로 취급한다.
그래서 위의 사진과 같이 만들었다.
하지만, 처음 알루미늄으로 만들었을 당시 실 치수를 안 재고, 캐드로만 설계해서
인접한 버스바를 충분하게 가리지 못했다.

3. 모든 구멍의 치수가 맞지 않았다.

드릴로 모든 구멍을 다시 뚫기 싫다면.. 공차를 여유롭게 두길 추천한다.
3mm 볼트 구멍이라고 3mm로 뚫어놓으면 안된다.
나사산까지 포함하면 3.4mm이다...
3.5mm 정도로 뚫으면 적합하다.

4. 내부 박스 높이

내부박스를 수직 방향 커버로 활용함.

이 때, 세그먼트에서 위로 올라오는 유동에 대하여 적절한 공간을 주어,
냉각 측면에서 유리한 설계를 하고자 함

규정 위반이다. 수직 방향의 커버에 대한 규정 미충족이다.
10mm 정도의 약간의 공간은 허용하지만,
해당 검차 당시, 세그먼트와 내부박스 사이 간격은 5cm 이상이었다.

5. 세그먼트를 못넣어..

배터리 박스가 용접하면서 변형이 나기도 했고,
애초에 설계할 때 노맥스와 캡톤 테이프에 의한 들어가는 공간이
타이트해지는 것을 간과한 듯 하다.

이 부분도 충분한 공차를 두길 추천한다.
오히려 세그먼트를 넣었을 때 약간 공간이 남으면, 노맥스로 채워넣으면 된다.

그리고 제발, 실측해서 하고.....

## 3. 알루미늄으로..만들자

위의 나열한 문제들 때문에, 축전지 박스를 새로 제작하기로 결정했다.

다만 빠른 부재 수급과 용접을 위해서.. 스틸로 만들었다.

진짜 ㅈㄴ 무겁다.

섀시, 파워트레인, 전기시스템 모두 작년 대비 경량화에 성공했는데, 공차 중량이 10kg이나 증가했다.

특히, 차량 조립 시 너무나 위험하다.

저번에는 정운이가 손을 다치기도 했고,

조립, 분해 과정에서 다칠 위험이 너무나 크다.

또한 놓치면 대형사고이다.

다만 알루미늄의 단점은 시간이다.
스틸 용접보다 난이도가 어렵고, 담당 인원도 첫 경험이었기에 1달 이상의 시간이 소요되었다.
그리고 방수 테스트를 할 때, 물이 세는 부분이 많았다.
또한 열변형도 자주 발생한다. 세그먼트 넣는 내벽이 틀어져서 꽤나 고생했다.

그만큼 알루미늄 용접이 어렵다.

이 부분은 그냥 외주 맡기는게 맘 편할 수도 있다.

비용이 많이 들겠지만, 항상 생각해야 하는 것은 **노동력과 시간**이다.

* 혜원, 상연이 열심히 만들어주었지만, 사용하지 못했다..

돈 주고 하루 만에 완성품 받는 게 나을 까, 몇 명이서 교대하면서 1달 동안 용접치는게 나을 까.. (혜원, 상연에게 물어보고,,, 서진이에게도 예산 관련해서 물어보고 최종 결정하길 추천..)

## 4. 설계, 가공은 신중하게..

모든 파트가 똑같겠지만, 설계는 신중하게 해야 한다.

일정이 딜레이 되면, 그 파트만 문제가 되는 것이 아니고 다른 파트의 일정도 딜레이 된다.

1. 알루미늄 배터리 박스 당시 2t 짜리 외벽을 3t로 잘못 맡겼다. 도면 확인 필수
2. 불필요한 배터리 박스 지그..(내부 격벽이 틀어지지 않는 지그는 추가하면 좋을 듯)
3. 구멍 치수 불일치

4. 브라켓 3번 맡겼다.. (배터리박스 브라켓 가격만 60만원 가량,, 용접 비용까지 치면..)

5. 브라켓 해석, 박스 해석 방법을 너무 늦게 알아버렸다.
-> 진짜 대회 못나갈 뻔 했다.
-> 이 부분은 따로 정리한 파일 있으니 그걸 참고해라

6. AIR 버스바 계산을 잘못하여 다시 맡겼다.
7. 내부박스 구멍 안맞아서 다시 뚫어서 넓히길 반복함.
(내부 박스 변형에 의한 문제, 구멍 치수 문제로 추정)
8. AIR 버스바를 빼기 위해서는 AIR를 분리하거나, 커넥터를 분리해야 함
-> 이 부분은 수정하길 추천.
9. 홀센서 문제 때문에 한참 골머리 앓았다.
-> 세그먼트 커넥터를 공구없이 분리해야 하는데,
홀센서 때문에 1번 세그먼트와 퓨즈에 연결된 커넥터가 문제가 되었다.
-> 더 깔끔하게 설계하길 추천.. (홀센서 체결 방향 있다. 제발 막 연결하지마)

10. 습한 날씨 때문에 내부 노맥스가 들떴다.
-> 순접 말고 다른 접착 방식을 생각해보길 추천..

11. 서미스터 모듈을 분리하지 않고는 커넥터를 꽂을 수가 없어서, 서미스터 모듈 위치를 재수정했다.

12. 내부 박스 설계 시 이빨을 내지 않아서,, 일일이 수직 맞춰서 용접쳤다.
-> 특히, 손잡이 부분이 많이 틀어졌다..

13. 

내부 박스를 체결하는 볼트가 벽에 걸리는 것을 생각하지 못해, U자 형태로 갈아냈다.

* 모든 부품의 체결 방법을 고려해야 한다.
* 볼팅을 할 때, 공구가 들어가는 위치에 있는 지를 항상 생각해야 한다.
-> 일례로 냉각팬은 4개의 볼트 구멍이 있지만, 밑 부분 2개는 체결하기가 빡세다.
-> 이러한 모든 경우를 고려하여 최적의 설계를 해야 한다.

## 5. 냉각용 구멍 QnA에 물어보자



해당 규정 때문에 냉각용 구멍은 10mm의 구멍을 오지게 뚫었다.
이 규정에 대해서는 오피셜들도 실효성에 대한 의문을 갖고 있는 부분이다.
내년도 규정부터는 사라질 수도 있으니, QnA에 물어보길 추천한다.

## 6. 세그먼트 폭발 사고

23년 1월에 1번, 23년 5월에 2번 총 3번의 세그먼트 합선 사고가 발생했다.

작업 중에 세그먼트 양 끝단이 0.01옴의 도체로 이어진 것이다.

V = IR에 따르면, 단순히 이론적인 계산으로만 I = 58.8V / 0.01옴 = 5880A이다.
당연히 0.01옴의 도체는 전류를 버티지 못하고 터지겠지,
그에 따라 세그먼트도 과 방전에 의해서 죽거나, 타겠지..

그 중, 5월에 발생한 세그먼트 사고는 폭발 사고로 이어져, 큰 화재로 이어질 뻔 했을 만큼 위험했었다.

늘 조심해야 한다.

## 7. 조립성 (매우 중요)

4번 내용과 이어지는 내용이지만, 배터리 박스의 조립성이 편하면 편할 수록
배터리 검차를 빠르게 통과할 수 있는 이점이 있을 뿐더러, 사고의 위험성이 줄어든다.

"무게중심을 위한 대칭 고려", 이런 것 보다 조립성을 확연히 개선하는 게 더욱 중요하다고 느낀 한 해였다.

22년 보다 조립성은 개선되었지만, 배터리 검차를 총 3시간 30분에 걸쳐서 완료했다.

더욱 빠른 해체와 조립을 할 수 있다면,, 그에 더해 안전하게 작업할 수 있다면,, 더욱 유리한 고지를 선점할 수 있을 것이다.

1. 내부박스를 만든 것은 조립성 개선에 큰 기여를 함
2. 그럼에도 더욱 효율적인 설계가 있을 것이라 생각함

1. 회로 기판에서 나오는 링터미널의 개수를 줄이는 방안을 생각하자 (전기 애들이랑 말해봐)
2. 온도 센서 연결 선이 복잡하다. (더욱 깔끔하게 정리 가능)
3. 볼티지 탭!! 무조건 수정해야 함 (8번에서 다룰 예정)
4. 세그먼트를 탈거하기 위해서 손잡이를 분해해야 함
5. AIR 출력 단자에 연결 되는 선들 (충전 링 터미널, 버스바, 회로 링 터미널 등)이 복잡하다.
(특히, 충전 링 터미널은 찢어지기 직전..)
6. 뒷통수가 있는 건 장단점이 많다.

(AIR, 냉각팬, 커넥터 위치가 매우 적절하다.)
(파워트레인 모터와 간섭나기 쉽상, 탈거할 때 불편)

## 8. Voltage Tap

대회 일주일 전, 내부 박스에 의한 볼티지 탭의 손상으로 합선 사고가 발생했다.
현, 볼티지 탭의 구조는 너무나 위험하다.
내부 박스에 의해 눌려지는 구조이기 때문에, 사고가 날 수 밖에 없다.
길이도 적절하지 못하여, 당겨지면서 선이 끊어져서 발생할 위험도 존재한다.
그리고 BMS와 연결하는데 상당히 애를 먹었다.

이 부분에 대해서 더욱 안전하고 편리한 방법이 있을 것이라 생각된다.

* 나는 PCB를 만들어서 세그먼트에 고정시키는 방법이 생각난다.
* 다른 팀들이 어떻게 만들었는 지 알아보고, 설계하길 추천한다.

## 9. 도체 접촉 면적 확보

아자대 주행 중 AIR+, AIR-가 붙어있음에도 불구하고 TSMP를 찍어보니 2V가 찍히는 것을 발견했다.

1. 모터 컨트롤러의 중간 커패시터가 죽었는 지 확인해보았다.
2. 정션 박스 내 체결 불량인 부분을 확인했다.
3. 1번과 2번이 정상이었으므로, 배터리 박스 내 문제라고 판단함
4. 문제 원인은 AIR 버스바의 접촉 불량이었다.
5. 절연을 위해서 노맥스를 발랐는데, 노맥스 때문에 도체 간 접촉이 이루어지지 않아서 문제가 발생한 것,,


두 개의 버스바가 너무 가깝기 때문에 노맥스로 절연해야 한다.
그러나 절연을 하는 과정에서 도체가 제대로 접촉하지 못하면, 접촉 불량으로 사고가 발생할 수 있다.

* 자칫 잘못하면 컨트롤러 혹은 모터가 고장나는 상황이 발생할 수 있다..
* 항상 고전압, 고전류 라인은 도체끼리 제대로 접촉했는 지 확인해야 한다.

## 10. 용접 너트 활용

배터리 박스 브라켓 너트 용접할 때 용접용 너트 활용하면 좋을 듯
https://kr.misumi-ec.com/vona2/detail/221000545212/?HissuCode=HNTWP-SUS-M10

열변형이 적어 나사산이 나가는 걸 방지할 수 있음
더욱 정확한 포인트에서 용접 가능