전기차 배터리 신뢰성 평가 시스템






< Hi-Techniques Echelon 데이터 수집 장비와  TC 모듈 + HD 모듈 조합 >

 

1. 충·방전을 반복하여 성능과 수명을 예측하는 수명 사이클링 테스트

출처: Nissan


전기차에 사용되는 리튬이온 배터리는 적용되기 전, 다양하고 정밀한 테스트 및 분석을 거칩니다.

수많은 아날로그 / 디지털 센서, 그리고 CAN 입력을 연결할 수 있는 Echelon 장비는 간단한 원버튼 동작으로 아래를 측정하였습니다. 

1) 배터리 용량의 실제 사용량

2) 충전 사이클 횟수

3) 배터리 성능 저하율

4) 충·방전 안전성


다음은 배터리 사이클 수명에 영향을 미치는 중요한 요소들입니다.

1) 충·방전률 (Current rate)

2) 방전심도 (Depth Of Discharge)

3) 가동 온도 (Operation temperature)


결과적으로 고율방전의 전기자동차용 배터리의 사이클 수명은 3,875 사이클을 나타냈다는 연구 결과가 나왔습니다.

수천번의 사이클 테스트를 돌려도 끄떡없는 Echelon 장비는 수많은 중요 요소 데이터를 측정하여 전용 분석 소프트웨어인 Aspire을 통하여 비교 분석을 합니다.


이 테스트를 통해 전기차 배터리의 충·방전 속도나 전압에 의해 어떤 변화가 있는 지에 대해 분석하여 정확한 용량과 기대 수명을 예측할 수 있습니다.




2. 배터리 관통시험, 단락시험 같은 물리적인 환경 변화 테스트

출처: LG전자


전기차 배터리는 한번 불이 붙으면 특수 소화 없이는 꺼지지 않을 정도로 위험성이 높고, 화재와 동시에 폭발할 가능성이 커 생명을 앗아갈 만한 위력을 가지고 있습니다.

배터리 화재 뉴스와 같이 물리적인 요인이나 환경적인 요인에 의해 폭발이나 화재가 발생하지 않도록 배터리 관통시험 및 단락시험을 통한 안전성 테스트는 필수 항목입니다.


관통시험은 많은 업체들이 까다로워 하는 테스트 중 하나 이며, 배터리를 못으로 뚫어도 폭발하지 않는 제품 인지를 테스트 합니다.


단락시험은 전지 내부에서 외부의 힘을 통해 세퍼레이터가 찢어진 경우 단락 전류에 의해 전지가 과열되어 부풀어 오르거나 발화하는 경우를 방지하기 위한 테스트 입니다.




3. 온습도 챔버 등을 이용한 환경 변화 테스트

출처: LG케미토피아


리튬이온 배터리는 저온에서 방전이 급격하게 더뎌지는 특성이 있으며, 고온에서는 수명이 감소하거나 배터리가 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상이 일어납니다.

Echelon 장비로 챔버의 실제 온도, 압력, 저항 등을 계측하여 테스트 환경에 적합화 되었는지 확인 후, 아래와 같이 측정 및 테스트 하였습니다.

1) 전기차 배터리가 견딜 수 있는 온도

2) 스웰링 현상이 일어날 시, 제어시스템 동작 여부


Aspire 소프트웨어를 통한 제어 설정으로 무선 실시간 모니터링을 하였습니다.   




Echelon 데이터 수집 장비로  할 수 있는 기능

  • 배터리 충· 방전 테스트의 데이터 모니터링 시스템

  • 500채널 이상 배터리 팩 전압 및 셀 전압 / 온도 측정

  • NTC 온도센서의 저항-온도 측정

  • 개별 셀 전압 / 온도 상태 모니터링 및 알람 기능

  • 실제 아날로그 데이터와 BMS의 CAN데이터의 비교 분석

  • 냉각 팬 PWM 제어 및 환경 챔버 제어 기능 

  • 테스트 케이스 별 프로젝트 관리 기능

  • 장시간 데이터 자동 분석 및 보고서 출력


< Aspire™ 분석 소프트웨어 예시 >








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