자동화된 테스트의 복잡성 완화: PXB 전원 공급 장치를 사용한 EV 배터리 성능 테스트

측정 데이터를 기록하고 테스트 장비를 제어하려면 자동화된 테스트를 위해 LabVIEW 또는 PyVISA/Python과 같은 소프트웨어를 실행하려면 부피가 크고 값비싼 설정이 필요할 수 있습니다. 그러나 EV 배터리 테스트에서는 이러한 설정의 복잡성이 크게 증가할 수 있습니다. 자동차 검증 테스트는 배터리 사이클러, 측정/기록 장치, 대형 환경 챔버 및 냉각 시스템을 사용하여 대규모이고 비용이 많이 드는 작업이 될 수 있습니다. 이 인프라는 차량 수명 동안 다양한 환경적, 기계적, 전기적 부담에도 불구하고 자동차 장비가 명목상으로 작동할 수 있도록 보장하기 위해 필요합니다.

EV 배터리 성능 테스트는 CC 및 CV 충전 프로필을 사용한 기존 배터리 테스트와 다릅니다. 이러한 테스트에서는 예를 들어 EV 파워트레인에 대한 전력 변환기의 고조파 영향과 궁극적으로 배터리 충전 및 방전이 고려됩니다. 이러한 테스트 중에는 배터리의 과도 응답 특성도 고려해야 하며 배터리를 충전하려면 보다 실제적인 동적 프로필이 필요합니다. 이 테스트 중에는 소프트웨어를 너무 복잡하게 하지 않고도 이러한 파형을 쉽게 시퀀스하고 출력할 수 있는 전원 공급 장치가 있으면 유용합니다. Kikusui PXB 전원 공급 장치는 내장된 웹 서버를 통해 버튼 클릭만으로 쉽게 시퀀싱을 수행하고 테스트 파형을 출력할 수 있습니다. 내부 데이터 로거는 사용자가 배터리 성능을 분석할 수 있도록 모든 측정값을 기록할 수 있습니다. 이 기사에서는 다양한 배터리 사이클링 테스트를 설명하고 PXB 전원 공급 장치를 사용하여 복잡한 테스트도 쉽게 수행할 수 있는 방법을 설명합니다.

리튬 이온(Li-ion) 배터리는 종종 EV용 배터리로 선택되며 이러한 배터리는 달력 및 주기적인 노화로 인해 어려움을 겪습니다. 달력은 주로 배터리의 온도와 충전 상태(SoC)에 따라 달라집니다. SoC는 배터리 자체에 대한 배터리 충전 수준이며 일반적으로 백분율로 표시됩니다. 다른 노화 메커니즘은 충전 및 구동 작동으로 인해 발생하며, 후자는 동적 부하 프로필이 필요합니다.

배터리 사이클링 테스트에서는 배터리가 에너지 저장 잠재력에 도달할 때까지 배터리를 반복적으로 충전하고 방전해야 합니다. 이러한 신뢰성 테스트에는 수개월 간의 지속적인 사이클링이 필요할 수 있으므로 비용이 많이 들고 에너지 집약적입니다. 방전된 모든 에너지는 대류 냉각(액체 또는 강제 공기) 저항성 로드 뱅크를 통해 소산되는 경우가 많습니다. SoC, 온도, 용량, DoD(방전 깊이) 등 다양한 매개변수는 매 사이클 이후 또는 각 테스트 중 서로 다른 미리 결정된 지점에서 측정됩니다. 충전 방법은 정전류(CC), 정전압(CV), 정전력(CP), 하이브리드 CC-CV 충전 방법 중 하나로 다양할 수 있습니다. 다양한 리튬 이온 기술에 대해 수행된 다양한 테스트와 공개적으로 사용 가능한 데이터 세트에 대한 아이디어를 여기에서 볼 수 있습니다. 자주 사용되는 하이브리드 CC-CV 방식은 다음에서 볼 수 있습니다.그림 1 . 배터리는 배터리가 미리 설정된 전압 수준(Uch)에 도달할 수 있도록 하는 정전류(Ich)로 충전됩니다. 그런 다음 충전 전류가 점차 감소하는 동안 Uch는 일정하게 유지됩니다. 그런 다음 충전 전류가 일반적으로 정격 전류의 3% 미만인 차단 수준(Iend) 아래로 떨어지면 충전 프로세스가 중단됩니다[1].

Kikusui PXB 전원 공급 장치는 CC, CV, CP 및 CC-CV 충전을 수행하여 다양한 배터리 토폴로지의 정상 상태 동작과 수명 성능을 분석할 수 있습니다. 부하의 임피던스와 전압 설정을 전원 공급 장치의 전류 설정(V/I=R)으로 나눈 관계에 따라 오버슈트가 발생할 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 배터리 연결 시 CC 모드 우선순위를 설정하면 오버슈트를 방지할 수 있습니다. 전원 공급 장치의 필요한 응답 속도는 테스트 조건 및 부하 사양에 따라 최적화될 수 있습니다(그림 2).

양방향 공급 장치는 현장 재생 기능도 제공하여 배터리 사이클링 테스트를 위한 소스와 싱크를 모두 제공합니다. 테스트 중인 배터리에서 장치로 전력이 재생성되면 부하 전력이 재사용 가능한 전력으로 변환되어 AC LINE으로 재생성됩니다. 이는 로드 뱅크에 과도한 에너지를 낭비하는 대신 잠재적으로 인근 랙과 인근 테스트 장비에 공급할 수 있습니다.