전기 자동차 배터리 측정 및 분석

generic electric car with battery visible x-ray charging at public charger in city parking lot with lens flare 3d render

매일 우리는 친환경 전력과 지상 (NEV, BEV)의 전기 차량뿐만 아니라 물과 공중에서도 보다 지속 가능한 이동성에 가까워지고 있습니다.

CO2 배출을 줄이는 '지속 가능한 해결책'을 사용하여 기후를 보호하려는 메가 트렌드는 고용량/고전력 배터리나 H2 기반 연료 전지와 같은 기술을 모바일 에너지의 주요 원천으로 추진하고 있습니다. 연소 엔진에서 벗어나기 위해서는 새로운 안전 개념, 새로운 테스트 환경, 새로운 유형의 센서 및 측정 기술, 적응된 데이터 분석 등 테스트 및 측정 내에서 새로운 사고 방식이 필요합니다.

새로운 드라이브 트레인 기술 – 새로운 테스트 요구 사항

지속 가능한 친환경 모빌리티를 찾기 위해 HBK는 초기에 차량용 모바일 에너지 저장 장치의 개발 및 테스트에서 문제에 연구하기 시작했습니다. 테스트 및 측정, 전력 테스트, 음향 및 진동 및 환경 테스트 분야의 시장 리더인 HBK는 혁신적인 에너지 저장 및 전반적인 NEV 개념 검증 측면에서 자동차 및 상용차와 같은 산업의 다양한 요구 사항과 요구 사항에 대한 컨설팅을 제공하고 있습니다.

현대 차량에서 최대 1000V 전압을 가진 배터리는 광범위한 시험이 필요하며, 위험한 전기 전압과 리튬을 전기화학 공정의 핵심 요소로 다루는 특수 안전 조치로 확장됩니다. 테스트 범위 내에서 HBK는 대부분의 측정 변수를 다룹니다.

성능 및 효율 분석을 위한 전기 전압, 전류 및 전력
안전 단락 테스트 및 최적화된 충전 테스트
기계적 내구성 및 포장 분석을 위한 힘, 변형, 압력 및 무게
열 내구성 분석을 위한 온도, 흐름 및 압력

연소 엔진 테스트에는 최대 300 개의 온도 측정 지점과 높은 다이나믹 토크, 속도 및 압력 측정이 포함됩니다. 배터리와 연료 전지의 통합으로 인해 측정 채널의 수가 현대 구동계의 가장 큰 구성 요소인 에너지 저장 장치로 이동하고 있습니다.

왜 측정 및 데이터 분석이 필요한가요?

오늘날의 전기 파워트레인 솔루션에서는 단일 셀 배터리부터 배터리 팩까지 모든 측면이 가상(시뮬레이션) 및 물리적 테스트를 통해 다음과 같은 일반적인 범위로 다루어집니다:

장기 배터리 신뢰성 테스트, 방전, 충전주기(느림, 빠름), 개별 셀 장력 및 온도 측정을 포함한 자가 방전, 전체 전력 분석에 중점을 둡니다.
전력, 효율성 및 역 부하 피드백에 초점을 맞춘 Dyno 테스트
특정 환경 테스트 셰이커의 사용 지향적 기계적 하중 프로파일기후 챔버의 온도 변화가 오르내림과 결합되어 있습니다
오용 및 충격 테스트 (과부하, 단락, 과열, 기계적 스트레스, 결함)
구조적 무결성 테스트, 도로 하중 데이터 수집(RLDA)을 위한 모바일 차량 테스트 시작, 일시적인 상태에서의 사계절 환경 시험

연료전지

HBK의 테스트 및 측정 솔루션은 연료 전지 스택, 리폼머(heat exchangers, catalysts) 및 펌프나 에너지 저장용 배터리와 같은 시스템 구성 요소를 측정하는 것을 목표로 하는 연료전지 (FCEV) 분야의 주요 고객과 협력하여 사용됩니다.

Battery Structural Testing

The battery is among the largest and heaviest part of modern electric vehicles. Overall lightweight design and flexible packaging need to be balanced. Optimal weight, structural durability, and overall life-cycle estimation are key parameters that need to be validated before the start of production. HBK is among the leading supplier of seamless measurement chains not only for measurement and physical structural durability testing, but also virtual structural durability testing and lifetime estimation.

배터리 파이로퓨즈 단락 테스트

고출력 배터리의 회로 차단기와 파이로퓨즈를 검증하려면 몇 킬로암페어 범위의 전류를 매우 높은 샘플 속도로 측정하여 피크 전류를 포착할 수 있어야 합니다. 또한 몇 암페어의 전류를 정밀하고 높은 역학으로 측정 할 수있는 기능이 필요합니다. 그리고 높은 전압, 높은 전류, 매우 빠른 상승 시간으로 인해 EMI 면역력, 과전압 보호 및 절연과 관련하여 사용된 DAQ 시스템에 높은 요구를 제기합니다. 단락 테스트를 수행하는 한 가지 방법은 비선형 전류 센서와 Genesis HighSpeed 데이터 레코더를 사용하는 것입니다.

파우치 셀 테스트 : 배터리의 기계적 테스트

포스 트랜스듀서는 충전/방전 사이클 동안 배터리 셀의 스트레스를 평가하는 데 사용할 수 있는 배터리 용량이 얼마나 빨리 감소하는지 이해하는 데 도움이 됩니다.

파우치 셀 테스트에서는 힘 센서가 다양한 충전 조건에서 배터리 내부에서 발생하는 스트레스를 측정합니다. 이러한 스트레스는 배터리 성능에 중요하며, 이는 용량 감소나 극단적인 상황에서 배터리의 완전한 고장으로 이어질 수 있기 때문입니다.

기계식 배터리 테스트를 위한 힘 센서의 가장 관련성 있는 특성에 대해 알아보세요. 자료에서는 또한 파우치 셀 테스트에서 측정 불확실성을 추정하는 쉬운 방법을 설명합니다.

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동적 부하 조건에서의 전기 자격 및 검증

트랙션 배터리가 시장에 출시되기 전에 해당 시스템의 자격 및 검증은 수행되어야만 합니다. 적절한 테스트 벤치는 높은 전압과 전류 범위뿐만 아니라 높은 동적 범위도 포함해야 하며, 필요한 테스트를 가능한 한 현실적이고 애플리케이션 지향적인 방식으로 실행할 수 있어야 합니다. 이를 위해서는 측정 기법이 매우 정밀하고 동적이어야 합니다.

이를 달성하는 방법과 HBK 장비가 어떻게 도움이 될 수 있는지 여기에서 확인할 수 있습니다.

배터리 열 관리

배터리는 현대적인 배터리 구동 전기 자동차(BEV) 또는 신형 전기 자동차(NEV)의 핵심이자 가장 큰 단일 부품입니다. 전체 설정을 위한 최적의 주요 파라미터를 찾고 검증하는 것입니다.

극한 온도에서 리튬 이온 배터리의 제한된 성능은 보조 골재 및 공랭 경로를 지원하는 열 관리 시스템의 복잡성을 유발합니다. 너무 높은 온도는 고장 및 심지어 화재 (폭발)로 이어질 수 있습니다. 따라서 광범위한 테스트 및 특히 열 검증은 전체 테스트 설정에서 매우 중요합니다.

운영 안전은 가장 중요한 요구 사항 중 하나입니다. 서비스 수명에 대한 기대치는 최소 10년, 450,000km 또는 슈퍼 충전기 사용시 5분의 충전 목표 시간으로 다양합니다. 또한 배터리 재사용과 두 번째 수명이 중요합니다.

배터리 수명의 열 관리는 속도 성능, 보안, 가격 책정 등과 같은 주요 파라미터에 매우 중요합니다. 따라서 열 분석에는 작은 측정 지점, 이중 절연 감지 라인을 사용한 최대 안전성, 전기적으로 절연된 채널, 비접촉 플러그, 신호 정확도가 가장 높은 일반 플러그와는 별도로 가장 높은 요구 사항을 가진 수많은 온도 측정 지점이 필요합니다.

From Sensors to Qualified Data

Our end-to-end solution helps you validate and optimize HV battery storage – thermally, electrically, and mechanically.

Thermal Analysis of High-voltage Batteries

Computer-based thermal simulation done by Computational Fluid Dynamics (CFD) models serves as an important step towards optimal system design. Real physical testing, however, is still required, as simulation considers not all architectures, integration aspects or parameters.

While battery performance is monitored in climate chambers, important data is gathered. In this environmental and performance test routine, the impact of extreme temperatures can be investigated. It becomes apparent which cooling systems are the best to reach customer use and performance targets. The load case can be scaled and cover all integration levels − from component testing to the entire drivetrain − to optimize the entire system and thermal management before starting production and series.

열실험 분야의 오랜 전문가

HBK는 수년간 열 검증 측정 체인에 필요한 구성 요소를 개발하고 제공합니다. 이러한 솔루션은 전기, 광학 또는 결합된 하이브리드 측정 체인으로 처리됩니다.

현재의 연소 엔진은 전력이 열을 생성한다는 사실을 처리해야합니다. 이동성의 전기화와 다가오는 열 테스트 방법 개발의 필요성에 따라 HBK는 기존 프로세스를 살펴보고 새로운 관점에서 개선했습니다. 따라서 모든 경험과 지식이 처리되고 조정되어 eMobility 열 테스트 및 배터리 테스트의 전문가가 됩니다.

HBK 에너지 저장 열 테스트 시스템은 전압, 전류, 온도, 습도, 냉각 흐름, 압력 및 Talk-to-Battery 관리 시스템을 포함한 파라미터를 측정합니다. 전력, 효율성, 핫스팟 모니터링, 시각화 및 분석에 대한 계산이 이루어집니다. 자동화는 테스트 제어 및 안전을 다룹니다.

HBK 데이터 수집 및 분석 솔루션은 전지 전압, 전체 전압 및 전류 측정을 포함하여 전기 드라이브 트레인의 외부 및 배터리 심층 조사에 대한 써머커플 측정을 제공합니다. 범용 입력은 범용 유량, 압력, 습도 및 기타 필수 파라미터를 포함합니다.

HBK는 열, 기계 및 전기 시험 표본 분석을 위한 비용 효율적인 원 스톱 솔루션 제공 업체입니다.

HBK 배터리 테스트 솔루션 : 장점

HBK 솔루션의 혜택을 누리고 최대한의 유연성과 투자 보호를 보장하세요:

안전 우선 — HBK는 EN61010 전기 안전 표준을 충족합니다.
전기, 열, 기계 등 다양한 테스트 도메인을 위한 확장 가능하고 유연한 무료 다중 물리 DAQ 시스템
최대 1500V DC의 전체 채널 절연으로 높은 전위 측정 가능
최대 +/- 1,500V의 입력 범위, CAT III 과전압 등급
전자기 노이즈 내성 신호 품질
절연 및 노이즈 내성을 높이기 위한 선택적 절연 디지타이저
즉시 사용 가능에서 실시간 통합까지 강력한 개방형 소프트웨어 개념
테스트 스탠드로의 실시간 통합과 병행하여 PC에서 데이터 분석 및 수집
단일 솔루션으로 처리되는 벤치, 실험실 및 모바일 데이터 수집, 필요에 따라 확장 가능

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전기 자동차 배터리 측정 및 분석

새로운 드라이브 트레인 기술 – 새로운 테스트 요구 사항

왜 측정 및 데이터 분석이 필요한가요?

연료전지

Battery Structural Testing

배터리 파이로퓨즈 단락 테스트

파우치 셀 테스트 : 배터리의 기계적 테스트

동적 부하 조건에서의 전기 자격 및 검증

배터리 열 관리

From Sensors to Qualified Data

Thermal Analysis of High-voltage Batteries

열실험 분야의 오랜 전문가

HBK 배터리 테스트 솔루션 : 장점

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