eMobility용 배터리 측정 및 분석

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

CO2 배출을 줄이는 '지속 가능한 솔루션'을 사용하여 기후를 보호하는 메가 트렌드는 모바일 에너지의 주요 원천으로 고용량, 고전력 배터리 또는 H2 기반 연료 전지 및 배터리와 같은 기술을 주도하고 있습니다. 연소 엔진에서 벗어나기 위해서는 새로운 안전 개념, 새로운 테스트 환경, 새로운 유형의 센서 및 측정 기술, 향상된 데이터 분석을 포함하여 테스트와 측정 내에서 새로운 인식이 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. 테스트와 측정, 소음, 진동 및 환경 테스트를 위한 솔루션의 선두주자인 HBK는 혁신, 제품 출시와 차량 문제 해결에서 다양한 산업의 요구 사항을 이해해 완벽한 컨설팅을 제공합니다.

요즘 자동차의 고전압 (HV) 배터리는 위험한 전기 전압과 리튬을 전기 화학 공정의 핵심 요소로 취급하는 특별한 안전 조치로 확장된 광범위한 테스트를 필요로 합니다. 테스트 범위 내에서 HBK는 대부분의 측정 변수를 다룹니다.

  • 성능 및 효율성 분석을 위한 전압 및 전류
  • 기계적 내구성과 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 파워 트레인 솔루션에서 고전압 (HV) 배터리의 열 분석은 다음과 같은 일반적인 범위의 시뮬레이션 및 물리적 테스트에 사용됩니다.

  • 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
  • Shakers셰이커에서 특정 사용 사례 지향 기계적 부하 프로필을 실행하는 환경 테스트, 기후 챔버 온도 상승 및 하강 순환
  • 오용 및 충격 테스트 (과부하, 단락, 과열, 기계적 스트레스, 결함)
  • 도로 하중 데이터 수집 (RLDA), 여름 고운, 겨울 저온 테스트를 위한 모바일 차량 테스트

연료 전지

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.

배터리 구조 테스트

배터리는 현대 전기 자동차의 가장 크고 무거운 부분 중 하나입니다. 전체적으로 가벼운 디자인과  겉포장은 균형을 이루어야합니다. 최적의 무게, 구조적 내구성 및 전체 수명주기 추정은 생산 시작 전에 검증해야 하는 핵심입니다. HBK는 측정 및 물리적 구조 내구성 테스트뿐만 아니라 가상 구조 내구성 테스트, 수명 평가를 위한 탁월한 측정 체인을 제공합니다.

배터리 열 관리

HV 배터리는 현대식 배터리 구동 전기 자동차 (BEV) 또는 신형 전기 자동차 (NEV)의 핵심이자 가장 큰 단일 구성 요소입니다. 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.

센서에서 검증된 데이터로

HBK의 종단간 솔루션은 열, 전기 및 기계적으로 HV 배터리 저장을 검증하고 최적화하는데 도움이 됩니다.

고전압 배터리의 열 분석

CFD (Computational Fluid Dynamics) 모델로 수행된 컴퓨터 기반 열 시뮬레이션은 최적의 시스템 설계를 위한 중요한 단계입니다. 그러나 시뮬레이션이 모든 아키텍처, 통합 측면 또는 파라미터를 고려하지 않기 때문에 실제 물리적 테스트가 여전히 필요합니다.

배터리 성능이 기후 챔버에서 모니터링되는 동안 중요한 데이터가 수집됩니다. 이 환경 및 성능 테스트 루틴에서 극한 온도의 영향을 조사할 수 있습니다. 고객 사용 및 성능 목표에 가장 적합한 냉각 시스템이 무엇인지 분명해집니다. 로드 케이스는 구성 요소 테스트에서 전체 구동계에 이르기까지 모든 통합 수준을 확장하고 포괄하여 생산 및 시리즈를 시작하기 전에 전체 시스템 및 열 관리를 최적화할 수 있습니다.

열 테스트 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 이점을 누리고 최대한의 유연성과 투자 보호를 보장합니다.

  • 안전 제일 – HBK는 모든 입력에 대해 VDE 인증을받은 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
  • 전자기 노이즈 내성 신호 품질
  • 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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