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신에너지 및 전기차(EV) 개발 분야에서 배터리 성능은 최종 제품의 신뢰성과 안전성을 직접적으로 결정합니다. 용량, 수명, 안전성 등의 핵심 지표를 정확하게 평가하기 위해 프로그래머블 DC 부하는 배터리 테스트에서 없어서는 안 될 도구가 되었습니다. 일반적인 전원 장비와 달리, 프로그래머블 DC 부하는 실제 사용 환경에서의 방전 시나리오 시뮬레이션과 정밀한 부하 제어에 중점을 두며, 주하이 지우위안 파워 일렉트로닉스 테크놀로지 유한회사(Jiuyuan Power Electronics Technology Co., Ltd.)가 배터리 성능 테스트(전원 공급 장치 제공이 아님)에 집중하고 있는 핵심 분야와 완벽하게 부합합니다. 아래에서는 일반 사용자도 쉽게 이해할 수 있도록 실용성에 초점을 맞춰, 배터리 테스트에서 프로그래머블 DC 부하가 사용되는 구체적인 사례들을 자세히 설명합니다.
배터리 용량 및 건전 상태(SOH) 테스트
프로그래머블 DC 부하를 배터리 테스트에 사용하는 가장 기본적인 목적은 배터리의 실제 용량을 측정하고 건강 상태(SOH)를 평가하는 것이다. 이는 배터리가 설계 기준을 충족하는지 또는 열화되었는지를 판단하는 데 매우 중요하다.
배터리 용량이란 배터리가 저장하고 방출할 수 있는 총 전하량을 의미하며, 일반적으로 암페어시(Ah)로 측정된다. 프로그래머블 DC 부하는 방전 중에 제어된 일정한 전류(CC) 부하를 배터리에 가함으로써 이러한 테스트를 가능하게 한다. 예를 들어, 100Ah 리튬이온 배터리 모듈을 테스트할 경우, 부하를 0.5C 전류(50A)로 설정하여 배터리를 하한 전압 한계(예: 셀당 3.0V)에 이를 때까지 방전시킬 수 있다. 그런 다음 시스템은 방전 전류에 방전 시간을 곱하여 용량을 계산한다(용량 = 전류 × 시간).
측정된 용량을 배터리의 정격 용량과 비교함으로써 건전상태(SOH)를 산출합니다(SOH = (측정 용량 / 정격 용량) × 100%). 주하이 지위안(Zhuhai Jiuyuan)의 프로그래머블 DC 부하장치(SDCBUS 시리즈 배터리 테스트 시스템에 통합됨)는 ±0.05%의 전류 제어 정확도를 달성하여 계산된 SOH가 배터리의 실제 상태를 정확히 반영하도록 하며, 추정 없이 신뢰할 수 있는 결과를 제공합니다.
실제 사용 환경의 방전 시나리오 시뮬레이션
전기차(EV), 에너지 저장 시스템 또는 소비자 전자기기에서 사용되는 배터리는 실제 운용 중 일정한 전류뿐만 아니라 다양한 가변적 방전 조건에 노출됩니다. 프로그래머블 DC 부하장치는 동적이고 현실적인 부하 프로파일을 시뮬레이션하여 배터리가 실제 운전 조건에서 어떻게 성능을 발휘하는지를 평가하는 데 도움을 줍니다.
예를 들어, EV 배터리는 가속 시(고전류)와 항주 시(저전류)에 따라 방전 방식이 다르다. 프로그래머블 DC 부하는 이러한 '펄스 부하' 프로파일을 재현할 수 있다: 가속 상황을 시뮬레이션하기 위해 200A를 10초간 설정하고, 그 후 항주 상황을 시뮬레이션하기 위해 50A를 60초간 유지한 뒤, 일반적인 주행을 모방하기 위해 이 사이클을 반복한다. 마찬가지로 휴대용 장치 배터리의 경우, 작동 시간을 테스트하기 위해 부하를 사용하여 간헐적 방전(예: 2A를 5분간, 0.5A를 15분간)을 시뮬레이션할 수 있다.
이러한 활용은 실험실에서 테스트한 배터리 성능이 실제 운행 조건과 일치함을 보장하며, 이는 주하이 지위안의 전기차 및 신에너지 분야 고객들에게 중요한 요구사항이다.
배터리 안전 보호 기능 검증
배터리는 손상이나 위험을 방지하기 위한 안전 장치(예: 과전류 보호, 과방전 보호)를 갖추고 있다. 프로그래머블 DC 부하는 이러한 보호 기능을 테스트하는 데 사용되며, 비정상적인 조건 하에서도 해당 기능이 신뢰성 있게 작동하는지 확인한다.
예를 들어, 배터리의 과전류 보호(OCP)를 테스트할 경우: 가변형 DC 부하 장치는 배터리의 내부 보호 회로가 작동하여 전원이 차단될 때까지 방전 전류를 점차 증가시킵니다. 부하 장치는 보호 기능이 작동하는 정확한 전류 값을 기록하여 배터리 설계 사양과 일치하는지 확인합니다(예: EV 배터리의 OCP가 120A인 경우).
마찬가지로 과방전 보호를 테스트하기 위해: 부하 장치는 배터리를 권장 최저 전압 이하(예: 셀당 2.5V)로 방전시켜, 영구적인 손상을 방지하기 위해 배터리가 전원을 차단하는지를 확인합니다. 주하 지위안(Jiuyuan)의 시스템은 비상 정지(E-Stop) 기능과 실시간 전압/전류 모니터링을 통합함으로써 추가적인 안전성을 제공하여 테스트 자체의 위험을 제거합니다.
배터리 사이클 수명 테스트의 가속화
배터리 사이클 수명(배터리 용량이 정격 용량의 80%로 감소하기 전까지 수행할 수 있는 충방전 사이클 횟수)은 장기적인 성능을 평가하는 핵심 지표입니다. 프로그래머블 DC 부하는 반복적인 충방전 사이클을 자동화함으로써 이 테스트를 가속화하고, 수명 평가에 소요되는 시간을 단축시킵니다.
기존의 사이클 테스트는 수작업으로 수행할 경우 몇 달이 걸릴 수 있지만, 프로그래머블 DC 부하(정밀 충전기와 함께 사용)는 이 과정을 자동화합니다. 즉, 부하를 통해 배터리를 하한선까지 방전한 후, 상한선까지 다시 충전하도록 충전기를 작동시키는 과정을 500회, 1000회 이상 반복하는 것입니다. 부하는 각 사이클 후마다 용량 데이터를 기록하여 엔지니어들이 시간 경과에 따른 용량 저하 정도를 추적할 수 있도록 해줍니다.
주하이 지우위안의 시스템은 24/7 무중단 사이클 테스트를 지원하며, 다중 채널 구성으로 8~16개의 배터리 모듈을 동시에 병렬 테스트할 수 있습니다. 이는 단일 채널 설정 대비 테스트 시간을 최대 70%까지 단축시켜 대량의 연구개발 또는 생산 품질 관리에 필수적입니다.
배터리 내부 저항 테스트
내부 저항은 배터리 건전성의 숨겨진 지표입니다. 저항이 높을수록 배터리는 더 많은 에너지를 열로 소모하게 되며 고전류 공급에 어려움을 겪을 수 있습니다. 프로그래머블 DC 부하는 '부하 스텝 방식'을 사용하여 이 저항 값을 측정하는 데 도움을 줍니다.
작동 원리는 다음과 같습니다. 부하는 배터리에 두 가지 서로 다른 전류 레벨(예: 10A 및 50A)을 가하고, 이때 발생하는 전압 강하를 기록합니다. 옴의 법칙(저항 = 전압 차이 / 전류 차이)을 사용하여 시스템이 배터리의 내부 저항을 계산합니다. 예를 들어, 10A에서 32V, 50A에서 30V가 측정된다면, 저항 값은 (32V – 30V) / (50A – 10A) = 0.05Ω입니다.
이러한 사용은 노화된 배터리에서 특히 중요하며, 내부 저항의 증가는 종종 고장 직전을 나타내므로 엔지니어가 조기에 불량 유닛을 식별할 수 있게 해줍니다.
왜 주하이 지위안의 프로그래머블 DC 부하 장치를 배터리 테스트에 선택해야 할까요?
주하이 지위안은 배터리 성능 테스트 장비 전문 기업으로, 프로그래머블 DC 부하(SDCBUS 시리즈 일부)는 신에너지 및 EV 배터리 테스트 전용으로 설계되어 있으며 산업용 자동화, UPS 인버터 또는 정밀 계측기 테스트 기능은 포함하지 않습니다(회사의 전문 분야와 일치). 주요 이점은 다음과 같습니다:
- 높은 정확도: ±0.05% 전류 제어 및 ±0.05% 전압 측정으로 신뢰할 수 있는 테스트 데이터 보장
- 실제 환경 시뮬레이션: 전기차(EV), 에너지 저장 장치 및 소비자 기기 사용 사례에 맞춘 동적 부하 프로파일 지원
- 확장성: 소형 모듈부터 대형 팩까지 모두 처리할 수 있는 다중 채널 및 캐스케이딩 기능
- 배터리 성능을 정확하게 테스트가 필요한 기업 및 연구소를 위해, 주하이 지우위안의 가변형 DC 부하는 복잡한 테스트 과정을 간소화하고 신뢰할 수 있는 프로세스로 전환해 줍니다.
배터리 성능을 정확하게 테스트가 필요한 기업 및 연구소를 위해, 주하이 지우위안의 가변형 DC 부하는 복잡한 테스트 과정을 간소화하고 신뢰할 수 있는 프로세스로 전환해 줍니다.