EV 배터리 테스트 매개변수

이 문서에서는 EV 배터리 표준을 준수하도록 차량 배터리 시스템을 설계하는 다양한 요소에 대해 설명합니다.

전기 자동차(EV)에 대한 수요가 증가함에 따라 제조업체는 보다 저렴한 모델을 개발 및 출시하고 있습니다. EV 배터리 또는 배터리 관리 시스템(BMS)을 설계할 때 가장 중요한 요소는 안전입니다. 엄격한 규제와 인증을 통해 산업계에서 집합적으로 안전을 추구하고 테스트를 통해 보장합니다.

이 기사에서는 배터리 표준 테스트가 전기 자동차 배터리 시스템에 적용되는 요소에 대해 개괄적으로 살펴보겠습니다.

EV 배터리는 상업용으로 충분히 안전한지 확인하기 위해 철저한 테스트가 필요합니다. UL(Underwriter Laboratories) 제공 이미지 사용

EV 배터리 테스트가 중요한 이유

자동차는 많은 양의 전력을 소비하기 때문에 높은 전력 밀도의 배터리 기술만 사용하는 것이 바람직하고 자동차를 매일 사용해야 하기 때문에 배터리는 충전식이어야 합니다. 그러나 반응성 금속의 사용으로 인한 더 큰 에너지 저장 능력은 실패할 경우 더 파괴적일 수 있음을 의미합니다.

고장 시 리튬 기반 배터리는 다량의 수소 가스를 방출할 수 있으며 내부 단락으로 인한 강한 열이 수소를 점화시켜 효과적으로 화염 방사기를 생성합니다. 자동차는 충돌로 인한 손상의 위험이 있기 때문에 어떤 상황에서도 배터리가 점화되지 않도록 하기 위해 배터리에 여러 안전 장치가 포함되어 있어야 합니다.

2013년 유엔 유럽 경제 위원회(United Nations Economic Commission for Europe)의 GM 프레젠테이션에서 제시한 각 EV 시스템 수준에 대한 "안전 전략"

EV 테스트 매개변수

모든 엔지니어링 프로젝트와 마찬가지로 첫 번째 단계는 제품이 생존할 것으로 예상되는 환경을 항상 이해하는 것입니다.

자동차 산업은 관대하지 않은데 배터리와 관련하여 어떤 요소를 고려해야 할까요?

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기계

기계적 스트레스와 영향은 자동차 산업에서 휠의 지속적인 움직임과 차량이 접촉할 수 있는 고르지 않은 표면으로 인해 매우 심각합니다. 따라서 배터리 시스템은 이러한 격렬한 진동을 오랜 시간 동안 처리할 수 있어야 합니다. 차량 충돌도 실제 위협이며 이러한 이벤트를 경험하는 모든 배터리 시스템은 생존하거나 정상적으로 파손될 수 있어야 합니다. 배터리 시스템에 가해지는 충격이나 스트레스로 인해 화재가 발생하거나 폭발성 가스가 누출되지 않는 것이 중요합니다.

온도

전기 자동차에는 엔진이 없지만 배터리에서 끌어온 큰 전류로 인해 온도가 상승합니다. 그러나 이러한 배터리는 차량이 사용되는 위치에 따라 매우 낮은 온도에서도 견딜 수 있을 것으로 예상될 수 있습니다. 그러나 온도 변화는 추운 밤과 더운 날에도 매일 발생할 수 있으므로 고려해야 할 열 스트레스가 자주 나타날 수 있습니다. 차량을 사용하지 않고 햇볕에 그대로 두는 경우 설계자는 절대 분리되지 않는 자동 냉각 시스템이 필요한지 고려해야 할 수 있습니다.

전기

정상적인 조건에서 설계자는 배터리에서 모터로 가는 전류를 결정할 수 있으므로 케이블 크기와 퓨즈 설정을 결정할 수 있습니다. 그러나 배터리에 심각한 영향을 줄 수 있는 다른 많은 전기적 요인을 고려해야 합니다. 첫째, 충전 및 방전 중 배터리의 전압 변화율이 과열을 유발할 수 있습니다. 고려해야 할 또 다른 요소는 배터리 시스템에 심각한 손상을 줄 수 있는 계통 오류 중 주 전원 공급 장치의 전압 스파이크입니다.

준수 테스트 유형

규제 기관에서 지시하는 전기 자동차에 대한 많은 표준이 있습니다. ISO는 개별 구성 요소 수준에서 V2X 프로토콜에 이르기까지 안전을 다루는 40개 이상의 표준을 발표했습니다. UL(Underwriter Laboratories)은 전기 자동차 배터리 안전과 관련된 UL 2580을 포함하여 배터리 테스트에 대한 성문화된 규칙을 제시하고 해당 배터리가 광범위한 남용을 견딜 수 있어야 하는 방법에 대한 요구 사항을 제시하는 또 다른 규제 기관입니다.

많은 표준과 규제가 있지만 배터리 안전을 위해 설계된 테스트는 모두 EV 배터리가 안전 문제를 일으킬 수 있는 다양한 환경과 조건을 견딜 수 있는지 확인하는 데 중점을 두고 있습니다.

이러한 조건은 다음과 같습니다.

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표준 열 테스트 – 다양한 온도에서의 보관 등

열 남용 – 갑작스러운 고온 등을 견디십시오.

열 냉각 손실 – 냉각 부족에 견딘다

기계적 진동 – 차량 진동에 견딤

기계적 충격 – 갑작스러운 충격에 견딘다

기계적 충격 및 압궤 – 배터리가 충돌 시 찌그러질 때 대처하는 방법 측정

기계적 침투 – 관통(즉, 짧은 세포)

전기 단락 – 핸들이 단락됨

전기 과충전 – 과충전으로 인해 배터리가 손상되거나 오류가 발생하지 않습니다.

전기력 방전 – 급속 방전이 가스 축적 등을 통해 손상을 일으키는지 확인합니다.

EMC 민감성 – EM 간섭 소스 내성

고전압 보호 – 갑작스러운 고전압으로부터 보호

전기 차단 무결성 – 종료 구분 기호가 올바르게 작동하는지 확인하십시오.

전기 불균형 충전 – 불균형 충전 중 배터리가 안전한지 확인하십시오.

환경적 – 고도, 습기, 습도 및 화재에서 살아남기

침수 – 물에 담그는 동안 배터리가 안전한지 확인하십시오.

결론

표준은 설계에서 공통 호환 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션을 사용할 뿐만 아니라 최소한의 안전 수준을 충족하도록 보장하기 위해 마련되었습니다. 전기 배터리 시스템은 충격, 진동, 온도 변화 및 침투에 매우 민감하기 때문에 엔진/연료에 비해 결함 및 손상이 더 잘 발생합니다. 따라서 전기 배터리 시스템을 통합할 때 가장 적대적인 시나리오에서도 안전하게 유지되도록 엄격한 표준을 따라야 합니다.