보조 전압 측정

소개

Arbin 보조 전압 입력 모듈은 표준 I/V 채널 이상의 측정이 필요한 배터리 테스트 어플리케이션을 위한 정밀한 고해상도 전압 모니터링을 가능하게 합니다. 일반적인 사용 사례로는 대형 팩 내의 개별 셀 또는 모듈 전압 모니터링, 3전극 셀의 기준 전극 측정, BMS 데이터와 직접 측정된 값 비교 등이 있습니다.

각 모듈은 ±5V 입력 범위, 초고입력 임피던스(100GΩ), 24비트 분해능을 갖춘 8개의 독립 채널을 지원합니다. 측정 정확도는 전체 범위에서 ±0.05%입니다. 요청 시 추가 전압 범위(±10V, ±25V, ±50V, ±100V)를 사용할 수 있습니다.

이 모듈은 모든 입력 채널에서 높은 공통 모드 절연을 지원하므로 신호가 독립적으로 부동하거나 다른 접지에 참조될 수 있습니다. 이 설계는 스택형 셀 구성, 플로팅 레퍼런스 설정 또는 차동 전압 모니터링을 위해 입력을 직렬로 연결해야 하는 시스템에서 안전하게 작동할 수 있습니다. 각 채널은 전기적으로 절연되어 있으며 최대 500V의 공통 모드 전압을 가진 신호를 안전하게 수용할 수 있습니다.

모든 보조 전압 데이터는 Arbin의 MITS 소프트웨어에서 메인 I/V 채널과 동기식으로 기록되며 안전 임계값, 테스트 제어 및 동적 단계 전환에 사용할 수 있습니다. 채널은 주 충전/방전 채널에 대해 일대일, 일대다 또는 다대일 구성으로 유연하게 매핑할 수 있습니다.

호환되는 케이블 옵션에는 나선, 바나나 플러그 또는 악어 클립이 있습니다. 이 모듈은 표준 Phoenix 2핀 커넥터를 통해 연결되며 플러그 앤 플레이 보조 인클로저를 통해 신규 또는 기존 Arbin 시스템과 쉽게 통합할 수 있습니다.

기준 전극

배터리 소재를 연구할 때 기준 전극(RE)을 사용하면 연구자가 셀의 각 구성 요소가 전체 성능에 미치는 기여도를 측정하고 구분할 수 있습니다. 3전극 실험은 장기 테스트 중에 어떤 전극(양극 또는 음극)이 셀 성능을 제한하는지 파악하는 데 도움이 됩니다. 맹목적으로 하나 또는 둘 모두를 실험하는 대신 다양한 테스트 조건에서 각 전극이 셀 성능 저하에 어떻게 기여하는지를 파악하는 것이 중요합니다.

셀/모듈 전압

배터리 팩과 모듈은 크기에 상관없이 여러 개의 셀로 구성되며, 팩의 경우 모듈로 구성됩니다. 셀 또는 모듈의 수와 직렬/병렬 구성은 매우 다양할 수 있지만, 이러한 작은 부품 전압을 모니터링해야 하는 필요성은 항상 관련성이 있습니다. 여러 셀/모듈의 전압이 서로 균일하게 유지되는 것이 중요하며, 그렇지 않을 경우 불균형(전압 불균일)이 발생하여 고장이 발생할 수 있습니다. 대부분의 배터리 팩과 모듈에는 모듈과 셀의 균형을 유지하는 배터리 관리 시스템(BMS)이 포함되어 있습니다.

사용 가능한 옵션

• -5V ~ 5V
• -10V ~ 10V
• -25V ~ 25V
• -50V ~ 50V
• -100V ~ 100V

보조 전압 입력 수량은 8의 배수로 제공되며, Arbin은 8~512개의 입력을 제공할 수 있습니다. 512개 이상의 입력이 필요한 경우 Arbin 영업 엔지니어와 상의하시기 바랍니다.

매핑 유연성

Arbin의 보조 전압 입력은 사용자가 주 I/V 충전-방전 채널에 유연하게 매핑할 수 있습니다. 1:1, 1:다수, 다수:1 및 그 사이의 모든 방식으로 할당할 수 있습니다.

사양

참고: 보조 데이터는 주 I/V 채널 데이터와 동일한 속도로 기록되며 테스트 스케줄 설정에 따라 주 I/V 채널 데이터와 동기화됩니다.

하드웨어 일러스트레이션

"auxV" 모듈은 모든 Arbin 테스트 시스템에 추가할 수 있지만, 일부 구형 모델의 경우 사용 연한이 제한될 수 있습니다. Arbin은 기존 Arbin 시스템에 네트워킹이 내장된 플러그 앤 플레이 방식의 입력을 포함하는 작은 보조 박스(다양한 크기)를 제공합니다. 

그림 1: Arbin 보조 섀시

그림 2: Arbin 메인 시스템에 대한 TCP/IP 연결 예시

보조 모듈 일러스트레이션

보조 전압 입력의 각 보드에는 +/- 전압 판독을 위한 (8)개의 2핀 커넥터가 제공됩니다.

그림 3: 보조 전압 모듈

채널 모듈 커넥터

보조 모듈에 연결하는 케이블을 제작하는 데 다음 커넥터(별도 판매)를 사용할 수 있습니다:

이름	케이블 커넥터	커넥터 일러스트레이션
보조 커넥터	피닉스, 2핀, 암, 5.08mm 아빈 PN: 306130, 피닉스 PN: 1777989

적용 사례

아래 예는 보조 전압 입력을 주 I/V 충전-방전 채널에 매핑(할당)하고 MITS Pro 소프트웨어에서 안전 설정으로 구현하는 방법을 소개합니다. 사용자는 실험 중에 허용되는 최대값과 최소값을 정의할 수 있습니다. 스텝 전환 또는 실험 중지를 위해 개별 스텝 내에서 보조 전압 값을 사용할 수도 있습니다. 이 셀 전압 데이터는 Arbin이 테스트 중에 기록할 수 있는 BMS 판독값과 비교할 수 있습니다.

아래 이미지는 소프트웨어에서 16개의 보조 전압 입력을 두 개의 주 I/V 채널로 유연하게 매핑(할당)하는 방법을 보여줍니다. 이렇게 하면 배터리 모듈 또는 팩의 8개 셀에 대한 전압 모니터링이 가능합니다. 보조 전압 입력은 원하는 수만큼 개별 테스트 채널에 매핑할 수 있습니다.

그림 4: 매핑 파일

아래 이미지는 테스트 프로필에서 글로벌 안전 한계를 설정하는 데 사용되는 보조 전압 입력을 보여줍니다. 셀 전압 판독값이 이 범위를 벗어나면 테스트가 중지됩니다. 또한 이러한 제한에 따라 테스트를 중지하는 대신 다른 조치를 취하도록 프로그래밍할 수도 있습니다.

그림 5: 글로벌 안전의 보조 전압 및 온도 측정

추가 셀 전압 측정

아래 데이터는 Arbin에서 로깅한 보조 전압 데이터를 BMS에서 로깅한 CANBus 데이터와 비교하는 방법을 보여줍니다.

기준 전극

보조 전압 입력의 또 다른 일반적인 응용 분야는 다중 전극 셀에서 기준 전극을 모니터링하는 데 사용하는 것입니다. 이를 통해 연구자는 양극과 음극이 전체 셀 성능에 미치는 영향을 확인할 수 있습니다. 아래 이미지는 보조 전압 입력을 사용하여 3전극 셀의 기준 전극에서 전압 데이터를 모니터링하는 방법을 보여줍니다.