전기 자동차(EV)용 배터리 테스트 애플리케이션 노트

목적 및 적용 가능성:

이 애플리케이션 노트에서는 다음을 소개합니다. a series of tests for evaluating the performance of life behavior of batteries for electric vehicles (EV).
Arbin은 전 세계 전기 자동차 업계 리더들과 협력하여 모든 크기의 셀, 모듈 및 팩에 대한 포괄적인 배터리 테스트 솔루션을 제공합니다.
이러한 테스트는 Arbin의 장비 및 관련 액세서리 (accessory) 에 의해 쉽게 수행되고 설치되어 결과의 정확성과 신뢰성을 보장할 수 있습니다.

정전류 및 정전압(CC-CV) 충전/방전 프로파일만 사용할 수 있는 기존 배터리 사이클링과 비교할 때 EV 테스트 애플리케이션에서는 다양한 실제 애플리케이션을 기반으로 셀과 배터리 팩을 모두 충전/방전해야 합니다. 이러한 충전/방전 프로파일은 매우 동적이며 "기존" 테스트에 비해 훨씬 더 큰 전류 요구가 필요합니다.

미국 자동차 연구 위원회, 환경 보호국 및 지방 주 정부는 모두 배터리 및 전기 자동차 성능 벤치마킹을 위한 테스트 표준을 개발하고 발표했습니다.

연방 도시 주행 일정(FUDS) | 하이브리드 펄스 전력 특성화(HPPC) | 동적 스트레스 테스트(DST) | 피크 전력 테스트 | US06 | FTP EPA75 | HWFET | NYCC | LA92 등이 있습니다.

유엔 경제위원회(UN Economic Commission)는 전기 자동차 배터리 테스트를 위한 WLTP(Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedures) 표준을 개발했으며 현재 유럽과 대부분의 아시아 국가(인도, 일본, 말레이시아, 한국, 태국, 베트남 등)에서 따르고 있습니다.

  I.      하이브리드 하이브리드 전력 펄스 특성화(HPPC) 테스트

HPPC(Hybrid Pulse Power Characterization) 테스트는 방전 및 재생 펄스를 모두 통합하는 테스트 프로파일을 사용하여 장치의 사용 가능한 전압 범위에 대한 동적 전력 기능을 결정하기 위한 것입니다.

이 프로파일의 목적은 최소 및 최대 PowerAssist 목표(10초 방전, 10초 재생) 모두에 대해 다양한 DOD(방전 깊이) 값에서 방전 펄스 및 재생 펄스 전력 기능을 시연하는 것입니다. 일반 테스트 프로토콜은 제조업체의 최대 정격 방전 전류에서 파생된 수준에서 정전류(정전력이 아님)를 사용합니다.

HPPC 소개:

-        [BSF] 배터리 크기 계수: Battery Size Factor:장치가 사이클 수명 및 달력 수명을 포함한 모든 목표를 충족하는 데 필요한 주어진 설계의 최소 단위(셀/모듈/또는 서브 배터리) 수입니다. 가능한 경우 배터리 크기 계수는 제조업체의 테스트와 수명 경과에 따른 시스템 부담 및 성능 저하에 필요한 허용량에 대한 최상의 추정치를 기반으로 제조업체에서 지정합니다.

-        [V_명목상] 공칭 전압Nominal 전압: Vmax와 Vmin의 차이점입니다. 즉, 총 에너지 / 총 용량

-        [I_HPPC] HPPC 전류 = [P_CPD] 정전력 방전 목표 / (V_명목상 * BSF)

-        저전류 HPPC 테스트: 방전 펄스 = [I_HPPC] * 2.5

-        고전류 HPPC 테스트: 방전 펄스 = 최대 정격 전류의 75%, 여기서 최대 전류는 10초 동안 제조업체가 허용하는 절대 최대 펄스 방전 전류입니다.

시간 증분(초)	누적 시간(초)	상대 전류 펄스
10	10	1.00(방전)
40	50	0
10	60	-0.75(재생)

Arbin 배터리 사이클러 테스트 프로필 개요

*참고: HPPC 방전 및 재생 속도는 "저전류 HPPC" 또는 "고전류 HPPC" 속도 또는 제조업체 권장 값을 기준으로 정의해야 합니다.

**참고: Vmin 및 Vmax는 제조업체 권장 값을 기준으로 해야 합니다.

***주: 퇴원율은 I를 기준으로 해야 합니다._HPPC또는 제조업체 권장 값입니다.

방법 1: 정전류 제어 유형 사용(여기서의 전류 값은 예시일 뿐이며, 배터리에 따라 달라집니다)

아빈 스텝 #

HPPC 테스트의 각 섹션에 해당합니다.

배터리 사이클러 테스트 프로필

1. 10초 동안 OCV 측정

[5초마다 로그]

2. DCIR 측정
3. Vmin**으로 사전 방전*

[30초마다, 100mV마다 로그

변경]

4. 퇴원 후 1시간 동안 휴식

[1분마다 로그]

5. Vmax**에 사전 충전*하기

[30초마다, 100mV마다 로그

변경]

6. 충전 후 1시간 동안 휴식

[1분마다 로그]

7. 충전 및 방전 용량 및 에너지, TC_Discharge_Capacity1 카운터 재설정

증분 사이클_인덱스

*참고: 충전 및 방전 속도는 제조업체 권장 값을 기준으로 해야 합니다.

**참고: Vmin 및 Vmax는 제조업체 권장 값을 기준으로 해야 합니다.

8. HPPC 방전*을 10초간 누릅니다.

Vmin**에 도달하면 테스트 종료

[1초마다, 100mV 변화 시마다 데이터 기록]

9. HPPC_Rest를 40초간 누릅니다.

[1초마다 데이터 기록]

10.   HPPC_Regen* for 10 seconds

[1초마다, 100mV마다 로그

변경]

11.   Discharge***_after_HPPC until 10% of rated discharge capacity is reached.

Vmin**에 도달하면 테스트를 종료합니다.

[1초마다, 100mV마다 로그

변경]

12.   Rest_after_HPPC for 1 hour.

방전 용량이 공칭 용량의 100%에 도달하면 테스트가 종료됩니다.

[1분마다 데이터 기록]

13.   Reset TC_Discharge_Capacity1 and repeat HPPC profile.

방법 2: 현재 시뮬레이션 제어 유형 사용

방법 1은 각 단계를 더 잘 설명하기 위한 것입니다. 실제로 HPPC 테스트에서는 모든 충전 및 방전 단계를 '전류 시뮬레이션'이라는 한 단계로 통합하는 전류 시뮬레이션 방법을 사용하는 경우가 많습니다.

일정에서 이를 만들려면 제어 유형 현재 시뮬레이션을 선택한 다음 제어 값을 시뮬레이션 파일로 선택합니다:

이 파일의 값을 다음과 같이 설정하여 위 일정의 3~6단계를 대체할 수 있습니다.

그러면 다음 단계는 위의 7단계로 유지됩니다:

8~11단계는 이 시뮬레이션으로 대체할 수 있습니다:

이 두 번째 시뮬레이션에는 11단계의 단계 제한을 적용해야 합니다.

  II.      COLD CRANKING TEST

콜드 크랭킹 테스트는 콜드 크랭킹 전력 목표와 비교하기 위해 저온(일반적으로 -30ºC)에서 2초 전력 성능을 측정하기 위한 것입니다. 이 테스트는 가장 최근의 L-HPPC 데이터를 기반으로 CS 및 CD 가용 에너지 목표가 막 충족된 최대 DOD(최소 충전 상태)에서, 즉 두 목표에 필요한 에너지를 제거한 후 수행됩니다.

콜드 크랭크 테스트 프로필:

콜드 크랭킹 테스트 프로파일은 문자 그대로 콜드 크랭킹 출력 목표를 구현한 것으로, 12초 간격(즉, 펄스 간 10초)으로 2초 펄스 3회에 대해 7kW의 방전 전력을 제공할 수 있는 능력을 요구합니다. 플러그인 하이브리드 배터리 목표에 대한 프로필은 표에 정의되어 있으며 아래 그림에 설명되어 있습니다.

시간 증분(초)	누적 시간(초)	시스템 전력(kW)
2	2	7
10	12	0
2	14	7
10	24	0
2	26	7