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제품정보 > 데이터 로거 / 다채널 타입

고전압 배터리 충방전 테스트 : 셀 전압 및 온도 데이터 기록에 최적인 데이터 로거 (LR8101, LR8102)

  고전압 배터리 충방전 테스트 : 셀 전압 및 온도 데이터 기록에 최적인 데이터 로거 (LR8101, LR8102) [2.23 MB]

요약

 

자세한 내용은 첨부된 PDF파일을 참조하십시오.

 

배터리 셀, 모듈, 팩의 개발 및 평가 단계의 성능시험에서 배터리 충방전 시험을 수행합니다. 이 시험에서는 배터리 충방전 성능과 수명을 검사합니

다. 안전한 고성능 배터리의 개발이나 완제품의 성능을 확인하는 데 필수적인 검사입니다. 배터리 팩 충방전 시험에서는 각 셀의 전압과 온도에 이

상이 없는지 시험하고, 배터리 특성을 평가합니다. 셀의 특성 편차는 배터리 팩 전체의 성능 저하를 초래하기 때문에 셀 단위에서 전압과 온도 거동

을 파악하는 것이 매우 중요합니다. 충전 시간 단축과 항속거리 연장을 위해 전기자동차에 탑재되는 배터리 팩의 고전압화가 진행되고 있다. 이 글

에서는 표준 400V 배터리 팩과 이미 실용화가 진행되고 있는 800V 배터리 팩의 충방전 시험에 가장 적합한 데이터 로거를 소개합니다.



이 시험에서 요구되는 데이터 로거 성능

배터리 팩의 각 셀 전압은 약 4V로 낮지만, 예를 들어 800V 배터리 팩의 각 셀 전압을 측정하려면 대지간 최대 정격 전압 DC 800V 이상의 측정기

가 필요합니다. 800V 배터리 팩을 구성하려면 약 200개의 셀을 직렬로 연결해야 합니다. 모든 셀의 전압과 온도를 측정하려면 약 400개의 채널이

 필요합니다.  

                                     

 

특히 절연 성능에서 연결한 계측 모듈 간 전압이나 대지간 전압은 내전압과 다르다는 점에 유의해야 합니다. 내전압은 안전 규격상 내전압 시험에서

 전압을 인가하는 대상 기기가 전원이 꺼진 상태에서 1분 동안 전압을 인가해도 고장나지 않는 것을 보증하는 전압을 말합니다. 항상 그 전압이 가

해져도 문제가 없다는 의미는 아니므로, 내전압 800V를 표방하는 제품이라도 모듈 간 또는 대지간에 항상 800V의 전압이 가해지는 배터리 전압을

 측정할 수 있다는 의미와는 다릅니다.  



배터리 충방전 시험에 최적인 데이터 로거

HIOKI 데이터 로거 LR8101, LR8102는 고전압화되는 배터리 충방전 시험에 적합한 데이터 로거입니다. 필요한 절연 성능과 샘플링 속도, 채널

 수에 따라 측정 모듈 M7100 또는 M7102를 필요한 수만큼 조합하여 측정합니다. 


                


데이터 로거 LR8101, LR8102는 배터리의 각 셀의 온도와 전압을 안전하고 상세하게 측정하고 기록할 수 있습니다. 로거 본체와 측정 모듈을

 결합하여 입력 채널 수를 최대 3000 채널까지 간단하게 확장할 수 있습니다. EN IEC 61010 안전 규격에 준거하는 DC 1500V CAT II 절연 

성능으로 고전압 시스템을 안전하게 측정할 수 있습니다. 최대 5ms의 샘플링 속도와 고분해능으로 전압 변동을 상세하게 파악할 수 있습니다.

 LR8102는 측정된 데이터를 데이터 단위로 고속 출력할 수 있습니다. 충방전 시험 중 전압과 온도를 실시간으로 모니터링할 수 있습니다.

LR8101, LR8102가 충방전 시험에 적합한 이유는 다음과 같습니다.



1. 채널 수를 간단하게 확장할 수 있는 높은 확장성 

데이터 로거와 측정 모듈을 각각 2종류씩 제공하고 있습니다. 연결하는 모듈 수를 늘려서 쉽게 채널 수를 증설할 수 있습니다. 또한, LR8102는 

최대 10대까지 샘플링 동기화가 가능합니다. LR8102와 M7102를 조합하면 최대 3000ch까지 확장할 수 있습니다. 아래 그림은 M7102를 10

개 연결한 상태의 LR8102를 광동기 케이블로 10개 동기한 시스템 예시 (20ms 샘플링) 이미지입니다. (샘플링 속도는 사용하는 채널 수에 따라

 제한됩니다).


                   

 

 

2. EN IEC 61010 안전 규격에 준거한 DC 1500V CAT II의 절연 성능으로 안전하게 측정할 수 있습니다.

배터리 팩 각 셀의 전압이나 전극의 온도를 측정할 때 대지간(입력 채널-대지간) 이나 측정 모듈 간에는 고전압이 인가됩니다. HIOKI 전압·온

도 모듈 M7100은 새로운 설계의 절연 트랜스에 의해 입력 채널과 대지간에 DC 1500V의 절연을 실현하고 있습니다. 전상적인 고전압뿐만 아니

라 과도적인 전압 서지에도 견딜 수 있는 안전성과 신뢰성을 보장합니다. 

 

                   

 

 

3. 고속 샘플링과 고분해능으로 전압 변동을 상세하게 포착하다

측정 모듈 M7100 의 최고 샘플링 속도는 5ms, M7102 의 최고 샘플링 속도는 10ms 입니다 ( 각각 사용하는 채널 수에 따라 제한됩니다 ). 배터

리 셀 전압 변동을 상세하게 파악하기 위해 모듈마다 18bit 분해능 AD 컨버터를 탑재하고 있습니다 . 따라서 채널 수를 늘려도 최고 샘플링 속도

는 떨어지지 않습니다 . 또한 배터리에서 데이터 로거로의 누출 전류를 최소화하기 위해 2V 레인지 및 6V 레인지에서는 측정 모듈의 입력 저항을

100MΩ 로 설계하고 있습니다 .

고속 샘플링 및 고분해능 측정으로 전압 변동을 상세하게 파악할 수 있습니다 .


［측정 분해능과 정확도］

2 V f.s. 레인지로 측정하는 경우：분해능 20 μ V、정확도± 1 mV

6 V f.s. 레인지로 측정하는 경우：분해능 60 μ V、정확도± 3 mV

 

               

 

 

4. 노이즈 내성을 향상시켜 정확하고 안정적인 측정을 실현

고전압, 대전류를 취급하는 충방전 시험기는 노이즈를 발생시키기 쉽고 충방전 시험의 측정은 노이즈의 영향을 받기 쉽습니다. 데이터 로거

 LR8101, LR8102는 기존 기종보다 노이즈 내성을 향상시켰습니다. 고전압이나 고주파 노이즈 환경에서도 측정치가 시프트하거나 크게 변

동하지 않고 안정적으로 측정할 수 있습니다. 

 

 

 

 

5. 시험 중 전압과 온도를 실시간으로 데이터 출력

측정한 데이터를 배터리 제어 시뮬레이션 시스템으로 가져오는 경우 데이터를 시스템에 고속으로 출력해야 합니다.

일반적으로 데이터 로거에서 시스템으로 데이터를 가져오려면 통신 커맨드를 사용합니다.텍스트 커맨드를 사용하여 데이터를 가져오는 속도는

 수십 ms~수백 ms단위의 데이터 수집이 한계입니다.


그림 1은 일반적인 데이터 로거의 측정 및 데이터 출력 타이밍의 예입니다. 전압값은 t7에서 임계치를 초과했지만 t9 타이밍까지 해당 데이터를

 얻을 수 없습니다.


그림 2는 데이터 로거 LR8102로 측정한 데이터를 출력하는 타이밍을 보여줍니다. LR8102는 통신 프로토콜에 UDP를 채용하고 있어 데이터의

 고속 출력이 가능합니다. 측정 데이터를 1 데이터마다 출력하여 전체 데이터를 실시간으로 해석할 수 있습니다. t7에서 임계값을 초과한 데이터

도 즉시 취득할 수 있습니다.

 

                                                                                 

 

 

데이터 로거의 구성 예 

데이터 로거 본체와 계측 모듈을 조합합니다. 필요한 절연 성능 및 샘플링 속도, 채널 수에 따라 계측기 종류와 연결할 모듈 수를 선택하십시오. 샘

플링 속도는 사용하는 채널 수에 따라 제한됩니다. 


표준적인 용도：400 V 배터리 팩（4 V × 100셀）의 경우

400V 배터리 팩으로 각 셀의 전압과 온도를 측정하여 충방전 시험기로 데이터를 전송할 경우의 측정기 구성 예를 소개합니다. M7102는 1대에

 30ch까지 측정할 수 있습니다. 공간 절약과 적은 투자로 실현할 수 있는 계측 시스템입니다.

 


 

 

고도의 평가 시스템：800 V 배터리 팩（4 V × 200셀）의 경우

고전압 800V 배터리 팩으로 각 셀의 전압과 온도를 측정하여 충방전 시스템에 실시간으로 데이터를 전송하는 경우의 구성 예를 소개합니다.

 L8102는 광동기 케이블로 접속하면 최대 10대까지의 측정을 동기화할 수 있습니다. M7100은 DC 1500V CAT II의 절연 성능으로 고전압 배터

리 시험의 안전성을 보장합니다. 전압 레인지의 경우 1 모듈에서의 사용 채널 수 8ch까지는 최고 샘플링 속도 5ms로 측정하여 모든 데이터를 실

시간으로 전송할 수 있습니다. 충방전 시스템에서 감시하고 있는 배터리의 총 전압값에 대해 저지연으로 모니터링을 실현합니다.

 

  

 

 

정리

HIOKI 데이터 로거 LR8101, LR8102와 측정 모듈 M7100, M7102는 배터리 충방전 시험에 가장 적합한 계측기입니다. 확실한 절연 성능은 시험

 안전성을 높이고 신뢰성 있는 계측으로 정확한 데이터를 획득하며 배터리 팩 개발 및 배터리 주변 시스템 개발을 지원합니다.

이 제품에 대해서, 자세한 것은 HIOKI 웹 사이트의 제품 페이지를 참조해 주세요.

데모기 요청이나 사용 예에 관한 상담은 HIOKI 담당자에게 연락해 주세요.