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배터리 모듈 전체와 각 셀의 임피던스를 동시에 측정 (PW6001)

  배터리 모듈 전체와 각 셀의 임피던스를 동시에 측정 (PW6001) [350.69 KB]

요약

자세한 내용은 첨부된 PDF 파일을 참조하십시오.

 

동시 다점・교류 임피던스 측정에 의한 리튬이온배터리・재사용 배터리의 수입검사(열화진단)과 배터리 모듈 평가의 고속화를 제안합니다. 

 

대상

재사용 사업자의 리튬이온배터리 모듈의 수입검사 

리튬이온배터리의 개발・평가 

 

시장의 동향

EV와 PHEV가 보급되면서 수리와 교체로 제거된 리튬이온배터리가 대량으로 시장에 넘쳐날 것으로 예측되고 있습니다. 차량용으로는 적합하지 않은 배터리도 정치(定置)용 전원과 조명용 전원 등 차량 이외의 용도로 충분히 재사용이 가능합니다. 향후 차량용으로는 역할을 다한 EV배터리의 재사용 시장이 활발해질 것으로 전망됩니다.






과제
차량용으로 소비된 리튬이온배터리는 재사용 사업자가 수입검사를 실시해 검사에 합격한 배터리는 재사용품으로 편입됩니다. 통상 배터리의 잔존성능은 충방전 시험을 통해 평가하는데 이 방법에는 과제가 있습니다. 또한 수입검사 자체의 효율화도 중요합니다.

■　충방전시험에서는 검사시간이 길어져 대량의 배터리를 검사하는 것이 불가능하다
■　셀 단위의 충전량을 파악하는 것이 확실한 방법이지만, 분해・재조립하는데 시간이 너무 많이 걸린다
■　모듈 상태에서 실시할 수 있는 확실한 열화 진단 방법이 없다



해결책
PC앱이 파워 아날라이저 PW6001과 바이폴라(Bipolar) 전원을 제어합니다.바이폴라 전원은 주파수를 변화시키면서 계측용 교류신호를 인가합니다. 파워 아날라이저는 정의된 연산식에 근거해 임피던스의 실부（Rs）와 허부（X）를 계산합니다. PC앱에서는 나이키스트 플롯 (cole cole plot)이 그려집니다.

특징：
충방전 시험 중에도 교류 임피던스 측정이 가능합니다. 복수의 셀, 모듈에 대해 동시에 측정을 실시할 수도 있어 측정시간이 단축됩니다. 나이키스트 플롯 (cole cole plot)의 데이터 베이스를 축적함으로써 재사용품 검사 시의 지표를 작성할 수 있습니다.




사용기기
각종 전류 센서 PW6001 옵션에서 선택
바이폴라 전원


해결책
18650형 리튬이온배터리의 5병렬・16직렬로 구성된 모듈을 사용해 실측시험을 실시했습니다. 0.01 Hz에서 10 kHz까지 측정신호의 주파수를 변화시켜서 Rs와 X 측정을 실시해 나이키스트 플롯(cole cole plot)을 그려보았습니다.
또한 BMS의 전압검출선을 그대로 사용해 전압 측정을 했습니다. 패키지화된 모듈에서도 간단히 계측이 가능합니다.


실측 데이터

  

Fig.3 퓨즈 장착・미장착의 비교 

 

먼저 퓨즈 장착・미장착에서 각각 측정한 결과를 나타냈습니다. 퓨즈를 장착한 경우, 퓨즈의 저항만큼 우측으로 이동한 것 같은 파형이 얻어집니다. 이처럼 배터리 모듈에 직렬로 들어가는 소자(퓨즈나 FET 등）이 있는 경우에도 안정된 측정이 가능합니다.

  

Fig.4 각 그룹의 비교 

 

16개의 병렬 그룹 각각의 측정결과는 Fig.4와 같습니다. 

 

Fig.5  퓨즈 미장착과 16그룹 합계의 비교 

 

16그룹의 계측결과를 계산한 것과, 퓨즈 없이 전체를 측정한 결과를 같이 plot했습니다. 2개의 파형은 거의 일치하여 안정적으로 측정되었다고 할 수 있습니다.

 

 

 

 

실측 데이터 

0.1Hz에서 10kHz까지 주파수를 소인한 Rs와 X 측정 그리고 나이키스트 플롯(cole cole plot)의 모습을 동영상으로 보실 수 있습니다.　

※ 3배속으로 재생

 

“배터리 모듈 전체와 각 셀의 임피던스를 동시에 측정”

 https://youtu.be/q4LIOGqr1gs

 

 

안내 

폐사는 배터리 계측기의 선도기업으로서 배터리의 연구 개발과 생산라인에 폭넓게 솔루션을 제공하고 있습니다. 나아가 배터리의 재사용 ・재활용을 위한 계측 솔루션을 제공하며 더 풍부한 전동차 활용사회를 실현하는데 공헌하고자 합니다.  

 

배터리의 열화 진단에는 고도의 계측기술과 더불어 데이터의 축적, 해석에서도 다양한 검토가 요구됩니다. 히오키는 각 고객에게 적합한 열화 진단 솔루션을 제공하고 있습니다. 

 

흥미가 있거나 솔루션이 필요하신 분은 언제든지 연락주십시오. 문의처) 02-2183-8847  info-kr@hioki.co.jp