로데슈바르즈 전원공급기를 통한 배터리 관리 시스템(BMS) 테스트

목표

배터리로 작동하는 기기나 차량용 충전식 배터리에 대한 시뮬레이션, 측정, 테스트는 필수입니다. 과충전과 완전 방전은 충전식 배터리의 수명을 단축시키며, 결함이 있을 경우 배터리가 과열되어 화재로 이어질 수도 있습니다.

대형 배터리는 일반적으로 복수의 셀을 직렬과 병렬로 연결해 구축합니다. 동일한 충전 및 방전 전류가 모든 셀을 통과하므로 배터리 용량, 자기 방전 등의 개별적 차이가 있을 경우 시간이 지남에 따라 SoC(State of Charge, 충전상태)가 달라지고 그에 따라 정전용량과 배터리 수명이 줄어듭니다. BMS(배터리 관리 시스템)은 다양한 배터리 셀 파라미터를 능동적으로 모니터링, 컨트롤, 관리합니다. BMS의 역할은 다음과 같습니다.

• 각 셀의 SoC 확인
• 각 셀의 무결성 및 정격감소(SoH, State of Health) 감시
• 결점과 특이 상태 탐지 및 과열, 화재 등의 위험 방지
• 셀 간 SoC 균형 유지
• 열 및 에너지 관리

균형 유지는 충전 과정 중 전하가 가장 높은 셀을 선택적으로 로드하거나, 스위치 모드 조절기를 사용하여 충전상태가 가장 높은 셀에서 가장 낮은 셀로 에너지를 능동적으로 이동하는 방식을 통해 구현할 수 있습니다.

BMS는 배터리 수명과 자동 안전 기능에 중요한 역할을 하므로 철저한 테스트를 실시해야 하며, 또한 배터리 사용 중에 발생 가능한 모든 조건을 시뮬레이션해야 합니다.

로데슈바르즈 솔루션

로데슈바르즈의 R&S®NGL200 및 R&S®NGM200 DC Power Supply는 배터리 관리 시스템의 테스트와 검증에 필요한 모든 기능을 갖춘 다목적 기기입니다.

R&S®NGL200 및 R&S®NGM200은 소스 및 싱크로 Two-Quadrant 작동을 지원합니다. 최대 6 A의 소스 전류와 최대 3 A의 싱크 전류가 가능합니다. 모든 출력은 접지에서 완전히 분리되며, 직렬 연결 중 싱글 셀 레벨에서 접지를 기준으로 최대 250V까지 배터리 팩을 에뮬레이션할 수 있습니다. 조정 가능한 출력 임피던스는 –50 mΩ ~ 100 Ω 범위에서 설정할 수 있습니다. 파워 서플라이 출력에서 전류 및 전압 측정은 높은 분해능 값을 제공합니다.

모든 기능을 원격 제어할 수 있으며 명령 처리 시간은 6ms 미만입니다. 또한 R&S®NGM200 Power Supply 시리즈에 다양한 사전 정의 또는 사용자 정의 셀 유형을 현실적으로 시뮬레이션할 수 있는 배터리 시뮬레이션 모드를 옵션으로 탑재할 수 있습니다. 충전상태에 따른 개회로 전압 및 내부 저항은 ASCII 파일에 각 셀 유형별로 정리됩니다.

이러한 기능을 이용해 높은 정밀도와 시간 분해능으로 셀 속성을 시간의 경과 따라 시뮬레이션하고, 변경할 수 있습니다. 소형 및 중형 배터리의 경우 셀 전류가 전원공급장치로 직접 흐르도록 할 수 있습니다. 자동차에서 사용하는 대형 배터리의 경우, BMS 테스트를 위해 충전 빛 방전 전류가 물리적으로 흐르게 연결할 필요는 없습니다. 전류 측정 결과(예: 션트 레지스터 사이의 전압)가 BMS로 시뮬레이션되며, 전원공급장치는 셀 전압을 설정하고 균형 전류를 내보냅니다.

R&S®NGL202 및 R&S®NGM202는 유닛당 2채널과 초소형 폼팩터를 갖춰, BMS 테스트를 위한 유연한 구성과 공간의 효율적 활용이 가능합니다. 19" 랙마운트 키트와 백플레인 연결을 통해 랙에 쉽고 견고하게 통합할 수 있습니다.

R&S®NGM200 Power Supply 시리즈는 R&S®NGM-K106 Battery Simulation 옵션 이외에도, 향상된 측정 정확도와 초당 최대 500,000회의 Sampling rate를 통해 전류와 전압을 빠르게 로깅합니다. 배터리 시뮬레이션 옵션은 ASCII 파일에 저장된 프로필을 실행할 수 있습니다. 이러한 프로필에는 개회로 전압과 충전상태 대비 내부저항에 대해 기술되어 있습니다. 일반 배터리 타입에 대한 프로필은 전원공급장치에서 확인할 수 있습니다. 빠른 로깅 기능을 통해 문제 해결 과정에서 전류와 전압의 좁은 스파이크와 글리치를 캡처할 수 있습니다.

요약

로데슈바르즈의 R&S®NGL200 및 R&S®NGM200 Power Supply는 배터리 관리 시스템을 테스트할 때 배터리 셀을 간편하게 시뮬레이션하는 기능을 제공합니다. 대부분의 사례에서 고가의 전용 배터리 시뮬레이터를 대체할 수 있습니다.