SFUDS란? 배터리 충방전 도시 주행(simplified battery discharge profile based upon the federal urban driving schedule, Battery Cycler, Tester)

 

목차

 

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SFUDS 시험 목적

 

이 연구의 목적은 전기자동차(EV) 배터리의 방전 테스트를 간소화하고 효율성을 극대화하는 데 있습니다. 전기자동차 배터리는 실제 주행 환경에서 복잡한 전력 소비 패턴을 경험하지만, 이를 테스트하는 기존 방식(예: 연방 도시 주행 스케줄, FUDS)은 지나치게 복잡하고 비용이 많이 들며 테스트 결과의 불확실성도 큰 문제가 있었습니다. 따라서 이 연구는 SFUDS79(단순화된 연방 도시 주행 스케줄)이라는 대안을 개발하고, 이를 기존 FUDS 테스트와 비교하여 신뢰성을 검증하는 데 중점을 두고 있습니다.

 

 

연구의 구체적인 목적

• 테스트 비용 절감: 기존 FUDS 테스트는 연속적으로 변화하는 전력 프로파일을 요구하며, 이를 구현하기 위해 복잡한 테스트 장비와 데이터 처리 시스템이 필요했습니다. 연구의 목표는 테스트 장비의 단순화와 비용 절감을 통해 보다 접근 가능한 테스트 방식을 제안하는 것입니다.
• 데이터 수집 효율성 향상: FUDS 테스트는 복잡한 전력 변동 데이터를 생성하기 때문에 분석이 어렵고 시간이 많이 소요됩니다. SFUDS79는 일정한 전력 단계를 활용해 데이터를 간단히 수집하고 분석할 수 있도록 설계되었습니다.
• 주행거리 예측 정확성 개선: 기존 FUDS 테스트는 주행거리 예측에서 ±11.9km의 불확실성을 가지는 반면, SFUDS79는 이를 ±3.1km로 줄이는 것을 목표로 합니다. 이는 전기자동차 설계와 운영 효율성을 높이는 데 중요한 요소입니다.
• 실제 전기자동차 배터리 사용 조건 반영: 단순화된 프로파일은 실제 전기자동차의 도시 주행 상황을 반영하여, 지속적이고 일관된 테스트를 제공함으로써 배터리의 성능과 수명을 보다 정확히 예측하려는 의도가 담겨 있습니다.
• 표준화된 테스트 절차 개발: 연구는 배터리 테스트의 표준화와 전 세계적으로 일관된 방법론을 제공함으로써, 전기자동차 제조사와 연구 기관 간의 협력을 강화하고, 전기자동차 기술 개발을 가속화하고자 했습니다.

 

Speed vs. time profile for the reference FUDS79 driving cycle.

 

 

Calculated power vs. time profile on the FUDS79 driving cycle.

 

 

 

 

연구의 중요성

전기자동차는 친환경 교통수단으로서 급속히 발전하고 있지만, 배터리 기술의 성능과 신뢰성은 여전히 중요한 과제로 남아 있습니다. 이 연구는 배터리 테스트 과정에서 시간과 비용을 줄이는 동시에 신뢰성을 유지하는 방법을 제안함으로써, 전기자동차 배터리의 상용화를 촉진하고 전기자동차 산업의 성장에 기여할 수 있습니다.

 

특히, SFUDS79는 테스트가 간소화되었음에도 기존 FUDS와 유사한 결과를 제공하므로, 앞으로 배터리 테스트의 새로운 표준이 될 가능성이 높습니다. 이를 통해 배터리 제조사와 자동차 제조사가 보다 효율적으로 제품을 개발하고 검증할 수 있을 것으로 기대됩니다.

 

이 연구는 단순히 테스트 절차를 개선하는 것에 그치지 않고, 배터리 기술 발전과 전기자동차 산업의 전반적인 혁신에 기여하는 것을 궁극적인 목표로 하고 있습니다.

 

Effect of Open Circuit Rest Periods on Temperature Rise and Predicted IDSEP Vehicle Range

 

Correction factors for scaling constant power levels on the SFUDS7V battery discharge test

 

 

 

 

SFUDS와 FUDS의 비교

 

 

SFUDS(Simplified Federal Urban Driving Schedule)와 FUDS(Federal Urban Driving Schedule)는 전기자동차 배터리 테스트를 위해 설계된 주행 스케줄로, 각각의 목적과 사용 방식에서 중요한 차이점을 가지고 있다. 두 방식은 배터리 성능을 평가하고 주행 거리를 예측하는 공통된 목표를 가지지만, 테스트의 복잡성, 비용, 정확성, 그리고 활용성에서 차별화된다.

 

FUDS는 실제 도시 주행 조건을 최대한 모사한 복잡한 테스트로, 시간에 따라 연속적으로 변화하는 전력 소비 패턴을 사용한다. 이는 배터리가 실제 주행 환경에서 경험하는 상황을 정밀하게 반영하지만, 이와 같은 복잡성은 테스트 비용과 장비 요구사항을 높인다. 또한, FUDS 테스트의 결과는 매우 정밀하지만, 데이터 분석과 처리 과정에서 시간이 오래 걸리고, ±11.9km의 불확실성을 가진다. 이러한 이유로 FUDS는 고정밀 테스트가 필요한 배터리 연구 개발이나 성능 검증 단계에서 주로 사용된다.

 

반면, SFUDS는 FUDS의 복잡성을 줄이고 효율성을 극대화하기 위해 설계된 단순화된 테스트 방식이다. SFUDS는 일정한 전력 단계를 기반으로 20단계로 구성된 방전 프로파일을 사용하며, 연속적 전력 변화 대신 5개의 고정된 전력 수준을 적용한다. 이를 통해 FUDS와 유사한 테스트 결과를 제공하면서도, 테스트 비용과 시간이 크게 절감된다. SFUDS는 평균 전력, 최대 전력, 에너지 소비량 등 주요 지표에서 FUDS와 거의 동일한 성능을 보여주며, 주행거리 예측의 불확실성도 ±3.1km로 줄어든다.

 

FUDS는 고급 테스트 장비와 시간이 필요한 만큼 연구 및 개발 단계에서 적합한 반면, SFUDS는 대량의 배터리 테스트나 비용 효율적인 평가가 필요한 상황에서 효과적이다. 특히 SFUDS는 배터리의 수명 테스트나 상용화 초기 단계에서 중요한 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 전기자동차 제조사나 연구기관이 배터리 성능을 비교하거나 초기 설계 단계에서 제품의 적합성을 평가하는 데 유용하다.

 

결론적으로, FUDS는 정밀성과 현실성을 중시한 테스트 방식이고, SFUDS는 간소화와 효율성을 목표로 한다. 두 방식은 배터리 성능 평가와 예측이라는 공통된 목표를 가지고 있지만, 목적과 필요에 따라 상호 보완적으로 사용될 수 있다. SFUDS는 특히 실험 환경에서 시간과 비용을 절약하면서도 FUDS와 유사한 결과를 제공하기 때문에, 전기자동차 배터리 기술의 상용화와 표준화를 가속화하는 데 기여할 수 있다.

 

 

 

 

SFUDS 구현 충방전기

 

 

 

팜테크에서 제공하는 Sinexcel 충방전기는 전기자동차 배터리 테스트를 위한 고정밀 솔루션으로, SFUDS(Simplified Federal Urban Driving Schedule) 프로파일을 구현하는 데 최적화된 장비입니다. 이 장비는 ±0.05%의 정밀도와 5ms 이하의 빠른 전류 응답 속도를 갖추고 있어, SFUDS의 동적 전력 단계를 안정적이고 정확하게 재현할 수 있습니다.

 

또한 1ms 단위의 고속 데이터 기록 기능과 20ms의 주행 시뮬레이션 지원으로 테스트 데이터를 손실 없이 수집하고 분석할 수 있습니다. Sinexcel의 BTS 소프트웨어를 활용하면 SFUDS 프로파일을 간편하게 설정하고 테스트 결과를 시각적으로 분석할 수 있습니다.

 

 

환경친화적인 에너지 재생 기술과 안전 보호 기능이 추가되어 있으며, 모듈형 설계를 통해 다양한 배터리 테스트 요구를 충족시킬 수 있는 유연성을 제공합니다. Sinexcel 충방전기는 SFUDS 구현을 위한 최고의 선택지로, 연구 및 산업 현장에서 배터리 평가의 신뢰성을 높이는 데 기여합니다.

 

 

 

해당 내용과 관련해서 팜테크에서 시스템 솔루션을 제공하고 있습니다.  관심 있으시면 아래 홈페이지 또는 연락처를 통해 문의 주시면 됩니다. :)

 

https://famtech.co.kr/sub04/01_01.php

팜테크