[UL2580] 과방전 보호 시험 (Over discharge Protection Test)이란?(Battery Cycler, 충방전기, 방폭 챔버, Explosion proof Chamber, Tester)

 

목차

• 과방전 보호 시험 (Overdischarge Protection Test)이란?
• 과방전 시험기(충방전기, 챔버)

 

"관련제품 문의는 로고 클릭 또는 공지사항의 연락처를 통해 하실 수 있습니다."

 

 

 

과방전 보호 시험 (Overdischarge Protection Test)이란?

 

과방전 보호 시험은 전기차 배터리 및 기타 에너지 저장 장치가 과도한 방전에 노출되었을 때, 정상적으로 보호 기능이 작동하는지를 평가하는 중요한 안전성 시험이다. 배터리는 특정 전압 이하로 방전될 경우 영구적인 손상이 발생할 수 있으며, 이는 배터리 성능 저하 및 심각한 안전 문제로 이어질 수 있다. 따라서, 본 시험을 통해 배터리가 설정된 안전 기준을 충족하는지 검증한다.

 

 

시험 목적

과방전 보호 시험의 주요 목적은 배터리가 사용 중 또는 비정상적인 상황에서 과방전되었을 때, 안전성을 유지할 수 있는지를 평가하는 것이다. 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System)이나 기타 보호 회로가 정상적으로 작동하여 배터리가 안전한 상태를 유지하는지를 확인한다. 보호 기능이 제대로 동작하지 않으면 배터리 내부의 화학 반응이 불안정해지며, 이는 열폭주(thermal runaway) 및 안전사고로 이어질 가능성이 있다.

 

 

시험 조건

시험은 완전히 충전된 배터리 또는 에너지 저장 장치에서 수행되며, 최대 충전 상태(MOSOC, Maximum Operating State of Charge)에서 시험을 시작한다. 배터리 팩 전체(EESA, Electric Energy Storage Assembly)가 아닌 서브 어셈블리(subassembly)를 대상으로 시험할 수도 있으며, 방전 시험 중 배터리의 온도와 최소 전압 보호 회로가 정상적으로 동작하는 상태에서 진행된다.

 

 

시험 절차

과방전 보호 시험은 다음과 같은 절차로 수행된다.

 

1. 배터리를 제조업체가 지정한 최대 방전 속도에서 일정한 전류(정전류)로 방전한다.

2. 방전은 다음 조건 중 하나가 충족될 때까지 계속 진행한다.

• 배터리의 수동 보호 장치(passive protection device)가 작동하여 방전이 자동으로 중단되는 경우
• 최소 셀 전압 또는 최대 온도 보호 장치가 작동하여 방전이 제한되는 경우
• 정상적인 방전 종료 후 추가로 30분이 경과한 경우

3. 시험 중 배터리에서 발생하는 가스를 감지하기 위해 점화원(Spark Ignition Source)을 사용하여 인화성 가스 농도를 평가한다.

4. 시험이 끝난 후, 배터리를 실온에서 냉각한 후 물리적 손상 여부를 검사한다.

5. 시험 전후로 절연 저항(Isolation Resistance) 측정을 수행하여 절연 상태가 유지되는지 확인한다.

 

 

합격 기준

과방전 보호 시험의 합격 기준은 다음과 같다.

 

• 보호 장치가 정상적으로 작동하여 배터리 셀의 전압이 컷오프 전압(Cut-off Voltage) 이하로 떨어지지 않아야 한다.
• 시험 중 화재 또는 폭발이 발생해서는 안 된다.
• 절연 저항 값이 100Ω/V 이상 유지되어야 한다.
• 배터리 내부의 전해질이 외부로 누출되지 않아야 하며, 배기가스는 지정된 환기 시스템을 통해서만 배출되어야 한다.
• 이러한 기준을 충족해야 배터리가 안전한 상태에서 정상적으로 작동할 수 있는 것으로 판단된다.

 

 

시험 실패 조건

시험 중 다음과 같은 조건이 발생하면 과방전 보호 기능이 정상적으로 작동하지 않은 것으로 간주되며, 시험에 실패한 것으로 판정된다.

 

• 보호 장치가 정상적으로 작동하지 않아 배터리 셀 전압이 컷오프 전압 이하로 떨어진 경우
• 시험 중 화재 또는 폭발이 발생한 경우
• 절연 저항 값이 100Ω/V 미만으로 감소한 경우
• 배터리 내부 전해질이 외부로 누출되거나 인클로저가 파손된 경우

이러한 실패 조건이 발생하면 배터리는 안전 기준을 충족하지 못하는 것으로 간주되며, 추가적인 개선 조치가 필요하다.

 

 

시험 후 추가 검증

시험이 종료된 후, 배터리가 여전히 정상적으로 작동 가능한 상태라면 제조업체의 사양에 따라 추가적인 충·방전 사이클을 수행하여 정상 작동 여부를 확인해야 한다.

배터리의 성능과 안전성을 유지하기 위해 보호 기능이 올바르게 작동하는지 검증하는 과정이 포함되며, 만약 배터리가 손상되었거나 예상치 못한 이상 현상이 발생한 경우 추가적인 원인 분석과 개선 조치가 필요하다.

 

이 시험은 배터리의 수명과 안전성을 유지하는 데 필수적인 절차이며, 전기차 및 에너지 저장 시스템에서의 신뢰성을 보장하는 중요한 역할을 한다.

 

 

 

과방전 시험기(충방전기, 챔버)

 

과방전 보호 시험은 배터리가 과도한 방전 상태에서도 안전성을 유지할 수 있는지를 평가하는 중요한 테스트입니다. 이를 수행하기 위해 충·방전기(Charge & Discharge Equipment)와 방폭 챔버(Explosion-Proof Chamber)를 결합하여 더욱 안전하고 정밀한 실험 환경을 구축할 수 있습니다.

 

충·방전기는 정밀한 전압 및 전류 제어 기능을 갖추고 있어, 배터리의 방전 특성을 정확하게 측정하고 보호 장치의 성능을 검증할 수 있습니다. 고속 데이터 샘플링과 실시간 모니터링 기능을 통해 배터리 상태를 정밀하게 분석할 수 있습니다​.

 

방폭 챔버는 실험 중 발생할 수 있는 화재, 폭발, 유해가스 누출 등의 위험 요소를 최소화하는 안전 시스템을 갖추고 있습니다. 가스 감지기, 자동 소화 장치, 압력 해소 장치 등이 포함되어 있어 배터리 시험 시 안전을 보장합니다​.

 

시험 절차는 배터리를 최대 충전 상태로 준비한 후, 충·방전기를 활용하여 설정된 컷오프 전압 이하로 방전시키며, 보호 장치의 작동 여부를 평가합니다. 시험 중 배터리 내부 온도와 발생 가스를 감지하고, 방폭 챔버의 환기 시스템을 이용해 유해가스를 안전하게 배출합니다. 시험 후 배터리의 절연 저항, 물리적 손상 여부를 평가하며, 충·방전 사이클을 반복하여 정상적인 작동 여부를 추가 검증합니다. 이와 같은 통합된 시험 환경을 통해, 배터리의 내구성과 보호 시스템의 신뢰성을 더욱 정밀하게 검증할 수 있습니다.

 

 

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