팜테크(FAMTECH)
실제 도로 진동 환경을 재현하는 Battery Vibration Test 본문
목차
"관련제품 문의는 로고 클릭 또는 공지사항의 연락처를 통해 하실 수 있습니다."
Battery Vibration Test는 전기차가 장기간 도로를 주행할 때 배터리에 전달되는 진동과 충격이 성능 및 수명에 미치는 영향을 평가하는 시험이다. 배터리 개발 단계에 따라 진동 내구성을 검증하거나, 셀과 모듈의 고정 구조, 전기 연결부 및 배터리 케이스에서 발생할 수 있는 설계 취약점을 찾는 목적으로 수행된다. USABC 절차에서는 실제 도로 측정 데이터를 바탕으로 차량 수명 동안 누적될 수 있는 진동 환경을 시험실에서 압축해 재현하며, 약 100,000마일 주행에 해당하는 진동 노출을 고려해 시험 스펙트럼을 구성한다.
정현파 진동과 랜덤 진동 시험
USABC Battery Vibration Test에는 Swept Sine Wave 방식과 Random Vibration 방식이 제시되어 있다. 정현파 방식은 특정 주파수에서 일정한 진동을 반복한 뒤, 주파수를 연속적으로 변화시키면서 배터리의 공진과 구조적 이상을 확인하는 시험이다. 랜덤 진동 방식은 여러 주파수 성분이 동시에 포함된 진동을 가해 실제 도로에서 발생하는 불규칙한 진동 환경을 보다 유사하게 재현한다. 정현파 시험에는 주로 10~190 Hz 범위가 사용되며, 랜덤 진동은 약 10~200 Hz의 진동 스펙트럼을 이용한다.
정현파 시험을 수행하기 전에는 C/3 정전류 방전, DST 방전 및 Peak Power Test로 구성된 기준 성능시험을 실시하고 배터리를 완전히 충전한다. 이후 완전 충전 상태에서 수직 방향 시험을 수행하고, 약 40% DOD 상태에서 종방향과 횡방향 시험을 진행한 뒤, 약 80% DOD 상태에서 다시 수직 방향 시험을 실시한다. 수직 방향에서는 10~30 Hz 범위의 특정 주파수에서 5 G, 2,000회의 진동을 가한 후 10~190 Hz 구간을 왕복하는 주파수 스윕을 6시간 동안 수행한다. 종방향과 횡방향에서는 3.5 G, 4,000회의 진동과 6시간의 주파수 스윕이 적용된다.
랜덤 진동 시험에서는 배터리의 수직, 종방향 및 횡방향에 규정된 PSD 진동 스펙트럼을 적용한다. 시험 중 배터리의 충전 상태는 완전 충전 상태에서 약 80% DOD까지 단계적으로 변경되며, 1축 또는 2축 진동시험기를 사용하는 경우 각 방향을 순차적으로 시험한다. 3축 진동시험기를 사용하면 세 방향의 진동을 동시에 인가하여 전체 시험 시간을 단축할 수 있다. 시험 시간은 선택한 가속도 수준과 시험기의 축 구성에 따라 달라지며, USABC 절차에서는 약 13.6시간에서 최대 92.6시간까지의 랜덤 진동 노출 조건을 제시한다.
진동 전후의 배터리 안전성과 성능 비교
시험 중에는 배터리 단자와 케이스 사이의 절연 상태, 비정상적인 전압, 내부 부품의 공진, 고정부의 손상 및 비정상적인 온도 상승을 지속적으로 감시해야 한다. 절연 성능 저하, 단락이나 단선 징후, 기계적 고정 부품의 파손 또는 과도한 온도 상승이 발견되면 시험을 중단하고 안전성을 평가한다. 진동시험이 완료된 후에는 초기와 동일한 기준 성능시험을 다시 수행해 방전 용량, 동적 방전 성능 및 피크 출력의 변화를 비교한다. 최종 보고서에는 실제 적용한 진동 조건, 측정 데이터, 부품 손상 분석 결과와 함께 배터리 설계 및 장착 구조의 개선 사항을 기록한다.
시험, 계측, 제어 환경에서는 센서와 장비의 사양뿐만 아니라 실제 적용 조건을 정확히 이해하는 것이 중요합니다.
팜테크는 기술 블로그에서 소개하는 다양한 기술, 센서, 계측 제품 및 시험 장비를 산업 현장에 적용할 수 있도록 제품 공급과 기술 상담을 함께 제공하고 있습니다.
일부 센서/계측 제품은 팜테크 네이버 스마트스토어에서 확인하실 수 있습니다.
https://smartstore.naver.com/famtech
팜테크의 장비(견적,기술문의), 솔루션, 기술 자료가 궁금하시다면 공식 홈페이지도 방문해 주세요.
https://famtech.co.kr/
