배터리 테스트 안전 요구사항

배터리를 안전하고 효과적으로 테스트하기 위해 중요한 안전 기능에는 안전 접촉기, 역 극성 검사기 및 충전 전 회로가 포함됩니다.

이러한 안전 기능을 구현하지 않으면 배터리 테스트 설정이 취약해지고 치명적인 이벤트, 테스트 대상 유닛 (UUT) 손상 및 가동 중단 시간이 발생할 수 있습니다. 양방향 전원 공급 장치와 많은 배터리 사이클러에는 이러한 기능이 포함되어 있지 않습니다.

이제 배터리 테스트 설정을 취약성 없이 유지하기 위한 3가지 최소 배터리 테스트 안전 테스트 요구사항에 대해 논의해 보겠습니다.

그림 1: 배터리 사이클러에는 안전 접촉기, 극성 검사기 및 변경 전 회로가 포함됩니다.

안전 접촉기: 절연 및 안전한 "꺼짐" 상태 보장

안전 컨택터는 절연을 제공하여 안전한 "꺼짐" 상태를 만듭니다. 접촉기가 없으면 꺼짐 상태인데도 DUT에서 전력 흐름이 발생할 수 있습니다. 해당 터미널 사이에 충분한 저항이 생성된 경우 전력 흐름이 발생할 수 있습니다. 따라서 전원이 계속 전류를 끌어들여 배터리가 소모되거나 다른 안전 위험을 초래할 수 있습니다.

NI는 배터리 사이클링 장비로 설계된 밀폐형 안전 접촉기를 사용합니다. 테스트 시스템이 꺼져 있을 때 NI 인스트루먼트는 전원을 끌어오지 않으며 접촉기는 사이클러와 UUT 사이의 연결을 물리적으로 끊습니다.

극성 검사기: 사용자 에러로부터 작업자 및 장비 보호

사용자가 잘못 연결하는 경우가 발생하면 배터리와 장비의 손상을 방지하기 위해 극성 검사기가 필요한데, 이러한 경우는 생각보다 자주 발생합니다. 내장된 역 극성 검사기는 출력 터미널에서 음의 전압이 감지될 때 출력 전원을 비활성화하여 의도하지 않은 손상을 방지합니다. 예를 들어, 역 극성을 감지한 경우 인스트루먼트는 안전 접촉기가 닫히지 않도록 합니다. 이렇게 하면 고객이 실수로 배터리를 뒤집은 상태로 충전하거나 방전하지 못하도록 방지할 수 있는데, 이러한 실수는 매우 위험합니다. 이와 같은 사고로 인해 인스트루먼트가 손상되거나 화재 또는 폭발이 발생할 수 있습니다. 

NI의 배터리 사이클러에는 역극성 검사기가 내장되어 있습니다. 이 검사기는 출력 터미널에서 적절한 전압을 보장합니다.

사전 충전 검사기 회로: 돌입 전류 감소 및 하드웨어의 조기 성능 저하 방지

마지막으로, 내장된 사전 충전 회로는 시스템에 발생하는 돌입 전류와 스트레스를 방지하는데 중요하며, 이는 배터리 사이클러와 UUT 구성요소에 똑같이 위험합니다. 이러한 돌입은 테스트 장비의 출력 커패시턴스로 인해 발생하는데, UUT가 연결되어 있지만 같은 전압 레벨이 아닐 때 UUT에 해로울 수 있습니다. 사전 충전 회로는 인스트루먼트의 내부 전압을 배터리와 일치시켜 아크와 시스템에 대규모 전류 돌입을 방지합니다. 

예를 들어, DC 소스, DC 로드 또는 양방향 인스트루먼트를 사용하여 600 V 배터리를 테스트하는 경우 인스트루먼트는 처음에 0 V (제로 전위)에서 시작합니다. 이러한 소스/로드 인스트루먼트에는 사전 충전 회로가 포함되어 있지 않기 때문에 인스트루먼트의 와이어가 배터리에 연결되는 순간 해당 경로가 완성되고 인스트루먼트에 600 V가 적용됩니다. 이와 같은 순시 연결 시 돌입 전류가 발생합니다. 이러한 전압 레벨의 큰 차이는 인스트루먼트의 출력 커패시터가 충전될 때 돌입 전류가 발생하는 원인이 되며, 일반적으로 이러한 돌입 전류는 릴레이는 및 스위치의 조기 성능 저하로 이어집니다. 사전 충전은 안전 접촉기가 닫히기 전에 인스트루먼트의 출력 전압을 배터리와 일치시켜 안전 접촉기와 함께 작동합니다. 

NI의 배터리 테스트 시스템에는 DC 출력의 전압을 배터리 전압과 자동으로 일치시키는 "소프트 스타트"를 제공하는 사전 충전 회로가 내장되어 있습니다.

시판 중인 양방향 전원 공급 장치와 배터리 사이클러 중 일부는 테스트 시스템에 안전 접촉기, 극성 검사기 또는 사전 충전 회로가 내장되어 있지 않습니다. 장비를 안전하게 사용하려면 이러한 안전 기능이 필요합니다. 결과적으로 제조업체는 구성요소 소싱에서부터 솔루션에 구성요소 통합에 이르기까지 자체 외부 고정 장치를 관리하는 책임을 최종 고객에게 부여합니다. 일부 제조업체는 이러한 통합을 추가 서비스로 제공할 수 있지만, 제공하는 경우 다음 추가 비용 및 문제점이 발생할 수 있습니다.

• 인건비 및 수수료
  
• 설정 복잡성 증가
  
• 품질 및 통합 문제
  
• 프로젝트 시작 시간 지연 
  
• 더 큰 랙 공간 필요
  
• 열거나 닫는 데 더 많은 시간이 소요될 수 있는 외부 계약자 및 감지 회로로 인해 테스트 시간이 느려질 수 있음
  
• 성능 및 정확도 문제
  

그림 2: 양방향 전원 공급 장치 및 일부 배터리 사이클러는 추가적인 통합 및 설정이 필요합니다.

배터리 테스트 솔루션을 찾는 경우 이러한 안전 기능이 테스트 장비에 내장되어 있는지 또는 애드온 서비스로 통합되어 있는지 문의하십시오.

NI는 시스템 설계 시 이러한 안전 기능을 포함하여 안전 비용의 추가 및 부담을 없앱니다. 모든 안전 메커니즘은 소프트 터치 패널, 원격 터치 패널 및 LabVIEW 내에서 작동하는 드라이버를 통해 제어됩니다. 

NI 배터리 테스트 시스템에는 안전 접촉기, 극성 검사기, 사전 충전 회로 외에도 여러 하드웨어 및 소프트웨어 보호 계층이 있습니다. 또한 NI 제품에는 다음과 같은 추가적인 안전 기능이 포함될 수 있습니다.

• 비상 전원 차단 (EPO)
  
• 외부 유선 인터록
  
• 프로그램 가능 하드웨어 제한 
  
• 통신 워치독
  
• 순차 로직 (S/W)
  
• 추가 모니터링 (S/W)
  

모든 안전 메커니즘이 제어되고 자동화 시스템에 완전히 통합되어 테스트 환경 전체에서 충분한 안전 제어를 제공합니다.