2281S-20-6 배터리 시뮬레이터 사용방법

2281S-20-6 배터리 시뮬레이터 사용법

 

1. 배터리 시뮬레이터란?

2281S-20-6은 시험 대상 장치의 DC 전류 소모량 분석이 가능하며, 배터리 충전 과정을 기반으로 배터리 모델을 생성하고 배터리 시뮬레이션이 가능한 장비입니다. 주요 스펙은 20V, 6A, 120W 이며 최대 싱크 전류는 1A 입니다.


2. 시작화면


1) 파워 서플라이 : 20V, 6A DC 전원 공급

2) 배터리 테스트 : 배터리 충전 및 방전 테스트를 수행하여 배터리 용량 및 저항을 계산하고 배터리 모델을 작성

3) 배터리 시뮬레이터 : 배터리 모델을 바탕으로 시뮬레이션 가능


3. 배터리 테스트

배터리 테스트 기능으로 충전 및 방전 테스트를 통한 배터리 모델 제작, ESR, A-H, 정전 용량등의 측정이 가능합니다.

  

1) 배터리 충전 및 방전

배터리 충전 및 방전 기능을 수행하며 배터리 모델을 작성합니다.

1차 전지의 경우, SMU(2450 or 2460) 모델을 사용하여 방전 테스트를 수행하며 배터리 모델을 작성합니다. 2281S 모델은 싱크 기능이 제한적이고 싱크 전류의 조절이 불가능해 배터리 충전을 기반으로 방전 모델을 작성합니다. 따라서 고유한 방전 모델을 만들 수 없으며 비충전식 배터리 모델도 만들 수 없습니다.

SMU를 2281S와 함께 사용하면 싱크 전류의 제어가 가능하여 보다 사실적인 모델을 만들 수 있습니다.


2) 배터리 방전 테스트


[1] 정전류 방전

초기 단계에서 장비는 정전류 모드에서 배터리를 방전시키며, 방전 전류를 설정할 수는 없지만 일반적으로 방전 가능한 최대 전류는 약 1A 입니다. 배터리 전압이 점점 감소합니다.


[2] 정전압 방전

배터리 전압이 Vset까지 떨어지면 방전 전류가 점진적으로 감소하는 동안 장비는 정전압 모드로 배터리를 방전 시킵니다. 방전 전류가 0에 가깝게 떨어지면 방전이 끝나며, 이때 배터리 개방 전압은 Vset과 같습니다.


[3] 동작 방법

(1) 시작 화면에서 배터리 테스트 기능을 선택합니다.
(2) 메뉴 키를 누릅니다.
(3) 소스 아래에서 (충전)을 선택합니다.
(4) V-Set 옆에 Target 전압을 설정합니다. 예를 들어, 범위 내에서 작동하는 리튬 이온 배터리의 경우 3.8V ~ 4.2V 사이에서 목표 전압을 3.8V 이하로 설정해야 합니다.
(5) 종료 조건 옆에 종료 전류를 설정합니다.
(6) 배터리 방전 테스트 수행을 위하여 전면 패널에서 출력을 켭니다.


3) 배터리 충전 테스트


[1] 정전류 위상

초기 단계에서 계측기가 배터리를 I 한계값으로 충전하고, 배터리 전압은 상승합니다.


[2] 정전압 위상

배터리 전압이 Vset 값에 도달하면 충전 전류가 점진적으로 감소하며 장비는 정전압 모드로 배터리를 충전합니다. 충전 전류가 0A 근처로 떨어지면 충전이 완료되며, 이때 배터리 개방 전압은 Vset과 같습니다.


[3] 동작 방법

(1) 시작 화면에서 배터리 테스트 기능을 선택합니다.
(2) 메뉴 키를 누릅니다.
(3) 측정에서 A-H를 선택합니다.
(4) 목표 전압을 V-Full 옆에 설정합니다. 배터리가 3.8V~4.2V 범위에서 작동하는 경우 4.2V보다 약간 높은 값으로 설정합니다.
(5) Source I-Limit 옆의 최대 충전 제한을 설정합니다.
(6) End condition 옆에 있는 End 전류를 10mA로 설정합니다.
(7) 전면 패널에서 HOME을 눌러 배터리 테스트 홈 화면으로 돌아갑니다.
(8) 소프트 키 영역 2에서 Measure AH를 선택합니다.
(9) 출력을 켜짐으로 설정합니다. 충전은 화면에 측정 결과(전압/전류/Amp-Hours)가 표시된 상태에서 시작됩니다.


4) 배터리모델 생성 및 편집

배터리가 0 ~ 100% 용량으로 완전하게 충전되는 테스트를 수행하며 누적된 데이터를 기반으로 하여 배터리 모델이 생성됩니다. 2281S 모델은 방전 전류를 설정할 수 없기 때문에 충전 데이터 만으로 배터리 모델을 생성합니다.

충전이 완료되면 배터리 모델의 전압 범위를 설정한 후, 배터리 모델을 생성하도록 선택할 수 있습니다. 다음 그림에서 볼 수 있듯이 전압 범위는 V-empty 와 V-full 내에 있어야 합니다.


[1] 배터리 모델 생성 동작 방법

(1) 시작 화면에서 배터리 테스트 모드를 선택합니다.
(2) 충전이 완료된 후 전면의 HOME 버튼을 눌러 배터리 테스트 홈 화면으로 이동합니다.
(3) 소프트 키 영역 3에서 Measure AH를 선택합니다.
(4) Model : Generate를 선택합니다.
(5) 배터리 모델의 Voc 범위를 설정합니다.
(6) 배터리 모델의 이름을 설정합니다.
(7) Yes를 선택하여 배터리 모델을 저장합니다. 2281S는 최대 9개의 배터리 모델을 저장할 수 있습니다.


[2] 배터리 모델 편집

생성된 배터리 모델에는 다음 그림에 표시된 정보가 포함되어 있습니다.

첫 번째 열은 0 ~ 100% 까지의 SOC입니다. 두 번째 열과 세 번째 열은 배터리 개방 전압 및 내부 저항의 해당 값입니다. 배터리 모델을 편집한 다음 저장을 선택하여 메모리에 저장할 수 있으며, 배터리 모델은 최대 9개까지 저장할 수 있습니다.


4. 배터리 시뮬레이터

2281S는 배터리 모델을 기반으로 실제 배터리를 시뮬레이션하고, 배터리의 특정 상태에서 DUT를 테스트하여 테스트 효율성을 높일 수 있습니다. 시뮬레이션에는 정적모드와 동적모드의 2가지 모드를 지원하고 있습니다. 정적 시뮬레이션 중에는 개방 전압과 SOC가 동일하게 유지되며, 동적 시뮬레이션 중에는 충전 및 방전에 따라 개방 전압과 SOC가 변경됩니다.


1) 배터리 시뮬레이터 동작 방법

(1) 시작 화면에서 배터리 시뮬레이터 기능을 선택합니다.
(2) Soft Key 영역 1에서 Model을 선택한 후 해당 모델을 선택합니다.
(3) MENU 키를 누릅니다.
(4) 배터리에서 설정을 선택합니다.
(5) Method를 Dynamic으로 설정합니다. 따라서 시뮬레이션된 배터리의 Voc 및 SOC는 실제 배터리처럼 충전과 방전을 할 수 있습니다.
(6) 시뮬레이션된 배터리의 범위로 full V 및 empty V를 설정합니다.
(7) 전면 패널에서 HOME을 눌러 배터리 시뮬레이터 홈 화면으로 돌아갑니다.
(8) 소프트 키 영역 2에서 I-Limit를 설정합니다. 전류 한계값은 6.1A 보다 높게 설정할 수 없습니다.
(9) 메뉴로 돌아갑니다.
(10) 배터리에서 설정을 선택합니다.
(11) SOC를 설정합니다. Voc 값은 SOC의 값에 따라 달라집니다.
(12) 홈 화면으로 돌아가 용량을 설정합니다.
(13) 전면 패널에서 출력을 켜서 배터리 시뮬레이션을 시작합니다.


2) 배터리 시뮬레이터 데모

아래와 같이 장비와 휴대폰을 연결한 후에 시뮬레이션을 수행합니다.


시뮬레이션 테스트를 수행하는 동안 휴대폰을 켜면 디스플레이에서 배터리 시뮬레이터가 휴대폰을 소싱하고 있고 전류는 양의 전류값 이라는 것을 알 수 있습니다. 휴대폰이 작동하면서 SOC와 Voc의 값이 떨어지는 것을 확인할 수 있습니다. 전압이 충분히 낮으면 휴대폰은 소싱하기에 용량이 부족하다고 판단하여 자동으로 전원이 꺼집니다. 이 시점에서 측정된 Voc는 배터리 차단 전압입니다.

휴대폰을 충전기에 연결하면 2281S에 전류가 입력되고 디스플레이에 전류가 음의 전류값으로 표시됩니다. 충전하는 동안 배터리 용량과 함께 SOC, Voc, Vt의 값이 증가합니다. 배터리가 완전히 충전되면 휴대폰 충전이 멈추는데 이때 측정된 Voc는 완전 충전 전압 V-full 입니다.


이상으로 배터리 시뮬레이터 사용법에 대한 내용을 마무리 하겠습니다.

좀 더 자세한 사항 및 장비의 데모를 원하시면 아래의 연락처로 연락 부탁 드립니다.

사이텍 최성모 과장 010-4220-7690


감사합니다.