전기 자동차 배터리 모듈에 발생할 수 있는 화재를 방지하기 위한 열 폭주 현상 모니터링
고객 당면 과제
일반적으로 리튬-이온 배터리의 경우, 일부 충전된 상태에 비해 완전히 방전된 상태가 더 위험하다고 알려져 있기 때문에 전기 자동차 배터리 모듈 및 배터리 팩 제조사는 대부분 조립 시 일정 수준 충전이 되어 있는 배터리 셀을 사용합니다. 개별 배터리 모듈이 연결되면, 여러 부품 간에 전류가 흐르기 시작합니다. 이때 발생한 전류는 종종 배터리 셀 및/또는 배터리 모듈의 온도를 증가시키기도 합니다. 이렇게 온도가 상승하면, 시스템 내의 전압은 낮아지는 대신 전류는 증가하여 온도가 더욱 높아지는 문제가 발생할 수 있습니다. 이와 같은 온도 상승 사이클을 ‘열 폭주’라고 하는데, 이를 제때에 감지하지 못하면 배터리가 손상되고 시설 내에 화재가 발생할 우려도 있습니다.
배터리 관리 시스템(BMS)은 배터리 관련 온도를 모니터링하고 체결이 느슨한 연결부나 내부 단락을 확인하여 배터리 상태를 확인하는데 사용됩니다. 그러나 BMS는 조립 공정의 후반부까지 시스템에 설치되지 않는 경우가 상당히 많습니다. 이에, 조립 초반부에 실시하는 배터리 셀/모듈의 온도 모니터링은 대체로 소형 적외선 온도 건을 사용하여 수행되거나 전혀 수행되지 않는 편입니다. 물론, 소형 적외선 온도 건을 사용하는 경우에도 매우 좁은 영역의 온도 정보만 수집할 수 있기 때문에 그 효과는 떨어질 수 있습니다.
해결책
열화상 카메라는 배터리 시스템 제조사에 열 폭주 현상으로 인한 잠재적인 위험 상황과 전체 배터리 조립 공정에 걸쳐 배터리의 온도를 모니터링할 수 있는 역량을 더해줍니다. 배터리는 조립 라인마다 그 구성이 크게 다를 수 있기 때문에, 수천 개의 서로 다른 지점에서 온도를 측정하는 열화상 카메라의 기능은 중대한 문제가 발생했을 가능성이 있는 핫스팟을 놓치지 않고 찾아내는데 큰 도움이 됩니다.
FLIR A-시리즈 첨단 스마트 센서 카메라를 설치하면, 배터리 제조 공정의 모든 배기 포트를 철저히 모니터링할 수 있습니다. 또한, 각 ROI에 설정해둔 최대 온도 경보 임계 값과 함께 온라인 카메라 제어 인터페이스를 사용하여 여러 관심 영역을 생성하는 것도 가능합니다. EtherNet/IP를 사용할 경우, 임계 온도 값이 초과되었을 때 경보 표시등의 데이터 로깅 및 제어를 위해 경보 신호를 산업용 PLC로 보낼 수 있습니다. 이러한 설정은 과거 온도 데이터 기록을 제공하고 위험한 상황이 발생했을 때 작업자에게 시각적 경보를 제공하며, 휴대용 온도 측정 장치를 사용할 때 인적 오류의 가능성을 제거해주기도 합니다.
FLIR A- 시리즈 첨단 스마트 센서 카메라는 온라인 인터페이스를 통해 설치 및 제어가 매우 용이합니다.
결과
A70과 같은 A-시리즈 카메라를 사용하면 열 폭주 현상의 전조 증상을 감지하는데 필요한 온도 측정의 반복성과 신뢰도를 증가시켜 휴대용 적외선 온도 건을 사용하는 개별 작업자에 비해 상당히 개선된 결과와 효과를 가져다 줍니다. 이 같이 더욱 개선된 자동식 열 모니터링 시스템은 잠재적인 위험을 신속하게 감지하여, 공장 임직원과 시설 모두에 대한 위험을 줄일 수 있는 든든한 조력자 역할을 할 수 있습니다.
FLIR A70 배터리 팩 대상 FLIR A70 열화상 카메라 모니터링 검사.
