에너지 피드백 기능이 있는 5V6A 니들 베드 원통형 셀 포메이션 및 그레이딩 시스템

TOB-INVP-V5C6D6 5V6A 에너지 피드백 기능이 포함된 니들 베드 원통형 셀 포메이션 및 등급 분류 시스템

제품 개요 및 주요 용도

TOB-INVP-V5C6D6은 에너지 피드백 아키텍처를 갖춘 5V6A 니들 베드 원통형 셀 포메이션 및 등급 분류 시스템입니다. 이 시스템은 리튬 이온 원통형 셀의 정밀 제어 포메이션(초기 충전), 용량 등급 분류 및 전기적 테스트를 위해 설계되었으며, 신뢰할 수 있는 셀 분류에 필요한 정확성을 제공함과 동시에 기존의 저항 방전 방식 시스템 대비 에너지 소비를 대폭 절감합니다.

이 시스템은 2단계 모듈식 구조를 채택하고 있습니다. 첫 번째 단계는 3상 AC 전원을 정격 조건에서 역률 0.99 이상, 입력 전류의 총 고조파 왜곡(THDI) 5% 미만인 안정적인 DC 버스로 변환하는 고효율 정류기 모듈입니다. 두 번째 단계는 독립적인 DC 모듈 뱅크로, 각 모듈이 단일 셀 채널을 제어합니다. 모든 채널은 자체 정전류/정전압 소스로 구동되어 테스트 중인 각 셀에 대해 독립적이고 정밀한 제어를 제공합니다. 정류기 단계는 공유되는 반면 DC 단계는 채널별로 구성되므로, 이 아키텍처는 구성의 유연성과 신뢰성 있는 다중 셀 테스트에 필요한 전기적 절연을 모두 제공합니다.

니들 베드 메커니즘은 TOB-INVP-V5C6D6의 핵심 특징입니다. 각 셀은 스프링 장착형 3핀 프로브 어셈블리(상부 및 하부 프로브에 동일한 3핀 구성 요소 사용)를 통해 접촉하며, 깨끗한 셀 표면에서 10 mΩ 이하의 정격 접촉 저항을 가집니다. 니들 베드는 2중 실린더 공압 시스템에 의해 구동되며, 각 층이 독립적으로 움직여 전체 프로브 뱅크를 들어 올리거나 내림으로써 셀을 빠르게 로딩 및 언로딩할 수 있습니다. 이 설계는 32600 및 32900 원통형 셀을 위해 특별히 구성되었으며, 16×16 트레이(층당 256개 셀)에 로딩됩니다. 캐비닛은 3개 층으로 구성되어 캐비닛당 768개의 채널을 제공합니다.

작동 중 TOB-INVP-V5C6D6은 양방향 인버터를 통해 셀을 방전하며, 회수된 에너지를 공장 AC 그리드로 되돌려 보냅니다. 정격 조건에서 전체 에너지 피드백 효율은 65%를 초과하고 충전 효율은 70%를 초과하므로, 동일한 테스트 조건에서 기존의 비재생형 시스템 대비 약 50%의 전력을 소비합니다. 방전 전력이 실험실 내부에서 열로 소산되지 않기 때문에 생산 구역의 주변 온도가 5~15°C 낮아져 시설의 에어컨 시스템 부하를 추가로 줄여줍니다.

주요 용도:

• 대량 생산 환경에서 32600 및 32900 셀의 포메이션, 등급 분류 및 전기적 테스트를 수행하는 원통형 리튬 이온 셀 제조업체.
• 포메이션 및 등급 분류 단계와 관련된 전기 비용과 열 부하를 최소화해야 하는 에너지 저장 장치 및 전기차 배터리 공장.
• 독립적인 채널별 제어와 유연한 공정 프로그래밍이 가능한 모듈식 고채널 시스템이 필요한 파일럿 및 소규모 생산 라인.
• 완벽한 추적성, 바코드 통합, 그리고 무인 장시간 작동을 위한 문서화된 보호 및 알람 로직이 필요한 품질 관리 부서.

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원통형 셀 생산에서 포메이션 및 등급 분류의 위치

원통형 리튬 이온 셀 제조 공정에서 포메이션 및 등급 분류 단계는 셀 조립(와인딩, 캔 삽입, 탭 용접, 전해액 주입, 캡 밀봉) 이후, 그리고 완성된 셀을 팩으로 분류하거나 출하하기 전에 수행됩니다. 순서는 다음과 같습니다:

• 셀 조립 – 젤리롤을 강철 캔에 삽입하고, 탭을 용접하며, 전해액을 주입하고, 캡을 압착합니다.
• 포메이션 (TOB-INVP-V5C6D6의 역할) – 정밀하게 프로그래밍된 전류/전압 프로파일에 따라 초기 충전을 수행하여 양극에 고체 전해질 계면(SEI)을 형성하고 셀 화학 반응을 활성화합니다.
• 등급 분류 – 셀을 방전 및 재충전하여 실제 용량, 에너지 및 내부 저항을 측정합니다. 이후 셀은 용량별로 분류됩니다.
• 최종 검사 및 포장 – OCV 확인, 외관 검사 및 포장.

TOB-INVP-V5C6D6은 단일 핸들링 사이클 내에서 포메이션과 등급 분류를 모두 수행합니다. 셀을 니들 베드에 한 번 배치하면 전체 프로그래밍된 시퀀스 동안 그대로 유지됩니다. 256개 셀 트레이가 각 층에 로딩되면 2중 실린더 메커니즘이 니들 베드를 셀 위로 내리고, 아래에 설명된 보호 및 모니터링 로직에 따라 무인으로 공정이 진행됩니다.

768개의 각 채널이 독립적으로 제어 및 모니터링되므로, 이상이 발생한 단일 셀이 나머지 배치에 영향을 주지 않습니다. 각 단계 유형(CC 충전, CV 충전, CC 방전, 휴지)별로 개별 설정된 채널의 보호 매개변수가 해당 셀의 테스트를 종료하는 동안 나머지 채널은 프로그램을 계속 수행합니다.

에너지 피드백 포메이션 및 등급 분류 시스템의 작동 원리

TOB-INVP-V5C6D6은 2단계 전력 아키텍처와 양방향 인버터를 사용하여 셀 방전 시 방출되는 에너지를 회수합니다.

• 충전 중 전력 흐름: 3상 AC 전원(380 V ± 15 %, 50 Hz ± 10 %)이 정류기 단계로 입력되어 역률 0.99 이상, 총 입력 전류 고조파 왜곡 5% 미만의 안정적인 DC 버스로 변환됩니다. 각 채널의 DC 모듈은 이 버스에서 전력을 공급받아 정전류 또는 정전압 제어 하에 셀에 대한 충전 전류를 조절합니다. 충전 효율은 70%를 초과합니다(방전 중 배터리가 완전히 로드된 상태에서 380 V AC 전원으로 측정). 충전에 사용되는 에너지는 그리드에서 공급받는 전력과 동시에 방전 중인 셀에서 회수된 에너지를 합산하여 사용합니다.
• 방전 중 전력 흐름: 셀이 방전될 때, 채널별 DC 모듈은 먼저 셀 전압을 내부 DC 버스로 승압합니다. 그런 다음 양방향 인버터가 이 DC 에너지를 AC로 변환하고 공장 전원과 동기화하여 로컬 AC 배전 네트워크로 다시 공급합니다. 회수된 에너지는 동일한 버스에 연결된 다른 장비(다른 채널에서 충전 중인 셀 포함)에 우선적으로 소비되며, 잉여 전력은 상위 그리드로 반환됩니다. 정격 조건에서 전체 에너지 피드백 효율은 65%를 초과합니다(방전 중 배터리가 완전히 로드된 상태에서 380 V AC 전원으로 측정).
• 분산형 디지털 신호 처리: 이 시스템은 원시 아날로그 신호를 긴 케이블을 통해 전송하는 대신 가장 낮은 하드웨어 수준에서 모든 측정 및 제어 신호를 처리합니다. 각 채널의 전류와 전압은 로컬에서 디지털화되어 중앙 컨트롤러로 디지털 데이터로 전송됩니다. 이러한 분산형 아키텍처는 전자기 간섭을 최소화하고 샘플링 및 제어 정밀도를 크게 향상시킵니다.
• 산업용 DSP 제어: 산업용 고성능 DSP가 메인 제어 칩 역할을 하여 장기간 무인으로 작동하는 768채널 시스템에 필요한 처리 능력과 신뢰성을 제공합니다. DSP는 채널별 DC 모듈, 정류기 단계, 양방향 인버터, 니들 베드 공압 액추에이터 및 호스트 컴퓨터와의 통신을 조정합니다.

주요 시스템 기능

1. 독립적인 채널 제어를 갖춘 2단계 모듈식 아키텍처 - 정류기 단계(공유)와 DC 모듈 단계(채널별)는 대량 AC-DC 변환 기능과 셀별 전류/전압 조절 기능을 분리합니다. 이 설계는 높은 정류기 효율, 낮은 입력 전류 왜곡, 그리고 각 채널의 독립적인 고정밀 제어를 제공합니다. 하나의 DC 모듈에서 발생한 결함은 다른 모듈에 영향을 주지 않습니다.
2. 상당한 에너지 절감 및 공장 열 부하 감소- 동일한 조건에서 TOB-INVP-V5C6D6의 소비 전력은 기존 시스템의 50% 수준이며, 생산 구역의 주변 온도를 5~15°C 낮출 수 있습니다. 두 수치 모두 에너지 피드백 방전 경로의 직접적인 결과입니다. 방전 에너지를 저항 뱅크에서 열로 소산시키는 대신, 인버터가 이를 그리드로 되돌려 보냅니다. 또한 주변 온도가 낮아지면 시설의 공조 시스템 부하가 줄어들어 에너지 절감 효과가 배가됩니다.
3. 낮은 그리드 고조파 (THDI - 정류기 단계는 총 고조파 왜곡률(THD)이 5% 미만이 되도록 설계되었으며, 이는 기존의 사이리스터 기반 충전 정류기에서 발생하는 왜곡보다 훨씬 우수합니다. 이를 통해 공장 그리드의 다른 장비에 대한 간섭을 줄이고 외부 고조파 필터의 필요성을 없앨 수 있습니다.
4. 다단계 소프트웨어 및 하드웨어 보호- 모든 단계 유형(CC 충전, CV 충전, CC 방전, 휴지 등)에 대해 별도의 보호 매개변수와 방법을 구성할 수 있습니다. 테스트 중 이상이 발생하면 해당 채널은 즉시 종료됩니다. 그리드 전압/주파수 초과 제한, 배터리 역연결, 전압/전류 상하한 제한, 용량 제한, 온도 모니터링, 트레이 위치 감지, 비정상 기압, 연기 경보, 비상 정지 버튼 등 다양한 보호 기능이 제공됩니다. 이러한 보호 기능 중 일부는 니들 베드가 자동으로 열리고 실행이 일시 중지되도록 하며, 시스템은 전체 프로세스를 다시 시작할 필요 없이 중단된 지점부터 재개할 수 있습니다.
5. 캐비닛당 768개 채널 (3개 층 × 256개 채널)- 각 캐비닛에는 3개의 니들 베드 층이 있으며, 각 층은 16×16 셀 트레이(256개 셀)를 수용하여 캐비닛당 총 768개의 채널을 제공합니다. 호스트 컴퓨터 1대로 최대 6개의 캐비닛을 제어할 수 있습니다.
6. 포괄적인 모니터링을 통한 무인 작동- 이 시스템은 장시간 무인 작동을 위해 설계되었습니다. 층당 최대 8개의 감지 지점에서 온도 모니터링이 제공되며, 과열이 감지되면 니들 베드가 자동으로 열리고 실행이 일시 중지되며 온도가 샘플링되어 운영 인터페이스에 기록됩니다. 1분 이상 통신이 중단되면 채널이 자동으로 일시 중지되고, 통신이 복구되면 프로세스가 재개됩니다.
7. 유연한 프로세스 프로그래밍 및 등급 분류 조건- 제어 소프트웨어는 CC 충전, CV 충전, CC-CV 충전, CC 방전 및 휴지 단계를 지원하며 최대 5000사이클까지 가능합니다. 등급 분류 조건은 용량(단계 종료 용량, 플랫폼 용량), 시간(단계 종료 시간, 플랫폼 시간), 전압(현재 전압, 단계 종료 전압) 또는 MPV를 기준으로 할 수 있습니다. 요청 시 사용자 지정 등급 분류 조건을 추가할 수 있습니다.
8. 바코드 통합 및 로컬 데이터베이스를 통한 완벽한 추적성- 필요한 데이터는 로컬 데이터베이스에 기록되며, 바코드 입력 기능과 결합하여 모든 셀의 이력을 추적할 수 있습니다. 각 채널은 가장 최근의 테스트 기록 5개를 보관하며, 바코드 스캔 기능을 통해 특정 바코드에 대한 이력 데이터를 직접 검색할 수 있습니다. 데이터는 Excel 형식으로 내보낼 수 있습니다.
9. 사전 테스트(접촉 확인) 기능- 작업자는 충전 전류 및 시간 매개변수를 설정하여 메인 프로세스가 시작되기 전에 니들 베드 접촉 테스트를 수행할 수 있습니다. 접촉 불량 채널 수가 사용자가 설정한 제한을 초과하면 니들 베드가 자동으로 들어 올려지고 실행이 진행되지 않으며, 그렇지 않은 경우 정상 프로세스가 시작됩니다. 이 기능은 프로브 접촉 불량으로 인한 채널 하나 이상의 문제로 전체 포메이션 실행이 낭비되는 것을 방지합니다.
10. 전원 차단 시 연속 실행- 컴퓨터나 장비의 전원이 갑자기 꺼지면, 장비를 다시 시작할 때 전원 손실 시점의 상태에서 프로세스를 수동으로 재개할 수 있어 진행 중인 배치의 손실을 방지합니다.

완벽한 기술 사양

제품 구성

기술 문서 및 소프트웨어 언어: 중국어 및 영어(확장 가능); 기기 외부 식별 표시: 중국어 및 영어(확장 가능).

부피 및 무게

소음, 낙뢰 및 보호 등급

안전 규정 준수

냉각 방식: 강제 공랭식; 층당 팬 9개; 상단에서 공기 배출.

전기적 특성

기본 전기 매개변수

정확도 매개변수

프로브 및 트레이

환경 조건

보호 기능 및 로직

기본 기능

실용적인 운영 및 유지보수 권장 사항

• 트레이 및 프로브 정렬: 16×16 트레이를 내리기 전에 니들 베드에 올바르게 안착되고 정렬되었는지 확인하십시오. 3핀 프로브 어셈블리는 깨끗해야 하며 산화물이나 기름이 없어야 합니다. 정격 접촉 저항 10 mΩ은 깨끗한 셀 표면에서만 달성 가능합니다. 주기적으로 프로브 팁을 검사하고 청소하십시오.
• 압축 공기 공급: 2기통 니들 베드 메커니즘은 최소 0.5 MPa의 압축 공기 공급이 필요합니다. 일관된 니들 베드 움직임을 위해서는 깨끗하고 건조하며 조절된 공기 공급이 필수적입니다. 매일 공기압을 확인하고 비정상 공기압 보호 기능이 활성화되어 있는지 확인하십시오.
• 그리드 연결: 이 시스템은 3상 380 V AC(5선식)를 사용하며 그리드 전압 및 주파수에 민감합니다. 주전원 공급 장치가 지정된 ±15 % 전압 및 ±10 % 주파수 범위 내에 있는지 확인하십시오. 그리드가 이 제한을 초과하면 시스템의 보호 로직이 인버터를 잠그며, 이 경우 전원을 껐다 켜야 합니다.
• 주변 환경: 지정된 작동 환경은 23 ± 5 °C, 30–75 % RH, 750 ± 30 mmHg 대기압입니다. 캐비닛을 환기가 잘 되는 곳에 보관하십시오. 강제 공기 냉각 시스템이 상단에서 공기를 배출하므로 캐비닛 위 공간을 비워두어야 합니다.
• 교정: 전류 및 전압 교정 주기는 각각 6개월입니다. 교정은 소프트웨어를 통해 수행되며 인증된 기준 측정기가 필요합니다. 감사 목적을 위해 교정 기록을 보관하십시오.
• 데이터 백업: 각 채널은 최근 5개의 테스트 기록을 유지하고 로컬 데이터베이스는 필요한 추적성 데이터를 저장하지만, 각 생산 교대 근무가 끝날 때마다 데이터베이스와 Excel로 내보낸 결과를 네트워크 드라이브나 서버에 백업하는 것이 좋습니다.
• 비상 절차: 모든 운영자가 비상 정지 버튼을 숙지하도록 하십시오. 화재 경보 발생 시 니들 베드가 자동으로 열리고 실행이 일시 중지됩니다. 재개하기 전에 영향을 받은 영역을 검사해야 합니다.

엔지니어링 FAQ

Q1: TOB-INVP-V5C6D6의 "에너지 피드백" 아키텍처와 기존 포메이션 캐비닛의 차이점은 무엇입니까?

기존 캐비닛에서는 셀 방전 중에 방출되는 에너지가 저항 뱅크에서 열로 소산됩니다. 이는 에너지를 낭비할 뿐만 아니라 생산 구역을 가열하여 에어컨 시스템의 부하를 증가시킵니다. 반면 TOB-INVP-V5C6D6은 방전 에너지를 양방향 인버터를 통해 공장 AC 그리드로 다시 보내 다른 부하에서 소비되도록 합니다. 이 아키텍처는 전력 소비를 기존 시스템의 50 %로 줄이고 동일한 조건에서 주변 온도를 5–15 °C 낮춥니다.

Q2: 캐비닛 하나당 사이클마다 몇 개의 셀을 처리할 수 있으며, 컴퓨터 한 대로 몇 개의 캐비닛을 제어할 수 있습니까?

각 캐비닛은 3개 층 × 256개 채널 = 768개 채널을 포함하므로 768개의 셀을 동시에 처리할 수 있습니다. 호스트 컴퓨터 한 대로 최대 6개의 캐비닛을 제어할 수 있어 컴퓨터 한 대당 4,608개 채널의 용량을 제공합니다. 권장 구성은 데이터 통신 대역폭과 프로세스 프로그램의 복잡성에 따라 다릅니다.

Q3: TOB-INVP-V5C6D6은 어떤 셀 유형을 테스트할 수 있습니까?

표준 구성은 45 × 45 mm 채널 간격의 16×16 트레이를 사용하는 32600 및 32900 원통형 셀 전용입니다. 니들 베드, 트레이 및 프로브 구성은 고객의 공식 도면에 따라 툴링됩니다. 다른 원통형 규격은 해당 트레이와 프로브 툴링을 제공하여 수용할 수 있습니다. 셀 도면을 가지고 TOB에 문의하십시오.

Q4: 사전 테스트(접촉 확인) 기능은 어떻게 작동하며 왜 중요한가요?

주요 포메이션 프로세스가 시작되기 전에 운영자는 정의된 전류와 시간으로 짧은 충전을 구성할 수 있습니다. 시스템은 이 사전 테스트 중에 각 채널의 접촉 상태를 측정합니다. 접촉 불량(고저항) 채널 수가 사용자가 설정한 상한치를 초과하면 니들 베드가 자동으로 올라가고 실행이 시작되지 않습니다. 이는 셀이 잘못 정렬되거나 프로브가 더러워진 트레이 하나 때문에 전체 포메이션 배치가 망가지는 상황을 방지합니다. 이는 몇 시간 동안 프로세스를 실행한 후에야 발견될 수 있는 비용이 많이 드는 오류입니다.

Q5: 실행 중에 호스트 컴퓨터와 캐비닛 간의 통신이 중단되면 어떻게 됩니까?

통신 중단이 1분 이상 지속되면 채널이 자동으로 일시 중지됩니다. 통신이 복구되면 현재 프로세스를 중단 지점부터 계속할 수 있습니다. 완전히 전원이 꺼진 경우, 전원 차단 시 연속 실행 기능을 통해 장비를 다음에 시작할 때 전원 손실 시점의 상태에서 수동으로 프로세스를 재개할 수 있습니다.

Q6: 온도 모니터링은 어떻게 분산되며 무엇을 보호합니까?

각 니들 베드 층은 최대 8개의 온도 감지 지점으로 구성할 수 있습니다. 작동 중에 온도는 주기적으로 샘플링되어 운영 인터페이스에 표시되고 자동으로 기록됩니다. 과열이 감지되면 니들 베드가 자동으로 열리고 실행이 일시 중지됩니다. 이는 셀(포메이션 중 과도한 온도로 인해 손상될 수 있음)과 장비(프로브, 모듈 및 배선)를 모두 보호합니다. 전체 프로세스를 다시 시작하지 않고도 중단 지점부터 실행을 재개할 수 있습니다.

원통형 셀 포메이션 및 등급 분류 작업의 전기 비용과 열 부하를 줄이면서 768개 채널의 독립적이고 정밀한 제어 기능을 얻을 준비가 되셨습니까? 셀 모델, 트레이 도면 및 호스트 컴퓨터 구성을 명시하여 TOB-INVP-V5C6D6에 대한 견적을 요청하십시오. 당사의 포메이션 시스템 엔지니어가 귀하의 생산 프로필을 기반으로 기술 제안서와 에너지 절감 추정치를 제공할 수 있습니다.

tob.amy@tobmachine.com | +86 181 2071 5609

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1. 리튬 파우치 셀 형성용 핫 프레스 기기— 파우치 셀 형성 과정에서 제어된 열과 압력을 가하여 전극-분리막 계면 접촉을 개선하고, 가스를 배출하며, SEI 층을 안정화합니다. 전기적 형성 및 등급 분류 전에 일관된 고품질 계면을 갖춘 셀을 준비함으로써 TOB-INVP-V5C6D6을 보완합니다.
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3. 5V1A 원통형 셀 형성 및 등급 분류 기기— 원통형 셀을 위한 소형 저전류 형성 및 등급 분류 시스템입니다. TOB-INVP-V5C6D6의 높은 채널 수와 에너지 피드백 아키텍처가 필요하지 않은 실험실 규모 또는 소량 배치 테스트에 이상적입니다.