• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.54-55
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• 2015

본 논문에서는 리튬-이온(Lithium-ion) 폐배터리 효율적인 재활용을 위한 발전된 SOC 추정방법의 필요성과 간단한 개념을 언급하고자 한다. 배터리는 노화되면 용량이 줄어들고 임피던스의 크기가 증가해 기존의 새 배터리의 SOC 추정방법으로는 정확한 추정이 어렵다. 따라서, 폐배터리를 안전하고 효율적으로 사용하기 위해서는 그에 맞는 SOC 추정방법이 필요하다. 따라서, 폐배터리의 간단한 개념을 설명하고, 동일한 배터리 등 가회로모델과 EKF 알고리즘을 적용한 새 리튬-이온 셀과 노화된 리튬-이온셀의 SOC 추정결과를 비교하고 노화에 따른 배터리 파라미터값의 변화를 분석해봄으로서 발전된 SOC 추정방법의 필요성에 대해 논의해보고자 한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.195-197
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• 2019

자동차용 배터리는 초기 용량의 80% 이하가 되면 교체하게 되며, 근간 폐배터리의 수가 폭발적으로 증가할 것으로 예측되고 있다. 폐배터리의 폐기로 인한 환경 파괴를 방지하고 자원을 재활용하기 위해서 자동차에서 나오는 폐배터리를 에너지저장장치(ESS)로 재사용 하는 것에 대한 관심이 높아지고 있다. 폐배터리를 ESS로 재구성하기 위해서는 폐배터리 모듈의 그레이딩을 통해 비슷한 성능의 모듈끼리 모아서 구성하는 것이 매우 중요하다. 배터리 모듈 간의 불균형은 전체 시스템의 성능을 저하시키며, 따라서 비슷한 성능과 잔존 수명을 가진 모듈을 골라내는 일은 폐배터리의 재사용에 있어서 첫 번째 선결 과제가 된다. 본 연구에서는 폐배터리의 상태 및 잔존수명평가를 위해 배터리 모듈의 임피던스 스펙트럼을 측정할 수 있는 장비를 개발하였다. 폐배터리 모듈에 AC 섭동을 인가하고 이를 측정하여 임피던스 스펙트럼을 계산할 수 있는 하드웨어와 소프트웨어를 개발하였다. 개발 장비는 60V이하의 폐배터리 모듈의 임피던스 스펙트럼을 0.1Hz에서 1kHz까지 측정 가능하며, 측정 결과를 바탕으로 커브 피팅을 통해 등가회로의 파라미터도 계산할 수 있다. SM3에서 얻어진 폐배터리 모듈을 이용하여 측정한 임피던스 스펙트럼을 상용장비인 BIM2로 측정한 결과를 비교하였고, Reduced Chi-Square를 이용한 분석결과 두 데이터가 거의 일치함을 알 수 있었다.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.73-80
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• 2013

최근 인공위성의 에너지 저장 매체로서 리튬-이온 배터리가 각광을 받는 추세이다. 리튬-이온 배터리는 다른 화학적 특성을 가지는 배터리들에 비해 높은 작동 전압과 큰 용량을 가지면서 부피도 작기 때문에 위성의 eclipse 기간 동안 위성에 전력을 공급하는 데에 매우 효과적이다. 위성에 전력을 공급하기 위한 에너지 저장 장치로서 리튬-이온 배터리를 사용하기 위해서는 하나의 cell이 아닌 다중 cell을 직렬 연결해서 사용해야 한다. 그러나 cell 간의 미소한 내부저항 차이 때문에 cell 전압의 언밸런스 (Unbalance)가 야기되고 충전 시 저항이 낮은 cell이 과 충전 되어 전지 용량이 급격히 저하되고 이로 인해 배터리의 수명이 줄어들게 된다. 따라서 본 논문에서는 Fly-back topology를 이용하여 다중 cell을 직렬 연결할 때 각 cell간의 전압 편차를 줄여주는 전압안정화 회로를 구현하였으며, prototype 제작 및 시험을 통해 배터리의 전압이 균일해지는 것을 확인하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회
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• pp.458-459
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• 2018

배터리팩에 사용되는 리튬이온 배터리는 제조공정 과정에 따라 각각의 배터리 마다 부피에 의한 물리적 특성, 내부 저항, 자가 방전률, 셀 용량, 배터리 노화 속도 등 여러 가지 특성이 다르다. 배터리 팩의 효율적 운용을 위해 이러한 단위 셀 간편차를 최소화 하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 두 종류의 고용량 리튬이온 배터리를 선정하여 진동 충격 실험 전 후 개방 회로 전압(open circuit voltage, OCV)를 측정하고 Matlab을 사용하여 비교 분석 하였다. OCV 비교 분석 데이터를 이용하여 통계적 분석 기반 셀 스크리닝을 진행하였고 이에 대한 결과를 비교 분석하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.148-149
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• 2014

본 논문에서는 직렬 멀티 모듈형 무정전 전원 장치(UPS, Uninterruptible power supply) 시스템의 배터리 밸런싱 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 배터리의 고유 특성에 의한 SOC(State of charge) 차이를 최소화시키기 위해 각 배터리의 출력전력 제어를 함으로써 배터리 가용 용량을 높인다. 직렬로 연결된 UPS 모듈의 배터리 전압을 이용하여 전력 지령을 계산하고 이를 바탕으로 각 UPS 모듈의 출력전력을 제어한다. 제안한 배터리 밸런싱 알고리즘의 타당성은 수학적 분석 및 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.413-414
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• 2012

본 논문에서는 C-rate, 온도, SOC (State-of-Charge, 잔존용량)를 고려하여 NiMH 배터리를 모델링하였고, 시뮬레이션 결과를 배터리 실험 결과와 비교하였다. 제안한 배터리 모델은 1차 테브난 등가회로를 기반으로 구성하였으며 Matlab/Simulink 환경에서 구현하였다. 모델을 구현하기 위한 실험으로는 정전류, 펄스전류 실험을 하여 가변온도와 다양한 C-rate에서 변하는 파라미터를 도출하였고, 도출한 파라미터는 룩업 테이블을 이용하여 배터리 모델에 적용하였다. 제안된 배터리 모델을 짧은 시간동안 불규칙하게 변하는 전류 패턴에 대한 시뮬레이션과 실험 파형을 통하여 배터리 모델의 성능을 검증하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.70_71
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• 2009

최근 높은 전력 품질을 요구하는 수용가의 증가와 지구온난화 방지 규제에 저탄소 친환경의 신재생에너지 발전의 요구가 증가하고 있다. 또한 에너지 비용 절감을 위해 열병합 발전이 증가 추세에 있으며 이러한 발전원들은 열과 전기가 필요한 수용가 깊숙이 자리를 하고 있다. 그러나 이러한 요구에 반하여 마이크로 발전원들의 부정적인 영향이 상용 전원 및 배전계통에 무시할 수 없는 영향을 미치고 있다. 따라서 이러한 발전원에 의한 불안정적인 요소를 제거하고 안정적이며 경제적인 배전계통의 운영을 위해 마이크로 그리드 내에서의 발전원 제어 기술이 필요하며 제어에 필요한 발전요소들의 경제적인 투자와 운영이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 이러한 마이크로 그리드 내에서의 발전원 제어를 위해 필요한 요소 발전원 중 배터리용량을 경제적으로 산출하고 운영하는 방안을 제시하고자 한다.

• 전자공학회논문지
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• 제54권4호
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• pp.99-107
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• 2017

본 논문은 기존의 리튬 배터리(lithium battery) 등가모델의 정확도 개선을 위한 배터리 모델 계수 보정기법을 제안한다. 전기자동차 등 다양한 산업분야에 사용되는 리튬 배터리의 배터리 셀간 잔존용량(SOC, state of charge) 동일하게 유지하여 배터리 수명의 단축을 최소화하기 위해 BMS(battery management system)가 연구 개발 되었지만, 배터리 셀 전압 기반의 셀 밸런싱(cell balancing) 동작으로 내부저항 및 커패시터에 따른 SOC 변화를 따라가지 못한다. 배터리 내부저항 및 커패시터에 따른 배터리 SOC 추정을 위해 다양한 배터리 등가모델이 연구되었지만, 모든 배터리에 동일하게 적용하는 것은 한계가 있으며 특히 과도상태의 배터리 상태 추정이 어렵다. 기존의 배터리 전기적 등가모델 연구는 1종의 배터리를 대상으로 5~10% 오차율로 충 방전 동적특성을 모사하며 서로 다른 전기적 특성을 갖는 실제 배터리에 적용이 부적합하다. 따라서 본 논문에서는 모델 및 용량이 다른 실제 배터리 운용환경에 적합하며 오차율 5%이하의 동적특성 모사가 가능한 배터리 모델 계수 보정 알고리즘을 제안한다. 제안하는 배터리 모델 계수 보정법 검증을 위해 3.7 V 정격전압, 280 mAh, 1600 mAh 용량의 리튬 배터리를 사용하였으며, 리튬 배터리의 전기적 등가 모델로 2단 RC Tank 모델을 사용하였다. 또한 0.25C, 0.5C, 0.75C, 1C 4가지 C-rate를 사용하여 배터리 충 방전 실험 및 모델검증을 진행하였으며 제안하는 배터리 모델 계수 보정 알고리즘을 통해 구현한 두 종류의 배터리 모델의 배터리 충 방전 특성 및 과도상태 특성의 오차율은 최대 2.13%이다.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권6호
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• pp.7-14
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• 2020

본 논문에서는 확장 칼만 필터를 이용한 SOC 추정이 가능한 배터리 모니터링 시스템을 개발하였다. 배터리의 충·방전 상태를 정확하게 추정하기 위해 배터리 셀을 테브닌 모델로 모형화하고, 모델에 맞는 파라미터를 추출하였다. 이를 이용하여 확장 칼만 필터 알고리즘을 이용한 SOC 추정이 가능한 배터리 모니터링 디바이스를 제작하였으며, 다중 배터리 모니터링 디바이스 제어 및 배터리 상태 측정이 가능한 모니터링 서버를 제작하였다. 또한, 관리자가 실시간으로 상태를 확인하며 배터리 모니터링 디바이스 제어가 가능한 웹 서비스를 제작하였다. 특히, 배터리 SOC를 각각의 배터리 모니터링 디바이스에서 추정하고, 최종 결과만 모니터링 서버로 전달함으로써 서버의 계산량을 줄일 수 있다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제40권1호
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• pp.39-44
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• 2003

휴대용 전자기기가 많이 개발되고 보급됨에 따라서 배터리의 중요성은 점점 커져가고 있다. 기기의 수명을 늘이고자 고전력밀도의 배터리를 요구하게 되었고, 현재에는 리튬-이온 배터리를 많이 사용하게 되었다. 단위체적 및 중량당의 전력밀도 부분에서는 기존에 사용하던 배터리보다 성능이 우수하지만, 방전전압이 감소하는 특성이 있기 때문에 배터리의 수명을 최대한 늘리기 위해서는 이 특성에 알맞은 컨버터가 필요하다. 그래서 리튬-이온 배터리를 사용하는 휴대용 저전력 전자기기의 전원부로써 용량성 아이들링 SEPIC을 제안하였다. 승압과 강압이 가능한 SEPIC의 특성을 가지면서, 추가된 스위치와 다이오드를 통해서 스위치에 부분적인 소프트 전환을 가능하게 하기 때문에, 스위칭 주파수의 증가를 가능하게 한다. 본 논문에서는 직류 정상상태의 전압전환비, 동작모드별 회로 및 회의특성을 분석하고 구현하였다.