• 스마트미디어저널
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• 제12권11호
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• pp.103-112
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• 2023

최근 리튬이온 배터리 사용이 늘어남에 따라 배터리 화재 및 사고 예방의 필요성이 대두되고 있다. 사고 예방을 위해서는 배터리 SOH(State of Health)를 예측하여 열화가 많이 진행된 배터리의 교체 시기를 확인하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 배터리의 충전 과정에서 얻을 수 있는 최대 전압 도달 시간, 전류 변화 시간, 최대 온도 도달 시간, IC(Incremental Capacity) 등 4가지 배터리 열화 특성과 어텐션 메커니즘을 이용한 장단기 메모리(Long Short Term Memory, LSTM)를 사용하여 배터리의 열화 상태를 예측하는 모델을 제안한다. NASA에서 제공하는 배터리 데이터 세트를 사용해 제안하는 모델의 성능을 측정한 결과 일반적인 LSTM 모델을 사용하는 경우보다 예측성능의 개선을 확인할 수 있었고, 특히 배터리 교체 주기에 가까운 SOH 90-70% 구간에서 더 우수한 성능을 보였다.

• 지능정보연구
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• 제24권2호
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• pp.243-264
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• 2018

현재 전세계 배터리 시장은 이차전지 개발에 박차를 가하고 있는 실정이지만, 실제로 소비되는 배터리 중 가격 대비 성능이 좋고 재충전을 통해 다시 재사용이 가능한 납축전지(이차전지)의 소비가 광범위하게 이루어지고 있다. 하지만 납축전지는 복합적 셀(cell)을 묶어 하나의 배터리를 구성하여 활용하는 배터리의 특성상 하나의 셀에서 열화가 발생하면 전체 배터리의 손상을 가져와 열화가 빨리 진행되는 문제가 존재한다. 이를 극복하기 위해 본 연구는 기계학습을 통한 배터리 상태 데이터를 학습하여 배터리 열화를 예측할 수 있는 모델을 개발하고자 한다. 이를 위해 실제 현장에서 배터리 상태를 지속적으로 모니터링 할 수 있는 센서를 골프장 카트에 부착하여 실시간으로 배터리 상태 데이터를 수집하고, 수집한 데이터를 이용하여 기계학습 기법을 적용한 분석을 통해 열화 전조 현상에 대한 예측 모델을 개발하였다. 총 16,883개의 샘플을 분석 데이터로 사용하였으며, 예측 모델을 만들기 위한 알고리즘으로 의사결정나무, 로지스틱, 베이지언, 배깅, 부스팅, RandomForest를 사용하였다. 실험 결과, 의사결정나무를 기본 알고리즘으로 사용한 배깅 모델이 89.3923%이 가장 높은 적중률을 보이는 것으로 나타났다. 본 연구는 날씨와 운전습관 등 배터리 열화에 영향을 줄 수 있는 추가적인 변수들을 고려하지 못했다는 한계점이 있으나, 이는 향후 연구에서 다루고자 한다. 본 연구에서 제안하는 배터리 열화 예측 모델은 배터리 열화의 전조현상을 사전에 예측함으로써 배터리 관리를 효율적으로 수행하고 이에 따른 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.377-378
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• 2020

본 논문에서는 열화에 따른 하이브리드 차량의 연비 특성을 분석하기 위해 시뮬레이션을 통한 연구를 진행하였다. 전기적 특성 실험 기반으로 배터리 내부 파라미터가 열화에 어떤 영향을 미치는지 분석을 하고 이를 기반으로 하이브리드 차량모델을 통해 시뮬레이션을 진행하였다. 분석 결과를 통해 배터리 열화 상태에 따른 State-Of-Charge (SOC) 및 연비효율 그래프의 변화 추이를 비교하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.209-211
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• 2020

운송기관의 온실가스 저감을 위해 배터리-수소연료전지 하이브리드 철도추진시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 중 배터리는 빠른 응답 특성으로 하이브리드 철도추진 시스템의 효율을 극대화 시키기 위해 주요 전원으로 사용되고 있어, 시스템의 안전성 및 신뢰성을 높이기 위해 정확한 열화추정이 요구되고 있다. 본 논문에서는 사전 모델의 수립이 필요하지 않고 미소 용량 및 폐회로 제어가 가능한 재귀 최소제곱 추정 기법을 이용한 리튬이온 배터리의 SOH 추정 기법을 제안하였으며, 1S18P 배터리 모듈을 통해 열화 추정결과를 검증하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권10호
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• pp.895-900
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• 2016

리튬 이온 배터리의 잔존수명 추정은 품질보증, 운전계획, 교체주기 파악 등을 위해 활용된다는 점에서 그 필요성이 점점 커지고 있다. 본 논문에서는 에너지 저장 장치용 배터리의 잔존 수명을 단일지수 용량열화 모델과 마코프체인 몬테카를로(MCMC) 방법을 이용하여 추정한 결과를 제시한다. MCMC방법은 사전 정보가 제대로 주어지지 않았을 때, 추정결과가 모델 초기값과 입력 설정값에 따라 크게 변하게 되는 단점이 있어, 실제 현장에서 배터리 모델과 추정법에 익숙하지 않은 사용자가 활용하는데 어려움이 있다. 이러한 어려움을 극복하기 위해, 본 논문에서는 베이지안 추론법의 이론식을 전역 탐색하여 구한 이론값과 MCMC 추정값을 비교해서, 초기값과 설정값을 결정하는 과정을 제안한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.453-454
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• 2019

본 논문은 ESS(Energy Storage System)의 과충전, 과방전으로 인한 열 폭주 현상을 방지하기 위한 사전 연구로 원통형 리튬이온 단일 셀의 충/방전에 따른 열 분포를 열화상 카메라로 촬영하여 분석하였다. 실험을 통한 열 분포 이미지를 학습 데이터로 구성하여, SOC(State of Charge)를 추정하는 CNN(Convolution Neural Network) 모델을 제안한다.