• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2014년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.397-398
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• 2014

Phase Shifted PWM은 각각의 셀이 동일한 스위칭 주파수로 PWM을 수행하므로 전압지령의 크기와 관계없이 셀 간의 전력은 동일하나, 각 셀 출력 전압의 위상이 다르므로 무부하 운전이나 부하의 급변동 시 발생하는 회생이 특정 셀에 집중되고 전압지령과 실제 출력전압 사이의 위상 차이가 존재하는 단점을 가지고 있다. 반면 기존 Level Shifted PWM은 전압지령의 크기에 따라 각 셀 간의 스위칭 조건이 다르고 동일 전력 분배가 되지 않는 문제를 가지고 있어 이를 개선하는 Level Shifted PWM 방법에 대해서는 이미 연구가 진행된 상태이다. 본 논문에서는 제어기가 분산화된 H-브릿지 멀티레벨 인버터에 각 셀의 스위칭 조건을 동일하게 유지하는 Level Shifted PWM을 적용하기 위해서 전압지령을 보정하는 방법을 사용하였고 시뮬레이션과 시험을 통해 제어기가 분산화된 H-브릿지 멀티레벨 인버터에 적용 가능함을 증명하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.224-225
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• 2010

직렬로 연결된 리튬 이온 배터리의 안전성을 보장하고 배터리 수명을 늘리기 위해서 셀 전하 균일 회로가 필요하다. 하지만 기존의 전하 균일 회로의 경우 셀 전압을 알아내기 위한 셀 전압 센싱모듈이 필요하게 되고 이는 가격이나 부피적인 측면에서 불리하게 되며, 만약 셀 전압 센싱 모듈을 제거 할 경우 전하 균일 성능이 크게 떨어지게 된다. 본 논문에서는 배터리 팩의 평균전압과 동일한 크기를 가지는 정류된 전압원을 이용한 자동 전하 균일 회로를 제안한다. 제안하는 자동 전하 균일 회로는 양방향 DC/DC 컨버터와 주기적이고 반복적으로 셀 선택을 하는 스위칭 블록을 이용하여 셀 전압 센싱모듈 없이도 우수한 전하 균일을 가능하도록 한다. 그리고 제안된 회로의 동작원리를 설명하고, 8셀 배터리 모듈을 이용한 실험을 통하여 회로의 동작을 검증하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.79.2-79.2
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• 2010

FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)는 연료전지스택의 각 셀에서 반응하는 화학에너지를 전기에너지로 변환하여 차량을 구동하는 시스템이다. 이러한 연료전지 셀이 정상적인 발전이 되지 않을 경우 비정상적인 전압이 발전되고 이것을 방치한다면 연료전지 스택의 영구적인 고장을 야기할 수 있다. 이를 방지하기 위해 SVM(Stack Voltage monitor) 제어기는 각 셀의 전압을 측정하고 그 정보를 상위 제어기인 FCU(Fuel cell Control Unit)에 전달한다. 이에 FCU는 연료전지스택의 고장을 운전자에게 알리고 연료전지스택의 발전을 멈추게 한다. 기존에 SVM 제어기는 각 셀마다 분압저항을 통하여 측정하며 이 전압의 차를 이용하여 셀 전압을 계산하는 방식이었다. 이는 상위 셀로 갈수록 오차가 커지는 문제가 있고 다수의 CPU 및 DC/DC 컨버터가 적용이 필요하여 복잡한 구성과 가격이 높은 문제가 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 cell monitoring IC를 적용하였고 좀 더 정밀한 측정과 간단한 인터페이스를 구성할 수 있었다. 본 연구에서는 기존 SVM 제어기보다 안정되고 정밀한 SVM 제어기의 개발에 대해 기술하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 추계학술대회 논문집
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• pp.153-154
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• 2012

여러 개의 셀을 직렬 연결하여 사용하는 대용량 리튬-이온 배터리 사용이 많아지면서 각 셀 간의 전압 평형문제가 중요해지고 있다. 직렬 연결된 각 셀들의 전압이 평형을 이루지 않게되면 그 배터리의 용량을 충분히 활용하지 못하게 되고 배터리 수명 또한 줄게 된다. 셀들 간의 전압 불균형을 바로 잡기 위해선 별도의 셀 전압 균등화 회로가 필요 하다. 본 논문에서는 플라이백 다권선 변압기를 이용한 셀 균등화 회로에서 2차측의 누설 인덕턴스에 의해 생길 수 있는 출력 전압의 차이를 LC필터를 통해 보상하여 셀을 일정한 전압으로 평형을 이룰 수 있도록 하는 회로를 제안하고 시뮬레이션을 통하여 그 타당성을 검증 한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.293-294
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• 2019

본 논문은 입출력 전력품질이 우수하고 전압별 시리즈화가 용이한 고전압 대용량 전동기 구동용 H-브릿지 멀티레벨 컨버터의 직류 전압 변동 억제를 위한 전압변조 방법에 관하여 기술하였다. H-브릿지 멀티레벨 컨버터의 Phase-shifted PWM에 의해서 전동기 무부하 구동 조건에서 유효전력이 Negative로 전이해서 전력이 전동기에서 컨버터로 유입되어 특정 파워 셀 직류 전압이 상승하는 현상이 발생한다. 따라서, 개발 파워 셀 위상 전이량을 일정 주기마다 변경하여 회생된 에너지를 H-브릿지 멀티레벨 컨버터의 모든 파워 셀에 분산시켜 파워 셀 직류 전압 상승을 억제하였다. 제안된 방법의 타당성과 실용성은 실용량 제품의 현장 적용 시험을 통하여 입증하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.422-423
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• 2010

직렬 연결된 배터리는 각 셀의 내부 화학적 특성 차이로 인해 동일 전류로 충전 및 방전 과정을 진행하여도 셀 간에 미세한 전압 차이가 발생한다. 이러한 셀 간 전압 불균형은 배터리 셀에 해로운 영향을 끼치게 되는데, 2차 전지의 경우 배터리 용량의 변화를 야기한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 배터리 운용 범위를 제한하는 보호회로가 있지만 보호회로는 직렬 연결된 배터리 셀 중 가장 전압이 높거나 가장 낮은 셀을 기준으로 충전과 방전 사이클을 종료시키므로 배터리 팩의 용량을 최대한으로 사용하지 못하게 하는 문제를 발생시킨다. 배터리 균등화 회로는 셀 간의 전압 차이를 줄여 배터리의 최대 용량을 사용하고자 하는 목적을 가진다. 저항을 기반으로 하는 수동적인 방법과는 달리 스위칭 소자를 이용하는 능동적인 방법에서는 스위칭으로 인해 입출력 전압 변동이 발생하여 컨버터 내부에 흐르는 전류가 수시로 변하는 문제가 생긴다. 위 문제를 해결하기 위한 방법으로 본 논문에서는 배터리 균등화 회로에 전하 제어(Charge control)기법을 제안하고, 그에 따른 회로 설계 요소를 제시한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2019년도 전력전자학술대회
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• pp.451-452
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• 2019

본 논문은 과충전 및 과방전의 원인이 되는 배터리팩 내부 셀의 불균형으로 인한 셀 간 전압 편차를 분석하기 위해 24s 1p로 구성된 배터리 팩을 사용하여 전기적 열화 실험을 진행하였다. 만충 만방 실험 결과에서 SOC 구간에 따른 셀 간 전압 편차를 분석하였으며, 사이클 증가로 인한 열화와 상관관계가 높은 구간을 분석하여 열화 판단의 파라미터로 제안한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권2호
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• pp.115-123
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• 2007

본 논문은 리튬이온 (Li-ion) 셀을 채용한 인공위성용 전력계의 개념 설계에 대하여 기술한다. 기존의 니켈카드뮴 (NiCd) 셀과 비교할 때, 리튬이온 (Li-ion) 셀은 에너지 밀도, 무게 그리고 부피에서 큰 잇점을 갖고 있다. 니켈카드뮴 (NiCd) 셀의 평균 출력전압은 +1.2V이며, 리튬이온 (Li-ion) 셀의 출력전압은 +3.6V이다. 그러나, 리튬이온 (Li-ion) 셀의 충전과 방전에 있어서의 절차는 기존의 니켈카드뮴 (NiCd) 셀 보다는 어렵다. 따라서, 리튬이온 (Li-ion) 셀의 충전과 방전 시에는 각각의 셀에 대하여 충전 전압과 방전 전압을 검침하고 제어를 해주어야 하므로 별도의 제어 회로가 요구된다. 따라서, 본 논문을 통하여 리튬이온 (Li-ion) 셀을 채용한 전력계의 설계 시 고려하여야 할 사항 및 리튬이온 (Li-ion) 셀의 충방전 특성에 대한 연구 결과를 제시하고자 한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제1권1호
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• pp.11-18
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• 1997

회로 시뮬레이터를 이용하는 DC 셀 노드전압 분석방법을 적용하여, 고저항 SRAM 셀 구조에서 기생저항들과 트랜지스터 비대칭에 의해 야기되는 정적 읽기동작에서의 동작마진을 조사하였다. 이상적인 셀에 기생저항을 선택적으로 추가함으로써 각 기생저항들이 동작 마진에 끼치는 영향을 조사한 뒤, 기생저항이 좌우대칭 쌍으로 존재하는 경우에 대해 조사하고, 또한 셀 트랜지스터의 채널폭을 선택적으로 변화시켜 트랜지스터의 비대칭을 야기시킴으로써 트랜지스터 비대칭에 의한 동작 마진의 저하를 분석하였다. 분석 방법은 시뮬레이션된 셀 노드전압 특성에서 두 셀 노드전압이 하나의 값으로 수렴되는 전원전압의 값과 $V_{DD}=5V$에서 셀 노드전압의 차를 비교함으로써 상대적인 동작 마진을 비교하는 방법을 사용하였다. 회로 시뮬레이션에 의존한 본 분석으로부터 셀의 정적 읽기동작에 가장 심각한 영향을 끼치는 기생저항 성분과 트랜지스터의 비대칭 형태를 규명함으로써 새로운 셀 구조 설계시 참고할 수 있는 기준을 제시하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.96.2-96.2
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• 2010

EV(Electric Vehicle) 차량에서 BMS(Battery Management System) 은 모터에 공급되는 고전압 배터리의 충전상태를 감지하여 VCU(Vehicle Control Unit)에 전송하게 된다. VCU에서는 배터리의 충전상태를 확인하여 모터 구동 전략을 수립하여 각 제어기에 전송하게 된다. 위와 같이 EV에서 배터리 충전상태를 정확하게 감지하지 못한다면, 모터 구동을 위한 전략 수립에 많은 제약이 따르게 된다. 정확한 배터리 충전 상태를 감지하기 위해서는 배터리 각 셀의 전압/전류/온도 등을 측정하여 연산에 의해 결정된다. 그 중 셀 전압 측정 방식은 Photomos relay를 이용한 방식으로 하드웨어적인 오차에 ${\pm}$수십mV보다 더둑 더 정밀하게 측정할 수 있는 방법이 없었다. 하지만, 셀 전압 측정 정밀도를 향상시키기 위해 신규로 개발된 battery monitoring IC를 이용한 BMS의 H/W 개발에 대해 설명할 것이다. 또한, Monitoring IC를 이용한 BMS의 셀 전압 측정 정밀도를 얼마나 개선시킬 수 있는지에 대해 연구하였다.