Automotive battery system consists of various components such as battery cells, mechanical structures, cooling system, and control system. Recently, various computational technologies are required to develop an automotive battery system. Physics-based cell modeling is used for designing a new battery cell by conducting optimization of material selection and composition in electrodes. Structural analysis plays an important role in designing a protective system of battery system from mechanical shock and vibration. Thermal modeling is used in development of thermal management system to maintain the temperature of battery cells in safe range. Finally, vehicle simulation is conducted to validate the performance of electric vehicle with the developed battery system.
In the battery based applications such as electric vehicle and energy storage system, the performance of the system highly depends on the reliability of the battery. However, it is difficult to obtain the accurate information about the state-of-health (SOH) of battery during its operation. In this paper a 3kw battery charger with battery diagnosis function which can estimate the SOH of the battery by using online impedance spectroscopy technique is introduced. For the charger phase shift full bridge converter with synchronous rectification has been adopted to implement the charge and diagnosis functions. The impedance spectroscopy is performed after the charge to obtain the information about the internal impedance of the battery module, hence the SOH can be estimated online by observing the impedance variation of the battery over time. All the design procedure of the proposed charger is detailed and the feasibility of the system is verified by the experimental results.
Along with global environmental issues, the size of the electric vehicle market has recently skyrocketed. Various efforts have been made to extend mileage, one of the biggest problems of the electric vehicles, and development of batteries with high energy densities has led to exponential growth in mileage and performance. However, proper thermal management is essential because these high-performance batteries are affected by continuous heat generation and can cause fires due to thermal runaway phenomena. Therefore, thermal management of the battery is studied through the optimal design of the guide vanes, while utilizing the existing battery casing to ensure the safety of the electric vehicles. A battery from T-company, one of a manufacturer of the electric vehicles, was used for the research, and the commercial CFD software, ANSYS CFX V20.2, was used for analysis. The guide vanes were derived through optimal design based on a genetic algorithm with flow analysis. The optimized guide vanes show improved heat removal performance.
Park, Chul-Eun;Yoo, Se-Woong;Jeong, Young-Hwan;Kim, Kibum
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.5
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pp.22-28
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2017
The performance of lithium ion batteries used in electric vehicles (EV) varies greatly depending on the battery temperature. In this paper, the finite difference method was used to evaluate the temperature change, state of charge (SOC), internal resistance, and voltage change of the battery due to heat generation in the battery. The simulation model was linked with AMESim to calculate the driving range of an EV traveling in New European Driving Cycle (NEDC) mode. As the temperature dropped below $25^{\circ}C$, the internal resistance of the battery increased, which increased the amount of heat generated and decreased the driving range of EV. At battery temperatures above $25^{\circ}C$, the driving range was also decreased due to reduced SOC that deteriorated the battery performance. The battery showed optimal performance and the driving range was maximized at $25^{\circ}C$. When battery temperatures of $-20^{\circ}C$ and $45^{\circ}C$, the driving range of EV decreased by 33% and 1.8%, respectively. Maintaining the optimum battery temperature requires heating the battery at low temperature and cooling it down at high temperature through efficient battery thermal management. Approximately 500 W of heat should be supplied to the battery when the ambient temperature is $-20^{\circ}C$, while 250 W of heat should be removed for the battery to be maintained at $25^{\circ}C$.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2009.06a
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pp.435-438
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2009
A navigation aid buoy is a kind of safety facility for maritime navigation with a purpose of leading the vessels for navigating, docking and sail off. An advanced rechargeable battery is required for stable power supply for navigation aid buoy as the high magnitude LED lamps, real time location/control for navigation aids and e-Navigation support systems with maritime climate observation equipments have recently been deployed. This study is focused on the lithium battery, especially lithium polymer battery which is believed to be safer than the other types of batteries. The lithium polymer battery reviewed in this study is designed with $LiFePO_4$-based cathode, which has superior safety features to the oxide-based cathodes. Besides, a 3.6kWh battery pack has been built with the above-mentioned unit cells for the purpose of comparative research with lead acid battery system.
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.25
no.3
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pp.135-142
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2017
As PED(Personal Electronic Device) market has been rapidly grown, the demand on Lithium battery, which is most commonly used power source of PED, also has been increased. Dew to this trend, the amount of Lithium battery air transportation is also increasing. However, it should be treated very carefully because Lithium is one of very explosive metal. So ICAO, IATA and civil aviation agencies try to enhance the safety of Lithium battery air transportation by aircraft certification and operating regulations. To enhance in-flight safety, the aircraft for transporting Lithium battery should equip certified fire extinguishing system. But recent studies find that Halon, currently used extinguishing agent, is not effective on extinguishing Lithium battery fire. Besides, there is no certified Halon replacement for air use and no acceptable specific minimum performance standard(MPS) for Lithium battery fire. For this issue, a study on characteristics and establishing MPS of Lithium battery fire is needed for safe air transportation of Lithium battery.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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1999.05a
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pp.362-365
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1999
The electrochemical properties of flyash obtained from combustion of fuel in fossil power plants and their performance as anode material of secondary battery have been investigated Various flysh pellets molded at various molding pressure have been used as anode lithium secondary battery. The best Performance was achieved when flyash pellet molded at pressure of 400kgf/$\textrm{cm}^2$ is utilized, that is, charge capacity of 300kgf/$\textrm{cm}^2$ and Coulombic efficiency of larger than 95% have been achieved. In addition, this battery exhibited good cycling performance. Considering these results, we predicted that utilization of the flyash as anode material and polyaniline conducting polymer as cathode material in a secondary will show capacity of 300mAh/g and Coulombic efficiency of higher than 95%.
Lee, Chan-Song;Jeong, Jin-Beom;Lee, Baek-Haeng;Hur, Jin
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.61
no.4
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pp.574-579
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2012
In this paper, the battery charger developed which is satisfy by the characteristics of the rapid control and reduce the cost of the charger. analog-digital mixed mode controller developed with dedicated IC for PWM control and low-performance micro-processor is using for the operation control of charger. The low-cost NEV charger developed to verify the performance and usability is verified with charging battery experiment by of using developed charger.
Osman, Siti Rahimah;Rahim, Nasrudin Abd.;Selvaraj, Jeyraj;Al-Turki, Yusuf A.
Journal of Power Electronics
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v.15
no.4
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pp.929-938
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2015
Maximum power point tracking (MPPT) and battery charging control are two important functions for a solar battery charger. The former improves utilization of the available solar energy, while the latter ensures a prolonged battery life. Nevertheless, complete implementation of both functions can be complex and costly, especially for low voltage application such as standalone street lamps. In this paper, the operation of a solar battery charger for standalone street light systems is investigated. Using only one voltage sensor, the solar charger is able to operate in both MPPT and constant voltage (CV) charging mode, hence providing high performance at a low cost. Using a lab prototype and a solar simulator, the operation of the charger system is demonstrated and its performance under varying irradiance is validated.
Poly(ethylene oxide) (PEO)-based solid polymer electrolytes (SPEs) show promise for improving the lithium ion battery safety. However, due to oxidation of the PEO group and corrosion of the Al current collector, PEO-based SPEs have not previously been effective for use in $LiCoO_2$ (LCO) cathode materials at room temperature. In this paper, a semi-interpenetrating polymer network (semi-IPN) PEO-based SPE was applied to examine the performance of a LCO/SPE/Li metal cell at different voltage ranges. The results indicate that the SPE can be applied to LCO-based lithium polymer batteries with high electrochemical performance. By using a carbon-coated aluminum current collector, the Al corrosion was mostly suppressed during cycling, resulting in improvement of the cell cycle stability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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