• 디지털융복합연구
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• 제12권11호
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• pp.289-298
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• 2014

최근 들어, 보다 효율적이고 경제성을 갖춘 전기자동차 기술이 등장함에 따라 철도의 전통적인 기술적 패러다임이 변화하고 있다. 오래전에 제안되었지만 이상적인 개념으로 평가받던 수요응답형 순환교통(PRT) 시스템의 경우에도 전기자동차 플랫폼의 활용을 통해서 실현 가능성을 높여가고 있다. 특히, 배터리에 의해 구동되는 차량의 경우 안정적이고 효율적인 운영의 측면에서 기술적인 어려움에 직면하고 있다. 그렇지만, 무선 급전에 의한 급속충전 기술과 고에너지 밀도의 슈퍼커패시터 적용은 이러한 기술적인 난제를 극복하고 도시 미관의 향상을 통해서 전기 에너지를 기반으로 한 신교통수단의 보급을 증대하는데 기여할 것으로 생각된다. 본 논문에서는 한국형 PRT 차량의 전력공급 시스템의 설계, 에너지 소모량 및 장치의 성능 해석과 하드웨어 제작 및 시험에 이르는 일련의 개발과정에 대해서 논한다. 그 결과, 테스트베드에서의 전력공급 모듈의 시험평가 결과가 요구하는 성능에 부합하는 것으로 확인되었다.

• 전기학회논문지P
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• 제63권1호
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• pp.40-45
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• 2014

This study examines the system and process of battery stored energy in vehicles and suggest the effective area for the use of V2G(vehicle-to-grid) from Jeju Smart Grid Demonstration Project. V2G means technology of electric power transmission from the battery of electric-drive vehicles to state grid. As for the increasing of effectiveness for demand-side control, V2G is a very good alternative. In the U.S., the utilization of electric vehicles is under 40% on average. In this case, we can use he battery of electric vehicle as role of frequency regulation or generator of demand-side resource. V2G, which is the element of Smart Transportation, consists of electric vehicle battery, BMS(battery management system), OBC(on-board charger), charging infrastructure, NOC(network operating center) and TOC(total operation center). V2G application has been tested for frequency regulation to secure the economical efficiency in the United States. In this case, the battery cycle life is not verified its disadvantage. On the other hand, Demand Response is required by low c-rate of battery in electric vehicle and It can be small impact on the battery cycle life. This paper concludes business area of demand response is more useful than frequency regulation in V2G application of electric vehicles in Korea. This provides the opportunity to create a new business for power grid administrator with VPP(virtual power plant).

• 디지털융복합연구
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• 제11권11호
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• pp.767-774
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• 2013

전기자동차 보급이 확대됨과 동시에 충전이 특정 시간대에 몰리거나 전력수요가 높은 시간대에 늘어나면 전력수급 균형이 불안해질 수 있다. 따라서 전기자동차 충전으로 인한 전력수요가 증가함과 동시에, 전기자동차의 전력수요를 분산시키고, 전기자동차 배터리의 여분의 전기를 활용할 수 있는 스마트그리드 구축이 중요해진다. 아직 국내에서 스마트그리드가 전기자동차의 전력망 영향 관리에 어느 정도 영향을 미치는지에 대해서는 정량적 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구는 스마트그리드를 통한 전기자동차의 전력망 영향 관리 효과를 정량적으로 분석하고 정책적 시사점을 제시하였다. 결과적으로 스마트그리드는 전기자동차의 전력망 영향을 효과적으로 관리할 수 있었다. 전력시장 구조와 규제 프레임워크는 스마트그리드 기술의 실증과 상용화 촉진을 뒷받침할 수 있어야 할 것이다.

• 자원리싸이클링
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• 제18권1호
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• pp.13-21
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• 2009

본 연구에서는 마찰하전형정전선별법을 적용하여 EVA(ethylene vinyl acetate)와 PET(polyethylene terephthalate) 혼합 폐플라스틱의 재활용을 위한 재질분리 연구를 수행하였다. 하전물질 선정을 위한 하전특성 연구결과, PP(polypropylene)재질이 EV4와 PET 폐플라스틱의 재질분리에 가장 효과적인 하전물질로 확인되어, PP재질의 pipe-type 하전장치를 개발하였다. 본 연구에서 개발된 하전장치를 이용한 재질분리 실험결과, 최적 실험조건에서 PET의 품위와 회수율이 각각 98.7%와 89.7%인 결과를 얻었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.994-1002
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• 2019

본 논문은 농업용 전기차량의 전기식 동력인출장치용 전력변환시스템에 대해 제안한다. 대부분의 전기식 동력인출장치(Electric Power Take-Off : e-PTO)는 상용전원 $220V_{AC}$를 사용한다. 농업용 전기차량의 낮은 배터리 전압을 사용하여 높은 출력 전압을 공급하기 위한 DC-DC 컨버터와 DC-AC 인버터로 구성된 2단 구조를 갖는 양방향 전력변환시스템이 적합하다. 제안하는 전력변환시스템은 1단의 Dual Active Bridge(DAB)컨버터와 2단의 양방향 풀 브릿지 인버터로 구성된다. 또한, 초기 구동시 DC 버스단 커패시터 충전에 의해 발생되는 돌입 전류 저감을 위해 소프트 스타트 알고리즘을 제안한다. 3kW급 전력변환시스템 시제품 및 알고리즘을 구현하고 실험을 통해서 실용성을 입증하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.254-260
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• 2019

본 논문에서는 양방향 dc-to-dc 컨버터의 고장원인, 고장영향, 고장 결과를 파악하기 위한 failure mode and effect analysis(FMEA)와 양방향 컨버터의 위험도를 고려한 fault-tree analysis(FTA)를 통해 고장률을 예측한다. 전기차의 구동전압을 효율적으로 상승시키기 위해 인버터 앞단에 부착되는 양방향 컨버터는 배터리 전력을 dc-link 커패시터로 방전시키는 승압모드와 회생전력을 배터리로 충전시키는 강압모드를 가진다. 양방향 컨버터의 동작 특성을 고려한 FMEA 결과를 바탕으로 컨버터의 위험도를 고려한 고장나무를 설계한다. 전기차 MCU용에 맞는 설계 파라메타를 설정하고 출력전압 리플과 인덕터 전류 리플에 따른 커패시터와 인덕터의 부품 고장률을 분석한다. 또한 동작 온도에 따른 주요부품의 고장률을 MIL-HDBK-217F를 이용하여 구한다. 마지막으로 부품 고장률을 고장나무의 기본 사상의 고장률로 반영하여 컨버터 고장률과 평균고장시간을 예측한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권10호
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• pp.15-23
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• 2017

본 논문에서는 전기자동차용 배터리의 충방전 상태를 정확하게 추정하고 안정적으로 평가하기 위하여, 비선형성을 가지는 배터리의 출력특성을 단계마다 선형화시켜 상태를 평가하고, 실시간 구현 및 모델의 오차보정과 노이즈에 강인한 특성을 가지고 있는 확장칼만필터 알고리즘을 이용한 SOC 추정 방법을 제안한다. 확장칼만필터를 적용하기 위해 배터리를 1차 Thevenin 모델로 나타내고, SOC 추정을 위한 배터리 성능평가 시뮬레이터를 구현하여, 실험을 통해 확장칼만필터에 적용될 파라미터를 도출한다. 본 논문에 적용된 SOC 상태추정 전략에서는 기존 선행 연구들과 다르게 배터리에 명시되어 있는 정격용량을 최대 충전가능용량으로 대체함으로써, 배터리의 노화에 상관없이 언제나 0%~100%의 SOC를 가질 수 있도록 변경된 수법을 제안한다. 이를 통해, 고정밀 CT를 사용한 Ah counting에 의한 SOC 추정을 기준으로 하여 본 논문에서는 배터리의 비선형 구간에서도 오차를 줄일 수 있는 확장칼만필터 방법을 제안하고 시뮬레이션을 통해 배터리 전 SOC 영역에서 추정오차를 5% 미만으로 줄일 수 있음을 확인한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.369-377
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• 2013

현재 전기자동차와 신재생에너지전원의 출력안정화에 필수적인 2차전지가 개발되고 있고, 2차전지의 효율적인 운용을 위하여 상태감시 기술과 수명예측 기술이 요구되고 있다. 기존의 2차전지 상태감시 방법으로는 전압과 비중에 의한 충전상태평가 방법 등이 있으나, 이 방법은 온도에 따라 변화되는 전압과 비중의 특성을 고려할 수 없는 한계점을 가지고 있다. 즉, 2차전지의 SOC를 평가하기 위해서는 전지 케이스 내부의 전해액 온도에 따라 달라지는 비중 값을 측정해야 하지만, 대부분의 2차전지는 밀폐형으로 보급되고 있어서 전해액의 상태를 파악하기 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 전지내부의 온도를 보정하는 열전달식을 유도함으로 정확한 SOC평가 알고리즘을 제시하였다. 또한 2차전지의 수명 예측 방법으로는 내부저항 측정 또는 잔존 용량 측정 등의 수명 예측 방법들이 있으나, 충 방전상태와 충전 후 방치시간, 사용 환경 등 여러 가지 요인에 의해 2차전지의 수명을 정확하게 판단하기 어렵다. 따라서 상기의 문제점을 해결하기 위해 $20^{\circ}C$로 환산된 비중 값에 대하여 전지의 충 방전에 대한 비중누적 값을 계산함으로 충 방전 사이클을 판정하는 수명예측 알고리즘을 제시하였다. 상기에서 제시한 알고리즘을 바탕으로 시험 장치를 제작하여 다양한 시뮬레이션을 수행한 결과, 기존의 방법에 비하여 본 논문에서 제안한 알고리즘이 정확한 연축전지의 상태감시 및 수명예측에 대한 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 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.