• Journal of Power Electronics
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• 제19권4호
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• pp.858-868
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• 2019

With the widespread use of modern clean energy, lithium-ion batteries have become essential as a more reliable energy storage component in the energy Internet. However, due to the difference in monomers, some of the battery over-charge or over-discharge in battery packs restrict their use. Therefore, a novel multiphase interleaved converter for reducing the inconsistencies of the individual cells in a battery pack is proposed in this paper. Based on the multiphase converter branches connected to each lithium battery, this circuit realizes energy transferred from any cell(s) to any other cell(s) complementarily. This flexible interlaced converter is composed of an improved bi-directional Buck-Boost circuit that is presented with its own available control method. A simulation model based on the PNGV model of fundamental equalization is built with four cells in PSIM. Simulation and experimental results demonstrate that converter and its control achieve simple and fast equalization. Furthermore, a comparison of traditional methods and the HNFABC equalization is provided to show the performance of the converter and the control of lithium-based battery stacks.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.157-158
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• 2017

본 논문에서는 고출력 리튬이온 18650 셀(cell) 200개를 사용하여 고출력 어플리케이션의 운용 범위와 동적 특성을 적용한 스크리닝 방법을 제안하였다. 전기적 특성 실험 기반 배터리 용량과 OCV(open circuit voltage)의 요소를 고려한 16개의 내부 파라미터를 추출하고 표준편차 기반 가중치를 선정하였다. 선정된 가중치를 각각의 요소에 적용하여 단위 셀의 대표 값을 결정하고 셀 스크리닝을 수행하였다. 기존의 스크리닝 기법과 제안된 스크리닝 기법을 200개의 단위 셀에 적용하여 두 기법의 차이를 비교 분석하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 추계학술대회 논문집
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• pp.67-68
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• 2012

최근 스마트폰 시장은 기하급수적인 성장세를 지속하고 있다. 또한 소비자들의 사용패턴 또한 기존의 음성통화에서 데이터 통신으로 변화되면서 소비전류 및 사용시간이 증대되고 있는 실정이다. 이러한 사용자의 불만을 해소하기 위해서는 배터리의 용량 증대가 필요하나 공간상의 제약으로 인해 한계점에 도달한 상태이다. 따라서 제한된 체적내에서 최대의 용량을 사용하기 위해 배터리팩의 과충전 차단전압은 점차 높아지고 과방전 차단전압은 점차 낮아져서 배터리팩의 가용영역을 확대하고 있는 추세에 있다. 이러한 사용전압영역의 확대는 배터리팩의 안전성 및 수명 등에 악영향을 미치나 배터리의 신소재 개발, 보호회로의 채용 등으로 이러한 단점을 보완하고 있다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.81-82
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• 2016

최근 퍼스널 모빌리티 분야에 적용되는 배터리는 대부분 리튬계열 배터리가 차지하고 있다. 각광받는 이유로는 작은 부피, 무게에 비해 큰 용량을 가지는 장점이 있고 셀당 전압의 경우에도 기존 니켈수소 및 카드뮴 등과 같은 수계전해액의 전지에 비해 3배 정도 높다는 장점을 가진다. 이러한 리튬이온배터리를 제품에 적용하기 위해서는 직병렬 구조의 팩 단위로 구성하여야 하며, 단일 셀이 아닌 다수의 셀 조합이기 때문에 충방전을 진행하는 과정에서 직렬구성 셀의 특성이 달리지게 되어 최종적으로는 전압의 차로 검출되게 된다. 이러한 전압의 차는 배터리의 용량을 저감시키고 특정 셀에 스트레스를 가중시켜 셀의 수명을 단축시키는 요인으로 작용한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2012년도 추계학술대회 논문집
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• pp.149-150
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• 2012

본 논문에서는 배터리 팩을 구성하는 셀간의 전압편차를 이용한 이산 웨이블릿 변환(DWT;discrete wavelet transform) 기반 SOH(State-of-health) 예측방법을 소개한다. 충방전 전압은 DWT의 다해상도 분석(MRA;multi-resolution analysis)을 이용한 시간-주파수 분석을 통해 고주파 전압 성분(detail;$D_n$)과 저주파 전압 성분(approximation;$A_n$)으로 추가 분해되어 SOH 예측을 위한 추가정보를 제공한다. 각 성분의 통계처리(표준편차)를 통해 노화 이전과 이후의 성분값을 비교한다. 즉 프레시 배터리팩과 노화된 팩의 표준편차 기반 셀간 불균형을 서로 비교하여 SOH 예측이 가능하다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.418-419
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• 2010

본 논문에서는 스크리닝에 기반한 리튬이온 배터리 팩의 state of charge (SOC) 추정방법을 연구하였다. 전기화학적 특성이 서로 유사한 셀들을 미리 선별하는 스크리닝 방법을 통해 직렬, 병렬, 직/병렬팩이 구성될 때, 이러한 팩의 전기화학적 등가회로 모델은 단위 셀 대비 일정한 경향성을 보이는 용량, open circuit voltage (OCV) 등의 파라미터 정보를 토대로 기존 단위 셀 모델과 동일한 모델 구축이 가능하다. 이를 통하여 extended kalman filter (EKF)를 이용한 배터리 팩의 SOC 추정이 가능함을 보인다.

• 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 2018년도 전력전자학술대회
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• pp.153-155
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• 2018

본 논문에서는 여러개의 셀들로 구성된 대용량 배터리팩을 충/방전시 나타나는 저 SOC영역에서의 셀간 편차 발생을 줄이기 위해 저 SOC영역에서 사용 가능한 전류값을 제한하여 셀간 편차발생을 방지하는 방법을 제안하고자 한다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.199-208
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• 2017

리튬 폴리머 배터리는 높은 안전성, 빠른 충전 및 긴 라이프 사이클 등으로 인해 에너지 저장치(ESS: Energy Storage System), 전기자동차(EVs: Electric Vehicles)등에 채택이 되어 사용되고 있으며, 그리고 현재는 농업용 드론에서 까지 사용이 되고 있다. 그러나 리튬 폴리머 배터리는 과충 방전에는 리튬-이온 배터리 내의 격차구조가 파괴되어 배터리 수명이 줄어들게 되며, 과충 방전을 방지하기 위해 불균등한 셀 전압을 균등 제어 할 수 있는 셀 밸런싱 시스템이 필수적이다. 본 논문은 각 셀의 충 방전할때의 전압차이를 검출하여 불균형된 셀을 확인하여 비선형 시스템에 적합한 퍼지 제어기를 개발하여 적용한 셀별 밸런싱 알고리즘을 제안한다. 본 논문은 농업용 드론의 배터리팩의 셀 밸런싱을 퍼지제어를 하여 셀 간 균등 제어를 위해 설계하였으며, 최종 결과로 셀 간 밸런싱이 잘 되는지 확인하고 자 셀이 2개 있을 때와 6개 그리고 최종적으로 12개의 각 셀 밸런싱이 되는지를 확인하였다. 이는 다른 제품에도 사용할 수 있는지를 실험하고자 하였으며, 확인결과 사용된 셀의 개수와는 관계없이 셀별 밸런싱이 잘 되고 있음을 확인하였다.