• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.07a
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• pp.165-167
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• 2018

본 논문은 다권선 변압기를 이용한 능동 셀 밸런싱 회로의 에너지 전달 효율을 향상시킬 수 있는 스위칭 방식을 제안한다. 다권선 변압기를 이용한 밸런싱 회로는 셀 당 하나의 스위치가 사용되며, 하나의 변압기 권선을 두 개의 셀이 공유하는 구조를 가져 다른 능동 셀 밸런싱 회로보다 소량의 능동 소자 및 수동 소자가 사용되는 장점을 갖는다. 이 밸런싱 회로는 직렬 셀 전압의 분포에 따라 에너지를 공급하는 소스 셀과 에너지를 받는 목표 셀을 선택하여 벅-부스트 및 플라이백 방식으로 동작한다. 하지만, 플라이백 동작에서 기존의 스위칭 방식을 사용할 경우, 변압기의 커플링 계수의 영향으로 인해 밸런싱 과정 중 비-목표 셀로 전달되는 에너지가 발생하게 된다. 이는 에너지 전달 효율을 감소시켜 셀 밸런싱 과정 중 새로운 셀 불균형 현상을 초래한다. 본 논문에서는 플라이백 동작에서 변압기의 커플링 영향을 최소화하여 셀 밸런싱을 효과적으로 수행할 수 있는 스위칭 방식을 제안하였다. 제안한 스위칭 방식의 성능은 1 W급 시작품을 이용한 실험을 통하여 검증되었다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.372-373
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• 2019

본 논문은 다중 권선 결합 인덕터를 이용한 능동 셀 밸런싱 회로의 밸런싱 속도를 향상시킬 수 있는 새로운 동작 모드를 제안한다. 다중 권선 결합 인덕터를 사용한 능동 셀 밸런싱 회로는 두 셀이 하나의 결합 인덕터 권선을 공유하며, 셀과 결합 인덕터 사이의 연결을 제어하기 위해 셀당 하나의 스위치가 사용된다. 이 회로는 비교적 높은 전압을 갖는 소스 셀에 저장된 에너지를 결합 인덕터에 저장한 뒤, 그 에너지를 목표 셀로 전달하는 방식으로 셀 밸런싱을 수행한다. 하지만, 회로 구조상서로 다른 권선을 공유하고, 동일한 위치에 연결된 셀 간 밸런싱을 수행할 경우, 두 번의 에너지 전달 과정을 통해 목표 셀로 에너지가 전달 되게 된다. 이는 에너지 전달 경로를 증가시키므로 회로의 효율과 셀 밸런싱 속도를 크게 저하시킨다. 본 논문은 위의 셀 조건에서 에너지 전달 경로를 단축시켜 셀 밸런싱 속도를 향상시킬 수 있는 새로운 동작 모드를 제안한다. 새로운 동작 모드 성능은 15W급 시작품을 이용하여 검증되었다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.31-32
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• 2015

본 논문은 FAC (Forward converter Active Clamp) 회로를 통해 변압기 자화인덕턴스에 저장된 에너지를 셀 밸런싱에 재사용하는 Active Clamp Forward converter 기반 셀 밸런싱 회로를 제안한다. 제안 회로는 클램프 커패시터의 충전 균형으로 스위치를 전압 스파이크로부터 보호하고 전력손실을 초래할 수 있는 변압기의 자기포화를 방지할 수 있다. 제안한 셀 밸런싱 회로는 RCD 포워드 셀 밸런싱 컨버터 보다 더 높은 전력 전달 효율과 낮은 전압 스트레스를 갖는다. 제안한 액티브 셀 밸런싱 회로는 동시에 모든 셀이 균등화 되도록 작동하므로, 셀밸런싱 시간이 짧다. 본 논문에서는 제안 회로의 배터리 상태에 따른 제어모드를 설명하고 회로의 타당성 검증을 위해 Powersim 사(社)의 Psim 시뮬레이션 연구를 수행하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.07a
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• pp.305-306
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• 2016

본 논문은 선택적 전압 균일화 기법을 이용하여 직렬 연결된 리튬 이온 배터리의 빠른 전압 균일화를 위한 새로운 능동형 셀 밸런싱 회로를 제안하였다. 제안한 회로는 다권선 변압기를 사용한 전하 균일화 회로에 인덕터 1개, MOSFET 스위치 1개를 추가한 회로 구성을 가지며, 기존의 빠른 밸런싱을 위한 회로 대비 수 배 적은 소자로 구성이 가능하다. 추가된 인덕터는 직렬 연결된 배터리 전압을 통해 빠르게 저장된 에너지를, 낮은 전압의 배터리로 높은 밸런싱 전류를 전달함으로써 배터리 셀 간의 빠른 전압 밸런싱을 구현하였다. 제안한 회로의 밸런싱 속도에 대한 검증을 위해서, PSIM Simulation을 통해 기존 회로와 비교 검증 하였다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.19 no.4
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• pp.140-146
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• 2002

High speed rotating machines can be very sensitive to rotating mass unbalance that is a major source of harmful vibration for many types of rotating machinery. So, the balancing procedure is needed for all high-speed rotating system. To save the time and cost of off-line balancing, many researchers have developed the on-line balancing devices and methods. In this paper, an active balancing device, which is an electro-magnetic type, is developed and the active balancing algorithm using influence coefficient method is also proposed. The active balancing experiment for flexible rotors during operation is performed by an active balancing device. As a result, controlled unbalance responses are below the vibration limit at all rotating speed ranges with critical speed.

• Proceedings of the Korean Society of Computer Information Conference
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• 2017.07a
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• pp.388-389
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• 2017

본 논문에서는 효율적인 에너지 관리를 위해 리튬이온 배터리를 적용 능동 셀 밸런싱 시스템 BMS에 대해 제안하였다. 제안된 방법은 다수의 셀과 하나의 커패시터로 구성된 SSC(Single Switched Capacitor) 방식에서 사용되는 커패시터를 리튬이온 배터리로 변경하여 적용한 것이다. SSC 방식은 커패시터의 방향성으로 인하여 홀수 번째와 짝수 번째의 배터리에 대해 별도의 스위치를 설치하여야 하며 조작이 복잡하다는 단점을 가지고 있었다. 이러한 단점을 보완하여 커패시터를 리튬이온 배터리로 대체하여 셀의 순서에 상관없이 적용이 가능한 셀 밸런싱 방법을 제안하였다. 제안된 방법의 효율성은 BMS를 구현하여 실험 하였다. 실험 결과 셀 밸런싱이 기존의 SSC 방식보다 개선되어 효율성이 입증되었다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.19 no.4
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• pp.147-153
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• 2002

In the preceding research, the active balancing device, which is an electro-magnetic type, has been developed and active balancing method using influence coefficient method is also proposed. The stability of active balancing control is studied in this paper. A stable condition for active balancing control is derived by estimating errors of influence coefficients. A gain scheduling control using influence coefficients of the reference model is proposed when dynamic characteristic of rotor system is changed. The stability of the balancing method is verified by experiments.

• The Journal of Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology
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• v.11 no.6
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• pp.732-741
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• 2018

In order to maximize the usable capacity of a BMS (battery management system) that uses several battery cells connected in series, a cell balancing technique that equips each cell with the same voltage is needed. In the active cell balancing circuit using a multi-winding transformer, a balancing circuit that transfers energy directly to the cell (cell-to-cell) is composed of a PMOS switch and a gate driving chip for driving the NMOS switch. The TLP2748 photocoupler and the TLP2745 photocoupler are required, resulting in increased cost and reduced integration. In this paper, instead of driving PMOS and NMOS switching devices by using photocoupler, we proposed 70V BCD process based PMOS gate driving circuit, NMOS gate driving circuit, PMOS gate driving circuit and NMOS gate driving circuit with improved switching time. ${\Delta}t$ of the PMOS gate drive switch with improved switching time was 8.9 ns and ${\Delta}t$ of the NMOS gate drive switch was 9.9 ns.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2013.11a
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• pp.60-62
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• 2013

기본적으로 많은 인자들에 의해 영향을 받는 배터리 시스템은 일반적으로 사용 용도에 따라 단위 배터리 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 하나의 배터리 모듈을 형성하고 있다. 다수개의 단위 배터리 셀을 연결하여 하나의 배터리 모듈로 사용하는 경우, 개별 셀의 활물질 및 전해액의 미소 변동, 충방전 사이클 차이, 온도의 영향에 따라 배터리 특성이 다르게 나타난다. 이러한 특성으로 인해 충전 및 방전이 진행됨에 따라 셀간의 전압 불균형 현상이 발생하고 이로 인해 배터리 수명은 급격하게 감소하여 배터리 교체와 같은 경제적 손실을 초래한다. 본 논문에서는 배터리의 성능과 안전성을 확보하기 위해 배터리 밸런싱에 관한 연구를 수행하였다. 기존의 수동적 밸런싱의 단점을 보완한 능동적 밸런싱을 사용하였고 제안한 회로의 기능 및 성능의 검증을 위해 배터리 관리 장치 보드를 설계 및 제작하여 시험한 결과 개선된 기능이 원활히 수행됨을 확인하였다.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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• v.15 no.3 s.96
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• pp.297-305
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• 2005

A high-speed spindle can be very sensitive to rotating mass unbalance which has harmful effect on many machine tools. Therefore, the balancing procedure to reducevibration in rotating system is certainly needed for all high-speed spindles. An active balancing program using influence coefficient method and an active balancing device of an electro-magnetic type have been applied to the developed high-speed spindle system in this study. A reliable gain-scheduling control using influence coefficients of the reference model although system characteristics are changed is applied. The stability of reference influence coefficients is verified by frequency response functions. The active balancing experiment for the developed high-speed spindle during operation is well performed with an active balancing program and device. As a result, controlled unbalance responses are below the vibration limit at all rotating speed ranges with critical speed.