• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.11a
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• pp.206-207
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• 2019

리튬이온 배터리의 상태를 모니터링 하는 방법에 있어서, 대표적으로 배터리의 충전 상태(SOC)와 배터리의 건강 상태(SOH)를 추정하여 상태 지표로 사용된다. 본 연구에서는 리튬 이온 배터리의 상태 지표를 위한 용량 정보의 추정을 데이터 기반의 근사 모델을 이용하여 수행하였다. 다양한 근사 모델링 방법을 적용하여 추정되는 용량 정보를 비교하고, 모델링 방법에 따른 용량 추정 성능을 확인하였다. 또한, 이를 바탕으로 리튬이온 배터리의 용량을 예측하고 예측 성능을 분석하였다. 본 연구를 통하여 근사모델을 이용하는 경우, 리튬이온 배터리의 용량 추정은 물론 예측을 수행하는 방법으로서의 활용 가능성을 확인하였으며, 또한 제안하는 방법을 이용하여 보유하고 있는 모니터링 데이터를 활용하여 리튬이온 배터리의 성능을 평가하는데 있어 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.37 no.11
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• pp.1157-1163
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• 2009

This paper introduces the lithium ion battery management system for STSAT-3 satellite. The specifications of lithium ion battery unit are proposed to supply power to the satellite and the overall electrical design for lithium ion battery BMS is presented. Furthermore, the test results of battery management system are shown to verify the design.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.188.1-188.1
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• 2012

인공위성에 사용되는 배터리 기술은 1960년대 최초로 사용된 니켈 카드뮴(NiCd)을 시작으로 발전하기 시작해서 현재는 리튬-이온(Li-Ion)에 이르렀다. 리튬-이온 배터리는 높은 Energy Density(작은 크기와 무게), 낮은 자가 방전율을 가짐과 동시에 메모리 효과가 거의 없다는 장점이 있다. 하지만 리튬-이온 배터리 팩의 성능(Voltage, Capacity, Lifetime)은 사용된 Cell간 특성차이(State of Charge, Total Capacity Difference, Internal Impedance)에 의해 제한된다. 일반적으로 배터리는 원하는 전압과 용량을 확보하기 위해 직렬-병렬 혹은 병렬-직렬 구조를 가지는 팩 형태로 제작 된다. Cell간 특성차이가 존재하는 상태에서 배터리 팩을 사용할 경우 특정 Cell의 과충전 및 과방전이 발생하며 이로 인해 수명이 단축될 수 있고 심한 경우 폭발이 발생할 수 도 있다. 또한 Cell간 특성차이는 배터리팩의 사용가능 용량을 제한하는 효과를 가져 온다. 본 논문에서는 Battery 팩을 구성하는 Cell들에 특성 차이가 존재할 경우 발생할 수 있는 Battery 팩의 수명 단축 및 용량 감소 Mechanism에 대해서 고찰한다. 또한 Cell간 특성차이를 극복하기 위해 실제 위성 운용에 적용될 수 있는 배터리팩의 Balancing 방안과 함께 위성에 장착을 위해 보관중인 4p12s Battery의 Balancing 방안에 대해 고찰하고 Balancing 전후의 Cell간 특성(Voltage Dispersion) 차이 측정결과를 보인다. 이렇게 본 논문에서 소개한 리튬-이온 배터리의 전반적인 Balancing 방안은 추후 인공위성에 적용되는 리튬-이온 배터리의 운용 및 보관에 Guide Line을 제시할 것이라고 판단한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.07a
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• pp.152-153
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• 2012

본 논문에서는 리튬이온 배터리 셀을 이용한 4kWh급 배터리팩의 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System) 개발을 연구하였다. 리튬이온 배터리는 셀의 특성 때문에 반드시 배터리 관리 시스템이 필요하며, 배터리 팩으로 제작시 각 셀의 상태 모니터링 및 보호를 위하여 필수적인 장치이다. 제작된 배터리 관리 시스템은 충방전 시험과정을 거쳐 순수 전기자동차에 사용될 배터리 관리 시스템으로 사용가능함을 실험하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.11a
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• pp.93-94
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• 2016

친환경 이동수단 중 1인용 이동수단인 퍼스널 모빌리티에 대한 관심과 수요가 증대됨에 따라 과거 전기자전거에서 현재는 전동퀵보드, 전동스쿠터, 외발휠, 세그웨이류 등 그 종류와 외관적 형태는 매우 다양하다. 하지만 공통적인 부분은 전기에너지를 구동원으로 하고 있으며, 전기에너지를 저장하기 위한 수단으로 리튬이온 배터리가 사용된다는 것이다. 리튬이온배터리에서 배터리를 안전하고 효율적으로 사용하도록 제어하는 부분이 배터리관리시스템이며, 기능중에서 배터리 셀간을 정밀하게 균형을 잡아주며, 모든 셀이 완전 충전상태가 될 수 있도록 도와주는 셀 밸런싱 기능이 있다. 이러한 셀 밸런싱 기술은 주행거리 혹은 사용시간을 늘려주는 역할을 수행한다. 본 논문에서는 충전과 방전을 반복하는 다셀로 구성된 리튬이온배터리에서 셀 밸런싱이 수행되는 과정을 살펴보고 단일 밸런싱과 다중 밸런싱의 차이 및 장단점을 살펴보았다. 이를 통해 완속에서 급속충전으로의 변화, 빠른 셀 밸런싱 등의 필요성에 대해 실험을 통해 검증하였다.

• 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.

• Proceedings of the IEEK Conference
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• 2003.07b
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• pp.895-898
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• 2003

본 논문에서는 휴대폰에 사용하는 리튬-이론 배터리(Li-Ion battery)를 충전하기 위한 충전 IC 의 설계에 대해서 기술한다. 정전류(Constant Current)/ 정전압 (Constant Voltage) 방식을 이용하여 리튬-이론 배터리를 충전을 하였다. 이 충전 과정을 제어하기 위해서 일반적으로 사용되는 ADC, DAC 와 MICOM 을 사용하지 않고, hardwired control logic 을 이용하여 적은 면적을 가지고도 기존의 충전 과정을 수행하도록 하였다. 충전 IC 외부에 사용되는 저항들을 내부에 집적하여 사용하는 부품의 수를 현저히 줄였다. 충전기와 리튬-이온 배터리를 연결하는 선(wire)로 저항에 의한 전압강하(voltage drop)를 외부에서 보상할 수 있도록하여 리튬-이온 배터리가 가장 안정적인 전압인 4.2 V로 충전 될 수 있도록 하였다. 외부 온도 검사 블록에서 저항을 이용한 전압 분배를 사용하지 않고, 정전류원을 이용하여 외부 온도 변화를 측정할 수 있도록 하였다. 리튬-이온 배터가 전정류와 정전압으로 4.2 V로 충전 되었으며, 충전 IC 의 소비 전력은 37 mW(analog part)이다. 충전 IC는 0.6 ㎛ standard CMOS 공정을 이용하여 설계하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.11a
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• pp.54-55
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• 2015

본 논문에서는 리튬-이온(Lithium-ion) 폐배터리 효율적인 재활용을 위한 발전된 SOC 추정방법의 필요성과 간단한 개념을 언급하고자 한다. 배터리는 노화되면 용량이 줄어들고 임피던스의 크기가 증가해 기존의 새 배터리의 SOC 추정방법으로는 정확한 추정이 어렵다. 따라서, 폐배터리를 안전하고 효율적으로 사용하기 위해서는 그에 맞는 SOC 추정방법이 필요하다. 따라서, 폐배터리의 간단한 개념을 설명하고, 동일한 배터리 등 가회로모델과 EKF 알고리즘을 적용한 새 리튬-이온 셀과 노화된 리튬-이온셀의 SOC 추정결과를 비교하고 노화에 따른 배터리 파라미터값의 변화를 분석해봄으로서 발전된 SOC 추정방법의 필요성에 대해 논의해보고자 한다.

• Resources Recycling
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• v.33 no.1
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• pp.15-21
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• 2024

The demand for electric vehicles powered by lithium-ion batteries is continuously increasing. Recovery of valuable metals from waste lithium-ion batteries will be necessary in the future. This research investigated the effect of reaction temperature on the lithium recovery ratio from hydrogen reduction followed by water leaching from lithium-ion battery NCM-based cathode materials. As the reaction temperature increased, the weight loss ratio observed after initiation increased rapidly owing to hydrogen reduction of NiO and CoO; at the same time, the H₂O amount generated increased. Above 602 ℃, the anode materials Ni and Co were reduced and existed in the metallic phases. As the hydrogen reduction temperature was increased, the Li recovery ratio also increased; at 704 ℃ and above, the Li recovery ratio reached a maximum of approximately 92%. Therefore, it is expected that Li can be selectively recovered by hydrogen reduction as a waste lithium-ion battery pretreatment, and the residue can be reprocessed to efficiently separate and recover valuable metals.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.07a
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• pp.225-227
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• 2018

일반적으로 리튬이온은 배터리들은 각 배터리마다 고유의 전기화학적 특성을 갖고 있으며 이러한 특성들로 인해서 직렬 또는 병렬로 패키징 되어서 팩으로 사용 될 때 각 셀 간의 전압 불균형이 발생하게 된다. 셀 벨런싱 회로 같은 셀 간 불균형을 회복시켜주는 기능이 없다면 배터리 팩 내의 셀 간 전압 불균형은 시간이 지남에 따라 더 커지게 되고 이는 배터리 팩의 노화를 가속 시키거나 배터리 팩의 성능을 저하시키는 원인이 된다. 이는 폐 리튬이온 배터리 팩을 재활용하는데 있어서도 반드시 고려해야하는 사항으로서 재활용 팩의 사용시간에 영향을 끼칠 수 있다. 위의 문제를 극복하기 위해서는 배터리 팩을 만들기 전에 스크리닝을 통해서 전기화학적 성분이 유사한 배터리들을 팩으로 만드는 것이 필요하다. 일반적으로 프레시 배터리의 용량은 거의 비슷하기 때문에 프레시 배터리 용량은 프레시 배터리를 스크리닝 하기 위한 많은 기준들 중에서 가중치가 크지 않지만 폐 리튬이온 배터리들은 각 배터리마다 고유의 전기화학적 특성을 갖을 뿐만 아니라 각 배터리마다 상이한 배터리 용량을 갖고 있기 때문에 각 배터리의 용량에 프레시 배터리를 스크리닝 할 때보다 큰 가중치를 두어 스크리닝 할 필요가 있다. 본 논문에서는 같은 전류 프로파일로 노화된 배터리 팩 내의 셀들의 전기화학적 특성을 분석하여 폐배터리 셀들을 재활용하기 위한 스크리닝 방법에 대해서 고찰한다.