• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.35 no.2
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• pp.115-123
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• 2007

This paper presents the conceptual design of the electrical power system using Li-ion cell technology for a satellite application. Compared to a conventional NiCd cell, a Li-ion cell has a lot of advantages such as an energy density, mass and a volume. Normally, a Li-ion cell has three times than conventional NiCd cells in a capacity such as a cell voltage. The normal voltage of a NiCd cell is around +1.2V and a Li-ion cell could be in +3.6V. However, the handling procedure for a Li-ion cell in charge and discharge might be difficult than a conventional NiCd cell, which means that the charge and discharge of each cell should be monitored and controlled by electrical circuits to prevent an over-charge and over-discharge. Therefore, in this paper we propose the design consideration and the characteristics of a Li-ion cell during charging and discharging battery packs in the point of view of electrical power system.

• 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 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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• 2016.07a
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• pp.383-384
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• 2016

본 논문에서 shock test를 적용한 고출력 리튬이온 원통형 셀의 내부 전기화학적 특성을 비교하였다. 용량이 동일한 고출력 리튬이온 원통형 셀을 사용하여 shock test를 적용하였다. 충격 전후에 OCV (Open Circuit Voltage) 및 HPPC (Hybrid Pulse Power Characterization) 테스트 기반 방전용량 및 내부저항을 측정하였으며 이를 통해 각 고출력 리튬이온 원통형 셀의 일정한 변화율을 확보하였다.

• 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 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.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.11a
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• pp.176-177
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• 2016

본 논문에서는 효율적인 배터리 팩 설계를 위해 300개의 18650 리튬이온 셀의 전기적 특성을 비교분석하였고 통계적 분석을 기반으로 스크리닝 기법을 적용하였다. 300개의 고출력 원통형 18650 리튬이온 배터리 셀을 사용하여 전류적산법 기반 방전 용량(discharged capacity)과 HPPC(hybrid pulse power Characterization) test 기반 충전저항과 방전저항을 추출하였다. 추출한 파라미터를 바탕으로 통계적 분석을 수행하고 스크리닝 기법을 적용하였다. 스크리닝 기법을 적용한 셀과 랜덤으로 추출된 셀을 비교 및 분석하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.18 no.8
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• pp.1-7
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• 2017

This study numerically evaluates the heat transfer characteristics of a 360-Wh Li-ion battery pack. The analysis was done in ANSYS CFX using different cell arrangements, cell holders, and case materials for a personal mobility device program. A total of four cases of cell arrangements were considered, along with various materials for both the cell holder and the case, such as polypropylene, aluminum, and magnesium alloy. Out of the four cell arrangements, model 2 showed the best heat transfer performance, while aluminum showed the best heat transfer performance for the cell holder and case.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2018.07a
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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.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.35 no.4
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• pp.363-368
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• 2007

Lithium-ion batteries providing high gravimetric energy density are rapidly replacing Ni-Cd and Ni-H2 in aerospace applications. The main advantage is the weight reduction of the battery system. Weight is a major concern in aerospace applications. Also, lithium-ion offer low thermal dissipation, high energy efficiency, and low cell cost. The Onboard battery module for KSLV-I(Korea Space Launch Vehicle) contains 80 Sony US18650 cells configured as 10 strings in parallel, with each string containing 8 series connected cells. This allows to meet voltage and capacity requirements specified for the mission. In this paper design description and specifications of lithium-ion battery developed are presented. Qualification test flow is also shown to make sure the performance in the predicted space environment. Electrical performance was simulated by dedicated program, and verified with electronic load. Lastly, the capacity was proven on real equipment load assembly.