• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.255-256
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• 2015

본 논문에서는 새로이 제안되는 불연속모드 양방향 부스트-포워드 컨버터를 사용하는 셀 밸런싱 방법을 제안한다. 이 컨버터는 다중입력과 다중출력의 양방향 배터리 충방전을 다루고, 다중직렬 배터리의 전압 셀 밸런싱에 초점을 두었다. 여러 입력 배터리의 전압 차가 나지 않을 때는 부스트 컨버터가 작동하고, 레퍼런스가 되는 입력 배터리와 다른 입력 배터리의 전압이 불균형이 생길 때 포워드 컨버터가 작동하여 밸런싱을 맞추는 새로운 불연속모드 부스트-포워드 컨버터 토폴로지를 제안한다. 전압 불균형 에 따른 밸런싱 조건에 대한 식을 증명하였고, 실제로 80W급 하드웨어를 제작하여 제안된 회로를 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.11a
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• pp.299-300
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• 2011

상이한 전기화학적 특성을 가진 단위 셀들을 미리 선별하여 팩의 안전한 운용 및 배터리 관리 시스템의 성능 향상을 위해 스크리닝(screening)은 필수적이다. 그러므로, 본 논문에서는 이산 웨이블릿 변환(DWT;discrete wavelet transform)을 이용한 리튬 이온 배터리 스크리닝 방법을 제안한다. 제안된 방식은 축소된 하이브리드 자동차용 전류프로파일을 통해 얻어진 충방전 전압을 이산 웨이블릿 변환에 적용하여 저주파 전압 성분과 고주파 전압 성분으로 분리하고, 각 단계별로 얻어진 성분들의 통계처리를 실시하여 스크리닝을 구현한다. 특히, 마지막 단계에서의 저주파 전압 성분과 고주파 전압 성분은 배터리의 State-of-health(SOH)를 예측하기 위한 성분으로 정의된다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2008.06a
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• pp.422-424
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• 2008

본 논문에서는 전류 불연속 모드(DCM)로 동작하는 두 개의 스위치를 가지는 플라이백 컨버터(Two Switch Flyback)를 응용한 배터리 이퀄라이저(Battery Equalizer)를 제안한다. 제안된 배터리 이퀄라이저는 스위치와 다이오드를 공통으로 사용해 추가되는 능동 소자의 수를 최소화 한다. 또한 스위치 양단의 전압 스트레스를 배터리 스택(stack) 전압으로 제한 시켜 낮은 정격 전압을 가지는 스위치를 사용 가능하게 하여 가격을 줄이고 효율을 높인다. 이론적 분석과 실험을 통해 제안한 배터리 이퀄라이저의 성능을 검증한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.11a
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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.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2006.06a
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• pp.62-64
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• 2006

본 논문에서는 하나의 인덕터만을 사용하여 동작하는 벅부스트 방식의 새로운 배터리 이퀄라이저를 제안하고, 그 동작을 살펴본다. 제안된 배터리 이퀄라이저는 배터리 전압을 센싱할 필요 없이, 벅부스트의 DCM(전류 불연속) 모드를 이용하여 배터리 간의 에너지를 순차적으로 순환시키고 이 과정을 반복하여 배터리 간의 전압을 균등화한다. 즉, 제안된 회로는 전압 센싱을 필요로 하지 않으므로 제어 회로를 단순화 시킬 수 있고, 인덕터를 하나만 사용함으로써 회로 자체의 크기와 가격을 줄일 수 있는 장점을 가진다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.11a
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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.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2013.11a
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• pp.198-199
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• 2013

본 논문에서는 리튬공기(Li-Air) 배터리를 소개하고 전기화학적 특성분석을 간단히 진행하였다. 우선, 리튬공기 배터리의 동작원리를 소개하고 기존 리튬이온(Li-Ion) 배터리와의 차이점을 제시하였다. 각 만방전압에 따른 배터리의 전기화학적 특성분석을 위해 방전용량 및 임피던스 특성커브를 분석하였다. 더불어, 향후 State-of-charge(SOC) 추정을 위한 데이터를 위해 Open-circuit voltage(OCV) 및 실제 충방전 전류 프로파일에 따른 충방전 전압을 분석하였다.

• 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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• 2011.07a
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• pp.70-71
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• 2011

최근 신재생에너지에 대한 관심이 높아지면서 에너지 저장 장치로 친환경적인 2차 전지가 전기 에너지 저장 매체로 관심을 받고 있다. 2차 전지는 다양한 전자기기의 구동전원으로 널리 사용되고 있다. 2차 전지의 수명은 충방전과 관련이 있으며, 특히 니켈 수소 전지의 경우 과충전에 의한 온도 상승은 배터리 수명에 직접적인 영향을 준다. 경제성을 고려할 때 2차 전지는 배터리 관리 시스템을 필요로 하며, 충방전 전압과 전류 및 온도를 고려하여 충방전이 제어 되어야 한다. 본 논문은 범용 프로세서와 전압 전류 센서 및 온도센서를 사용하여 배터리의 자동 충방전 데이터 수집장치를 개발에 관한 것이다. 충방전 전압은 0.5V에서 15V까지 설정이 가능하도록 설계하였다. 제작된 장치로 충방전에 따른 배터리의 온도 변화가 측정 및 분석 가능 하였으며, 배터리 전압은 5mV 단위로 충방전이 가능함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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• 2011.04a
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• pp.1078-1081
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• 2011

친환경적 전기자동차에 대한 관심이 커짐에 따라 전력의 효율적인 저장과 관리를 위한 대용량 배터리에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 배터리 용량의 극대화, 안정성, 그리고 수명 등을 위한 다양한 셀 밸런싱 방법들이 소개되고 있다. 기존 패시브 셀 밸런싱 방법은 하드웨어의 기능을 수행하는 것에 초점을 맞추어 배터리 상태에 따라 다양한 반응을 정의하기 어려움으로 효과적인 운용에 한계가 있다. 본 논문에서는 소프트웨어 에이전트 모델을 적용한 배터리 셀 밸런싱 시스템을 제안하며 에이전트가 현재 전압과 온도를 고려한 셀 밸런싱을 수행함으로 고속 충전시에 발생하는 셀간 전압차를 최소화 한다. 또한 충전의 신속성과 셀 전압 안정성을 유지한다. 현재 연구 개발 중인 카이스트 온라인 전기자동차에서 사용 예정인 배터리 관리시스템 기반 시뮬레이션을 수행함으로 제안하는 방법의 유용성을 입증하였다.