• 한국기계가공학회지
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• 제20권12호
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• pp.54-64
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• 2021

Electric vehicles use lithium-ion battery packs as the power supply, where the batteries are connected in series or parallel. The temperature control of each battery is essential to ensure a consistent overall temperature. This study focused on reducing ohmic heating caused by batteries to realize a uniform battery temperature. The battery spacing was optimized to improve air cooling, and the tilt angle between the batteries was varied to optimize the internal structure of the batterypack. Simulations were performed to evaluate the effects of these parameters, and the results showed that the optimal scheme effectively achieved a uniform battery temperature under a constant power discharge. These findings can contribute to future research on cooling methods for battery packs.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.224-225
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• 2010

직렬로 연결된 리튬 이온 배터리의 안전성을 보장하고 배터리 수명을 늘리기 위해서 셀 전하 균일 회로가 필요하다. 하지만 기존의 전하 균일 회로의 경우 셀 전압을 알아내기 위한 셀 전압 센싱모듈이 필요하게 되고 이는 가격이나 부피적인 측면에서 불리하게 되며, 만약 셀 전압 센싱 모듈을 제거 할 경우 전하 균일 성능이 크게 떨어지게 된다. 본 논문에서는 배터리 팩의 평균전압과 동일한 크기를 가지는 정류된 전압원을 이용한 자동 전하 균일 회로를 제안한다. 제안하는 자동 전하 균일 회로는 양방향 DC/DC 컨버터와 주기적이고 반복적으로 셀 선택을 하는 스위칭 블록을 이용하여 셀 전압 센싱모듈 없이도 우수한 전하 균일을 가능하도록 한다. 그리고 제안된 회로의 동작원리를 설명하고, 8셀 배터리 모듈을 이용한 실험을 통하여 회로의 동작을 검증하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권3호
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• pp.227-234
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• 2014

전기 자동차의 연료 소모량은 배터리 성능에 의존한다. 배터리의 성능은 작동온도에 민감하기 때문에, 배터리 온도 관리는 성능과 내구성을 보장한다. 특히, 배터리 팩에서의 모듈의 온도 분포는 냉각특성에 영향을 미친다. 이 연구는 모듈 사이의 온도 분포를 확인 할 수 있는 배터리 열적 모델링에 초점을 두었다. 본 연구의 배터리 모델은 NiMH 각형 모델이며, 10개의 모듈로 구성되어졌다. 배터리 열 모델은 열 발생, 채널을 통과하는 대류 열 전달 그리고 모듈 사이의 전도 열 전달로 구성되었다. 배터리 내에서 발생되는 열발생 모델은 충/방전 동안의 전기적인 저항열에 의해 계산되어 진다. 모델은 전 하이브리드 자동차의 운전 동안 적절한 열관리의 전략을 결정한다.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.85-92
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• 2023

최근 4차 산업혁명 시대가 다가오면서 휴대성을 강조한 IoT 기기가 늘고 있다. 동시에 배터리 사용량도 급증하고 있다. 배터리 사용량이 증가하면서 배터리 안전과 관련된 이슈는 피할 수 없는 문제가 되었고, 많은 연구가 이뤄졌다. 본 논문은 다양한 배터리 문제 중 팽창으로 인한 폭발 문제를 다루고 있으며, 저항 변화를 파악하여 배터리 팽창을 감지하는 시스템의 연구 및 개발을 포함하고 있다. 이번 연구의 핵심기술은 배터리가 팽창할 때 발생하는 부피 변화를 배터리에 그려진 전선의 저항 변화를 이용해 배터리 폭발을 방지하는 시스템을 개발하는 것이다. 또한 패턴분석을 통해 어떤 형태로 전선을 구성하여야 저항 변화가 많이 일어나는지 분석하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2011년도 전력전자학술대회
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• pp.138-139
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• 2011

무인 운반차(AGV, Automated Guided Vehicle)은 1955년에 개발된 자재 운반용 무인운송 시스템으로 초기에는 제조 현장에서 자재의 운송에 국한되어 사용되었다. 최근에는 창고, 컨테이너 터미널 그리고 지하공간에서의 반복되는 실내/외 운송으로까지 그 사용이 확산되고 있다. AGV는 제조현장에서 제조 공정과 관련된 모든 자재의 이송에 적용되고 반복되는 운송의 형태에 사용되며, 실내 용도로는 수입, 저장, 분류, 반출, 이송과 공정 간의 파레트(Pallet) 이송에 사용되며, 비교적 작은 용량의 AGV가 이러한 제조현장에서 산업용도에 쓰이고 있다. AGV는 실내에서 주로 사용되는 환경적 특성상 배터리를 사용하며, 충전하거나 교환하여야 하며, 이에 소요되는 시간이 시스템의 성능에 큰 영향을 미친다. 대부분의 제조현장이나 배송센터에서 AGV는 비교적 짧은 거리를 운행하므로 대기 시간 중에 배터리를 충전하거나 교환이 가능하다. 하지만 비교적 장거리를 운행하는 시스템에서는 AGV의 가동률을 50% 이하로 유지하거나 온라인 충전 시스템을 구비하여야만 배터리 전압 강하에 의한 시스템의 마비를 예방할 수 있다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1217_1218
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• 2009

현재 국내를 비롯하여 세계적으로 녹색성장, 친환경 등의 열풍이 고유가와 화석연료의 고갈위기와 맞물려 활발히 진행되고 있다. 이미 미국, 영국, 프랑스, 이태리, 일본 등의 선진국에서는 자연 친화적, 경제적 실리 추구 및 편리성을 추구하면서 청정 에너지를 사용하는 "미래형 이동수단"에 큰 관심을 갖고 우리보다 한발 앞서 나가고 있다. 2005년 2월 16일 발효된 기후변화의 주 요인인 온실가스 배출 감축을 위한 교토의 정서 또한 이러한 친환경이란 말과 무관하지 않다. 교토의정서의 발효 이후 세계 각국은 의무화된 규제조항을 만족하기 위해 막대한 자본을 투입하고 있다. 우리나라의 경우 온실가스 배출량이 세계 9위에 달하고 있으며, 전체 온실가스 배출량의 82.5% 정도가 화석에너지의 사용에 의해 발생되고 있다. 이중 이산화탄소의 경우 전체 배출량의 27%를 자동차에서 배출되며, 이로 인해 세계 각국에서는 자동차에서의 배출가스를 규제하는 조항을 법제화하고 있다. 이러한 규제는 앞서 미국의 경우 캘리포니아 주정부에서 1998년부터 전기자동차 사용을 의무화하는 ZEV 규제를 입법화하면서 본격화되었고, 무공해 및 저공해 자동차의 개발이 활발하게 진행되었다. 또한 고유가 시대로 접어들면서 대체에너지에 대한 필요성이 한층 고조되고 있는 실정이다. 이중 전기자전거는 배터리를 통해 무공해, 무소음이라는 장점을 가지고 있으며, 유지관리비가 거의 들지 않고 교통체증을 완화시켜주며, 주차에 신경쓰지 않아도 되어 교통수단에 혁신을 가져다 줄 것이라 생각된다. 또한 전기자전거의 경우 배터리를 동력원으로 사용하며 전동스쿠터 등에서의 문제점인 일충전 주행거리에 제약을 받지 않아 최근 중국 등에서 보급이 급격히 확산되고 있는 추세에 있다. 하지만 대부분 납축전지, 니켈-카드뮴 등의 배터리가 사용되고 있어 중량, 수명, 중금속에 의한 환경오염 등의 다양한 문제점을 내포하고 있다.

• 전력전자학회논문지
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• 제9권2호
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• pp.187-193
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• 2004

PDA, 스마트폰, USP 및 전기자동차와 같은 전기적 장치의 전력공급을 위하여 배터리가 직렬로 연결된 다중 셀을 만들어 일반적으로 사용한다. 이 경우 개별 셀 전압의 편차가 발생되면 배터리의 수명과 용량은 낮아지게 된다. 셀에서 전압의 안정화상태를 유지하기 위한 셀 전압을 안정화시키는 효율적인 방범은 없어서는 안 될 중요한 사항이다. 본 논문에서는 휴대형 가전기기에 적용하기 위해 마이크로컨트롤러를 사용한 다중 셀용 밸런싱 회로의 설계에 대하여 제안한다. 밸런싱 시스템은 충전되는 주기 동안 밸런싱 동작을 이행하며 마이크로컨트롤러로서 제어된다. 제안된 방법은 충전기와 레코드를 사용하여 실험을 통해 증명하였다. 실험결과에서 개별 배터리의 용량, 수령, 성능이 향상됨을 보여준다.

• 한국항공우주학회지
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• 제34권4호
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• pp.89-101
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• 2006

본 논문에서는 HAUSAT-2 전력계의 설계와 각 모드별로 에너지 평형 해석을 통한 전력계 설계의 타당성을 검증하였다. 태양전지판은 GaAs 셀을 사용하였고 디지털 방식의 최대 전력 추적기를 채택하였다. 배터리 팩은 4개의 Li-Ion 셀로 구성하였고 최대 전력 추적기와 배터리 충전 조절기로 배터리 충전 기능을 구현하였다. 전력 제어기는 DC-DC 변환기로 요구되는 전압을 출력하고 상용 IC 및 MOSFET으로 이루어진 전력 분배기가 서브시스템 및 탑재체에 전력을 분배시킨다. 전력생성 분석은 다양한 승교점 지방시(LTAN)를 가지는 궤도를 고려하여 수행하였으며, 이 중 HAUSAT-2의 임무 수행에 적합한 궤도를 선정하여 모드별 전력 사항을 반영하여 에너지 평형 해석(EBA)을 진행하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권6호
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• pp.237-243
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• 2017

배터리 팩 수명에 대한 무지는 무인항공기의 추락을 야기할 수 있으며 이로 인해 잔존수명 예측이 잔존 용량 예측에 있어서 중요 요소가 되었다. 전기자동차와는 달리, 소형 무인항공기는 무겁고 복잡한 배터리 관리 시스템을 운반 할 수 없기 때문에, 사고를 예방하기 위해서는 간단하고, 가볍고, 저렴하고, 강력한 배터리 관리 시스템을 적용하는 것이 필요하다. 본 논문에서는, 두 가지 잔존수명 예측 방법들을 보여주는데, 한 가지는 내부 저항을 이용하는 것이며 다른 한 가지는 상보필터를 이용한 $SOC_I$와 $SOC_V$를 사용하는 방법이다. 결과를 통해 30 방전 사이클 후의 잔존용량은 92%로 계산되었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권5호
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• pp.43-49
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• 2021

본 논문은 비행시험 전 수직 이착륙 드론용 배터리 시스템 설계 및 지상 성능 평가에 대하여 다룬다. 배터리를 포함한 드론의 무게는 약 45 kg이며, 4개의 모터를 이용하여 추력을 발생 시키고 방향도 전환할 수 있는 드론이다. 30분 동안 비행임무에 필요한 전력을 시뮬레이션 하였고 그 결과 총 2.4 kWh의 전력이 필요하였다. 전압 운영 범위는 54 V ~ 44 V이며 13셀로 구성된 두 개의 배터리팩을 (4 C-rate) 제작하였다. 그리고 배터리 관리시스템을 장착하여 과전압, 저전압 및 과전류를 방지할 수 있는 기능을 추가하여 무인기 운용 안전성을 높였다. 최종적인 배터리 성능 검증을 위해 -10 ℃, 25 ℃, 40 ℃에서 시뮬레이션 방전 시험을 수행하여 비행 임무를 위한 필요 전력이 충족됨을 확인 하였다.