• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.58 no.4
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• pp.225-233
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• 2021

Conventional submarine propulsion batteries have mainly used lead acid batteries, which have proved relatively safe, but in recent years, research on mounting lithium-ion batteries to improve the underwater operation capability of submarines is underway in advanced countries such as Japan. Korea has world-class technology in the development of electric vehicles and lithium-ion batteries for energy storage, but fire safety accidents continue to occur in electric vehicles and energy storage lithium-ion batteries. In order to mount the lithium-ion battery in a submarine, it is necessary to check the safety as well as whether the performance is improved compared to the lead acid battery. Through the charge/discharge experiment of this lithium-ion battery module unit, it was possible to measure how much performance was improved compared to the lead acid battery. Safety tests were conducted on the lithium-ion battery module assuming that it was mounted on a submarine, and it was confirmed that safety was secured when applied to a submarine. Since many modules are mounted on actual submarines, it has been confirmed that it can be applied to submarine systems by simulating charge/discharge characteristics through Hardware-in-the Loop(HILS). Through the results of this study, the application of lithium-ion batteries to submarines is expected to significantly improve the sustainability of underwater operations.

• Journal of Energy Engineering
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• v.24 no.3
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• pp.89-95
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• 2015

Carbon felts manufactured by (Co)CNF were subjected to heat treatment under different temperatures to use for the electrode of a redox-flow battery. BET and weight loss were tested to investigate the physical properties of the carbon felt according to the heat treatment conditions. SEM and XPS were also analyzed to characterize their surface area. In addition, electrical resistance, CV (cyclic voltammetry) and RFB charge on the electrode properties were examined in accordance with the heat treatment conditions with the discharge performance. The changes of physical properties on the carbon felt surface was confirmed via SEM and BET analysis, The most addition of oxygen functional groups on the carbon felt surface was obtained when one hour heat treatment at $550^{\circ}C$ and it was confirmed by XPS analysis. After resulting the CV tests, the active area of the electrode was the largest at $550^{\circ}C$ heat treatment. The heat treatment experiment of vanadium redox flow battery using the carbon felts were tested at $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$ and $550^{\circ}C$. As a result, the charge-discharge energy efficiency of the heat treatment electrode was 72.9% and 79.8%, at $400^{\circ}C$ and $500^{\circ}C$, respectively. The efficiency of the heat treatment electrode at $550^{\circ}C$ was the best as 79.8% at $550^{\circ}C$.

• 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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• 2012.07a
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• pp.185-186
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• 2012

본 논문에서는 고승압 소프트스위칭 양방향 컨버터의 스위칭 모드절환 시점을 제안하여 전류의 불연속 구간이 발생되지 않는 방법을 소개하여 일반적인 부스트 컨버터와 같이 일반적인 제어 알고리즘을 적용 가능함을 검증하였고 시뮬레이션 및 실험을 통해 타당성을 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.317-318
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• 2015

본 논문에서는 배터리 충 방전을 위한 고 승압이 가능하며 작은 인덕터를 가진 새로운 양방향 DC-DC 컨버터를 제안한다. 제안 회로는 인덕터를 N1:N2 턴비의 Transformer로 사용하고 Transformer 사이에 스위치, 다이오드를 추가 하였다. 이는 방전 모드 동작에서 입력 전류가 두 개의 Transformer로 전류가 나누어 흐르도록 하였다. 기존 DC-DC 컨버터는 입력 전류가 하나의 인덕터로 흐름으로써 고 전력 시스템에서 높은 전류에 의해 인덕터의 크기가 필요 이상으로 커지는 문제점이 있다. 이를 위해 기존 양방향 회로 방식보다 Transformer의 크기가 0.5배 정도 작은 회로를 제안 하였다. 그리고 기존 방전 Boost 회로는 최대 3배 이상의 승압이 안 되지만 제안 회로에서는 3배 이상의 고 승압이 가능하다. 이를 모의실험 및 실험을 통해 타당성을 검증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.7-8
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• 2011

최근 하이브리드 및 전기자동차의 집약적인 발전과 함께 충전기술이 대두 되고 있다. 본 논문은 충전기능만을 고려한 단방향 충전시스템에서 양방향 배터리 충/방전 시스템에 대하여 서술한다. 양방향 시스템은 주차 된 차량의 배터리를 저장 매체로 활용하여 V2G(Vehicle to Grid)기술로 활용할 수 있어 잉여전력에 대해서 계통으로 전력을 전송할 수 있다. 용량은 가정용으로써 3.3kW 탑재형 단상 양방향 충/방전기에 대한 시뮬레이션과 실험을 통해 결과를 도출했다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2013.07a
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• pp.453-454
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• 2013

본 논문은 EV(Electric Vehicle) 자동차에 사용되는 배터리의 충/방전 전류에 따른 SOC (State of Charge) 및 전압특성을 시뮬레이션으로 구현 및 검증하기 위하여, 양방향 DC-DC 컨버터를 설계 및 구현을 하였다. 실험을 통해 EV 자동차의 도심 주행 모드(FTP-75) 충/방전 전류 패턴을 재현 하였다. 제어기법으로는 PI전류 제어를 사용 하였으며, 배터리 전류 리플을 최소화하기 위하여 L-C-L필터를 사용 하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.29-30
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• 2015

본 연구는 배터리 전력저장장치를 위한 새로운 양방향 컨버터에 대한 기술이다. 제안된 기술은 절연형 토플로지로 10배 이상의 높은 승/강압비, soft-switching 기능으로 대용량/저전압 배터리를 구성할 수 있다. 기존에 사용되던 DAB(Dual Active Bridge)의 단점은 배터리 충/방전 전류가 정전류(Constant Current)가 아닌 +/-가 반복되는 양방향의 불연속적인 파형이라는 것이다. 이것은 배터리 충/방전 제어명령이 정전류 형태의 상수 값이라는 것을 고려하면 그대로 사용하기에는 문제가 될 수 있다. 그러므로 Current-source type의 변형된 DAB 토플로지를 사용하여 전류원 형태의 정전류 제어가 가능하다는 것이 장점이 된다. 제안된 기술의 검증을 위해 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통하여 그 성능을 입증하였다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2019.07a
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• pp.204-206
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• 2019

본 논문은 이중 확장 칼만 필터를 통한 SOC (State of charge) 및 용량 추정과 배터리 모델 파라미터를 이용한 폐배터리의 최대 출력을 추정하는 방법을 연구 및 제안한다. 배터리의 단순 전압 측정을 통해 상태를 진단할 경우, 부하 조건에 따라 급격한 전압 상승 및 강하로 인해 정밀한 안전 진단 및 운용에 어려움이 따르지만, 폐배터리는 일반 배터리에 비해 전압 변동율이 크기 때문에 상태 진단에 큰 어려움이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 폐배터리의 정밀한 안전진단을 하기 위해 SOC 영역 및 충/방전에 따른 최대 출력을 계산하여 사전에 배터리의 상태를 진단할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 또한, 배터리의 노화도에 따른 최대 출력을 실험 및 시뮬레이션을 통해 결과를 제시하여 유효한 방식임을 검증한다.

• Clean Technology
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• v.20 no.4
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• pp.433-438
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• 2014

There is an increasing interest in the development of rechargeable batteries suitable for use in both hybrid electric vehicles and energy storage systems that require higher charge & discharge rates, bigger battery sizes and increased safety of the batteries. Spinel-type lithium titanium oxide ($Li_4Ti_5O_{12}$) as a potential anode for lithium ion batteries has many advantages. It is a zero-strain materials and it experiences no structural change during the charge/discharge precess. Thus, it has long cycle life due to its structural integrity. It also offers a stable operation voltage of approximately 1.55 V versus $Li^+/Li$, above the reduction potential of most organic electrolyte. In this study, Ru added $Li_4Ti_5O_{12}$ composites were synthesized by solid state process. The characteristics of active material were investigated with TGA-DTA, XRD, SEM and charge/discharge test. The capacity was reduced when Ru was added, however, the polarization decreased. The capacity rate of $Li_4Ti_5O_{12}$ with Ru (3%, 4%) addition was reduced during the charge/discharge precess with 10 C-rate as a high current density.