We have developed 1 kW-class PEMFC-battery hybrid system independently powering to the building, through the process of system design, current load characteristics analysis, power system configuration for demonstration site and performance evaluation. In order to use the fuel cell and battery as the hybrid type, a control technology for the charging/discharging decision and charging speed of the battery is required rather than using fuel cell. Also output power distribution between PEMFC and the battery is a core of energy management technology. It is confirmed that it is possible to supply independently 1kW powering the building to ensure optimal energy management through the power control experiment of the hybrid system.
Li-ion battery system is regarded as one of the most potent power sources for electrified power-trains. For the Li-ion battery system to be widely adopted in automotive applications, the performance, safety, and cycle life issues need to be properly addressed. These issues are closely related to the thermal management of battery system. Especially, the effective cooling module design is the core part for the novel battery thermal management system development. In this paper, an experimental approach was carried out as a basic part of comprehensive battery thermal management research. The main goal of this paper is to present a comparison of two cooling systems (air cooling and phase change material (PCM) based cooling) of the unit 18650 battery module. The temperature rise with different battery discharge rate (c-rate) was mainly investigated and analyzed for two types of battery cooling systems. It is expected that this study can properly contribute to providing basic insights into the design of robust battery thermal management system for vehicular applications.
The energy management technology for an independent fuel cell-battery hybrid system is developed for a household usage. To develop an efficient energy management technology, a simulation model is first developed. After the model is verified with experimental results, three energy management schemes are developed. Three control techniques are a fuzzy logic control (FLC), a state machine control (SMC), and a hybrid method of FLC and SMC. As the fuel cell-battery hybrid system is used for a house, battery state of charge (SOC) regulation is the most important factor for an energy management because SOC should be kept constant every day for continuous usage. Three management schemes are compared to see SOC, power split, and fuel cell power variations effects. Experimental results are also presented and the most favorable strategy is the state machine combined fuzzy control method.
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.
This paper proposes the hybrid fuel cell system that can solve disadvantages of existing fuel cell system and ensure high reliability and high stability. The system consists of PEM fuel cell, Ni-MH battery and power management system. In this system, when the power provided from the fuel cell is higher than the load power, the extra energy may be used to charge the Ni-MH battery. When the fuel cell can not provide enough energy to the load, the shortage of energy will be supplied by the Ni-MH battery. Experimental results show that the output voltage is regulated well during load variations. Also, high system efficiency is achieved.
Battery heat management is essential for high power and high energy battery system because it affects its performance, longevity, and safety. In this paper, we investigated the temperature of the 18650 Lithium Ion Battery Module used in a Energy Storage System (ESS) and the cooling method to minimize cell-to-cell temperature variation of battery module. For uniform temperature distribution within a battery module, the flow direction of the coolant in a battery module has been changed according to the time interval, and studied the effect of the cooling method on the temperature uniformity in a battery module which includes a number of battery cells. The experimental results show that bi-directional battery cooling method can effectively reduce the cell-to-cell temperature variation compared with the one-directional battery cooling. Furthermore, it is also found that bi-directional battery cooling can reduce the maximum temperature in a battery module.
Within the project 'e performance' supported by the German Ministry of Education and Research (BMBF) an electric vehicle, powered by two lithium-ion battery packs of different capacity and voltage has been developed. The required Energy Management System (EMS) in this system controls the current flows of both packs independently by means of two individual dc-dc converters. It acts as an intermediary between energy storage (battery management systems-BMS) and the drivetrain controller on the vehicle control unit (VCU) as well as the on-board charger. This paper describes the most important tasks of the EMS and its interfaces to the BMS and the VCU. To validate the algorithms before integrating them into the vehicle prototype, a detailed Matlab / Simulink-model was created in the project. Test procedures and results from the simulation as well as experiences and comparisons from the real car are presented at the end.
Recently, the mass production of Energy storage system (ESS) is actively perform around world. Energy storage system is a technique that stores power to energy storage device to supply energy into grid and load at peak-load. Therefore, the efficient energy management is available by using ESS system. The life of Lithium-ion battery is varied corresponding to the power usage, especially selected depth of discharge (DOD). The lifetime of battery is the one of the most issue of the ESS system because of its stability and reliability. Therefore, lifetime management of battery and power converter of ESS module is required. In this paper, the battery lifetime management method estimating residual power and lifetime of lithium ion battery of ESS system is proposed. Also, total avenue prediction of ESS system is simulated considering the total lifetime of battery.
본 논문은 과학기술위성3호 리튬이온 배터리의 배터리 운용 시스템에 대해 소개한다. 위성에 전력을 공급하기위한 리튬이온 배터리의 요구조건과 리튬 이온 배터리의 운용 시스템의 전반적인 디자인 방법들을 설명하였다. 더 나아가 이러한 설계 내용들을 검증하기 위하여 검증 모델을 제작하여 기능 테스트들을 수행하였고 이러한 결과 들을 통해서 BMS와 사용된 리튬이온 cell의 성능을 확인하였다.
The lithium-ion battery pack of an electric vehicle (EV) deserves to be considered for an alternative use within smart-grid infrastructure. Despite the long automotive service life, EV batteries retain over 70~80% of their initial capacity. These battery packs must be managed for their reliability and safety. Therefore, a battery management system (BMS) should use specific algorithms to measure and estimate the status of the battery. Most importantly, the BMS of a grid-connected energy storage system (ESS) must ensure that the lithium-ion battery does not catch fire or explode due to an internal short from uncontrolled dendrite growth. In other words, the BMS of a lithium-ion battery pack should be capable of detecting the battery's status based on the electrochemical reaction continuously until the end of the battery's lifespan. In this paper, we propose a new protection algorithm for a dendritic lithium battery. The proposed algorithm has applied a parameter from battery pack aging results and has control power managing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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