전기자동차 시스템에서 전지관리장치는 배터리의 접압과 온도, 충방전 전류를 검지하고 관리하여, 전기자동차의 운정상태에 따라 충전상태 (SOC)를 추정하여 배터리를 최적 관리하는 역할을 본다. 본 논문에서는 BMS의 역할과 기능에 대한 적합한 알고리즘을 제시하고 이를 EV 차량에 탑재 적용하여 주행시험 및 성능 시험을 행하여 타당성을 입증하였다.
International journal of advanced smart convergence
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제11권3호
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pp.206-214
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2022
Automobile manufacturers in each country are spurring the development of electric vehicles that use electric energy, an eco-friendly energy, as a futuristic vehicle. Electric vehicles have the advantage of no harmful gas or environmental pollution and low noise. Unlike automobiles using existing internal combustion engines using fossil fuels, electric vehicles use the electricity of batteries to cause rotational motion of motors. In the electric vehicle driven by the motor, it is indispensable to develop a controller for controlling the motor. One of the areas where automobile manufacturers are concentrating is the development of small electric vehicles as a personal transportation means. Small electric vehicles such as electric motorcycles, one-seat electric vehicles and two-seat electric vehicles are expanding the market as a means of operating throughout the city. In the domestic road conditions with many hills, it is effective to have a separate transmission system for small electric vehicles to drive smoothly. In this study, we propose a new type of continuously variable transmission(CVT) system to ensure that small electric vehicles can be driven smoothly in hilly domestic terrain. The proposed CVT system is equipped with a basic disk and a rotational disk in the driving pulley and the driven pulley, respectively, and is applied with a sloping spline to rotate the rotational disk. To commercialize the proposed CVT system, an experimental device was developed to examine the power transmission efficiency and the configuration of the CVT system was proposed.
These days, sales of battery electric vehicles have been rapidly increasing due to the strict CO2 regulations. However, since it take too long to measure the energy economy of electric vehicles, it has been required to improve the procedure of energy economy measurement. In order to improve this problem, the present study analyzed the battery charge/discharge pattern according to the changes in battery SOC (state of charge). In general, the energy economy test is started with a battery SOC charged to 100 %. However, it was identified that when the battery is fully charged, it can actually be charged over the 100 % (e.g., 100.5 %). This can induce errors in the energy economy measurement. Therefore, the present study recommend to start the test at SOC 99.9 %. The regenerative braking was partly restricted for the SOC over 90 %. This made it difficult to estimate the overall energy economy of the electric vehicle. However, it was identified that there was no change in the battery charge/discharge characteristics under the SOC 90 %. Therefore, the energy economy test can be shortened by predicting the overall energy economy through a short mileage test.
Lithium-ion batteries are widely used in hybrid and pure electric vehicles. State-of-charge (SOC) estimation is a fundamental issue in vehicle power train control and battery management systems. This study proposes a novel model-based SOC estimation method that applies closed-loop state observer theory and a comprehensive battery model. The state-space model of lithium-ion battery is developed based on a three-order resistor-capacitor equivalent circuit model. The least square algorithm is used to identify model parameters. A multi-state closed-loop state observer is designed to predict the open-circuit voltage (OCV) of a battery based on the battery state-space model. Battery SOC can then be estimated based on the corresponding relationship between battery OCV and SOC. Finally, practical driving tests that use two types of typical driving cycle are performed to verify the proposed SOC estimation method. Test results prove that the proposed estimation method is reasonably accurate and exhibits accuracy in estimating SOC within 2% under different driving cycles.
In this study, a novel hybrid vehicle is proposed. The vehicle has a flywheel-engine hybrid system. Flywheels are more effective as energy charge systems than electric batteries in a respect of output power density. However, transmissions to effectively drive flywheels are very complex systems such as CVTs (Continuously Variable Transmissions). In the proposed hybrid vehicle, Constant Pressure System is employed, which is hydraulic power transmission. Using Constant Pressure Systems, hydraulic CVTs are easily realized with variable displacement pumps/motors. In this paper, firstly, the proposed flywheel hybrid vehicle making use of Constant Pressure System is described. Secondly, fuel consumption characteristics of the flywheel hybrid vehicle are experimentally examined with the stationary test facility, which employs a flywheel as a load emulating vehicle inertia. Finally, the experimental results and discussions are described. Fuel consumption of 26km/L is expected for 10 mode driving schedule with vehicle mass of 1500kg.
최근 탄소배출을 최소화하기 위해 전기자동차의 사용이 증가함에 따라 핵심 부품인 리튬이온 배터리의 상태 및 성능 분석의 중요성이 대두되고 있다. 따라서 배터리의 상태 및 성능에 영향을 줄 수 있는 배터리의 전압, 전류 및 온도뿐만 아니라 전기 자동차의 운행 데이터 및 충전 패턴 데이터를 활용한 종합적인 분석이 필요하다. 따라서 전기적 이동 수단에서 수집되는 배터리 데이터 수집 및 데이터 전처리, 단순 배터리 데이터에 추가적인 운전자 운전 습관에 대한 데이터 수집 및 전처리, 분석된 영향인자를 기반으로 인공지능 알고리즘 세부 설계 및 수정, 해당 알고리즘을 기반으로 하는 배터리 분석 및 평가 모델 설계하였다. 본 논문에서는 실시간 전기버스를 대상으로 운행 데이터와 배터리 데이터를 수집하여 Random Forest 알고리즘 활용하여 학습시킨 후, XAI 알고리즘을 통해 배터리 상태 중요 영향인자로 배터리의 상태, 운행 및 충전 패턴 데이터 등을 종합적으로 고려하여 운행 패턴에서 급가속, 급 감속, 급정지와 충 방전 패턴에서 일 주행횟수, 일일 누적 DOD와 셀 방전에서 셀 전압 차 , 셀 최대온도, 셀 최소온도의 요소가 배터리 상태에 많은 영향을 미치는 인자로 확인되었으며, Random Forest 알고리즘 기반으로 배터리 분석 및 평가 모델을 설계하고 평가하였다.
전기차 시장이 급격하게 성장함에 따라 배터리 시장의 크기도 그에 따라 기하급수적으로 커지고 있다. 전기차에 탑재되는 배터리에 대한 품질 제어 기술의 발전 속도와 배터리 양산화 속도의 괴리로 인해 배터리에 대한 많은 내구성 문제가 발생하고 있다. 대다수 사고는 전기적 요인에 발생하나 이를 신속하게 검사할 수 있는 기술이 존재하지 않는다. 본 논문에서는 GAN 모델을 이용해 배터리 셀의 불량을 신속하게 분석하는 방법에 대해 제안하려 한다.
Recent environmental issues such as exhaust gas and greenhouse effect make the agricultural machinery market takes into account the hybrid and electric propulsion technology used in automotive engineering. Generally the agricultural machinery, particularly an agricultural tractor, needs large load capacity and long continuous operating time comparing with conventional vehicles. In case of a pure electric tractor, it is necessary for considering large capacity batteries and long charging time. Therefore we take an AER extended PHEV (All Electric Range extended Plug-in Hybrid Electric Vehicle) power transmission system in developing an electric tractor in this study. First we propose a PHEV powertrain structure in order to substitute the conventional diesel engine equipped tractor. And we performed the road tests using a conventional mechanical tractor with various load conditions, which were classified and statistically treated real agricultural works. The test results were analysed with respect to the power characteristics of the power source. Finally using the test result, we designed two-stepped reduction gear ratios in the proposed an electric tractor powertrain for carrying out typical agricultural works.
전기자동차에 대한 연구가 진행됨에 따라 동력원으로 사용되는 대용량 리튬-폴리머 배터리의 운용과 관리에 대한 관심이 증가하고 있다. 다중 셀로 구성된 대용량 리튬-폴리머 배터리는 물리적 화학적 특성에 따라 충전시 셀간 전압 격차가 발생하게 된다. 셀간 전압차는 배터리 용량, 수명, 안정성에 부정적 영향을 주게 된다. 기존 연구들은 각 셀의 특성을 고려하지 않고 충전 결과를 바탕으로 동일한 밸런싱 방법을 적용시킴으로 효율성을 떨어트린다. 본 논문에서는 진화 신경망 기반의 지능형 셀 밸런싱 시스템을 제안한다. 배터리의 특성을 진화 신경망을 통해 학습시킴으로 각 셀 충전시 저항의 크기를 결정한다. 이를 통해 각 셀 특성을 고려한 사전 셀 밸런싱을 수행하였다. 제안하는 방법의 유용성을 입증하기 위해 카이스트 온라인 전기자동차에 장착 예정인 배터리 관리 시스템 기반 시뮬레이션을 수행하여 효과적인 셀 밸런싱이 가능함을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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