• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권4호
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• pp.345-350
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• 2020

Hydrogen is an green energy without pollution. Recently, fuel cell electric vehicle has been commercialized, and many studies have been conducted on hydrogen tanks for vehicles. The hydrogen tank for vehicles can be charged up to 70 MPa pressure. In this study, the change in filling time, pressure, and temperature for each hydrogen level in a 59 L hydrogen tank was predicted by numerical analysis. The injected hydrogen has the properties of real gas, the temperature is -40℃, and the mass flow rate is injected into the tank at 35 g/s. The initial tank internal temperature is 25℃. Realizable k-epsilon turbulence model was used for numerical analysis. As a result of numerical analysis, it was predicted that the temperature, charging time, and the mass of injected hydrogen increased as the residual capacity of hydrogen is smaller.

• 전력전자학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.161-167
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• 2018

In battery-operated systems, an isolated converter is used to interface the utility grid with the system to increase stability when charging and discharging batteries. Systems such as vehicle-to-grids (V2Gs), on-board chargers, and energy storage systems (ESSs) have recently become popular, and the roles of isolated converters have become important considerations in fabricating such devices. A fixed-frequency LLC converter, which is a type of isolated converter, presents the advantages of high efficiency and high power density by performing zero-voltage switching (ZVS) over wide frequency ranges. However, the magnetizing inductance of the LLC converter should be designed to enable ZVS in all switching devices. Therefore, in this study, the operating characteristics of the LLC circuit are analyzed, and an optimal design method for ZVS operation is established. Moreover, an 8 kW LLC high-efficiency and high-power-density resonant converter is designed and tested for ESS application. The LLC converter achieves 98% efficiency at rated power.

• 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.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.15-23
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• 2017

Wireless power transmission (WPT) for wireless charging is currently attracting much attention as a promising approach to miniaturize batteries and increase the maximum total range of an electric vehicle. The main advantage of the laser power beam (LPB) approach is its high power transmission efficiency (PTE) over long distance. In this paper, we present the design of a laser power beam based WPT system, which has a best WPT channel selection technique at the receiver end when multiple power transmitters and single power receiver are operated simultaneously. The transmitters send their transmission channel information via optically modulated laser pulses. The receiver uses the received signal strength indicator and digitized data to choose an optimum power transmission path. We modeled a vertical multi-junction photovoltaic cell array, and conducted an experiment and simulation to test the feasibility of this system. From the experimental result, the standard deviation between the mathematical model and the measured values of normalized energy distribution is 0.0052. The error between the mathematical model and measured values are acceptable, thus the validity of the model is verified.

• Journal of Power Electronics
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• 제16권6호
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• pp.2202-2211
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• 2016

In certain applications, such as IPT-based EV charger (IPTEC), any variation in alignment and distance between pickup and charger primary leads to a change in leakage and magnetic impedance magnitudes. The power transmission capacity is not always at the maximum level because of these variations. This study proposes a new low-cost tracking method that achieves the Maximum Inductive Power Transmission Capacity (MIPTC). Furthermore, in the proposed method, the exchange of information between load and source is not required. For an application such as IPTEC, the load detected by the IPTEC varies continuously with time because of the change in state of the charge. This load variation causes a significant variation in IPT resonant circuit voltage gain. However, the optimized charging output voltage should be kept constant. From the analysis of the behavior of the IPT circuit at different working frequencies and load conditions, a MIPTC operation point that is independent of load condition can be identified. Finally, the experimental results of a developed prototype IPT circuit test show the performance of the proposed method.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제9권3호
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• pp.1125-1131
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• 2014

Application of residential demand response (DR) programs are currently realized up to a limited extent due to customers' difficulty in manually responding to the time-differentiated prices. As a solution, this paper proposes an automatic home load management (HLM) framework to achieve the household minimum payment as well as meet the operational constraints to provide customer's comfort. The projected HLM method controls on/off statuses of responsive appliances and the charging/discharging periods of plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) and battery storage at home. This paper also studies the impacts of different time-varying tariffs, i.e., time of use (TOU), real time pricing (RTP), and inclining block rate (IBR), on the home load management (HLM). The study is effectuated in a smart home with electrical appliances, a PHEV, and a storage system. The simulation results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed HLM program. Peak of household load demand along with the customer payment costs are reported as the consequence of applying different pricings models in HLM.

• Journal of Power Electronics
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• 제18권1호
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• pp.309-322
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• 2018

The technology of inductive power transfer has been proved to be a promising solution in many applications especially in electric vehicle (EV) charging systems, due to its features of safety and convenience. However, loosely coupled transformers lead to the system efficiency not coming up to the expectation at the present time. Therefore, at first, the magnetic core losses are calculated with a novel magnetic-circuit model instead of the commonly used finite-element-method (FEM) simulations. The parameters in the model can be obtained with a one-time FEM simulation, which makes the calculation process expeditious. When compared with traditional methods, the model proposed in the paper is much less time-consuming and relatively accurate. These merits have been verified by experimental results. Furthermore, with the proposed loss calculation model, the system is optimized by parameter sweeping, such as the operating frequency and winding turns. Specifically, rather than a predesigned switching frequency, a more efficiency-optimized frequency for the series-parallel (SP) compensation topology is detected and a detailed investigation has been presented accordingly. The optimized system is capable of an efficiency that is greater than 93% at a coil separation distance of 200mm and coil dimensions of $600mm{\times}400mm$.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권9호
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• pp.42-51
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• 2017

본 논문에서는 전기자동차 배터리의 충전 방안 중 하나로 여겨지는 무선전력전송을 이용할 경우 발생 가능한 보호협조 문제점을 분석한다. 전기충전을 위한 무선전력전송 시스템을 구축하기 위해서는 전원공급장치 개발이 필수적이나, 전원공급장치의 정확한 설치기준이 없기 때문에 운용 시 보호협조 상에 문제점이 발생 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 PSCAD/EMTDC로 무선전력전송 전기충전설비용 전원공급장치를 모델링하여 가능성 있는 사고를 모의해보고, 이를 해결할 수 있는 대안을 제시하고자 한다. 즉, 사고 발생 시, 전원공급장치의 60Hz 대역에서 정격차단용량(12.5kA) 상회 가능성과 20kHz 대역에서의 임피던스 병렬화로 인한 보호기기의 부동작 가능성을 시뮬레이션을 통해 확인하였고, 이에 대한 해결책으로 대칭좌표법을 이용한 사고해석 알고리즘과 사고전류를 저감시킬 수 있는 NGR 산정 알고리즘을 제안하였다. 이를 통해 60Hz 대역에서는 NGR(Neutral Ground Resister)을 도입하여 사고전류를 정격차단용량 이하로 저감시키고, 20kHz 대역에서는 중선선에 CT 설치 및 이에 대한 보호정정을 통해 보호기기 부동작이 방지됨을 확인하였다.

• 디지털융복합연구
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• 제11권11호
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• pp.767-774
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• 2013

전기자동차 보급이 확대됨과 동시에 충전이 특정 시간대에 몰리거나 전력수요가 높은 시간대에 늘어나면 전력수급 균형이 불안해질 수 있다. 따라서 전기자동차 충전으로 인한 전력수요가 증가함과 동시에, 전기자동차의 전력수요를 분산시키고, 전기자동차 배터리의 여분의 전기를 활용할 수 있는 스마트그리드 구축이 중요해진다. 아직 국내에서 스마트그리드가 전기자동차의 전력망 영향 관리에 어느 정도 영향을 미치는지에 대해서는 정량적 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구는 스마트그리드를 통한 전기자동차의 전력망 영향 관리 효과를 정량적으로 분석하고 정책적 시사점을 제시하였다. 결과적으로 스마트그리드는 전기자동차의 전력망 영향을 효과적으로 관리할 수 있었다. 전력시장 구조와 규제 프레임워크는 스마트그리드 기술의 실증과 상용화 촉진을 뒷받침할 수 있어야 할 것이다.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.93-102
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• 2016

V2G (Vehicle-to-Grid)는 전기자동차 배터리에 저장된 전기를 전력판매사의 전력망을 통해 되파는 양방향 전력 전송 기술이다. V2G 시스템을 활용하는 전기자동차 운전자는 전기요금이 저렴한 심야에 충전한 뒤 출퇴근시 사용하고 남은 전력을 전력사용량이 많고 전기요금이 높은 주간에 판매하므로, 피크시 전력수급의 안정성이 향상된다. 이에 정부는 V2G 인프라 구축 및 지원 대책을 마련하면서 V2G 시스템에 대한 잠재적 소비자의 선호 정보를 요구하고 있다. 본 논문에서는 잠재적 소비자인 일반 국민 1,000명을 대상으로 한 일대일 개별면접 설문조사를 통해 수집된 자료를 수집하였다. 소비자의 선호를 분석하기 위해 경제학적 기법인 선택실험법을 적용한다. V2G 시스템의 속성으로 잔존 전력량, 전력 판매시간, 의무접속시간, 현행 차량가액에 추가하는 가격으로 평가된 지불의 사액이라는 4개를 고려하였다. 분석모형으로는 우선 다항로짓모형을 적용하였는데 '비관련 대안의 독립성' 가정이 위배되어, 이 가정을 요구하지 않는 중첩로짓모형을 최종적으로 적용하였다. 효용함수의 모든 추정계수는 유의수준 10%에서 통계적으로 유의하였다. 속성별 분석결과, 전력 판매가능시간이 1시간 증가하는 것에 대한 한계지불의사액(MWTP, marginal willingness to pay)은 1,601,057원이었다. 그러나 잔존 전력량이 1% 감소 및 의무접속시간 1시간 증가에 대한 MWTP는 각각 -91,911원 및 -470,619원으로 분석되었다. 본 연구에서 도출한 V2G 시스템에 대한 정량적인 소비자 선호 정보는 향후 V2G 시스템 도입 및 관리정책에 유용하게 활용될 수 있다.