In the design of battery chargers, limiting the output ripple current according to the manufacturer's recommendation is important for reliable service and extended battery life. Ripple components can cause internal heating of the battery and thus reduce the service life of the battery. Care must be exerted in the design of the switching converter for the charge application through the accurate estimation of the output current ripple value. This study proposes a method to reduce the output current ripple of the converter and presents a detailed analysis of the output current ripple of the DC-DC boost converter to provide a guideline for the design of the battery charger.
In the design of the battery charger it is important to limit the ripple current and voltage according to the manufacturer's recommendation for the reliable service and the extended life of the battery. However, it is often overlooked that these ripple components can cause internal heating of the battery, thereby reducing its service life. Thus the care must be taken in the design of the switching converter for the charge application through the accurate estimation of the output ripple values. In this research analysis on the output ripple of the dc-dc converter is detailed to provide a guideline for the design of the battery charger.
This paper presents an equivalent circuit model of a LIPB (Li-Ion Polymer battery) for Hybrid Electric Vehicles (HEVs). The proposed equivalent circuit can be used to predict the charging/discharging characteristics in time domain as well as the impedance characteristic analysis in frequency domain. Based on these features, a one-cell model is established as a function of Depth of Discharge (DoD), and a 48-cell model for a battery pack was also established. It was confirmed by experiment that the proposed model predict the discharging and impedance (AC) characteristics quite accurately at different constant current levels. To check the usefulness of the proposed circuit, the model was used to simulate a motor driving circuit with an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) inverter and Brushless DC (BLDC) motor, and it is confirmed that the model can calculate the battery voltage fluctuation in time domain at different DoDs.
Mesoporous tinoxide ($SnO_2$) as anode materials for Li-ion battery were prepared by hydrothermal method and templating method using SBA-15 as template. And electrochemical properties of $SnO_2$ electrode were investigated with cyclic voltammogram (CV). The morphology and structures of $SnO_2$ were characterized by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffractometer (XRD), respectively. The specific surface area was defined by $N_2$ adsorption with BET(Brunauer-Emmett-Teller) method. As a result, the surface area of mesoporous $SnO_2$ which was made from templating method is higher than the case of using hydrothermal method. In addition, in anodic performance, mesoporous $SnO_2$ which is prepared by templating method showed higher charge-discharge capasity compared to hydrothermal method and exhibited excellent stability over the entire cycle number. It was indicated that electrochemical performances of mesoporous $SnO_2$mainly affected to the structural features, such as specific surface area and porosity.
Slitting, which is supposed to be one of the most critical processes in Li-Ion battery manufacturing, is supposed to cut off the uncoated parts of the foil, and cut the wide foils into the size of the Li-ion batteries. Vibrations of slitting machines are the most critical factors for uneven cut surface such as surface roughness and burr, which are the main reasons of the tearing of microporous membranes to separate the cathodes and the anodes, and eventually causing explosion of the batteries. In this study, the structure of a slitting machine has been analyzed through computer simulations to figure out the main reasons of the vibrations. The result of the study shows that simple design alterations of the supporting area and roller without modifying the main structure of the machine can suppress the vibrations effectively, and further to prevent the devastating explosion.
Kim, Jeong-Min;Jeong, Ji-Hwa;Jin, Bong-Soo;Kim, Hyun-Soo
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.2
no.2
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pp.97-102
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2011
Different amounts of excess lithium in the range of x = 0~0.3 were added to $Li_{1+x}[Mn_{0.720}Ni_{0.175}Co_{0.105}]O_2$ cathode materials synthesized using the co-precipitation method to investigate its microstructure and electrochemical properties. Pure layered structure without impurities was confirmed in the XRD pattern analysis and increasing peak intensity of $Li_2MnO_3$ was observed along with the addition of over 0.2 mol Li. The initial discharge capacity of the stoichiometric composition was determined to be 246 mAh/g, while the discharge capacity of the addition of 0.1 mol Li was obtained to be 241 mAh/g, which was not significantly different from that of the stoichiometric composition. However, the discharge capacities decreased dramatically after the addition of 0.2 and 0.3 mol Li to 162 mAh/g and 146 mAh/g, respectively. In the rate capability test, the active $Li_{1+x}[Mn_{0.720}Ni_{0.175}Co_{0.105}]O_2$ cathode material of the stoichiometric composition showed a dramatic decrease in its discharge capacity with increasing C-rate, as evidenced by the result that the discharge capacity at 5C was 13% compared with 0.1C. On the other hand, the discharge capacity of compositions containing excess lithium was improved at higher current rates. The cycling test showed that the composition containing an excess of 0.1 mol Li had the most outstanding capacity retention.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.15
no.4
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pp.445-453
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2015
A fully integrated cost-effective and low-power single chip Lithium-Ion (Li-Ion) battery protection IC (BPIC) for portable devices is presented. The control unit of the battery protection system and the MOSFET switches are integrated in a single package to protect the battery from over-charge, over-discharge, and over-current. The proposed BPIC enters into low-power standby mode when the battery becomes over-discharged. A new auto release function (ARF) is adopted to release the BPIC from standby mode and safely return it to normal operation mode. A new delay shorten mode (DSM) is also proposed to reduce the test time without increasing pin counts. The BPIC implemented in a $0.18-{\mu}m$ CMOS process occupies an area of $750{\mu}m{\times}610{\mu}m$. With DSM enabled, the measured test time is dramatically reduced from 56.82 s to 0.15 s. The BPIC chip consumes $3{\mu}A$ under normal operating conditions and $0.45{\mu}A$ under standby mode.
An accurate state-of-charge (SOC) estimation ensures the reliable and efficient operation of a lithium-ion battery management system. On the basis of a combined electrochemical model, this study adopts the forgetting factor least squares algorithm to identify battery parameters and eliminate the influence of test conditions. Then, it implements online SOC estimation with high accuracy and low run time by utilizing the low computational complexity of the unscented Kalman filter (UKF) and the rapid convergence of a particle filter (PF). The PF algorithm is adopted to decrease convergence time when the initial error is large; otherwise, the UKF algorithm is used to approximate the actual SOC with low computational complexity. The effect of the number of sampling particles in the PF is also evaluated. Finally, experimental results are used to verify the superiority of the combined method over other individual algorithms.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.11
no.11
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pp.1049-1054
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1998
The LiCo$O_2$ powder was synthesized by a solution phase reaction. This shows a high (003) peak intensity and low (104) or (101) peak intensities in X-ray diffraction spectra. The LiCo$O_2$/Li cell shows an initial discharge capacity of 102.9mAh/g and an average discharge potential or 3.877V at a current density of 50mA/g between 3.0~4.2V. The peaks of dQ/dV plot are associated with Li ion intercalation/deintercalation reaction. To evaluate the cycleability of an actual battery system, cylindrical lithium ion cell was manufactured using graphitized MPCF anode and LiCoO$_2$ cathode. After 100th cycle, this cel maintains 80% capacity of 10th cycle value. The LiCoO$_2$/MPCF cell has a high discharge voltage of 3.6~3.7V and a good cycle life performance on cycling between 4.2~2.7V.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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