본 논문에서는 사이즈가 다른 고출력 원통형 리튬이온 배터리의 Remaining Useful Life(RUL)을 방전용량 기반으로 전기적 특성분석을 실시하였다. 우선, 배터리의 충/방전이 계속될 시 용량이 어떻게 변화하는지 실험해보았으며, 만충 전압(Fully Charged)에서 만방 전압(Fully Discharged) 까지의 각각의 State-Of-Charge(SOC)에서 Hybrid Pulse Power Characterization (HPPC) Test를 이용해 충전 저항과 방전 저항을 구하여, 용량과 저항의 관계를 파악하였으며, 배터리 RUL을 알기 위한 기본 정보를 확보했다.
본 논문은 배터리 에너지 저장 시스템(Battery Energy Storage System, BESS)에 사용된 대용량 리튬이온 배터리의 등가 모델링을 제안하였다. 리튬 배터리의 전기화학적 특성을 고려한 임피던스 등가모델을 선정한 후 등가모델의 파라미터를 추출하였으며, 추출된 파라미터와 SOC(State-of Charge)와의 관계를 살펴보았다. 본 연구를 통하여 얻어진 파라미터를 이용하면 BESS 제어시 배터리 특성을 파악할 수 있으므로, 배터리의 최적제어 및 시스템의 신뢰성을 높일 수 있을 것으로 기대된다.
ESS용 NCM계 $LIB(Li[Ni_xCo_yMn_z]O_2)$의 양극 전이금속 설계인자 조성비(x:y:z)를 5:2:3, 6:2:2로 달리하여 제작한 전지를 사용하여 C-rate별 방전시험을 통한 기본성능평가를 진행하였고, 가속열화 시험을 통한 수명특성을 분석하였다. EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy) 실험을 통하여 전지의 임피던스를 확인하였고, 열화되지 않은(Fresh) 전지와 열화된(Aging) 전지의 SOC(State-of-Charge)별 임피던스 특성을 비교 분석하였다.
본 논문은 독립형 마이크로그리드의 운용을 위한 에너지관리전략(Energy Management Strategy)을 제안한다. 제안한 에너지관리전략은 독립형 마이크로그리드의 안정적인 운영을 위하여 신재생에너지의 발전량과 전체 부하량을 비교한 뒤 에너지저장장치(ESS, Energy Storage System)의 충전 및 방전을 결정한다. 또한 에너지저장장치의 잔존용량(SOC, State of Charge)에 따라 과충전/과방전을 예방하기 위하여 부하 차단, 분산전원의 운전 방식 및 디젤발전기의 발전을 제어하는 형태로 구성된다. 가상의 독립형 마이크로그리드를 구성하고 시뮬레이션을 진행하여 에너지관리전략의 적용 시 성능을 검증한다.
Park, Jung-Min;Lee, Soon-Ryung;Jeon, Jin-Yong;Yeo, Tae-Jung;Won, Chung-Yuen
Proceedings of the KIPE Conference
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2014.07a
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pp.148-149
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2014
본 논문에서는 직렬 멀티 모듈형 무정전 전원 장치(UPS, Uninterruptible power supply) 시스템의 배터리 밸런싱 알고리즘을 제안하였다. 제안한 알고리즘은 배터리의 고유 특성에 의한 SOC(State of charge) 차이를 최소화시키기 위해 각 배터리의 출력전력 제어를 함으로써 배터리 가용 용량을 높인다. 직렬로 연결된 UPS 모듈의 배터리 전압을 이용하여 전력 지령을 계산하고 이를 바탕으로 각 UPS 모듈의 출력전력을 제어한다. 제안한 배터리 밸런싱 알고리즘의 타당성은 수학적 분석 및 시뮬레이션을 통해 검증하였다.
Kim, Jaewon;Park, Jinhyeong;Kim, Jaeyeong;Yoo, Sungil;Kim, Jonghoon
Proceedings of the KIPE Conference
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2020.08a
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pp.377-378
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2020
본 논문에서는 열화에 따른 하이브리드 차량의 연비 특성을 분석하기 위해 시뮬레이션을 통한 연구를 진행하였다. 전기적 특성 실험 기반으로 배터리 내부 파라미터가 열화에 어떤 영향을 미치는지 분석을 하고 이를 기반으로 하이브리드 차량모델을 통해 시뮬레이션을 진행하였다. 분석 결과를 통해 배터리 열화 상태에 따른 State-Of-Charge (SOC) 및 연비효율 그래프의 변화 추이를 비교하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.40
no.7
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pp.635-641
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2016
In order to drive a hybrid propulsion device which combines an engine and an electric propulsion unit, battery packs that contain dozens of unit cells consisting of a lithium-based battery are used to maintain the power source. Therefore, it is necessary to more strictly manage a number of battery cells at any given time. In order to manage battery cells, generally voltage, current, and temperature data under load condition are monitored from a personal computer. Other important elements required to analyze the condition of the battery are the internal resistances that are used to judge its state-of-health (SOH) and the open-circuit voltage (OCV) that is used to check the battery charging state. However, in principle, the internal resistances cannot be measured during operation because the parallel equivalent circuit is composed of internal loss resistances and capacitance. In most energy storage systems, battery management system (BMS) operations are carried out by using data such as voltage, current, and temperature. However, during operation, in the case of unexpected battery cell failure, the output voltage of the power supply can be changed and propulsion of the hybrid vehicle and vessel can be difficult. This paper covers the implementation of a high safety battery management system (HSBMS) that can estimate the OCV while the device is being driven. If a battery cell fails unexpectedly, a DC power supply with lithium iron phosphate can keep providing the load with a constant output voltage using the remainder of the batteries, and it is also possible to estimate the internal resistance.
Kang, Taewon;Kim, Changwoo;Suh, Yongsug;Park, Hyeoncheol;Kang, Byungik;Kim, Simon
Proceedings of the KIPE Conference
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2012.07a
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pp.201-202
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2012
This paper presents a simple and cost-effective stand-alone rapid battery charging system of 30kW for electric vehicles. The proposed system mainly consists of active front-end rectifier of neutral point clamped 3-level type and non-isolated bi-directional dc-dc converter of multi-phase interleaved half-bridge topology. The charging system is designed to operate for both lithium-polymer and lithium-ion batteries. The complete charging sequence is made up of three sub-interval operating modes; pre-charging mode, constant-current mode, and constant-voltage mode. Each mode is operated according to battery states: voltage, current and State of Charging (SOC). The proposed system is able to reach the full-charge state within less than 16min for the battery capacity of 8kWh by supplying the charging current of 67A. The optimal discharging algorithm for Vehicle to the Grid (V2G) operation has been adopted to maintain the discharging current of 1C. Owing to the simple and compact power conversion scheme, the proposed solution has superior module-friendly mechanical structure which is absolutely required to realize flexible power expansion capability in a very high-current rapid charging system. Experiment waveforms confirm the proposed functionality of the charging system.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.2
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pp.601-610
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2020
Recently, damage caused by drought is becoming worse and worse due to the global climate change. To overcome these problems, movable-weir to control the water level has been installed instead of a fixed-weir made from concrete. On the other hand, it is difficult to operate an existing moveable-weir because of the high cost of facility management and manpower consumption. In addition, because most moveable-weirs are installed in power systems, the operating cost and the cost of connection for power systems increase when they are located in remote areas. Therefore, this paper proposes an optimal design algorithm and the evaluation algorithm of the SOC (state of charge) of a lithium-ion battery to replace an existing power supply with eco-friendly movable-power with a power supply system using PV modules and lithium-ion batteries. In addition, this study modeled a 50kW power supply system of a movable-weir using PSCAD/EMTDC S/W. The simulation results confirmed that the proposed algorithm has stable operation characteristics in an independent operation mode and interconnection operation mode and that there is the possibility of commercialization with a benefits evaluation of the eco-friendly power supply system of a movable-weir.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.40
no.1
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pp.28-33
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2016
Batteries are used for main power engine in the fields such as mobiles, electric vehicles and unmanned submarines, for starter and lamp driver in general automotive, for emergency electric source in ship. These days, lead-acid and the lithium ion batteries are increasingly used in the fields of the secondary battery, and the lead-acid battery has a low price and safety comparatively, The lithium ion battery has a high energy density, excellent output characteristics and long life, whereas it has the risk of explosion by reacting with moisture in the air. But Recently, due to the development of waterproof, fireproof, dustproof technology, lithium batteries are widely used, particularly, because their usages are getting wider enough to be used as a power source for hybrid ship and electric propulsion ship, it is necessary to manage more strictly. Hybrid ship has power supply units connected to the packets to produce more than 500kWh large power source, and therefore, A number of the communication modules and wires need to implement the wire inspection and monitor system(WIIMS) that allows monitoring server to transmit detecting voltage, current and temperature data, which is required for the management of the batteries. This paper implements a low price type wireless inspection and monitoring system(WILIMS) of the lithium ion battery for hybrid vessels using BLE wireless communication modules and power line modem( PLM), which have the advantages of low price, no electric lines compared to serial communication inspection systems(SCIS). There are state of charge(SOC), state of health(SOH) in inspection parts of batteries, and proposed system will be able to prevent safety accidents because it allows us to predict life time and make a preventive maintenance by checking them at regular intervals.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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