The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.14
no.5
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pp.387-396
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2009
The life and performance of lithium battery are greatly influenced by the formation process which is essential in the process of manufacture. Charge/discharge system for the lithium battery are required for the formation process. To simulate such a system in a conventional method takes very long time and requires huge memory space to save data files. So the simulation may be impossible with a general-purpose PC. In this paper, the lithium battery is modelled to a resistor-capacitor serial circuit and the lithium battery charge/discharge system is analyzed and simulated by using state space averaging method. As a result, the simulation time is reduced dramatically and the simulation of the lithium battery charge/discharge system becomes possible on a general-purpose PC within 3 hours. Also, both the charge/discharge characteristics and the time required to charge/discharge of the lithium battery charge/discharge system can be observed. To verify the propriety of resistor-capacitor serial circuit modeling method for lithium battery and the validity of the analysis and simulation based on state space averaging, the lithium battery charge/discharge system is composed and experimentations are carried out.
The fundamental small-signal modeling of lithium-ion (Li-ion) batteries and a parameter evaluation approach are investigated in this study to describe the dynamic behaviors of small signals accurately. The main contributions of the study are as follows. 1) The operational principle of the small signals of Li-ion batteries is revealed to prove that the sinusoidal voltage response of a Li-ion battery is a result of a sinusoidal current stimulation of an AC small signals. 2) Three small-signal measurement conditions, namely stability, causality, and linearity, are proved mathematically proven to ensure the validity of the frequency response of the experimental data. 3) Based on the internal structure and electrochemical operational mechanism of the battery, an AC small-signal model is established to depict its dynamic behaviors. 4) A classical least-squares curve fitting for experimental data, referred as Levy's method, are introduced and developed to identify small-signal model parameters. Experimental and simulation results show that the measured frequency response data fit well within reading accuracy of the simulated results; moreover, the small-signal parameters identified by Levy's method are remarkably close to the measured parameters. Although the fundamental and parameter evaluation approaches are discussed for Li-ion batteries, they are expected to be applicable for other batteries.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.17
no.5
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pp.688-693
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2014
Zinc-air batteries which has various merits in the aspect of energy density, power density and price relative to lithium based second batteries were extensively investigated recently. To develope and optimize these zinc-air batteries, the method of M&S is so efficient solution to reduce price and time. Therefore, in this paper, after executing mathematical modeling, I optimized the zinc-air battery through the simulation and make bolt-cell and discharge it to compare with simulation result. As a result, predictions are well agreed with experimental results.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.42
no.2
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pp.150-157
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2014
Li-Ion battery is used in the most satellites now due to advantages such as weight, thermal dissipation and self discharge compared to the previous generations of electrochemical batteries. The performance analysis model of the Li-Ion battery is needed to aid the design of new satellite electrical power subsystem. This paper develops the performance analysis model of the Li-Ion battery to apply to the electrical power subsystem design and energy balance analysis on geostationary orbit. The analysis model receives the satellite bus power, solar array power and battery temperature and gives the battery voltage, charge and discharge currents, taper index, state of charge and power dissipation. The results from the performance analysis are compared and analyzed with the flight data to verify the model. The compared results show satisfactory without significant difference with the flight data.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.40
no.6
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pp.403-408
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2016
Lithium-ion batteries are commonly employed in hybrid electric vehicles (HEVs), and achieving high energy density in the battery has been one of the most critical issues in the automotive industry. Because liquid cooling containing antifreeze is important in automotive batteries to enable cold starts, an effective geometric configuration for high-cooling performance should be carefully investigated. Battery cooling with antifreeze has also been considered to realize successful cold starts. In this article, we theoretically investigate a specific property of an antifreeze cooling battery system, and we perform numerical modeling to satisfy the required thermal specifications. Because a typical battery system in HEVs consists of multiple stacked battery cells, the cooling performance is determined mainly by the special properties of antifreeze in the coolant passage, which dissipates heat generated from the battery cells. We propose that the required cooling performance can be realized by performing numerical simulations of different geometric configurations for battery cooling. Furthermore, we perform a theoretical analysis as a design guideline to optimize the cooling performance with minimum power consumption by the cooling pump.
Kim, Seung-Min;Park, Bong-Hee;Choi, Ju-Yeop;Choy, Ick;Lee, Sang-Chul;Lae, Dong-Ha
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.33
no.5
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pp.69-75
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2013
To increase the efficiency of the photovoltaic, almost photovoltaic appliances are controlled by Maximum Power Point Tracking(MPPT). Existing most of the PV MPPT techniques have used power which multiplies sensed output current and voltage of the solar cell. However, these algorithms are unnecessarily complicated and too expensive for small and compact system. The other hand, the proposed MPPT technique is only one sensing of the MPPT converter's output current, so there is no need to insert another sensors of battery side. Therefore, this algorithm is simpler compared to the traditional approach and is suitable for low power solar system. Further, the novel proper charge/discharge algorithm for the battery with PV MPPT is developed. In this algorithm, there is CC battery charge mode and load discharge mode of the PV cell & battery dual. Also we design current control to regulate allowable current during the battery charging. The proposed algorithm will be applicable to battery included solar cell applications like solar lantern and solar remote control car. Finally, the proposed method has been verified with computer simulation.
Kim, Byungki;Kim, Giyoung;Lee, Jukwang;Choi, Sungsik;Rho, Daeseok
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.16
no.2
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pp.1355-1363
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2015
In order to maintain customer voltage within allowable limit($220{\pm}13V$), tap operation of SVR(step voltage regulator) installed in primary feeder could be carried out according to the scheduled delay time(30 sec) of SVR. However, the compensation of BESS(battery energy storage system) is being required because the customer voltages during the delay time of SVR have a difficultly to maintain within allowable limit when PV system is interconnected with primary feeder. Therefore, this paper presents modeling of SVR to regulate voltage with the LDC(line drop compensation) method and modeling of BESS to control active and reactive power bi-directionally. And also, this paper proposes the coordination control modeling between BESS and SVR in order to overcome voltage problems in distribution system. From the simulation results based on the modeling with the PSCAD/EMTDC, it is confirmed that proposed modeling is practical tool for voltage regulation analysis in distribution system.
This work presents the design of a dual extended Kalman filter (EKF) as a state/parameter estimator suitable for adaptive state-of-charge (SoC) estimation of an automotive lithium-iron-phosphate ($LiFePO_4$) cell. The design of both estimators is based on an experimentally identified, lumped-parameter equivalent battery electrical circuit model. In the proposed estimation scheme, the parameter estimator has been used to adapt the SoC EKF-based estimator, which may be sensitive to nonlinear map errors of battery parameters. A suitable weighting scheme has also been proposed to achieve a smooth transition between the parameter estimator-based adaptation and internal model within the SoC estimator. The effectiveness of the proposed SoC and parameter estimators, as well as the combined dual estimator, has been verified through computer simulations on the developed battery model subject to New European Driving Cycle (NEDC) related operating regimes.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.17
no.1
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pp.130-136
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2009
A lumped parameter model of Li-ion battery in hybrid electric vehicle(HEV) is constructed and system parameters are identified by using recursive least square estimation for different C-rates, SOCs and temperatures. The system characteristics of pole and zero in frequency domain are analyzed with the parameters obtained from different conditions. The parameterized model of Li-ion battery indicates highly dependant of temperatures. The system pole and internal resistance changes 6.6 and 18 times at $-20^{\circ}C$, comparing with those at $25^{\circ}C$, respectively. These results will be utilized on constructing model-based state observer or an on-line identification and an adaptation of the model parameters in battery management systems for hybrid electric vehicle applications.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.21
no.2
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pp.182-189
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2016
A modeling method of electric power network inside a fishing boat less than 5 tons is proposed for its high-energy efficiency with renewable energy sources. The power network inside the fishing boat consists of a diesel engine, a starter motor, an alternator, battery packs, and electric loads, which are connected in parallel. To obtain proper power network model, the voltage -current characteristics of the electric components are considered to develop elaborate electrical models under several load conditions. Measured data of the battery and alternator current include noise. By using an average method, the AC components from the power network of the fishing boat can be reduced, which is verified by KCL rule. Using the proposed power network model, the power generation of the alternator and the reduction of diesel consumption in the boat's engine are predictable under various operating conditions. The validity of the proposed methodology is verified by comparing simulation results with experimental measurements using statistical inferences.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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