• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.56-69
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• 2021

상용계통과 연계한 PV 시스템은 인버터의 특성과 더불어 소형, 고 역률, 낮은 고조파 출력, 고 신뢰성, 최대출력 운전, 저비용 등의 장점이 요구된다. 태양광발전시스템의 PV 에너지를 계통과 부하로 전달하기 위해 양방향의 PCS가 요구되어 진다. 본 논문에서는 태양광 발전의 ESS를 고려한 PCS를 제안하여 부하평준화를 통한 전력의 안정적인 공급을 확인하고자 한다. 이를 위해 일사량과 부하량에 따른 5단계의 동작 모드 알고리즘을 제안하고, 충/방전 제어를 위한 제어기를 설계 하였다. 양방향의 효율적인 에너지 전달을 위해 DC-link단에 양방향 컨버터 및 배터리를 연결하고, 연계형 인버터를 통해 DC-link 전압 및 인버터 출력전압을 제어하였다. 제안된 시스템의 타당성을 입증하기 위해 PSIM을 사용한 시뮬레이션을 수행하여 타당성과 안정성을 검토하였으며, 이를 확인하기 위해 3[kW] PCS를 제작하여 실험하였다. 실험결과를 통해 제안된 시스템에 요구되어지는 특성을 검증하였으며 기존 시스템에 비해 강인한 시스템을 구성하였다.

• Journal of Platform Technology
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• 제11권2호
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• pp.54-65
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• 2023

전기자동차에 사용되는 배터리는 전기자동차의 특성상 정격용량이 매우 커다란 배터리이다. 전기자동차를 장기간 운행하거나 교통사고로 전기자동차가 폐차되게 되면 전기자동차용 배터리는 폐배터리가 된다. 폐차되는 차량이더라도 전기자동차용 폐배터리에 남아 있는 용량은 다른 용도로 사용하기에 충분하다. 자동차용 폐배터리는 매우 고가이기때문에 재활용 및 재사용이 필요하지만 재활용 및 재사용을 위한 폐배터리 성능등급 측정기준이 부족한 문제가 있었다. 폐배터리의 잔존용량을 측정하는 방법으로 가장 안정적이고 신뢰할 수 있는 방법은 완전 충·방전을 이용하여 배터리의 잔존용량을 측정하는 것이다. 하지만 이러한 완전 충·방전에 방식에 의한 검사 방법은 배터리의 용량에 따라 다르지만 검사하는데 하루 이상이 걸리는 단점을 가지고 있으며 많은 사람들이 이러한 문제를 해결하기 위하여 많은 노력을 하고 있다. 본 논문에서는 전기자동차 배터리에 대한 검사 시간을 줄일 수 있는 방법으로 셀간 전압 편차를 활용한 전기자동차 배터리 잔존용량 분석 기법을 연구 분석하였다. 이를 위하여 완전 충·방전 기반의 용량 측정시스템을 구성하고 코나 폐배터리를 이용하여 실험데이터를 수집하였고 배터리 팩을 구성하고 있는 배터리 셀간 전압 편차와 잔존용량과의 상관관계를 분석하여 배터리 검사에 활용할 수 있는지를 검증하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.625-633
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• 2011

Characteristics of a commercial metal hydride (MH) hydrogen supply system have been investigated and an operating strategy was developed based on the experimental data. As a prior step, charging/discharging capacity, thermal properties such as heat capacity, heat of reaction of MH system were experimentally measured. And then P-C-T data for various operating conditions were collected and a correlation between P, C and T predicting the behavior of MH was derived. Based on the basic experimental data, an operating strategy of MH system was developed, in which the hot water temperature supplied into the water jacket of MH was controlled depending on the pressure of MH, thereby the pressure of MH could be maintained at a suitable range. By adjusting the temperature of hot water from $40^{\circ}C$ to $60^{\circ}C$, the maximum discharging capacity of hydrogen could be increased by 4.7%, and consequently more stable hydrogen supply and longer operation time of fuel cell system could be achieved.

• 전력전자학회논문지
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• 제26권6호
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• pp.421-428
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• 2021

Lithium-ion secondary batteries exhibit advantageous characteristics such as high voltage, high energy density, and long life, allowing them to be widely used in both military and daily life. However, the lithium-ion secondary battery does have its limitation; for example, the output power and capacity are readily decreased due to the increased internal impedance during discharging at a lower temperature (-32℃, military requirement). Also, during charging at a lower temperature, lithium dendrite growth is accelerated at the anode, thereby decreasing the battery capacity and life as well. This paper describes a study that involves increasing the internal temperature of lithium-ion secondary battery by energy circulation operation in a low-temperature environment. The energy circulation operation allows the lithium-ion secondary battery to alternately charge and discharge, while the internal resistance of lithium-ion battery acts as a heating element to raise its own temperature. Therefore, the energy circulation operation method and device were newly designed based on the electrochemical impedance spectroscopy of the lithium-ion secondary battery to mediate the battery performance at a lower temperature. Through the energy circulation operation of lithium ion secondary battery, as a result of the heat generated from internal resistance in an extremely low-temperature environment, the temperature of the lithium-ion secondary battery increased by more than 20℃ within 10 minutes and showed a 75% discharging capacity compared with that at room temperature.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제10권1호
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• pp.1-6
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• 2024

본 전기자동차(EV)의 사용을 늘리고 계통 부담을 최소화하기 위해 재생에너지를 사용하는 마이크로그리드가 중요한 역할을 담당해야 한다. 마이크로그리드는 소형 디젤발전과 같은 화석연료를 사용할 수도 있지만, 많은 경우에 친환경 에너지인 재생에너지로부터 에너지를 공급받을 수 있다. 그러나 태양광과 풍력과 같은 재생에너지는 가변적인 출력 특성을 갖는다. 따라서 전기자동차의 충·방전 에너지 수요를 충족하는 동시에 안정적으로 부하 전력을 공급하기 위해서 마이크로그리드에 디젤발전 또는 전기차-그리드(V2G)를 병행 에너지원으로 활용하는 전기자동차 충전인프라 구성에 대한 검토가 필요하다. 이와 같은 배경으로 본 연구에서는 태양광발전, 풍력발전, 디젤발전과 V2G를 활용하여 부하에 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 마이크로그리드의 모델을 구성하였다. 제안된 마이크로그리드는 태양광발전과 풍력발전을 1차 공급에너지원으로 전력 수요에 대응토록 하고, 부하의 전기차의 운영 유형과 부하 동기기의 회전속도를 판단하여 부족 전력에 대해 디젤발전으로부터 안정적으로 전력을 공급할 수 있는 모델이다. 이렇게 제안된 모델의 시스템 성능을 검증하기 위해 MATLAB/Simulink로 시뮬레이션함으로써 마이크로그리드의 안정적 운영 방안을 고찰하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.385-391
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• 2023

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.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.491-498
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• 2020

Recently, In the production line of batteries, charge and discharge tests are essential to verify battery characteristics. In this case, the battery charging uses a unidirectional AC/DC converter capable of output voltage and current control, and the discharge uses a resistive load. Since this method consumes energy during discharge, it must be replaced with a bi-directional AC/DC converter system capable of charging and discharging. Although it is difficult to replace the connected inverter part of the bi-directional AC/DC converter system due to the high cost, the spread of the solar-connected inverter rapidly increases as the current solar supply business is activated, and thereby the solar-connected type Inverter prices are plunging. If it can be used as a power converter for battery discharge without program modification of the solar-powered inverter, it will have competition. In this paper, propose a new battery discharge system using a combination of a photovoltaic DC/DC simulator and photovoltaic PCS using a battery to be used as a power converter for battery discharge without program modification of a low-cost photovoltaic inverter. In addition, propose an optimal solar characteristic curve for the stable operation of PCS. The validity of the proposed system was verified using a 500[W] class solar DC/DC simulator and a solar PCS prototype.

• 전기학회논문지
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• 제64권2호
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• pp.228-231
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• 2015

In power system research fields, one of current key issues is the construction and commercialization of micro grid site which is called green island, carbon zero island, energy independent island, building micro grid, etc. and various affiliated technologies have been being vigorously developed to realize. In addition, various researches about electric vehicles (EVs) are in progress and it is expected to penetrate rapidly with the next a few years. Some new load models should be developed integrating with electric vehicle loads because the EVs' deployment could cause the change of load composition rate on power system planning and operations. EVs are also resources for micro grid as well as distributed generation and demand response so that various supply and demand side resources should be considered for micro grid researches. In this paper, the load composition rate of residential sectors is prospected considering the deployment of EVs and the resource configuration of micro grid is optimized based on net present cost. In the optimization, the load patten of case studies includes EV's charging characteristics and various cases are simulated comparing micro grid environment and normal condition. HOMER is used to compare various cases and economic effects.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.1280-1287
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• 2019

계통 연계 형 양방향 PCS 기술은 분산 형 신재생 에너지 스마트 그리드를 구현하기 위한 기술이며, 방대한 스마트 그리드 시스템 중 태양광 모듈로부터 수집된 전력 및 상용 계통전원을 이용하여 상시 전력을 충전하였다가 필요시 저장된 전력을 저압 계통 측으로 방출할 수 있도록 하는 하이브리드형 에너지 저장 장치이다. 이를 위해 MPPT 기능이 포함된 PV입력 전력변환기와 배터리 충·방전을 위한 양방향 전력변환기 및 DC Link 전압을 3상 380V AC 계통으로 출력하고 필요할 경우 계통전력을 AC/DC변환하여 양방향 DC/DC컨버터를 통해 배터리로 충전기능을 수행하는 인버터로 구성된 3개의 전력변환기 구조를 갖는 PCS를 설계 및 개발하였다. 현재 이 시스템을 정전 및 화재사고에 취약한 제주의 사이트에 적용하여 실증 및 운영하고 있다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.199-208
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• 2017

리튬 폴리머 배터리는 높은 안전성, 빠른 충전 및 긴 라이프 사이클 등으로 인해 에너지 저장치(ESS: Energy Storage System), 전기자동차(EVs: Electric Vehicles)등에 채택이 되어 사용되고 있으며, 그리고 현재는 농업용 드론에서 까지 사용이 되고 있다. 그러나 리튬 폴리머 배터리는 과충 방전에는 리튬-이온 배터리 내의 격차구조가 파괴되어 배터리 수명이 줄어들게 되며, 과충 방전을 방지하기 위해 불균등한 셀 전압을 균등 제어 할 수 있는 셀 밸런싱 시스템이 필수적이다. 본 논문은 각 셀의 충 방전할때의 전압차이를 검출하여 불균형된 셀을 확인하여 비선형 시스템에 적합한 퍼지 제어기를 개발하여 적용한 셀별 밸런싱 알고리즘을 제안한다. 본 논문은 농업용 드론의 배터리팩의 셀 밸런싱을 퍼지제어를 하여 셀 간 균등 제어를 위해 설계하였으며, 최종 결과로 셀 간 밸런싱이 잘 되는지 확인하고 자 셀이 2개 있을 때와 6개 그리고 최종적으로 12개의 각 셀 밸런싱이 되는지를 확인하였다. 이는 다른 제품에도 사용할 수 있는지를 실험하고자 하였으며, 확인결과 사용된 셀의 개수와는 관계없이 셀별 밸런싱이 잘 되고 있음을 확인하였다.