This paper describes the design and control of a phase shift full bridge converter with a current doubler, which can be used for the on-board charger for the lead-acid battery of electric forklifts. Unlike the common resistance load, the battery has a large capacitance element and it absorbs the entire converter output ripple current, thereby shortening the battery life and degrading the system efficiency. In this paper a phase shift full bridge converter with a current doubler has been adopted to decrease the output ripple current and the transformer rating of the charger. The charge controller is designed by using the small signal model of the converter, taking into consideration the internal impedance of the battery. The stability and performance of the battery charger is then verified by constant current (CC) and constant voltage (CV) charge experiments using a lead-acid battery bank for an electric forklift.
Recently, e-Mobility, which is a personal mobility device such as an electric bicycle or an electric scooter, is rapidly emerging. However, since E-Mobility has various voltage systems due to the characteristics of its products, it is essential for companies that operate them to use multiple dedicated chargers. A universal charger capable of charging batteries of various voltage systems with one charger is required to reduce the cost of purchasing and managing multiple dedicated chargers. For this, information on the EOC(End of Charge) is essential. In order to know the EOC, it is necessary to detect the internal impedance of the battery. However, the internal impedance of the battery changes according to various conditions such as SOH(State Of Health), SOC(State Of Charge), and ambient temperature. By observing the change in these parameters, the state of the battery can be diagnosed and the EOC can be predicted. In this paper, we propose an algorithm to analyze the battery's internal impedance and to predict the EOC, in order to acquire information on the EOC of the battery, which is an essential requirement of a universal charger.
A battery is the device that transforms the chemical energy into the direct-current electrical energy directly without a mechanical process. Unit cells are connected in series to obtain the necessary voltage, while being connected in parallel to organize capacity for load current and to decrease the internal resistance for corresponding the sudden shift of the load current. The circular-current, however, could be occurred when the system is driven in parallel. As a result, the new batteries are heated by over-change and discharge, and the over charge current makes to increase the rust of the positive grid and consequently the shortened life of the new batteris would be shown. In this paper, the internal resistance of charge and discharge will be balanced, through inserting the resistance into the system by way of calculation of the changed amount of internal resistance.
Park, Jinho;Lee, Byoungkuk;Jung, Do-Yang;Kim, Dong-Hee
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제13권5호
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pp.1927-1934
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2018
In this paper, we studied the state of charge (SOC) estimation algorithm of a high-capacity lithium secondary battery for electric vehicles (EVs) considering temperature characteristics. Nonlinear characteristics of high-capacity lithium secondary batteries are represented by differential equations in the mathematical form and expressed by the state space equation through battery modeling to extract the characteristic parameters of the lithium secondary battery. Charging and discharging equipment were used to perform characteristic tests for the extraction of parameters of lithium secondary batteries at various temperatures. An extended Kalman filter (EKF) algorithm, a state observer, was used to estimate the state of the battery. The battery capacity and internal resistance of the high-capacity lithium secondary battery were investigated through battery modeling. The proposed modeling was applied to the battery pack for EVs to estimate the state of the battery. We confirmed the feasibility of the proposed study by comparing the estimated SOC values and the SOC values from the experiment. The proposed method using the EKF is expected to be highly applicable in estimating the state of the high-capacity rechargeable lithium battery pack for electric vehicles.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제40권7호
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pp.635-641
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2016
엔진과 전기추진장치를 혼합한 하이브리드 추진 장치를 구동하기 위해서는 셀 단위로 이루어진 수십 개의 리튬계열의 배터리가 들어 있는 팩들로 접속이 된 전원을 사용한다. 따라서 많은 량의 배터리 셀의 상태를 언제든지, 엄격하게 관리할 필요가 있다. 일반적으로 배터리 관리(Battery management system, BMS)는 셀 전압, 전류 및 온도 등의 데이터를 운전 중에 받아서 상태를 컴퓨터로 모니터링 한다. 배터리의 상태를 확인하기 위한 또 다른 중요한 데이터는 배터리의 잔존수명(State of charge, SOH)을 알 수 있는 내부저항과 충전상태(State of charge, SOC)를 알 수 있는 무 부하 단자전압(Open circuit voltage, OCV)이 있다. 그러나 연속운전 중에는 내부 손실저항과 캐패시턴스의 병렬 등가회로로 인하여 내부저항의 측정이 어렵다. 또한 대부분의 에너지저장시스템에는 전압, 전류, 온도 등의 데이터를 이용하여 BMS가 수행되고 있지만, 운전 중에 예기치 않게 배터리 셀의 고장이 발생하는 경우에는 구동 전원장치의 출력전압이 변동하고, 하이브리드 자동차 또는 선박의 추진이 어려울 수가 있다. 본 논문에서는 리튬인산철 배터리 팩을 이용한 하이브리드 선박용 직류전원장치를 대상으로 배터리 셀의 돌발고장 순간에도 직류전원장치의 일정전압을 유지하면서 내부저항의 추정이 가능하고, 정상운전 중에는 OCV의 추정이 가능한 고 안전 BMS를 구현하고자 한다.
The purpose of this study is to research and develop $TiS_2$ composite cathode for lithium polymer battery(LPB). $TiS_2$ electrode represent a class of insertion positive electrode used in Li secondary batteries. In this study, we investigated preparation of $TiS_2$ composite cathode and AC impedance response of $TiS_2$ composite/SPE/Li cells as a function of state of charge(SOC) and cycling. The resistance of B type cell using $TiS_2PEO_8LiClO_4PC_5EC_5$ composite cathode was lower than that of A type cell using $TiS_2PEO$ composite cathode. The cell resistance of B type cell is high for the first few percent discharge, decreases for midium discharge and then increases again toward the end of discharge. We believe the magnitude of the cell resistance is dominated by passivation layer impedance and small cathode resistance. AC impedance results indicate that the cell internal resistance increase with cycling, and this is attributed to change of passivation layer impedance with cycling. The passivation layer resistance($R_f$) of B type cell decreases for the 2nd cycling and then increases again with cycling. Redox coulombic efficiency of B type cell was about 141% at 1st cycle and 100% at 12th cycle. Also, $TiS_2$ specific capacity was 115 mAh/g at 12 cycle.
Thermal batteries have excellent mechanical robustness, reliability, and long shelf life. Due to these characteristics as well as their unique activation mechanism, thermal batteries are widely adopted as military power sources. Li(Si)/$FeS_2$ thermal batteries, which are used mostly in these days, use LiCl-KCl and LiBr-LiCl-LiF as molten salt electrolyte. However, it is known that Li(Si)/$FeS_2$ thermal batteries have high internal resistance. Especially, $FeS_2$ cathode accounts for the greater part of internal resistance in unit cell. Many efforts have been put into to decrease the internal resistance of thermal batteries, which result in the development of new electrode material and new electrode manufacturing processes. But the applications of these new materials and processes are in some cases very expensive and need complicated additional processes. In this study, internal resistance study was conducted by adding carbon black and carbon nano-tube, which has high electron conductivity, into the $FeS_2$ cathode. As a results, it was found that the decrease of internal resistance of $FeS_2$ cathode by the addition of carbon black and carbon nano-tube.
This paper deals with the mathematical modeling of battery energy storage systems interconnected with the distribution system. This battery model takes account of self-discharge, battery storage capacity, internal resistance and overvoltage. The model components are decided by using an approximation technique and experimental results. This model can be used to evaluate battery performance of battery energy storage systems interconnected with distribution system.
Some defective cells in the battery bank of power systems using batteries result in deterioration of the performance of the total battery bank. Consequently, the battery bank can't perfectly back up the system in occurrence of any power problems and the overcharge of defective cells may lead to their explosion or the occurrence of fire. The developed battery management system in this study enables operators to telemeter and analyze internal resistance, voltages, currents, and temperatures of batteries at remote sites through a PC, so they can detect defective cells before the occurrence of power problems. And adoption of this system ensures extension of battery life.
Journal of international Conference on Electrical Machines and Systems
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제2권2호
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pp.171-178
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2013
This paper discusses to conduct experimental verification of two types of micro electric vehicles (EV) in order to realize improvement in electric mileage and shorten a charging time of the battery. First, electric double layer capacitor (EDLC) systems to use as a secondary battery are proposed. The internal resistance of EDLC is small compared with a rechargeable battery, and it is suitable for momentary charge-discharge of EV. Next, control circuits of the capacitors to increase the regenerative electric power are utilized. Then, a novel method to charge a main battery of the EV is introduced. Finally, experimental results demonstrate the validity of the proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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