A supercapacitor, also called an ultracapacitor or an electrochemical capacitor, stores electrochemical energy by the adsorption/desorption of electrolytic ions or a fast and reversible redox reaction at the electrode surface, which is distinct from the chemical reaction of a battery. A supercapacitor features high specific power, high capacitance, almost infinite cyclability (~ 100,000 cycle), short charging time, good stability, low maintenance cost, and fast frequency response. Supercapacitors have been used in electronic devices to meet the requirements of rapid charging/discharging, such as for memory back-up, and uninterruptible power supply (UPS). Also, their use is being extended to transportation and large industry applications that require high power/energy density, such as for electric vehicles and power quality systems of smart grids. In power generation using intermittent power sources such as solar and wind, a supercapacitor is configured in the energy storage system together with a battery to compensate for the relatively slow charging/discharging time of the battery, to contribute to extending the lifecycle of the battery, and to improve the system power quality. This article provides a concise overview of the principles, mechanisms, and classification of energy storage of supercapacitors in accordance with the electrode materials. Also, it provides a review of the status of recent research and patent, product, and market trends in supercapacitor technology. There are many challenges to be solved to meet industrial demands such as for high voltage module technologies, high efficiency charging, safety, performance improvement, and competitive prices.
최근 국내에서 진행중인 스마트 그리드(Smart Grid) 사업 분야에 속해 있는 스마트 운송(Smart Transportation) 사업의 하나로 전기차 운영이 핵심이 되어 진행이 되고 있다. 그러나 실제적으로 전기차를 원활히 운영하기 위해서는 극복해야 할 여러 문제가 있으며 대표적으로 주행 거리를 좌우하는 배터리 용량 문제와 고객이 어디서든 전기차를 사용하고 충전하는데 불편이 없을 만큼 충분한 충전 인프라 구축 문제가 있다. 충전 인프라는 현재, 완속 충전기와 급속 충전기로 구성되어 있으나 본 논문에서는 완속 충전기에 한정하여 서술하였고 인프라 구축에 있어 표준화 일환으로 미국자동차기술학회에서 제시하는 SAE-J1772 규격에 맞추어 개발한 자사의 완속 충전기에 2012년 독일과 미국의 자동차 업체 주도로 발표된 국제표준(ISO/IEC 15118, Vehicle-to-Grid Communication Interface) 기술 규격이며 향후 충전 인프라에 적용 예상이 되는 PLC 통신 방식을 적용한 완속 충전기 개발에 관하여 소개하도록 하였다.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.9
no.2
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pp.187-193
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2004
For a power source of usual electronic devices such as PDA, smart phone, UPS and electric vehicle, the battery made of serially connected multiple cells is generally used. In this case, if there are some unbalanced among cell voltages, the total lifetime and the total capacity of the battery are limited to a lower value. To maintain a balanced condition in cells, an effective method of regulating the cell voltage in indispensable. In this paper, we propose the design of a balancing circuit for electronic appliances. The balancing system was controlled by a micro-controller which enables to implement the balancing action during charging period. Proposed method has been verified by the experiment using the charger and recorder. The experimental results show that the individual battery equalization can improve battery capacity and battery lifetime and performance through an extended operational time.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.5
no.2
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pp.367-373
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2019
As the number of Battery Electric Vehicle (BEV) is increasing dramatically Vehicle-to-Grid (V2G) te chnology also has been spotlight from industry and academia recently. With help of V2G technology Battery of EV can play many important roles like as energy storage system (ESS) and electric energy resource in Smart Grid environment. This paper provides comprehensive review of Vehicle-to-Home(V2H), Vehicle-to-Building(V2B) and Vehicle-to-Grid(V2G) technologies. The economical analysis of these technologies is also discussed.
Jae Hyung Yoon;Su Woong Hyun;Hee Jun Jeong;Dong Ho Shin
Journal of the Korean Society of Visualization
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v.21
no.2
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pp.34-45
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2023
When lithium-ion batteries operate out of the proper temperature range, their performance can be significantly degraded and safety issues such as thermal runaway can occur. Therefore, battery thermal management systems are widely researched to maintain the temperature of Li-ion battery cells within the proper temperature range during the charging and discharging process. This study investigates the cooling performance and isothermal maintenance of cooling materials by measuring the surface temperature of a battery cell with or without cooling materials, such as silicone oil, thermal adhesive, and phase change materials during discharge process of battery by the experimental and numerical analysis. As a result of the experiment, the battery pack filled with phase change material showed a temperature reduction of 47.4 ℃ compared to the case of natural convection. It proves the advanced utility of the cooling unit using phase change material that is suitable for use in battery thermal management systems.
Seung Min Heo;Su Woong Hyun;Hee Jun Jeong;Dong Ho Shin
Journal of the Korean Society of Visualization
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v.21
no.2
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pp.63-71
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2023
Energy storage and distribution technologies are emerging as important factors as research on renewable energy continues. Analyzing the thermal flow of phase change material inside a latent heat storage device and to predict the phase change time is an important part for improvement of thermal performance. However, most of the current research is based on the trial-and-error experimental investigation to measure the phase change time. Therefore, in this study, a can-type phase change material container was designed, and the numerical method for analyzing the thermal flow of phase change material was established and validated. The error rate of the phase change time between the numerical and experimental results was within 5%, which proves its reliability. As a result, the phase change finishing times were found to be 78 minutes with inlet fluid temperature of 80℃ during charging process, and 126 minutes with inlet fluid temperature of 9℃ during discharging process.
In this study, we propose an operations model to automate a home energy management system (HEMS) that utilizes an energy storage system (ESS) in consideration of consumer utility. Most previous studies focused on the system for the profits obtained from trading charged energy using large-scale ESS. By contrast, the present study focuses on constructing a home-level energy management system that considers consumer's utility over energy consumption. Depending on personal preference, some residential consumers may prefer consuming additional energy to earn increased profits through price arbitrage and vice versa. However, the current system could not yet reflect on this aspect. Thus, we develop an operations model for HEMS that could automatically control energy consumption while considering the level of consumer's preference and the economic benefits of using an ESS. The results of simulations using a dataset of the Korean market show that an operations policy of charging and discharging can be changed depending on consumer's utility. The impact of this policy is not ignorable. Moreover, the technical specifications of ESS, such as self-discharge rate and round-trip efficiency, can affect the operations policy and automation of HEMS.
Rhee, Hyop-Seung;Im, Hyuck-Soon;Manongi, Frank Andrew;Shin, Young-In;Song, Ho-Won;Jung, Woo-Kyun;Ahn, Sung-Hoon
Journal of Appropriate Technology
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v.7
no.2
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pp.127-135
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2021
To respond to the threat of global warming, countries around the world are promoting the spread of renewable energy and reduction of carbon emissions. In accordance with the United Nation's Sustainable Development Goal to combat climate change and its impacts, global automakers are pushing for a full transition to electric vehicles within the next 10 years. Electric vehicles can be a useful means for reducing carbon emissions, but in order to reduce carbon generated in the stage of producing electricity for charging, a power generation system using eco-friendly renewable energy is required. In this study, we propose a smart electric mobility operating system integrated with off-grid solar power plants established in Tanzania, Africa. By applying smart monitoring and communication functions based on Arduino-based computing devices, information such as remaining battery capacity, battery status, location, speed, altitude, and road conditions of an electric vehicle or electric motorcycle is monitored. In addition, we present a scenario that communicates with the surrounding independent solar power plant infrastructure to predict the drivable distance and optimize the charging schedule and route to the destination. The feasibility of the proposed system was verified through test runs of electric motorcycles. In considering local environmental characteristics in Tanzania for the operation of the electric mobility system, factors such as eco-friendliness, economic feasibility, ease of operation, and compatibility should be weighed. The smart electric mobility operating system proposed in this study can be an important basis for implementing the SDGs' climate change response.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.22
no.7
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pp.576-579
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2009
This paper suggests a autonomous linear Li-ion battery charger which can safely distribute power between an external power source(AC adapter, auto adapter, or USB source), battery, and the system load. Depending on an external power source's capability, the charger selects proper charging-mode automatically. The charger IC designed and fabricated on Dongbu HITEC's $0.35{\mu}m$ BCD process with layers of one poly and three metals.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.28
no.11
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pp.1251-1258
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2011
With the help of nanoscale materials like carbon nanotube (CNT), there is the potential to develop new actuators that will provide higher work per cycle than previous actuator technologies, and generate much higher mechanical strength. In this study, the electrochemical actuation characteristics of nano carbon materials were experimentally studied to develop electrochemical actuators. The electrochemical actuators were composed of aqueous NaCl electrolyte and their actuating electrodes were made of multi-walled carbon nanotube (MWCNT)/polystyrene composite and graphene respectably. Actuation is proportional to charging transfer rate, and the electrolysis with an AC voltage input has very complex characteristics. To quantify the actuation property, the strain responses and output model were studied based on electrochemical effects between the nano carbon films and the electrolyte.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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