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슈퍼커패시터는 전력밀도가 높고 사이클 수명이 길며 깨끗한 특성으로 인해 신재생에너지원의 동특성 보상 및 배터리의 동작시간이나 수명연장을 목적으로 널리 사용되고 있다. 논문의 전반부에서는 전기화학적 임피던스 분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy)을 이용하여 개선된 슈퍼커패시터의 동특성 모델을 개발한다. 본 논문에서의 모델은 슈퍼커패시터의 ...

슈퍼커패시터는 전력밀도가 높고 사이클 수명이 길며 깨끗한 특성으로 인해 신재생에너지원의 동특성 보상 및 배터리의 동작시간이나 수명연장을 목적으로 널리 사용되고 있다. 논문의 전반부에서는 전기화학적 임피던스 분광법(Electrochemical Impedance Spectroscopy)을 이용하여 개선된 슈퍼커패시터의 동특성 모델을 개발한다. 본 논문에서의 모델은 슈퍼커패시터의 전극 임피던스를 CPE(Constant Phase Element)로 모델링하여 내부의 확산에 의한 자연방전 현상을 표현함으로써 충방전 시 커패시터 모델보다 더 정확하게 슈퍼커패시터의 동특성을 예측할 수 있으며, 장시간의 방치상태 이후의 잔존 에너지도 높은 정확도로 예측할 수 있다. 주파수영역에서 개발된 모델은 Matlab/Simulink 시뮬레이션을 위하여 시간영역으로 등가 변환되며, 개발된 모델의 유용함과 정확성은 시뮬레이션 결과와 실험 결과의 비교를 통해 검증된다. 슈퍼커패시터는 제조사별로 다양한 전압 및 정전용량을 가진 제품들이 생산되고 있으며, 현재 단가가 높다. 모듈의 경제적 구성을 위해서는 성능 평가를 위한 타당한 기준이 필요하며, 이를 바탕으로 모듈을 최적 구성함으로써 시스템의 가격을 낮추는 것이 매우 중요하다. 논문의 후반부에서는 EIS 실험을 통하여 슈퍼커패시터를 평가하는 기준을 제시하고 이를 통한 성능 평가를 통해 최적의 제품을 선정하며, FTP-72 UDDS를 이용한 시뮬레이션을 통하여 연료전지차에 사용된 제조사별 슈퍼커패시터의 효율을 비교하여 제안된 선정방법의 유용함을 증명한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Due to its high power density, long cycle life and clean nature supercapacitors are widely used for improving the dynamic characteristics of the new and renewable energy sources and extending the battery run-time and life. In the first half of this work improved dynamic model of the supercapacitor i...

Due to its high power density, long cycle life and clean nature supercapacitors are widely used for improving the dynamic characteristics of the new and renewable energy sources and extending the battery run-time and life. In the first half of this work improved dynamic model of the supercapacitor is developed by the electrochemical impedance spectroscopy technique. The model can be used to more accurately estimate the dynamic behaviour of the supercapacitor than the capacitor model does through the modeling of the supercapacitor electrode by using CPE(Constant Phase Element). The remaining energy in the sueprcapacitor long time after the charge can also be estimated with high accuracy. The model of the supercapacitor in the frequency domain is equivalently transformed into that in the time domain for Matlab/Simulink simulation. The validity and the accuracy of the developed model are proved through the comparison of the simulation results and the experimental results. Supercapacitors are produced in various voltages and capacitances by the manufacturers and their unit price is quite high as of now. Valid criteria for performance evaluation are essentially needed for the economic constitution of the supercapacitor module and it is very important to lower the price of the system by organizing optimal module on such basis. In the latter half of this work, criteria for the evaluation of the supercapacitor are proposed through EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy) experiment and optimal product is selected through performance evaluation. The validity of proposed metopd of selection is proved through the comparison of the efficiency of the supercapacitor modules by each manufacturers used in a fuel cell vehicle through the simulation using Japan10-15 urban driving cycle.