최근 전기자동차의 상용화로 인하여 전기자동차용 2차전지에 대한 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 2차전지는 생산과정에서 충전과 방전을 수차례 반복하는 활성화 공정을 통해 전기적 특성을 갖는 전지가 되는데 이러한 공정에 사용되는 장비가 충방전기이다. 충방전기는 회로방식에 따라 리니어방식 충방전기와 ...
최근 전기자동차의 상용화로 인하여 전기자동차용 2차전지에 대한 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 2차전지는 생산과정에서 충전과 방전을 수차례 반복하는 활성화 공정을 통해 전기적 특성을 갖는 전지가 되는데 이러한 공정에 사용되는 장비가 충방전기이다. 충방전기는 회로방식에 따라 리니어방식 충방전기와 스위칭방식 충방전기로 나눌 수 있다. 리니어방식의 충방전기는 효율이 50[%] 이하로 낮고 방전시 방전에너지를 회수할 수 없는 방식으로서 방전에너지를 전원부의 파워소자에서 열로 소비해야 한다. 따라서 리니어방식 충방전기는 방열을 위해 넓은 방열판을 사용해야하므로 부피가 커지는 단점이 있다. 이러한 이유로 리니어방식 충방전기는 주로 용량이 작은 소형전지용 전원장치에 사용된다. HEV(Hybrid Electric Vehicle)나 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 같은 전기자동차는 보통 100V 이상의 배터리 팩을 에너지 저장장치로 사용하지만 LEV(Light Electric Vehicle)와 NEV(Neighborhood Electric Vehicle) 같은 근거리 저속 전기자동차의 경우에는 100V 미만의 배터리 팩을 저장장치로 사용한다. 100V 이상의 배터리 팩은 스위칭방식의 팩 충방전기를 사용하지만 100V 이하의 배터리 팩은 아직까지도 리니어방식 충방전기를 사용하고 있다. 리니어방식 충방전기는 회로 특성상 배터리의 전압변동 폭이 커질수록 손실이 비례적으로 증가하는 방식이기 때문에 100V 이하의 배터리 팩에 사용한다 하더라도 매우 비효율적이다. 본 논문에서는 100V 이하의 배터리 팩용 스위칭방식 충방전기 구성에 필요한 연속운전이 가능하며 단일제어기를 가진 양방향 컨버터를 제안한다. 제안하는 양방향 컨버터는 순방향 제어기와 역방향 제어기를 단일 제어기로 구성하여 부하상태에 영향 없이 연속적인 양방향 전력변환이 가능하다. 따라서 각각 개별 동작을 하는 복수의 충방전기에 전원을 공급하는 장치로 사용할 수 있다. 본 논문에서 제안한 연속운전이 가능한 양방향 컨버터의 성능을 확인하기 위하여 시뮬레이션을 수행하였으며 110V, 55A급의 컨버터를 제작하여 실험을 수행하였다. 실험을 위하여 100V, 50A급의 충방전기를 설계 및 제작하여 제안한 컨버터의 부하 가변 실험을 수행하였다. 실험 결과 제안한 컨버터가 충방전기의 충전상태에서 순방향 전력변환을 하다가 충방전기가 방전으로 전환시 역방향 전력변환을 정상적으로 수행하는 것을 확인하였다. 제안한 컨버터를 적용하여 스위칭방식 충방전시스템을 구성하면 기존의 리니어방식 충방전기가 가지고 있던 낮은 효율과 큰 부피 문제를 크게 개선할 수 있다.
최근 전기자동차의 상용화로 인하여 전기자동차용 2차전지에 대한 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 2차전지는 생산과정에서 충전과 방전을 수차례 반복하는 활성화 공정을 통해 전기적 특성을 갖는 전지가 되는데 이러한 공정에 사용되는 장비가 충방전기이다. 충방전기는 회로방식에 따라 리니어방식 충방전기와 스위칭방식 충방전기로 나눌 수 있다. 리니어방식의 충방전기는 효율이 50[%] 이하로 낮고 방전시 방전에너지를 회수할 수 없는 방식으로서 방전에너지를 전원부의 파워소자에서 열로 소비해야 한다. 따라서 리니어방식 충방전기는 방열을 위해 넓은 방열판을 사용해야하므로 부피가 커지는 단점이 있다. 이러한 이유로 리니어방식 충방전기는 주로 용량이 작은 소형전지용 전원장치에 사용된다. HEV(Hybrid Electric Vehicle)나 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 같은 전기자동차는 보통 100V 이상의 배터리 팩을 에너지 저장장치로 사용하지만 LEV(Light Electric Vehicle)와 NEV(Neighborhood Electric Vehicle) 같은 근거리 저속 전기자동차의 경우에는 100V 미만의 배터리 팩을 저장장치로 사용한다. 100V 이상의 배터리 팩은 스위칭방식의 팩 충방전기를 사용하지만 100V 이하의 배터리 팩은 아직까지도 리니어방식 충방전기를 사용하고 있다. 리니어방식 충방전기는 회로 특성상 배터리의 전압변동 폭이 커질수록 손실이 비례적으로 증가하는 방식이기 때문에 100V 이하의 배터리 팩에 사용한다 하더라도 매우 비효율적이다. 본 논문에서는 100V 이하의 배터리 팩용 스위칭방식 충방전기 구성에 필요한 연속운전이 가능하며 단일제어기를 가진 양방향 컨버터를 제안한다. 제안하는 양방향 컨버터는 순방향 제어기와 역방향 제어기를 단일 제어기로 구성하여 부하상태에 영향 없이 연속적인 양방향 전력변환이 가능하다. 따라서 각각 개별 동작을 하는 복수의 충방전기에 전원을 공급하는 장치로 사용할 수 있다. 본 논문에서 제안한 연속운전이 가능한 양방향 컨버터의 성능을 확인하기 위하여 시뮬레이션을 수행하였으며 110V, 55A급의 컨버터를 제작하여 실험을 수행하였다. 실험을 위하여 100V, 50A급의 충방전기를 설계 및 제작하여 제안한 컨버터의 부하 가변 실험을 수행하였다. 실험 결과 제안한 컨버터가 충방전기의 충전상태에서 순방향 전력변환을 하다가 충방전기가 방전으로 전환시 역방향 전력변환을 정상적으로 수행하는 것을 확인하였다. 제안한 컨버터를 적용하여 스위칭방식 충방전시스템을 구성하면 기존의 리니어방식 충방전기가 가지고 있던 낮은 효율과 큰 부피 문제를 크게 개선할 수 있다.
Recent, the demand of secondary batteries for electric vehicle is expected to continue to rise according to commercialization of electric vehicle. The secondary battery has to electrical characteristics through the process of repeating the charge and discharge several times in the manufacturing proc...
Recent, the demand of secondary batteries for electric vehicle is expected to continue to rise according to commercialization of electric vehicle. The secondary battery has to electrical characteristics through the process of repeating the charge and discharge several times in the manufacturing process. Charger/discharger is equipment using for battery forming process. There are two conventional types of chargers/dischargers. One is a linear type charger/discharger and the other is a switching type charger/discharger. The linear type is simple and easy to control, However, its efficiency is less than 50[%]. The discharged energy in linear type can not be regenerated to the source and wasted in switching elements, and thus the application of the linear type is limited to the small size battery. HEV(Hybrid Electric Vehicle) or PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle) is employ battery pack exceeding 100[V]. But in case of short-street or low-speed electric vehicles, such as LEV(Light Electric Vehicle) and NEV(Neighborhood Electric Vehicle) is employ battery pack below 100[V]. 100[V] or more battery packs is using pack charger/discharger of the switching type. But, 100[V] or less battery pack is using charger/discharger of linear type still. Linear type charger/discharger is increase in proportion to the loss of the battery voltage change width increases. Thus, it is very inefficient even if used in a battery pack of 100[V] or less. In this paper, we propose a bidirectional converter with single controller available for continuous operation. It can be used in a battery pack charger/discharger of less than 100[V]. The controller of proposed bi-directional converters consists of single controller for forward and reverse control. Therefore, proposed converter is possible that continuous bi-directional power conversion. Therefore can be used as a device for supplying power to the charger/discharger a number of individual operations, respectively. In order to verify the performance of proposed bidirectional converter carried out simulation and experiment. also, we was produced 110[V], 55[A] converter and 100[V], 50[A] charger/discharger prototype. Experimental results show that proposed bidirectional converter is able to continuously power conversion in load variation. If the proposed bidirectional converter is apply to charger/discharger of switching type, then it is expected that the problems of low efficiency and large volume will be improved.
Recent, the demand of secondary batteries for electric vehicle is expected to continue to rise according to commercialization of electric vehicle. The secondary battery has to electrical characteristics through the process of repeating the charge and discharge several times in the manufacturing process. Charger/discharger is equipment using for battery forming process. There are two conventional types of chargers/dischargers. One is a linear type charger/discharger and the other is a switching type charger/discharger. The linear type is simple and easy to control, However, its efficiency is less than 50[%]. The discharged energy in linear type can not be regenerated to the source and wasted in switching elements, and thus the application of the linear type is limited to the small size battery. HEV(Hybrid Electric Vehicle) or PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle) is employ battery pack exceeding 100[V]. But in case of short-street or low-speed electric vehicles, such as LEV(Light Electric Vehicle) and NEV(Neighborhood Electric Vehicle) is employ battery pack below 100[V]. 100[V] or more battery packs is using pack charger/discharger of the switching type. But, 100[V] or less battery pack is using charger/discharger of linear type still. Linear type charger/discharger is increase in proportion to the loss of the battery voltage change width increases. Thus, it is very inefficient even if used in a battery pack of 100[V] or less. In this paper, we propose a bidirectional converter with single controller available for continuous operation. It can be used in a battery pack charger/discharger of less than 100[V]. The controller of proposed bi-directional converters consists of single controller for forward and reverse control. Therefore, proposed converter is possible that continuous bi-directional power conversion. Therefore can be used as a device for supplying power to the charger/discharger a number of individual operations, respectively. In order to verify the performance of proposed bidirectional converter carried out simulation and experiment. also, we was produced 110[V], 55[A] converter and 100[V], 50[A] charger/discharger prototype. Experimental results show that proposed bidirectional converter is able to continuously power conversion in load variation. If the proposed bidirectional converter is apply to charger/discharger of switching type, then it is expected that the problems of low efficiency and large volume will be improved.
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