현대 사회는 늘어나는 에너지의 수요로 화석연료의 사용이 점차 증가하고 있다. 이에 따라서 친환경에너지를 이용하고 이로 인해 생성된 에너지를 저장할 매체를 찾기 시작했는데 리튬이차전지가 이에 부합하는 최적의 저장 매체였다. 특히, 리튬이차전지의 용량이 대용량으로 되고 안정성이 높아지면서 ESS같이 복합 시설에서 사용하는 것뿐만 아니라 전지자동차에 탑재되는 가능성이 보여주면서 더욱 더 위상이 높아지고 있다. 전기자동차에 탑재되면서 해결해야 될 문제들이 있는데 그것은 바로 전지의 수명에 대한 것이다. 전지는 결국 소모품이기 때문에 사용자들은 필연적으로 전지를 주기적으로 교체해야만 한다. 전기자동차에는 다량의 전지가 탑재되면서 이를 교체하는데 발생하는 비용 문제로 사용자들은 더 오랜 기간 사용할 수 있는 전지를 희망한다. 이러한 문제속에서 등장한 것이 전지의 충전 방법에 변화를 주는 것이다. 전기자동차의 충전 방식에는 후에 V0G, V1G, V2G라는 것으로 분류가 되었다. V0G는 단순 충전이지만, V1G부터는 그리드라는 개념이 들어갔고, V2G는 차량과 그리드간의 에너지 교환이 가능해졌다. 하지만 V2G는 차량과 그리드 간의 에너지를 지속적으로 교환하기 때문에 전지의 수명에 영향을 주는 문제가 대두되고 있다. 특히, V2G 시스템은 차량과 그리드 간이 에너지를 지속으로 교환하는 방식이기 때문에 전지의 사용량이 늘어남에 따라서 전지를 ...
현대 사회는 늘어나는 에너지의 수요로 화석연료의 사용이 점차 증가하고 있다. 이에 따라서 친환경에너지를 이용하고 이로 인해 생성된 에너지를 저장할 매체를 찾기 시작했는데 리튬이차전지가 이에 부합하는 최적의 저장 매체였다. 특히, 리튬이차전지의 용량이 대용량으로 되고 안정성이 높아지면서 ESS같이 복합 시설에서 사용하는 것뿐만 아니라 전지자동차에 탑재되는 가능성이 보여주면서 더욱 더 위상이 높아지고 있다. 전기자동차에 탑재되면서 해결해야 될 문제들이 있는데 그것은 바로 전지의 수명에 대한 것이다. 전지는 결국 소모품이기 때문에 사용자들은 필연적으로 전지를 주기적으로 교체해야만 한다. 전기자동차에는 다량의 전지가 탑재되면서 이를 교체하는데 발생하는 비용 문제로 사용자들은 더 오랜 기간 사용할 수 있는 전지를 희망한다. 이러한 문제속에서 등장한 것이 전지의 충전 방법에 변화를 주는 것이다. 전기자동차의 충전 방식에는 후에 V0G, V1G, V2G라는 것으로 분류가 되었다. V0G는 단순 충전이지만, V1G부터는 그리드라는 개념이 들어갔고, V2G는 차량과 그리드간의 에너지 교환이 가능해졌다. 하지만 V2G는 차량과 그리드 간의 에너지를 지속적으로 교환하기 때문에 전지의 수명에 영향을 주는 문제가 대두되고 있다. 특히, V2G 시스템은 차량과 그리드 간이 에너지를 지속으로 교환하는 방식이기 때문에 전지의 사용량이 늘어남에 따라서 전지를 열화(degradation)를 가속화 시킬 우려가 있다. 그러나 실제로 전지의 사용량과 열화 속도의 관계가 명확하게 밝혀지지 않았다. 이번 연구에서는 물리해석모델을 바탕으로 전지를 V2G에 적용시켜 운전할 때 전지의 수명이 실제로 감소하는지의 여부와 열화에 영향을 미치는 운전 요소를 규명하였다. 본 논문에서는 준 2차원 수학적 모델을 개발하였고, 이 모델을 통해서 전기자동차의 충전/방전 과정을 VXG 별로 만들어서 수명 저하를 비교하였다. 또한, 이 시나리오를 통해서 전지의 수명의 저하를 가져오는 요인들을 찾았다. 이 요인들에는 SOC의 크기 휴식 시간, 방전 깊이, 파워의 크기 등이 있다. 이 요인들이 전지의 수명에 얼마나 영향을 미치는지 결과를 비교했다. 결과적으로 보면, V2G, V1G, V0G 순으로 기대 수명이 길게 나타났다. 이는 지속적인 에너지로 교환으로 V2G가 가장 수명이 빠르게 감소하는 것이 아닌 V0G에 비해서 평균 SOC를 낮추는 효과 때문에 이러한 결과를 얻었다. 또한, V1G의 경우 충전 파워를 조절했기 때문에 V0G보다 수명 저하 속도가 느렸다. V1G에서는 초기 충전 SOC의 크기가 크고, 충전 파워의 크기가 클수록 수명 저하가 빠르게 일어났고, SOC의 크기가 낮을 때 휴식 시간이 길수록 수명 저하 속도가 느렸다. V2G에서는 V1G 때와 마찬가지로 충전 SOC의 크기가 크고, 방전 시 파워의 크기가 클수록 전지의 수명 저하 속도가 빨랐다. 그러나 방전 SOC의 크기가 클수록 더 오랜 기간 전지를 사용할 수 있었는데, 이것에 관해서는 방전 깊이가 클수록 전지의 평균 SOC 크기가 낮아지는 현상 때문이라 유추할 수 있었다. 추가로 방전 횟수에도 변화를 주었지만 전지의 수명에는 큰 차이가 없었다.
현대 사회는 늘어나는 에너지의 수요로 화석연료의 사용이 점차 증가하고 있다. 이에 따라서 친환경에너지를 이용하고 이로 인해 생성된 에너지를 저장할 매체를 찾기 시작했는데 리튬이차전지가 이에 부합하는 최적의 저장 매체였다. 특히, 리튬이차전지의 용량이 대용량으로 되고 안정성이 높아지면서 ESS같이 복합 시설에서 사용하는 것뿐만 아니라 전지자동차에 탑재되는 가능성이 보여주면서 더욱 더 위상이 높아지고 있다. 전기자동차에 탑재되면서 해결해야 될 문제들이 있는데 그것은 바로 전지의 수명에 대한 것이다. 전지는 결국 소모품이기 때문에 사용자들은 필연적으로 전지를 주기적으로 교체해야만 한다. 전기자동차에는 다량의 전지가 탑재되면서 이를 교체하는데 발생하는 비용 문제로 사용자들은 더 오랜 기간 사용할 수 있는 전지를 희망한다. 이러한 문제속에서 등장한 것이 전지의 충전 방법에 변화를 주는 것이다. 전기자동차의 충전 방식에는 후에 V0G, V1G, V2G라는 것으로 분류가 되었다. V0G는 단순 충전이지만, V1G부터는 그리드라는 개념이 들어갔고, V2G는 차량과 그리드간의 에너지 교환이 가능해졌다. 하지만 V2G는 차량과 그리드 간의 에너지를 지속적으로 교환하기 때문에 전지의 수명에 영향을 주는 문제가 대두되고 있다. 특히, V2G 시스템은 차량과 그리드 간이 에너지를 지속으로 교환하는 방식이기 때문에 전지의 사용량이 늘어남에 따라서 전지를 열화(degradation)를 가속화 시킬 우려가 있다. 그러나 실제로 전지의 사용량과 열화 속도의 관계가 명확하게 밝혀지지 않았다. 이번 연구에서는 물리해석모델을 바탕으로 전지를 V2G에 적용시켜 운전할 때 전지의 수명이 실제로 감소하는지의 여부와 열화에 영향을 미치는 운전 요소를 규명하였다. 본 논문에서는 준 2차원 수학적 모델을 개발하였고, 이 모델을 통해서 전기자동차의 충전/방전 과정을 VXG 별로 만들어서 수명 저하를 비교하였다. 또한, 이 시나리오를 통해서 전지의 수명의 저하를 가져오는 요인들을 찾았다. 이 요인들에는 SOC의 크기 휴식 시간, 방전 깊이, 파워의 크기 등이 있다. 이 요인들이 전지의 수명에 얼마나 영향을 미치는지 결과를 비교했다. 결과적으로 보면, V2G, V1G, V0G 순으로 기대 수명이 길게 나타났다. 이는 지속적인 에너지로 교환으로 V2G가 가장 수명이 빠르게 감소하는 것이 아닌 V0G에 비해서 평균 SOC를 낮추는 효과 때문에 이러한 결과를 얻었다. 또한, V1G의 경우 충전 파워를 조절했기 때문에 V0G보다 수명 저하 속도가 느렸다. V1G에서는 초기 충전 SOC의 크기가 크고, 충전 파워의 크기가 클수록 수명 저하가 빠르게 일어났고, SOC의 크기가 낮을 때 휴식 시간이 길수록 수명 저하 속도가 느렸다. V2G에서는 V1G 때와 마찬가지로 충전 SOC의 크기가 크고, 방전 시 파워의 크기가 클수록 전지의 수명 저하 속도가 빨랐다. 그러나 방전 SOC의 크기가 클수록 더 오랜 기간 전지를 사용할 수 있었는데, 이것에 관해서는 방전 깊이가 클수록 전지의 평균 SOC 크기가 낮아지는 현상 때문이라 유추할 수 있었다. 추가로 방전 횟수에도 변화를 주었지만 전지의 수명에는 큰 차이가 없었다.
In modern society, the use of fossil fuels is gradually increasing due to the increasing demand for energy. Accordingly, people started to search for a medium to use eco-friendly energy and to store the energy generated by this, and a lithium secondary battery was the optimal storage medium correspo...
In modern society, the use of fossil fuels is gradually increasing due to the increasing demand for energy. Accordingly, people started to search for a medium to use eco-friendly energy and to store the energy generated by this, and a lithium secondary battery was the optimal storage medium corresponding to this. In particular, as the capacity of lithium secondary batteries becomes large-capacity and stability increases, not only the possibility of being used in complex facilities such as ESS but also being installed in battery vehicles is showing, and the status is increasing even more. There are problems that need to be solved when installed in electric vehicles, and that is the life of the battery. Since batteries are consumables after all, users inevitably have to replace batteries periodically. As electric vehicles are equipped with a large number of batteries, users are hoping for batteries that can be used for a longer period of time due to the cost incurred in replacing them. What emerged from this problem is to change the way the battery is charged. The charging method of electric vehicles was later classified as V0G, V1G, and V2G. V0G is a simple charging, but from V1G, the concept of a grid has entered, and V2G can exchange energy between the vehicle and the grid. However, since V2G continuously exchanges energy between vehicles and grids, problems affecting the lifespan of cells are emerging. In particular, the V2G system is a method of continuously exchanging energy between vehicles and grids, which is feared to accelerate battery degradation as the battery usage increases. However, the relationship between battery usage and deterioration rate is not clear in practice. Based on the physical interpretation model, this study identified whether or not the life span of the cell actually decreases when driving by applying it to V2G and driving factors that affect deterioration. In this paper, pseudo-two-dimensional mathematical model was developed, and through this model, the charging/discharging process of an electric vehicle was made for each VXG to compare the lifespan degradation. In addition, through this scenario, the factors that lead to the decrease in the life of the battery were found. These factors include the size of the SOC, the break time, the depth of discharge, and the amount of power. The results were compared to see how much these factors affect the battery life. As a result, V2G, V1G, and V0G showed longer life expectancy. This is achieved due to the effect of V2G lowering the average SOC compared to V0G, rather than the fastest reduction in life span by exchange for continuous energy. In addition, V1G was slower in life than V0G due to the adjustment of charging power. In V1G, the larger the initial charge SOC, the larger the charge power, the faster the lifetime degradation, and the slower the life degradation rate was when the SOC was low and the longer the break time. In V2G, the larger the size of the charging SOC, and the larger the power at discharge, the faster the life span of the battery. However, the larger the size of the discharge SOC, the longer the battery could be used, which could be inferred from the phenomenon that the larger the discharge depth, the lower the average SOC size of the battery. In addition, the number of discharges was changed, but there was no significant difference in the life of the battery.
In modern society, the use of fossil fuels is gradually increasing due to the increasing demand for energy. Accordingly, people started to search for a medium to use eco-friendly energy and to store the energy generated by this, and a lithium secondary battery was the optimal storage medium corresponding to this. In particular, as the capacity of lithium secondary batteries becomes large-capacity and stability increases, not only the possibility of being used in complex facilities such as ESS but also being installed in battery vehicles is showing, and the status is increasing even more. There are problems that need to be solved when installed in electric vehicles, and that is the life of the battery. Since batteries are consumables after all, users inevitably have to replace batteries periodically. As electric vehicles are equipped with a large number of batteries, users are hoping for batteries that can be used for a longer period of time due to the cost incurred in replacing them. What emerged from this problem is to change the way the battery is charged. The charging method of electric vehicles was later classified as V0G, V1G, and V2G. V0G is a simple charging, but from V1G, the concept of a grid has entered, and V2G can exchange energy between the vehicle and the grid. However, since V2G continuously exchanges energy between vehicles and grids, problems affecting the lifespan of cells are emerging. In particular, the V2G system is a method of continuously exchanging energy between vehicles and grids, which is feared to accelerate battery degradation as the battery usage increases. However, the relationship between battery usage and deterioration rate is not clear in practice. Based on the physical interpretation model, this study identified whether or not the life span of the cell actually decreases when driving by applying it to V2G and driving factors that affect deterioration. In this paper, pseudo-two-dimensional mathematical model was developed, and through this model, the charging/discharging process of an electric vehicle was made for each VXG to compare the lifespan degradation. In addition, through this scenario, the factors that lead to the decrease in the life of the battery were found. These factors include the size of the SOC, the break time, the depth of discharge, and the amount of power. The results were compared to see how much these factors affect the battery life. As a result, V2G, V1G, and V0G showed longer life expectancy. This is achieved due to the effect of V2G lowering the average SOC compared to V0G, rather than the fastest reduction in life span by exchange for continuous energy. In addition, V1G was slower in life than V0G due to the adjustment of charging power. In V1G, the larger the initial charge SOC, the larger the charge power, the faster the lifetime degradation, and the slower the life degradation rate was when the SOC was low and the longer the break time. In V2G, the larger the size of the charging SOC, and the larger the power at discharge, the faster the life span of the battery. However, the larger the size of the discharge SOC, the longer the battery could be used, which could be inferred from the phenomenon that the larger the discharge depth, the lower the average SOC size of the battery. In addition, the number of discharges was changed, but there was no significant difference in the life of the battery.
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