$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

현재 전기자동차와 신재생에너지전원의 출력안정화에 필수적인 2차전지가 개발되고 있고, 2차전지의 효율적인 운용을 위하여 상태감시 기술과 수명예측 기술이 요구되고 있다. 기존의 2차전지 상태감시 방법으로는 전압과 비중에 의한 충전상태평가 방법 등이 있으나, 이 방법은 온도에 따라 변화되는 전압과 비중의 특성을 고려할 수 없는 한계점을 가지고 있다. 즉, 2차전지의 SOC를 평가하기 위해서는 전지 케이스 내부의 전해액 온도에 따라 달라지는 비중 값을 측정해야 하지만, 대부분의 2차전지는 밀폐형으로 보급되고 있어서 전해액의 상태를 파악하기 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 전지내부의 온도를 보정하는 열전달식을 유도함으로 정확한 SOC평가 알고리즘을 제시하였다. 또한 2차전지의 수명 예측 방법으로는 내부저항 측정 또는 잔존 용량 측정 등의 수명 예측 방법들이 있으나, 충 방전상태와 충전 후 방치시간, 사용 환경 등 여러 가지 요인에 의해 2차전지의 수명을 정확하게 판단하기 어렵다. 따라서 상기의 문제점을 해결하기 위해 $20^{\circ}C$로 환산된 비중 값에 대하여 전지의 충 방전에 대한 비중누적 값을 계산함으로 충 방전 사이클을 판정하는 수명예측 알고리즘을 제시하였다. 상기에서 제시한 알고리즘을 바탕으로 시험 장치를 제작하여 다양한 시뮬레이션을 수행한 결과, 기존의 방법에 비하여 본 논문에서 제안한 알고리즘이 정확한 연축전지의 상태감시 및 수명예측에 대한 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper deals with the state of charge(SOC) and life cycle evaluation algorithm for lead-acid battery, which is essential factor of the electric vehicle(EV) and the stabilization of renewable energy in the smart grid. In order to perform the effective operation of the lead-acid battery, SOC and l...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 보수형 연축전지는 방전심도(DOD: Depth of discharge)에 따라 1,000~1,500 사이클을 기준으로 교체를 하고 있지만, 이 사이클을 정확하게 측정하는 방법이 아직 제시되고 있지 않아, 실 계통에서 많은 문제점을 발생하고 있다. 따라서 본 논문에서는 20℃로 환산된 누적 비중 값을 고려한 충 ⦁ 방전 사이클알고리즘을 제시하여 연축전지의 정확한 수명예측을 하고자 한다.
  • 또한 2차전지의 수명 예측 방법으로는 내부저항 측정 또는 잔존 용량 측정 등의 수명 예측 방법들이 있으나, 충 ⦁ 방전상태와 충전 후 방치시간, 사용 환경등 여러 가지 요인에 의해 2차전지의 수명을 정확하게 판단하기 어렵다. 따라서 본 논문에서는 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 2차전지중에 하나인 연축전지의 상태 감시 및 수명예측에 대한 최적 알고리즘을 제시하고, 이를 바탕으로 시험 장치를 제작하여 연축전지의 운용특성을 해석하고자 한다. 즉, 기존에 사용하고 있는 전압에 의한 SOC평가 방법을 개선하여 전지내부의 온도를 보정하는 열전달식을 유도함으로 정확한 SOC평가 알고리즘을 제시하고, 20℃로 환산된 비중 값에 대하여 전지의 충 ⦁ 방전에 대한 비중누적 값(GCref, GDref)을 계산함으로 충 ⦁ 방전 사이클을 판정하는 수명예측 알고리즘을 제시 하였다.
  • 일반적으로 보수형 연축전지는 DOD에 따라1,000~1,500 사이클을 기준으로 교체를 하고 있지만, 이 사이클을 정확하게 측정하는 방법이 아직 제시되고 있지 않은 실정이다. 따라서 본 논문에서는 정확한 수명예측을 위하여 20℃로 환산된 누적비중 값을 고려한 수명예측 알고리즘을 제시하였다.
  • 따라서 본 논문에서는 축전지 케이스온도(Tcase)와 외부온도(T∞)를 측정하여 축전지의 내부온도(Tinside)를 파악하는 방안을 제시하고자 한다.
  • 최근 출시되는 연축전지는 밀폐형 축전지가 대부분이므로 전해액의 온도를 정확히 측정하는 것은 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 출력전압과 출력 전류 및 연축전지 케이스와 상온온도를 측정하여, 열전달식과 비중 식에 대입함으로서, 연축전지의 기전력과 비중, 비중과 SOC 사이의 상호 관계 및 전해액 온도에 따라 변하는 비중 값을 이용하여 연축전지의 SOC를 평가하는 방법을 제시하고자 한다.
  • (1) 최근 출시되는 연축전지는 밀폐형 축전지가 대부분이므로 전해액의 온도를 정확히 측정하는 것은 어려운 실정이다. 따라서 본 논문에서는 출력전압과 출력 전류 및 연축전지 케이스와 상온온도를 측정하여, 열전달식과 비중에 대입함으로, 연축전지의 기전력과 비중, 비중과 SOC 사이의 상호 관계 및 전해액 온도에 따라 변하는 비중 값을 이용하여 연축전지의 SOC를 평가하는 방법을 제시하였다.
  • 본 논문에서는 비중 및 열전달식을 이용한 SOC평가알고리즘과 20℃로 환산된 비중 누적 식을 이용한 수명평가 알고리즘을 제시하였다. 다양한 시뮬레이션을 수행한 결과 본 연구에서 제시한 알고리즘이 향후 여러 분야의 산업현장에 사용하고 있는 연축전지의 보수 및 유지분야에 활용할 수 있음을 확인하였다.
  • 따라서 초기치를 100%충전 상태로 설정하면 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있다. 본 논문에서는 상기의 AH counting법과 본 논문에서 제안한 SOC평가 방법을 비교평가하기 위하여 그림 3과 같은 SOC 비교평가알고리즘을 제안하였다. 그림 3의 좌측부분은 제안방법이고 우측부분은 AH counting법의 알고리즘을 나타낸 것이다.
  • 본 논문에서는 앞에서 제시한 SOC평가 알고리즘을 이용하여 정확한 연축전지의 상태감시 장치를 제작하였다. 연축전지와 저항, DAQ, 전류션트를 이용하여 연축전지의 전압 및 전류 케이스온도와 상온온도를 측정하는 하드웨어장치를 제작하였으며, 앞에서 제시한 SOC평가 알고리즘을 이용하여 LAbview 소프트웨어를 제작하였다.
  • 본 논문에서는 연축전지 중 밀폐형 연축전지 사용 및 관리 시 발생하는 여러 문제점에 대한 효율적인 해결 방안을 제시하고자 연축전지 상태감시 알고리즘을 제시하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
2차전지의 수명을 정확하게 판단하기 어려운 이유는 무엇인가? 따라서 본 논문에서는 전지내부의 온도를 보정하는 열전달식을 유도함으로 정확한 SOC평가 알고리즘을 제시하였다. 또한 2차전지의 수명 예측 방법으로는 내부저항 측정 또는 잔존 용량 측정 등의 수명 예측 방법들이 있으나, 충 방전상태와 충전 후 방치시간, 사용 환경 등 여러 가지 요인에 의해 2차전지의 수명을 정확하게 판단하기 어렵다. 따라서 상기의 문제점을 해결하기 위해 $20^{\circ}C$로 환산된 비중 값에 대하여 전지의 충 방전에 대한 비중누적 값을 계산함으로 충 방전 사이클을 판정하는 수명예측 알고리즘을 제시하였다.
스마트그리드 보급 사업하에 무엇이 개발되고 어떤 기술이 요구되고 있는가? 우리나라에서도 국가적인 차세대 성장 동력 산업의 하나로 전기자동차와 신재생에너지전원을 포함한 스마트그리드 보급 사업을 진행하고 있다. 이러한 배경 하에 전기자동차와 신재생에너지전원(태양광, 풍력)의 출력안정화에 필수적인 2차전지가 개발되고 있고, 2차전지의 효율적인 운용을 위하여 상태감시 기술과 수명예측 기술이 요구되고 있다. 기존의 2차전지 상태 감시 방법으로는 전압과 비중에 의한 충전상태(SOC: State of charge)평가 방법 등이 있으나, 이 방법은 온도에 따라 변화되는 전압과 비중의 특성을 고려할 수 없는 한계점을 가지고 있다.
기존의 2차전지 상태감시 방법 중 전압과 비중에 의한 충전상태평가 방법의 한계점은? 현재 전기자동차와 신재생에너지전원의 출력안정화에 필수적인 2차전지가 개발되고 있고, 2차전지의 효율적인 운용을 위하여 상태감시 기술과 수명예측 기술이 요구되고 있다. 기존의 2차전지 상태감시 방법으로는 전압과 비중에 의한 충전상태평가 방법 등이 있으나, 이 방법은 온도에 따라 변화되는 전압과 비중의 특성을 고려할 수 없는 한계점을 가지고 있다. 즉, 2차전지의 SOC를 평가하기 위해서는 전지 케이스 내부의 전해액 온도에 따라 달라지는 비중 값을 측정해야 하지만, 대부분의 2차전지는 밀폐형으로 보급되고 있어서 전해액의 상태를 파악하기 어려운 실정이다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (10)

  1. IEEE $484-2002^{TM}$ , IEEE Recommended Practice for Installation Design and Installation of Vented Lead-Acid Batteries for Stationary Applications 

  2. IEEE $450-2002^{TM}$ , IEEE Recommended Practice for Maintenance, Testing, and Replacement of Vented Lead-Acid Batteries for Stationary Applications 

  3. IEEE $100^{TM}$ , The Authoritative Dictionary of IEEE Standards Terms Seventh Edition 

  4. IEEE $308^{TM}$ -1991, IEEE Standard Criteria for Class 1E Power Systems for Nuclear Power Generating Stations 

  5. IEEE $323^{TM}$ -1983, IEEE Standard for Qualifying Class 1E Equipment for Nuclear Power Generating Stations 

  6. IEEE $494^{TM}$ -1974, IEEE Standard Method for Identification of Documents Related to Class 1E Equipment and Systems for Nuclear Power Generating Stations 

  7. IEEE $535^{TM}$ -1986, IEEE Standard for Qualification of Class 1E Lead Storage Batteries for Nuclear Power Generating Stations 

  8. IEEE $946^{TM}$ -1992, IEEE Recommended Practice for the Design of DC Auxiliary Power Systems for Generating Stations 

  9. IEEE $1375^{TM}$ -1998, IEEE Guide for the Protection of Stationary Battery Systems 

  10. Cheol-sik Seo, "The Battery Management System for UPS Lead-Acid Battery", Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers Vol. 22, No.6, pp. 127-133, 2008. 6, DOI: http://dx.doi.org/10.5207/JIEIE.2008.22.6.127 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

FREE

Free Access. 출판사/학술단체 등이 허락한 무료 공개 사이트를 통해 자유로운 이용이 가능한 논문

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로