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리튬이온 배터리 동특성 및 안전성 평가를 위한 배터리 시뮬레이터 시험설비
Test Facility of Battery Simulator for Dynamic Characteristics and Safety Evaluation in Lithium-ion Battery 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.24 no.2, 2024년, pp.133 - 138  

정성인 (광주대학교 전기공학과) ,  윤용호 (광주대학교 전기공학과)

초록
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리튬이온 배터리는 높은 에너지 밀도 빠른 충전조건 긴 사이클수명의 특성으로 여러 분야에서 사용되고 있다. 하지만 리튬이온 배터리는 과충전, 과방전, 물리적손상, 고온에서의 사용은 배터리 수명 감소와 보호회로 손상에 의한 화재 및 폭발에 의한 인명피해를 입힐 수 있다. 이러한 배터리의 위험성을 낮추며 배터리 성능을 향상시키기 위해서는 충전 및 방전 과정에서의 특성들을 분석하고 이해하여야 한다. 따라서 본 논문에서는 배터리 충방전기와 시뮬레이터를 활용하여 리튬이온 배터리의 충전 및 방전 특성을 분석하여 과충전 과방전에 따른 배터리 수명 감소와 보호회로 손상에 의한 화재 및 폭발에 의한 인명피해를 줄이고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Lithium-ion batteries are used in many fields due to their high energy density, fast charging conditions, and long cycle life. However, overcharging, over-discharging, physical damage, and use of lithium-ion batteries at high temperatures can reduce battery life and cause damage to people due to fir...

주제어

#Lithium-ion Batteries   #Battery Simulator Test Facility   #Safety Evaluation   #Battery Performance  

표/그림 (10)

AI 본문요약
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제안 방법

  • 2.2절에서 수행한 리튬이온 배터리 시뮬레이터의 최대충전전압 58.4V, 공칭용량 54Ah로 완전충전된 상태에서 방전전류를 20A, 40A로 설정하여 그림 12와 같이 방전실험을 하였다. 따라서 그림 8(a), 8(b) 모두 설정한 방전전류의 CC 모드로 방전이 이루어지면서 표 1에서 나타낸 방전종지전압 42.
  • 따라서 이러한 기술개발 속도에 맞춰 배터리 성능시험은 특성, 수명, 고장진단, 재활용 등의 다양한 시험방법을 요구하고 있다. 이러한 요구사항에 맞춰 본 논문에서는 시험품인 리튬이온 배터리의 충ㆍ방전에 따른 특성을 살펴보기 위해 소프트웨어를 기반으로 시험 장비를 설계 및 제작하였다.
  • 표 3의 특성이 있는 시험품 리튬이온 배터리 시뮬레이터에 대해 구축한 소프트웨어 시험설비를 이용하여 그림 7과 같이 충전실험을 통해 배터리 시뮬레이터의 특성을 살펴보았다.

대상 데이터

  • 또한 과도한 충ㆍ방전에 따른 배터리의 수명감소와 손상을 방지하기 위해 제어할 수 있는 배터리 충ㆍ방전기가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 리튬이온 배터리 성능분석을 위해 Elektro-Automatik에서 제작한 배터리 전용 양방향 DC 전원공급장치(EA-PSB 9360-40)를 충ㆍ방전기로 사용하였다.
  • 배터리를 가상화하여 소프트웨어로 구성된 리튬이온 배터리 시뮬레이터는 Elektro-Automatik에서 제작한 EA-PSB 11500-60을 사용하였다.
  • 배터리를 가상화하여 소프트웨어로 구성된 리튬이온 배터리 시뮬레이터를 이용하여 시나리오별로 충ㆍ방전실험을 하기 위하여 그림 6과 같이 시험설비를 구성하였다.
  • 소프트웨어 시험설비는 배터리 전용 양방향 DC 전원 공급장치와 실제 리튬이온 배터리를 가상화한 배터리 시뮬레이터를 이용하여 구성하였다.
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참고문헌 (7)

  1. National Fire Agency National Fire Information？System, "Fire statistics for 2023," 2023.？DOI: https://www.nfds.go.kr/stat/general.do 

  2. S. C. Bang and Y. H Yoon, "Performance and？Reliability Analysis using Test Facilities for Secondary？Lithium-ion Batteries," Trans. on KIEE, vol. 72, no.？12, pp. 1789-1794, 2023.？DOI: https://doi.org/10.5370/KIEE.2023.72.12.1789 

    상세보기 crossref

  3. Y. H Yoon, Characteristics of Lithium-ion(Li-ion)？Batteries according to Charging and Discharging by？Scenario," The Journal of The Institute of Internet,？Broadcasting and Communication (IIBC), vol. 23, no.？4, pp. 171-176, 2023.？DOI: http://dx.doi.org/10.7236/JIIBC.2023.23.4.171 

    원문보기 상세보기 crossref

  4. Elektro-Automatik Ltd, Application Note, Using？Bidirectional Programmable DC Power Supplies for？Battery Testing. 

  5. Elektro-Automatik Ltd,, EA-PSB 9000 3U Datasheet. 

  6. M. Chen, G. A. Rincon-Mora, "Accurate, Compact,？and Power-Efficient Li-Ion Battery Charger Circuit,"？IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express？Briefs, vol. 53, no. 11, pp. 1180-1184, 2006. 

    상세보기

  7. Simon Kim and Young Shin Lee, "Electrochemical？Simulation for Limited-Discharge Current Prediction？of Li-ion Secondary Cell Using High-Rate Discharge",？Transactions of the Korean Society of Mechanical？Engineers - A, vol. 39, no. 8, pp. 807-812, 2015. 

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