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온도 및 C-rate에 따른 배터리 팩의 전기적 특성 분석
Analysis of electrical characteristics of 24S1P battery considering temperature and C-rates. 원문보기

전력전자학회 2018년도 전력전자학술대회, 2018 July 03, 2018년, pp.474 - 475  

강태우 (충남대학교) ,  김재호 (충남대학교) ,  이평연 (충남대학교) ,  하미림 (한화지상방산) ,  송현철 (한화지상방산) ,  김종훈 (충남대학교)

초록
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본 논문은 충 방전 실험을 통해 온도와 C-rate에 따른 24S1P 배터리팩 내부 저항 변화와 용량을 비교분석하였다. 충전 및 방전 전류의 크기와 온도의 변화에 따라 변하는 내부 저항과 용량의 변화를 비교분석하기 위해 다양한 온도 조건($-5^{\circ}C$, $25^{\circ}C$, $55^{\circ}C$)에서 SOC별(0.04C, 1/3C) HPPC 테스트를 진행하였다. 실험을 통해 얻은 데이터로 1차 RC 등가모델을 통하여 온도와 C-rate에 따른 저항, 용량 변화를 분석하였다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • 전기적 모델에서 OCV(Open Circuit Voltage)는 전류가 흐르지 않을 때 측정되는 전압이다. Ri는 ohmic저항이고 Rp는 분극저항으로, 본 논문에서는 Ri와 Rp를 분석하였다. 분극 현상은 추가적인 RC 병렬회로로 세부적인 물리화학적 현상을 표현할 수 있다.
  • ) Primsmatic 배터리팩의 저항성분과 용량 분석을 통해 전기적 모델을 제시하였고 정전류, 정전압 실험을 통해 저항을 추출하였다. 마지막으로 서로 다른 온도와 C rate 조건에서 용량과 저항을 측정, 비교분석을 하였다. 배터리 내부 저항은 배터리 열해석이나 수명 연구의 중요한 파라미터로써 이후 관련연구에 접목될 수 있다.
  • 실험에 사용된 배터리팩는 NMC Prismatic 배터리 셀로써 24개의 셀이 직렬 조합으로 구성되어있다. 배터리의 내부 파라미터인 내부 저항을 추출하기 위해 SOC(State Of Charge)별 HPPC 테스트를 진행하였다. 실험은 100[ms]마다 데이터를 측정하였고, 그림3과 같이 완전 충전 이후 각 SOC 5%별 HPPC 테스트를 진행하였다.
  • 본 논문에서는 NMC 배터리 셀을 24개 직렬을 연결한 배터리 팩을 사용했으며 완전 충전을 위해 정격 충전 전류로 CC(Constant Current) 충전 후, CV(Constant Voltage)의 조건으로 충전하여 식(1)과 같은 전류적산법을 통하여 방전용량을 도출하였다. 완전 충전 이후 프로파일 사용과 컷오프(Cut off) 셀 전압 2.
  • 본 논문에서는 NMC 배터리팩의 전기적 특성을 분석을 위한 용량실험과 HPPC 테스트 기반으로 각 5%별 SOC에 해당하는 저항을 추출하였다. 배터리의 전기적 특성인 용량과 저항은 C rate와 온도에 영향을 받는 것을 확인하였다.
  • 본 논문은 NMC(LiNiMnCoO2) Primsmatic 배터리팩의 저항성분과 용량 분석을 통해 전기적 모델을 제시하였고 정전류, 정전압 실험을 통해 저항을 추출하였다. 마지막으로 서로 다른 온도와 C rate 조건에서 용량과 저항을 측정, 비교분석을 하였다.
  • 배터리의 내부 파라미터인 내부 저항을 추출하기 위해 SOC(State Of Charge)별 HPPC 테스트를 진행하였다. 실험은 100[ms]마다 데이터를 측정하였고, 그림3과 같이 완전 충전 이후 각 SOC 5%별 HPPC 테스트를 진행하였다.
  • 분극 현상은 추가적인 RC 병렬회로로 세부적인 물리화학적 현상을 표현할 수 있다. 하지만 내부 저항은 간단한 1차 RC전기 등기모델에서도 분석이 가능하기 때문에 본 논문에서는 1차 RC병렬 회로로 분석하였다.

대상 데이터

  • 실험에 사용된 배터리팩는 NMC Prismatic 배터리 셀로써 24개의 셀이 직렬 조합으로 구성되어있다. 배터리의 내부 파라미터인 내부 저항을 추출하기 위해 SOC(State Of Charge)별 HPPC 테스트를 진행하였다.
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