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폐배터리 모듈의 잔존수명 평가를 위한 임피던스 스펙트럼 측정 장치 개발
Development of the Impedance Spectroscopy Instrument to Evaluate the Residual Useful Life of a Used Battery Module 원문보기

전력전자학회 2019년도 춘계학술대회, 2019 July 02, 2019년, pp.195 - 197  

이승준 (숭실대학교, 전기공학부) ,  파루프 파르한 (숭실대학교, 전기공학부) ,  칸 아사드 (숭실대학교, 전기공학부) ,  최우진 (숭실대학교, 전기공학부)

초록
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자동차용 배터리는 초기 용량의 80% 이하가 되면 교체하게 되며, 근간 폐배터리의 수가 폭발적으로 증가할 것으로 예측되고 있다. 폐배터리의 폐기로 인한 환경 파괴를 방지하고 자원을 재활용하기 위해서 자동차에서 나오는 폐배터리를 에너지저장장치(ESS)로 재사용 하는 것에 대한 관심이 높아지고 있다. 폐배터리를 ESS로 재구성하기 위해서는 폐배터리 모듈의 그레이딩을 통해 비슷한 성능의 모듈끼리 모아서 구성하는 것이 매우 중요하다. 배터리 모듈 간의 불균형은 전체 시스템의 성능을 저하시키며, 따라서 비슷한 성능과 잔존 수명을 가진 모듈을 골라내는 일은 폐배터리의 재사용에 있어서 첫 번째 선결 과제가 된다. 본 연구에서는 폐배터리의 상태 및 잔존수명평가를 위해 배터리 모듈의 임피던스 스펙트럼을 측정할 수 있는 장비를 개발하였다. 폐배터리 모듈에 AC 섭동을 인가하고 이를 측정하여 임피던스 스펙트럼을 계산할 수 있는 하드웨어와 소프트웨어를 개발하였다. 개발 장비는 60V이하의 폐배터리 모듈의 임피던스 스펙트럼을 0.1Hz에서 1kHz까지 측정 가능하며, 측정 결과를 바탕으로 커브 피팅을 통해 등가회로의 파라미터도 계산할 수 있다. SM3에서 얻어진 폐배터리 모듈을 이용하여 측정한 임피던스 스펙트럼을 상용장비인 BIM2로 측정한 결과를 비교하였고, Reduced Chi-Square를 이용한 분석결과 두 데이터가 거의 일치함을 알 수 있었다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 폐배터리 잔존가치 평가에 필요한 모듈형 배터리의 임피던스 스펙트럼을 측정할 수 있는 장치를 개발하 였다. SM3의 폐배터리 모듈을 이용한 임피던스 스펙트럼 측정 실험을 통하여 상용 장비와 개발 장비의 측정 성능을 비교 검증함으로써 개발 장비의 우수함을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자동차용 배터리의 교체 시기는? 자동차용 배터리는 초기 용량의 80% 이하가 되면 교체하게 되며, 근간 폐배터리의 수가 폭발적으로 증가할 것으로 예측되고 있다. 폐배터리의 폐기로 인한 환경 파괴를 방지하고 자원을 재활용하기 위해서 자동차에서 나오는 폐배터리를 에너지저장장치(ESS)로 재사용 하는 것에 대한 관심이 높아지고 있다.
자동차의 폐배터리를 ESS로 재사용하는 것의 목적은? 자동차용 배터리는 초기 용량의 80% 이하가 되면 교체하게 되며, 근간 폐배터리의 수가 폭발적으로 증가할 것으로 예측되고 있다. 폐배터리의 폐기로 인한 환경 파괴를 방지하고 자원을 재활용하기 위해서 자동차에서 나오는 폐배터리를 에너지저장장치(ESS)로 재사용 하는 것에 대한 관심이 높아지고 있다. 폐배터리를 ESS로 재구성하기 위해서는 폐배터리 모듈의 그레이딩을 통해 비슷한 성능의 모듈끼리 모아서 구성하는 것이 매우 중요하다.
전기차의 종류에는 무엇이 있나? 환경 보존과 에너지 절감이라는 세계적인 추세에 발맞추어 세계 각국의 자동차 시장에서 순수한 배터리 전기자동차(BEV), 하이브리드 전기 자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(PHEV)의 판매가 늘어나고 있으며[1] 전기 자동차의 시장침투가 증가함에 따라 향후 폐기되는 배터리의 수는 매년 증가할 것으로 예상한다. 이러한 전기차에서 배출되는 폐배터리를 폐기할 경우 생기는 환경오염 문제로 인하여 국내외에서는 배터리 생산자에게 재활용 의무를 부여하는 생산자책임재활용제도(EPR)을 도입하는 추세[2]이며, 이로 인하여 배터리 재사용에 대한 관심이 증가하고 있다.
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