초록 ▼

본 연구의 목표는 실제 에너지 저장장치(energy storage system)에 사용 가능한 원통형셀(cylindrical cell)의 전기화학적 특성 파악 및 이를 토대로 스크리닝(screening) 기반 직렬모듈을 구축하는 것이다. 스크리닝 기반 전기적 등가회로 모델 구현 뒤, thermal network model을 접목하여 다이나믹 특성과 온도에 따른 파라미터 가변성의 반영이 가능한 새로운 융합형 모델을 개발한다. 마지막으로, 이 모델을 이중 확장칼만필터(dual extended Kalman filter; DEKF) 기반

본 연구의 목표는 실제 에너지 저장장치(energy storage system)에 사용 가능한 원통형셀(cylindrical cell)의 전기화학적 특성 파악 및 이를 토대로 스크리닝(screening) 기반 직렬모듈을 구축하는 것이다. 스크리닝 기반 전기적 등가회로 모델 구현 뒤, thermal network model을 접목하여 다이나믹 특성과 온도에 따른 파라미터 가변성의 반영이 가능한 새로운 융합형 모델을 개발한다. 마지막으로, 이 모델을 이중 확장칼만필터(dual extended Kalman filter; DEKF) 기반 SOC(state-of-charge)와 SOH(state-of-health) 추정알고리즘에 적용하여 모든 동작영역(온도포함)에서 운용 가능한 최적의 배터리 관리시스템(battery management system; BMS), 곧 모듈의 충전상태 및 수명의 고성능 추정이 가능하게 한다. 1차년도는 다양한 전기화학적 특성실험 결과를 바탕으로 원통형셀의 스크리닝 기술을 새로이 개발하고, 스크리닝이 잘 구현되었을 때, 이를 바탕으로 실제 직렬모듈의 구축 및 이의 관리를 위한 전기적 등가회로 모델을 제안하였다. 배터리 제조업체의 협력을 통해 원통형셀을 구입하여 전압의 동작범위, 만충/만방 종지전압 등을 측정하여 스크리닝 기술을 구현하였고, 이를 토대로 안정된 직렬모듈 및 모듈의 전기적 등가회로 모델을 완성하였다. 2차년도는 모듈의 thermal network model을 간단히 설계하고 이를 바탕으로 열해석을 실시하여 모듈 내부의 온도특성 분포를 파악하였다. 특별히, 배터리 제조업체 협력으로 주파수 조정용(frequency regulation) 에너지 저장장치를 목표로 고출력용 원통형셀을 특별히 수급 받아 이의 전기화학적 특성실험을 진행하고 직병렬조합 모듈(12S28P)을 구축하여 온도특성 실험 및 thermal network model 기반열해석을 실시하였다(참고로, 직병렬조합 모듈은 스크리닝이 구현되었음). 3차년도는 앞의 1/2차년도에 연구한 전기적 등가회로 모델과 thermal network model을 결합한 최적의 모델을 설계하였고 이를 바탕으로 이중 확장칼만필터기반 SOC/SOH 추정알고리즘을 구현하였다. 실제 전기자동차(HEV)에 적용되는 다양한 전류프로파일에 따른 충방전 전압데이터 확보 후 융합형 모델의 타당성을 검증하였다. 이의 정확성을 판단하기 위해 실제 측정전압과 추정전압과의 차이를 비교하여 과제를 수행하였다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 4
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 6
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 6
• Ⅲ. 연구성과 ... 7
• 끝페이지 ... 8