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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 노대석
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 한국기술교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수27
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2021
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최근, 정부의 녹색성장 및 탄소중립 정책에 따라, 신재생에너지원의 출력 안정화, 수요관리 및 주파수 조정 등 다양한 기능을 가지고 있는 전기 저장장치(energy storage system, ESS)의 설치가 급격하게 증가되고 있다. 그러나, 현장에 설치되어 운용되고 있는 전기저장장치에서 화재가 빈번하게 발생하여, 대규모의 재산피해가 발생되고 있으며, 배터리의 완전충전 이후 휴지기간 동안에 화재사고가 다수 발생된 것으로 보고되고 있다.
특히, ESS용 리튬이온전지는 수많은 셀들의 직·병렬 조합으로 구성되므 로, 열화로 인해 병렬로 연결된 셀들의 SOC 상태가 서로 다른 경우, 의도치 않게 SOC가 높은 셀에서 낮은 셀로 전류가 이동하는 셀프에너지 밸런싱 현상이 발생할 수 있으며, 이러한 현상이 화재의 원인 중 하나로 추정되고 있다.
따라서, 본 논문에서는 ESS의 셀프에너지 밸런싱을 방지하는 새로운 BMS의 회로구성과 운용알고리즘을 제안한다. 또한, 전자기회로 과도해석소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 리튬이온전지의 셀프에너지 밸런싱의 모델링을 수행하고, 이를 바탕으로 Labview S/W를 이용하여 배터리부, 충전기부, 셀프에너지 밸런싱부로 구성된 BMS를 구현한다. 제시한 셀프에너지 밸런싱의 모델링과 시험장치를 바탕으로 정상 셀 및 열화 셀의 특성을 분석한 결과, 열화 셀 대비 정상 셀의 병렬 연결 비율이증가할수록 셀프에너지 밸런싱에 의한 전류가 크게 증가하여, 배터리에악영향을 미칠 가능성이 있음을 알 수 있었고, 셀프에너지 밸런싱 전류가과도하게 높아지는 경우, BMS가 셀들의 병렬연결을 분리하여 리튬이온전지의 안전성을 향상시킬 수 있어, 본 논문에서 제안한 BMS의 유용성을 확인하였다.
특히, ESS용 리튬이온전지는 수많은 셀들의 직·병렬 조합으로 구성되므 로, 열화로 인해 병렬로 연결된 셀들의 SOC 상태가 서로 다른 경우, 의도치 않게 SOC가 높은 셀에서 낮은 셀로 전류가 이동하는 셀프에너지 밸런싱 현상이 발생할 수 있으며, 이러한 현상이 화재의 원인 중 하나로 추정되고 있다.
따라서, 본 논문에서는 ESS의 셀프에너지 밸런싱을 방지하는 새로운 BMS의 회로구성과 운용알고리즘을 제안한다. 또한, 전자기회로 과도해석소프트웨어인 PSCAD/EMTDC를 이용하여 리튬이온전지의 셀프에너지 밸런싱의 모델링을 수행하고, 이를 바탕으로 Labview S/W를 이용하여 배터리부, 충전기부, 셀프에너지 밸런싱부로 구성된 BMS를 구현한다. 제시한 셀프에너지 밸런싱의 모델링과 시험장치를 바탕으로 정상 셀 및 열화 셀의 특성을 분석한 결과, 열화 셀 대비 정상 셀의 병렬 연결 비율이증가할수록 셀프에너지 밸런싱에 의한 전류가 크게 증가하여, 배터리에악영향을 미칠 가능성이 있음을 알 수 있었고, 셀프에너지 밸런싱 전류가과도하게 높아지는 경우, BMS가 셀들의 병렬연결을 분리하여 리튬이온전지의 안전성을 향상시킬 수 있어, 본 논문에서 제안한 BMS의 유용성을 확인하였다.
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