배터리 기술 (22) 썸네일형 리스트형 전기차 초급속 충전시 배터리 온도상승 억제를 위한 펄스 충전 기법 리튬이온 전지의 고율 충전시 발열 메커니즘 분석전기차 초급속 충전에서 배터리 온도 상승은 안전성과 수명에 직접적인 위협이 되는 핵심 문제입니다. 리튬이온 전지의 발열은 크게 줄 발열(Joule heating), 반응 엔탈피, 그리고 엔트로피 변화에 의한 발열로 구분됩니다. 줄 발열은 전류의 제곱에 비례하므로 고율 충전 시 급격히 증가하며, 배터리 내부저항과 밀접한 관련이 있습니다. 내부저항은 옴 저항, 활성화 저항, 농도 저항의 합으로 구성되며, 각각 전해질 이온 전도도, 전극 반응 속도, 그리고 리튬 이온 확산 제한과 관련됩니다. 4C 이상의 고율 충전에서는 줄 발열이 전체 발열량의 80% 이상을 차지하게 됩니다. 반응 엔탈피에 의한 발열은 양극과 음극에서의 리튬 삽입/탈리 반응과 관련됩니다. NC.. 분산형 배터리 시스템의 클러스터 제어를 위한 통신 프로토콜 설계 CAN-FD 기반 실시간 데이터 전송과 메시지 우선순위 관리분산형 배터리 시스템에서 클러스터 제어를 위한 통신 프로토콜의 핵심은 실시간성과 신뢰성을 보장하는 것입니다. CAN-FD(Controller Area Network with Flexible Data-Rate)는 기존 CAN 2.0의 제약을 해결하여 최대 8Mbps의 전송 속도와 최대 64바이트의 데이터 페이로드를 지원합니다. 배터리 클러스터에서는 각 모듈의 전압, 전류, 온도, SOC 등의 실시간 데이터를 효율적으로 전송해야 하므로, CAN-FD의 가변 비트레이트 기능을 활용하여 중요한 메시지는 고속으로, 일반적인 주기 메시지는 저속으로 전송하는 차별화된 전송 전략을 적용합니다. 메시지 우선순위 체계는 배터리 시스템의 안전성과 직결되므로 세심.. ESS용 배터리 화재 조기감지를 위한 다중 센서 융합 기술 열폭주 전조현상 감지를 위한 고감도 온도 센서 어레이 설계에너지저장시스템(ESS)에서 발생하는 배터리 화재는 열폭주(Thermal Runaway) 현상에서 시작되며, 이를 조기에 감지하는 것이 안전성 확보의 핵심입니다. 열폭주 전 단계에서는 배터리 내부 온도가 점진적으로 상승하는 특징을 보이므로, 0.1℃ 수준의 미세한 온도 변화를 감지할 수 있는 고감도 온도 센서 시스템이 필요합니다. 분산 온도 감지(DTS, Distributed Temperature Sensing) 기술은 광섬유를 이용하여 수 킬로미터에 걸친 연속적인 온도 측정이 가능하며, 공간 분해능 1m, 온도 분해능 0.01℃의 성능을 달성할 수 있습니다. 온도 센서 어레이의 배치는 배터리 랙의 열적 특성을 고려하여 최적화되어야 합니다. 각.. 마이크로그리드에서 배터리 ESS의 주파수 조정 응답속도 최적화 주파수 변동 예측을 위한 실시간 부하 예측 알고리즘마이크로그리드에서 주파수 안정성을 확보하기 위해서는 부하 변동을 사전에 예측하여 선제적으로 대응하는 것이 핵심입니다. 실시간 부하 예측 알고리즘은 과거 부하 패턴, 기상 데이터, 요일/시간대 정보를 종합하여 미래 15분-1시간 구간의 부하를 예측합니다. ARIMA(Auto-Regressive Integrated Moving Average) 모델은 시계열 데이터의 추세와 계절성을 반영할 수 있어 기본적인 부하 예측에 효과적이며, 특히 정상성 확보를 위한 차분(Differencing) 과정과 Box-Jenkins 방법론을 통한 파라미터 최적화가 중요합니다. 최근에는 LSTM(Long Short-Term Memory) 신경망과 GRU(Gated Recurr.. V2G(Vehicle-to-Grid) 시스템의 배터리 열화 최소화 충방전 전략 전기화학적 노화 메커니즘 기반 열화 모델링V2G 시스템에서 배터리 열화를 최소화하기 위해서는 먼저 리튬이온 배터리의 노화 메커니즘을 정확히 이해해야 합니다. 배터리 노화는 크게 용량 감소(Capacity Fade)와 전력 감소(Power Fade)로 구분되며, 이는 활성 리튬 손실(Loss of Lithium Inventory, LLI), 활물질 손실(Loss of Active Material, LAM), 그리고 전도도 손실(Loss of Conductivity) 등의 물리적 현상에 기인합니다. SEI(Solid Electrolyte Interphase) 층의 성장은 리튬 이온을 비가역적으로 소모하여 용량 감소를 야기하며, 이 과정은 온도와 SOC에 대해 지수적 의존성을 보입니다. 전기화학적 열화 모델은.. 전기차 배터리의 2차 사용을 위한 성능 평가 및 그룹핑 기술 잔존 용량 측정과 내부 저항 분석을 통한 배터리 상태 진단전기차에서 회수된 배터리의 2차 활용을 위해서는 먼저 정확한 성능 평가가 선행되어야 합니다. 잔존 용량(Remaining Capacity) 측정은 완전 충방전을 통한 직접 측정법과 전기화학 임피던스 분광법(EIS)을 이용한 간접 측정법으로 구분됩니다. 직접 측정법에서는 CC-CV(Constant Current-Constant Voltage) 프로토콜을 사용하여 0.1C 저율로 완전 충전 후 0.5C로 방전하면서 실제 방전 용량을 측정합니다. 이때 방전 종료 전압은 셀 종류에 따라 2.5-3.0V로 설정되며, 측정된 용량을 초기 정격 용량과 비교하여 용량 유지율을 계산합니다. 내부 저항 분석은 배터리의 전력 성능과 노화 상태를 평가하는 핵심 지표.. 리튬이온 배터리 팩의 온도 불균일성 해결을 위한 능동 열관리 시스템 열전도성 인터페이스 재료와 마이크로채널 냉각 구조 설계리튬이온 배터리 팩에서 발생하는 온도 불균일성은 배터리 성능 저하와 수명 단축의 주요 원인입니다. 이를 해결하기 위한 첫 번째 접근법은 배터리 셀 간의 열전도 경로를 최적화하는 것입니다. 열전도성 인터페이스 재료(TIM, Thermal Interface Material)는 배터리 셀과 냉각 플레이트 사이의 접촉 열저항을 최소화하는 핵심 소재로, 일반적으로 2-8W/mK의 열전도도를 가지는 실리콘 기반 컴파운드나 그래핀 첨가 폴리머가 사용됩니다. 마이크로채널 냉각 시스템은 냉각 효율을 극대화하기 위해 냉각 플레이트 내부에 직경 0.1-2mm의 미세 채널을 형성하는 기술입니다. 이 채널들은 층류 유동 조건에서 높은 열전달 계수를 제공하며, 레이놀즈 수.. 연료전지 차량용 수소저장탱크의 복합재료 설계 및 안전성 평가 탄소섬유 강화 복합재료의 적층 구조와 압력용기 설계 원리수소연료전지 차량의 핵심 구성요소인 수소저장탱크는 700bar라는 극고압 환경에서 안전하게 수소를 저장해야 하는 까다로운 요구사항을 만족해야 합니다. 이러한 극한 조건을 견디기 위해 현재 Type IV 압력용기가 주로 사용되고 있으며, 이는 플라스틱 라이너 위에 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)을 다층으로 감싼 구조로 설계됩니다. 탄소섬유 복합재료의 적층 설계에서 가장 중요한 요소는 섬유 배향각의 최적화입니다. 원주방향(90도), 나선방향(±55도), 축방향(0도)으로 섬유를 배치하여 후프응력과 축방향응력을 효과적으로 분산시킵니다. 특히 원통형 압력용기에서는 후프응력이 축방향응력의 2배로 발생하기 때문에, 원주방향 섬유의 비율을 높여 설계하는 것이 .. 이전 1 2 3 다음
