| 초록 |
1.분석자 서문 전기자동차가 최근 상당한 주목을 끌고 있으며, 배터리 기술도 많이 발전했다. 배터리 기술이 크게 향상되었지만, 현재 배터리는 전기자동차 전력 소비의 에너지 요구를 완전히 충족시키지 못하고 있다. 핵심 쟁점 중 하나는 배터리 충/방전 과정에서 빈번하게 발생하는 일정하지 않은 에너지 소비이다. 이것은 배터리의 전기화학적 프로세스에 매우 해롭다. 유용한 해결책은 슈퍼커패시터와 배터리를 결합하는 것이다. 슈퍼커패시터는 기본적으로 배터리와 구조가 유사한 전기화학 전지이면서, 피크 전류 성능이 보다 높고 사이클 성능이 우수하다. 이 구조에서 슈퍼커패시터는 배터리가 공급할 수 없는 초과 에너지를 제공할 수 있다. 배터리와 슈퍼커패시터 각각의 개별 장치 관점 이외에, 해당 하이브리드 시스템의 구조를 전기공학 관점에서 설계하는 것이 가장 중요하다. 본 분석에서는 다양한 배터리/슈퍼커패시터 하이브리드 시스템의 전기자동차 적용에 관한 최근의 연구 결과를 요약하여 하이브리드 시스템에 대한 이해를 돕고자 하였다. 2. 목차 1. 서론 2. HESS의 구조, 설계 및 성능 3. HESS용 에너지 관리 시스템 4. 열적 영향 분석 5. 주행 사이클 영향 분석 6. HESS 모델링과 시뮬레이션 7. 분석자 결론 환경적 문제와 시장수요로 인해 전기자동차가 인기를 끌고 있지만, 전기화학적 에너지 저장 시스템은 연료 기반 차량과 경쟁하기에는 아직 기대치를 훨씬 밑돌고 있다. 최근 배터리 기술의 발전은 시장에서 상당히 경쟁력이 있는 전기자동차를 생산할 수 있는 좋은 기회를 제공하였지만, 배터리에 관련된 전기화학반응의 열역학적 및 동역학적인 제한은 차량의 불규칙한 에너지 소비 관련 요구사항을 완전히 충족시키지 못하고 있다. 하지만 배터리 시스템과 함께 슈퍼커패시터를 사용하면 요구조건을 충족시킬 수 있다. 이러한 하이브리드 구조에서는 배터리 시스템이 에너지를 공급할 수 없는 짧은 펄스 시간 동안 슈퍼커패시터는 빠르게 에너지를 공급할 수 있다. 그 이후, 안정적인 에너지 흐름은 배터리 팩에 의해 공급된다. 그러나 배터리/슈퍼커패시터 시스템은 2개의 전기화학적 전원을 연결하는 것만큼 간단하지 않다. 개별적인 셀 구조 외에도, 전체 전기 시스템은 하나의 완전한 전원을 만들기 위해 정교하게 조정돼야 한다. 각 전기화학 전지가 충전하거나 방전할 시기와 방법을 결정하는 것도 중요하다. 이는 전기화학 전지의 정기적인 시험과는 다른 복잡한 사용 절차를 동반한다. 따라서 미래 전지의 설계는 전원의 전기화학 부분과 전기자동차의 전체 전원의 전기 계통을 설계하는 연구원들 사이의 긴밀한 협력에 기초해야 한다. 이 두 연구 분야 사이에는 아직도 커다란 간극이 존재한다. 그리고 전기자동차용 에너지저장장치가 극복해야 할 또 하나의 문제는 충전 시간이며, 현재 테슬라 자동차의 경우 초고속 충전으로 30분동안 80 #37;가량 충전이 가능하다. 이러한 충전 시간을 단축하기 위한 재료 및 급속충전기 관련 연구가 매우 활발하게 진행되고 있으며 저장장치로는 현재보다 개선된 특성을 가진 슈퍼커패시터가 활용될 것으로 보여진다. References 1. Lia Kouchachvili, Wahiba YaIci, Evgueniy Entchev, Hybrid battery/supercapacitor energy storage system for the electric vehicles, Journal of Power Sources, 2018. 2. Z. Song, J. Li, X. Han, L. Xu, L. Lu, M. Ouyang, Heath Hofmann multi-objective optimization of a semi-active battery/supercapacitor energy storage system for electric vehicles, Appl. Energy, 2014. 3. Z. Song, H. Hofmann, J. Li, J. Hou, X. Zhang, M. Ouyang, The optimization of a hybrid energy storage system at subzero temperatures: energy management strategy design and battery heating requirement analysis, Appl. Energy, 2015. 4. D.H. Lee, U.S. Kim, C.B. Shin, B.H. Lee, B.W. Kim, Y. Kim, Modelling of the thermal behaviour of an ultracapacitor for a 42-V automotive electrical system, J. Power Sources, 2008. 5. G. Wight, H. Garabedian, B. Arnet, J. Morneau, Integration and testing of a DC/DC controlled supercapacitor into an electric vehicle, 18th International Electric Vehicle Symposium: Proceedings, October 2001. 6. K. Chau, Y. Wong, Hybridization of energy sources in electric vehicles, Energy Convers. Manage, 2001. 7. J. Armenta, C. NUNez, N. Visairo, I. LAzaro, An advanced energy management system for controlling the ultracapacitor discharge and improving the electric vehicle range, J. Power Sources, 2015. 8. Z. Song, J. Hou, S. Xu, M. Ouyang, J. Li, The influence of driving cycle characteristics on the integrated optimization of hybrid energy storage system for electric city buses, Energy, 2017. ※ 이 자료의 분석은 한국폴리텍VI대학의 윤상진님께서 수고해주셨습니다. |
