하이브리드 자동차의 배터리관리시스템 대한 연구

소개글

하이브리드 자동차의 배터리관리시스템 대한 연구에 대한 보고서 자료입니다.

목차

요약 v

제 1 장 서 론 1

제 2 장 하이브리드 자동차(HEV) 2
2.1 배경 2
2.1.1 하이브리드 자동차(HEV)의 현재 개발현황 3
2.1.2 하이브리드 자동차(HEV)의 전망 3
2.2 하이브리드 자동차용 전지 5
2.2.1 하이브리드 자동차의 구동 시스템 5
2.2.2 하이브리드 자동차용 전지의 요건 7
2.2.3 리튬이온전지의 원리 7
2.3 하이브리드 자동차에서의 리튬이온전지의 경쟁력 9
2.3.1 성능 9
2.3.2 리튬이온전지의 가격 경쟁력 10
2.3.3 리튬이온전지 적용 전망 11
2.3.4 하이브리드 자동차 전지 시장 전망 12
2.4 국내외 하이브리드 자동차용 리튬전지 개발 동향 13
2.4.1 국외 하이브리드용 리튬전지 13
2.4.2 국내 하이브리드용 리튬전지 14
제 3 장 배터리관리시스템 16
3.1 배터리관리시스템의 정의 16
3.2 BMS(Battary Management System)의 주요 구성 17
3.3 배터리관리시스템 관리 전략 19
3.3.1 제어 전략 목표 19
3.3.2 충전 상태 관리 20
3.3.3 충전 상태 예측 20
3.3.4 가용한 충방전 파워 제한 20
3.3.5 배터리 냉각 21
3.4 배터리관리시스템의 개발 21
3.4.1 Battery Monitoring Control 21
3.4.2 BMS Communication 25
3.4.3 Cooling FAN Control 26
3.4.5 Battery의 SOC 알고리즘 27
3.4.6 Battery 과전압 보호 제어 28

제 4 장 결론 29

參考文獻 31

본문내용

stem)에 탑재하였다. 이 방법은 가장 널리 사용하는 방법으로 배터리 터미널에서 관찰되는 전류를 사용하여 Ampere-Hour Counting의 알고리즘을 Ampere Counting을 통하여 시간당 전류량을 배터리용량의 백분율로 SOC(State of Charge)를 계산하는 방법의 알고리즘이다. Coulomb Counting 알고리즘과 비슷하다. Ampere-Hour Counting의 알고리즘으로 배터리 용량을 구하는 방법은 다음 식(3.2)와 같다.
본 연구에서 사용된 알고리즘 방법으로 SOC값을 검출하면 가장 쉽게 접근을 할 수 있을 것이다. 본 연구와 별개로 개발중이며 특허출원중인 알고리즘은 다음과 같다.
하이브리드 자동차에서 산출된 배터리 잔존용량 값을 주행 중이나 정지 시 배터리 안정화를 찾게 되는 시점에 개로전압(OCV:Open Circuit Voltage)을 측정하여 미리 측정된 OCV에 대한 배터리 잔존용량 값을 Table화 하여 배터리 잔존용량(SOC:State of Charge)값과 비교하여 보정하는 알고리즘이다.
3.4.6 Battery 과전압 보호 제어
BMS(Battery Management System)는 기존의 디지털 신호에 의해 과전압을 바이패스 시키는 한가지 방법만 있었지만 각 Cell 배터리 단에 과전압 보호 회로를 추가하여 과충전시 충전전류를 바이패스 하면서 기준전압 이상으로 충전되지 않도록 하는 보호회로를 [그림 3-18]과 같이 구현하였다. 이 방법은 빔허등록을 마친 배터리 과전압 보호방법이다.
[그림 3-18] 배터리 과전압 보호회로
제 4 장 결 론
이 연구를 통해 알아보고자 했던 점은 하이브리드 자동차의 배터리의 효과 적인 관리 시스템이다. 하이브리드 자동차로의 전환에서 중요한 문제는 고출력과 고효율의 배터리 개발의 문제이고 그 보다 더 중요한 문제는 신뢰도 높은 배터리 관리 시스템이다.
현재 양산 판매되고 있는 하이브리드 자동차는 모두 Ni-MH 전지를 탑재하고 있다. 리튬 이온 전지를 탑재한 하이브리드 자동차는 2,3년 후에나 일본에서 상용화될 전망이다. 리튬 이온 전지의 고출력 및 고 에너지 성능은 하이브리드 자동차의 연비를 한층 더 향상시켜 자동차 시장에서 하이브리드 자동차의 시장 점유율을 증대시키는 견인차 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다. 우리나라의 하이브리드 자동차 기술 및 부품 기술은 이미 9년 전부터 양산 판매를 시작한 일본에 비해 매우 뒤떨어진 것이 사실이다. 이 기술의 장벽을 극복하기 위한 노력이 필요하다.
배터리의 개발보다 더 중요한 것은 배터리 시스템은 여러 부품이 결합되어 각각의 역할을 수행하여 차량에 적합한 정보를 보내 최적의 배터리 상태를 제공하여, 신뢰성을 높이고, 차량에 필요한 동력원을 제공해 주는 것이다. 이 연구에서는 병렬형 하이브리드 전기자동차용 배터리 시스템의 구성 및 제어전략을 개략적으로 소개하였다. 현재 이 시스템은 실차에 장착되어 시험 중에 있다. 배터리 관리 시스템은 배터리 및 차량의 안전을 우선적으로 만족하면서, 차량의 고효율 및 저연비를 이루기 위하여 주도적인 역할을 한다. 그러나 적용된 각 부품의 기능과 역할을 차량이라는 큰 시스템과의 잘 맞추어야 하는 유기적인 구조로 되어 있다. 이런 유기적인 구조에 대한 충분한 분석으로 한정된 공간을 가지는 차량에 적합한 기능 및 성능이 되도록 설정하는 것이 경쟁력임을 알았다. 하이브리드 자동차용 리튬 이차전지의 상용화는 기존의 리튬 이차전지 시장을 능가하는 더 큰 이차전지 시장이 형성됨을 의미하며 산업적으로 학문적으로 그 파급효과가 지대 할 것으로 예상 되고 있다. 우리나라는 리튬 이차전지의 세계적 생산국으로 분류되고 있지만 하이브리드 자동차용 연구 기술축적은 선진국 특히 전지 산업 경쟁국인 일본에 비해 소재설계 및 소재 개발의 원천기술이 미흡한 실정으로 연구 개발에 보다 더 많은 투자와 기술축적이 요구되고 있다. 이차전지산업은 에너지 고갈 및 기후변화협약 등 환경문제로 수요가 지속적으로 증대되고 있으며, 자동차에 대한 환경규제 극복 등 연관 산업의 경쟁력 확보에 결정적인 역할을 수행한다, 아울러 에너지 수입국으로서 대체에너지에 대한 미래투자라는 전략적 측면에서도 중요한 의미를 가진다. 국내의 경우 삼성 SDI, LG화학, SK에너지 등 대기업과 코캄, EIG 등 중소기업이 세계적인 수준의 기술을 보유하고 있다, 하지만 보호회로가 충분히 검증되지 않은 상태에서 무분별한 리튬이차전지의 사용은 예기치 않은 사고를 일으키게 된다. 일례로 최근 휴대폰, 노트북 배터리의 폭발 및 발화, 차량용 네비게이션의 배터리가 폭발하면서 화제로 이어지는 사고 등이 발생되고 있어 보호회로에 대한 관심이 집중되고 있다. 이 연구에서는 하이브리드 자동차의 리튬이차전지의 각 분야별 배터리관리시스템에 대한 기능 및 역할에 대해 소개하였다. 우리는 이 연구를 통해서 효과적이고 능률적인 배터리 관리 시스템을 하이브리드 자동차에 적용하여 알아보았다. 앞으로 하이브리드 자동차의 시장이 확대됨에 따라 배터리관리시스템의 역할의 중요함을 인지하고 기술개발에 힘 써야 할 것이다.
참고문헌
[1] 정도양, “하이브리드 자동차용 리튬 이온 전지의 기술 개발 동향”, 전력전자학회집, 2006
[2] \"HIEDGE REPORT\", 2006
[3] D. Y. Jung*, S. W. Kim, J. M. Yoon, \"하이브리드 자동차용 리튬 이온 배터리 시스템의 개발 동향\", LG Chem, Ltd., 2006
[4] 최경덕, 유상길, “디젤 하이브리드 전기자동차의 배터리 관리시스템 개발”, 한국자동차공학회 2005년도 추계학술대회논문집 pp.1453~1457, 2005
[5] 박선순, 구재승, 윤길영, 김철수, “하이브리드전기자동차용 배터리 관리 시스템의 개발”, 한국자동차공학회 춘계학술대회논문집, pp1249~1254, 2002
2009년 2학기 캡스톤 설계 준비 및 발표자료
[1] 연료전지_한글.hwp
[2] 연료전지.ppt
[3] 2차 전지의 기술발전 방향과 차세대 전지.hwp
[4] 납축전지 한글파일.hwp
[5] 배터리성능진단시스템.pdf
[6] 배터리관리시스템.ppt

키워드

하이브리드 자동차,   배터리관리시스템,   BMS,   리튬이온전지,   하이브리드용 리튬전지,   배터리관리시스템의 정의,   BMS의 구성요소,   하이브리드 자동차 구동 시스템