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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이성근
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 한국해양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수25
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환경문제에 대한 관심이 대두되면서 선박에서 나오는 오염물질을 줄이기 위한 노력이 이어지고 있다. 만약 선박이 전기를 사용하게 되면 미세먼지, 황산화물 등의 대기오염 물질 배출을 감소시킬 수 있다. 그래서 배터리를 이용한 전기추진 선박에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 선박에서는 교류 전원을 사용하는 장비가 많기 때문에 직류 전원인 배터리를 사용하기 위해서는 인버터가 필수적이다. 또한, 선박에서는 BMS(Battery Management System)를 사용하여 배터리 전압 및 전류를 항상 체크하여 문제가 없는지 확인할 수 있도록 하고 있다. 하지만 선박이 동작 중일 때 배터리의 셀에 문제가 발생하면 공급전압이 급감하거나 배터리 전체가 단락되어 안전사고로 이어질 가능성이 높다.
본 논문에서는 이러한 사고에 대처하기 위해 배터리 셀 중 하나가 고장이 나더라도 Bypass 회로를 구성하여 나머지 셀들을 연결함으로써 배터리 전체의 단락을 막는 시스템을 설계하였다. 그리고 스위칭 제어를 통해 배터리 셀의 OCV를 측정하여 배터리의 수명을 추정하는 기능을 구현하였다. 또한, 배터리의 전압이 급감하게 되면 인버터의 출력 또한 변하게 되는데 이로 인한 사고를 방지하기 위해 인버터 출력전류 안정화 기능을 BMS에 구현하였다. 그리고 BMS를 통해 측정, 계산되는 값들을 원거리 PC에서도 모니터링 할 수 있도록 데이터 통신을 활용하여 모니터링 시스템을 구성했다. 그리고 배터리의 수명 측정에 참고할 수 있도록 인버터의 레벨에 따른 배터리의 수명 특성을 비교·분석하는 실험을 실시하였다. 이처럼 기능을 추가한 BMS 및 실험 내용들은 전기추진 선박의 전원 시스템을 개발하는데 도움이 될 것이다.
본 논문에서는 이러한 사고에 대처하기 위해 배터리 셀 중 하나가 고장이 나더라도 Bypass 회로를 구성하여 나머지 셀들을 연결함으로써 배터리 전체의 단락을 막는 시스템을 설계하였다. 그리고 스위칭 제어를 통해 배터리 셀의 OCV를 측정하여 배터리의 수명을 추정하는 기능을 구현하였다. 또한, 배터리의 전압이 급감하게 되면 인버터의 출력 또한 변하게 되는데 이로 인한 사고를 방지하기 위해 인버터 출력전류 안정화 기능을 BMS에 구현하였다. 그리고 BMS를 통해 측정, 계산되는 값들을 원거리 PC에서도 모니터링 할 수 있도록 데이터 통신을 활용하여 모니터링 시스템을 구성했다. 그리고 배터리의 수명 측정에 참고할 수 있도록 인버터의 레벨에 따른 배터리의 수명 특성을 비교·분석하는 실험을 실시하였다. 이처럼 기능을 추가한 BMS 및 실험 내용들은 전기추진 선박의 전원 시스템을 개발하는데 도움이 될 것이다.
목차
목 차List of Figures ivAbstract vi1. 서 론1.1 연구 배경 및 시장현황 11.2 연구 필요성 21.3 연구 목적 32. 관련 이론2.1 배터리의 수명 52.1.1 SOH 62.1.2 배터리 열화 원인 62.1.3 Randles의 배터리 모델 72.1.4 SOC 82.1.5 OCV 92.2 벡터제어 102.2.1 유도전동기 벡터제어 102.2.2 2레벨 벡터제어 112.2.3 3레벨 벡터제어 173. 전기추진 인버터용 BMS3.1 하드웨어 223.1.1 BMS 구성 233.1.2 인버터 출력전류 일정제어 263.1.3 직렬통신(RS-232)모니터링 구성 293.2 소프트웨어 313.2.1 모니터링 소프트웨어 구성 313.2.2 BMS 소프트웨어 순서도 333.3 실험 및 고찰 373.3.1 인버터 레벨에 따른 배터리 수명 예측 373.3.2 인버터 출력전류 일정제어 414. 결론 46참고문헌 49감사의 글 51
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