저궤도 위성용 리튬이온 배터리의 고속 셀 밸런싱 및 모듈화 시스템에 관한 연구 = A Study on High-Speed Cell Balancing and Modularization System for Low Earth Orbit (LEO) Satellite Li-ion Batteries

국문 초록 (Abstract)

II. 저궤도 위성을 위한 고속 체인 구조 셀 밸런싱회로논문 제출자 이 은서지 도 교 수 한 정규
본 논문에서는 적은 소자를 갖는 새로운 고속 셀 밸런싱 회로를 제안한다.
제안된 회로는 단순한 구조를 갖는 기존 BBC 컨버터의 구조에 결합 인덕터를 도입하여 체인구조를 형성합니다. 그 결과, BBC 컨버터의 고유한 단순구조를 유지하면서도 부품 수를 줄이고, 먼 셀 간의 빠른 셀 밸런싱을 가능하게 합니다. 또한, 셀 밸런싱 모듈을 통합하여 부품 수를 더욱 줄입니다. 제안하는 회로는 기존의 BBC 셀 밸런싱 회로와 비교하여 인접 셀 간에는27%, 먼 셀 간에는 39 %의 더 높은 셀 밸런싱 속도를 달성합니다. 따라서제안하는 회로는 고전압 배터리 시스템에서 소형 설계, 높은 신뢰성, 그리고빠른 셀 밸런싱 성능이 요구되는 응용분야에 적합합니다.

III. 고유 양방향 Cuk 컨버터 구조를 활용한 부품 수 감소 모듈 기반 셀 밸런싱 회로 논문 제출자 이 은 서 지 도 교 수 한 정 규
본 논문에서는 소수의 구성 요소로 이루어진 새로운 모듈 기반 셀 밸런싱 회로를 제안한다. 서브모듈 간에 셀 밸런싱을 위해서 단일 브리지 커패시터 를 채택함으로써, 등가적인 양방향 Cuk 컨버터를 구현한다. 모듈 간 셀 밸런 싱을 위해 추가적인 양방향 컨버터가 필요한 기존의 모듈 기반 셀 밸런싱 회로와 비교하여, 제안된 회로는 구성 요소의 수를 크게 줄인다. 또한, 제안 된 컨버터는 모듈 내 설계 자유도를 통해 더 높은 유연성과 확장성을 제공 한다. 더 나아가, 셀 밸런싱 회로로 커플드 인덕터 기반 BB 컨버터를 활용 하기 때문에 빠른 셀 밸런싱 속도를 달성한다. 그 결과, 제안된 회로는 고전 압 배터리 시스템을 사용하는 다양한 응용 분야에 적합한 후보가 될 수 있 다. 또한, 배터리 팩의 전압 레벨이 증가함에 따라(예: 400–800 V) 더 큰 용 량을 달성할 때, 제안된 회로의 장점이 더욱 뚜렷해진다.

목차 (Table of Contents)

• List of Tables i
• List of Figures ii
• Summary (In Korean) iii
• Chapter I. Introduction 1
• 1.1 Research Background 1
• 1.2 Limitations of Conventional Cell Balancing Circuits 4
• 1.3 Research Objectives 7
• Chapter II. High-Speed Chain-Structured Cell Balancing Circuit for LEO
• Satellites
• 2.1 Concept of the Proposed Circuit 8
• 2.2 Operation and Design Analysis of Proposed Circuit 17
• 2.3 Experimental Results 25
• 2.4 Summary 32
• Chapter III. A Module-Based Cell Balancing Circuit with Reduced Component
• Count Utilizing an Inherent Bidirectional Cuk Converter Structure
• 3.1 Modularization of the Proposed Circuit 33
• 3.2 Operation Principles of the Proposed Circuit 38
• 3.3 Comparative Analysis of the Proposed Circuit 43
• 3.4 Experimental Results 45
• 3.5 Summary 50
• Chapter IV. Conclusion 51
• References 52
• ABSTRACT 56