OCV 기반 실시간 내부저항 추정 기법을 이용한 ESS 배터리 내부저항 추정에 관한 연구 = A Study on the Estimation of Internal Resistance Using a Real-Time Internal Resistance Estimation Technique based on OCV in ESS Batteries

국문 초록 (Abstract)

본 硏究는 OCV 기반 실시간 내부저항 추정 기법을 이용한 ESS 배터 리 내부저항 추정에 관한 硏究이다. 본 연구에서는 에너지저장장치(Energy Storage System, ESS) 배터리 팩 을 대상으로 운전 중 내부저항 변화를 실시간으로 추정하기 위한 기법을 연 구하였다. 기존 내부저항 측정법인 DCIR(Direct Current Internal Resistance)은 정지 상태에서의 펄스 시험을 요구하므로 연속적인 운전 조건 을 충분히 반영하지 못하여 내부저항 상승으로 인한 출력 저하나 이상 발열 을 조기에 파악하기 어렵다는 한계가 있다. 이를 보완하기 위해 본 연구에서 는 실제 운전 데이터를 기반으로 RTIR(Real-Time Internal Resistance) 추 정 알고리즘을 적용하고 DCIR 측정에서 측정된 OCV(Open Circuit Voltage) 변화량을 기준으로 RTIR 계산 구간을 설정하는 방법을 제안하였 다. 또한, ESS 배터리 팩의 연속 충·방전 데이터에 적용하여 SoC 변화에 따 른 내부저항 특성을 비교·분석하였다. 분석 결과, 약 420[s] 구간에서 추정 된 RTIR이 DCIR에서 측정되는 내부저항을 가장 안정적으로 추정하였으며, 특히 중SoC 구간에서 높은 일치도를 보였다. 따라서 제안한 RTIR 기법은 정상 운전 조건에서 내부저항 변화를 실시간으로 모니터링할 수 있는 가능성 을 확인하였으며, 향후 ESS 상태 진단에 활용될 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1.1 연구의 필요성 및 목적 1
• 1.2 선행 연구 3
• 1.3 논문의 구성 4
• Ⅱ. ESS 및 배터리 내부저항 5
• 2.1 에너지저장장치(ESS) 5
• 2.2 국내 ESS 화재 현황 15
• 2.3 배터리 내부저항 23
• Ⅲ. 제안하는 실시간 내부저항(RTIR) 추정 28
• 3.1 DCIR 측정법 28
• 3.2 ACIR 측정법 31
• 3.3 RTIR 추정법 34
• 3.4 OCV 기반 실시간 내부저항 추정법 36
• Ⅳ. 실험 결과 39
• 4.1 하드웨어 구성 39
• 4.2 DCIR 기반 내부저항 측정 41
• 4.3 OCV 기반 실시간 내부저항 추정 48
• 4.4 DCIR과 RTIR 비교 분석 53
• Ⅴ. 결론 67