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셀 밸런싱 동작을 고려한 리튬 이온 배터리 팩의 내부 단락 고장 진단
송영빈(Youngbin Song),서민환(Minhwan Seo),박신아(Shina Park),김상우(Sang Woo Kim) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10
리튬 이온 배터리의 효율적이고 안전한 사용을 위해 내부 단락 고장 검출은 필수적이다. 고전력을 필요로 하는 어플리케이션에서 사용하는 배터리 팩의 경우 팩 내 셀 간 전압을 균일하게 맞춰주는 셀 밸런싱을 수행한다. 배터리에 병렬로 연결된 저항을 통해 전류를 소산시켜 셀 간 전압 편차를 최소화하는 셀 밸런싱은 내부 단락 고장의 누설 전류와 유사한 동작을 수행하므로 내부 단락 고장 오검출의 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 셀 밸런싱이 동작하는 배터리 팩에서 정확한 고장 셀을 검출하는 모델 기반 내부 단락 고장 검출 방법을 제안한다. 확장 칼만 필터를 통해 측정 셀 전압과 부하 전류로 고장 검출을 위한 feature를 추출하고, 최소 제곱법 알고리즘을 사용하여 고장 셀의 위치 및 고장 정도를 추정한다. MATLAB/Simulink 기반 배터리팩 시뮬레이터를 구현하여 셀 밸런싱 및 내부 단락 고장 조건에서의 시뮬레이션 데이터를 획득하였고, 이를 이용하여 제안 알고리즘을 검증하였다.