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하이브리드 자동차용 리튬배터리의 충전량, 용량감퇴, 저항감퇴 예측을 위한 슬라이딩 모드 관측기 설계
金一松(Il-Song Kim),李鎭局(Chin-Gook Lhee) 대한전기학회 2008 전기학회논문지 Vol.57 No.5
A novel state of health estimation method for hybrid electric vehicle lithium battery using sliding mode observer has been presented. A simple R-C circuit method has been used for the lithium battery modeling for the reduced calculation time and system resources due to the simple matrix operations. The modeling errors of simple model are compensated by the sliding mode observer. The design methodology for state of health estimation using dual sliding mode observer has been presented in step by step. The structure of the proposed system is simple and easy to implement, but it shows robust control property against modeling errors and temperature variations. The convergence of proposed observer system has been proved by the Lyapunov inequality equation and the performance of system has been verified by the sequence of urban dynamometer driving schedule test. The test results show the proposed observer system has superior tracking performance with reduced calculation time under the real driving environments.
슈퍼커패시터를 적용한 에너지 저장시스템 설계에 관한 연구
김일송(IL-Song Kim) 인문사회과학기술융합학회 2018 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.8 No.11
본 논문에서는 슈퍼커패시터를 적용한 에너지 저장장치에 대해서 연구하였다. 납축전지등을 사용하였던 기존방식과는 다르게 슈퍼커패시터를 사용하여 고출력을 달성할 수 있으며, 이러한 특징으로 인하여 연구된 저장장치는 비상전원용 전력을 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 전력품질 개선이나 짧은 순간에 큰 출력을 요구하는 고속 기동용 모터등의 전원시스템으로도 사용이 가능한 장점이 있다. 에너지변환 시스템은 양방향 인버터와 컨버터로 구성되어 고속, 고출력의 충전, 방전을 수행할 수 있는 장점도 있다. 양방향 인버터를 이용한 two loop 제어기 설계 방법이 제시되었고, 실험과 제작을 통해 설계 방법의 정합성을 입증하였다. 설계 순서는 먼저 상태공간 평균화 기법과 Decoupling 기법을 이용하여 선형화된 전달함수를 계산하였다. 다음 20% 오버슈트와 안정시간을 만족시키는 전류 제어기 설계를 한 후에 오버슈트 없는 전압과 10배 이상 느린 안정시간을 가지는 전압제어기를 설계한 후 단위계단응답 커브를 통해 원하는 설계특성이 나오는 지를 확인하는 과정으로 이루어진다. 설계된 제어기들은 계통과 단위 역률을 이루며 제어되기 때문에 전력품질 향상을 이룰 수 있으며, 빠른 응답특성과 정상상태 오차를 0으로 만들 수 있는 우수한 제어특성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다. In this paper, the research on the energy storage system adapting super-capacitor has been performed. The most advanced features compared to the conventional lead-acid battery systems is that it can obtain high power capability due to the super capacitor power characteristics. The suggested system can attain high power in short times and achieve high power quality improvements. The application areas are power quality improvement system, motor start power which requires high power during transient times. The energy conversion system consists of bi-directional converter and inverter and advantages of high speed, high power charging and discharging performances. The design steps for the two loop controller of the bi-directional inverter are suggested and verified by the experiment and manufacturing. The two loop controller design starts from linearized transfer function which is calculated from the state averaging model including state decoupling method. The current controller requirements are 20% overshoot and settling time and voltage controller are no overshoot and settling time which is 10 times longer than current controller. The design is verified from the step input response. The designed controllers have unity power factor characteristics and thus can improve the power quality of the grid. It also has fast response time and zero steady state error.
웨이브렛 변환을 이용한 태양광 발전시스템의 power quality 측정에 관한 연구
김일송(Kim, Il-Song) 한국신재생에너지학회 2010 한국신재생에너지학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.06
본 논문에서는 wavelet 변환을 이용하여 태양광 발전 시스템의 계통 전원 고조파를 측정하는 방법을 연구하였다. PCS(Power Conditioning System)는 태양전지의 전력을 교류로 변환하여 계통에 연계시키는 장치이다. 직류에서 교류로 변환할 때 스위칭 노이즈가 발생하고, 전력품질이 약화되게 된다. Wavelet 이론은 시간 파형을 주파수 성분으로 분해할 수 있는 기술이다. 이중에서 MLD(Multi-evel Decomposition)기법은, 계산량이 적으면서도 빠른 시간 내에 고조파 성분들을 알아낼 수 있다. 시스템 모델링과 wavelet 이론 소개, 그리고 컴퓨터 모의실험과 DSP 제어기를 이용한 실험 결과로서 본 연구의 타당성을 입증하였다.
한국교통대학교 Solar Car 구동 시스템 분석 및 설계
김일송(IL-Song Kim) 인문사회과학기술융합학회 2019 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.9 No.5
본 논문은 한국교통대학교 태양광 자작 자동차 동아리 늘해랑에서 WSC(World Solar Challenge)에 참가하기 위해 제작한 Solar Car 구동시스템에 대하여 서술한다. WSC는 세계 최대의 태양광 자동차 경주 대회로 별도의 자동차 규정을 가지고 있어 태양전지 면적이나 배터리 용량등에 제약을 두기 때문에, 제한된 규정내에서 최대 에너지 효율을 가지도록 구동시스템을 설계하는 것이 가장 중요한 기술적인 팩터이다. Solar car의 구동시스템은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환해주기 위한 solar array, 변환된 전기에너지를 최대 출력으로 추적하기 위한 MPPT(Maximum Power Point Tracker) controller, 생산된 전기에너지를 저장하기 위한 battery, 전기에너지를 역학에너지로 변환하여 차량 구동을 위한 BLDC(Brushless DC) motor, BLDC motor를 제어하기 위한 motor controller 등으로 구성되어 있다. 본 연구에서는 최적 구동 시스템을 위해 태양전지 에너지 변환 시스템과 배터리, 모터로 구성된 전기 구동시스템 설계에 대한 내용을 포함하고 있다. In this paper, we describe the Solar Car, Woongbi, which was created to participate in the World Solar Challenge(WSC) at the team NeulHaeRang of Korea National University of Transportation. The WSC is the world s largest solar car racing competition and has a separate automobile regulation and must be manufactured to meet the regulations. Therefore, the key point of the solar car design is to optimize the energy efficiency based on the regulations. The solar car s drive system consists of a solar array to convert solar energy into electric energy, a maximum power point tracker (MPPT) controller to track the converted electric energy to maximum output power, a battery to store the produced electric energy, a BLDC (Brushless DC) motor for driving the vehicle by converting energy into mechanical energy, and a motor controller for controlling the BLDC. The optimal design methods for solar energy conversion and electric driving system of battery, motor are presented in this paper.
태양광 발전 시스템의 노이즈 감소와 상태추정을 위한 상태관측기 설계
김일송(il-song kim) 전력전자학회 2007 전력전자학술대회 논문집 Vol.- No.-
Due to the measurement noise or system noise, the performance of photovoltaic power generation system can be degraded. If this noise is contained in the solar array voltage measurement signal, the correct operation of the maximum power point tracker can not be guaranteed. The application of the extended Kalman filter to the photovoltaic system can obtain enhanced states estimation result. The Kalman filter provides a recursive solution to optimally estimate from random noise signals. Additionally, as a consequence of Kalman filter, the unmeasurable state such as inductor current can be estimated without current sensor. The methods for system modeling and extended Kalman filter design are presented and the experimental results verify the validity of the proposed system.
선형 배터리 모델을 이용한 에너지 저장장치의 제어기 설계기법에 관한 연구
김일송(Il-Song Kim) 전력전자학회 2014 전력전자학회 논문지 Vol.19 No.6
A controller design method for a battery-energy storage system using a linearized battery model is presented in this paper. The suggested linear battery model is expressed with open-circuit voltage having three relaxation filters and a linear output equation. A method to obtain on-line resistance and maximum available power is also presented. The battery state of charge information is obtained by Kalman filter, and its performance is verified by FTP75 driving cycles. The controller for power converter is designed and experimented with a 250 V battery pack. The proposed control method is simple and easy to apply to a real system.