비정형적 배터리 특성을 포함한 배터리 시뮬레이터의 구현
The Implementation of a Battery Simulator with Atypical Characteristics of Batteries
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초록
최근 스마트 모바일 기기에서의 고성능화 추세는 더 많은 소비 전력을 요구하게 되어 배터리 사용 시간의 감소로 이어지고 있다. 이에 배터리 관리의 중요성과 그 연구에 필요한 정확한 배터리 모델링 방법이 중요해지고 있다. 배터리 모델은 크게 수학적 모델, 전기화학적 모델, 전기적 모델로 구분된다. 그중 전기적 모델에서 전기적 소자를 사용한 테브닌 등가회로와 SOC의 비선형 함수 모델을 사용하는 것이 일반적이나,온도나 사용연한에 따른 특성 변화, 전기적 소자로 표현할 수 없는 비정형적 저항성분 등의 존재로 OCV 결과 출력의 정확성에 한계가 존재한다. 본 논문에서는 기존의 모델의 정확성을 향상시키기 위하여 배터리의 SOC 특성을 나타내는 수학적 함수 모델을 개선하고 온도, 수명, 그리고 전기적 특성의 비선형성을 포함하는 새로운 배터리 모델을 제안한다. 또한 제안한 모델을 구현한 시뮬레이터를 사용하여 정적 전류 상태와동적 전류 상태에서의 배터리의 방전 결과를 예측한 결과, 기존 방법 대비 실측값과의 MSE가 개선된 결과를 보였다.
Abstract
The recent trend of performance increase in the smart mobile devices demands more power consumption and lower batter life time. Amongthree battery models of mathematical model, electrochemical model and electric model, the Thevenin's equivalent circuit with non-linearfunction model of SOC in the electrical model is widely used. However, the OCV results have only limited accuracy because of thecharacteristic shift caused by temperature and age and atypical impedance property that cannot expressed by electrical components. In thispaper, the new battery model that improves the accuracy of the existing models is proposed. In the proposed simulator the mathematical modelfor SOC characteristic is improved and the adjustment for the temperature, the age of battery and atypical electrical characteristics. In theexperimental results of predicting of the battery in the static and dynamic state, the proposed simulator shows improved MSE comparingto the results of the existing methods.
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