공간 분포 광학 센서 기반 리튬 이온 배터리 열 특성 연구
- Title
- 공간 분포 광학 센서 기반 리튬 이온 배터리 열 특성 연구
- Other Titles
- Thermal characterization of Lithium - ion battery using spatially resolved optical thermometry
- Author
- 김진수
- Alternative Author(s)
- Jinsu Kim
- Advisor(s)
- 유지형
- Issue Date
- 2024. 2
- Publisher
- 한양대학교 대학원
- Degree
- Master
- Abstract
- 본 연구는 Optical frequency domain reflectometry을 기반한 온도 센서를 통해 다양한 lithium-ion battery 의 열적 특성에 대해 소개한다. 가변 파장 laser 및 다양한 광학 시스템으로 이루어 in-line thermometry 센서와 광섬유로 이루어진 측정부를 통해 SNR을 향상시켰으며 물리적 연결 없이 측정할 수 있도록 설계되었다. 본 센서의 측정 불확실성은 ± 0.14 ◦C 로 thermocouple와의 교차 검증을 통해 도출되었다. 그 후 센서는 cylindrical type, pouch type Lithium nickel manganese cobalt oxides battery cell에 적용되어 다양한 cycle 조건의 열적 특성을 관측하였다. 또한, 2s3p battery 모듈에 적용되어 내 외부 표면, heat sink, 전극, tab, 그리고 bus bar 의 열적 특성을 관측하였다. 결과를 통해 고 전압에 의한 단락 위험 있는 대상과 같이 기존 센서로 측정이 어려운 대상에 대해서도 높은 정확도의 결과를 보여준다. 추가적으로, EV battery 팩과 로터의 영구 자석과 같은 물리적으로 센서를 연결하기 어려운 대상의 측정을 위해 센서와 fiber under test 사이에 물리적으로 연결 없는 remote thermometry를 설계하였다. 물리적 연결 없는 구조를 구현하기 위해 센서와 fiber under test 끝단에 collimator가 도입하여 두 사이 광 정렬하였으며, 비교적 낮은 세기의 신호를 수광하기 위해 Fiber-Bragg grating이 도입되었다. Remote thermometry의 측정 불확실성은 ± 0.45 ◦C 이며 회전하는 cylindrical battery cell을 다양한 조건으로 방전시킨 후 측정을 통해 검증하였다.|This thesis presents thermal properties of Lithium-ion battery using a distributed thermometry
technique based on Optical Frequency domain Reflectometry. The optic thermometry consisted with tunable laser source and optical systems as sensor section and optic fibers as measure section to enhance the SNR and performance by physically connected. The temperature uncertainty of sensor performed about ± 0.14 ◦C. The sensor was then applicated on cylinder and pouch type Lithium-ion battery cells at various cycle conditions to demonstrate the thermal properties of unit cell. Thermal properties of 2s3p battery module were demonstrated by attaching to inner, outer surfaces, heat sink, electrode, tabs, and bus bar. Results showed accurate temperature measurements that would otherwise be difficult to probe due to high voltage current flowing and physically incompatibilities. Furthermore, Discontinuity between sensor and FUT was implemented to measuring subject which has difficultly to measuring example of permanent magnet of rotor and inner cells of EV battery pack unit. The discontinuity was constructed by aligning optical collimators to receive low power signal through free space and implementing Fiber Bragg Grating to prevent low power signal. The temperature uncertainty of discontinuity sensor performed about ± 0.45 ◦C. The sensor was then demonstrated on a rotating cylinder Lithium-ion battery cell at various discharging
rates.
- URI
- http://hanyang.dcollection.net/common/orgView/200000720697https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/189096
- Appears in Collections:
- GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > AUTOMOTIVE ENGINEERING(미래자동차공학과) > Theses (Master)
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