울트라커패시터 셀의 충•방전 거동 모델링
Modeling of the behaviors of an ultracapacitor cell during charge and discharge
- 주제(키워드) 울트라커패시터 , 모델링
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 신치범
- 발행년도 2015
- 학위수여년월 2015. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000019165
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
울트라커패시터는 고출력이고 반영구적으로 사용가능하며 폐기물이 거의 없어 에너지저장시스템(ESS)의 적합한 장치로 고려되고 있다. 특히 고속 충∙방전이 가능하여 출력변동성이 심한 태양광, 풍력 등과 같은 신재생에너지의 저장장치로 유용하게 사용 할 수 있다. 이렇듯 유용한 에너지 저장장치인 울트라커패시터는 충∙방전시 열이 발생하여 온도가 올라가게 되는데 과도한 온도 상승은 울트라커패시터의 사이클 수명을 감소시킨다. 따라서 울트라커패시터의 안정한 사용을 위하여 열적 특성을 이해하고 온도를 예측하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 2.7V/650F의 울트라커패시터를 사용하여 셀의 전기적 거동 및 열적 거동을 예측하기 위한 Simulation Program의 개발을 하였다. 울트라커패시터 셀을 이용하여 1.35 V에서 2.7 V까지 50A, 100A, 150A, 200A의 정전류로 연속적인 충∙방전을 진행하였다. 또한 lead wire의 두께가 셀 표면 온도에 미치는 영향을 알아보고자 70SQmm, 35SQmm, 15SQmm의 두께의 lead wire를 사용하여 50A 정전류로 연속적인 충∙방전을 진행하였다. 울트라커패시터 셀의 전기적 거동을 예측하기 위하여 three-branch RC circuit 모델을 적용하였다. 울트라커패시터 셀의 열적 거동을 예측하기 위하여 울트라커패시터 셀 내부에서 가역적인 열과 비가역적인 Joule열이 발생한다고 간주하였다. 그리고 모델링 계산시간을 줄이고자 셀 내부에서 발생한 열은 전도 및 대류로 외기와의 열전달이 일어난다고 가정한 0 차원 모델을 적용하여 울트라커패시터 셀의 열적 거동을 예측하였다. 모델링 결과와 실험 결과를 비교하여 모델의 정확도를 검증하였다.
more목차
표 차 례 (List of Tables)
그림차례 (List of Figures)
사용기호 (Notation symbols)
제 1 장 서론
1.1 커패시터
1.2 울트라커패시터
1.3 연구동향 및 목적
제 2 장 수학적 모델
2.1 울트라커패시터 셀의 구조
2.2 울트라커패시터 셀의 전기적 거동 모델링
2.3 울트라커패시터 셀의 열적 거동 모델링
2.4 Lead wire 두께에 따른 울트라커패시터 셀의 열적 거동 모델링
제 3 장 실험
3.1 울트라커패시터 셀의 용량 확인 실험
3.2 등가저항 실험
3.3 정전류 충•방전 실험
제 4 장 결과 및 고찰
4.1 정전류 충•방전 모델링 결과와 실험 결과 비교
4.2 Lead wire 단면적에 따른 50A 충∙방전 모델링 결과와 실험 결과 비교
4.3 결과 요약
제 5 장 결론
참고문헌
Abstract
