목차
표제지=0,1,1
제출문=0,2,1
요약문=i,3,2
SUMMARY=iii,5,2
CONTENTS=v,7,2
목차=vii,9,3
그림목차=x,12,6
표목차=xvi,18,1
제1장 서론=1,19,2
제2장 본론=3,21,1
제1절 150VDC 25㎾급 Capattery bank 개발=3,21,1
1. Capattery cell 성능 향상 연구=3,21,9
2. Capattery 성능 평가=12,30,1
가. Cyclic Voltammogram=12,30,3
나. 충방전 특성=15,33,3
다. 저항 특성=18,36,1
라. 누설전류 특성=18,36,1
마. 자가방전 특성=18,36,1
바. 수명 특성=19,37,4
3. Capattery 시제품 제작 기술과 성능 평가=23,41,1
가. 시제품 제작기술=23,41,3
나. 단위 pack capacitor의 성능평가=26,44,4
다. 모듈(module) 제작 및 성능평가=30,48,2
4. 활성탄소/산화금속 복합전극재료의 전기화학 특성이론 해석=32,50,2
가. 활성탄소분말시편 제조 및 분석=33,51,1
나. 전기 화학 측정=33,51,2
다. 복합전극재료의 전기화학 특성이론 해석=34,52,16
5. 전이금속 산화물 재료의 전기화학적 특성 연구=50,68,1
가. 문헌조사=51,69,7
나. K₂FeO₄의 합성=58,76,8
다. K₂FeO₄ 분말의 특성 평가 방법=65,83,6
라. K₂FeO₄ 분말의 특성 평가=70,88,14
제2절 HEV용 충방전 변환기 및 인터페이스 제어=84,102,1
1. 하이브리드 운전 개요=84,102,1
가. 하이브리드 시스템의 개념=84,102,2
나. 하이브리드 시스템의 주요 에너지 장치=86,104,4
2. 컨버터에서의 전류제어 기술=89,107,2
가. 개요=90,108,1
나. 피크전류모드 제어의 문제점=90,108,2
다. 평균전류모드 제어=92,110,2
라. 최적 제어 루프 설계=93,111,11
마. 스위치 평균 전류의 제어=103,121,7
바. 정류기 평균 전류의 제어=109,127,3
3. 인터페이스 컨버터의 설계=111,129,5
4. 인터페이스 컨버터 제작 및 시스템 실험=116,134,1
가. 측정 및 분석 시스템 구성=116,134,7
나. 시스템의 제작 및 실험=123,141,8
제3절 Toyota Prius HEV 성능시험 및 시뮬레이션=131,149,1
1. 시험장치 및 방법=131,149,2
2. 주요 시스템 분석=132,150,2
가. 시험차량의 제원 및 성능=133,151,7
나. 시험차량의 제어방식 분석=140,158,5
3. 시험차량 성능시험 및 분석=145,163,1
가. 배터리 충방전 시험=145,163,2
나. 초기 SOC 변화에 연비 및 배출가스 시험결과 분석=146,164,6
다. 주행모드 변화에 따른 연비 시험결과 분석=151,169,3
라. Cold Start 및 Hot Start에 따른 연비 시험결과 분석=154,172,1
마. 회생제동 작동 여부에 따른 연비 시험결과 분석=154,172,2
바. 실제 도로에서의 주행패턴 분석=155,173,4
4. 시험차량 시뮬레이션 및 분석=159,177,1
가. Advisor를 이용한 Toyota Prius 모델링=160,178,4
나. 실험결과와 시뮬레이션 결과 비교=163,181,4
다. SOC 변화에 따른 연비 시뮬레이션 결과 분석=167,185,1
라. 주행모드 변화에 따른 연비 시뮬레이션 결과 분석=167,185,2
제3장 결론=169,187,2
참고문헌=171,189,8
부록=179,197,15
영문목차
[title page etc.]=0,1,6
CONTENTS=v,7,12
Chapter 1. Introduction=1,19,2
Chapter 2. Experiments and Results=3,21,1
Section 1. Development of 150VDC 25kw Capattery bank=3,21,1
1. Study on Characteristics of Capattery cell=3,21,9
2. Performance Tests of Capattery=12,30,1
2-1. Cyclic Voltammogram=12,30,3
2-2. Charge/Discharge Property=15,33,3
2-3. Impedance Property=18,36,1
2-4. Leakage Current Property=18,36,1
2-5. Self Discharge Property=18,36,1
2-6. Cycle Life Property=19,37,4
3. Production of Capattery Prototype and Its Performance=23,41,1
3-1. Production of Prototype=23,41,3
3-2. Performance of Unit Pack Capacitor=26,44,4
3-3. Production of Module and Its Performance=30,48,2
4. Electrochemical characterization of the composite electrode of activated carbon/metal oxide=32,50,2
4-1. Preparation of activated carbon powder specimen=33,51,1
4-2. Electrochemical measurements=33,51,2
4-3. Electrochemical characterization of the composite electrode=34,52,16
5. The Study on Electrochemical Properties of Transition Metal Oxide=50,68,1
5-1. Literature Survey=51,69,7
5-2. Synthesis of K₂FeO₄=58,76,8
5-3. Performance Tests of K₂FeO₄Powder=65,83,6
5-4. Performance of K₂FeO₄Powder=70,88,14
Section 2. Power Conversion and Interface control for HEV=84,102,1
1. Concept of Hybrid Operation=84,102,6
2. Current Control Technology for Converter=89,107,23
3. Design of Interface Converter=111,129,5
4. Manufacture and Test of Interface Converter=116,134,15
Section 3. Performance Tests and Simulations of Toyota Prius HEV=131,149,1
1. Test Facilities and Analytical Methods=131,149,2
2. System Outline of Test Vehicle=132,150,2
2-1. Description of Test Vehicle=133,151,7
2-2. Analyses of Control Strategy=140,158,5
3. Performance Tests and Analyses=145,163,1
3-1. Test Results of Battery Charging and Discharging=145,163,2
3-2. Test Results of Fuel Economy and Exhaust Emissions on SOC=146,164,6
3-3. Test Results of Fuel Economy on Driving Cycles=151,169,3
3-4. Test Results of Fuel Economy on Engine Starting Conditions=154,172,1
3-5. Test Results of Fuel Economy on Regenerative Braking Energy=154,172,2
3-6. Analyses of Driving Pattern in Real Road=155,173,4
4. Simulations of Toyota Prius HEV=159,177,1
4-1. Toyota Prius Modeling using ADVISOR=160,178,4
4-2. Comparison of Data from Simulation and Testing=163,181,4
4-3. Simulation Results of Fuel Economy on SOC=167,185,1
4-4. Simulation Results of Fuel Economy on Driving Cycles=167,185,2
Chapter 3. Conclusions=169,187,2
References=171,189,8
Appendix=179,197,15
[그림 2-1- 1] Micrographs of Ni foams=7,25,1
[그림 2-1- 2] Ni foam 종류에 따른 활물질에 대한 용량 특성=7,25,1
[그림 2-1- 3] Ni foam 종류에 따른 전극에 대한 용량 특성=8,26,1
[그림 2-1- 4] Ni foam 종류에 따른 저항 특성=8,26,1
[그림 2-1- 5] Ni foam 종류에 따른 에너지밀도 특성=9,27,1
[그림 2-1- 6] Ni foam 종류에 따른 출력밀도 특성=10,28,1
[그림 2-1- 7] Ni foam 두께에 따른 용량 특성=11,29,1
[그림 2-1- 8] Ni foam 두께에 따른 저항 특성=11,29,1
[그림 2-1- 9] 양극과 음극 소재의 cyclic voltammogram=14,32,1
[그림 2-1-10] 단위 cell capacitor의 cyclic voltammogram=14,32,1
[그림 2-1-11] 단위 cell capacitor의 충방전 특성=15,33,1
[그림 2-1-12] 단위 cell capacitor의 용량 특성=17,35,1
[그림 2-1-13] 단위 cell capacitor의 전류밀도별 방전 특성=17,35,1
[그림 2-1-14] 단위 cell capacitor의 저항 특성=20,38,1
[그림 2-1-15] 단위 cell capacitor의 누설전류 특성=21,39,1
[그림 2-1-16] 단위 cell capacitor의 자가방전 특성=21,39,1
[그림 2-1-17] 단위 cell capacitor의 수명 특성=22,40,1
[그림 2-1-18] 시제품 제조설비=25,43,1
[그림 2-1-19] 단위 pack capacitor의 제조공정=25,43,1
[그림 2-1-20] 단위 pack capacitor의 정전류 충방전 시험장면=27,45,1
[그림 2-1-21] 단위 pack capacitor의 정전류 방전특성=28,46,1
[그림 2-1-22] 단위 pack capacitor의 방전전류에 따른 용량특성=28,46,1
[그림 2-1-23] 단위 pack capacitor의 저항 특성=29,47,1
[그림 2-1-24] 단위 pack capacitor의 누설전류 특성=29,47,1
[그림 2-1-25] 모듈(module) 구성=30,48,1
[그림 2-1-26] 25V 모듈의 충방전 특성=31,49,1
[그림 2-1-27] 모듈의 방전전류에 따른 용량 특성=31,49,1
[그림 2-1-28] As-activated carbon과 as-reactivated carbon powder 시편의 누적 기공 부피와 미분 기공 부피를 도시한 그림=41,59,1
[그림 2-1-29] As-activated carbon과 as-reactivated carbon 전극 시편의 Nyqust plots=42,60,1
[그림 2-1-30] 탄소전극시편의 multi-RC-element ladder network=42,60,1
[그림 2-1-31] As-activated carbon과 as-reactivated carbon 전극 시편의 임피던스 특성=43,61,1
[그림 2-1-32] As-activated carbon과 as-reactivated carbon 전극 시편의 RC 시간상수=44,62,1
[그림 2-1-33] As-activated carbon과 as-reactivated carbon 전극 시편의 cathodic current transients=45,63,1
[그림 2-1-34] As-activated carbon과 as-reactivated carbon 전극 시편의 순환포텐셜-전류 곡선=46,64,1
[그림 2-1-35] As-activated carbon과 as-reactivated carbon 전극 시편으로부터 구한 인가 전압에 대한 환산 전류밀도=47,65,1
[그림 2-1-36] Glassy carbon 전극의 3-D atomic force microscopic(AFM)상=48,66,1
[그림 2-1-37] Glassy carbon 전극의 triangle size에 대한 scaled surface area에 dependence에 관해 도시한 그림=49,67,1
[그림 2-1-38] 각종 Li/intercalation 화합물의 에너지 밀도 및 셀전압=53,71,1
[그림 2-1-39] FeO₄2-(이미지참조) 수용액의 광흡수도로 측정한 Fe(VI)이온의 안정도=57,75,1
[그림 2-1-40] 각종 염기성 수용액에서의 K₂FeO₄의 안정도=57,75,1
[그림 2-1-41] K₂FeO₄ 연구에 대한 흐름도=58,76,1
[그림 2-1-42] 습식법의 흐름도=59,77,1
[그림 2-1-43] 건식법의 흐름도=60,78,1
[그림 2-1-44] 침전법의 흐름도=60,78,1
[그림 2-1-45] 염소가스 발생장치=62,80,1
[그림 2-1-46] Galvanostatic 방전실험장치의 구성도=70,88,1
[그림 2-1-47] 습식법 분말의 XRD 분석결과=71,89,1
[그림 2-1-48] 습식법 분말의 XRD=71,89,1
[그림 2-1-49] 습식법 분말의 SEM 사진=72,90,1
[그림 2-1-50] 습식법 분말의 분쇄후 SEM 사진=72,90,1
[그림 2-1-51] Ferrate(VI) 용액의 505nm 광흡수도=73,91,1
[그림 2-1-52] 여러 가지 건식 조건에 의한 K₂FeO₄의 합성=74,92,1
[그림 2-1-53] 건식법 분말의 XRD 결과=74,92,1
[그림 2-1-54] 건식법 분말의 SEM 사진=75,93,1
[그림 2-1-55] KOH농도에 따른 K₂FeO₄분말 SEM 사진=75,93,1
[그림 2-1-56] K₂FeO₄용해 농도에 따른 SEM 사진=75,93,1
[그림 2-1-57] KOH 농도에 따른 SEM 사진;3M KOH 용액에 포화 KOH 용액=77,95,1
[그림 2-1-58] 포화 KOH 용액 첨가에 따른 K₂FeO₄입경의 분포도=78,96,1
[그림 2-1-59] 포화 KOH 용액 첨가에 따른 K₂FeO₄주된 분말의 입경변화=78,96,1
[그림 2-1-60] 여러 가지 조건에 따른 반쪽전지방전 실험결과=81,99,1
[그림 2-1-61] 첨가한 포화 KOH의 양에 따른 K₂FeO₄반쪽전지방전 실헝결과=81,99,1
[그림 2-1-62] 첨가한 포화 KOH의 양에 따른 주된 분말의 입경변화와 충전량=82,100,1
[그림 2-1-63] 개략적인 K₂FeO₄양극재료의 방전기구=82,100,1
[그림 2-1-64] 방전에 따른 K₂FeO₄의 XRD 분석결과=83,101,1
[그림 2-2- 1] 하이브리드 에너지 시스템의 여러 구성방법=85,103,1
[그림 2-2- 2] 연료전지의 전압-전류 특성=86,104,1
[그림 2-2- 3] 피크전류모드 제어 회로 및 파형=90,108,1
[그림 2-2- 4] 평균전류모드 제어 회로 및 파형=92,110,1
[그림 2-2- 5] 벅 파형,최적화된 이득=95,113,1
[그림 2-2- 6] 에 pole을 추가한 벅 레귤레이터=96,114,1
[그림 2-2- 7] 벅 레귤레이터의 보드선도=97,115,1
[그림 2-2- 8] 부스트 프리레귤레이터 회로=99,117,1
[그림 2-2- 9] 부스트 레귤레이터 파형=101,119,1
[그림 2-2-10] 부스트 레귤레이터 보드선도=102,120,1
[그림 2-2-11] 부스트 60㎐ 정현파 입력 전류=102,120,1
[그림 2-2-12] 부스트 400㎐ 정현파 입력 전류=103,121,1
[그림 2-2-13] 플라이백 프리레귤레이터 회로=104,122,1
[그림 2-2-14] 플라이백 레귤레이터 파형=105,123,1
[그림 2-2-15] 플라이백 레귤레이터 보드선도=106,124,1
[그림 2-2-16] 플라이백 출력 전류 제어=110,128,1
[그림 2-2-17] 인터페이스 시스템의 구성도=112,130,1
[그림 2-2-18] 전류계산 제어방식=112,130,1
[그림 2-2-19] 주전력부의 구성 설계도=113,131,1
[그림 2-2-20] 전류제어 회로부=114,132,1
[그림 2-2-21] 디지털 제어기의 구성도면=115,133,1
[그림 2-2-22] DS1103 PPC Controller Board의 구조=117,135,1
[그림 2-2-23] DS1103 보드내의 A/D Converter의 구조=118,136,1
[그림 2-2-24] 전압측정에 사용된 회로부=119,137,1
[그림 2-2-25] DS1103 보드내와 센서부의 연결도면=120,138,1
[그림 2-2-26] Simulink를 이용하여 제어하는 과정=120,138,1
[그림 2-2-27] 시스템의 모니터링 화면의 한 부분=121,139,1
[그림 2-2-28] 시스템의 실험 및 계측 구성도=121,139,1
[그림 2-2-29] 계측 및 제어 실험 전경과 주요 설비=122,140,1
[그림 2-2-301 제작된 인터페이스 장치의 전경=125,143,1
[그림 2-2-31] 슈퍼커패시터의 충전 모드 시험=126,144,1
[그림 2-2-32] 에너지원과 축전지 복합 운전 시험=127,145,1
[그림 2-2-33] 에너지원과 슈퍼커패시터 복합 운전 시험=127,145,1
[그림 2-2-34] 인터페이스 장치의 정격용량 실험=128,146,1
[그림 2-2-35] 인터페이스 고출력 실험=128,146,1
[그림 2-2-36] 인터페이스 장치의 고출력에서의 부하변동 운전=129,147,1
[그림 2-2-37] 입력 처리전류와 관계된 인터페이스 장치의 출력 특성=129,147,1
[그림 2-2-38] 입력 처리전류와 관계된 인터페이스 장치의 효율 특성=130,148,1
[그림 2-3- 1] 시험장치 개략도=131,149,1
[그림 2-3- 2] 시험차량 및 시험장치=132,150,1
[그림 2-3- 3] Toyota Prius의 구동 시스템=133,151,1
[그림 2-3- 4] 차속과 모터 회전속도와의 관계=136,154,1
[그림 2-3- 5] 모터로서의 역할=137,155,1
[그림 2-3- 6] 제너레이터로서의 역할=137,155,1
[그림 2-3- 7] Power Split Device=139,157,1
[그림 2-3- 8] 프리우스의 시동방식=139,157,1
[그림 2-3- 9] UODS 모드에서의 Battery SOC 변화=140,158,1
[그림 2-3-10] UDDS 모드에서의 엔진스피드 제어(1)=141,159,1
[그림 2-3-11] UDDS 모드에서의 엔진스피드 제어(2)=142,160,1
[그림 2-3-12] SOC에 따른 엔진제어=142,160,1
[그림 2-3-13] 엔진온도에 따른 엔진제어=143,161,1
[그림 2-3-14] 회생제동시스템=144,162,1
[그림 2-3-15] 감속시의 회생제동=144,162,1
[그림 2-3-16] 배터리 충전모드=145,163,1
[그림 2-3-17] 배터리 방전모드=146,164,1
[그림 2-3-18] UDDS 모드의 주행특성=147,165,1
[그림 2-3-19] SOC 변화에 따른 연비 및 배터리 사용량=148,166,1
[그림 2-3-20] Battery SOC에 따른 엔진회전수=149,167,1
[그림 2-3-21] Battery SOC에 다른 Battery Power=149,167,1
[그림 2-3-22] SOC 변화에 따른 배출가스 시험결과=150,168,1
[그림 2-3-23] KIER CITY 모드의 주행특성=151,169,1
[그림 2-3-24] HWFET모드의 주행특성=152,170,1
[그림 2-3-25] 주행모드에 따른 연비 및 배터리 사용량=153,171,1
[그림 2-3-26] Cold Start 및 Hot Start에 따른 연비 및 배터리 사용량=153,171,1
[그림 2-3-27] 회생제동 작동 여부에 따른 연비 시험결과 분석=154,172,1
[그림 2-3-28] 회생제동시스템 ON/OFF에 따른 회생제동 비교=155,173,1
[그림 2-3-29] 모터(배터리)에 의해서만 구동되는 경우=156,174,1
[그림 2-3-30] 엔진에 의해서만 구동되는 경우=156,174,1
[그림 2-3-31] 엔진 및 배터리 모두를 사용하는 경우=157,175,1
[그림 2-3-32] 감속하는 경우(브레이크가 작동되는 경우)=158,176,1
[그림 2-3-33] 정차중 배터리 충전의 경우=158,176,1
[그림 2-3-34] ADVISOR 실행화면=159,177,1
[그림 2-3-35] Toyota Prius의 Block Diagram=160,178,1
[그림 2-3-36] 프리우스 1.5L 엔진의 SIMULINK 모델=161,179,1
[그림 2-3-37] 프리우스의 엔진성능 곡선=161,179,1
[그림 2-3-387 프리우스 모터의 SIMULMK 모델=162,180,1
[그림 2-3-39] 프리우스의 모터 효율 곡선=162,180,1
[그림 2-3-40] 배터리 Rint SIMULINK 모델=164,182,1
[그림 2-3-41] 배터리 등가회로(Equivalent Circuit)=164,182,1
[그림 2-3-42] UDDS 모드에서의 모터 토크 비교=165,183,1
[그림 2-3-43] UDDS 모드에서의 엔진회전수 비교=165,183,1
[그림 2-3-44] UDDS 모드에서의 감속시 회생제동=166,184,1
[그림 2-3-45] UDDS 모드에서의 SOC 비교=166,184,1
[그림 2-3-46] SOC 변화에 따른 연비 시뮬레이션 결과 분석=167,185,1
[그림 2-3-47] 주행모드 변화에 따른 연비 시뮬레이션 결과 분석=168,186,1
[표 2-1-1] 다양한 종류의 Ni foam=4,22,1
[표 2-1-2] 시제품 [2002]과 ESMA 제품 (EC 103)의 사양비교=26,44,1
[표 2-1-3] 각종 Ferrates의 이론 전기용량 및 분자량=52,70,1
[표 2-1-4] 낮은 K₂FeO₄의 용해도를 보이는 용액=56,74,1
[표 2-1-5] 건식법의 열처리 조건=64,82,1
[표 2-1-6] 침전법의 합성조건=65,83,1
[표 2-1-7] XRD(X-ray diffractometer) 분석조건=68,86,1
[표 2-1-8] 반쪽 전지의 실험조건=69,87,1
[표 2-2-1] 자동차용 에너지저장장치들의 특성 비교=89,107,1
[표 2-2-2] 제작된 인터페이스 컨버터의 주요 사양=124,142,1
[표 2-3-1] Toyota Prius의 주요 제원=134,152,1
[표 2-3-2] Toyota Prius의 엔진 제원=135,153,1
[표 2-3-3] Battery 제원=135,153,1
[표 2-3-4] 초기 SOC 변화에 따른 연비 및 배출가스 시험결과=147,165,1