논문 전문 : https://www.mdpi.com/2313-0105/2/2/7
[출처] Li, A.; Pelissier, S.; Venet, P.; Gyan, P. Fast Characterization Method for Modeling Battery Relaxation Voltage. Batteries 2016, 2, 7. https://doi.org/10.3390/batteries2020007
※ The picture and content of this article are from the original paper.
[논문요약]
Fast Characterization Method for Modeling Battery Relaxation Voltage
배터리 SOC를 추정하기위해 OCV를 추정하는 방법으로, Relaxation Model이라고 불린다고 해서 봤더니 그냥 n차 등가회로모델에 관한 논문이였습니다.
Multi Layer Perceptron도 있어보이게 Deep Nerual Network ,FCNN(Fully Connected Nerual Network)...이런식으로 이름만 바꿔서 부르는것처럼 이것도 마찬가지인듯합니다.
이 논문은 별 내용 없고 인쇄하는 종이가 아까우니 제가 정리한 내용만 보셔도 될것같습니다.
놀랍게도, 제가 정리한 내용이 전부입니다.
Purpose
24시간 Rest후의 OCV를 알기위해 2차 RC모델로는 부족하고, 필자가 검증결과 4차 RC모델도 부족하니 5차 RC모델로 추정하자는 논문입니다.
별다른 특이한 내용은 없습니다.
Contents
1C-rate Pulse를 주고 1시간~24시간까지의 Rest후 OCV를 보는 실험을 합니다.
일단 이 논문이 의미가없는 가장 큰 이유는, C-rate/온도/SOH에 따라 ECM(Equivalent Circuit Model)의 파라미터들이 모두 달라지는데, 이런건 모두 고정으로 해놓고 실험진행합니다. (1C/25'C/100%)
여기서부터 그냥 읽지말까..했는데 기왕 본거 좀더 읽어봤네요 (결국 아무것도 없었지만)
Resting Time별 OCV입니다.
차이가 많이나는듯 하지만, 보시면 y축의 Scale이 한칸에 20mV입니다.
차이가 많이나봐야 5mV안쪽인데, 이정도는 양산하는 제품의 사양을 고려한 센서수준에서 오차범위 수준입니다.
즉, 랩스케일에서만 확인이 가능한 수준의 논문입니다.
여기서, 2차로 그만읽을 위기가 왔지만, 참고 읽었습니다.
필자의 논지는 이것입니다.
"1시간 OCV와 24시간 OCV는 많이 다르다. (센서 오차수준, 4mV내외)
따라서, 5차 RC모델까지 (굳이?) 만들어야한다. 4차 RC모델과 5차 RC모델은 1.7mV수준의 오차를 가진다"
물론, C-rate/온도/SOH 다른조건은 모두 고정입니다.
이런식으로 n차 RC모델을 만들고
거창하게 써놨는데, 매트랩 커브피팅으로 파라미터 뽑았다는것입니다.
보시면, V2_relax가 V1_realx보다 큰것을 확인할 수 있습니다. 전기화학적 이해없이 그냥 커브피팅으로 막뽑았기때문입니다.
저도, 커브피팅으로 뽑아봤는데 그냥 단자전압(Terminal Voltage)만 잘 추종하도록 파라미터값을 계산합니다. 물리적 수식이 아닌 Least Squre Method기반의 수학적 접근방식이기 때문이죠
전기화학적으로, Instantaneous Voltage의 IR Drop보다 뒤에있는 병렬 RC의 저항값이 커질 수 없고, 병렬 RC들 내에서도 점점 전압이 작아집니다. 전기적 분극이 시간이 갈수록 당연히 회복량이 작아지기때문이죠
그런데, 이렇게 파라미터가 뽑힌대로라면 전류가 0A가 되고, 직후보다 일정시간이 지난 후에 분극회복량이 더 많은게 됩니다.
왜 5차 RC모델을 해야하는가?
y축 스케일을 보면 4차 RC모델을 하면 24시간 OCV기분 1.7mV정도 못따라간다고합니다. 따라서 5차 RC 모델을 써야한다고합니다.?
(이건 C-rate/온도/SOH/SOC마다 달라지기에 이정도 값은 의미가 없을뿐 아니라, 굳이 24시간 OCV를 봐야하는 이유도 없고 5차까지 만들어서 쓸 일도없습니다. 3차도 잘안씁니다.)
Results
뒤에 뭐 여러이미지들이랑 설명 더 있는데 다 똑같은 말 계속 반복하는것입니다.
요약하자면,
"24시간 Rest OCV를 보기위해 4차 RC모델로는 1.7mV 정도 못따라가니( 상황마다 다를텐데?) 5차 RC모델을 쓰겠다"
입니다.
5차 RC모델의 5번째 Tau(Time Constant,시상수) 값은 SOC에 따라 달라지지 않는다고하네요, 따라서 이건 고정해서 써도 되므로, 1번만 24시간 Rest OCV를 찍으면 된다고합니다.
나머지는, 4차 RC모델 구할 정도 (약5시간) 정도만 시험하면 5차 RC모델을 모두 만들수있을거라고 합니다.
즉, 24시간 * 20번(SOC 5%간격) 할것을, 24시간 + 5시간*19로 줄였다는데 의의가 있다고합니다. (실제로 Conclusion에 이렇게 적혀있습니다..)
참조
1. Li, A.; Pelissier, S.; Venet, P.; Gyan, P. Fast Characterization Method for Modeling Battery Relaxation Voltage. Batteries 2016, 2, 7. https://doi.org/10.3390/batteries2020007
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