A battery for an electric vehicle has been used as a simple power supply in such a manner that a pack is designed with a fixed high voltage by using a serial connection of the module, and the current is supplied to meet the required power of the motor (passive energy source) . As a result, even if a module fails, the current path is blocked, so that it is common to replace the entire battery pack. Even if one problematic module is exchanged, there is a problem that the life of the other module must be matched with the life of the other module by searching for a module having a similar lifetime or deliberately accelerating energy consumption.
In order to solve this problem, in this paper, by adding a switch to a battery module and selecting a module through control of it, voltage change of a battery system constituted by series connection is created, and it is used efficiently and actively (Active energy source). In this paper, by proposing a system that can control individual modules by conceptual change of battery system, it is possible to reduce the energy waste of the module and match the lifetime with other modules so that it can be replaced without difficulties.
For the efficient operation of the proposed system, an optimal module control algorithm is proposed using a genetic algorithm. The system applying this algorithm has been verified by simulating the cost efficiency with the existing replacement method, and by using this, the owner of the electric car and the decision maker of the manufacturer about the replacement time according to the remaining life of the module in case of failure are presented We expect to reduce unnecessary cost wastage by reducing the production of limited usable batteries and ensuring that the battery meets the life expectancy of the battery.
지금까지의 전기차용 중대형 배터리는 모듈의 직렬 연결을 이용하여 고정된 높은 전압으로 팩을 설계하고, 모터의 요구 파워에 맞도록 전류를 제공하는 방식으로 단순 전원 공급 장치로 이용되었다(수동적 에너지원). 이로 인해 한 개의 모듈에 고장이 발생하여도 전류 패스가 차단되어 배터리 팩 전체를 교환하여야 하는 것이 일반적이었다. 설령 문제가 발생한 한 개의 모듈을 교환한다고 하더라도, 다른 모듈과의 수명을 맞추어 주기 위해 유사 수명을 가진 모듈을 찾거나, 일부러 에너지를 가속 소모함으로써 다른 모듈과 수명을 맞추어 주어야 하는 문제점을 가지고 있었다.
이를 해결하기 위해 본 논문에서는 배터리 모듈에 스위치를 추가하고 이것의 제어를 통해 모듈을 선택함으로써 직렬 연결로 구성된 배터리 시스템의 전압 변화를 만들어 내고, 이를 이용하여 모터가 요구하는 파워에 효율적이고 능동적으로 대응하고자 한다(능동적 에너지원). 본 논문에서는 이런 배터리 시스템의 개념적 변화에 의한 모듈의 개별 제어가 가능한 시스템을 제안함으로써 모듈의 에너지 낭비를 줄이면서도 다른 모듈과의 수명을 맞추어 줌으로써, 모듈 한 개의 문제 발생 시 어려움 없이 교체할 수 있게 하고자 하였다.
제안된 시스템의 효율적인 운영을 위하여 유전적 알고리즘(Genetic Algorithm)을 이용하여 최적의 모듈 제어 알고리즘을 제시하였다. 이 알고리즘을 적용한 시스템이 기존의 교체 방식과의 비용적 효율성을 시뮬레이션을 통하여 검증하였고, 이를 이용하여 고장 시 모듈의 잔여 수명에 따른 구체적 교체 시기에 대한 전기차 소유자와 제작 업체의 의사 결정 기준을 제시해 줌으로써 사용성이 제한된 중고 배터리의 생산을 줄이고, 배터리에 정해진 수명에 맞는 사용을 보장해 줌으로써 불필요한 비용 낭비를 줄이는데 기여할 것으로 기대한다.
