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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 장시열
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수52
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2023
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최근 몇 년 동안, 자동차 회사 CTP(Cell To Pack)기술을 따라 배터리 팩이 연구 하여 CTP 기술이 응용하고 탑재한 전기차를 개발고 있다. CTP는 셀로 바로 팩을 만드는 것을 의미한다. 현재 전기차 동력원 대부분 리륨 이온(Li-ion) 배터리를 사 용하고 있다. 동력 배터리 시스템의 배터리 모듈은 전기차의 주행 거리, 안전 성능 이 기초이다. 따라서 배터리를 냉각하기 위한 연구는 필요한 실정이다. 배터리를 적절한 온도 범위에서 사용하기 위해서는 좋은 냉각 시스템이 필요하다. 배터리의 냉각 방식은 공랭식, 수냉식, PCM(상변화 재료) 등 냉각 방식으로 나뉘어 지며, 수냉식의 경우 다른 방식에 비해 방열 효율이 높고 냉각이 균일함, 소음이 적 음, 고온 환경에 적함 등 장점이 있다. 이러한 특징 때문에 순수 전기차에 수냉식 냉각 시스템을 탑재하고 있다. 전기차에서 탑재한 수냉식 냉각 시스템 경우, 냉각수는 냉각 파이프라인(Cooling Path)을 통과하여 배터리 작동 중 발생하는 열을 제거하여 배터리 냉각 목적을 달 성한다. 수냉식 냉각 방식은 직접 냉각 방식 및 간접 냉각 방식으로 분류된다. 직접 냉각 방식은 냉각수를 배터리 셀을 통해 직접 흘려 배터리 셀과 냉각수를 냉각판을 통해 연결하여 셀을 직접 방열하는 것이다. 간접 냉각 방식은 냉각수는 배터리 셀이나 모듈과 직접 접촉하지 않고 히트 싱크(Heat Sink)를 통해 간접적으로 배터리에서 발생하는 열을 흡수한다. 히트 싱크는 배터리의 열을 냉각수로 전달한 다음 외부 냉각 시스템을 통해 열을 환경으로 방출한다. 본 연구에서 간접 냉각 방식 냉각회 로를 채택했다. 수냉식 냉각 효율을 높이기 위해 교란구조(Disturbance Structure)가 추가한다. 교 한 구조를 추가하여 유체의 원래 속도장을 변경하고 흐름을 변경하여 2차 흐름을 생성하여 방열 성능을 향상시킨다. 본 연구는 EV 배터리 팩에 각형 배터리(Prismatic Battery) 기반으로 냉각 회로에 서 교한 구조 추가하여 수냉식 냉각 성능 연구를 전산 유체 역학을 활용하여 진행 했다. 냉각 회로에서 교한 구조의 배열에 조절하며 배터리 팩에 셀의 온도 면화과 냉각 뢰로 출구의 압력 변화를 비교하여 결과를 분석했다. 이 내용은 각형 셀을 채택한 수냉식 배터리 팩 설계 단계에서 냉각 성능 좋은 플레넘의 최적 설계 방향 을 보여주고 있다.
목차
제1장 서론 11.1. 연구 배경 11.2. 연구 목적 2제2장 이론적 배경 32.1. 순수 전기자동차의 배터리 팩 32.2. 배터리 팩의 열관리 시스템 42.3. 수냉식 배터리 팩의 구성 부품 52.4. 수냉식 배터리 팩 내부의 유동 특성 72.4.1. 수냉식 배터리 팩 내부 유동 지배 방정식 72.4.2. 수냉식 배터리 팩 난류 유동 지배 방정식 8제3장 해석 모델 및 조건 93.1. 교란구조가 수냉식 배터리 팩의 냉각성능에 미치는 영향 93.1.1. 수냉식 배터리 팩 냉각 열 유동 기초 보델 103.1.2. 교란구조 수의 영향 133.1.2.1. 교란구조 수의 미치는 영향 결과 173.1.3. 채널에서 교란구조 배치 7개 때 배열 모델 203.2 수냉식 배터리 팩 유동 해석 조건 24제4장 해석 결과 274.1. 수냉식 배터리 팩 열 유동 해석 결과 274.1.1. 냉각 채널에서 교란구조 배열에 따른 셀 온도 해석 결과 654.1.2. 냉각 채널에서 교란구조 배열에 따른 압력 강하 해석 결과 68Ⅴ. 결론 및 고찰 70References 71Abstract 72
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