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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 장시열
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수80
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지속 가능한 교통에 대한 전 세계 정부의 정책 추진과 환경 보호에 대한 사람들 의 인식이 높아짐에 따라 전기 자동차(EV)는 환경과 에너지 문제를 해결하는 중요 한 해결책이 되었다. 저탄소, 지속 가능한 교통의 핵심 요소인 전기차는 전기 자동 차 기술의 지속적인 전 세계 온실 가스 배출과 석유 소비에 긍정적인 영향을 미친 다. 이러한 긍정적인 효과로 인해 세계 전기 자동차 시장은 빠르게 성장했다. 이에 따라 전기차 업계에서도 배터리팩에 대한 요구가 높아지고 있다. 배터리 팩은 광범 위한 환경 조건에서 신뢰할 수 있는 성능을 제공해야 하며 이는 배터리의 열 관리 시스템에 대한 요구 사항이 매우 높다. 배터리의 발열 문제를 적절하게 관리하면 열폭주 문제가 발생하여 폭발을 일으키고 사람들의 생명과 재산을 위협할 수 있다. 따라서 배터리의 냉각 시스템에 대한 연구가 매우 필요하다. 현재 배터리의 냉각 방법에는 크게 공랭식, 수랭식, 상변화 물질(PCM)에 의한 배터 리의 냉각 등 세 가지 방식을 나눌 수 있다. 수냉식 방열은 방열 효과가 가장 우수 하여 순수 전기 자동차의 배터리 방열 시스템에 널리 사용된다. 수냉식 배터리 팩에서는 주로 배터리 팩 아래의 냉각 플레이트에 있는 냉각액을 통 해 열교환 냉각을 수행한다. 따라서 배터리 팩의 열을 더 잘 방출하기 위해서는 냉 각 회로의 설계가 매우 중요하다. 본 연구에서는 CFD(Computational Fluid Dynamics)를 사용하여 EV 수냉식 배터리 팩에서 냉각 시스템의 냉각 회로 Path 단면 모양과 냉각 회로의 분배 구조를 분석 했다. 냉각수 Path의 단면 형상을 변경하여 냉각수 열전도 효율을 조정하여 열전도 성능을 보다 효과적으로 개선하고 배터리 팩의 작업 수명을 단축하고 수명을 연장 할 수 있다. 이어서 냉각 회로의 분배구조방식을 연구하여 과거의 단일냉각판의 Inlet 한 개를 Outlet 한 개로 분할, 재구성하여 각각 세 개과 여섯 개의 냉각판으로 변경함과 동 시에 Inlet과 Outlet도 냉각판의 수가 증가함에 따라 증가하며, 흐름방향과 출입구 위치를 변경하여 냉각수의 유속을 변화시키는 방법으로 구조별 냉각 성능을 연구하 고 분석하였다. 연구 내용은 수냉식 배터리 모듈로 설계 단계에서 최적 설계 방향 을 보여준다.
목차
Ⅰ. 서론 11.1 연구 배경 11.2 연구 목적 2Ⅱ. 이론적 배경 32.1 순수 전기 자동차(EV, Electric Vehicle)의 배터리 팩 32.2 수냉식 배터리 팩의 특징 52.3 배터리 팩의 열관리 시스템 62.4 수냉식 배터리 모듈의 구조 72.5 수냉식 배터리 팩의 구성 부품 92.6 수냉식 배터리 팩 내부의 유동 특성 112.6.1 수냉식 배터리 팩 내부 유동 지배 방정식 112.6.2 수냉식 배터리 팩 층류(Laminar) 유동 방정식 12Ⅲ. 해석 모델 및 조건 133.1 수냉식 배터리 팩 냉각 열 유동해석 133.1.1 수냉식 배터리 팩 열 유동 모델 143.1.2 수냉식 배터리 팩 냉각 해석 조건 21Ⅳ. 해석 결과 244.1 수냉식 배터리 팩 열 유동해석 결과 244.1.1 냉각 회로 Path 단면 형상과 냉각 회로 분배 구조에 따른 배터리 온도해석 결과 1334.1.2 냉각 회로 Path 단면 형상과 냉각 회로 분배 구조에 따른 압력 강하해석 결과 140Ⅴ. 결론 및 고찰 143참고문헌 145Abstract 147
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