• 대한기계학회논문집B
• /
• 제41권10호
• /
• pp.693-698
• /
• 2017

원통형 리튬이온 배터리를 이용한 배터리 팩의 냉각을 위한 해석을 수행하였다. 파우치형에 비해서 원통형 셀을 이용한 배터리 팩은 저렴하면서 신뢰도가 우수한 것으로 알려져 있다. 단지 부피가 파우치 타입에 비해서 크고 디자인적으로 제약이 있다라는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 18650 배터리를 이용한 배터리팩의 냉각성능을 해석을 통하여 예측하였다. 배터리팩의 온도 안정성은 자동차용 배터리 팩에서 가장 중요한 부분이기 때문이다. 해석을 수행하기 전에 발열 시험을 수행하였으며 열화상 카메라를 이용하여 온도를 측정하고 해석을 통해서 이에 해당하는 발열량 값을 예측하였다. 이를 바탕으로 배터리 팩의 자연대류와 강제대류 해석을 진행하였으며 각각의 냉각 성능을 비교하였다. 배터리 셀을 직접 냉각하는 직접냉각 방식, 배터리 케이스 상하면을 냉각하는 방식, 배터리 케이스 상하면에 공기 통로를 설치하는 세 가지 방식에 대해서 냉각 성능을 비교하였고, 공기채널 방식이 안정성과 냉각성능 면에서 우수함을 해석을 통하여 입증하였다.

• 에너지공학
• /
• 제25권4호
• /
• pp.30-36
• /
• 2016

전동스쿠터용 배터리팩은 상온보다 고온일수록 내부저항이 감소하여 충전효율은 상승하나 배터리 안전성 문제로 인하여 냉각시스템을 필요로 한다. 본 연구의 목적은 냉각용 공기 흡입과 배출 방법과 시기를 다르게 하여 냉각 효율성을 분석하는 것이다. 배터리팩 내부에서 각각의 배터리 사이에 큰 온도편차가 존재하는 경우 배터리의 성능과 효율이 저감된다. 따라서, 배터리팩 냉각성능을 입-출구 냉각팬의 작동 방법 및 시기 변화에 의해 배터리의 성능과 효율을 개선시키도록 한다. 연구에 사용된 수치해석 상용코드는 17.0버젼의 ANSYS CFX이다.

• 전기화학회지
• /
• 제25권3호
• /
• pp.119-124
• /
• 2022

하이브리드 자동차 및 전기 자동차(하이브리드 및 전기자동차)용 배터리 팩은 고용량 대면적 셀을 적용하기 때문에 배터리 셀의 평균 온도는 중요한 관리 기준이 된다. 최근에는, 배터리 충전시간을 줄이기 위한 고속 충전 기술이 요구되고 있으며, 이에 따른 셀과 전장부품의 발열로 인해 배터리 팩 성능 및 수명의 저하가 발생한다. 따라서, 고속 충전에 따른 배터리 팩의 성능저하를 방지하기 위해 효과적인 배터리 냉각시스템이 필요하다. 본 연구에서는 파우치형 고속 충전용 배터리 셀 적용 냉각시스템 및 모듈 설계를 도출하고 배터리의 효율을 극대화할 수 있는 냉각성능을 분석하였다. 베이퍼챔버 냉각시스템을 적용한 모듈의 온도 편차 분석 결과 모듈 내 온도 편차는 5.82 ℃로 기존 알루미늄 냉각판 대비 낮은 온도를 보여 우수한 냉각시스템 효과를 보였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제40권6호
• /
• pp.403-408
• /
• 2016

리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도와 안정적인 충전/방전 특성을 내재하고 있어 하이드리드 및 전기자동차에 보편적으로 사용된다. 리튬 이온 배터리의 효율은 배터리 자체의 온도 특성에 직접적인 영향을 받으므로, 열을 효율적으로 냉각하는 기술이 요구된다. 본 논문에서는 수냉식 배터리 냉각 시스템의 냉각 성능과 펌프 소모동력에 관한 전산유체해석을 수행하였다. 이를 위해 배터리 셀의 냉각수 유량 및 냉각 채널의 특성에 따른 냉각 성능을 수치적으로 예측하였다. 이를 바탕으로 250개 배터리 셀을 기준으로 유량 및 차압에 의한 소모동력을 계산하였다. 이러한 연구는 차세대 하이브리드 및 전기자동차의 시간에 따른 배터리의 온도 변화 및 충/방전 효율 최적화 기술에 적용할 수 있는 기초 연구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국재난정보학회 논문집
• /
• 제18권1호
• /
• pp.163-172
• /
• 2022

연구목적: Li-ion 배터리의 효율적인 열관리 기술을 확보하기 위하여 Single&-phase 침지 냉각 기술을 적용한 시스템의 실험을 통하여 적용가능성을 확인하고자 하였다. 연구방법: LG-Chem에서 생산된 JH3 파우치 셀을 사용하여 14S2P 모듈을 제조하여 미국 카길사에서 생산된 식물성계 냉각유체에 침지한 후 0.3C~1C 속도로 충방전을 시행하여 열분포를 확인하였다. 연구결과: 침지냉각 기술로 배터리 모듈을 40℃ 이하의 온도로 관리할 수 있으며, 침지액의 분자구조 변화가 없다는 결과를 도출하였다. 결론: 침지냉각 방식이 Li-ion 배터리 열관리에 적용 가능함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제40권12호
• /
• pp.801-807
• /
• 2016

본 논문은 전기자동차 배터리 시스템에 공기를 이용한 직접 냉각 방식을 적용하여, 공기 유로 형상에 따른 냉각 성능을 비교 연구하였다. 이를 위해, 배터리 냉각 시스템에서 모듈의 배치 형상과 발열량을 고정하고, 입 출구 면적 및 외부 Case 형상을 변경하여, 이에 따른 냉각 성능 결과를 수치 해석적으로 비교 분석하였다. 해석 결과는 배터리 내부의 공기 유동 유선(Stream line), 속도장 분포(Velocity field), 온도 분포(Temperature distributions)를 정리하여 제시하였다. 해석 결과, 외기온도 $25^{\circ}C$에서 안정적인 배터리 작동온도인 $50^{\circ}C$ 이하를 만족하기 위해서는 공기의 유입 체적이 $400m^3/h$ 이상이 되어야 함을 확인할 수 있었다. 또한, 출구 부근의 Diffuser 형상을 가지는 해석 조건에서 냉각이 끝난 공기의 배출이 원활히 진행되면서 냉각 성능이 향상되는 것을 알 수 있었다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
• /
• 한국컴퓨터정보학회 2023년도 제67차 동계학술대회논문집 31권1호
• /
• pp.341-342
• /
• 2023

배터리 기술 고도화 및 기술표준 강화에 따라 완성차 제조사와 배터리 업계간 활발한 협업이이어질 전망이다. 또한 기존 배터리 제조사들이 활발한 증설 및 밸류 체인 확장을 통한 기술가격 경쟁력 격차 유지에 적극적으로 나서고 있어, 향후 시장 주도권 경쟁이 가속화될 것으로 전망된다. 배터리의 온도 상승은 배터리 효율을 낮추는 원인이며, 배터리 온도 제어가 전기자동차 차량의 전체 성능 향상에 중요한 부분이라고 할 수 있다. 본 연구는 실제 Battery Pack 실험 전 열유동해석을 통해 배터리온도 상승추이 및 냉각효율 검증을 진행하는 과정에서 발생하는 과도한 시간 소요를 줄이기 위해 Machine Learning 을 활용하여 검증 효율 및 설계 효율을 높이는데 그 목적이 있으며, CFD를 활용한 배터리 효율 최적화 설계를 하는 기존 모델 대비 30%~50%정도의 성능향상을 예측할 수 있다.

• 한국자동차공학회논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.60-67
• /
• 2014

The battery cells in lithium-ion battery pack assembled with high-capacity and high-power pouch cells, are commonly cooled with thin aluminum cooling plates in contact with the cells. For HEV/EV lithium-ion battery systems assembled with high-capacity, high-power pouch cells, the cells are commonly cooled with thin aluminum cooling plates in contact with the cells. Thin aluminum cooling plates are cooled by cold plate with coolant flow paths. In this study, the effect of the battery cooling system design including aluminum cooling plate thickness and various position of cold plate on the cooling performance are investigated by using finite element methods (FEM). Optimal cooling plate and cold plate design are proposed for improving the uniformity in temperature distributions as well as lowering average temperature for the cells with large capacities based on the simulation results.

• 전기화학회지
• /
• 제14권4호
• /
• pp.253-260
• /
• 2011

본 연구에서는 10개의 배터리로 구성된 모듈에 대한 열관리 전산모사를 수행하였다. 배터리의 구조를 단순화 하였고, 전기저항 등가식을 이용한 열전도 이론을 사용하였다. 2.6 mm의 좁은 배터리 사이의 간격에 대한 격자의 신뢰도 검증 실험을 진행하였고, 그 결과 배터리 사이에 최소 3개 이상 나누어진 격자의 형태가 필요하였다. 크게 모듈의 후면에서 공기가 유입되는 형태, 모듈의 상부에서 공기가 유입되는 형태 그리고 모듈의 하부에 공기가 유입되는 형태로 나누어 팬과 공기흡입구의 위치에 따른 모듈의 효과적인 냉각방법을 모색하였다. 배터리의 성능에 영향을 미치는 모듈의 최고온도와 배터리간의 온도 차이를 비교하였고, 공기의 유속을 비교하여 유체의 거동을 확인하였다. 모듈의 하부에서 공기가 유입되는 경우, $40.27^{\circ}C$로 가장 낮은 최고온도를 보였고, 모듈의 상부에서 공기가 유입되는 경우에 $0.73^{\circ}C$로 가장 적은 온도편차를 보였다.

• 에너지공학
• /
• 제27권4호
• /
• pp.98-102
• /
• 2018

자동차 엔진룸내 부품의 내구성 향상을 위하여 냉각 가능성을 판단하고자 발전기, 배터리, ECU 및 파워스틸 오일 등 4가지 부품을 목표로 흡입공기를 사용한 냉각용 덕트를 설치하여 부품에 대한 공랭효과를 향상시키기 위한 실험을 수행하였다. 실험 결과, 전반적으로 부품 온도가 저감되었으며 감소된 온도 차이는 발전기, ECU, 파워스틸 오일 및 배터리 순으로 크게 나타났다. 이러한 부품에 따른 온도 차이를 개선하기 위해서는 차후에 덕트 내부에 대한 유동해석을 통한 최적화 설계가 필요하다고 판단된다.