• 전기화학회지
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• 제25권3호
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• pp.119-124
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• 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.

• 에너지공학
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• 제25권4호
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• pp.30-36
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• 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.

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

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.163-172
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• 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
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• 제40권6호
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• pp.403-408
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• 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.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.60-67
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• 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.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.153-160
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• 2015

Hybrid Electric Vehicles(HEVs) have seriously come into prevalence recently as car manufacturers and consumers have become more aware of the environmental and economic problems of conventional vehicles. For the alternative power-train and battery cooling systems in HEVs, an effective thermal management system is required, and many automakers are interested in using Brushless DC(BLDC) motors for cooling fans for the overall traction unit's performance and energy saving capability. This paper presents the development status of BLDC motors as major parts of the power-train, i.e. the engine cooling and battery cooling fans of HEVs. A design that uses BLDC motors for the power-train and each battery cooling fan, is successfully implemented through using electro-magnetic analysis, and prototype BLDC motors are examined. As experimental results, the BLDC motors achieved an efficiency of 85% as engine cooling fans and 72% as a battery thermal management fan motor. The electric cogging noise is significantly reduced by changing the skew of the slot pitch angle and optimizing the magnetic shape.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.179-185
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• 2014

Average temperature and temperature uniformity in a battery cell are the important criteria of the thermal management of the battery pack for hybrid electric vehicles and electric vehicles (HEVs and EVs) because high power with large size cell is used for the battery pack. Thus, liquid cooling system is generally applied for the HEV/EV battery pack. The liquid cooling system is made of multiple cooling plates with coolant flow paths. The cooling plates are inserted between the battery cells to reject the heat from batteries to coolant. In this study, the cooling plate with U-shaped coolant flow paths is considered to evaluate the effects of coolant flow condition on the cooling performance of the system. The counter flow and parallel flow set up is compared and the effect of flow rate is evaluated using CFD tool (FLUENT). The number of counter-flows and flow rate are changed and the effect on the cooling performance including average temperature, differential temperature, and standard deviation of temperature are investigated. The results show that the parallel flow has better cooling performance compared with counter flow and it is also found that the coolant flow rate should be chosen with the consideration of trade-off between the cooling performance and pressure drop.

• 에너지공학
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• 제23권2호
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• pp.57-61
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• 2014

자동차산업이 해결해야 할 과제로서 석유에너지의 소비증가와, $CO_2$ 배출에의한 지구온난화, 배기가스 배출에 의한 도시부 대기오염 등에 대한 대처가 필요한 시점이다. 이들의 해법으로 시장에서 높은 평가를 받고 있는 전기자동차의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 전기자동차 모터, 배터 리 및 구동모터를 포함한 고전압 핵심부품들의 효율적인 열관리 기술, 배터리 및 구동모터의 열관리 기술 및 개발동향을 알아보고자 한다.

• 한국지열·수열에너지학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.7-12
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• 2020

The battery of an electric vehicle is a key part of the energy supply to operate the vehicles. There are many factors affecting battery life such as charging method, discharge rate, and ambient temperature those are requires systematic monitoring and management. To solve the issues like environmental problems and fuel consumption reduction the battery needs more performance improvement. In this study, it was analyzed the thermal characteristics and securing battery stability for electric vehicle battery cooling system. The simulation test was operated using GT-suite software with several conditions like cooling capacity 1, 2 and 4 kW, cooling flow rate 5, 10, 20 and 30 LPM, and battery initial temperatures 40, 35, and 30℃ at the temperature of ambient 25℃. The results shown that the case of cooling flow rate at 20 LPM was most efficient among all above conditions.