• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권5호
• /
• pp.2545-2552
• /
• 2014

본 연구에서는 전기구동 자동차에 동력원으로 사용되는 고전압 및 고용량 배터리의 고효율 운전을 위하여 배터리 열관리 시스템 기술을 소개하고 이론적 설계 방법에 소개하고 한다. 이를 위하여 전기구동 자동차의 배터리로 많이 사용되는 리튬이온 배터리의 고효율 운전을 위한 발열 모델링을 제시하였고, 열원의 종류에 따른 냉방 및 난방 시스템 설계를 에너지 평형식을 이용하여 부하를 계산하였다. 특히, 리튬이온 배터리의 발열 모델링을 이용하여 충전 및 방전 시 발열 반응열과 혹서기 및 혹한기시 배터리 작동의 최적 온도를 유지하기 위한 냉방과 난방 설계 기술을 제시하였다. 전기구동 자동차 종류에 따라 배터리 사용 비중이 다르기 때문에 효율적인 배터리 열관리를 위하여 계절별 및 작동 모드별 부하에 따른 배터리 열관리 기술을 제안하였다. 또한, 냉방 부하가 가장 큰 여름철 동일 조건에서 외부 공기 온도가 같다고 가정하면 냉방 능력은 수랭식 냉매 방법이 가장 크며 공랭식 방법이 가장 작게 나타난다.

• 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.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제31권6호
• /
• pp.622-629
• /
• 2020

The performance and cost of electric vehicles (EVs) are much influenced by the performance and service life of the Li-ion battery system. In particular, the cell performance and reliability of Li-ion battery packs are highly dependent on their operating temperature. Therefore, a novel battery thermal management is crucial for Li-ion batteries owing to heat dissipation effects on their performance. Among various types of battery thermal management systems (BTMS'), the phase change material (PCM) based BTMS is considered to be a promising cooling system in terms of guaranteeing the performance and reliability of Li-ion batteries. This work is mainly concerned with the basic research on PCM based BTMS. In this paper, a basic experimental study on PCM based battery cooling system was performed. The main purpose of the present study is to present a comparison of two PCM-based cooling systems (n-Eicosane and n-Docosane) of the unit 18650 battery module. To this end, the simplified PCM-based Li-ion battery module with two 18650 batteries was designed and fabricated. The thermal behavior (such as temperature rise of the battery pack) with various discharge rates (c-rate) was mainly investigated and compared for two types of battery systems employing PCM-based cooling. It is considered that the results obtained from this study provide good fundamental data on screening the appropriate PCMs for future research on PCM based BTMS for EV applications.

• 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.

• 전력전자학회논문지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.414-422
• /
• 2017

This paper reviews the core technical trends of TESLA EV Motors. The TESLA EV Motors is explosively popular with a considerable recharging infrastructure, a wide 17-[inch] touch display, 417 [HP], and 378 [km] going distance. The object of this study analyzes the body appearance, motor and, battery cooling system, battery arrangement, battery management system, super charging station, power electronics, and induction motor.

• 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.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
• /
• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
• /
• pp.135-140
• /
• 2011

The battery pack, a main component of NEV(Neighborhood Electric Vehicle), needs cooling system when it is charging or discharging to prevent the degradation of the battery charging efficiency. The purpose of this study is to analyse the effects of cooling methods, changing positions of inlet and outlet and changing area ratios of inlet and outlet. It has been observed that in the point of uniform cooling suction from the exit side is more efficient than blowing from the inlet. And there is a suitable inlet/outlet area ratio in maximizing the mass flow rate. The numerical analyse using a commercial code STAR-CCM+ version 4.02 were used for the study.

• 한국전산유체공학회지
• /
• 제16권3호
• /
• pp.82-87
• /
• 2011

The battery pack, a main component of NEV(Neighborhood Electric Vehicle), needs cooling system when it is charging or discharging to prevent the degradation of the battery charging efficiency. The purpose of this study is to analyse the effects of cooling methods, changing positions of inlet and outlet and changing area ratios of inlet and outlet. It has been observed that in the point of uniform cooling, suction from the exit side is more efficient than blowing from the inlet. And there is a suitable inlet/outlet area ratio in maximizing the mass flow rate. A commercial code, STAR-CCM+(ver. 4.02), was used for the numerical study.

• 산업기술연구
• /
• 제43권1호
• /
• pp.15-23
• /
• 2023

Lithium-ion batteries are predominantly employed in electric vehicles and energy storage devices, offering the advantage of high energy density. However, they are susceptible to efficiency degradation when operated at high temperatures due to their sensitivity to the external environment. In this study, we conducted experiments using an indirect cooling method to prevent thermal runaway and explosions in lithium-ion batteries. The results were validated by comparing them with heat transfer simulations conducted through a commercial finite element analysis program. The experiments included single-cell exothermic tests and cooling experiments on a battery pack with 10 cells connected in series, utilizing 21700 lithium-ion batteries. To block external temperature influences, the experimental environment featured an extrusion method insulation in the environmental chamber. The cooling system, suitable for indirect cooling, was constructed with copper tubes and pins. The heat transfer analysis began by presenting a single-cell heating model using commercial software, which was then employed to analyze the heating and cooling of the battery pack.

• 융복합기술연구소 논문집
• /
• 제10권1호
• /
• pp.37-40
• /
• 2020

Automotive battery system consists of various components such as battery cells, mechanical structures, cooling system, and control system. Recently, various computational technologies are required to develop an automotive battery system. Physics-based cell modeling is used for designing a new battery cell by conducting optimization of material selection and composition in electrodes. Structural analysis plays an important role in designing a protective system of battery system from mechanical shock and vibration. Thermal modeling is used in development of thermal management system to maintain the temperature of battery cells in safe range. Finally, vehicle simulation is conducted to validate the performance of electric vehicle with the developed battery system.