등가회로 모델을 사용한 배터리 셀의 동적 발열 특성 해석 (Analyzing Dynamic Heat Generation Characteristics of Battery Cell Using Equivalent Circuit Method)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 47권 / 6호 / 313 ~ 319페이지
· 저자명 : 김진범, 박성배, 박일석

초록

높은 에너지 밀도를 갖는 고출력 배터리 모듈은 열폭주에 취약하므로 안전 온도를 유지하기 위한 냉각 시스템을 필요로 한다. 방열 설계에 앞서 모듈의 열적 거동을 예측하려면 입력 전류, 외기 온도, SoC(state of charge)에 따라 변화하는 셀의 발열량을 정확히 반영해야 한다. 전기화학 기반 수치해석의 높은 해석 비용을 감안하여 본 연구에서는 펄스 방전데이터로부터 특정 SoC의 저항 및 정전용량 변수들을 도출하여 전지 발열량을 예측하는 2차 등가회로 모델을 적용한 배터리 열해석을 수행하였다. 등가 물성치를 적용한 열전도 해석을 통해 다양한 C–rate의 정전류 방전 및 실제 전기차 주행 조건의 수치해석 결과를 실험 결과와 비교하였으며, 2차 등가회로 기반 열해석의 유효성을 분석하였다.

영어초록

High power battery modules with high energy density are vulnerable to thermal runaway. Therefore, a cooling system is required to maintain a safe temperature. To predict the thermal behavior of a module prior to designing for heat dissipation, the heat fluctuations generated in the cell based on the input current, ambient temperature, and SoC(state of charge) should be reflected precisely. Considering the high cost of numerical analysis of electrochemical cells, a thermal analysis of a battery was performed in this study using a secondary equivalent circuit model. This model predicts the amount of heat by deriving the resistance and capacitance variables of specific SoC from pulse discharge data. Using thermal conduction analysis, the results of numerical analysis under constant current discharge at various C-rates and actual electric-vehicle driving conditions were compared with the experimental results in terms of equivalent properties, and the effectiveness of the secondary equivalent circuit-based thermal analysis was analyzed.

참고자료

· 없음