전기차 초급속충전기 전력변환모듈의 발열특성 분석을 통한 공랭식 냉각시스템 개선 (Improvement of Air Cooling System through Analysis of Heat Generation Characteristics of Power Transducer Module in Electric Vehicle Hyper Charger)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 24권 / 12호 / 667 ~ 675페이지
· 저자명 : 조태석, 조목량, 최현지, 김서진, 하지수

초록

전 세계적으로 심각한 기후변화에 대응하기 위하여 화석연료 사용을 줄이고 친환경 에너지로의 전환이 급속도로진행되면서 전기차 보급이 확대되고 있다. 전기차의 동력성능과 배터리 용량이 향상됨과 동시에 전기차 충전기의 충전전력 또한 향상될 전망이다. 충전기 충전전력은 전력변환모듈을 적층하여 향상될 수 있으나 발열이 발생하여 충전기 내부의 열관리가 중요해진다. 충전 안정성 확보를 위하여 전력변환모듈의 온도를 허용 온도 이하로 유지하게 하는 냉각시스템 설계에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 전기차 초급속충전기의 전력변환모듈의 발열 특성 분석을 위해 모듈냉각팬의 유량과 모듈의 온도를 측정하여 전산해석에 활용하였으며 냉각팬 용량과 가이드베인의 각도에 따른 냉각시스템의 효율을 분석하였다. 춘/추계, 하계, 동계의 계절별 대기 온도에 따른 발열 특성을 분석하였고 하계에서 작동 중단온도를 상회하는 것을 확인하여 하계 조건으로 냉각 성능 향상을 위한 연구를 진행하였다. 냉각팬 유량은 10%와 20%로증가할수록 냉각 성능이 기존 대비 각각 4.45%, 15.82% 향상되었으며 입구 덕트 가이드베인 각도는 35°일 때 냉각성능 향상비 9.06%로 가장 큰 향상비를 나타내었다.

영어초록

The global response to combat the severe climate change crisis involves a swift transition from fossil fuels and the significant adoption of eco-friendly energy sources. As electric vehicles (EVs) gain popularity, their power and battery capacity are improving, and there is a growing need to enhance the EV charger charging power. On the other hand, an increase in charging power generates heat, necessitating effective thermal management within the chargers for safety. This study measured the module cooling fan flow rates and temperatures to determine the heat characteristics of power conversion modules in rapid-charging EV chargers. The cooling system efficiency was also evaluated based on fan capacity and guide vane angles. This research considered seasonal temperature variations and identified overheating during summer, prompting further study to improve cooling under these conditions. Increasing the fan flow rate by 10% and 20% led to 4.45% and 15.82% improvements in the cooling performance, respectively, compared to the baseline, with the best enhancement of 9.06% observed at a 35° inlet duct guide vane angle.

참고자료

· 없음