베이퍼 챔버가 장착된 전기자동차 배터리의 열전달 특성 (Heat Transfer Characteristics of Electric Vehicle Batteries with Vapor Chamber)

서지정보

· 발행기관 : 사단법인 한국융합기술연구학회
· 수록지 정보 : 아시아태평양융합연구교류논문지 / 10권 / 4호 / 81 ~ 95페이지
· 저자명 : 박성한, 오진동, 유영철, 박성영

초록

본 연구에서는 전기자동차 배터리의 정상상태 열전달에 대해 연구를 진행하였다. 환경오염에 따른 내연기관 차량에 대한 엄격한 규제로 친환경차인 전기차의 수요가 증가하고 있다. 따라서 본 연구에서는 냉각 방식 변경 시 배터리 파우치의 온도변화에 따른 전기자동차 배터리 열관리의 성능을 파악하는 것을 목표로 한다. 2P6S Type의 배터리 모듈을 선택하여 역설계를 진행하였고, 추가 모델을 새롭게 설계하였다. 냉각방식으로는 자유 대류 냉각방식(F.C.C), 냉각수 냉각(C.C), 베이퍼 챔버 냉각(V.C.C), 절연유 냉각(I.O.C)의 4가지로 구성되었다. F.C.C 모델을 제외한 모델에서 발열량과 입구 유량의 변수를 설정하였다. 해석결과, 배터리 Pouch가 중앙과 상단의 온도가 가장 높은 것을 확인하였다. 비교 모델 중, V.C.C 모델 Pouch 간 온도 편차가 가장 작고, 배터리 Pouch별 평균 온도가 가장 낮은 것을 확인하였다. 이는 베이퍼 챔버의 높은 열전도도로 인한 결과로 판단되었다. 1D 해석의 신뢰성을 검증하기 위해 3D 해석과 비교, 검증하였으며 C.C와 V.C.C 모델은 각 4, 5 % 이내의 오차율을 확인하였다. 위와 같은 연구 결과, 본 연구는 냉각방식에 따른 배터리의 열관리 성능에 대한 기초 연구로 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

영어초록

This study studied the steady-state heat transfer of electric vehicle batteries. Demand for electric vehicles, which are eco-friendly cars, is on the rise due to strict regulations on internal combustion engine vehicles due to environmental pollution. Therefore, this study aims to understand the performance of battery thermal management according to the temperature change of the battery pouch when the cooling method is changed. The 2P6S battery module was selected and reverse-designed, and the additional model was newly designed. Free Convection Cooling (F.C.C), Coolant Cooling (C.C), Vapor Chamber Cooling (V.C.C), and Insulating Oil Cooling (I.O.C). In all models except C.C., calorific value and flow rate variables were set, and the analysis was conducted in the above state. As a result, it was confirmed that the battery pouch had the highest temperature at the center and top. In addition, it was confirmed that the temperature deviation between the Pouch of V.C.C was the smallest and the average temperature was the lowest. This was confirmed due to the high thermal conductivity of the vapor chamber. To verify the reliability of 1D analysis, 3D analysis was additionally performed, and error rates within 4 to 5% in C.C and V.C.C could be confirmed. Battery pack analysis was performed additionally, and the rate of increase in the temperature of the battery module was like that of the coolant temperature. As a result, this study is expected to be used as a primary study on the thermal management performance of batteries according to cooling methods.

참고자료

· 없음