지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김재열
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 조선대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수99
이 논문의 연구 히스토리 (8)
2023
2022
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
전기자동차와 관련하여 시작된 초기에는 전기자동차의 가장 큰 단점이었던 1회 충전 당 항속 거리를 늘리고, 비교적 오래 걸리는 충전시간을 단축시키고자 하는 연구들이 선행되었다. 현재 배터리 용량과 에너지 밀도를 증가시키고 고속 고압 충전을 통해 위와 같은 문제점들은 과거에 비해 충분히 개선되었다. 하지만 배터리의 열화, 열폭주와 같은 위험으로부터 충분한 안정성 확보에 대한 연구는 배터리의 소재 치환, 형태 변환 등과 같은 솔루션이 제시되었으나, 현재의 리튬이온 배터리의 에너지밀도를 따라올 수 없어 아직 상용화 되기까지 시간이 더 걸릴 것으로 파악된다. 따라서 본 연구에서는 배터리의 안정성과 성능을 향상시키기 위해 배터리팩 케이스의 성능을 평가하고 이에 대한 개선안을 도출하고자 한다.
첫번째로 배터리팩 케이스 냉각성능에 대해 고찰하고자 한다. 리튬이온 배터리의 수명을 향상시키고 안정성을 높이기 위해 배터리팩 케이스는 이에 대응되는 열관리 능력이 요구된다. 리튬이온 배터리의 열관리에서 주요 관리사항이 2가지 있다. 모든 셀을 적정온도로 유지시키는 능력이 필요하다. 높은 온도에서는 열화, 열폭주가 발생 가능하며, 이를 방지하기위해 배터리 열을 효율적으로 뺏을 수 있는 냉각시스템이 필요하다. TIM(Thermal Interface Material)을 배터리 셀과 셀 사이, 배터리 모듈/팩과 냉각 플레이트 사이에 골고루 도포하여 냉각 플레이트와 배터리의 열교환이 활발히 이뤄지도록 해야 한다. 뿐 만 아니라 리튬이온 배터리의 셀과 셀 사이의 온도 차이를 3~4℃이상 나지 않도록 해야 한다. 본 연구에서는 유한요소해석(FEM, Finite Element Method) 프로그램인 ANSYS Fluent를 사용하여 기존 동일한 유량으로 1개의 Cooling channel을 갖는 냉각시스템과 2개의 Cooling channel을 갖는 냉각시스템의 비교를 통해 기구학적 관점에서 배터리 열관리에 유리한 Cooling channel을 도출하고자 한다.
두번째로 교체형 충격흡수 사이드멤버가 적용된 배터리팩 케이스의 충돌해석을 LS-DYNA를 이용하여 진행하고자 한다. 기존 배터리팩 케이스의 경우 사이드 멤버와 기존 외곽 프레임멤버가 일체형 압출된다. 따라서 경미한 손상에도 배터리팩 케이스 전체를 교체해야하며, 이는 비용, 수단적으로 비효율적인 형상으로 제작되고 있다. 하지만 이를 교체형 멤버로 적용하고 충격흡수 사이드 멤버의 압출 형상에 따른 충돌강성에 대해 비교하고자 한다.
본 연구에서는 전기자동차의 배터리의 효율을 증대하고 수명과 안정성을 높이기 위해 배터리팩 케이스가 가져야하는 냉각성능과 충돌 성능에 대해 유한요소 해석을 수행하고, 이를 통해 그 성능을 구조적 설계 변경으로 비교 평가 및 최적설계안을 제시하고자 한다.
첫번째로 배터리팩 케이스 냉각성능에 대해 고찰하고자 한다. 리튬이온 배터리의 수명을 향상시키고 안정성을 높이기 위해 배터리팩 케이스는 이에 대응되는 열관리 능력이 요구된다. 리튬이온 배터리의 열관리에서 주요 관리사항이 2가지 있다. 모든 셀을 적정온도로 유지시키는 능력이 필요하다. 높은 온도에서는 열화, 열폭주가 발생 가능하며, 이를 방지하기위해 배터리 열을 효율적으로 뺏을 수 있는 냉각시스템이 필요하다. TIM(Thermal Interface Material)을 배터리 셀과 셀 사이, 배터리 모듈/팩과 냉각 플레이트 사이에 골고루 도포하여 냉각 플레이트와 배터리의 열교환이 활발히 이뤄지도록 해야 한다. 뿐 만 아니라 리튬이온 배터리의 셀과 셀 사이의 온도 차이를 3~4℃이상 나지 않도록 해야 한다. 본 연구에서는 유한요소해석(FEM, Finite Element Method) 프로그램인 ANSYS Fluent를 사용하여 기존 동일한 유량으로 1개의 Cooling channel을 갖는 냉각시스템과 2개의 Cooling channel을 갖는 냉각시스템의 비교를 통해 기구학적 관점에서 배터리 열관리에 유리한 Cooling channel을 도출하고자 한다.
두번째로 교체형 충격흡수 사이드멤버가 적용된 배터리팩 케이스의 충돌해석을 LS-DYNA를 이용하여 진행하고자 한다. 기존 배터리팩 케이스의 경우 사이드 멤버와 기존 외곽 프레임멤버가 일체형 압출된다. 따라서 경미한 손상에도 배터리팩 케이스 전체를 교체해야하며, 이는 비용, 수단적으로 비효율적인 형상으로 제작되고 있다. 하지만 이를 교체형 멤버로 적용하고 충격흡수 사이드 멤버의 압출 형상에 따른 충돌강성에 대해 비교하고자 한다.
본 연구에서는 전기자동차의 배터리의 효율을 증대하고 수명과 안정성을 높이기 위해 배터리팩 케이스가 가져야하는 냉각성능과 충돌 성능에 대해 유한요소 해석을 수행하고, 이를 통해 그 성능을 구조적 설계 변경으로 비교 평가 및 최적설계안을 제시하고자 한다.
목차
ABSTRACT vi제１장 서 론 11. 연구 배경 12. 연구동향 및 연구 필요성 4가) 국내외 EV배터리팩케이스의 연구동향 4나) 연구 필요성 53. 연구 목표 6제２장 이 론 81. 배터리팩케이스 82. Li-ion 배터리의 발열 10가) 리튬이온 배터리의 열전도 특성 10나) 배터리 발열량 추정 113. 배터리팩 케이스의 냉각기법 13가) 공랭식 13나) 침수식 14다) 간접 수랭식 154. 배터리팩 케이스 충돌 안정성 16가) 배터리 팩케이스 측면 충돌 시험평가법 16나) 배터리팩 케이스 교체형 사이드 멤버 개념 17제３장 배터리팩 케이스의 냉각 성능 191. Li-ion 배터리 발열 해석 19가) Li-ion 배터리 Cell 단위 발열 해석 19나) Li-ion 배터리 Module 단위 발열 해석 222. 배터리팩 케이스 냉각성능해석 24가) One channel cooling plate 냉각 해석 25나) Two channel cooling plate 냉각 해석 33제４장 배터리팩 케이스 측면충돌 성능 381. 고속 인장 시험 392. 사이드멤버 형상에 따른 충돌해석 42제５장 결론 51REFERENCE 53
최근 본 자료
댓글(0)
0