전기자동차 배터리 냉각 플레이트의 유동 형상에 따른 냉각 성능에 관한 연구 = Numerical Analysis of Cooling Performance Based on Flow Characteristics of Electric Vehicle Battery Cooling Plates

국문 초록 (Abstract)

전기 자동차에서 사용되는 리튬이온 배터리의 성능은 온도에 큰 영향을 받는다. 배터리의 안정성을 보장하고 수명을 연장하려면 배터리 발열을 냉각시켜주는 냉각 시스템이 중요하다. 따라서 과거의 공냉식보다 열전도율이 높은액체를 이용한 수냉식 시스템으로 연구 개발되고 있다. 하지만 간접 수냉식 시스템에서 중요한 냉각 플레이트의 유로 형상에 관한 연구는 부족한 상황이다. 본 논문에서는 배터리 모듈이 충방전시에 발생하는 발열을 냉각시키기 위해 간접 수냉식으로 높은 냉각 성능을 가진 냉각 플레이트의 유로형상을 찾기 위해 구조가 서로 다른 4개의 모델을 가지고 전산모사 해석을 통해 도출과 해석결과를 실험으로 검증하였다. 약간의 정체구간을 가진 1번 모델이 유동이 원활한 곡 현상 유로를 가진 2번 모델보다 냉각성능이 뛰어 나고 정체구간이 과도한 모델은 냉각 성능이 낮게 나타났다. 이는 냉각 플레이트에서의 냉각 수의 체류시간에 따른 열흡수의 영향으로 분석된다. 이러한 분석을 통해 냉각 효율이 개선됨을 확인하였고 앞으로 전기 자동차의 성능을 향상시키기 위해 현장에서 적용될 것으로 기대된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The performance of lithium-ion batteries in electric vehicles is significantly affected by temperature. To ensure battery stability and extend its lifespan, an effective cooling system must be developed for heat dissipation. Therefore, researchers are focusing on liquid-cooled systems that use fluids with higher thermal conductivities compared with conventional air-cooling systems. However, studies regarding the flow shapes of crucial cooling plates in indirect liquid-cooling systems are scarce. In this study, the optimal flow shape of cooling plates with high cooling performance for dissipating heat generated during battery charging and discharging is determined. Four models with different structural features are analyzed via computational fluid dynamics simulations and then validated experimentally. Model 1, which features a small stagnation region, exhibits better cooling performance compared with Model 2, which features smoother curved flow paths. Models with large stagnant regions demonstrate inferior cooling performance, which is attributed to the effect of heat absorption, based on the residence time of the coolant in the cooling plate. Improvement in cooling efficiency is confirmed, which implies the feasibility of applying the model to enhance the performance of electric vehicles in the future.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론
• Ⅱ. 본 론
• Ⅲ. 결 론
• References