화석 연료의 사용으로 인해 발생하는 탄소 및 공해물질이 대기오염 및 해수면 상승 등의 환경파괴를 가속화하고 있다. 환경 파괴를 막고자 세계적으로 운송 수단에서 발생하는 탄소를 저감하기 위해 내연기관 배기가스 규제 강화에 힘쓰며, 내연기관의 사용을 지양하는 친환경 자동차의 보급이 점차 진행됨에 따라 높은 효율의 전기자동차(Battery Electric Vehicle)가 가장 현실적인 대안으로 제시되며 빠르게 보급을 진행 중이다. 초기 출시된 ...
화석 연료의 사용으로 인해 발생하는 탄소 및 공해물질이 대기오염 및 해수면 상승 등의 환경파괴를 가속화하고 있다. 환경 파괴를 막고자 세계적으로 운송 수단에서 발생하는 탄소를 저감하기 위해 내연기관 배기가스 규제 강화에 힘쓰며, 내연기관의 사용을 지양하는 친환경 자동차의 보급이 점차 진행됨에 따라 높은 효율의 전기자동차(Battery Electric Vehicle)가 가장 현실적인 대안으로 제시되며 빠르게 보급을 진행 중이다. 초기 출시된 전기자동차의 경우 배터리의 용량이 낮아 열로 인한 문제점이 발생하지 않았지만, 주행거리 향상을 위해 최근 대용량 배터리를 탑재한 전기자동차에서 열로 인한 폭발, 배터리 자가 방전으로 인한 수명 감소, 공조시스템 이용 시 급격한 주행거리 감소와 같은 문제점들이 공통적으로 제기되고 있다. 따라서 단순히 배터리의 용량 증가가 해결책이 아닌 성능과 내구성을 향상시키기 위한 연구가 요구되고 있는 실정이다. 전기자동차의 제조사들은 배터리의 안전하고 효율적인 사용을 위해 BTMS(Battery Thermal Management System)의 연구를 진행 중이며, 열을 제어하기 위해 다양한 매개체를 연구하고 있다. 본 논문에서는 BTMS의 사용되는 방법들 중 Heating 보다는 Cooling System에 주목하고, 배터리 자체의 부담을 최소화하면서 온도를 유지/ 관리할 수 있는 시스템의 필요성을 인지하였다. BTMS의 연구 중인 다양한 매개체들 중 PCM(Phase Change Material)이라는 물질이 상 변화과정에서 많은 양의 열에너지를 흡수하는 특성을 주목하였고, 배터리 열관리시스템의 적용가능성을 확인하고자 실험 장비를 제작을 하였다. PCM을 적용한 BTMS 실험 장비를 제작하기 전 안정성 및 적절성을 검토하고자 Dassault Systems 사의 Dymola를 활용하였다. Dymola는 수치해석 프로그램으로 시뮬레이션을 통해 개발 비용을 보다 절약할 수 있고, 각 컴포넌트의 모델링을 통해 PCM이 사용되는 양의 적절성을 검토하였다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 PCM을 배터리에 적용하기 위해 Electric Load, Power Supply, DAQ, Cold Plate 등의 장비를 Self Test하여 각 실험 장비의 신뢰성을 검토하고, PCM을 담을 수 있는 배터리 케이스를 제작하여 실험을 진행하였다. 실제 실험을 통해 PCM이 배터리에 적용 되었을 때의 배터리 셀 간의 온도편차와 셀 최대온도에 끼치는 영향에 대해 확인하였고, Melting Point가 다른 PCM을 같은 조건 내에서 실험하여 배터리 온도로 인한 상변화 지연시간과 사용 조건을 검토하였다.
화석 연료의 사용으로 인해 발생하는 탄소 및 공해물질이 대기오염 및 해수면 상승 등의 환경파괴를 가속화하고 있다. 환경 파괴를 막고자 세계적으로 운송 수단에서 발생하는 탄소를 저감하기 위해 내연기관 배기가스 규제 강화에 힘쓰며, 내연기관의 사용을 지양하는 친환경 자동차의 보급이 점차 진행됨에 따라 높은 효율의 전기자동차(Battery Electric Vehicle)가 가장 현실적인 대안으로 제시되며 빠르게 보급을 진행 중이다. 초기 출시된 전기자동차의 경우 배터리의 용량이 낮아 열로 인한 문제점이 발생하지 않았지만, 주행거리 향상을 위해 최근 대용량 배터리를 탑재한 전기자동차에서 열로 인한 폭발, 배터리 자가 방전으로 인한 수명 감소, 공조시스템 이용 시 급격한 주행거리 감소와 같은 문제점들이 공통적으로 제기되고 있다. 따라서 단순히 배터리의 용량 증가가 해결책이 아닌 성능과 내구성을 향상시키기 위한 연구가 요구되고 있는 실정이다. 전기자동차의 제조사들은 배터리의 안전하고 효율적인 사용을 위해 BTMS(Battery Thermal Management System)의 연구를 진행 중이며, 열을 제어하기 위해 다양한 매개체를 연구하고 있다. 본 논문에서는 BTMS의 사용되는 방법들 중 Heating 보다는 Cooling System에 주목하고, 배터리 자체의 부담을 최소화하면서 온도를 유지/ 관리할 수 있는 시스템의 필요성을 인지하였다. BTMS의 연구 중인 다양한 매개체들 중 PCM(Phase Change Material)이라는 물질이 상 변화과정에서 많은 양의 열에너지를 흡수하는 특성을 주목하였고, 배터리 열관리시스템의 적용가능성을 확인하고자 실험 장비를 제작을 하였다. PCM을 적용한 BTMS 실험 장비를 제작하기 전 안정성 및 적절성을 검토하고자 Dassault Systems 사의 Dymola를 활용하였다. Dymola는 수치해석 프로그램으로 시뮬레이션을 통해 개발 비용을 보다 절약할 수 있고, 각 컴포넌트의 모델링을 통해 PCM이 사용되는 양의 적절성을 검토하였다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로 PCM을 배터리에 적용하기 위해 Electric Load, Power Supply, DAQ, Cold Plate 등의 장비를 Self Test하여 각 실험 장비의 신뢰성을 검토하고, PCM을 담을 수 있는 배터리 케이스를 제작하여 실험을 진행하였다. 실제 실험을 통해 PCM이 배터리에 적용 되었을 때의 배터리 셀 간의 온도편차와 셀 최대온도에 끼치는 영향에 대해 확인하였고, Melting Point가 다른 PCM을 같은 조건 내에서 실험하여 배터리 온도로 인한 상변화 지연시간과 사용 조건을 검토하였다.
Carbon and pollutants from fossil fuel use are accelerating environmental destruction such as air pollution and sea level rise. In order to prevent environmental destruction, we are strengthening emission control of internal combustion engines to reduce carbon emissions of transportation vehicles wo...
Carbon and pollutants from fossil fuel use are accelerating environmental destruction such as air pollution and sea level rise. In order to prevent environmental destruction, we are strengthening emission control of internal combustion engines to reduce carbon emissions of transportation vehicles worldwide. As the spread of eco-friendly vehicles that do not use internal combustion engines progresses gradually, electric vehicles are being presented as the most realistic alternatives and are spreading rapidly. In the case of an electric vehicle that was initially launched, the battery capacity was low, and the problem caused by heat did not occur. However, in order to improve the mileage, an electric vehicle equipped with a large capacity battery recently exploded due to heat, a battery life reduced due to self- And problems such as a sudden decrease in mileage are commonly raised. Therefore, there is a need for research to improve the performance and durability of the battery rather than simply increasing the capacity of the battery. Manufacturers of electric vehicles are studying a Battery Thermal Management System (BTMS) for safe and efficient use of batteries and are studying various mediators to control heat. In this paper, we pay attention to the cooling system rather than the heating among the methods used in the BTMS and recognize the necessity of the system that can maintain and manage the temperature while minimizing the burden of the battery itself. The Phase Change Material (PCM) among the various mediators under study in BTMS is focused on its ability to absorb a large amount of heat energy during the phase change process, and the experimental equipment is made to verify the applicability of the PCM. Dymola of Dassault Systems Inc. was used to evaluate the stability and suitability of the BTMS experimental equipment using PCM. Dymola is a numerical analysis program that can save development cost through simulation and examine the adequacy of the amount of PCM used through modeling of each component. Based on the results of the simulation, we tested the reliability of each test equipments such as Electric Load, Power Supply, DAQ and Cold Plate to apply the PCM to the battery. Experimental results show that the effect of PCM on cell temperature and cell maximum temperature when applied to battery. PCMs with different melting points under the same conditions were tested and the phase change latency due to battery temperature was examined.
Carbon and pollutants from fossil fuel use are accelerating environmental destruction such as air pollution and sea level rise. In order to prevent environmental destruction, we are strengthening emission control of internal combustion engines to reduce carbon emissions of transportation vehicles worldwide. As the spread of eco-friendly vehicles that do not use internal combustion engines progresses gradually, electric vehicles are being presented as the most realistic alternatives and are spreading rapidly. In the case of an electric vehicle that was initially launched, the battery capacity was low, and the problem caused by heat did not occur. However, in order to improve the mileage, an electric vehicle equipped with a large capacity battery recently exploded due to heat, a battery life reduced due to self- And problems such as a sudden decrease in mileage are commonly raised. Therefore, there is a need for research to improve the performance and durability of the battery rather than simply increasing the capacity of the battery. Manufacturers of electric vehicles are studying a Battery Thermal Management System (BTMS) for safe and efficient use of batteries and are studying various mediators to control heat. In this paper, we pay attention to the cooling system rather than the heating among the methods used in the BTMS and recognize the necessity of the system that can maintain and manage the temperature while minimizing the burden of the battery itself. The Phase Change Material (PCM) among the various mediators under study in BTMS is focused on its ability to absorb a large amount of heat energy during the phase change process, and the experimental equipment is made to verify the applicability of the PCM. Dymola of Dassault Systems Inc. was used to evaluate the stability and suitability of the BTMS experimental equipment using PCM. Dymola is a numerical analysis program that can save development cost through simulation and examine the adequacy of the amount of PCM used through modeling of each component. Based on the results of the simulation, we tested the reliability of each test equipments such as Electric Load, Power Supply, DAQ and Cold Plate to apply the PCM to the battery. Experimental results show that the effect of PCM on cell temperature and cell maximum temperature when applied to battery. PCMs with different melting points under the same conditions were tested and the phase change latency due to battery temperature was examined.
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