자동차산업이 해결해야 할 과제로서 석유에너지의 소비증가와, $CO_2$ 배출에의한 지구온난화, 배기가스 배출에 의한 도시부 대기오염 등에 대한 대처가 필요한 시점이다. 이들의 해법으로 시장에서 높은 평가를 받고 있는 전기자동차의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 전기자동차 모터, 배터 리 및 구동모터를 포함한 고전압 핵심부품들의 효율적인 열관리 기술, 배터리 및 구동모터의 열관리 기술 및 개발동향을 알아보고자 한다.
자동차산업이 해결해야 할 과제로서 석유에너지의 소비증가와, $CO_2$ 배출에의한 지구온난화, 배기가스 배출에 의한 도시부 대기오염 등에 대한 대처가 필요한 시점이다. 이들의 해법으로 시장에서 높은 평가를 받고 있는 전기자동차의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 전기자동차 모터, 배터 리 및 구동모터를 포함한 고전압 핵심부품들의 효율적인 열관리 기술, 배터리 및 구동모터의 열관리 기술 및 개발동향을 알아보고자 한다.
Challenges the automotive industry as the increase in consumption of oil and energy, $CO_2$ emissions of global warming, caused by exhaust emissions and urban air pollution, it is time for a deal is needed. The solution of these highly regarded in the market as there is a demand of electr...
Challenges the automotive industry as the increase in consumption of oil and energy, $CO_2$ emissions of global warming, caused by exhaust emissions and urban air pollution, it is time for a deal is needed. The solution of these highly regarded in the market as there is a demand of electric cars. In this study, electric car motor, battery and high-voltage core components, including the drive motor of the effective thermal management technologies, thermal management of the battery and the drive motor to evaluate the technology and development trends.
Challenges the automotive industry as the increase in consumption of oil and energy, $CO_2$ emissions of global warming, caused by exhaust emissions and urban air pollution, it is time for a deal is needed. The solution of these highly regarded in the market as there is a demand of electric cars. In this study, electric car motor, battery and high-voltage core components, including the drive motor of the effective thermal management technologies, thermal management of the battery and the drive motor to evaluate the technology and development trends.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 논문에서는 내연기관 자동차를 대체하는 미래형 자동차로서 전기구동 자동차의 전망에 대한 분석과, 일본의 시장선점을 통한 시장 지배에 대한 결과로부터 전기구동 자동차의 시장이 앞으로 크게 확산될 것과, 전기구동 열관리 시스템의 특징을 분석하여, 전기자동차의 핵심 부품인 배터리의 열효율을 좋게하기 위해서는 열관리 시스템의 중요성이 크게 대두되고 있는 것을 알아보았다. 전기구동 자동차의 성능 향상을 위해서는 인버터, 구동모터, 고용량 전장부품에 대한 고효율 열관리 기술에 대한 개발이 더욱 중요하게 될 것이다.
전기자동차에는 그림 1에서 보는 것처럼 구동모터, 인버터, 온보드 배터리충전기, 대용량 배터리 및 PCU (Power Control Unit)등의 고용량 전장기기들로 구성되어 있으며 이러한 전장기기들의 사용은 전기구동 자동차의 주행 시간 및 주행 능력과 밀접한 연관 관계를 맺는다. 이에 따라 배터리 및 구동모터를 포함한 고전압 핵심부품들의 효율적인 열관리 기술은 전기구동 자동차에서 해결해야하는 중요한 과제이며, 배터리 및 구동모터의 열관리 기술 및 개발동향을 알아보고자 한다.[1]
가설 설정
모터의 냉각 해석을 위한 구체적인 방법으로는 모터는 스테이터, 로터, 프레임, 축 등으로 구성되어 있어서 각 부품의 경계조건은 로터를 제외하고 모두 벽으로 가정할 수 있고 로터는 움직이는 벽으로 가정하여 속도를 입력하고, 실제 모터환경을 구현해서 해석이 가능하다. 유로의 입구를 Mass Flow Inlet으로 가정하고 Outlet은 대기압으로 배출된다고 가정할 수 있으며, 모터 작동 시 생성되는 열은 철손, 동손, 기계손 등의 Source 항으로 간주하여 각 손실이 발생하는 위치에 입력하고, 주위온도는 일반적으로 25℃로 압력은 대기압으로 가정하고 열전달 해석을 할 수 있다.
모터의 냉각 해석을 위한 구체적인 방법으로는 모터는 스테이터, 로터, 프레임, 축 등으로 구성되어 있어서 각 부품의 경계조건은 로터를 제외하고 모두 벽으로 가정할 수 있고 로터는 움직이는 벽으로 가정하여 속도를 입력하고, 실제 모터환경을 구현해서 해석이 가능하다. 유로의 입구를 Mass Flow Inlet으로 가정하고 Outlet은 대기압으로 배출된다고 가정할 수 있으며, 모터 작동 시 생성되는 열은 철손, 동손, 기계손 등의 Source 항으로 간주하여 각 손실이 발생하는 위치에 입력하고, 주위온도는 일반적으로 25℃로 압력은 대기압으로 가정하고 열전달 해석을 할 수 있다. 그림 3은 대용량 구동 모터의 내부 냉각용 공기의 흐름에 대한 해석 결과를 나타낸다.
제안 방법
이런 냉각 해석을 통해서 모터 냉각시스템 설계의 주요변수가 되는 요소를 도출하였고, 모터의 발열량, 열 원의 배치, 유량 분배, 팬 풍량 등 여러 변수들에 의하여 나타내는 모터 내부의 열·유동을 예측할 수 있었으며 고효율 모터 냉각시스템을 설계하는데 활용하였다.
후속연구
본 논문에서는 내연기관 자동차를 대체하는 미래형 자동차로서 전기구동 자동차의 전망에 대한 분석과, 일본의 시장선점을 통한 시장 지배에 대한 결과로부터 전기구동 자동차의 시장이 앞으로 크게 확산될 것과, 전기구동 열관리 시스템의 특징을 분석하여, 전기자동차의 핵심 부품인 배터리의 열효율을 좋게하기 위해서는 열관리 시스템의 중요성이 크게 대두되고 있는 것을 알아보았다. 전기구동 자동차의 성능 향상을 위해서는 인버터, 구동모터, 고용량 전장부품에 대한 고효율 열관리 기술에 대한 개발이 더욱 중요하게 될 것이다. 특히 전기구동 자동차의 핵심 구동원인 배터리 및 구동 모터의 효율적인 열관리 기술 개발을 통하여, 성능 및 내구 신뢰성을 확보할 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Toyota Prius PHEV 컨셉카의 배터리 냉각시스템의 구조 및 특징은?
5. Prius HEV 배터리 냉각장치[1]
Toyota Prius의 배터리 에너지 저장장치는 자동차 의 트렁크 안에 수평으로 장착되어있다. 또한 냉각 시스템은 트렁크에 장착된 별도의 공기 순환용 팬을 사용하였고, 실외로 배출하는 구조를 사용하였다. 소 형 Blower와 배터리 모듈을 일체로 구성하고, 공기냉 각 방식에 의해서 냉각을 하는 형태로 진동 및 소음저감을 위한 기술이 사용되고 있으며, 그림 6은 Toyota Prius PHEV 컨셉카의 배터리 냉각시스템의 구조 및 특징이다.
전기구동 자동차용 열관리 시스템은 어떻게 나뉘는가?
전기구동 자동차용 열관리 시스템은 구동시스템의 성능을 위한 냉각시스템, 차량 실내 측의 열 쾌적성 을 위한 냉·난방 시스템으로 구분된다.
Toyota가 HEV 구동모터의 영구자석을 V자형으로 배치하는 구조로 개발한 이유는?
Toyota의 구동모터는 소형화, 고출력화, 고효율 화를 위하여 고전압과 고속화의 기술을 필두로 높은 회전속도에 대한 회전자의 강성 확보가 요구되어 영구자석을 폭(원주) 방향으로 2분할하여 V자형으로 배치하는 구조를 그림 2 처럼 개발하였다. V자형으로 배치하는 이유는 모터의 철손의 회전수의 제곱에 비례하여 증대하기 때문에 철손 절감을 위해 V자형 배치로 릴럭턴스 토크를 증대시키고, 경부하시에 철 손을 저감시킬 수 있다.[1]
참고문헌 (5)
Mooyeon Lee, "Thermal Management of the Motor/Battery System for Electric Driven Vehicles (VTMS)", Auto Journal 33(12), 2011.12, pp. 36-41.
http://martial707.blog.me/20115450290
Jongphil Won, Hoseong Lee, "The Need to Develop Thermal Management System Technologies of Electric Driven Veicles (EV, PHEV, FCEV)", Auto Journal 33(12), 2011.12, pp. 22-28.
ByounHonn Kim, BackHaeng Lee, DongHyun Shin, JinBeom Jeong, HyunSik Song, Hoon Heo, HeeJun Kim, "A Study on Development of the Life Prediction Process of an Energy storage system for Vehicles", Proceedings of the Summer Institute of Electrical Engineers, 14/07/2009, pp. 17.
BIR RESEARCH GROUP, "최신 방열 기술소재 동향과 개발", 2011.08.26, pp. 216
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.