표제지
목차
Nomenclature 11
국문요약 13
제1장 서론 15
1.1. 연구 배경 15
1.2. 연구 동향 16
1.3. 연구 목적 19
제2장 전기자동차 배터리 및 배터리 열관리 시스템(BTMS) 기존 연구 20
2.1. 전기자동차 배터리 시스템 20
2.2. 2차 전지 종류 22
2.3. 리튬 이온 배터리 운영 요구 조건 26
2.4. 전기자동차 배터리 열관리 시스템(BTMS) 28
2.4.1. BTMS 종류 28
2.4.2. 능동 냉각 시스템(Active cooling system) 30
2.4.3. 수동 냉각 시스템(Passive cooling system) 32
제3장 전기자동차 배터리 열관리 시스템(BTMS) 모델링 39
3.1. BTMS 선정 39
3.2. BTMS Case 분류 41
3.3. 전기자동차 Battery & Cooler 시스템 모델링 45
3.3.1. Battery 시스템 모델링 45
3.3.2. Cooler 시스템 모델링 48
3.4. Radiator 시스템 모델링 52
3.5. PCM 시스템 모델링 56
3.6. Matlab/Simulink 회로도 설계 59
제4장 주행모드에 따른 전기자동차 배터리 열관리 시스템(BTMS) 제안 62
4.1. 고속도로 주행모드(HWFET)를 위한 BTMS 제안 62
4.1.1. HWFET 배경 및 특징 62
4.1.2. HWFET 배터리 열 발생률 도출 65
4.1.3. HWFET의 BTMS 과도 온도 응답 특성 및 시스템 운용 제안 69
4.2. 도심, 외곽 통합 주행모드(UNIF01)를 위한 BTMS 제안 75
4.2.1. UNIF01 배경 및 특징 75
4.2.2. UNIF01 배터리 열 발생률 도출 77
4.2.3. UNIF01의 BTMS 과도 온도 응답 특성 및 시스템 운용 제안 81
4.3. 가속 및 급정거 주행모드(HL07)를 위한 BTMS 제안 90
4.3.1. HL07 배경 및 특징 90
4.3.2. HL07 배터리 열 발생률 도출 92
4.3.3. HL07의 BTMS 과도 온도 응답 특성 및 시스템 운용 제안 96
제5장 결론 104
References 106
ABSTRACT 111
Table 1.1. Summary of research for cooling system with PCM 18
Table 2.1. Types and characteristics of secondary batteries 23
Table 3.1. Thermal properties of paraffin wax 58
Table 4.1. Analysis results for HWFET 68
Table 4.2. Analysis results for UNIF01 80
Table 4.3. Peak portion results for UNIF01 89
Table 4.4. Analysis results for HL07 95
Fig. 2.1. Battery pack structure 21
Fig. 2.2. Battery pack in an electric vehicle 21
Fig. 2.3. Structure of lithium-ion battery 24
Fig. 2.4. Battery cell according to shape 25
Fig. 2.5. Lithium-ion battery thermal management failure 27
Fig. 2.6. Lithium-ion battery power and temperature 27
Fig. 2.7. Battery thermal management system type 29
Fig. 2.8. Forced air cooling system 31
Fig. 2.9. Liquid cooling system 31
Fig. 2.10. Cooling principle of heat pipe 33
Fig. 2.11. Scheme of heat pipe cooling system 33
Fig. 2.12. Heat storage capacity of sensible and latent heat 37
Fig. 2.13. Cooling principle of Phase Change Material 37
Fig. 2.14. Pictures of PCM type 38
Fig. 2.15. Temperature and enthalpy range of various PCMs 38
Fig. 3.1. Selected battery thermal management system 40
Fig. 3.2. Case classification for Battery thermal management system(BTMS) (continued) 42
Fig. 3.3. ADVISOR Vehicle input window 47
Fig. 3.4. ADVISOR Driving conditions input window 47
Fig. 3.5. Specifications of battery and cooler 51
Fig. 3.6. Specifications of radiator 55
Fig. 3.7. Phase change process of PCM 58
Fig. 3.8. Battery thermal management system(BTMS) circuits for Matlab/Simulink (continued) 60
Fig. 4.1. Speed variation for HWFET 64
Fig. 4.2. Battery heat generation rate variation for HWFET 66
Fig. 4.3. Speed, Battery heat generation variation for HWFET with SOC variation 67
Fig. 4.4. Battery and Cooler temperature variation for HWFET at 25℃ ambient temperature (continued) 70
Fig. 4.5. Battery and Cooler temperature variation for HWFET at 35℃ ambient temperature (continued) 73
Fig. 4.6. Speed variation for UNIF01 76
Fig. 4.7. Battery heat generation rate variation for UNIF01 78
Fig. 4.8. Speed, Battery heat generation variation for UNIF01 with SOC variation 79
Fig. 4.9. Battery and Cooler temperature variation for UNIF01 at 25℃ ambient temperature (continued) 82
Fig. 4.10. Battery and Cooler temperature variation for UNIF01 at 35℃ ambient temperature (continued) 85
Fig. 4.11. Different temperature responses with Case 2 and 3 for sudden battery heat generation dissipation for UNIF01 88
Fig. 4.12. Speed variation for HL07 91
Fig. 4.13. Battery heat generation rate variation for HL07 93
Fig. 4.14. Speed, Battery heat generation variation for HL07 with SOC variation 94
Fig. 4.15. Battery and Cooler temperature variation for HL07 at 25℃ ambient temperature (continued) 97
Fig. 4.16. Battery and Cooler temperature variation for HL07 at 35℃ ambient temperature (continued) 100
Fig. 4.17. Different temperature responses with Case 2 and 3 for sudden battery heat generation dissipation for HL07 103