전기차 시장 점유율이 지속적으로 증가함에 따라 자동차 제조업체들은 연구개발의 초점을 파워 배터리와 지능형 제어 시스템으로 점차 옮기고 있습니다. 파워 배터리는 화학적 특성상 온도가 충방전 성능 및 안전성에 큰 영향을 미치기 때문에 전기차 개발에 있어 배터리 열 관리 시스템 설계는 매우 중요합니다. 본 연구에서는 기존 전기차 배터리 열 관리 시스템 구조에 테슬라의 8방향 밸브 히트펌프 시스템 기술을 접목하여 파워 배터리의 작동 원리와 열 관리 시스템의 장단점을 분석했습니다. 분석 결과, 저속 주행 시 차량 출력 손실, 주행 가능 거리 단축, 충전 용량 감소 등의 문제점이 드러났으며, 이에 대한 최적화 방안을 제시합니다.
기존 에너지원의 지속 불가능성과 환경 오염의 증가로 인해 각국 정부와 자동차 제조업체들은 신에너지 자동차로의 전환을 가속화하고 있으며, 특히 순수 전기로 구동되는 전기 자동차 개발에 주력하고 있습니다. 전기 자동차의 시장 점유율이 지속적으로 증가함에 따라, 고출력 배터리와 지능형 제어는 전기 자동차 기술 개발의 핵심 트렌드가 되고 있습니다. 기존 가솔린 자동차와 달리 전기 자동차는 폐열을 이용하여 실내 난방과 배터리 팩 난방을 할 수 없습니다. 따라서 전기 자동차에서는 모든 난방 활동을 자체 에너지원을 통해 수행해야 합니다. 그러므로 차량의 잔여 에너지를 효율적으로 활용하는 것이 자동차 열 관리 시스템에서 중요한 과제가 되었습니다.
그만큼전기 자동차 열 관리 시스템전기차 열 관리 시스템은 열 흐름을 제어하여 차량의 여러 부품 온도를 조절하는데, 주로 차량 모터, 배터리, 조종석의 온도 제어를 포함합니다. 배터리 시스템과 조종석은 냉난방 양방향 조절이 필요한 반면, 모터 시스템은 열 방출만 고려하면 됩니다. 초기 전기차 열 관리 시스템은 대부분 공랭식 방열 시스템을 사용했습니다. 이러한 시스템은 조종석 온도 조절을 주요 설계 목표로 삼아 모터와 배터리의 온도 제어는 거의 고려하지 않아, 작동 중 발생하는 열을 엔진 내부로 방출하여 전력을 낭비했습니다. 모터와 배터리의 출력이 증가함에 따라 공랭식 방열 시스템으로는 차량의 기본적인 열 관리 요구를 충족할 수 없게 되었고, 액체 냉각 시대가 도래했습니다. 액체 냉각 시스템은 열 방출 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 배터리 절연 성능도 향상시킵니다. 액체 냉각 시스템은 밸브 바디를 제어하여 열의 방향을 능동적으로 제어하고 차량 내부의 에너지를 최대한 활용할 수 있도록 합니다.
배터리와 차량 내부 난방은 크게 온도 계수(PTC) 서미스터 가열, 전기 가열막 가열, 열펌프 가열의 세 가지 방식으로 나뉩니다. 전기차 배터리의 화학적 특성으로 인해 저온 환경에서는 차량 출력 저하, 주행 가능 거리 단축, 충전 성능 저하 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 전기차가 다양한 극한 조건에서도 최적의 작동 상태를 유지하고 사용 요구를 충족할 수 있도록, 저온 환경에 최적화된 배터리 열 관리 시스템을 개발하고 개선해야 합니다.
배터리 냉각 방식
열 전달 매체에 따라 배터리 열 관리 시스템은 공기 매체 열 관리 시스템, 액체 매체 열 관리 시스템, 상변화 물질 열 관리 시스템의 세 가지 유형으로 나눌 수 있으며, 공기 매체 열 관리 시스템은 자연 냉각 시스템과 공기 냉각 시스템의 두 가지 냉각 시스템으로 구분됩니다.
PTC 서미스터 가열 방식은 배터리 팩 주변에 PTC 서미스터 가열 장치와 절연 코팅을 배치해야 합니다. 차량 배터리 팩을 가열해야 할 때, 시스템은 PTC 서미스터에 에너지를 공급하여 열을 발생시키고, 팬을 통해 PTC에 공기를 불어넣습니다.PTC 냉각수 히터/PTC 공기 히터서미스터 발열 핀이 열을 발생시켜 뜨거운 공기를 배터리 팩 내부로 유입시켜 순환시킴으로써 배터리를 가열합니다.
게시 시간: 2023년 5월 19일
