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대형 리튬이온 배터리의 온도분포 균일화를 위한 탭 타입, 탭 사이즈 및 탭 부착위치 최적화
장혁균(HyukKyun Chang),박진환(Jinhwan Park),유동현(Donghyeon Yoo),김창완(Chang-Wan Kim) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.11
Large vehicle LIBs tend to have increased dimension for battery cell capacity as demand increases. Increasing the dimension of a LIB cell forms an uneven temperature distribution within the cell. Uneven temperature distribution can reduce battery performance and life. This study uses a 3D thermal-electrochemical model to analyze the temperature distribution by tap size and attachment location with the three tap-types of 55Ah LFP/graphite pouch cells. The width of the positive and negative tabs, the attachment positions of the positive and negative tabs, and the height of the tabs were used as design variables. To analyze the temperature distribution, we calculated the maximum temperature, minimum temperature, and the difference between maximum temperature and minimum temperature (Tdiff) inside the cell. By minimizing the temperature difference inside the cell, the initial design and the optimized design were compared with the potential gradient and temperature difference. As a result of optimization, the temperature difference at the Optimized CT-type, where the two tabs are located in the center, was 3.97℃ lower than that of the Optimized NT-type and 2.22℃ lower than that of the Optimized LT-type. In addition, the potential gradient was lower in order of Optimized CT-, Optimized LT-, and Optimized NT-type, indicating the lowest heat generation due to internal Joule Heat in the Optimized CT-type
스마트 유리온실의 냉각 팬, 비닐 차단막 및 차광막에 따른 냉각효과 분석
장혁균(HyukKyun Chang),박종진(JongJin Park),김창완(Chang-Wan Kim) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集A Vol.45 No.10
스마트 유리온실은 작물의 생육정보 및 환경정보 기반의 정보통신기술(ICT)을 활용하여 생육 환경을 최적으로 유지할 수 있는 시스템을 갖춘 유리온실을 의미한다. 최근 증가하는 식량 수요 및 농촌의 인력감소로 인한 작물 재배의 한계를 해결할 수 있는 기술이다. 스마트 유리온실에서 생육하는 작물은 냉각 팬의 유속과 내부 온도에 의해 큰 영향을 받으므로 유속과 온도에 영향을 미칠 수 있는 설계변수를 선정하여 냉각효과를 분석하였다. 먼저 비닐 차단막과 세 가지 타입의 냉각 팬에 대한 열유동 해석을 수행하였다. 이를 통해 유속 편차가 가장 적은 상부 토출형 냉각 팬을 선정하였다. 이후, 태양열 복사효과, 상부 토출형 냉각 팬 가동, 차광막 및 비닐 차단막을 냉방조건으로 하여 5가지의 냉방 모델에 대하여 내부 온도를 분석하였다. 스마트 유리온실의 내부 온도는 냉각 팬과 차광막 순으로 영향이 컸으며 비닐 차단막은 유속에 영향을 미치지만 내부 온도에는 큰 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었다. Smart glass greenhouse refers to a greenhouse equipped with a system that can optimally maintain the growth environment by using information and communication technology (ICT) based on crop growth and environmental information. The smart glass greenhouse is a technology that can address, in the context of growing demand for food, crop cultivation limitations caused by reduced workforce availability in rural areas. A computational fluid dynamics (CFD) analysis was performed by selecting design variables that can affect flow velocity and temperature. First, a CFD simulation was performed for the vinyl barrier and three types of cooling fans. Subsequently, internal temperature was analyzed for five cooling models using the solar radiation effect, upward discharge type cooling fan, shading net, and vinyl barrier as cooling conditions. It was found that the internal temperature of the greenhouse had the greatest effect in the order of the cooling fan and the shading net, while the vinyl barrier only affected the flow velocity.
전기자동차 모터 화인소음 저감을 위한 1D MBSE 모델 개발
박진환(Jinhwna Park),문재민(Jae min Moon),전경훈(Kyunghun Jeon),장혁균(HyukKyun Chang),김창완(Chang-Wan Kim) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
최근 대기가스 배출량 및 연비 규제에 의해 전기자동차의 개발이 활발히 진행되고 있다. 기존의 화석 연료를 연소시켜 구동되는 내연기관차와는 다르게 전기자동차는 배터리의 전기에너지로 모터를 회전시켜 구동에너지를 얻는다. 전기자동차는 전기모터를 사용하기 때문에 내연기관 차량대비 소음과 진동이 낮아진 특징이 있다. 그러나 내연기관 대신 전기모터를 사용함으로써 전반적으로 낮아진 소음 환경으로 인해 기존에는 문제로 대두되지 않았던 소음 문제들이 대두되고 있다. 모터의 화인소음(Motor Whine Noise), 감속기의 화인소음(Reducer Whine Noise) 등이 있다. 주로 사용되는 전기모터 단품 단위의 해석 및 시험을 통한 개발은 전체 전기자동차의 주행상황에 의해 발생하는 모터의 화인소음을 고려하지 못한다는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 전기자동차 전체 차량 시스템의 주행 및 구동상황을 고려하면서, 모터의 화인소음을 분석할 수 있는 1D MBSE(Model-Based System Engineering) 모델을 개발하고, 본 모델을 통해 모터의 화인소음을 저감할 수 있는 설계 방안을 제시한다.