전기자동차 배터리 냉각용 U형 쿨링패드의 채널에 설치된 돌출물에 따른 유체유동 및 열전달 특성에 대한 수치해석적 연구

• 영문명: A Numerical Study on Fluid Flow and Heat Transfer Characteristics according to the Protrusion Installed in the Channel of a U-Shaped Cooling Pad for Electric Vehicle Battery Cooling
• 발행기관: 한국산업기술융합학회(구. 산업기술교육훈련학회)
• 저자명: 강성구(Sung-Gu Kang) 박상희(Sang-Hee Park)
• 간행물 정보: 『산업기술연구논문지』제30권 2호, 145~154쪽, 전체 10쪽
• 주제분류: 공학 > 산업공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.06.30

국문 초록

이 연구는 전기자동차 배터리 모듈의 열관리를 위해 U형 수냉식 쿨링패드 채널에 부착된 돌출 구조물의 길이와 간격, 그리고 냉각수 유량 변화에 따른 유체 유동 특성 및 열전달 성능을 수치해석적으로 분석하였다. 돌출물은 와류 형성을 유도하여 채널 내 열전달을 증대시키기 위한 수단으로 도입되었으며, 그 설계 변수로 돌출물이 채널의 선단 부에 1개의 돌출물이 부착되었을 때 유속 분포 개선과 셀 온도 저감 측면에서 최적의 길이를 도출하였다. 최적화된 돌출물을 바탕으로 복수 개의 돌출물을 설치하여 압력 강하와 열분산 효과를 동시에 고려한 이상적인 간격을 선정하 였다. 배터리 열폭주 위험이 있는 60℃보다 낮은 온도를 유지할 수 있는 조건으로 돌출물 길이 11 mm, 돌출물 사이 간격 14.5mm, 유량 15LPM에서 냉각 성능이 가장 우수한 것을 확인하였다.

영문 초록

In this study, the thermal and flow characteristics of a U-shaped liquid cooling pad for electric vehicle battery modules were investigated by varying the length and spacing of square protrusions attached to the internal channel as well as the coolant flow rate. The protrusions promote vortex formation, thereby enhancing heat transfer within the channel. Moreover, the design parameters were evaluated in two stages. First, the optimal protrusion length was identified based on improved velocity distribution and reduced cell temperature under a single protrusion. Based on the optimized protrusion geometry, multiple protrusions were arranged to determine the ideal spacing that balances the pressure drop and heat dissipation. The simulation results confirmed that the configuration with a protrusion length, spacing, and flow rate of 11 mm, 14.5 mm, and 15 LPM, respectively, provided the most effective cooling. Hence, the battery temperature can be maintained below the 60°C threshold associated with thermal runaway risk.

목차

Ⅰ. 서 론

Ⅱ. 연구방법

Ⅲ. 해석 결과 및 고찰

Ⅳ. 결 론

References

키워드

전기자동차 배터리 모듈 U형 쿨링패드 돌출물 유체유동 열전달 특성 Electric Vehicle Battery Module U-Type Cooling Pad Protrusion Fluid Flow Heat Transfer Characteristics