본 연구는 Tesla Model S 전기차를 기반으로 배터리 팩 냉각 채널의 설계를 수행하는 데 초점을 두었다. 본 연구의 목적은 냉각 효율과 압력 강하의 균형을 달성하면서 배터리에 대해 안전하고 최적의 작동 온도를 유지하는 것이었다. 448개의 원통형 리튬이온 배터리를 사용하는 Tesla Model S의 기본형과 유사한 냉각 채널 설계를 고려하였다. 이에 따라 모듈 내 배터리 셀의 최대 온도와 온도 차, 그리고 냉각수의 압력 강하와 같은 중요한 매개변수를 분석하였다. 또한 각 냉각 채널 형상에 따른 온도 변화 특성을 조사하였다. 모듈 내 배터리의 온도 한계와 온도 한계 차는 냉각 시스템의 성능을 평가하기 위해 각각 40 °C와 5 °C로 설정하였다. 더 나아가 방전율(3C 및 5C), 냉각 채널 형상(역류(counter flow) 및 병류(parallel) 타입), 냉각수 입구 속도(0.1, 0.2, 0.3 및 0.4 m/s)가 배터리 열 관리에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과, 병류 타입 채널은 기본형 채널에 비해 압력 강하가 더 낮았으나, 배터리로부터 열을 제거하는 효과는 상대적으로 낮았다. 반대로 역류 타입 채널은 채널 내 냉각수 압력 강하가 더 큰 조건에서도 배터리로부터 열을 효과적으로 제거하였다. 따라서 두 채널의 장점을 결합한 다중 역류형 냉각 채널을 제안하여 압력 강하를 감소시키면서 배터리 모듈의 적절한 작동 온도를 유지하고자 하였다. 제안된 냉각 채널은 낮은 전력 소모와 우수한 열전달 특성을 통해 탁월한 냉각 성능을 보였다. 그러나 배터리 모듈의 최대 온도 및 온도 차에 대해서는 역류 타입에 비해 비교적 미미한 차이만 확인되었다. 따라서 제안된 냉각 채널 타입은 배터리 모듈의 최적 온도 작동을 보장하고 시스템 전력 소모를 감소시키는 데 구현될 수 있다.

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