Modeling of the Thermal Behavior of a Lithium-Ion Battery Pack

전기자동차(Electric Vehicle, EV)와 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)의 성능과 수명주기 비용은 배터리 팩에 좌우된다. 팩 내부의 비정상적인 온도분포는 전지간의 전기적인 불균형을 가져오고 팩의 성능을 떨어뜨리기 때문에 팩 내부의 온도 균일성은 EV와 HEV용 전지 팩의 최적 성능을 위한 중요한 요소이다. 본 연구에서는 EV와 HEV용 리튬이온전지 팩의 열적 거동을 예측하기 위해 삼차원 전산 모사를 하였다. 전지 팩의 열전도도는 각종 구성요소의 열전도 저항이 직렬과 병렬로 연결되어 있는 것으로 간주하였다. 셀에서의 열 발생량은 전지내부의 전기화학적 반응에 의한 반응열과 전류의 흐름과 내부저항에 의한 열을 고려하여 계산 하였다. The performance and life-cycle costs of electric vehicle(EV) and hybrid electric vehicle(HEV) depend inherently on battery packs. Temperature uniformity in a pack is an important factor for obtaining optimum performance for an EV or HEV battery pack, because uneven temperature distribution in a pack leads to electrically unbalanced battery cells and reduced pack performance. In this work, a three-dimensional modeling was carried out to investigate the effects of operating conditions on the thermal behavior of a lithium-ion battery pack for an EV or HEV application. Thermal conductivities of various compartments of the battery were estimated based on the equivalent network of parallel/series thermal resistances of battery components. Heat generation rate in a cell was calculated using the modeling results of the potential and current density distributions of a battery cell.