고속 충전 시 배터리의 열 폭주 위험을 효과적으로 제어하기 위해 본 논문은 99 A·h 각형 리튬이온 배터리를 연구 대상으로 하여 형태를 모방한 나선형 통로 액냉판을 설계하였다. 실험을 통해 배터리의 내부 저항 및 엔트로피 계수를 측정하였고, Bernardi 발열 이론을 바탕으로 배터리 부피 열원 모델을 구축하였다. 직교 실험을 이용해 길이 비율, 나선 각도 및 폭 비율이라는 세 가지 주요 설계 매개변수가 목표 함수에 미치는 영향을 연구하였고, 종합 성능이 가장 우수한 매개변수 조합(길이 비율 0.75, 나선 각도 160°, 폭 비율 0.85)을 결정하였다. 나선형 통로를 기존의 병렬, 파형 및 Tesla 밸브형 통로와 냉각 성능을 비교하였다. 결과는 나선형 통로가 독특한 내외 다중 코일 구조로 인해 냉각액의 흡열 효율을 효과적으로 향상시켰으며, 최고 온도와 표면 평균 온도가 최적화되어 배터리 최고 온도를 312.65 K로 제어할 수 있음을 보여주었다. 마지막으로 기대 함수 분석을 통해 나선형 통로의 기대값이 가장 높음(0.086)을 확인하여 나선형 통로 액냉판이 우수한 종합 냉각 성능을 가짐을 증명하였다.

배터리 냉각; 나선형 통로; 판형 열교환기; CFD 시뮬레이션