직렬형 하이브리드 굴절차량용 대용량 LPB 팩의 적용 및 성능 평가

초록

본 논문에서는 직렬형 하이브리드 저상굴절차량에 적합하게 설계된 LPB 셀, 모듈 및 팩에 대한 다양한 특성들을 살펴보았고 이러한 특성들에 대한 검증 결과로써 차량에 적용하여 차량주행성능에 적합함을 확인하였다. 직렬형 하이브리드 저상굴절차량에 장착된 LPB 팩을 구성하는 단위 셀 전지의 충방전 특성은 충방전 전류의 크기에 따라 차이가 발생하나 2℃ 이상의 충전능력과 5℃ 이상의 방전능력은 하이브리드차량의 주행요구 성능에 합당함을 보여주었다. 그러나 주위온도가 낮아질수록 충방전 최대용량이 감소됨은 LPB 팩 내부 온도를 10℃ 이상으로 유지하도록 구조설계가 필요함을 보여주었다. 이와 같이 파악된 LPB의 셀 전지 특성을 기반으로 하이브리드 차량의 변동 전압 범위에 적합한 셀의 사용전압 범위 및 SOC사용 범위를 셀 전압에 따른 LPB 직류내부저항의 특성과 여러 가지 검토를 통하여 결정하였다. 이와 같이 결정된 셀의 사용전압범위와 전동기특성을 고려한 모의 주행패턴을 상정하여 LPB 모듈에 대한 충방전 특성을 살펴보았고 이때 초기 설계된 LPB 모듈의 온도분포를 확인하여 냉각팬이 달린 LPB 모듈의 최적화된 구조로 개선하였다. 개선된 LPB 모듈이 수납될 LPB 팩을 공기순환 및 냉각을 고려하여 설계 및 제작하였다. 최종 제작된 LPB 팩은 차량에 탑재되어 실차시험이 실시되어 실 주행 상태에서 충방전이 이루어지는 LPB 팩의 온도 분포가 측정되었고 그 시험결과로서 설계된 LPB팩은 직렬형 하이브리드 저상굴절차량의 동작 성능에 충분히 적합한 것으로 평가되었다.

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