미래자동차 안전성 제고를 위한 도어모듈 및 배터리팩 케이스 건전성평가에 관한 연구

Abstract

CAFE(Corporate Average Fuel Economy), NLEV(National Low Emission Vehicle), EURO-IV, EURO-V 등 배기가스 저감 관련 각종 규제에 대응하기 위해 기존 내연기관 차량의 연비 향상을 위해 CO2 배출량 저감 기술과 엔진 및 구동계 효율 향상, 차량 경량화, 공기 저항 감소에 주력하고 있다.

또한 미래자동차 시장에서 전기차 수요가 급증하고 있으며, 2020년 코로나19 팬데믹으로 인한 생산량 감소로 국내외 시장의 성장세가 일시적으로 둔화됐다. 최근 한국자동차연구원에 따르면 20~21년 115.2%, 21~22년 67.9%의 성장률을 보이며 계속해서 상승세를 이어가고 있다.

최근 국내 자동차산업은 강화되는 환경규제에 대응하는 동시에 완성차의 고급화 및 수익 극대화를 통한 질적 성장을 추구하고 있습니다. 있습니다. 차량 경량화 기술은 1990년대 중반부터 연구되어 왔으며 크게 세 가지로 분류할 수 있다. 첫째, Hot stamping, TWB, Hydroforming 등 가공기술 개발, 둘째, 초고장력강 적용, 셋째, 알루미늄, 마그네슘 등 경량 비철금속 소재 경량화 및 강성 확보 .

전기차의 핵심 부품인 배터리는 배터리 출력 및 용량 확장 못지않게 셀 손상으로 인한 화재 등 안전성 확보가 중요한 이슈가 되고 있다. 그러나 열전도 성능 저하로 인해 배터리 열 관리 측면에서 추가 부품의 조립 결합 및 수많은 개별 부품으로 인해 공정 비용이 증가하는 단점이 있다.

본 연구에서는 친환경 자동차의 경량화를 위해 우선 임팩트 부재에 탄소복합소재를 적용하여 도어모듈을 경량화 하고자 한다. 를 이용하여 정적/동적 강성해석 및 낙하충격해석을 수행하고 기존 도어모듈과 개선된 경량 도어모듈의 충돌 안전성을 평가하기 위한 낙하충격시험을 수행하고 해석결과와 비교하여 신뢰성과 건전성을 분석하였다.

둘째, 배터리 팩 케이스의 경량화 및 양산을 위해 일부 부품을 통합하여 공정을 단순화한다. 안전성 평가는 정적강성해석, 기밀성해석, 진동내구성해석, 낙하충격해석을 수행한 후 정적강성시험 및 기밀성평가를 실시한다. 시험, 진동내구시험, 낙하충격시험을 실시하여 건전성을 분석하고자 한다.|To respond to various regulations related to emission reduction such as CAFE (Corporate Average Fuel Economy), NLEV (National Low Emission Vehicle), EURO-IV, EURO-V, CO2 emission reduction technology and engine and It is concentrating on improving drivetrain efficiency, reducing vehicle weight, and reducing air resistance.

In addition, demand for electric vehicles is rapidly increasing in the future automobile market, and growth in domestic and overseas markets has temporarily slowed due to a decrease in production due to the 2020 Corona 19 pandemic. Recently, according to the Korea Automobile Research Institute, it continues to rise with a growth rate of 115.2% in 20-21 years and 67.9% in 21-22 years.

Recently, the domestic automobile industry is pursuing qualitative growth by responding to strengthened environmental regulations and at the same time upgrading finished cars and maximizing profits. there is. Vehicle weight reduction technologies have been studied since the mid-1990s and can be classified into three major categories. First, development of processing technologies such as hot stamping, TWB, and hydroforming, second, application of ultra-high-strength steel, and third, lightweight non-ferrous metal materials such as aluminum and magnesium and securing rigidity.

As for the battery, which is a key component of electric vehicles, securing safety, such as fire due to cell damage, is becoming an important issue as much as battery output and capacity expansion. However, there is a disadvantage in that process cost increases due to assembly and coupling of additional parts and numerous individual parts in terms of battery thermal management due to poor thermal conductivity performance.

In this study, in order to reduce the weight of eco-friendly vehicles, first of all, the impact member is applied with carbon composite material to reduce the weight of the door module. Static/dynamic stiffness analysis and drop impact analysis were performed using , and a drop impact test was performed to evaluate the collision safety of the existing door module and the improved lightweight door module, and reliability and soundness were analyzed by comparing the analysis results.

Second, the process is simplified by integrating some parts for weight reduction and mass production of the battery pack case. For safety evaluation, static stiffness analysis, airtightness analysis, vibration durability analysis, and drop impact analysis are performed, followed by static stiffness test and airtightness evaluation. Test, vibration endurance test, and drop impact test are conducted to analyze soundness.