1. 배터리 팩은 열을 발생시킨다.

배터리 팩 내부 저항에 전류가 흐르면 열이 발생한다.

이 열은 어떻게 밖으로 방출될까?

🔥 뜨거운 배터리 표면
     │
     │  표면에 닿은 공기가 데워짐
     │
     ▼
💨 데워진 공기가 위로 올라감 (가벼워지니까)
     │
     ▼
🆕 차가운 공기가 그 자리를 채움
     │
     ▼
🔄 이 순환이 반복 → 열이 계속 빠져나감

위의 과정을 거쳐 배터리의 열이 외부 환경으로 빠져나간다.

지금부터 이를 모델링해볼 것이다.

배터리 팩 서브시스템의 Thermal Port인 AmbH를 통해 주변 환경, 열 교환을 모델링할 수 있다.

2. 자연 대류를 이용한 열 전달 모델링

모든 팩의 열 질량(Thermal Mass, 얼마나 열을 많이 저장하는지)이 AmbH 포트에 연결되어있다.

현재는 배터리의 AmbH에 아무 환경도 연결해놓지 않았기때문에, 팩에서 발생한 열이 주변 환경으로 퍼지지 않는다. 이는 배터리 동작 중 배터리의 온도를 상승시킬 것이다.

이를 측정하기위해 Temperature Sensor 블럭을 팩의 AmbH에 연결해준다.
(Thermal Reference, PS-Simulink 블럭도 위와같이 연결해준다)

열이 빠져나갈 주변 환경이 없으니까 위와같이 시간에따라 온도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.

Temperature Source 블럭을 추가하고 온도를 295K로 설정한다.

Convective Heat Transfer 블럭을 추가하고 면적과 열 전달 계수를 위와같이 설정해준다.

Convective Heat Transfer 은 뉴턴의 냉각 법칙을 활용해서 대류를 모델링하는 블럭이다.
(면적은 이 배터리의 면적이고, 열 전달 계수는 자연 대류의 경우 5~25W/m²·K 이므로 위와 같이 파라미터를 설정하는 것이다)

위와같이 배터리의 주변 환경에 대류, 열 블럭을 연결하고, 배터리의 온도를 측정해보자.

배터리팩에서 발생한 열이 대류를 통해 외부 환경으로 빠져나가서, 시간이 지남에따라 온도가 증가하지 않는 것을 확인할 수 있다.