In this study, in order to improve the quality issue and component characteristics of the battery module, which is one of the major parts of the electric vehicle. The structure is reinforced by using the composite material and the mechanism structure optimization of Hybrid concept which can overcome the disadvantages of single material was performed and the performance was compared. For this purpose, figure out the main design variables of composite materials according to Classical Laminated Plate Theory (CLPT) and the algorithm for predicting composite material properties have been studied. Based on the mechanical properties of the designed composite materials, finite element analysis (FEM) and the performance of the battery module was verified. Consequently, according to the verification result, Hybrid Battery Module reinforced with Selective Composite Patch can reduce the weight by 30% and reduce the product thickness by 32.5% compared with the existing Al battery module and proved the merit of Hybrid structure such as maintaining impact performance.

본 연구에서는 전기 자동차의 주요 부품 중 하나인, Battery Module의 품질 Issue 및 부품특성 개선을 위해 복합재료를 사용하여 구조보강 하였으며, 단일소재의 단점을 극복할 수 있는 Hybrid 개념의 기구 구조 최적화를 수행하고 성능을 비교하였다. 이를 위해 고전 적층 판 이론(Classical Laminated Plate Theory, CLPT)에 따른 복합재 료 주요 설계 변수 도출 및 복합재료 물성 예측 알고리즘에 대해 연구하였으며, 설계된 복합재료의 기계적 물성 을 바탕으로 유한요소해석(FEM)을 통해 Battery Module의 성능을 검증하였다. 이를 통해 자동차 Battery 부품의 안 정성 및 경량화 등의 부품 특성 개선 여부를 확인할 수 있었다. 최종적으로 검증결과에 따르면 Selective Composite Patch로 보강된 Hybrid Battery Module은 기존 Al Battery Module에 비해 30%의 중량 감소 및 제품 두께 32.5%를 줄 일 수 있고, 충격 성능 유지 등 Hybrid 구조의 장점을 입증하였다.

Keywords: Composite Materials, Finite element analysis, Selective composite patch, Battery module, Classical Laminated Plate Theory

Keywords: 복합재료, 유한요소해석, 선택적 복합재료 패치, 배터리 모듈, 고전 적층 판 이론