KR100507510B1 - 연료전지 자동차의 모터 냉각장치 및 방법 - Google Patents

연료전지 자동차의 모터 냉각장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지 자동차의 모터 냉각장치 및 방법에 관한 것으로서, 연료전지 자동차에 구동력을 제공하는 모터와, 냉각팬과, 냉각펌프와, 상기 모터와 냉각팬 및 냉각펌프를 제어하는 제어부를 구비하는 연료전지 자동차의 냉각장치에 있어서, 상기 연료전지 자동차의 주행 경사각을 센싱하도록 장착되는 경사센서와, 경사센서로 센싱된 상기 연료전지 자동차의 주행 경사각의 증가에 따라 상기 냉가팬의 구동속도를 향상되도록 하는 제어부를 구비한다.

Description

연료전지 자동차의 모터 냉각장치 및 방법{MOTOR COOLING DEVICE AND METHOD FOR FUEL CELL VEHICLE}
본 발명은 연료전지 자동차의 모터 냉각장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료전지 자동차의 경사각 등판시 모터의 냉각을 원활하도록 하여 등판능력을 향상시키도록 하며, 모터의 온도가 일정온도 이상 상승되지 않도록 하여 고장발생을 방지하도록 하는 연료전지 자동차의 모터 냉각장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지 자동차는 종래 내연기관을 사용하지 않고 단순히 모터만으로 구동되는 시스템이다.
이러한 연료전지 자동차의 모터에서 발생된 토크는 감속기 또는 트랜스미션을 통해 증폭되어 자동차를 구동하게 된다. 이러한 모터의 정격에는 두가지가 있으며, 그 하나는 연속적으로 사용할 수 있는 연속정격(Rated power)이고, 또 하나는 제한된 시간에 최대의 출력을 낼 수 있는 최대출력(Maximum Power)이다. 이때 정격을 결정하는 인자는 온도로써 상기 모터가 견딜 수 있는 최대온도를 넘지 않는 운전출력이 연속 또는 최대출력이 된다.
현재 사용되는 모터의 냉각방식은 수냉식을 사용하고 있고, 모터가 최대출력을 낼 때 그 출력을 지속할 수 있는 시간은 통산 1분을 넘지 못한다. 자동차가 최고속도에 가까운 속도로 주행할 때, 냉각 라디에이터로 공급되는 풍량이 많아지므로 고출력을 사용하여도 모터의 온도가 빠르게 상승하지 않는다. 그렇지만 자동차가 급한 경사각을 등판할 경우 자동차 속도는 매우 저속이 되며, 이때 냉각에 필요한 충분한 풍량이 공급되지 않음으로 냉각성능이 저하되고, 모터의 온도가 급격하게 상승하여 작동 불능이 될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 연료전지 자동차의 경사각 등판시 모터의 냉각을 원활하도록 하여 등판능력을 향상시키도록 하며, 모터의 온도가 일정온도 이상 상승되지 않도록 하여 고장발생을 방지하도록 하는 연료전지 자동차의 모터 냉각장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지 자동차의 모터 냉각방법은, (a) 연료전지 자동차에 장착된 경사센서를 통하여 자동차의 경사각을 측정하는 단계; (b) 상기 단계로 측정된 연료전지 자동차의 경사각을 통하여 상기 자동차가 오르막을 등판중인지 여부를 판단하는 단계; (c) 상기 단계(b)의 연료전지 자동차가 오르막을 등판중으로 판단되면, 상기 자동차의 등판저항이 공력저항보다 큰가의 여부를 판단하는 단계; d) 상기 단계(c)의 연료전지 자동차의 등판저항이 공력저항 보다 크다고 판단되면, 연료전지 자동차에 장착된 냉각팬을 구동하여 상기 연료전지 자동차의 모터를 냉각하는 단계; 및 (e) 상기 연료전지 자동차의 등판각이 상기 냉각팬 만으로 냉각이 원활하지 못한 일정각도 이상이라 판단되면, 상기 연료전지 자동차에 장착된 칠러(CHILLER)를 구동하여 상기 연료전지 자동차의 모터를 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (b)단계에서, (b1) 상기 연료전지 자동차가 오르막을 등판중이지 않다고 판단되면, 상기 연료전지 자동차의 모터 파워가 연속정격 이상인지 여부를 판단하는 단계; (b2) 상기 연료전지 자동차의 모터 파워가 연속정격 이상으로 판단되면 상기 냉각팬을 구동 정지하는 단계; 및 (b3) 상기 연료전지 자동차의 모터 파워가 연속정격 이하로 판단되면 상기 냉각팬을 구동하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (d) 단계는, (d1) 상기 연료전지 자동차의 등판각이 계속적으로 증가하는지 여부를 판단하는 단계; 및 (d2) 상기 단계(d1)의 상기 연료전지 자동차의 등판각이 계속적으로 증가됨으로 판단되면, 상기 냉각팬의 구동속도를 상기 연료전지 자동차의 등판각 증대에 따라 점진적으로 증가시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 연료전지 자동차의 모터에는 온도센서가 장착되어, 상기 온도센서로 감지된 상기 모터의 온도가 일정 경고 온도값 이상이면 상기 모터의 출력을 낮추도록 하며, 상기 온도센서로 감지된 상기 모터의 온도가 고장 온도값 이상이면 상기 모터를 구동 정지하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연료전지 자동차의 모터 냉각장치는, 연료전지 자동차에 구동력을 제공하는 모터와, 냉각팬과, 냉각펌프와, 상기 모터와 냉각팬 및 냉각펌프를 제어하는 제어부를 구비하는 연료전지 자동차의 냉각장치에 있어서, 상기 연료전지 자동차의 주행 경사각을 센싱하도록 장착되는 경사센서; 및 상기 경사센서로 센싱된 상기 연료전지 자동차의 주행 경사각의 증가에 따라 상기 냉가팬의 구동속도를 향상되도록 하는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 연료전지 자동차에는 칠러(CHILLER)가 장착되어, 상기 연료전지 자동차의 등판 경사각이 과도할 경우 상기 연료전지 자동차를 냉각하도록 작동되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 연료전지 자동차에 장착된 상기 모터에는 온도센서가 장착되어 상기 제어부로 온도 센싱값을 전송하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 자동차의 모터 냉각장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 자동차의 모터 냉각장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 자동차의 모터 냉각장치(100)는, 연료전지 자동차에 구동력을 제공하는 모터(10)와, 냉각팬(20)과, 냉각펌프(30)를 구비하는 연료전지 자동차의 냉각장치에 관한 것으로서, 상기 연료전지 자동차의 주행 경사각을 센싱하도록 장착되는 경사센서(40) 및 경사센서(40)로 센싱된 연료전지 자동차의 주행 경사각의 증가에 따라 냉가팬(20)의 구동속도를 향상되도록 하는 제어부(50)를 구비한다.
상기 연료전지 자동차에는 칠러(CHILLER)(60)가 장착되어, 연료전지 자동차의 등판 경사각이 과도할 경우 연료전지 자동차를 냉각하도록 작동된다.
또한, 상기 연료전지 자동차에 장착된 모터(10)에는 온도센서(70)가 장착되어 제어부(50)로 온도 센싱값을 전송한다. 이러한 온도센서(70)는 온도센서(70)로 감지된 모터(10)의 온도가 일정 경고 온도값 이상이면 모터의 출력을 낮추도록 하며, 온도센서(70)로 감지된 모터(10)의 온도가 고장 온도값 이상이면 모터(10)를 구동 정지하도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 자동차의 모터 냉각방법을 개략적으로 도시한 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 연료전지 자동차의 모터 냉각방법의 온도센서를 이용한 제어 흐름도이다.
도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 연료전지 자동차의 모터 냉각방법을 설명한다.
먼저, 연료전지 자동차에 장착된 경사센서(40)를 통하여 자동차의 경사각을 측정한다.(S11)
다음, 상기 단계(S11)로 측정된 연료전지 자동차의 경사각을 통하여 자동차가 오르막을 등판중인지 여부를 판단한다.(S12) 이러한 자동차의 오르막 등판 여부의 판단은 그 등판 각도에 따라 연료전지 자동차를 구동하는 모터의 요구되는 부하가 달라지므로, 이러한 등판각도에 따라 모터를 적절히 냉각하기 위함이다.
이어서, 상기 단계(S12)의 연료전지 자동차가 오르막을 등판중으로 판단되면, 자동차의 등판저항이 공력저항보다 큰가의 여부를 판단한다.(S13) 이러한 공력저항은 공기 역학적 저항을 말한다.
그리고 상기 단계(S13)에서 상기 연료전지 자동차가 오르막을 등판중이지 않다고 판단되면, 상기 연료전지 자동차의 모터 파워가 연속정격 이상인지 여부를 판단한다.(S14) 이어서, 상기 연료전지 자동차의 모터 파워가 연속정격 이하로 판단되면 상기 냉각팬(20)을 구동 정지한다.(S15) 다음, 상기 연료전지 자동차의 모터 파워가 연속정격 이상으로 판단되면 냉각팬(20)을 구동하도록 한다.(S16)
다음, 상기 단계(S13)의 연료전지 자동차의 등판저항이 공력저항 보다 크다고 판단되면, 연료전지 자동차에 장착된 냉각팬(20)을 구동하여 연료전지 자동차의 모터를 냉각한다.(S16) 여기서 상기 연료전지 자동차의 등판각이 계속적으로 증가하는지 여부를 판단하고(S17), 상기 단계(S17)의 연료전지 자동차의 등판각이 계속적으로 증가됨으로 판단되면, 냉각팬(20)의 구동속도를 연료전지 자동차의 등판각 증대에 따라 점진적으로 증가시키도록 한다.(S18)
다음, 상기 연료전지 자동차의 등판각이 냉각팬(20)의 만으로 냉각이 원활하지 못한 일정각도 이상이라 판단되면, 연료전지 자동차에 장착된 칠러(CHILLER)(60)를 구동하여 연료전지 자동차의 모터(10)를 냉각하도록 한다.(S19) 즉, 상기 칠러(60)는 모터(50)의 냉각을 보조하기 위하여 자동차 등판각의 설정된 각도 이상에서 작동된다.
또한, 상기 연료전지 자동차의 모터에는 온도센서(70)가 장착되어, 온도센서(70)로 감지된 모터(10)의 온도가 일정 경고 온도값 이상이면 모터(10)의 출력을 낮추도록 하며, 온도센서(70)로 감지된 상기 모터(10)의 온도가 고장 온도값 이상이면 상기 모터를 구동 정지하도록 한다.
이러한 온도센서(70)를 통한 제어 흐름을 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저, 온도센서(70)를 통하여 모터(10)의 온도를 측정한다.(S21)
이어서, 상기 단계(S21)의 모터온도가 경고 온도값 이상인지 여부를 판단한다.(S22) 이러한 경고 온도값은 모터의 성능이 저하되는 온도값으로 설정되며, 이러한 경고 온도값은 각각의 모터에 따라 결정되는 실험값을 말한다.
다음, 상기 단계(S22)의 모터온도가 경고 온도값 이상으로 판단되면 모터의 출력을 일정값 다운시키도록 한다.(S23) 이러한 모터 출력의 일정값 다운시킴으로 모터를 보호하도록 한다.
이어서, 상기 모터(10) 온도가 계속적으로 상승하여 고장 온도값 이상으로 상승된지 여부를 판단한다.(S24)
마지막으로, 상기 단계(S24)의 모터(10) 온도가 고장 온도값 이상으로 상승됨으로 판단되면 상기 모터의 구동을 정지하도록 함으로써, 모터의 고장을 방지하도록 한다.(S25) 이러한 상기 단계(S21) 내지 (S25) 단계는 모터의 고장을 보호하기 위한 부가적인 단계로서 전술한 상기 단계(S11) 내지 (S19) 단계의 제어시 상기 모터의 온도를 실시간으로 측정하여 제어하도록 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 연료전지 자동차의 모터 냉각장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
연료전지 자동차의 모터의 냉각을 원활하게 할 수 있음으로써, 자동차의 경사로 등판시 등판능력을 향상시킬 수 있다.
또한, 모터의 온도를 실시간으로 측정하여 고장발생을 방지할 수 있음으로서, 자동차 성늘 향상 및 신뢰성이 향상된다.
이상, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형예 또는 다른 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 이어지는 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 자동차의 모터 냉각장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연료전지 자동차의 모터 냉각방법을 개략적으로 도시한 흐름도.
도 3은 본 발명의 연료전지 자동차의 모터 냉각방법의 온도센서를 이용한 제어흐름도.

Claims (7)

  1. (a) 연료전지 자동차에 장착된 경사센서를 통하여 자동차의 경사각을 측정하는 단계;
    (b) 상기 단계로 측정된 연료전지 자동차의 경사각을 통하여 상기 자동차가 오르막을 등판중인지 여부를 판단하는 단계;
    (c) 상기 단계(b)의 연료전지 자동차가 오르막을 등판중으로 판단되면, 상기 자동차의 등판저항이 공력저항보다 큰가의 여부를 판단하는 단계;
    (d) 상기 단계(c)의 연료전지 자동차의 등판저항이 공력저항 보다 크다고 판단되면, 연료전지 자동차에 장착된 냉각팬을 구동하여 상기 연료전지 자동차의 모터를 냉각하는 단계; 및
    (e) 상기 연료전지 자동차의 등판각이 상기 냉각팬 만으로 냉각이 원활하지 못한 일정각도 이상이라 판단되면, 상기 연료전지 자동차에 장착된 칠러(CHILLER)를 구동하여 상기 연료전지 자동차의 모터를 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 모터 냉각방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (b)단계에서,
    (b1) 상기 연료전지 자동차가 오르막을 등판중이지 않다고 판단되면, 상기 연료전지 자동차의 모터 파워가 연속정격 이상인지 여부를 판단하는 단계;
    (b2) 상기 연료전지 자동차의 모터 파워가 연속정격 이상으로 판단되면 상기 냉각팬을 구동 정지하는 단계; 및
    (b3) 상기 연료전지 자동차의 모터 파워가 연속정격 이하로 판단되면 상기 냉각팬을 구동하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 모터 냉각방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    (d1) 상기 연료전지 자동차의 등판각이 계속적으로 증가하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    (d2) 상기 단계(d1)의 상기 연료전지 자동차의 등판각이 계속적으로 증가됨으로 판단되면, 상기 냉각팬의 구동속도를 상기 연료전지 자동차의 등판각 증대에 따라 점진적으로 증가시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 모터 냉각방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연료전지 자동차의 모터에는 온도센서가 장착되어, 상기 온도센서로 감지된 상기 모터의 온도가 일정 경고 온도값 이상이면 상기 모터의 출력을 낮추도록 하며, 상기 온도센서로 감지된 상기 모터의 온도가 고장 온도값 이상이면 상기 모터를 구동 정지하도록 하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 모터 냉각방법.
  5. 연료전지 자동차에 구동력을 제공하는 모터와, 냉각팬과, 냉각펌프와, 상기 모터와 냉각팬 및 냉각펌프를 제어하는 제어부를 구비하는 연료전지 자동차의 냉각장치에 있어서,
    상기 연료전지 자동차의 주행 경사각을 센싱하도록 장착되는 경사센서; 및
    상기 경사센서로 센싱된 상기 연료전지 자동차의 주행 경사각의 증가에 따라 상기 냉가팬의 구동속도를 향상되도록 하는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 모터 냉각장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연료전지 자동차에는 칠러(CHILLER)가 장착되어, 상기 연료전지 자동차의 등판 경사각이 과도할 경우 상기 연료전지 자동차를 냉각하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 모터 냉각장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 연료전지 자동차에 장착된 상기 모터에는 온도센서가 장착되어 상기 제어부로 온도 센싱값을 전송하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 모터 냉각장치.
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