KR20200088047A - 전지팩의 냉각수 순환펌프 속도제어 시스템 및 이를 이용한 냉각수 순환펌프 제어방법 - Google Patents

전지팩의 냉각수 순환펌프 속도제어 시스템 및 이를 이용한 냉각수 순환펌프 제어방법 Download PDF

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Abstract

본원 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 순환펌프의 회전수를 측정함에 있어서, 별도의 센서가 필요없고, 전지팩에 이미 설치되어 있는 마이컴 등의 소자를 이용하며, 순환펌프의 전원 단계에서 바로 제어가 가능한 전지팩의 냉각수 순환펌프 속도제어 시스템 및 이를 이용한 냉각수 순환펌프 제어방법을 제공할 수 있다.
본원 발명은 별도의 센서가 없기 때문에 이들 소자를 위한 별도의 전원과 전원선, 소자에서 측정한 값을 분석하기 위한 별도의 모듈이 필요없으므로 구성이 간단하고 차지하는 부피가 작다는 장점이 있다. 또한 전류를 측정하는 마이컴 소자를 사용하여 전압을 바로 조절할 수 있다는 장점이 있다.

Description

전지팩의 냉각수 순환펌프 속도제어 시스템 및 이를 이용한 냉각수 순환펌프 제어방법{Speed control system for cooling media circulation pump of battery pack and control method for cooling media circulation pump thereby}
본원 발명은 전지팩의 냉각수 순환펌프 속도제어 시스템 및 이를 이용한 냉각수 순환펌프 제어방법으로서, 구체적으로 전지 모듈이 결합된 전지팩의 냉각을 위한 냉각수 순환펌프의 속도제어 시스템 및 이를 이용한 전지팩의 냉각수 순환 펌프 제어방법이다. 특히 본원 발명은 순환 펌프의 속도를 측정하기 위한 별도의 센서가 없는 제어 시스템 및 이를 이용한 제어 방법에 관한 것이다.
리튬 이차전지는 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 리튬 이차전지는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV)의 동력원으로서도 많은 주목받고 있다.
소형 모바일 기기에는 1개의 기기당 하나 또는 서너 개의 전지셀이 사용되지만, 높은 출력과 큰 용량이 필요한 자동차는 주로 대형 전지팩이 사용된다. 본원 발명에서 언급하는 전지팩이란, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지모듈을 다시 여러개 연결한 것을 말한다.
관리의 효율성을 위해서 전지모듈 또는 전지셀은 높은 집적도를 요구한다. 높은 집적도로 배치가 가능하고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮으며 형태 변형이 용이하다는 추가의 장점이 있다.
전지모듈 또는 전지팩을 이루는 전지셀들은 충방전 과정에서 다량의 열을 발생시키는바, 이를 냉각하기 위한 시스템이 반드시 필요하다. 충방전 과정에서 발생한 열을 제거하지 못하면, 전지팩의 효율이 떨어질 뿐만 아니라, 발화 또는 폭발할 수 있다.
전지셀 또는 전지모듈의 냉각 시스템으로는 공냉식 또는 수냉식이 사용된다. 구체적인 냉각 시스템의 예로, 냉매가 유동하는 냉각 파이프를 전지모듈 또는 전지셀에 포함시키는 구조를 들 수 있다. 전지셀에서 발생하는 열이 냉각 파이프에 의해 냉각되도록 전지셀들의 외면에 냉각 파이프를 위치시키거나 또는 전지셀들 사이에 열전도성이 높은 부재를 개재하고 이러한 부재를 냉각 파이프에 열적으로 접촉시켜 냉각을 한다.
전지모듈 또는 전지팩의 냉각을 위해서는 물 또는 공기의 냉매를 순환펌프를 사용하여 순환시켜야 한다. 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩의 온도를 측정하고 이에 대응하여 냉매의 공급량을 조정한다.
온도 조절을 위해서 냉매의 유량을 직접 측정하는 것은 바람직하지 않다. 유량을 측정하기 위한 센서를 배치할 공간이 없고 그 정도의 정밀도를 요하지 않기 때문이다. 통상적으로 이러한 경우, 순환펌프를 작동하는 모터의 회전수를 측정, 조절함으로써 간접적으로 냉매의 공급량을 조절하는 방식이 사용된다.
모터의 회전수를 측정하기 위한 종래의 방법은 모터의 회전자에 자석을 부착하여 회전시 변경되는 극성을 홀 IC(Hall IC)를 사용하여 측정하는 것이다. 전지팩에 사용되는 순환펌프에는 직류 모터(DC motor) 또는 브러시가 없는 DC 모터(Brushless DC motor, BLDC)가 많이 사용된다. 상기 모터의 회전자에 알레그로 타입의 홀 IC를 사용하여 모터의 회전수를 측정하는 방법이 사용되고 있다. 또 다른 방법으로는 회전자에 광학적 표시를 한 후 광학 다이오드의 광학 센서를 사용하여 회전수를 측정하는 방법이 있다.
홀 IC나 광학 센서를 사용하여 전지팩 순환펌프의 회전수를 측정할 경우, 회전속도를 측정하기 위한 별도의 홀 IC나 광학 다이오드와 같은 별도의 소자가 필요하다. 또한 이들의 소자를 위해서 별도의 전원과 전원선, 소자에서 측정한 값을 분석하기 위한 모듈 등이 별도로 마련되어야 한다. 차량용 전지팩의 경우 많은 수의 전지팩이 한꺼번에 사용되고 있어 공간을 줄이기 위한 시도가 계속되고 있으나, 순환펌프의 회전수를 측정하기 위한 장비에 대한 개선은 이뤄지지 않고 있다.
국제공개 WO 2015/193175 A1
IDEAdvance White Paper WP-02/10, "Sensor-less Rotation Counting in Brush Commutated DC motors", 2011
본원 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 순환펌프의 회전수를 측정함에 있어서, 별도의 센서가 필요없고, 전지팩에 이미 설치되어 있는 마이컴 등의 소자를 이용하며, 순환펌프의 전원 단계에서 바로 제어가 가능한 전지팩의 냉각수 순환펌프 속도제어 시스템 및 이를 이용한 냉각수 순환펌프 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
최근 들어서 센서리스 방식을 사용한 모터의 회전수를 이용한 기술이 제시되었다. 특허문헌 1은 센서리스 방식을 사용한 기술로서, 상기 방식은 자동차 시트의 위치 등을 제어하는데 적용되고 있으나, 전지팩의 순환펌프의 회전수를 측정하는데는 사용되고 있지 않다. 더욱이 전지팩에 내장된 마이컴 등의 소자를 이용하여 순환펌프의 회전수를 제어하고 이를 이용하여 순환펌프의 속도를 제어하는 기술은 아직까지 제공되지 않았다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본원 발명은 열매체를 순환시키는 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법으로서, a) 상기 구동장치에 흐르는 전류를 측정하는 단계; b) a) 단계에서 측정한 전류의 파형으로부터 전류의 주파수를 구하고 이를 기초로 상기 구동장치의 회전속도를 파악하는 단계;를 포함하는 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법을 제공한다.
상기 구동장치는 전지팩의 온도를 제어하기 위한 열매체를 순환시키는 것인 구동장치로서, 상기 a) 단계에서의 전류 측정은 전지팩의 스마트 모듈 또는 마이컴에서 진행될 수 있다. 이때 a) 단계에서의 전류 측정의 샘플링 주파수는 상기 전류 주파수의 3배 이상인 것이 바람직하다.
통상적으로 상기 스마트 모듈 또는 마이컴은 최대 5개 구동장치의 회전속도를 동시에 파악할 수 있다.
상기 구동장치는 DC 모터 또는 브러시가 없는 DC 모터이며, 상기 b) 단계에서 회전속도를 파악하는 것은 상기 모터의 극수 및 브러시를 고려하여 결정한다. 통상적으로 상기 DC 모터 또는 브러시가 없는 DC 모터는 2극 8슬롯 또는 4극 12슬롯인 것이 바람직하다.
상기 구동장치에 공급되는 전압의 변화가 있는 경우 전류가 안정화된 후에 시간에 따른 전류를 측정하고, 상기 측정된 전류값에서 노이즈를 제거한 후, 주파수를 파악한다.
본원 발명은 구동장치의 회전속도를 파악한 후 미리 설정된 열매체의 순환속도로 변경하기 위한 상기 구동장치에 공급되는 전류의 전하를 변경하는 단계가 추가될 수 있다.
본원 발명의 다른 양태는 상기 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법에 의해서 열매체를 순환시키는 구동장치의 회전속도를 파악하는 전지팩 및 상기 전지팩을 포함하는 이동 수단을 제공한다.
본원 발명의 다른 양태는 전지 관리 시스템으로서 전지팩의 온도를 측정하는 온도측정부; 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법에 의해서 상기 열매체를 순환시키는 구동장치의 회전속도를 파악하고 상기 구동장치에 흐르는 전류를 조절함으로써 전지팩의 온도를 조절하는 제어부;를 포함하는 전지 관리 시스템을 제공한다.
상기 구동장치에 흐르는 전류는 전지팩의 온도, 전지의 부족 전력, 온도에 따른 전지팩의 특성을 고려하여 조절된다.
본원 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 순환펌프의 회전수를 측정함에 있어서, 별도의 센서가 필요없고, 전지팩에 이미 설치되어 있는 마이컴 등의 소자를 이용하며, 순환펌프의 전원 단계에서 바로 제어가 가능한 전지팩의 냉각수 순환펌프 속도제어 시스템 및 이를 이용한 냉각수 순환펌프 제어방법을 제공할 수 있다.
본원 발명은 별도의 센서가 없기 때문에 이들 소자를 위한 별도의 전원과 전원선, 소자에서 측정한 값을 분석하기 위한 별도의 모듈이 필요 없으므로 구성이 간단하고 차지하는 부피가 작다는 장점이 있다. 또한 전류를 측정하는 마이컴 소자를 사용하여 전압을 바로 조절할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 열유체를 공급하는 모터의 토크, 회전속도, 전류의 특성에 대한 개략도이다.
도 2는 새로운 전압이 설정된 경우 시간에 따른 전류의 변화를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본원 발명의 일 실시예 따른 순환펌프의 배치도에 대한 개략도이다.
도 4는 본원 발명의 또 다른 일 실시예 따른 순환펌프의 배치도에 대한 개략도이다.
토크와 구동장치의 회전속도(RPM), 토크와 구동장치에 흐르는 전류(A)는 도 1과 같은 특성을 보인다.
모터에 걸리는 토크와 회전속도는 음의 상관관계를 나타낸다. 회전속도가 올라가기 위해서는 모터에 걸리는 토크가 줄어야 하며, 반대로 모터에 걸리는 토크가 커지면 회전속도가 줄어든다. 도 1에서 빨간색 선이 이들의 상관관계를 개략적으로 나타내고 있다.
한편 전류가 증가하면 모터의 토크를 증가시킬 수 있다. 도 1에서 파란색 선이 이들의 상관관계를 개략적으로 나타내고 있다. 그러나 일반적으로 모터에 걸리는 토크는 모터에 사용되는 유체 등에 의해서 일정한 범위로 제한된다. 이는 모터 자체의 특성으로 이해할 수 있으며, 모터가 처음 설계될 때 이미 가동 토크 범위가 결정된다. 도 1에서 기준 토크( reference torque)가 이에 해당하는 값의 범위이다. 통상적으로 기준 토크의 범위 내에서는 전류가 크게 변하지 않으므로 전류는 일정한 값을 유지한다고 보고 있다.
그러나 전지팩의 온도에 따라서 열유체의 유량을 조절할 필요가 있다. 이 경우, 조절 가능한 변수는 모터에 걸리는 전압이다. 전압을 올리면, 즉 도 1에서 빨간색 점선으로 이동하면 토크의 값은 기준 토크를 유지하고 전류도 일정한 값을 유지하면서, 회전속도가 증가하여 열유체의 유량이 증가한다. 전압을 낮추면 반대로 열유체의 유량이 감소한다.
도 2는 새로운 전압이 설정된 경우 시간에 따른 전류의 변화를 나타낸다. 열유체의 유량을 조절하기 위해서 압력을 변화시키면 초기에는 순간적으로 평균 전류의 값이 변하지만 시간이 지남에 따라 평균 전압은 종전의 평균 전압과 동일한 값으로 변하게 된다. 이때 변경되는 것은 전류의 파형에 대한 주파수이다. 도 2에서 통상적으로 파형의 파고는 0.4 내지 0.8V이다.
모터를 구동하기 위해서 전압을 걸 때 모터의 회전에 의해서 모터 코일이 회전하게 되며, 이때 유도 전류에 의해서 전류의 변화가 나타나게 되며, 이것이 도 2와 같이 파형의 형태로 나타난다. 이와 관련된 설명은 비특허문헌 1에 기재된바 자세한 설명은 생략한다. 파형의 주파수는 모터의 회전자 주파수와 동일하지 않고, 모터의 극과 슬롯의 수에 의해서 정해진다. 바람직하게는 2긋 8슬롯 또는 4극 12슬롯의 구성이 노이즈가 적은 신호를 생성할 수 있다.
본원 발명은 열매체를 순환시키는 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법으로서, a) 상기 구동장치에 흐르는 전류를 측정하는 단계; b) a) 단계에서 측정한 전류의 파형으로부터 전류의 주파수를 구하고 이를 기초로 상기 구동장치의 회전속도를 파악하는 단계;를 포함하는 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법을 제공한다.
상기 구동장치는 전지팩의 온도를 제어하기 위한 열매체를 순환시키는 것인 구동장치로서, 상기 a) 단계에서의 전류 측정은 전지팩의 스마트 모듈 또는 마이컴에서 진행될 수 있다. 이때 a) 단계에서의 전류 측정의 샘플링 주파수는 상기 전류 주파수의 3배 이상인 것이 바람직하다.
전지팩은 전지팩 내의 전지모듈 또는 전지셀의 안정성을 위해서 전류와 전압을 계속적으로 측정하고 있다. 스마트 모듈 또는 마이컴을 사용하여 전지의 전압과 전류를 측정하고 있는바, 본원 발명은 종래에 장착되어 있는 스마트 칩 또는 마이컴의 전압, 전류 측정 장치를 그대로 사용하여 구동장치의 회전수를 측정한다. 통상적으로 상기 스마트 모듈 또는 마이컴은 전류 또는 전압을 동시에 5개를 측정할 수 있도록 구성되므로 이를 본원 발명에 적용할 경우 5개 구동장치의 회전수를 동시에 파악할 수 있다.
구동장치의 회전수를 측정하기 위해서는 전류 및 전압을 측정하는 샘플링 주파수가 구동장치의 회전수와 관련된 주파수의 3배 이상이 필요하다. 회전수는 상시로 측정할 필요가 없는바, 상시로는 용량 파악 및 안전성을 위해서 낮은 샘플링 주파수로 전압 및 전류를 측정하고 일정한 간격으로, 예를 들어 10분에 1번 등의 간격으로 높은 주파수, 예를 들어 1000㎐로 전류를 측정하여 전류의 주파수를 파악하고 이로부터 구동장치의 회전수를 파악할 수 있다.
상기 구동장치는 DC 모터 또는 브러시가 없는 DC 모터이며, 상기 b) 단계에서 회전속도를 파악하는 것은 상기 모터의 극수 및 브러시를 고려하여 결정한다.
본원 발명은 구동장치의 회전속도를 파악한 후 미리 설정된 열매체의 순환속도로 변경하기 위한 상기 구동장치에 공급되는 전류의 전하를 변경하는 단계가 추가될 수 있다.
본원 발명의 다른 양태는 상기 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법에 의해서 열매체를 순환시키는 구동장치의 회전속도를 파악하는 전지팩 및 상기 전지팩을 포함하는 이동 수단을 제공한다.
본원 발명의 다른 양태는 전지 관리 시스템으로서 전지팩의 온도를 측정하는 온도측정부; 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법에 의해서 상기 열매체를 순환시키는 구동장치의 회전속도를 파악하고 상기 구동장치에 흐르는 전류를 조절함으로써 전지팩의 온도를 조절하는 제어부;를 포함하는 전지 관리 시스템을 제공한다.
상기 구동장치에 흐르는 전류는 전지팩의 온도, 전지의 부족 전력, 온도에 따른 전지팩의 특성을 고려하여 조절된다. 전지 관리 시스템이 자동차에 사용될 경우, 네비게이션 시스템과 연계하여 목적지까지의 남은 거리 또는 가까운 충전소까지의 남은 거리를 고려한 필요 전력을 파악한다. 예비 전력이 충분치 않을 경우, 구동장치에 흐르는 전류의 양을 줄여, 전지팩의 온도가 정상상태에서 제어되는 것보다 조금 더 높은 온도에서 제어되게 한다.
또는 단순히 남은 예비전력이 100% 완충의 20% 이하가 되는 것으로 파악되면, 구동장치에 흐르는 전류의 양을 줄여, 전지팩의 온도가 정상상태에서 제어되는 것보다 조금 더 높은 온도에서 제어되게 한다. 이때 상기 조금 더 높은 온도는 전지의 안전성에 영향이 없는 범위가 되어야 함은 자명하다. 또한 이 경우 전지팩의 온도가 높게 설정되면, 전지의 출력 특성이 저하될 경우가 있기 때문에 온도에 따른 전지의 출력 특성도 고려하여 구동장치에 흐르는 전류의 양을 조절하는 것이 필요하다.
이하, 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본원 발명을 예시하는 것일 뿐 본원 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 1.
도 3은 본원 발명에 따른 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)과 여기로부터 전원을 공급받아 상기 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)의 온도를 제어하기 위한 열매체를 순환시키는 구동장치(순환펌프, 300)에 대한 개략도이다. 상기 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)의 온도는 상기 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)을 제어하는 마이컴 또는 스마트 모듈(110)이 측정하고 있으며, 상기 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)을 통해서 구동장치(순환펌프, 300)에 공급되는 전류 또한 마이컴 또는 스마트 모듈(110)이 측정한다. 순환펌프(300)는 열매체를 순환시키고 가열된 열매체는 열매체 냉각부(400)를 통해서 냉각된 후 다시 순환펌프(300)로 공급된다. 도 3에서는 명시적으로 기재되지 않았지만 열매체 저장부가 별도로 마련될 수 있다. 마이컴 또는 스마트 모듈(110)은 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)의 온도를 측정하고 이를 제어하기 위해서 순환펌프(300)에서 공급되는 열매체의 유량을 제어한다.
이 때 마이컴 또는 스마트 모듈(110)은 a) 상기 구동장치(순환펌프, 300)에 흐르는 전류를 측정하는 단계; b) a) 단계에서 측정한 전류의 파형으로부터 전류의 주파수를 구하고 이를 기초로 상기 구동장치의 회전속도를 파악하는 단계;를 포함하는 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법을 통해서 구동장치(순환펌프, 300)의 회전속도를 파악하고 이로부터 열매체의 공급량을 파악한다. 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)의 온도에 따라서 순환펌프(300)에 공급되는 전압을 조절하여 열매체의 공급량을 조절한다.
구동장치(300)의 회전수를 측정하기 위해서는 전류 및 전압을 측정하는 샘플링 주파수가 구동장치의 회전수와 관련된 주파수의 3배 이상이 필요하다. 회전수는 상시로 측정할 필요가 없는바, 상시로는 용량 파악 및 안전성을 위해서 낮은 샘플링 주파수로 전압 및 전류를 측정하고 일정한 간격으로, 예를 들어 10분에 1번 등의 간격으로 높은 주파수, 예를 들어 1000㎐로 전류를 측정하여 전류의 주파수를 파악하고 이로부터 구동장치의 회전수를 파악할 수 있다.
상기 구동장치는 DC 모터 또는 브러시가 없는 DC 모터이며, 상기 b) 단계에서 회전속도를 파악하는 것은 상기 모터의 극수 및 브러시를 고려하여 결정한다.
통상적으로 DC 모터 또는 브러시가 없는 DC 모터는 2극 8슬롯 또는 4극 12슬롯이다.
실시예 2.
도 4는 본원 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)과 별도의 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(200)으로부터 전원을 공급받아 상기 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)의 온도를 제어하기 위한 열매체를 순환시키는 구동장치(순환펌프, 300)에 대한 개략도이다. 상기 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)의 온도는 상기 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)을 제어하는 마이컴 또는 스마트 모듈(도면 미도시)이 측정하고 있으며, 별도의 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(200)을 통해서 구동장치(순환펌프, 300)에 공급되는 전류는 별도의 마이컴 또는 스마트 모듈(210)이 측정한다. 이때 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)과 별도의 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(200)은 하나의 마이컴 또는 스마트 모듈(210)이 모두 관리를 하여 모든 온도와 모든 전류 및 전압을 측정할 수도 있다.
순환펌프(300)는 열매체를 순환시키고 가열된 열매체는 열매체 냉각부(400)를 통해서 냉각된 후 다시 순환펌프(300)로 공급된다. 도 4에서는 명시적으로 기재되지 않았지만 열매체 저장부가 별도로 마련될 수 있다. 마이컴 또는 스마트 모듈(210)은 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)의 온도를 직접 측정하거나 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)의 마이컴(도면 미도시)로부터 측정된 값을 받아 이를 제어하기 위해서 순환펌프(300)에서 공급되는 열매체의 유량을 제어한다.
이 때 마이컴 또는 스마트 모듈(210)은 a) 상기 구동장치(순환펌프, 300)에 흐르는 전류를 측정하는 단계; b) a) 단계에서 측정한 전류의 파형으로부터 전류의 주파수를 구하고 이를 기초로 상기 구동장치의 회전속도를 파악하는 단계;를 포함하는 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법을 통해서 구동장치(순환펌프, 300)의 회전속도를 파악하고 이로부터 열매체의 공급량을 파악한다. 전지셀, 전지모듈, 또는 전지팩(100)의 온도에 따라서 순환펌프(300)에 공급되는 전압을 조절하여 열매체의 공급량을 조절한다.
구체적인 구동장치의 측정 방법인 구동장치는 실시예 1과 동일하다.
100, 200 : 전지셀, 전지모듈 또는 전지팩
110, 210 : 마이컴 또는 스마트 모듈
300 : 구동장치(순환펌프)
400 : 열매체 냉각부

Claims (13)

  1. 열매체를 순환시키는 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법으로서,
    a) 상기 구동장치에 흐르는 전류를 측정하는 단계;
    b) a) 단계에서 측정한 전류의 파형으로부터 전류의 주파수를 구하고이를 기초로 상기 구동장치의 회전속도를 파악하는 단계;
    를 포함하는 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동장치는 전지팩의 온도를 제어하기 위한 열매체를 순환시키는 것인 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 a) 단계에서의 전류 측정은 전지팩의 스마트 모듈 또는 마이컴에서 진행되는 것인 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 a) 단계에서의 전류 측정의 샘플링 주파수는 상기 전류 주파수의 3배 이상인 것인 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 스마트 모듈 또는 마이컴은 최대 5개 구동장치의 회전속도를 동시에 파악할 수 있는 것인 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동장치는 DC 모터 또는 브러시가 없는 DC 모터이며,
    상기 b) 단계에서 회전속도를 파악하는 것은 상기 모터의 극수 및 브러시를 고려하여 결정하는 것인 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 DC 모터 또는 브러시가 없는 DC 모터는 2극 8슬롯 또는 4극 12슬롯인 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전류의 주파수를 구하는 것은 상기 구동장치에 공급되는 전압의 변화가 있는 경우 전류가 안정화된 후에 시간에 따른 전류를 측정하고, 상기 측정된 전류값에서 노이즈를 제거한 후, 주파수를 파악하는 것인 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    구동장치의 회전속도를 파악한 후 미리 설정된 열매체의 순환속도로 변경하기 위한 상기 구동장치에 공급되는 전류의 전압을 변경하는 단계가 추가되는 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법에 의해서 열매체를 순환시키는 구동장치의 회전속도를 파악하는 전지팩.
  11. 전지팩의 온도를 측정하는 온도측정부;
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 구동장치의 회전속도를 파악하기 위한 방법에 의해서 상기 열매체를 순환시키는 구동장치의 회전속도를 파악하고 상기 구동장치에 흐르는 전류를 조절함으로써 전지팩의 온도를 조절하는 제어부;를 포함하는 전지 관리 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 구동장치에 흐르는 전류는 전지팩의 온도, 전지의 부족 전력, 온도에 따른 전지팩의 특성을 고려하여 조절되는 전지 관리 시스템.
  13. 제10항에 따른 전지팩을 포함하는 이동 수단.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113506927A (zh) * 2021-05-14 2021-10-15 湘潭大学 一种流向可换的电动汽车液冷系统及其换向控制方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015193175A1 (de) 2014-06-17 2015-12-23 Conti Temic Microelectronic Gmbh Anordnung und verfahren zur sensorlosen positionsbestimmung einer antriebseinheit

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015193175A1 (de) 2014-06-17 2015-12-23 Conti Temic Microelectronic Gmbh Anordnung und verfahren zur sensorlosen positionsbestimmung einer antriebseinheit

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IDEAdvance White Paper WP-02/10, "Sensor-less Rotation Counting in Brush Commutated DC motors", 2011

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113506927A (zh) * 2021-05-14 2021-10-15 湘潭大学 一种流向可换的电动汽车液冷系统及其换向控制方法
CN113506927B (zh) * 2021-05-14 2022-06-14 湘潭大学 一种流向可换的电动汽车液冷系统及其换向控制方法

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