KR20230093192A - 전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법 - Google Patents

전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 토크를 나타내는 Iq의 전류값을 이용하여 전동식 워터펌프의 공기 유입상태를 감지할 수 있는 방법에 대한 것이다.
전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법은 전류측정단계와, 변화량 계산단계 및 감별단계를 포함한다. 여기서 상기 전류측정단계는 모터의 Iq의 전류값을 측정한다. 상기 변화량 계산단계는 상기 전류측정단계에서 단위 시간당 측정된 전류값의 최댓값과 최솟값의 차를 계산한다. 상기 감별단계는 상기 변화량 계산단계에서 계산된 값이 기준값을 초과하는지 여부를 판단한다.
또한, 상기의 전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법에 있어서, 상기 전류 측정단계는 상기 Iq의 전류값이 제어기에서 상기 모터로 지시하는 Iq 전류값인 것이 가능하다.

Description

전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법{Detection method of air inflow for electric water pump}
본 발명은 전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 토크를 나타내는 Iq의 전류값을 이용하여 전동식 워터펌프의 공기 유입상태를 감지할 수 있는 방법에 대한 것이다.
전동식 워터펌프는 일반적으로 전체 용량의 100% 모두 부동액으로 가득 차 있는 루프에 연결되어 부동액을 순환시킨다. 이를 통하여 전동식 워터펌프가 장착된 전체 시스템(엔진, 연료전지 차량 스택 외)의 열을 관리한다.
이때, 루프 내부에 부동액이 부족할 경우 부족한 공간만큼 공기가 채워지게 되는데 이를 공기 유입상태라고 한다. 전동식 워터펌프가 장착된 루프 내부에 공기가 유입될 경우 루프 내부에 순환하는 부동액의 유량과 양정이 일정하지 않게 된다. 이로 인하여 시스템의 열 관리에 대한 효율을 저감시킨다. 그래서 전동식 워터펌프에는 공기 유입상태를 감지하는 로직이 내장되어 있다.
종래의 공기 유입상태 감지방법은 도 1에 도시된 바와 같이 동작시 부하조건에서 DC 전류의 RMS 값을 측정하여 전류 값이 특정 기준값 이하가 되면 공기 유입상태로 판단한다.
즉 워터펌프의 각각의 회전속도 따라 정상 조건일 때의 RMS 값과 측정된 RMS의 값을 비교하여 측정된 RMS의 값이 일정한 크기 보다 작게 되면 공기 유입상태로 판단한다.
등록특허 제10-0581566호(등록일자 2006년 05월 12일)
종래의 방법과 같이 부하조건에서 동작시 DC 전류의 RMS 값을 측정하여 공기 유입상태를 판단할 경우 임펠러의 소손, 마모 등과 같은 기구적인 결함외 기타 요인으로 DC 전류의 RMS값이 낮게 측정될 경우 오감지가 발생할 수 있다는 문제점이 있었다.
또한, 특정 시스템(예를들면 차량)에 장착된 상태와 동일한 조건에서 직접적으로 전류를 측정해서 판단하므로 타 시스템(예를들면 선박, 중장비, 항공기 등)에 적용시 매개변수의 변경 및 최적화가 필요하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 기구적인 결함과는 별개로 보다 정확한 공기 유입상태를 감지할 수 있는 전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 특정 시스템과 무관하게 공기 유입상태를 감지할 수 있는 전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법은 전류측정단계와, 변화량 계산단계 및 감별단계를 포함한다. 여기서 상기 전류측정단계는 모터의 Iq의 전류값을 측정한다. 상기 변화량 계산단계는 상기 전류측정단계에서 단위 시간당 측정된 전류값의 최댓값과 최솟값의 차를 계산한다. 상기 감별단계는 상기 변화량 계산단계에서 계산된 값이 기준값을 초과하는지 여부를 판단한다.
또한, 상기의 전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법에 있어서, 상기 전류 측정단계는 상기 Iq의 전류값이 제어기에서 상기 모터로 지시하는 Iq 전류값인 것이 가능하다.
또한, 상기 전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법에 있어서, 상기 전류 측정단계는 상기 Iq의 전류값이 상기 모터에서 출력되는 Iq 전류값인 것도 가능하다.
본 발명에 의하면, DC 전류의 RMS 값이 아닌 Q축 전류 값의 변동 폭으로 공기 유입 상태를 감지하기 때문에 기구적인 결함과는 별개로 보다 정확하게 공기 유입 상태를 감지할 수 있다.
또한, 특정 시스템 상태의 전류 기준치 만족 여부를 확인하는 것이 아니라 전류의 변동폭으로 공기 유입 상태를 판단하기 때문에 특정 시스템과 무관하게 공기 유입 상태를 판단할 수 있다.
도 1은 종래의 공기 유입상태 감지방법의 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법의 개념도,
도 3은 정상구동 상태에서의 모터의 Iq 전류값,
도 4는 공기가 유입된 상태에서의 모터의 Iq 전류값이다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법의 일 실시예를 설명한다.
본 발명에 따른 전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법은 전류측정단계(S11)와, 변화량 계산단계(S13)와, 감별단계(S15)를 포함한다.
전류측정단계(S11)는 모터의 Iq의 전류값을 측정한다. 모터의 Iq 전류값에는 제어기에서 모터로 지령하는 지령 Iq의 전류값과, 모터가 구동 후 출력하는 출력 Iq의 전류값이 있다. 그래서 모터의 출력 Iq 전류값으로 공기 유입상태를 감지할 수도 있고, 제어기에서 모터로 지령하는 지령 Iq의 전류값으로 공기 유입상태를 감지할 수도 있다. 본 실시예의 경우에는 제어기에서 모터로 지령하는 지령 Iq의 전류값으로 전동식 워터펌프의 공기 유입상태를 감지한다. 그래서 전류측정단계(S11)에서는 제어기에서 모터로 지령하는 지령 Iq의 전류값을 측정한다.
변화량 계산단계(S13)는 전류측정단계(S11)에서 단위 시간당 측정된 전류값의 최댓값과 최솟값의 차를 계산한다.
감별단계(S15)는 단위 시간당 변화량 계산단계(S13)에서 계산한 단위 시간당 변화량이 기준값을 초과하는지 여부를 판별한다.
루프 내부에 부동액이 가득차 있는 정상구동의 경우에는 지령 Iq의 전류값은 그 변동폭이 크지 않지만, 루프 내부에 공기가 유입되어 있을 경우 지령 Iq의 전류값은 변동이 심하다. 도 3은 정상구동 상태에서의 지령 Iq의 전류값이고, 도 4는 공기가 유입된 경우의 지령 Iq의 전류값이다. 그래서 도 3의 경우 지령 Iq의 전류 값의 변동은 기준값의 이내에 들어갈 수 있지만 도 4의 경우 지령 Iq의 전류값의 변동은 기준값을 초과한다.
감별단계(S15)에서 Iq의 전류값의 변동이 기준값을 초과하면 공기 유입으로 진단한다.
본 실시예에 의하면 전류값의 변동폭으로 공기 유입상태를 판단하기 때문에 특정 시스템과 무관하게 공기 유입상태를 판단할 수 있을 뿐만 아니라 기구적이 결함과는 별개로 보다 정확하게 공기 유입상태를 감지할 수 있다.

Claims (2)

  1. 모터의 Iq의 전류값을 측정하는 전류측정단계와,
    상기 전류측정단계에서 단위 시간당 측정된 전류값의 최댓값과 최솟값의 차를 계산하는 변화량 계산단계와,
    상기 변화량 계산단계에서 계산된 값이 기준값을 초과하는지 여부를 판단하는 감별단계를 포함하며,
    상기 전류측정단계는 상기 Iq의 전류값이 제어기에서 상기 모터로 지시하는 Iq 전류값인 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법.
  2. 모터의 Iq의 전류값을 측정하는 전류측정단계와,
    상기 전류측정단계에서 단위 시간당 측정된 전류값의 최댓값과 최솟값의 차를 계산하는 변화량 계산단계와,
    상기 변화량 계산단계에서 계산된 값이 기준값을 초과하는지 여부를 판단하는 감별단계를 포함하며,
    상기 전류측정단계는 상기 Iq의 전류값이 상기 모터에서 출력되는 Iq 전류값인 것을 특징으로 하는 전동식 워터펌프의 공기 유입상태 감지방법.
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