[논문]하이브리드 차량의 엔진 및 배터리 냉각팬 구동용 BLDC모터 개발

이대웅

doi:10.7467/ksae.2015.23.2.153

하이브리드 차량의 엔진 및 배터리 냉각팬 구동용 BLDC모터 개발
Development of BLDC Motor for HEV Engine Cooling and Battery Cooling System 원문보기

한국자동차공학회논문집 = Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers, v.23 no.2, 2015년, pp.153 - 160

이대웅 (한라비스테온공조 연구본부)

Abstract ▼ AI-Helper

Hybrid Electric Vehicles(HEVs) have seriously come into prevalence recently as car manufacturers and consumers have become more aware of the environmental and economic problems of conventional vehicles. For the alternative power-train and battery cooling systems in HEVs, an effective thermal management system is required, and many automakers are interested in using Brushless DC(BLDC) motors for cooling fans for the overall traction unit's performance and energy saving capability. This paper presents the development status of BLDC motors as major parts of the power-train, i.e. the engine cooling and battery cooling fans of HEVs. A design that uses BLDC motors for the power-train and each battery cooling fan, is successfully implemented through using electro-magnetic analysis, and prototype BLDC motors are examined. As experimental results, the BLDC motors achieved an efficiency of 85% as engine cooling fans and 72% as a battery thermal management fan motor. The electric cogging noise is significantly reduced by changing the skew of the slot pitch angle and optimizing the magnetic shape.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 엔진냉각시스템의 냉각팬구동에 필요한 핵심 부품인 BLDC모터와 2차 배터리 냉각 시스템에 사용되는 소형, 고효율의 BLDC모터의 설계와 이들 BLDC전동 모터 시작품의 성능 시험결과에 대한 고찰로 하이브리드 자동차의 동력계 및 배터리 냉각시스템용 팬 구동 전동 모터 개발기술과 제어기술, 신뢰성 확보로 선진업체 개발수준에 준하는 국내기술 개발로 국내 하이브리드 자동차 개발기술에 기여하고자 한다.

제안 방법

하이브리드 자동차에 사용되는 엔진 냉각팬 및 배터리 냉각팬 BLDC모터에 대하여 효율향상과 전자기적 소음 저감을 위하여 해석을 수행 하였고, 해석결과를 바탕으로 시제품을 제작하여 소음 및 성능 시험을 한결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

성능/효과

2) 엔진 냉각팬 BLDC모터는 Model-B가 소음 및 성능이 우수하게 나타났으며, 토크가 0.8~1.2 Nm에서 효율은 85%, 회전수는 4,050 rpm, 소음은 Duty 80%에서 76.3 dB로 나타났다.
3) 배터리 냉각팬 BLDC모터는 Model-B가 성능과 소음이 우수하게 평가되었으며, 토크0.25 Nm에서 효율은 76%, 회전수는 3,990 rpm, 소음은 Duty 80%에서 54.4 dB로 나타났다.
이상의 결과에서 엔진 냉각팬 및 배터리 냉각팬 구동용 BLDC모터를 해석하여 소음과 성능에 영향을 미치는 설계변수들을 찾아내고 전동 모터를 제작하여 소음과 성능시험을 하여 엔진 냉각과 배터리 냉각에 우수한 전동 모터를 선정하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	BLDC모터의 구동원리는 무엇인가?	일반적으로 BLDC모터는 구조적 특성의 차이로, 브러시(brush)나 정류자(commutator)가 없는 DC모터를 의미한다. 구동원리는 일반 DC모터와 동일하게, 플레밍의 왼손 법칙(Fleming's Left hand rule)에 따라 발생하는 토크(torque)를 이용하는 것은 같지만, 계자 영구자석(field magnet)이 회전자(rotor) 역할을하고, 전기자권선(armature coil)이 고정자(stator)로 배치되어 있어 계자 영구자석이 토크 발생 방향과 반대 방향으로 회전하는 것이 다른 점이다. 여기서 회전자의 위치검출은 DC모터의 정류자와 같은 역할을 하는 홀소자(hall sensor)를 사용하는 것이 일반적이다.
	BLDC모터가 의미하는 것은 무엇인가?	일반적으로 BLDC모터는 구조적 특성의 차이로, 브러시(brush)나 정류자(commutator)가 없는 DC모터를 의미한다. 구동원리는 일반 DC모터와 동일하게, 플레밍의 왼손 법칙(Fleming's Left hand rule)에 따라 발생하는 토크(torque)를 이용하는 것은 같지만, 계자 영구자석(field magnet)이 회전자(rotor) 역할을하고, 전기자권선(armature coil)이 고정자(stator)로 배치되어 있어 계자 영구자석이 토크 발생 방향과 반대 방향으로 회전하는 것이 다른 점이다.
	BLDC모터의 장점은 무엇인가?	여기서 회전자의 위치검출은 DC모터의 정류자와 같은 역할을 하는 홀소자(hall sensor)를 사용하는 것이 일반적이다. 대체로 BLDC모터는 브러시 DC모터와 비교하여 속도 제어가 우수하고, 브러시가 없는 구조적 특성으로 인하여 내구성에서 우수함을 보인다고 알려져 있다. 8)

참고문헌 (9)

M. S. Kwon, "Development Status and Trends of Environmental Friendly Vehicles," KSAE HEV and FCEV Workshop, pp.1-11, 2007.
C. Kim, "Development Status and Trends of Hyundai Motors Hybrid Vehicles," KSAE Symposium of Electric Vehicles Workshop, KSAE05-L0022, 2005.
M. Murray, "GM Hybrid Propulsion Strategy," International Workshop of HEV, Hanyang University, 2007.
P. Peter, "Development of Li-Ion Battery Systems for HEV Applications at MAGNA STEYR," EVS23, 2007.
D. Blake, I. Postlethwaite, D. Barker, M. Hannewald and C. Whelans, "Thermal Management of a Hybrid Vehicle," 8th Vehicle Thermal Management Symposium, C640/048, 2007.
H. Satoh, S. Akutsu, T. Miyamura and H. Shinoki, "Development of Traction Motor for Fuel Cell Vehicle," SAE 2004-01-0567, 2004.
D. Kwon, D. Lee, Y. Jee and C. Park, "Developemnt of BLDC Motor for HEV Power-train and Battery Cooling System," KSAE 30th Anniversary Conference Proceedings, KSAE08-S0341, pp.2071-2076, 2008.
D. Hanselman, Brushless Permanent Magnet Motor Design, 2nd Edn., Magna Physics Publishing Motorsoft Division of Fisher Electric Technology, 2004.
R. Hendershot and T. Miller, "Design of Brushless Permanent-magnet Motors," Magna Physics Publisning and Clarendon Press, Oxford, 1994.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증