2024.11.17 HV세미나 PPT

[21 이인서]

11월 17일 진행했던 HV 세미나 PPT 자료 업로드합니다.

2024.11.17 HV세미나1.pptx

835.19KB

중요했던 부분이랑 추가로 할 말들 짧게 정리해드리겠습니다.

1. CAN

CAN 통신은 차량 내의 전장부품들 간의 통신을 위해 개발된 통신 체계입니다.

- CANBUS

일반적인 CANBUS

CANBUS는 2개의 종단기기와 다수의 노드(Node)로 구성된 CAN통신 네트워크를 의미합니다.

두개의 종단기기 사이를 연결하는 메인 전선 두가닥은 CAN High, CAN Low로 구성됩니다.

따로 접지선은 없습니다! 혹시 CAN 접지라는 표현이 있다면 그건 CAN선 전선의 실드선 접지 혹은 캔댑터 자체의 접지를 의미하는 것입니다.

각 노드는 메인 버스의 CAN High와 CAN Low 선에서 가지를 뻗어 추가됩니다.

이 때 주의할 점은  실제 배선에서 노드를 추가할 때 위 그림과 같이 꼭 메인 전선에서 T자로 뻗어 나와야 합니다. 일반적인 전기회로처럼 병렬연결이라고 위 그림과 달리 하나의 분기점(tab)에서 여러개의 노드를 동시에 뽑으면 안됩니다. BMS 매뉴얼에 이와 관련된 내용이 있습니다. 강산이가 노션 페이지에 정리해 두었으니 참고하세요!

해당 내용은 [Orion BMS2 배선 매뉴얼] > [9. 주 입출력 커넥터 배선 작업] > {CAN Interfaces}에 있습니다

https://frost-musician-1e4.notion.site/bms-20d5dc70edc64f3b8ee179fc505a6317

bms | Notion

CANBUS 배선은 까다로운 배선 중 하나이니 신경써서 배선해주시길 바랍니당.

- 종단기기

종단기기에서 중요한 건 종단저항입니다.

종단기기의 CAN H와 L 전선을 120옴 저항으로 연결한 기기는 종단기기가 됩니다.

하나의 캔버스에는 종단기기가 2개 존재하기 때문에 배선이 모두 끝난 후 CAN H와 CAN L에 멀티미터를 찍고 저항을 측정했을 때 60옴이 나와야 합니다.

우리의 경우 Orion BMS 2 36cell의 Main I/O 포트 CAN1에는 120옴 저항이 내장되어있습니다. CAN2에는 종단저항이 내장되어있지 않으니 캔버스 배선 시 주의하면서 배선해주세요.

또한 배선 시 종단기기는 캔버스 배선에서 물리적으로 끝에 위치해 있어야 합니다. 이게 무슨 말인가 하면 방금 말한 메인 전선에서 T자 형태로 노드를 하나씩 내보내라는 말입니다.

- CAN High, CAN Low

이건 세미나 때 얘기를 못했는데 글을 쓰다보니 생각나서 적어봅니다.

캔 하이와 캔 로우는 기기들 사이에서 전선이 섞여서 연결되지 않도록 주의해야 합니다. 사용하는 기기의 핀맵을 꼭 확인하고 배선을 진행해주세요. 만약 핀맵이 빈약하거나 전선 구분이 가지 않는다면 오실로스코프를 사용해 구분이 가능합니다.

충전기 캔선을 사용할 때 이런 일이 있었는데 하린이의 도움으로 캔 하이와 캔 로우를 구분할 수 있었습니다.

배선할 때 전선 구분은 굉장히 중요합니다ㅜ

핀맵을 보면 커넥터가 있지만 단국대에서 충전기를 받아왔을 때는 이미 커넥터가 잘려 전선만 남아있는 상황이었습니다...

아크톡방에 물어보니 갈색이 CAN H라고는 했지만 어딘가 불안함을 떨쳐낼 수가 없어 오실로스코프를 사용해 확인해 보기로 했습니다. 하린이의 도움으로 CAN선 두가닥 사이의 전압을 측정해보았습니다.

1. 오실로스코프 측정을 위해 CAN선 H/L을 연결한 모습 2. 1번사진대로 연결했을 때 3. 반대로 연결했을 때

CAN High는 CAN Low보다 전압이 항상 높기 때문에 전압 변화가 위로 치솟는다면 측정부에 CAN High, 접지부에 CAN Low가 잘 연결된 상태입니다. 반대의 경우에는 전압 변화가 아래로 꺼졌다가 복귀하는 형태로 측정이 됩니다. 결과는 갈색이 CAN High가 맞았었습니다. 참 신기하죠. 아크톡방도 신기하고 오실로스코프도 신기하네요. 아무튼 배선하기 전에 CAN High와 CAN Low를 잘 구분하기실 바랍니다. 커넥터 처리할 때 특히 꼼꼼하게 확인해주세요.

- 노트북과 캔댑터

우리가 사용하는 캔버스는 크게 두가지 종류입니다. 하나는 세팅용 캔버스, 하나는 작동용 캔버스입니다.

BMS나 SEVON과 같은 제어기기에 우리가 사용하는 배터리, 모터의 특성을 입력해주어 세팅값을 조정해야 할 때 노트북을 사용하는 캔버스를 세팅용 캔버스라고 합시다. 작동용 캔버스는 데이터로거를 사용해 차량이 달리는 동안 모터, BMS의 정보를 취합해 드라이버에게 현 상황을 알려주거나 데이터를 저장하는, 실제로 전장부품들이 작동할 때 필요한 캔버스를 작동용 캔버스라고 하겠습니다.

세팅용 캔버스에서 우리는 노트북을 이용해 프로그램으로 기기들을 제어하게 되는데, 이때 CANBUS의 캔신호를 노트북에 전달해주는 녀석이 캔댑터(CANdapter)입니다. 우리의 경우 BMS와 SEVCON 각각 서로 다른 캔댑터를 사용해 총 두개의 캔댑터를 사용하고 있습니다.

CANBUS를 구성할 때 노트북을 어떻게 추가할 지에 대한 고민이 있을 수 있는데, 캔댑터를 노트북으로 생각하고 캔댑터에 해당하는 노드를 하나 추가해주면 됩니다.

2. 설계/제작 시 주의할 점

- 세그먼트(냉각)

우리의 세그먼트는 7S13P로 병렬수와 직렬수가 모두 소수입니다. 그말은 세그먼트의 구성이 1S13P짜리 모듈이 7직렬을 이루는 조합만 가능하다는 말입니다. 이런 조합상의 이유로 23-24시즌에는 세그먼트의 에너지타워가 셀의 옆면부분(원통의 옆면) 4면을 모두 막고있는 구조입니다.

문제는 셀의 발열에 있습니다. 배터리 셀의 발열지점은 셀의 중앙부에서 일어나기 때문에 셀 냉각을 할 때 세의 옆면을 냉각해 주는 것이 중요합니다.

이 사실을 알고 있었지만 부스바와 HV Cable의 위치를 변경하기엔 배터리 박스의 사이즈가 너무 커져버려서 박스 설계를 진행하며 옆면을 막아버리게 되었습니다.

만약 에너지타워를 새로 제작하거나 세그먼트의 구성에 변화가 있을 때 이를 고려해 설계해 주면 냉각에서 아주 큰 이점을 볼 수 있으니 참고해주세용

- 절연(발열)

절연처리는 안전을 위해 진행하는 목적이 크지만 이에 못지 않게 발열을 막기 위해서도 필요합니다.

부스바의 경우를 예시로 들어 설명해보겠습니다. 도체와 도체를 전기적으로 연결하기 위해서는 용접과 압착 두가지 방법을 사용합니다. 부스바의 경우에는 두가지 방법을 모두 사용합니다. 부스바와 니켈플레이트를 볼팅을 통해 압착해 둘 사이를 연결해줍니다. 그리고 세그먼트에서 끌고 온 니켈플레이트와 부스바에 압착한 니켈플레이트를 스팟용접을 통해 전기적으로 연결해줍니다. 볼팅을 통한 압착의 경우 볼트의 머리와 너트가 도체와 만나는 면적만큼만 압착이 됩니다. 이러한 전기적 연결을 목적으로 도체들이 만나는 부분을 제외한 나머지 부분에서는 필수적으로 발열이 생길 수 있습니다. 도체간 간격이 가깝지만 충분한 밀착이 되어있지 않은 경우 그 경로로 큰 저항을 받으며 전류가 흐를 수 있습니다. 이 경우 의도치 않은 부분에서 불필요한 발열이 생기는 것이기 때문에 절연처리를 통해 잠재적인 발열 지점들을 제거하는 작업이 필요합니다. 이 부분을 고려해 설계와 작업을 진행할 때 작업 순서에서 손이 닿을 때 절연작업을 진행한 후에 이후 작업을 진행하는 것이 필요합니다. 제일 좋은 건 이런 지점들이 안생기도록 설계하는게 좋겠죠!

- 배선

이 부분은 섀시-HV 세미나에서 중점적으로 이야기 한 부분입니다. 전장부품을 제작할 때 부품이 차지하는 공간에 꼭 커넥터의 부피와 커넥터 탈착 공간을 고려하는 것이 필요합니다.

- 방수

전장부품에서 방수는 물에 맞아도 안전하게 만드는 걸 목표로 하는게 아닌 부품이 물에 맞지 않도록 설계를 진행할 필요가 있습니다...

24대회에서 대부분의 E포 팀들이 검차에서 탈락한 부분이 우천테스트입니다.  우천테스트를 통과한 팀들을 보면 한 팀을 제외하고는 모두 메인롤후프 뒷부분이 외장으로 전장부품을 덮고있었습니다. 한 팀은 에어로 파츠가 비슷한 역할을 하고있었습니다.

방수처리를 한다고 해도 항상 부족한 부분은 생기기 마련이고 생각보다 긴 시간과 많은 양을 살수하는 우천테스트에서 방수처리가 된 부분에도 물이 들어갈 가능성이 높습니다. (근데 뭔가 방수처리를 진짜 잘 해서 굳이 뒤쪽 외장을 달 필요는 없게 만들면 간지이긴 할 것 같다는 생각이 드네요.)

이 부분에 있어서는 정해진 정답은 없으니 필요에 맞는 대처가 설계단계에서 꼭 반영되어야 할 것 같습니다.

- 공차

박스 제작과 노멕스 레이저커팅, 냉각 덕트, 자잘한 전장부품 홀더를 제작할 때 공차를 꼭 고려해서 설계 진행하셔야 합니다.

- 풀림방지

굉장히 중요합니다. 노드락과 유너트, 나일론너트를 잘 활용해 풀림방지 처리를 진행하면 됩니다. 보통 M2, M3와 같이 작은 사이즈의 너트는 나일론너트를 구하는게 제일 쉽고 나머지 경우에는 유너트와 노드락을 사용하는 것이 좋습니다. 전기적 발열지점에는 나일론너트를 사용할 수 없으니 주의해서 사용해주세요