HV HV 겨울작업 1주차 정리

[21 이인서]

겨울작업 1주차 작업일지입니다!

이번주 작업 내용 3줄 요약

- 학회실 대청소

- 배터리 셀 개수 결정

- 모터 박살... 및 재구매   - 모터 컨트롤러 교체 결정

1. 학회실 정리

학회실이 너무 어지럽고 전장부품 재고 파악이 안돼 정리하는 시간을 가졌습니다.

종이박스가 너무 많고 박스에 쓰여있는 거랑 내용물이 다른 경우가 있어서 종이박스는 다 버리고 새로 정리함을 사서 정리했습니다.

HV 부품은 제법 덩치가 있어 펠리컨 수납함을 여러개 사서 용도별로 구분해 보관해 놨습니다. 추가로 전선이랑 튜브 보관할 수납함 구매하고 정리하면 마무리가 될 거 같네요. 재고 정리는... 하려 했으나 문제가 터져 못했습니다. 최대한 빠르게 진행하도록 하겠습니다.

2. 배터리 셀 개수 결정

이전에 올린 글에서 전압을 낮추고 병렬을 늘려 배터리 팩 구성을 변경하겠다는 글을 올렸었는데, 기태형과 신홍이형 등 작업 선배님들의 여러 피드백을 받아 전면 수정을 진행했습니다. 결과부터 말하자면 28s13p로 전압을 높이고 병렬을 다시 낮추는 방법으로 갔습니다.

가장 큰 이유로는 역기전력이 있습니다.

 기태형의 조언을 참고했을 때, 22년도 차량의 경우 100V로 구동을 진행했을 때 최고속도가  너무 낮고, 낮춘 전압인 79.8V의 출력이 역기전력 때문에 그대로 나올 수가 없을 뿐더러, 79.8V의 출력 자체가 적어 차량을 굴리지 못할 수준의 출력이 나올 수 있다는 것을 알았습니다.

 뿐만 아니라 병렬을 높여 용량을 확보한다고 해도, 최대 전류량이 높아지는 거지 생각보다 전류는 그렇게 많이 안쓴다고 합니다. 오히려 전류량을 낮추면 그만큼 전선 두께도 줄이고 배선과 경량화에서 이득을 볼 수 있죠.

 그래서 배터리 팩을 결정할 때에는 직렬 수(전압 값)와 총 용량(kW)를 먼저 결정한 후에, 병렬 값은 그냥 계산해서 나오는 결과값으로 가져가는게 맞는 것 같습니다. 사실상 직렬 수로 전압을 결정하는게 가장 중요하고 먼저 정해야 할 요소인 것입니다! 그리고 용량은 직렬이든 병렬이든 셀 개수가 늘어나면 커지므로 Ah보다는 Wh로 생각하는게 좋습니다.

 이번 설계의 오류는 최대전압 관련 규정과 재정 문제에 너무 몰두해 설계의 방향이 너무 작업 외적인 부분으로 치우쳐저 발생한 문제인 것 같습니다. 설계 시 여러 요인을 고려하는 것도 좋지만 우선적으로는 차량의 성능에 초점을 맞추는게 중요하다는 것을 배울 수 있었던 선배님들의 피드백이었습니다.

 피드백을 반영해 다시 승압을 하기로 결정했습니다. 모터 컨트롤러에 대한 고민은 배터리팩 결정 후에 진행하기로 하고, 전압값을 먼저 설정했습니다. 모터 출력을 가장 높일 수 있는 120V에 가까운 117.6V를 최대 전압값으로 설정했습니다. 배터리의 용량은 BMS 관련 규정(20% 이상의 셀 온도 감시)과 온도센서 확장모듈에 있는 온도센서 핀 수(80개)를 고려해 총 개수 400개 이하로 배터리 셀 개수의 범위를 정했습니다. 여기에 작년 차량 설계 시 영훈이가 진행한 옵티멈랩에서 나온 5.5kW를 넘도록 용량을 계산한 결과, 28s14p로 배터리 팩을 제작해 392개의 셀을 사용해 6.58kW로 용량을 결정했습니다. 이후 배터리 구매처인 울트라 테크에서 배터리 셀을 박스 단위로 130개씩만 구매가 가능하다고 해, 2개의 셀 때문에 거진 130만원을 추가로 납부할 여건이 되지 않아 병렬 수를 하나 낮추기로 했습니다. 이렇게 배터리 팩은 28s13, 6.1kW로 최종 결정을 내렸습니다.

3. 모터 고장 및 재구매

 이렇게 모터 컨트롤러 사용에 대한 문제만 남긴 상태였는데 문제가 발생했습니다... 풍동에서 모터를 탈거하면서부터 모터 뒷면에서 물방울이 몇개 보이더니 학회실로 가져오니까 모터에서 냉각수가 계속 새는 문제

가 발생했습니다...

사진에 있는 볼트 사이로 물이 계속 나와 아크 톡방에  sos를 친 결과 오링이 터졌거나 도면에 표시된 씰이 망가진 거 같다는 답변을 받았습니다.

근데 모터를 자세히 보니까 물이 볼트에서 나오는게 아니라 금속 커버에 크랙이 크게 났는데 거기로 냉각수가 계속 새고 있는 걸 발견했습니다. 으악

모터야 울지마....

수리가 어떻게 안되나 여기저기 전화를 돌려봤는데... 돌아온 대답은 모두 수리 불가였습니다.

그렇게 모터 재구매가 필요하게 됐고 여러 구매처를 찾아봤지만... 처음에 구매한 곳인 electeric motorsport는 2년 사이에 가격이 500불이 올랐더라고요ㄷㄷ. 다행히 중앙대 팀에서 동일 모터를 중고로 판매해 내일 중앙대로 가서 모터 상태 확인하고 구매하기로 했습니다. 정말 운이 좋았습니다.

이번 일을 통해서 알게된 점은... 모터 관리입니다. 모터를 사용하지 않을 때는 냉각수를 빼고 항상 적절한 온도에서 보관하도록 합시다. 동파 문제 말고도 다른 고장 요소가 많으니 모터 뿐만 아니라 값비싼 HV 부품들은 항상 보관에 유의해야 할 듯 합니다.

고장난 모터는 어떻게 사용할까 하다가 냉각만 안되는 거라면 모터 구동 연습 및 테스트 용으로 학회실에서 사용할 수 있도록 하는 용도로 사용하는게 좋을 거 같아 그렇게 하려고 합니다. 사실 고장났다고 했을 때 한편으로는 분해해서 모터를 샅샅이 톺아보고싶은 생각이 들었는데 이건 모터가 정말 고철이 됐을 때 하는 걸로 미뤄야겠습니다;; 모든 부품은 소중하니까...

4. 모터 컨트롤러 교체 결정

배터리 팩 구성 결정 후 모터 컨트롤러 관련 문제를 해결하기 위해 이번 모터 컨트롤러는 어떻게 규정을 통과했는 지, 사용해도 되는 지, 새로 사려면 무엇을 사야할 지 알아봤습니다.

'구동 시스템 부품의 정격전압이 배터리 팩의 최대전압보다 높아야 한다'라는 규정

을 만족하지 못하는 현재 모터 컨트롤러 SevconGen4 Size4 72-80V로 규정을 어떻게 통과했는 지 알아봤습니다. 생각보다 가까운 곳에 정답이 있더군요. 모터 컨트롤러 메뉴얼에 펌웨어 업데이트 시 120V까지 사용이 가능하다는 문구가 적혀있었습니다.

다만 이게 Working voltage limits 값이라 정격전압으로 이해해도 되는 지에 대한 해석이 애매해 KSAE QnA에 질문을 올렸습니다. 단국대에서도 비슷한 질문을 올렸는데 사용 가능하다는 답변이 있는 걸로 보아 우리도 사용 가능하다는 답변을 받을 것 같습니다. 그래도 혹시 모르니 QnA 답변을 기다려 보도록 하겠습니다.

단국대  QnA

 만약 사용이 불가하다는 답변을 받았을 때 어떤 모터 컨트롤러를 사야할 지 찾아보는 시간도 가졌습니다.

SevconGen4 Size4 110V를 사용하는게 가장 좋다는 결론이 나왔습니다. 캘리사의 제품을 사용하는 방법도 있지만 고장이 잦다는 후기들로 인해 반려했습니다. 또 세브콘을 사는게 모터 컨트롤러 이외에 커넥터같은 부수적인 부품들의 추가지출을 아낄 수 있어 세브콘을 사용하기로 했습니다. 추가로 신홍이형이 아예 300V까지 커버가 가능한 모터컨트롤러를 사는게 어떠냐는 말이 있었는데, 우선 현재 상황에 집중하자는 의견과 모터의 호환성을 고려해 클래스 업은 다음 기회에 진행하는 것으로 결정했습니다.

 구매처를 추려본 결과 Voltsport사에서 구매하는 것이 가장 괜찮아 보입니다( https://www.voltsport.co.uk/Sevcon-Gen4-Size4-110V-300A-PMAC ). 가격은 문의해본 결과 한화로 약 135만원입니다.

사실 재고 있고  sin/cos 인코더를 지원하는 제품 판매업체가 여기랑 kitelecshop 두군데였는데, kitelecshop은 가격이 340만원돈 해서 Voltsport로 구매처를 확정했습니다. (아크톡방에 확인해보니 모컨 하나만 사는데 340만원은 비정상적으로 비싼 값이라고 합니다.)

무튼 이렇게 구동시스템 부품 확정이 마무리 되었습니다.

정리하면

1. 배터리: 21700-40T / 28s13p [최대전압 117.6V, 용량 6.1kW]

2. 모터: ME1302

3. 모터 컨트롤러: SevconGen4 Size4 80V(가능하면 110V)

이렇게 되겠습니다.

4일동안 정말 바쁘게 이것저것 찾아가며 결정했지만 막상 진행된 작업은 거의 없었던 한주였습니다. 모터 망가진게 심적으로도 실제로도 작업 딜레이에 꽤 크게 영향을 미친 거 같습니다... 이번주 내로 해결한게 다행인 걸 지도...

다음주는 HV인원들이 대부분 작업에 참여를 못해 작업이 좀 더 밀릴 것 같습니다.

분발해서 1월 내로 따라잡을 수 있게 해야겠네요! 화이팅화이팅

1월 작업 계획표 올리고 마무리 하겠습니다.ㅂㅂ

[20 최범수]

[20 강정원]

17일 수원 울트라테크 방문 추가해주세용ㅎㅎ

[21 이인서]

네~