KR200460108Y1 - Driving control system for an electric vehicle - Google Patents
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Abstract
본 고안은 전기자동차 구동 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 별도의 차동기어 없이 좌우 양측 차축을 직구동시키면서 차동 작용을 수행할 수 있고, 토크의 손실을 줄일 수 있으며, 모터부의 회전수를 효과적으로 피드백 제어할 수 있는 전기자동차 구동 제어 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an electric vehicle drive control system, and more specifically, it is possible to perform a differential action while directly driving the left and right axles without a separate differential gear, to reduce the loss of torque, The present invention relates to an electric vehicle drive control system capable of effectively controlling feedback.
Description
본 고안은 전기자동차 구동 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 별도의 차동기어 없이 좌우 양측 차축을 직구동시키면서 차동 작용을 수행할 수 있고, 토크의 손실을 줄일 수 있으며, 모터부의 회전수를 효과적으로 피드백 제어할 수 있는 전기자동차 구동 제어 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an electric vehicle drive control system, and more specifically, it is possible to perform a differential action while directly driving the left and right axles without a separate differential gear, to reduce the loss of torque, The present invention relates to an electric vehicle drive control system capable of effectively controlling feedback.
주지된 바와 같이, 전기 자동차나 혹은 하이브리드(hybrid) 자동차는 주행성능, 항속 거리 등과 같은 동력 성능을 보완할 목적으로 동력 수단으로서 전동기를 탑재하고 있으며, 최근에는 중장비를 포함한 그 외 다양한 동력기계장치에도 전동기를 채택하고 있다.
As is well known, electric vehicles or hybrid vehicles are equipped with electric motors as a means of power for the purpose of compensating power performance such as driving performance, range, and the like. It adopts electric motor.
한편, 이상과 같은 전동기로는 DC 전동기 및 권선형 전동기가 주로 사용되고 있으며, 이러한 전동기들은 내부에 고정자인 브러시와 회전자인 정류자를 구비하고 있어서, 정류자가 회전하면서 동력을 발생시키고, 그 발생된 동력은 기어 등을 통해 차륜(wheel)을 회전시키는데 사용하고 있다.
On the other hand, the electric motor as described above is mainly used DC motor and winding-type motor, these motors are provided with a commutator is a brush and a rotor stator therein, the power generated while the commutator rotates, the generated power is It is used to rotate wheels through gears.
도 1에는 이러한 전동기를 이용한 종래 전기자동차의 구동 제어 시스템이 도시된다. 도시된 바와 같이, 종래의 전기자동차는 전동기로서 모터(30)를 사용하는 바, 상기 모터(30)는 배터리(10)로부터 전원을 공급받아 구동되고, 여기에 감속기(32)와 차동기어(34)를 연결하여 차축(40)을 회전시키도록 구성된다. 이 때, 배터리(10)를 통하여 모터(30)로 공급되는 전원은 전원제어유닛(20)에서 주파수가 변환되어 모터(30)의 회전수가 제어되며, 모터축에 구비된 센서(S)에 의해 모터의 실제 회전수가 감지된 후, 감지신호가 재차 전원제어유닛(20)에 전송됨으로써 모터(30)의 회전수가 피드백 제어되도록 구성된다.
Figure 1 shows a drive control system of a conventional electric vehicle using such an electric motor. As shown in the drawing, a conventional electric vehicle uses a
즉, 전원제어유닛(20)은 전기자동차의 엑셀러레이터나 브레이크로부터 전달된 신호에 근거하여 상응하는 모터의 회전수를 결정하고, 요구되는 해당 회전수에 상응하게 전원의 주파수를 변환하여 전원제어신호를 모터로 전달함으로써 모터의 회전수를 제어한다. 이러한 전원제어유닛(20)의 전원제어신호에 근거하여 모터는 회전하게 되나, 예상치 못한 부하 등의 외부적 요인에 의해, 전원제어유닛(20)으로부터 명령된 모터의 회전수와 실제 모터의 회전수와는 차이가 생길 수 있다. 이에, 상기 전원제어유닛(20)은 모터축에 구비된 센서(S)로부터 감지된 실제 모터의 회전수를 전달받아 최초 명령된 모터의 회전수와 비교하여 차이가 발생하는 경우 토크를 조절하는 등 후속조치를 취하는 피드백 제어를 수행하게 된다.
That is, the power
여기서, 통상의 모터(30)의 경우에는 감속기(32)와 차동기어(34)에 의해 동력이 전달되어 차축(40)이 회전되는 바, 실제 모터의 회전수는 모터축의 회전수를 감지함으로써 얻을 수 있다. 따라서, 도 1 에 도시된 바와 같이, 통상의 모터를 사용하는 경우에는 단지 1개의 센서(S)가 모터축에 설치된다.
Here, in the case of the
그런데, 이상과 같은 종래의 전기자동차용 전동기에 있어서는 모터 이외에 차동기어 등 동력전달을 위한 각종 기어 장치가 추가로 구비되어야 하므로 차량의 제작비용이 증가됨은 물론, 차량 내 공간을 많이 차지하여 연료전지나 배터리 등을 탑재할 공간이 부족하다는 단점이 존재하였다. 또한, 동력전달시 토크의 손실이 크고 차량 자체의 하중이 커져 연료 효율이 낮아진다는 문제점이 있었다. However, in the conventional electric motor for electric vehicles as described above, in addition to the motor, various gear devices for power transmission, such as differential gears, must be additionally provided, thereby increasing the manufacturing cost of the vehicle and taking up a lot of space in the vehicle, thereby causing a fuel cell or a battery. There was a disadvantage of lack of space to mount the back. In addition, there is a problem in that the loss of torque during power transmission and the load of the vehicle itself is increased, thereby lowering fuel efficiency.
본 고안은 상기한 바와 같은 종래 전기자동차용 전동기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 각각 독립적으로 회전하는 회전링과 회전자를 통해 양측 차축을 동시에 회전시킴으로써 별도의 차동기어가 필요없이 자체적으로 차동기능을 수행할 수 있으며, 토크(torque)를 높일 수 있음은 물론, 모터의 회전수를 효과적으로 피드백 제어할 수 있는 전기자동차 구동 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention was devised to solve the problems of the conventional electric motor as described above, by rotating both axles at the same time through the rotating ring and the rotor to rotate independently of each other without the need for a separate differential gear It is an object of the present invention to provide an electric vehicle drive control system capable of performing a function, increasing torque, and effectively controlling the rotation speed of a motor.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 전기자동차 구동 제어 시스템은, 배터리와; 상기 배터리로부터 전원을 공급받아 구동되되, 모터 하우징과, 상기 모터 하우징 내부에서 제1방향으로 회전하도록 설치된 회전링, 및 상기 회전링의 내부에서 회전링의 회전 방향과 반대 방향인 제2방향으로 회전하도록 설치된 정류자와 상기 정류자의 일단에 결합된 동력전달축을 구비한 회전자를 포함하고, 상기 회전링과 회전자는 전자력에 의해 각각 독립적으로 회전하며 서로 상반된 극성의 작용으로 서로 반대 방향으로 회전하도록 구성된 모터부와; 상기 배터리로부터 공급되는 전원의 주파수를 요구되는 모터부의 회전수에 상응하게 변환하여 모터부로 전달함으로써 모터부의 회전수를 제어하는 전원제어유닛과; 상기 회전링의 일단에 결합되어 회전링과 동일한 제1방향으로 함께 회전되는 제1구동축 및 상기 제1구동축의 반대측에 구비되고 상기 회전자의 동력전달축에 연결되어 상기 동력전달축으로부터 동력을 전달받아 회전되는 제2구동축과; 상기 동력전달축과 제2구동축 사이에 설치되어 상기 동력전달축으로부터 제공된 제2방향의 회전 동력을 제1방향으로 바꾸어 상기 제2구동축으로 전달하는 기어부와; 일단이 제1구동축에 연결되고 타단이 일측 차륜에 연결되는 제1차축 및, 일단이 제2구동축에 연결되고 타단이 타측 차륜에 연결되는 제2차축과; 상기 제1차축의 회전수를 감지하는 제1회전수감지센서 및 상기 제2차축의 회전수를 감지하는 제2회전수감지센서와; 상기 제1회전수감지센서 및 제2회전수감지센서로부터 감지된 제1차축의 회전수 및 제2차축의 회전수를 합산하여 모터부의 실제 총회전수를 산출하고 이를 전원제어유닛으로 전송하는 가산부를 포함하고; 상기 전원제어유닛은 가산부로부터 전달받은 모터부의 실제 총회전수를 최초 요구된 모터부의 회전수와 비교하여, 그 차이 여하에 따라 모터부의 회전수를 피드백 제어하는 것을 특징으로 한다.
An electric vehicle drive control system according to the present invention for achieving the object as described above, the battery; It is driven by receiving power from the battery, the motor housing, the rotary ring installed to rotate in the first direction inside the motor housing, and rotates in a second direction opposite to the rotation direction of the rotary ring inside the rotary ring And a rotor having a commutator and a rotor having a power transmission shaft coupled to one end of the commutator, wherein the rotating ring and the rotor are independently rotated by an electromagnetic force and are configured to rotate in opposite directions with the action of opposite polarities. Wealth; A power supply control unit for controlling the rotational speed of the motor unit by converting the frequency of the power supplied from the battery to the required rotational speed of the motor unit and transferring the converted frequency to the motor unit; A first drive shaft coupled to one end of the rotary ring and rotated together in the same first direction as the rotary ring and provided on the opposite side of the first driving shaft and connected to a power transmission shaft of the rotor to transfer power from the power transmission shaft. A second drive shaft which receives and rotates; A gear unit installed between the power transmission shaft and the second driving shaft to change the rotational power in the second direction provided from the power transmission shaft to the first direction and to transmit it to the second driving shaft; A first axle, one end of which is connected to the first driving shaft and the other end of which is connected to one wheel, and a second axle of which one end is connected to the second driving shaft and the other end of which is connected to the other wheel; A first rotational speed sensor for sensing the rotational speed of the first axle and a second rotational speed detection sensor for sensing the rotational speed of the second axle; An adder configured to calculate the actual total rotational speed of the motor unit by adding the rotational speed of the first axle and the rotational speed of the second axle detected by the first rotational speed sensor and the second rotational speed sensor and transmitting the same to the power control unit. Including; The power supply control unit is characterized in that the actual total rotational speed of the motor unit received from the adding unit is compared with the rotational speed of the initially requested motor unit, and feedback control of the rotational speed of the motor unit according to the difference.
여기서, 상기 제1구동축이 결합되는 회전링의 일단에는 제1회전링 커버가 결합되고, 그 반대방향인 상기 회전링의 타단에는 제2회전링 커버가 결합되되, 상기 제1구동축은 상기 제1회전링 커버의 외측면 중심부에 고정 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.
Here, a first rotary ring cover is coupled to one end of the rotary ring to which the first driving shaft is coupled, and a second rotary ring cover is coupled to the other end of the rotary ring in the opposite direction, wherein the first driving shaft is the first drive shaft. It is characterized in that it is fixed to the outer surface center portion of the rotary ring cover.
그리고, 상기 기어부는, 상기 동력전달축에 결합되어 상기 제2방향으로 회전되는 주동 평기어(spur gear)와, 상기 주동 평기어에 맞물려 상기 제1방향으로 회전되는 종동 평기어 및 상기 주동 평기어와 종동 평기어를 보호하는 기어박스를 포함하되, 상기 제2구동축은 상기 종동 평기어에 결합되어 상기 제1방향으로 회전되는 것을 특징으로 한다.
The gear unit may include a spur gear that is coupled to the power transmission shaft and rotates in the second direction, a driven spur gear that rotates in the first direction by being engaged with the spur gear and the main spur gear. And a gear box for protecting the driven spur gear, wherein the second driving shaft is coupled to the driven spur gear and rotated in the first direction.
또한, 상기 전자력에 의해 상기 회전링과 회전자가 서로 반대 방향으로 회전될 수 있도록, 상기 모터 하우징의 내주면에는 전원이 공급되는 권선 또는 영구자석이 구비되어 있고, 상기 정류자의 외주면에는 전원이 공급되는 권선 또는 영구자석이 구비되어 있으며, 상기 회전링의 외주면에는 상기 모터 하우징에 구비된 권선 또는 영구자석과 함께 전자력선을 발생시키는 권선 또는 영구자석이 구비됨과 동시에, 상기 회전링의 내주면에는 상기 정류자에 구비된 권선 또는 영구자석과 함께 전자력선을 발생시키는 권선 또는 영구자석이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다. In addition, a winding or permanent magnet is provided on the inner circumferential surface of the motor housing so that the rotating ring and the rotor can be rotated in opposite directions by the electromagnetic force, and a winding is supplied to the outer circumferential surface of the commutator. Or a permanent magnet is provided, the outer peripheral surface of the rotary ring is provided with a winding or permanent magnet for generating an electromagnetic force line together with the winding or permanent magnet provided in the motor housing, and at the same time the inner peripheral surface of the rotary ring is provided in the commutator It is characterized in that the winding or permanent magnet is provided with a winding or permanent magnet to generate an electromagnetic force line.
상기한 바와 같은 본 고안에 따르면, 각각 독립적으로 회전하는 회전링과 회전자가 2개의 구동축으로 동력을 분할하여 각각 회전시키고, 그 구동력을 직접 차륜에 전달할 수 있어서 차륜에 제공되는 토크를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 차륜 사이에 설치되어 직접 차륜을 회전시킴으로써 별도의 동력전달수단이 필요없게 되므로 차량의 하중을 줄여 연비는 높이고 차량내 공간활용도는 높일 수 있게 한다. 또한, 동력이 2개의 구동축으로 분할되어 좌우 양측 차축에 전달되므로 별도의 차동기어가 요구되지 않고, 전체 모터부의 실제 회전수를 양측 차축 회전수의 합산에 의해 산출하여 피드백함으로써 효과적으로 모터부의 회전수를 제어할 수 있는 장점을 갖는다. According to the present invention as described above, each of the rotary ring and the rotor to rotate independently divided the power into two drive shafts, respectively, and can transmit the driving force directly to the wheel can not only increase the torque provided to the wheel In addition, since it is installed between the wheels and directly rotates the wheels, a separate power transmission means is not required, thereby reducing the load of the vehicle, thereby improving fuel economy and increasing space utilization in the vehicle. In addition, since the power is divided into two drive shafts and transmitted to both the left and right axles, a separate differential gear is not required. It has the advantage of being controllable.
도 1은 통상의 전기자동차 구동 제어 시스템 도면,
도 2는 본 고안에 따른 차동모터를 사용하는 전기자동차 구동 제어 시스템 도면,
도 3은 본 발명에 따른 전기자동차 구동 제어 시스템의 차동모터 사시도,
도 4는 상기 차동모터의 분해 사시도,
도 5는 상기 차동모터의 제2구동축 작동 상태도이다.1 is a view of a conventional electric vehicle drive control system,
2 is an electric vehicle drive control system diagram using a differential motor according to the present invention,
Figure 3 is a perspective view of the differential motor of the electric vehicle drive control system according to the present invention,
4 is an exploded perspective view of the differential motor;
5 is a view illustrating an operating state of a second drive shaft of the differential motor.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차 구동 제어 시스템에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
Hereinafter, an electric vehicle driving control system according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings to be described in detail.
도 2 에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 전기자동차 구동 제어 시스템은, 배터리(10), 전원제어유닛(20), 차동모터(100), 제1회전수감지센서(S1), 제2회전수감지센서(S2) 및 가산부(200)를 포함한다. 여기서, 배터리(10), 전원제어유닛(20)은 통상의 전기자동차 구동 제어 시스템에 사용되는 것과 동일한 구성을 갖는 것으로, 이하에서는 상세한 설명을 생략하기로 하고, 본원고안의 특이적 구성인 차동모터(100)와 제1회전수감지센서(S1), 제2회전수감지센서(S2) 및 가산부(200)의 구성 및 작용에 대하여 살펴보기로 한다.
As shown in Figure 2, the electric vehicle drive control system according to the present invention, the
상기 차동모터(100)는 별도의 차동기어의 구비없이 좌우 차륜을 직구동시켜 차동 작용을 수행하기 위해 창안된 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각 독립적으로 구동되는 구성(이하에서 상세히 설명)에 의해 서로 분할된 2방향의 회전력을 제공하는 모터부(110)와, 상기 모터부(110)의 일단에 연결 설치된 제1구동축(120)과, 상기 모터부(110)의 타단에 연결 설치된 제2구동축(150)과, 상기 모터부(110)와 제2구동축(150) 사이에 삽입 설치된 기어부(130)를 포함한다. 따라서, 모터부(110)의 양측에 제1구동축(120)과 제2구동축(150)을 각각 구비한 본 고안의 차동모터(100)가 좌우 양측 차륜(W) 사이에 설치되어 각 차륜(W)들을 직접 구동시킴으로써 별도의 동력전달장치 및 기어박스(차동기어 포함) 없이 큰 토크(torque)를 가지고 차륜(W)을 구동시킬 수 있음은 물론 차량의 하중을 줄여 연비는 높이고, 차량 내 공간활용도를 높인다.
The
또한, 모터부(110)의 회전속도 제어를 통해 차속을 용이하게 제어할 수 있고, 아울러 모터부(110)의 회전속도를 줄인 경우에는 토크가 자동으로 커지므로 별도의 변속기 등을 불필요하게 한다. 단, 상기 차륜(W)은 전기자동차나, 하이브리드 자동차나, 중장비 혹은 그 외 다양한 기계설비 및 장비의 차륜(W)을 의미한다.
In addition, the vehicle speed can be easily controlled through the rotational speed control of the
좀더 구체적으로 설명하면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 모터부(110)는 모터 하우징(111)과, 상기 모터 하우징(111) 내부에서 회전하는 회전링(112)과, 상기 회전링(112) 내부에서 회전하는 회전자(113)와, 상기 개방된 회전링(112)의 양단부를 막는 한 쌍의 회전링 커버(112a, 112b) 및 상기 모터 하우징(111)의 개방된 양단부를 막는 한 쌍의 하우징 커버(111a, 111b)를 포함한다.
More specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the
이때, 모터 하우징(111)은 양단이 개방된 원통 형상으로 이루어져 있고, 회전링([0031] 112)은 상기 모터 하우징(111)의 내부에 삽입될 수 있도록 모터 하우징(111) 보다는 크기가 작고 양단이 개방된 원통 형상으로 이루어져 있으며, 상기 모터 하우징(111) 내부에서 회전하도록 설치된다.
At this time, the
또한, 회전자(113)는 상기 회전링(112)의 내부에 삽입된 상태에서 회전될 수 있도록 상기 회전링(112) 보다 크기가 작은 정류자(113a)(commutator) 및 상기 정류자(113a)의 일단에 결합된 동력전달축(113b)을 구비하며, 상기 동력전달축(113b) 단부에는 회전축 기어가 돌출 형성되어 있다.
In addition, the
또한, 회전링 커버(112a, 112b)는 제1회전링 커버(112a) 및 제2회전링 커버(112b)를 포함하되, 제1회전링 커버(112a)와 제2회전링 커버(112b)는 각각 회전링(112)의 개방된 양단부를 막도록 판 형상으로 이루어져 있다.
In addition, the
제1회전링 커버(112a)의 외측면 중심부에는 제1구동축(120)이 고정 결합되어 있고, 제2회전링 커버(112b)의 중심부에는 상기 동력전달축(113b)이 삽입 관통되는 회전링 관통공(112b')이 형성되어 있다.
The
또한, 하우징 커버(111a, 111b) 역시 제1하우징 커버(111a) 및 제2하우징 커버(111b)를 포함하되, 제1하우징 커버(111a)와 제2하우징 커버(111b)는 각각 모터 하우징(111)의 개방된 양단부를 막도록 판 형상으로 이루어져 있다.
In addition, the housing covers 111a and 111b also include a
제1하우징 커버(111a)의 중심부에는 상기 제1구동축(120)이 삽입 관통되는 제1하우징 관통공(111a')이 형성되어 있고, 제2하우징 커버(111b)의 중심부에는 상기 동력전달축(113b)이 삽입 관통되는 제2하우징 관통공(111b')이 형성되어 있다. 따라서, 회전자(113)는 회전링(112)의 일측에 결합된 제2회전링 커버(112b)에 의해 지지되어 해당 회전링(112) 내부에서 회전 가능하게 되고, 그에 따라 회전자(113)에 구비된 동력전달축(113b) 역시 회전되며, 제1구동축(120)은 제1회전링 커버(112a)의 외측면에 고정 결합되어 있어서 회전링(112)과 함께 회전된다.
A first housing through
즉, 회전자(113)와 회전링(112)은 각각 독립하여 회전될 수 있도록 조립되는데, 특히 아래에서 좀더 상세히 설명하는 바와 같은 이유로, 회전링(112)의 외주면과 모터 하우징(111)의 내주면 사이에 발생하는 전자력이 제1방향이 되도록 함으로써 회전링(112)은 제1방향(예: 시계 방향)으로 회전되고, 회전링(112)의 내주면과 회전자(113)의 외주면(즉, 정류자의 외주면) 사이에 발생하는 전자력이 제1방향과 반대인 제2방향이 되도록 함으로써 회전자(113)는 제2방향(예: 시계 방향)으로 회전된다. 물론, 그와 반대로 회전링(112)은 시계 방향으로 회전되도록 하고, 회전자(113)는 반시계 방향으로 회전되도록 할 수도 있다.
That is, the
한편, 이상과 같이 전자력이 발생되도록 하되, 상기 제1방향의 전자력과 제2방향의 전자력이 서로 반대 방향이 되게 하기 위해서는, 모터 하우징(111)의 내주면에는 전원이 공급되는 권선 또는 영구자석(미도시)이 구비되고, 상기 정류자(113a)의 외주면에는 그와 상반되게 전원이 공급되는 권선 또는 영구자석(미도시)이 구비되어야 할 것이다.
On the other hand, in order to generate the electromagnetic force as described above, so that the electromagnetic force in the first direction and the electromagnetic force in the second direction are opposite to each other, the winding or permanent magnet (power not supplied) to the inner peripheral surface of the motor housing 111 C) is provided, and a winding or permanent magnet (not shown) to which power is supplied opposite to the
그리고, 회전링(112)의 외주면에는 상기 모터 하우징(111)에 구비된 권선 또는 영구자석과 함께 전자력선을 발생시키는 권선 또는 영구자석(미도시)이 구비됨과 동시에, 그와 상반되게 회전링(112)의 내주면에는 상기 정류자(113a)에 구비된 권선 또는 영구자석과 함께 전자력선을 발생시키는 권선 또는 영구자석(미도시)이 구비되어 있어야 할 것이다.
The outer circumferential surface of the
단, 이상과 같이 모터 하우징(111)과, 회전링(112) 및 정류자(113a)에 각각 권선이나 영구자석을 구비하되, 서로 반대 방향으로 작용하는 제1방향의 전자력과 제2방향의 전자력을 각각 발생시키기 위한 상기 권선이나 영구자석의 배치 및 선택은 당업자 수준에서 자명한 것이므로 그에 대한 상세한 설명을 생략하도록 한다.
However, as described above, the
즉, 일 예로 회전링(112)에 전원을 인가하는 경우에는 회전링(112)의 내주면과 외주면을 모두 감싸도록 권선을 설치(혹은, 내주면과 외주면에 각각 권선을 설치)하고, 모터 하우징(111)의 내주면과 정류자(113a)의 외주면에는 각각 영구자석을 설치하되, 모터 하우징(111)에 구비된 영구자석과 정류자(113a)에 구비된 영구자석의 극성이 서로 반대가 되도록 하면, 회전링(112)과 회전자(113)가 서로 반대방향으로 회전되는 등 다양한 방법이 사용가능할 것이므로, 그 이외의 경우에 대한 설명은 생략한다.
That is, in the case of applying power to the
제1구동축(120)은 일측에 배치된 차륜(W)을 구동시키는 것으로, 당해 제1구동축(120)은 제1회전링 커버(112a)의 외측면 중심부에 결합되어 있어서, 제1회전링 커버(112a)가 회전링(112)의 일측면에 결합되는 경우, 회전링(112)과 제1회전링 커버(112a) 및 제1구동축(120)이 함께 회전된다. 즉, 제1구동축(120)은 회전링(112)에 의해 제1방향으로 회전된다.
The
아울러, 제1구동축(120)은 제1하우징 커버(111a)의 중심부에 구비된 1하우징 관통공(111a')을 통과하여 모터 하우징(111)의 외측으로 돌출되고, 이와 같이 돌출된 제1구동축(120)은 도시되지는 않았으나 요크(y:yoke) 및 유니버셜조인트(u: universal joint) 등을 통해 일측 차륜(W)이 결합된 제1차축(40a)에 연결된다.
In addition, the
기어부(130)는, 제2구동축(150)의 회전방향이 제1구동축(120)의 회전방향과 같아지도록 함으로써, 본 고안의 제1구동축(120) 및 제2구동축(150)을 이용하여 좌우 배치된 한 쌍의 차륜(W)을 모두 동일한 방향으로 구동시킬 수 있도록 하는 것으로, 서로 맞물려 회전하는 한 쌍의 주동 평기어(131)(spur gear) 및 종동 평기어(132)와, 상기 평기어(131, 132)들을 내부에 배치시키도록 공간부를 구비한 기어박스(133) 및 상기 기어박스(133)의 외측에 결합되는 기어커버(134)를 포함한다.
The
이때, 주동 평기어(131)는 회전자(113)의 일측에 구비된 동력전달축(113b)과 동일 선상(즉, 중심부)에 배치되고, 종동 평기어(132)는 상기 주동 평기어(131)에 나란히 맞물리도록 배치됨으로써 결국은 상기 중심부로부터 일측으로 편심된 위치에 배치된다.
At this time, the driven
또한, 모터 하우징(111) 측을 바라보는 기어박스(133)의 일측 연단부에는 플랜지(flange)가 구비되어 있어서 상기 플랜지를 통해 모터 하우징(111)의 제2하우징 커버(111b)에 조립되고, 기어박스(133)의 반대측 개방구는 기어커버(134)가 조립되어, 기어박스(133)와 기어커버(134)에 의해 둘러싸인 내측 공간에 평기어(131, 132)들이 배치 및 보호된다.
In addition, a flange is provided at one end of the
이상과 같은 기어부(130)에 의하면, 동력전달축(113b)이 제2회전링 커버(112b)의 중심부에 형성된 회전링 관통공(112b') 및 제2하우징 커버(111b)의 중심부에 형성된 제2하우징 관통공(111b')을 순차적으로 통과하여 모터 하우징(111)의 외측으로 돌출된 다음 주동 평기어(131)에 관통 결합된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 주동 평기어(131)는 동력전달축(113b)에 의해 제2방향으로 회전하고, 그에 따라 상기 주동 평기어(131)에 맞물린 종동 평기어(132)는 제1방향으로 회전하여, 당해 종동 평기어(132)의 회전 방향이 위에서 설명한 회전링(112) 및 제1구동축(120)과 같은 방향(즉, 제1방향)으로 된다.
According to the
즉, 주동 평기어(131) 및 종동 평기어(132)에 의해 제2방향으로 회전하는 동력전달축(113b)의 동력이 제1방향으로 회전하도록 변경되고, 이처럼 방향이 변경된 동력이 후술할 제2구동축(150)에 전달될 수 있게 한다. 단, 이상에서는 회전방향을 변경하는 수단으로써 주동 평기어(131) 및 종동 평기어(132)를 사용한 것을 일 예로 들었으나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하고, 헬리컬 기어 등 회전방향을 바꿀 수만 있다면 그 외 다양한 기어 역시 사용 가능할 것이다.
That is, the power of the
제2구동축(150)은 또 다른 차륜(W)을 구동시키는 것으로, 당해 제2구동축(150)의 일단은 기어커버(134)의 중심부로부터 일측으로 편심된 위치에 형성된 커버 관통공(134a)을 통과하여 종동 평기어(132)에 관통 결합되어 종동 평기어(132)와 함께 회전되며 말단부는 제2하우징 커버(111b)의 제2하우징 관통공(111b') 외측에 회전가능하게 관통 결합된다. 따라서, 도 5 에 도시된 바와 같이, 당해 제2구동축(150)은 제1구동축(120)과 같이 제1방향으로 회전된다. 아울러, 제2구동축(150)의 타단은 마찬가지로 요크(y) 및 유니버셜조인트(u) 등을 통해 타측 차륜이 결합된 제2차축(40b)에 연결된다.
The
이와 같이, 본 고안에 따른 차동모터에 따르면, 전원의 인가에 따라 회전링(112)과 회전자(113)가 전자기력에 의해 상호작용하면서 서로 반대 방향으로 회전되며, 제1구동축(120)은 회전링(112)에 의해 제1방향으로 함께 회전되고, 제2구동축(150)은 회전자(113)에 의해 제2방향으로 회전된다.
As described above, according to the differential motor according to the present invention, the
일반적인 전동기 모터는 차축을 돌리는 스테이터(코일 부분; 본 고안의 회전링과 대응부위)가 항상 고정된 상태에 있어 일측 차륜만이 직구동되고 타측 차륜은 차동기어에 의해 동력을 전달받아 구동된다. 그런데, 본 고안에 따른 차동모터는 회전자(113) 뿐만 아니라 스테이터에 대응되는 회전링(112)도 같이 회전됨에 따라, 회전자(113) 및 회전링(112)에 연결된 좌우 양측의 제1구동축(120) 및 제2구동축(130)이 모두 회전되어, 여기에 각각 결합되는 좌우 양측의 제1차축(40a) 제2차축(40b)의 차륜이 모두 직구동된다.
In general, a motor motor has a stator (coil part; a rotating ring and a corresponding part of the present invention) which rotates an axle, and only one wheel is directly driven and the other wheel is driven by a differential gear. However, the differential motor according to the present invention is rotated together with the
그리고, 상기 회전링(112)과 회전자(113)가 전자력에 의해 상호작용하면서 서로 반대방향으로 회전되므로, 차동모터(100)에 투입되는 에너지는 회전링(112)과 회전자(113)에 각각 분할되며, 이러한 에너지의 합은 투입되는 에너지 양으로서 이론적으로 항상 일정하게 된다. 이에 따라, 어느 한쪽, 예컨대 회전자(113)가 늦게 회전하면 다른 한쪽, 예컨대 회전링(112)은 반대 방향으로 더 빨리 돌기 시작하며, 회전자(113)와 회전링(112)의 회전수의 합은 항상 일정하게 된다. 즉, 좌우 양측의 제1구동축(120) 및 제2구동축(150)의 회전속도(회전수)의 합은 항시 일정하다. 따라서, 이를 전기차에 적용하는 경우, 자동차가 코너에 진입할 때 안쪽 차륜이 늦게 돌게되면 바깥쪽 차륜이 자연적으로 더 빨리 돌게 되므로 좌우 양측 차륜의 회전수 차를 조절하기 위한 차동기어가 필요없게 된다.
In addition, since the
한편, 본 고안에 따른 차동모터(100)에 따르면, 좌우의 제1차축(40a) 및 제2차축(40b)이 함께 직구동되므로 차동모터(100)의 모터부(110) 회전수를 피드백 제어하기 위하여는, 도 2 에 도시된 바와 같이, 제1차축(40a) 및 제2차축(40b)에 각각 제1회전수감지센서(S1)와 제2회전수감지센서(S2)가 구비되어야 한다. 그리고, 위에서 언급한 바와 같이, 제1차축(40a) 및 제2차축(40b)의 회전수의 합은 항상 일정하고, 이는 전원제어유닛에 의해 최초 명령된 차동모터(100)의 모터부(110) 구동 회전수(R)와 이론적으로 같다 할 것이다.
On the other hand, according to the
따라서, 본 고안에서 차동모터(100)의 모터부(110) 회전수(속도)를 피드백 제어하기 위해서는, 제1차축(40a) 및 제2차축(40b)의 회전수를 동시에 감지하고, 감지된 회전수를 서로 가산(합산)하여 산출된 실제 총회전수(R')와 최초 전원제어유닛에 의해 명령된 회전수(R)를 비교하는 과정이 수행되어야 한다.
Therefore, in order to feedback control the rotation speed (speed) of the
이에 따라, 본 고안에 따른 전기자동차 구동 제어 시스템은 가산부(200)를 추가로 포함한다. 상기 가산부(200)는 차동모터(100)에 연결된 제1차축(40a) 및 제2차축(40b)의 회전수를 감지하는 제1회전수감지센서(S1) 및 제2회전수감지센서(S2)로부터 제1차축(40a) 및 제2차축(40b)의 실제 회전수(R1,R2)를 각각 전달받고, 이들을 서로 합산하여 실제 총회전수(R'= R1+R2)를 전원제어유닛(20)으로 전송하는 기능을 수행한다.
Accordingly, the electric vehicle drive control system according to the present invention further includes an
그리고, 전원제어유닛(20)은 가산부(200)로부터 실제 총회전수(R')를 전달받고 이를 최초 명령된 회전수(R)와 비교하여, 그 차이 여하에 따라 차동모터(100)로 공급되는 전원의 주파수를 조정하여 모터부(110)의 회전수를 피드백 제어한다. Then, the power
이상, 본 고안의 특정 실시예에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 고안의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 고안의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 고안은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. The specific embodiments of the present invention have been described above. However, the spirit and scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, and various modifications and variations can be made without departing from the spirit of the present invention. Those who have it will understand. Therefore, since the embodiments described above are provided to completely inform the scope of the invention to those skilled in the art to which the present invention pertains, it should be understood as illustrative and not limiting in all respects. The invention is only defined by the scope of the claims.
10 : 배터리 20 : 전원제어유닛
40a : 제1차축 40b : 제2차축
S1 : 제1회전수감지센서 S2 : 제2회전수감지센서
110: 모터부 111: 모터 하우징
111a, 111b: 모터 하우징 커버 112: 회전링
112a, 112b: 회전링 커버 113: 회전자
120: 제1구동축 150: 제2구동축
130: 기어부 131: 주동 평기어
132: 종동 평기어 133: 기어박스
134: 기어커버 10: battery 20: power supply control unit
40a:
S1: First rpm sensor S2: Second rpm sensor
110: motor portion 111: motor housing
111a, 111b: motor housing cover 112: rotary ring
112a and 112b: rotary ring cover 113: rotor
120: first drive shaft 150: second drive shaft
130: gear unit 131: coarse spur gear
132: driven spur gear 133: gearbox
134: gear cover
Claims (4)
상기 배터리(10)로부터 전원을 공급받아 구동되되, 모터 하우징(111)과, 상기 모터 하우징(111) 내부에서 제1방향으로 회전하도록 설치된 회전링(112), 및 상기 회전링(112)의 내부에서 상기 회전링(112)의 회전 방향과 반대 방향인 제2방향으로 회전하도록 설치된 정류자(113a)와 상기 정류자(113a)의 일단에 결합된 동력전달축(113b)을 구비한 회전자(113)를 포함하고, 상기 회전링(112)과 회전자(113)는 전자력에 의해 각각 독립적으로 회전하며 서로 상반된 극성의 작용으로 서로 반대 방향으로 회전하도록 구성된 모터부(110)와;
상기 배터리(10)로부터 공급되는 전원의 주파수를 요구되는 모터부(110)의 회전수에 상응하게 변환하여 모터부(110)로 전달함으로써 모터부(110)의 회전수를 제어하는 전원제어유닛(20)과;
상기 회전링(112)의 일단에 결합되어 회전링(112)과 동일한 제1방향으로 함께 회전되는 제1구동축(120) 및 상기 제1구동축(120)의 반대측에 구비되고 상기 회전자(113)의 동력전달축(113b)에 연결되어 상기 동력전달축(113b)으로부터 동력을 전달받아 회전되는 제2구동축(150)과;
상기 동력전달축(113b)과 제2구동축(150) 사이에 설치되어 상기 동력전달축(113b)으로부터 제공된 제2방향의 회전 동력을 제1방향으로 바꾸어 상기 제2구동축(150)으로 전달하는 기어부(130)와;
일단이 제1구동축(120)에 연결되고 타단이 일측 차륜(W)에 연결되는 제1차축(40a) 및, 일단이 제2구동축(150)에 연결되고 타단이 타측 차륜(W)에 연결되는 제2차축(40b)과;
상기 제1차축(40a)의 회전수를 감지하는 제1회전수감지센서(S1) 및 상기 제2차축(40b)의 회전수를 감지하는 제2회전수감지센서(S2)와;
상기 제1회전수감지센서(S1) 및 제2회전수감지센서(S2)로부터 감지된 제1차축(40a)의 회전수 및 제2차축(40b)의 회전수를 합산하여 모터부(110)의 실제 총회전수를 산출하고 이를 전원제어유닛(20)으로 전송하는 가산부(200)를 포함하고;
상기 전원제어유닛(20)은 가산부(200)로부터 전달받은 모터부(110)의 실제 총회전수를 최초 요구된 모터부(110)의 회전수와 비교하여, 그 차이 여하에 따라 모터부(110)의 회전수를 피드백 제어하되,
상기 제1구동축(120)이 결합되는 회전링(112)의 일단에는 제1회전링 커버(112a)가 결합되고, 그 반대방향인 상기 회전링(112)의 타단에는 제2회전링 커버(112b)가 결합되고, 상기 제1구동축(120)은 상기 제1회전링 커버(112a)의 외측면 중심부에 고정 결합되어 있으며,
상기 전자력에 의해 상기 회전링(112)과 회전자(113)가 서로 반대 방향으로 회전될 수 있도록, 상기 모터 하우징(111)의 내주면에는 전원이 공급되는 권선 또는 영구자석이 구비되어 있고, 상기 정류자(113a)의 외주면에는 전원이 공급되는 권선 또는 영구자석이 구비되어 있으며, 상기 회전링(112)의 외주면에는 상기 모터 하우징(111)에 구비된 권선 또는 영구자석과 함께 전자력선을 발생시키는 권선 또는 영구자석이 구비됨과 동시에, 상기 회전링(112)의 내주면에는 상기 정류자(113a)에 구비된 권선 또는 영구자석과 함께 전자력선을 발생시키는 권선 또는 영구자석이 구비되어 있어서, 각각 회전하는 상기 회전링(112)과 회전자(113)가 동력을 분할하여 2개의 상기 구동축(120, 150)을 각각 회전시키고, 그 구동력을 직접 차륜(W)으로 전달하며,
상기 기어부(130)는 상기 동력전달축(113b)에 결합되어 상기 제2방향으로 회전되는 주동 평기어(spur gear)(131)와, 상기 주동 평기어(131)에 맞물려 상기 제1방향으로 회전되는 종동 평기어(132) 및 상기 주동 평기어(131)와 종동 평기어(132)를 보호하는 기어박스(133)를 포함하되, 상기 제2구동축(150)은 상기 종동 평기어(132)에 결합되어 상기 제1방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 구동 제어 시스템.A battery 10;
It is driven by receiving power from the battery 10, the motor housing 111, the rotating ring 112 installed to rotate in the first direction inside the motor housing 111, and the inside of the rotating ring 112 Rotor 113 having a commutator 113a and a power transmission shaft 113b coupled to one end of the commutator 113a are installed to rotate in a second direction opposite to the rotation direction of the rotary ring 112 in the Includes, the rotary ring 112 and the rotor 113 are each independently rotated by the electromagnetic force and configured to rotate in the opposite direction to each other by the action of the polarity opposite to each other;
Power control unit for controlling the rotational speed of the motor unit 110 by converting the frequency of the power supplied from the battery 10 corresponding to the rotational speed of the motor unit 110 to be transferred to the motor unit 110 ( 20);
Coupled to one end of the rotary ring 112 is provided on the opposite side of the first drive shaft 120 and the first drive shaft 120 and rotated together in the same first direction as the rotary ring 112 and the rotor 113 A second drive shaft 150 connected to the power transmission shaft 113b and rotated by receiving power from the power transmission shaft 113b;
The gear is installed between the power transmission shaft 113b and the second driving shaft 150 to change the rotational power in the second direction provided from the power transmission shaft 113b to the first direction and to transmit the gear to the second driving shaft 150. Section 130;
One end is connected to the first drive shaft 120 and the other end is connected to the first wheel (W) and the first axle (40a), one end is connected to the second drive shaft 150 and the other end is connected to the other wheel (W) A second axle 40b;
A first rotation speed detection sensor S1 for detecting the rotation speed of the first axle 40a and a second rotation speed detection sensor S2 for detecting the rotation speed of the second axle 40b;
The motor unit 110 may be configured by summing the rotation speed of the first axle 40a and the rotation speed of the second axle 40b that are detected by the first rotation speed detection sensor S1 and the second rotation speed detection sensor S2. An adder 200 for calculating an actual total rotational speed of and transmitting it to the power supply control unit 20;
The power control unit 20 compares the actual total rotational speed of the motor unit 110 received from the adder 200 with the rotational speed of the motor unit 110 that is originally requested, and according to the difference, the motor unit 110. Feedback control, but
A first rotary ring cover 112a is coupled to one end of the rotary ring 112 to which the first driving shaft 120 is coupled, and a second rotary ring cover 112b to the other end of the rotary ring 112 in the opposite direction. ) Is coupled, and the first driving shaft 120 is fixedly coupled to a central portion of the outer surface of the first rotating ring cover 112a.
In order to rotate the rotating ring 112 and the rotor 113 in the opposite direction by the electromagnetic force, the inner circumferential surface of the motor housing 111 is provided with a winding or permanent magnet is supplied with power, the commutator The outer circumferential surface of the 113a is provided with a winding or permanent magnet which is supplied with power, and the outer circumferential surface of the rotating ring 112 generates a magnetic force line together with the winding or the permanent magnet provided in the motor housing 111 or At the same time as the permanent magnet is provided, the inner ring of the rotary ring 112 is provided with a winding or a permanent magnet for generating an electromagnetic force line together with the winding or permanent magnet provided in the commutator (113a), the rotating ring to rotate respectively 112 and the rotor 113 divides the power to rotate the two drive shafts (120, 150), respectively, and transmits the driving force directly to the wheel (W),
The gear unit 130 is coupled to the power transmission shaft 113b and engaged with the main spur gear 131 rotated in the second direction and the main spur gear 131 in the first direction. Rotating driven spur gear 132 and the gearbox 133 to protect the main spur gear 131 and the driven spur gear 132, the second drive shaft 150 is the driven spur gear 132 Is coupled to the electric vehicle drive control system characterized in that rotated in the first direction.
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