KR20100021146A - Maximum efficiency tracing control system of motor and the method - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A system and a method for controlling maximum efficiency tracking of a motor are provided to sanction the load to the motor in the maximum efficiency point. CONSTITUTION: A system for controlling maximum efficiency tracking of a motor comprises the motor(10), the power supply unit, the motor controller(3), the transmission(30), and control unit(40). The motor rotates the driving shaft. The motor controller supplies voltage to the motor from the power supply unit. The transmission is connected to the motor and driving shaft in order to change the rotation ratio of the driving shaft and motor. The control unit operates the motor to the maximum efficiency using the efficiency curve about the motor.

Description

모터의 최대효율추적제어 시스템 및 그 방법{Maximum efficiency tracing control system of motor and the method}Maximum efficiency tracing control system of motor and the method

본 발명은 모터의 최대효율추적제어 시스템 및 그 방법에 대한 것이다. 더욱 상세하게는 전기자동차나, 전기스쿠터 등의 승물, 또는 부하조건이 수시로 변동하는 모든 장치에 사용되는 모터에 대하여 작용하는 부하가 변동하더라도 모터에 인가된 순간순간의 입력전압에 대하여 모터를 항상 최대 출력효율점에서 구동할 수 있는 시스템 및 그 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a maximum efficiency tracking control system and method of the motor. More specifically, even if the load acting on an electric vehicle, an electric vehicle, or a motor used for an electric vehicle, or any device in which load conditions change frequently, the motor is always maximized with respect to the instantaneous input voltage applied to the motor. The present invention relates to a system and a method capable of driving at an output efficiency point.

전기자동차나 전기스쿠터 등의 승물, 또는 부하조건이 수시로 변동하는 모든 장치에 사용되는 모터는 전원공급수단에서 공급되는 전압을 상기 모터가 구동해야 하는 전압으로 그때 그때 조건에 따라 변화하여 출력하는 컨트롤러에서 전원을 공급받아 구동된다. 그러므로 전기자동차나 전기스쿠터 등 승물의 주행능력 및 에너지 소모율 등은 각각의 부하상태에서의 모터의 효율에 의하여 좌우된다. Motors used in vehicles or electric vehicles such as electric vehicles or electric scooters, or any device in which load conditions change from time to time are controlled by a controller that outputs the voltage supplied from the power supply means to the voltage at which the motor should be driven. It is powered by power. Therefore, the driving capacity and energy consumption rate of the vehicle such as an electric vehicle or electric scooter depends on the efficiency of the motor in each load state.

그리고 모터는 투입되는 전압의 크기에 따라서 모터의 최대효율이 각각 달라지고, 상기 최대 효율점에서 모터의 회전수, 토오크, 전류, 출력파워, 효율 등의 성능 값이 모터 특성에 맞는 고유의 값으로 결정된다.The maximum efficiency of the motor varies according to the magnitude of the input voltage, and the performance values such as the rotational speed, torque, current, output power, and efficiency of the motor are unique values that match the motor characteristics at the maximum efficiency point. Is determined.

한편, 상기 승물은 운행조건에 의하여 모터에 작용하는 부하가 변동을 하며, 모터에 작용하는 부하에 따라서 모터의 회전수, 토오크, 전류, 출력파워, 효율 등이 달라진다. 그러나 모터는 승물의 일반적인 주행상태에서 최대의 효율을 나타내는 성능 값에서 동작하지 못한다. 종래의 승물의 경우 일반적인 주행상태에서 평균적으로 모터는 대략 30 내지 45% 정도의 효율로 사용되어지기도 한다.On the other hand, the load of the vehicle varies depending on the driving conditions, and the rotational speed, torque, current, output power, efficiency, etc. of the motor varies depending on the load applied to the motor. However, the motor will not operate at the performance value that indicates maximum efficiency in the normal driving condition of the vehicle. In the case of conventional vehicles, on average, the motor may be used at an efficiency of about 30 to 45% in normal driving conditions.

단 운행조건에 따라 효율이 더 낮거나, 높을 수도 있으나 항상 최대 효율점에서 동작하지는 않는다. 즉 승물은 평균효율이 높은상태에서 운행하기가 매우 어려운 현실이다.However, depending on the driving conditions, the efficiency may be lower or higher, but it may not always operate at the maximum efficiency point. In other words, it is very difficult to operate a vehicle with high average efficiency.

전기자동차나 전기스쿠터 등의 승물, 또는 부하조건이 수시로 변동하는 모든 장치에 사용되는 모터는 부하조건에 따라서 출력효율이 달라진다. 그리고 일반적인 주행상태에서 모터는 최대 효율점에서 작동하지 않기 때문에 전기에너지 소모가 커져서 승물은 주행거리가 크게 짧아진다. 이로 인하여 전기자동차나 전기스쿠터 등의 실용화를 이루지 못하고 있다.The output efficiency varies depending on the load conditions for motor vehicles used in vehicles or electric vehicles such as electric vehicles or electric scooters, or for all devices in which the load conditions fluctuate frequently. And since the motor does not operate at the maximum efficiency point under normal driving conditions, the electric energy consumption is increased, and the vehicle has a shorter driving distance. As a result, it is not possible to realize the practical use of electric vehicles or electric scooters.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 전기자동차, 전기스쿠터 및 전기자전거 등의 승물, 또는 부하조건이 수시로 변동하는 모든 장치에 사용되는 모터가 부하조건이 바뀌더라도 항상 최대의 효율점에서 구동하기 위한 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems. The present invention provides a system and method for driving a motor used in a vehicle such as an electric vehicle, an electric scooter, and an electric bicycle, or any device whose load conditions change from time to time, even if the load conditions change at all times. For the purpose of

본 발명의 일 측면에 따른 모터의 최대효율추적제어 시스템은 구동축을 회전시키기 위한 모터와, 전원공급수단과, 모터컨트롤러와, 변속기와, 제어유닛을 포함한다. 상기 모터컨트롤러는 상기 전원공급수단으로부터 상기 모터에 전압을 공급한다. 상기 변속기는 상기 모터와 상기 구동축의 회전비를 변환하기 위하여 상기 모터와 상기 구동축에 연결된다. 상기 제어유닛은 상기 모터에 대하여 각각의 전압별로 토오크를 영에서 구속단계까지 부하를 변화시켜서 작성된 효율곡선을 사용하여 상기 모터가 최대 효율로 작동하도록 상기 변속기를 제어한다.A maximum efficiency tracking control system for a motor according to an aspect of the present invention includes a motor for rotating a drive shaft, a power supply means, a motor controller, a transmission, and a control unit. The motor controller supplies a voltage to the motor from the power supply means. The transmission is connected to the motor and the drive shaft to change the rotation ratio of the motor and the drive shaft. The control unit controls the transmission so that the motor operates at maximum efficiency using an efficiency curve created by varying the load from zero to restraint torque for each voltage for the motor.

또한, 상기 모터의 최대효율추적제어 시스템에 있어서, 상기 제어유닛은 상 기 전원공급수단으로부터 상기 모터컨트롤러에 의하여 상기 모터에 공급되는 전압과 상기 모터의 회전수를 측정하여, 상기 모터가 상기 측정된 전압에 대한 최대 효율로 작동하도록 상기 변속기를 제어하는 것이 바람직하다.Further, in the maximum efficiency tracking control system of the motor, the control unit measures the voltage supplied to the motor by the motor controller from the power supply means and the number of rotations of the motor, the motor is measured It is desirable to control the transmission to operate at maximum efficiency with respect to voltage.

또한, 상기 모터의 최대효율추적제어 시스템에 있어서, 상기 제어유닛은 상기 변속기가 제대로 변속 되었는지 확인하기 위하여 상기 구동축의 회전수를 더 측정하여 상기 변속기를 제어하는 것이 바람직하다.In addition, in the maximum efficiency tracking control system of the motor, the control unit preferably controls the transmission by further measuring the rotation speed of the drive shaft in order to check whether the transmission is properly shifted.

또한, 상기 모터의 최대효율추적제어 시스템에 있어서, 상기 제어유닛은 상기 모터에 공급되는 전압과 상기 모터에 작용하는 토오크를 측정하여, 상기 모터가 상기 측정된 전압에 대한 최대 효율로 작동하도록 상기 변속기를 제어하는 것이 가능하다.Further, in the maximum efficiency tracking control system of the motor, the control unit measures the voltage supplied to the motor and the torque acting on the motor, so that the motor operates at the maximum efficiency for the measured voltage. It is possible to control it.

또한, 상기 모터의 최대효율추적제어 시스템에 있어서, 상기 제어유닛은 상기 모터에 공급되는 전압과 상기 모터의 출력파워를 측정하여, 상기 모터가 상기 측정된 전압에 대한 최대 효율로 작동하도록 상기 변속기를 제어하는 것이 가능하다.Further, in the maximum efficiency tracking control system of the motor, the control unit measures the voltage supplied to the motor and the output power of the motor, so that the motor to operate at the maximum efficiency for the measured voltage It is possible to control.

또한, 상기 모터의 최대효율추적제어 시스템에 있어서, 상기 제어유닛은 상기 모터에 공급되는 전압과 전류를 측정하여, 상기 모터가 상기 측정된 전압에 대한 최대 효율로 작동하도록 상기 변속기를 제어하는 것이 가능하다.Further, in the maximum efficiency tracking control system of the motor, the control unit measures the voltage and current supplied to the motor, it is possible to control the transmission to operate the motor at the maximum efficiency for the measured voltage. Do.

또한, 상기 모터의 최대효율추적제어 시스템은 모니터를 더 포함하며, 상기 제어유닛은 상기 전원공급수단으로부터 상기 모터컨트롤러에 의하여 상기 모터에 공급되는 전류를 측정하여 상기 모니터에 효율을 출력하는 것이 바람직하다.In addition, the maximum efficiency tracking control system of the motor further comprises a monitor, the control unit preferably measures the current supplied to the motor by the motor controller from the power supply means to output the efficiency to the monitor. .

본 발명의 다른 측면에 따른 모터의 최대효율제어 방법은 전압측정단계와, 모터 성능 값 측정단계와, 최대효율 성능 값 출력단계와, 변속기 제어단계를 포함한다. 상기 전압측정단계는 전원공급수단으로부터 모터컨트롤러에 의하여 구동축을 회전하기 위한 모터로 공급되는 전원의 전압을 측정하는 단계이다. 상기 모터 성능 값 측정단계는 상기 모터가 운전되고 있는 성능 값을 측정하는 단계이다. 상기 최대효율 성능 값 출력단계는 상기 모터에 대하여 각각의 전압별로 작성된 모터의 효율곡선으로부터 상기 모터로 공급되는 측정된 전압에 해당하는 최대효율점의 성능 값을 검색하여 출력하는 단계이다. 상기 변속기 제어단계는 상기 모터가 상기 효율곡선으로부터 출력된 성능 값으로 운전되도록 상기 모터와 상기 구동축의 회전비를 변환하기 위하여 연결된 변속기를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 최대효율제어 방법.The maximum efficiency control method of the motor according to another aspect of the present invention includes a voltage measuring step, a motor performance value measuring step, a maximum efficiency performance value output step, and a transmission control step. The voltage measuring step is a step of measuring the voltage of the power supplied from the power supply means to the motor for rotating the drive shaft by the motor controller. The motor performance value measuring step is a step of measuring a performance value at which the motor is operating. The maximum efficiency performance value outputting step is a step of searching for and outputting a performance value of a maximum efficiency point corresponding to the measured voltage supplied to the motor from the efficiency curve of the motor prepared for each voltage for the motor. The transmission control step includes controlling the transmission connected to convert the rotation ratio of the motor and the drive shaft so that the motor is driven to the performance value output from the efficiency curve.

상기의 모터의 최대효율제어방법에 있어서, 상기 측정된 성능 값은 상기 모터의 회전수인 것이 바람직하다.In the maximum efficiency control method of the motor, the measured performance value is preferably the number of revolutions of the motor.

또한, 상기의 모터의 최대효율제어방법에 있어서, 상기 측정된 성능 값은 상기 모터에 작용하는 토오크인 것이 가능하다.Further, in the above maximum efficiency control method of the motor, the measured performance value may be a torque acting on the motor.

또한, 상기의 모터의 최대효율제어방법에 있어서, 상기 측정된 성능 값은 상기 모터의 출력파워인 것이 가능하다.In the method of controlling the maximum efficiency of the motor, the measured performance value may be the output power of the motor.

또한, 상기의 모터의 최대효율제어방법에 있어서, 상기 측정된 성능 값은 상기 모터에 공급되는 전류인 것이 가능하다.In the method of controlling the maximum efficiency of the motor, the measured performance value may be a current supplied to the motor.

본 발명에 의하면 모터의 전압과, 회전수와, 토오크와, 출력파워와, 전류에 대한 효율곡선을 이용함으로써, 수시로 변화하는 주행환경의 변화 무쌍한 부하조건에 대하여 모터가 항상 최대의 효율점에서 부하가 걸릴 수 있도록 구현할 수 있다.According to the present invention, by using the efficiency curves for the voltage, the rotation speed, the torque, the output power, and the current of the motor, the motor is always loaded at the maximum efficiency point for changing load conditions that change frequently from time to time. Can be implemented to take

본 발명에 의하면 모터가 항상 최대의 효율 상태에서 동작을 하므로 같은 거리를 동일한 속도로 주행하면서도 전력을 가장 적게 소모할 수 있는 시스템을 구현할 수 있다.According to the present invention, since the motor always operates in the state of maximum efficiency, it is possible to implement a system capable of consuming the least power while traveling at the same speed over the same distance.

도 1은 본 발명에 따른 모터의 최대효율추적제어 시스템의 일 실시예의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of an embodiment of a maximum efficiency tracking control system for a motor according to the present invention.

도 1에 따른 최대효율추적제어 시스템은 모터(10)와, 배터리(20)와, 변속기(30)와, 제어유닛(40)과, 모니터(50)를 포함한다.The maximum efficiency tracking control system according to FIG. 1 includes a motor 10, a battery 20, a transmission 30, a control unit 40, and a monitor 50.

모터(10)는 사용자가 액셀러레이터(1)를 밟으면 모터컨트롤러(3)에 의하여 배터리(20)로부터 전원이 공급되어 작동한다. 모터컨트롤러(3)는 배터리에서 공급되는 전압을 모터(10)가 구동해야 하는 전압으로 그때 그때 조건에 맞게 변환하여 모터(10)로 투입한다.The motor 10 operates by being supplied with power from the battery 20 by the motor controller 3 when the user steps on the accelerator 1. The motor controller 3 converts the voltage supplied from the battery into the voltage at which the motor 10 should be driven, and then inputs the motor 10 by converting it according to the conditions.

모터(10)는 설계 사양에 따라서 그 성능특성이 달라진다. 그러므로 모터(10)의 효율을 제어하기 위해서는 그 모터에 대한 성능특성을 알아야 한다. 모터의 성능특성은 모터에 투입되는 전압을 변화시키고 각각의 전압별로 토오크를 영에서 구속단계까지 부하를 변화시켜서 확보될 수 있다. 이를 위하여 전기자동차나 전기스쿠터 등에 적용할 모터를 설계 또는 제작한 후 그 모터에 대하여 전압을 변화시켜 서 전압별로 토오크를 영에서 구속단계까지 부하를 변화시킨 전압별 성능특성을 확보한다. 도 2 내지 도 5는 모터(10)에 대하여 출력한 성능특성 곡선이다. 도 2 내지 도 5에 도시된 성능특성은 모터(10)에 대하여 각각의 전압별로 토오크가 0에서 구속단계까지의 부하를 가하여 구해진다. 도 2는 모터(10)에 대하여 0에서 구속단계까지 부하를 가하였을 때 각각의 전압별로 토오크 대 효율의 관계를 도시한 것이다. 도 3은 각각의 전압별로 전류 대 효율의 관계를 도시한 것이다. 도 4는 각각의 전압별로 출력파워 대 효율의 관계를 도시한 것이다. 도 5는 각각의 전압별로 회전수 대 효율의 관계를 도시한 것이다. 도 2 내지 도 5를 참조하면, 모터는 각각의 전압에 대하여 최대 효율이 달라진다. 그리고 이때 최대효율점에서 모터의 회전수(RPM), 전류, 출력파워, 토오크와 같은 모터의 성능 값은 달라진다. 즉 모터는 각각의 전압별로 최대 효율점이 존재하며, 이때 모터의 회전수, 전류, 출력파워, 토오크와 같은 성능 값은 각각 하나의 값으로 결정된다. 본 실시예에서는 모터(10)가 2볼트(V)의 전압에서 회전수 300 내지 350에서 최대 효율을 출력하였고, 24볼트(V)의 전압에서 회전수 3,050 내지 3,150에서 최대 효율을 출력하였다. 그러므로 모터(10)가 최대 효율점에서 동작하기 위해서는 모터(10)에 작용하는 전압을 검출한 후 그 전압에 대하여 최대 효율을 출력하는 회전수(RPM)와 같은 성능 값을 도 2 내지 도 5의 성능특성 곡선에서 찾아내어 모터(10)를 그 회전수로 회전하도록 제어하면 된다. 도 2 내지 도 5에서는 5개의 전압에 대하여 도시하였지만 실용화하기 위하여 0.1볼트 내지 0.01볼트 단위로 세분화하여 성능특성을 구할 수 있다.The performance characteristics of the motor 10 vary depending on the design specifications. Therefore, in order to control the efficiency of the motor 10, it is necessary to know the performance characteristics of the motor. The performance characteristics of the motor can be secured by varying the voltage applied to the motor and by varying the load from zero to restraint torque for each voltage. To this end, after designing or manufacturing a motor to be applied to an electric vehicle or electric scooter, the voltage is changed for the motor to secure the performance characteristics for each voltage in which the torque is changed from zero to restraint by voltage. 2 to 5 are performance characteristics curves output for the motor 10. The performance characteristics shown in FIGS. 2 to 5 are obtained by applying a load of torque from 0 to the restraining stage for each voltage to the motor 10. FIG. 2 shows the relationship of torque vs. efficiency for each voltage when a load is applied from the motor 10 to the restraint stage. 3 shows the relationship of current versus efficiency for each voltage. 4 shows a relationship between output power and efficiency for each voltage. 5 shows the relationship between the rotational speed and the efficiency for each voltage. 2 to 5, the maximum efficiency of the motor is different for each voltage. At this point, the motor's performance values such as RPM, current, output power, and torque are changed at the maximum efficiency point. That is, the motor has a maximum efficiency point for each voltage, and at this time, the performance values such as the number of revolutions, the current, the output power, and the torque of the motor are determined as one value. In this embodiment, the motor 10 outputs the maximum efficiency at the rotational speed 300 to 350 at a voltage of 2 volts (V), and outputs the maximum efficiency at the rotational speed of 3,050 to 3,150 at the voltage of 24 volts (V). Therefore, in order to operate at the maximum efficiency point, the motor 10 detects a voltage applied to the motor 10 and then outputs a performance value such as a rotational speed (RPM) that outputs the maximum efficiency with respect to the voltage. What is necessary is just to find out from a performance characteristic curve, and to control the motor 10 to rotate by the rotation speed. Although two voltages are illustrated in FIGS. 2 to 5, performance characteristics may be obtained by subdividing the voltage into 0.1 to 0.01 volt units for practical use.

배터리(20)는 전원공급수단으로서 모터 컨트롤러(3)를 거쳐 모터(10)에 전원 을 공급한다. 즉 배터리(20)에서 모터(10)에 공급되는 전압은 모터컨트롤러(3)로 제어된다.The battery 20 supplies power to the motor 10 via the motor controller 3 as a power supply means. That is, the voltage supplied from the battery 20 to the motor 10 is controlled by the motor controller 3.

변속기(30)는 모터(10)의 회전수를 변속시켜서 차축(70)을 회전시킨다. 즉 변속기(30)는 차축(70)과 모터(10)의 회전비를 변환시킨다. 상기 변속기(30)는 모터(10)에 부하로써 작용한다. 즉 상기 변속기(30)의 회전비가 변환되면 모터(10)에 작용하는 부하가 달라져서, 모터(10)의 토오크, 전류, 회전비, 출력파워 등이 변환된다. 변속기(30)는 전동변속기, 유압변속기 또는 볼디스크변속기 등이 사용될 수 있으며, 차축(70)과 모터(10)의 회전비를 연속적으로 변속시킨다. 차축(70)은 차동기어(60)로 변속기(30)에 연결된다.The transmission 30 rotates the axle 70 by shifting the rotation speed of the motor 10. That is, the transmission 30 converts the rotation ratio of the axle 70 and the motor 10. The transmission 30 acts as a load on the motor 10. That is, when the rotation ratio of the transmission 30 is converted, the load acting on the motor 10 is changed, and the torque, current, rotation ratio, output power, etc. of the motor 10 are converted. The transmission 30 may be an electric transmission, a hydraulic transmission or a ball disk transmission, and the like, and continuously rotates the rotation ratio of the axle 70 and the motor 10. The axle 70 is connected to the transmission 30 by a differential gear 60.

제어유닛(40)은 최대효율점에서 모터(10)가 동작하도록 변속기(30)를 제어한다. 제어유닛(40)에는 각각의 전압에 대하여 도 2 내지 도 5의 성능특성 곡선이 미리 데이터로 저장된다. 더욱 상세히 설명하면 모터(10)가 지니고 있는 최대효율점의 데이터(전압, RPM, 토오크, 전류, 출력파워, 효율 등과 같은 모터의 고유한 성능값)가 저장된다.The control unit 40 controls the transmission 30 so that the motor 10 operates at the maximum efficiency point. In the control unit 40, the performance characteristic curves of FIGS. 2 to 5 are stored as data for each voltage in advance. In more detail, data of the maximum efficiency point of the motor 10 (specific performance values of the motor such as voltage, RPM, torque, current, output power, efficiency, etc.) are stored.

그리고 제어유닛(40)은 배터리(20)에서 모터컨트롤러(3)를 거처 모터(10)로 공급되는 전원의 전류(45)와 전압(47)을 검출한다. 전류(45)의 검출은 전류를 기준으로 최대효율을 제어하는데에 필요할 뿐만 아니라 모니터(50)에 모터(10)의 입력전력과 출력파워의 효율을 연산하여 출력하는데 필요하다.The control unit 40 detects the current 45 and the voltage 47 of the power supplied from the battery 20 to the motor 10 via the motor controller 3. The detection of the current 45 is necessary not only to control the maximum efficiency based on the current, but also to calculate and output the efficiency of the input power and the output power of the motor 10 to the monitor 50.

또한, 제어유닛(40)은 현재 운전되고 있는 모터(10)의 모터(10) 측 회전수(41), 토오크(42)를 검출하여 차축 회전수(43)를 검출한다.In addition, the control unit 40 detects the axle rotational speed 43 by detecting the rotational speed 41 and the torque 42 of the motor 10 side of the motor 10 currently being operated.

상기에서 측정되는 데이터는 모터(10)의 회전수(41), 토오크(42), 전압(47), 전류(45) 등이 있다.Data measured in the above is the rotation speed 41, the torque 42, the voltage 47, the current 45 and the like of the motor 10.

여기서 모터(10)에 입력되는 전류는 배터리(20)에서 모터컨트롤러(3)를 거쳐 모터(10)로 공급되는 전류(45)를 검출하여 바로 사용할 수 있다.In this case, the current input to the motor 10 may be directly used by detecting the current 45 supplied from the battery 20 to the motor 10 via the motor controller 3.

제어유닛(40)이 모터(10)가 최대 효율을 출력하도록 변속기(30)를 제어하는 과정을 설명한다. 사용자가 액셀러레이터(1)를 밟으면 모터컨터롤러(3)에 의하여 모터(10)에 공급되는 전압이 결정된다. 즉 모터(10)에 공급되는 전압은 액셀러레이터(1)에 따라 변한다. 그리고 회전수, 토오크, 출력파워 및 전류와 같은 모터(10)의 성능 값은 모터(10)에 작용하는 부하에 따라서 변한다. 먼저 도 1, 도 6 및 도 7을 참조하여 모터(10)의 성능 값 중 회전수를 측정하여 모터(10)가 최대 효율을 출력하도록 제어하는 과정을 설명한다. 제어유닛(40)은 모터(10)에 제공되는 전압(47)을 검출한다. 그리고 상기 검출된 전압에 해당하는 도 6과 같은 모터(10)의 성능특성곡선으로부터 모터(10)의 최대 효율점의 회전수를 추출한다. 물론 각각의 세분화된 전압에 대한 모터의 최대 효율점의 성능 값은 제어유닛(40)에 저장되어 있어야 한다. 본 실시예에서 최대 효율을 출력하는 모터(10)의 회전수는 2,326(RPM)이며 이때 최대 효율은 78.9%이다. 모터(10)의 회전수는 모터(10)에 작용하는 부하에 따라 달라진다. 그러므로 제어유닛(40)은 현재의 부하 하에서 운전되는 모터(10)의 회전수(41)를 측정한다. 이때 제어유닛(40)에서 측정된 모터(10)의 회전수가 2,006(RPM)이면, 모터(10)의 현재 효율은 71.5%이다. 측정된 모터(10)의 회전수가 최대 효율을 출력하는 회전수보다 작으므로 제어유닛(40)은 변속 기(30)에 변속제어신호(53)를 보내어 기어비를 조종하여 모터(10) 측 회전수를 2,326(RPM)으로 높인다. 모터(10)의 회전수가 상승하면 모터(10)의 효율이 78.9% 높아진다. 또한 제어유닛(40)은 변속기(30)로부터 변속비 위치 확인신호(55)를 받아서 실시간으로 변속기(30)의 변속이 잘 되었는지 확인할 수 있다. 또한, 제어유닛(40)은 차축(70)의 회전수(43)를 검침하여 변속기(30)가 제대로 작동하는지 확인하여 피드백을 할 수 있다. 이와 같이 제어유닛(40)을 사용하여 효율이 71.5%에서 작동하던 모터(10)를 효율이 78.9%에서 작동하도록 모터(10)를 제어할 수 있다. 도 7은 모터(10)에 대하여 측정된 회전수가 최대 효율을 출력하는 회전수보다 높은 경우이다. 측정된 모터(10)의 회전수가 2,466인 경우 모터의 효율은 69.0%이다. 최대 효율보다 낮으므로 제어유닛(40)은 모터(10)를 제어하여 회전수를 2,326으로 낮춘다.A process in which the control unit 40 controls the transmission 30 so that the motor 10 outputs the maximum efficiency will be described. When the user steps on the accelerator 1, the voltage supplied to the motor 10 by the motor controller 3 is determined. In other words, the voltage supplied to the motor 10 changes depending on the accelerator 1. And the performance value of the motor 10, such as the number of revolutions, torque, output power and current changes depending on the load acting on the motor 10. First, a process of controlling the motor 10 to output the maximum efficiency by measuring the number of revolutions among the performance values of the motor 10 will be described with reference to FIGS. 1, 6, and 7. The control unit 40 detects the voltage 47 provided to the motor 10. Then, the rotation speed of the maximum efficiency point of the motor 10 is extracted from the performance characteristic curve of the motor 10 as shown in FIG. 6 corresponding to the detected voltage. Of course the performance value of the maximum efficiency point of the motor for each subdivided voltage should be stored in the control unit 40. In this embodiment, the rotation speed of the motor 10 outputting the maximum efficiency is 2,326 (RPM) and the maximum efficiency is 78.9%. The rotation speed of the motor 10 depends on the load acting on the motor 10. Therefore, the control unit 40 measures the rotation speed 41 of the motor 10 which is operated under the current load. At this time, if the rotation speed of the motor 10 measured by the control unit 40 is 2,006 RPM, the current efficiency of the motor 10 is 71.5%. Since the measured rotation speed of the motor 10 is smaller than the rotation speed outputting the maximum efficiency, the control unit 40 sends the shift control signal 53 to the transmission 30 to control the gear ratio to rotate the motor 10 side speed. Increase the to 2,326 (RPM). When the rotation speed of the motor 10 rises, the efficiency of the motor 10 becomes 78.9% high. In addition, the control unit 40 may receive the transmission ratio position confirmation signal 55 from the transmission 30 and check whether the transmission of the transmission 30 is well performed in real time. In addition, the control unit 40 may check the rotation speed 43 of the axle 70 to check whether the transmission 30 is operating properly and give feedback. In this way, the control unit 40 can be used to control the motor 10 to operate at a efficiency of 78.9% of the motor 10, the efficiency was operating at 71.5%. 7 is a case where the rotation speed measured for the motor 10 is higher than the rotation speed outputting the maximum efficiency. When the measured rotational speed of the motor 10 is 2,466, the efficiency of the motor is 69.0%. Since it is lower than the maximum efficiency, the control unit 40 controls the motor 10 to lower the rotation speed to 2,326.

전기자동차 등의 주행상태가 바뀔 때마다 모터(10)에 작용하는 전압은 달라진다. 그때마다 제어유닛(40)은 그 전압에 대한 최대 효율을 출력하는 회전수를 추출하여 모터(10)가 최대 효율의 상태에서 작동하도록 변속기(30)를 제어한다.Whenever the driving state of an electric vehicle or the like changes, the voltage applied to the motor 10 changes. Each time the control unit 40 extracts the number of revolutions that outputs the maximum efficiency for that voltage and controls the transmission 30 so that the motor 10 operates in the state of maximum efficiency.

도1, 도 6 및 도 7을 참조하여 모터(10)의 성능 값 중 토오크를 측정하여 모터(10)가 최대 효율을 출력하도록 제어하는 과정을 설명한다. 도 6의 곡선에서 최대 효율을 출력하는 모터(10)의 토오크를 추출한다. 이 경우 최대 효율을 출력하는 모터(10)의 토오크는 2.3(Nm)이다. 그리고 제어유닛(40)에서 현 부하조건 하에서 모터에 작동하는 토오크(42)를 측정한다. 이때 측정된 토오크가 5.9(Nm)이면 변속기(30)의 기어비를 조종하여 모터(10)에 작용하는 토오크를 낮춘다. 모터(10)의 회 전이 빠르도록 모터측 기어비를 높이면 모터(10)에 작용하는 토오크는 낮아진다. 그리고 측정된 토오크가 0.7(Nm)이면 모터(10)의 회전이 느리도록 모터측 기어비를 낮추어서 모터(10)에 작용하는 토오크를 높인다. 그러면 모터(10)가 최대 효율 상태의 성능 값에서 작동할 수 있다.A process of controlling the motor 10 to output the maximum efficiency by measuring torque among performance values of the motor 10 will be described with reference to FIGS. 1, 6, and 7. The torque of the motor 10 which outputs the maximum efficiency is extracted from the curve of FIG. In this case, the torque of the motor 10 that outputs the maximum efficiency is 2.3 (Nm). In the control unit 40, the torque 42 operating on the motor under the current load condition is measured. At this time, if the measured torque is 5.9 (Nm) to reduce the torque acting on the motor 10 by controlling the gear ratio of the transmission (30). Increasing the gear ratio on the motor side so that the rotation of the motor 10 is faster, the torque acting on the motor 10 is lowered. When the measured torque is 0.7 (Nm), the torque on the motor 10 is increased by lowering the gear ratio of the motor so that the rotation of the motor 10 is slow. The motor 10 can then operate at the performance value of maximum efficiency.

도 1 및 도 8을 참조하여 모터(10)의 성능 값 중 출력파워를 사용하여 모터(10)가 최대 효율을 출력하도록 제어하는 과정을 설명한다. 제어유닛에 저장된 데이터에서 모터(10)에 공급되는 전압에 해당하는 도 8의 출력파워 대 효율곡선의 데이터를 구한다. 출력파워는 모터(10)에 작용하는 토오크(42) 및 회전수(41)를 측정하면 계산할 수 있다. 제어유닛(40)에서 현재의 부하조건하에서 모터(10)의 토오크(42) 및 회전수(41)를 측정하여 모터의 출력파워를 계산한다. 이때 계산된 출력파워가 80와트(W)이면 모터(10)의 효율은 70%이다. 이 경우 제어유닛(40)에서 변속기(30)를 제어하여 모터(10)의 회전이 빠르도록 모터측 기어비를 높여서 출력파워를 65와트(W)까지 낮춘다. 그러면 모터(10)는 87%의 최대 효율을 나타낸다. 또한, 현재의 모터의 출력파워가 25와트(W)이면 모터(10)측 기어비를 낮추어서 출력파워를 65와트(W)까지 높인다.1 and 8, a process of controlling the motor 10 to output the maximum efficiency using the output power among the performance values of the motor 10 will be described. From the data stored in the control unit, the output power vs. efficiency curve of FIG. 8 corresponding to the voltage supplied to the motor 10 is obtained. The output power can be calculated by measuring the torque 42 and the rotation speed 41 acting on the motor 10. The control unit 40 calculates the output power of the motor by measuring the torque 42 and the rotational speed 41 of the motor 10 under the current load conditions. At this time, if the calculated output power is 80 watts (W), the efficiency of the motor 10 is 70%. In this case, the control unit 40 controls the transmission 30 to lower the output power to 65 watts by increasing the motor side gear ratio so that the rotation of the motor 10 is faster. The motor 10 then exhibits a maximum efficiency of 87%. In addition, if the output power of the current motor is 25 watts (W), the gear ratio on the motor 10 side is lowered to increase the output power to 65 watts (W).

도 1 및 도 9를 참조하여 모터(10)의 성능 값 중 전류를 측정하여 모터(10)가 최대 효율을 출력하도록 제어하는 과정을 설명한다. 제어유닛에 저장된 데이터에서 모터(10)에 공급되는 전압에 해당하는 도 9의 전류 대 효율곡선을 구한다. 그리고 제어유닛(40)에서 현재의 부하조건하에서 모터(10)의 전류(45)를 측정한다. 이때 측정된 전류가 5.4암페어(A)이면 모터(10)의 효율은 70%이다. 이 경우 제어유 닛(40)에서 변속기(30)를 제어하여 모터(10)측 기어비를 높여서 전류가 3.5A까지 되도록 낮춘다. 그러면 모터(10)는 87%의 최대 효율을 나타낸다. 또한, 측정된 전류가 1.3A이면 모터(10)측 기어비를 낮추어서 전류가 3.5A가 되도록 높인다. 따라서 모터(10)의 회전수, 토오크, 출력파워, 전류 등을 측정하여 모터(10)가 최대효율상태에서 운전하도록 제어할 수 있다. 따라서 모터(10)의 현재의 부하조건에서의 전압, 회전수, 토오크, 출력파워, 전류 등을 측정 또는 계산하면, 모터(10)의 부하조건에서의 효율을 알 수 있으므로 측정된 성능 값에서의 효율과 최대효율점에서의 효율을 비교하여 모터(10)가 최대효율상태에서 운전하도록 제어할 수 있다.A process of controlling the motor 10 to output the maximum efficiency by measuring a current among the performance values of the motor 10 will be described with reference to FIGS. 1 and 9. The current versus efficiency curve of FIG. 9 corresponding to the voltage supplied to the motor 10 is obtained from the data stored in the control unit. And the control unit 40 measures the current 45 of the motor 10 under the current load conditions. At this time, if the measured current is 5.4 amps (A), the efficiency of the motor 10 is 70%. In this case, by controlling the transmission 30 from the control unit 40, the gear ratio of the motor 10 is increased to lower the current to 3.5A. The motor 10 then exhibits a maximum efficiency of 87%. In addition, if the measured current is 1.3A, the gear ratio on the motor 10 side is lowered to increase the current to 3.5A. Therefore, by measuring the rotation speed, torque, output power, current, etc. of the motor 10 can be controlled to operate the motor 10 in the maximum efficiency state. Therefore, by measuring or calculating the voltage, rotation speed, torque, output power, current, etc. under the current load condition of the motor 10, the efficiency under the load condition of the motor 10 can be known. By comparing the efficiency with the efficiency at the maximum efficiency point, it is possible to control the motor 10 to operate in the maximum efficiency state.

모니터(50)는 제어유닛(40)으로부터 모터(10)의 효율을 입력받아서 사용자에게 보여주기 위하여 출력한다. 미설명 부호인 71은 차축에 결합한 바퀴이다.The monitor 50 receives the efficiency of the motor 10 from the control unit 40 and outputs the same to the user. Unexplained symbol 71 is a wheel coupled to the axle.

도 10은 본 발명에 따른 모터의 최대효율제어방법의 개념도이다. 도 10에 따른 최대효율제어방법은 전압측정단계(S10)와, 모터 성능값 측정단계(S20)와, 최대 효율 성능 값 출력단계(S30)와, 변속기제어단계(S40)를 포함한다.10 is a conceptual diagram of a maximum efficiency control method for a motor according to the present invention. The maximum efficiency control method according to FIG. 10 includes a voltage measuring step S10, a motor performance value measuring step S20, a maximum efficiency performance value output step S30, and a transmission control step S40.

전압측정단계(S10)는 제어유닛(40)이 배터리(20)에서 모터컨트롤러(3)에 의하여 모터(10)에 공급되는 전원의 전압(47)을 측정하는 단계이다. 모터컨트롤러(3)에 의하여 배터리(20)에서 모터(10)에 공급되는 전원의 전압은 사용자가 액셀러레이터(1)를 밟는 양에 따라 달라진다.The voltage measuring step S10 is a step in which the control unit 40 measures the voltage 47 of the power supplied from the battery 20 to the motor 10 by the motor controller 3. The voltage of the power supplied from the battery 20 to the motor 10 by the motor controller 3 depends on the amount of steps the user steps on the accelerator 1.

모터 성능값 측정단계(S20)는 제어유닛(40)이 구동되고 있는 모터(10)의 성능 값을 측정하는 단계이다. 성능 값으로는 회전수, 토오크, 출력파워, 전류 등이 있다.The motor performance value measuring step S20 is a step of measuring a performance value of the motor 10 in which the control unit 40 is driven. Performance values include rotational speed, torque, output power, and current.

최대 효율 성능 값 출력단계(S30)는 제어유닛(40)이 전압측정단계(10)에서 측정된 전압에 대하여 성능값 대 효율곡선을 선정하고, 선정된 효율곡선에서 최대 효율을 출력하는 모터(10)의 성능 값을 추출한다. 물론 성능값 대 효율곡선은 제어유닛(40)에 저장되어 있어야 한다. 최대 효율 성능 값 출력단계(S30)에 의하여 모터(10)에 작용하는 전압에 대한 최대 효율점의 회전수, 토오크, 출력파워, 전류 등의 성능 값이 구해진다.In the maximum efficiency performance value output step S30, the control unit 40 selects the performance value versus the efficiency curve with respect to the voltage measured in the voltage measurement step 10, and outputs the maximum efficiency in the selected efficiency curve. Extracts the performance value. Of course the performance value versus efficiency curve should be stored in the control unit 40. In the maximum efficiency performance value output step S30, performance values such as the number of revolutions, the torque, the output power, and the current of the maximum efficiency point with respect to the voltage acting on the motor 10 are obtained.

변속기제어단계(S40)는 모터 성능값 측정단계(S20)에서 측정된 성능값과 최대 효율점에서의 성능값을 비교하여 모터(10)가 최대 효율점에서의 성능 값으로 운전할 수 있도록 변속기(30)를 제어한다. 상기에서 설명한 단계에 의하여 모터(10)가 최대 효율 조건에서 운전할 수 있도록 제어할 수 있다.The transmission control step S40 compares the performance value measured in the motor performance value measuring step S20 with the performance value at the maximum efficiency point so that the motor 10 can operate at the performance value at the maximum efficiency point 30. ). By the steps described above, the motor 10 may be controlled to operate under the maximum efficiency condition.

상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.An embodiment of the present invention described above should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.

도 1은 본 발명에 따른 모터의 최대효율추적제어 시스템의 일 실시시예의 개념도,1 is a conceptual diagram of an embodiment of a maximum efficiency tracking control system for a motor according to the present invention;

도 2는 도 1에 도시된 모터의 토오크 대 효율의 성능특성 곡선,2 is a performance characteristic curve of torque versus efficiency of the motor shown in FIG.

도 3은 도 1에 도시된 모터의 전류 대 효율의 성능특성 곡선,3 is a performance characteristic curve of current versus efficiency of the motor shown in FIG.

도 4는 도 1에 도시된 모터의 출력파워 대 효율의 성능특성 곡선,4 is a performance characteristic curve of the output power vs. efficiency of the motor shown in FIG.

도 5는 도 1에 도시된 모터의 회전수 대 효율의 성능특성 곡선,5 is a performance characteristic curve of the rotational speed vs. efficiency of the motor shown in FIG.

도 6은 도 1에 도시된 실시예를 사용하여 모터를 제어하는 과정의 제1예,6 is a first example of a process of controlling a motor using the embodiment shown in FIG. 1;

도 7은 도 1에 도시된 실시예를 사용하여 모터를 제어하는 과정의 제2예,7 is a second example of a process of controlling a motor using the embodiment shown in FIG. 1;

도 8은 도 1에 도시된 실시예를 사용하여 모터를 제어하는 과정의 제3예,8 is a third example of a process of controlling a motor using the embodiment shown in FIG. 1;

도 9는 도 1에 도시된 실시예를 사용하여 모터를 제어하는 과정의 제4예,9 is a fourth example of a process of controlling a motor using the embodiment shown in FIG. 1;

도 10은 본 발명에 따른 모터의 최대효율제어 방법의 일 실시예의 개념도이다.10 is a conceptual diagram of an embodiment of a maximum efficiency control method for a motor according to the present invention.

<도면부호의 간단한 설명><Brief Description of Drawings>

1 : 액셀러레이터 3 : 모터컨트롤러1: accelerator 3: motor controller

10 : 모터 20 : 배터리10: motor 20: battery

30 : 변속기 40 : 제어유닛30: transmission 40: control unit

41 : 모터측 회전수 42 : 토오크41: motor side rotation speed 42: torque

43 : 구동측 회전수 45 : 전류43: drive side rotational speed 45: current

47 : 전압 50 : 모니터47: voltage 50: monitor

53 : 변속제어신호 55 : 변속비 위치 확인 신호53: shift control signal 55: speed ratio position confirmation signal

60 : 차동기어 70 : 차축60: differential gear 70: axle

71 : 타이어71: tires

Claims (12)

구동축을 회전시키기 위한 모터와,A motor for rotating the drive shaft, 전원공급수단과,Power supply means, 상기 전원공급수단으로부터 상기 모터에 전압을 공급하기 위한 모터컨트롤러와,A motor controller for supplying a voltage to the motor from the power supply means; 상기 모터와 상기 구동축의 회전비를 변환하기 위하여 상기 모터와 상기 구동축에 연결된 변속기와,A transmission connected to the motor and the drive shaft for converting a rotation ratio of the motor and the drive shaft; 상기 모터에 대하여 각각의 전압별로 작성된 효율곡선을 사용하여 상기 모터가 최대 효율로 작동하도록 상기 변속기를 제어하는 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 최대효율추적제어 시스템.And a control unit for controlling the transmission so that the motor operates at maximum efficiency using an efficiency curve written for each voltage for the motor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어유닛은 상기 전원공급수단으로부터 상기 모터컨트롤러에 의하여 상기 모터에 공급되는 전압과 상기 모터의 회전수를 측정하여, 상기 모터가 상기 측정된 전압에 대한 최대 효율로 작동하도록 상기 변속기를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터의 최대효율추적제어 시스템.The control unit measures the voltage supplied to the motor by the motor controller from the power supply means and the number of rotations of the motor to control the transmission so that the motor operates at maximum efficiency with respect to the measured voltage. Maximum efficiency tracking control system of the motor. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제어유닛은 상기 변속기가 제대로 변속 되었는지 확인하기 위하여 상기 구동축의 회전수를 더 측정하여 상기 변속기를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터의 최대효율추적제어 시스템.The control unit is the maximum efficiency tracking control system of the motor, characterized in that for controlling the transmission by further measuring the number of revolutions of the drive shaft to determine whether the transmission is properly shifted. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어유닛은 상기 모터에 공급되는 전압과 상기 모터에 작용하는 토오크를 측정하여, 상기 모터가 상기 측정된 전압에 대한 최대 효율로 작동하도록 상기 변속기를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터의 최대효율추적제어 시스템.The control unit measures the voltage supplied to the motor and the torque acting on the motor, and controls the transmission so that the motor operates at the maximum efficiency for the measured voltage. system. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어유닛은 상기 모터에 공급되는 전압과 상기 모터의 출력파워를 측정하여, 상기 모터가 상기 측정된 전압에 대한 최대 효율로 작동하도록 상기 변속기를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터의 최대효율추적제어 시스템.The control unit measures the voltage supplied to the motor and the output power of the motor, the maximum efficiency tracking control system of the motor, characterized in that for controlling the transmission to operate the motor at the maximum efficiency for the measured voltage. . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어유닛은 상기 모터에 공급되는 전압과 전류를 측정하여, 상기 모터가 상기 측정된 전압에 대한 최대 효율로 작동하도록 상기 변속기를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터의 최대효율추적제어 시스템.The control unit measures the voltage and current supplied to the motor, the maximum efficiency tracking control system of the motor, characterized in that for controlling the transmission to operate the motor at the maximum efficiency for the measured voltage. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 모니터를 더 포함하며,Further includes a monitor, 상기 제어유닛은 상기 전원공급수단으로부터 상기 모터컨트롤러에 의하여 상기 모터에 공급되는 전류를 측정하여 상기 모니터에 효율을 출력하는 것을 특징으로 하는 모터의 최대효율추적제어 시스템.The control unit measures the current supplied to the motor by the motor controller from the power supply means and outputs the efficiency to the monitor, characterized in that the maximum efficiency tracking control system of the motor. 전원공급수단으로부터 모터컨트롤러에 의하여 구동축을 회전하기 위한 모터로 공급되는 전원의 전압을 측정하는 단계와,Measuring the voltage of the power supplied from the power supply means to the motor for rotating the drive shaft by the motor controller; 상기 모터가 운전되고 있는 성능 값을 측정하는 단계와,Measuring a performance value at which the motor is running; 상기 모터에 대하여 각각의 전압별로 작성된 모터의 효율곡선으로부터 상기 모터로 공급되는 측정된 전압에 해당하는 모터의 최대 효율점의 모터의 성능 값을 검색하여 출력하는 단계와,Retrieving and outputting a performance value of the motor at the maximum efficiency point of the motor corresponding to the measured voltage supplied to the motor from the efficiency curve of the motor prepared for each voltage with respect to the motor; 상기 모터가 상기 효율곡선으로부터 출력된 성능 값으로 운전되도록 상기 모터와 상기 구동축의 회전비를 변환하기 위하여 연결된 변속기를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 최대효율제어 방법.And controlling a transmission connected to convert a rotation ratio of the motor and the drive shaft such that the motor is driven at a performance value output from the efficiency curve. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 측정된 성능 값은 상기 모터의 회전수인 것을 특징으로 하는 모터의 최대효율제어 방법.The measured performance value is the maximum efficiency control method of the motor, characterized in that the number of revolutions of the motor. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 측정된 성능 값은 상기 모터에 작용하는 토오크인 것을 특징으로 하는 모터의 최대효율제어 방법.The measured performance value is the maximum efficiency control method of the motor, characterized in that the torque acting on the motor. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 측정된 성능 값은 상기 모터의 출력파워인 것을 특징으로 하는 모터의 최대효율제어 방법.The measured performance value is the maximum efficiency control method of the motor, characterized in that the output power of the motor. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 측정된 성능 값은 상기 모터에 공급되는 전류인 것을 특징으로 하는 모터의 최대효율 제어 방법.The measured performance value is the maximum efficiency control method of the motor, characterized in that the current supplied to the motor.
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