KR20100052693A - 차량용 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템 - Google Patents

차량용 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20100052693A
KR20100052693A KR1020080111513A KR20080111513A KR20100052693A KR 20100052693 A KR20100052693 A KR 20100052693A KR 1020080111513 A KR1020080111513 A KR 1020080111513A KR 20080111513 A KR20080111513 A KR 20080111513A KR 20100052693 A KR20100052693 A KR 20100052693A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
regenerative
motor
combined motor
vehicle
rotary
Prior art date
Application number
KR1020080111513A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100978298B1 (ko
Inventor
김지웅
Original Assignee
현대로템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대로템 주식회사 filed Critical 현대로템 주식회사
Priority to KR1020080111513A priority Critical patent/KR100978298B1/ko
Publication of KR20100052693A publication Critical patent/KR20100052693A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100978298B1 publication Critical patent/KR100978298B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/22—Dynamic electric resistor braking, combined with dynamic electric regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G3/00—Resilient suspensions for a single wheel
    • B60G3/18—Resilient suspensions for a single wheel with two or more pivoted arms, e.g. parallelogram
    • B60G3/20—Resilient suspensions for a single wheel with two or more pivoted arms, e.g. parallelogram all arms being rigid
    • B60G3/22—Resilient suspensions for a single wheel with two or more pivoted arms, e.g. parallelogram all arms being rigid a rigid arm forming the axle housing
    • B60G3/225—Resilient suspensions for a single wheel with two or more pivoted arms, e.g. parallelogram all arms being rigid a rigid arm forming the axle housing the arm being of the trailing wishbone type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G7/00—Pivoted suspension arms; Accessories thereof
    • B60G7/008—Attaching arms to unsprung part of vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/18—Buses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/22—Microcars, e.g. golf cars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/36—Vehicles designed to transport cargo, e.g. trucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 차체와의 연결부위가 회전 조인트를 형성하는 현가장치에 설치되어 현가 장치의 충격 흡수 에너지를 회생 발전시킬 수 있을뿐만 아니라, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 발전기 감쇄 토크 또는 모터 입력 토크 제어를 통하여 차체의 진동을 효과적으로 제어하여 승차감을 향상시킬 수 있는 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량용 회생 발생 시스템은 차체와의 상하방향 상대 운동에 따른 현가장치의 제어암의 회전 운동을 이용하여 에너지를 발전하는 것으로서, 회전축이 증속기를 통하여 상기 제어암의 회전 조인트와 연결되어, 상기 제어암의 회전 운동을 감쇄하여 교류 기전력을 발생시키는 회전식 회생 발전기 겸용 모터와; 상기 회생 발전기 겸용 모터에 의해 발생된 교류 기전력을 직류 기전력으로 변환하는 인버터와; 상기 인버터의 전류를 제어하는 컨트롤러와; 상기 인버터에 의해 변환된 직류 기전력을 저장하는 축전지를; 포함하는 것을 특징으로 한다.
현가장치, 회전식 회생 발전기 겸용 모터, 발전기 감쇄토크, 모터 입력토크

Description

차량용 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템{REGENERATIVE SYSTEM HAVING ROTARY REGENERATIVE ACTUATOR FOR VEHICLE}
본 발명은 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 차체와의 연결부위가 회전 조인트를 형성하는 현가장치에 설치되어 현가 장치의 충격 흡수 에너지를 회생 발전시킬뿐만 아니라, 충격을 흡수하는 댐퍼의 기능을 수행할 수 있는 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 현가장치는 주행중 노면 상태에 따라 노면으로부터 인가되는 진동이나 충격을 흡수하여 승차감을 향상시키기 위한 장치로서, 여러가지 형식으로 개발되어 각종 차량에 적용되고 있다.
상기와 같은 현가장치는 주로 고유의 현가장치 기능만을 수행하고, 차체와 현가장치 사이의 상대변위에 따라 발생하는 에너지를 별도로 회수하는 장치를 구비하고 있지 않아, 에너지가 그대로 소실되어 버린다는 문제가 있다.
또한, 승용차, 중장비, 군사 차량, 철도 차량 등을 포함하는 차량의 현가 장치에 사용되고 있는 쇽 업소버를 대체하는 장치로서, 충격이나 진동을 흡수하기 위 한 댐퍼 시스템이 통상적으로 사용되고 있다.
그러나, 통상적인 상기 댐퍼 시스템은 오리피스를 통한 작동유의 유동시의 저항력에 의해 에너지를 소산시키는 방식이고, 이는 친환경, 에너지 절약형 장치로서는 적합하지 않다는 문제가 있다.
이에, 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일 목적은 차체와의 연결부위가 회전 조인트를 형성하는 현가장치에 설치되어 현가 장치의 충격 흡수 에너지를 회생 발전시킬 수 있는 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 발전기 감쇄 토크 또는 모터 입력 토크 제어를 통하여, 차체의 진동을 효과적으로 제어하여 승차감을 향상시킬 수 있는 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 회생 발전시스템은, 차체와의 상하방향 상대 운동에 따른 현가장치의 제어암의 회전 운동을 이용하여 에너지를 발전하는 것으로서, 회전축이 증속기를 통하여 상기 제어암의 회전 조인트와 연결되어, 상기 제어암의 회전 운동을 감쇄하여 교류 기전력을 발생시키는 회전식 회생 발전기 겸용 모터와; 상기 회생 발전기 겸용 모터에 의해 발생된 교류 기전력을 직류 기전력으로 변환하는 인버터와; 상기 인버터의 전류를 제어하는 컨트롤러와; 상기 인버터에 의해 변환된 직류 기전력을 저장하는 축전지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 차량용 회생 발전 시스템은 트레일링 암 형식 현가장치 또는 더블 위시 본 형식 현가장치에 적용할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 댐핑력 특성 곡선이 미리 정해진 하나의 곡선에 상응되도록, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 회전 속도를 참조하여 상기 회생 발전기 겸용 모터의 발전기 감쇄 토크를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 댐핑력 특성 곡선이 미리 정해진 복수의 곡선에 상응되도록, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 회전 속도 및 차체의 상하방향 속도를 참조하여 상기 회생 발전기 겸용 모터의 발전기 감쇄 토크를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러는 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 댐핑력 특성 곡선이 미리 정해진 복수의 곡선에 상응되고, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터에 의한 상기 상대 운동과 같은 방향으로의 작용력이 또한 발생할 수 있도록, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 회전 속도 및 차체의 상하방향 속도를 참조하여 상기 회생 발전기 겸용 모터의 발전기 감쇄 토크 및 모터 입력 입력토크를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템에 따르면, 현가 장치의 충격 흡수 에너지를 회생 발전시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 감쇄 토크 또는 입력 토크 제어를 통하여, 차체의 진동을 효과적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예들을 설명하기 위해 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함하는 의미이다. 그리고 "포함한다"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외하는 것은 아니다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템을 도면을 참조하여 상세하게 설명하겠지만 본 발명이 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경할 수 있음은 자명하다.
도 1 은 본 발명에 따른 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템의 구성블록도이며, 도 2는 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 분해사시도이고, 도 3은 증속기의 분해사시도이며, 도 4는 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 트레일링 암 형식 현가 장치에 장착시킨 상태를 도시한 도면이고, 도 5는 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 더블 위시본 형식 현가 장치에 장착시킨 상태를 도시한 도면이며, 도 6은 피동식 제어 방식의 회생 발전 시스템의 구성도이고, 도 7은 도 6에 도시한 컨트롤러의 제어 플로차트이며, 도 8은 반능동 제어 방식의 회생 발전 시스템의 구성도이고, 도 9는 도 8에 도시한 컨트롤러의 제어 플로차트이며, 도 10은 능동 제어 방식의 회생 발전 시스템의 구성도이며, 도 11은 도 10에 도시한 컨트롤러의 제어 플로차트이다.
도 1 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)를 구비한 회생 발전시스템은 크게 회전축(13)이 증속기(20)를 통하여 현가장치의 제어암(110 또는 220)의 회전 조인트(111, 221)와 연결되고, 상기 제어암(110 또는 220)의 회전 운동을 감쇄하여 교류 기전력을 발생시키는 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)와; 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)에 의해 발생된 교류 기전력을 직류 기전력으로 변환하는 인버터(30)와; 상기 인버터(30)의 전류를 제어하는 컨트롤러(40)와; 상기 인버터(30)에 의해 변환된 직류 기전력을 저장하는 축전지(50)를; 포함하여 구성된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)는 통상적인 발전기 또는 전동기의 구성과 유사하게, 입력측 커버(11), 고정자(12), 회전축(13), 회전자(14), 하우징(15) 및 차체측 커버(16)를 포함하여 구성된다.
상기 회전자(14)는 자력을 띠는 영구 자석으로 구성되며, 상기 고정자(12)에는 구리 코일이 권선된다.
상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)는 입력측으로부터 들어오는 회전축 입력이 상기 회전자(14)의 회전력을 발생시키고, 이 회전력이 상기 고정자(12)에 자기장을 발생시켜 플레밍의 오른속 법칙에 의해 유도 기전력이 발생되는 발전기의 기능을 수행하거나, 플레밍의 왼손 법칙에 의하여 전기장에 의한 동력을 발생시키는 모터의 기능을 수행한다.
이때 생산 및 소모될 수 있는 전력량은 회전자(14)에 설치되는 영구자석의 자기량의 크기 및 상기 고정자(12)에 권선되는 코일 권선수와, 상기 회전자(14)의 회전 속도에 의존하며, 상기 전력량의 설정은 차량의 중량 및 소요 토크에 따라서 변할 수 있으므로, 상기 모터(10)의 용량과 증속기(20)의 증속비를 적절히 선정할 필요가 있다. 본 실시예에서, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)의 용량은 최대 수십 kW 정도이며, 상기 증속기(20)의 증속비 또한 최대 수십대 일 정도의 속도비를 갖도록 설정된다.
상기 증속기(20)는 현가장치의 제어암의 회전력을 발전기의 토크 용량에 적합하도록 감소시켜주거나 축전지로부터 전력을 얻어 모터를 통해 생산된 토크를 배가시켜주는 기능을 한다. 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 증속기(20)는 기어 박스의 전체 하우징 역할을 하며 유성기어와 접하도록 내부에 기어 치차가 형성된 기어 하우징(25)과, 암의 회전 운동을 입력하는 입력 회전체(21)와, 상기 입력 회전체(21)에 부착되어 상기 기어 하우징(25)의 내측 기어에 맞물려 유성 운동을 하는 3개의 1차 유성기어(22)와, 상기 1차 유성기어(22)와 맞물려 돌아가는 중간 회전체(23)와, 상기 중간 회전체(23)에 부착되어 유성 운동을 하는 3개의 2차 유성기어(24)로 이루어지고, 상기 2차 유성기어(24)의 회전 운동은 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)의 회전축(13)에 형성되어 있는 기어에 전달된다.
이하, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)의 적용예인 트레일링 암 형식 현가장치(100)와 더블 위시본 형식 현가장치(200)를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하지만, 본 발명에 따른 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)는 이에 한정되지 않고, 차체와의 연결부위가 회전 조인트를 형성하는 각종 현가장치에 적용할 수 있다.
트레일링 암 형식 현가장치
도 4에 도시한 바와 같이, 트레일링 암 형식 현가장치(100)는 승용차와, 트럭 및 버스 등의 상용차량의 후륜측 현가 장치에 주로 사용되는 타입으로서, 제어암(110)이 차체(1000)와 휠(120) 사이를 연결하고, 또한 차체(1000)와 제어암(110) 사이에 스프링(130)을 설치하여 완충 작용을 하는 현가장치이다.
상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10) 및 증속기(20) 결합체는 증속기(20)측이 상기 제어암(110)의 차체 연결부분인 회전 조인트(111)에 고정되고, 상기 모터(10)측이 차체(1000)에 고정되게 설치되어, 상기 차체(1000)와 현가장치(100)의 상대운동(상하방향)에 따라 발생하는 상기 제어암(110)의 회전운동 에너지를 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)를 통해 발전된 전력으로 상기 축전지(50)에 저장시키거나, 상기 축전지(50)의 전력을 이용하여 동력을 생산함으로써 역으로 상기 제어암(110)의 회전운동을 발생시킬 수 있다.
더블 위시본 형식 현가장치
도 5에 도시한 바와 같이, 더블 위시본 형식 현가장치(200)는 승용차와, 트럭 및 버스 등의 상용차량의 전륜측 현가장치에 주로 사용되는 타입으로서, 어퍼암(upper arm)(210)과 로워암(lower arm)(220)으로 이루어진 2개의 제어암과, 휠(230)과 상기 제어암 사이를 연결시키는 너클(240)과, 차체(1000)와 상기 로워 암(220) 사이에 설치하여 상기 제어암의 회전운동을 완충해주는 스프링(250)으로 구성되는 현가장치이다.
상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10) 및 증속기(20) 결합체는 증속기(20) 측이 상기 로워암(220)의 회전 조인트(221)에 장착되고, 상기 모터(10) 측이 차체(1000)에 고정되게 설치되어, 상기 차체(1000)와 현가장치(200)의 상대운동(상하방향)에 따라 발생하는 상기 제어암의 회전운동 에너지를 상기 회생 발전기 겸용 모터(10)를 통해 발전된 전력으로 상기 축전지(50)에 저장시키거나, 상기 축전지(50)의 전력을 이용하여 동력을 생산함으로써 역으로 제어암의 회전운동을 발생시킬 수 있다. 도 5에서는, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10) 및 증속기(20) 결합체를 로워암(220)에 설치하는 것으로 도시하였지만, 상기 로워암(220)이 아닌 어퍼암(210)에 설치할 수도 있다.
상기한 바와 같이, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)는 차체(1000)와 현가장치(100, 200) 사이의 상대운동(상하방향)에 대한 반대방향의 댐핑력을 발생시키고, 이 댐핑력을 이용하여 에너지를 회수하는 발전기로서의 기능과, 상기 상대운동(상하방향)과 동일한 방향으로의 작용력을 발생시키는 모터로서의 기능을 수행한다. 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)는 그것의 감쇄력이 적절히 제어되는 경우, 상기 발전기로서의 기능과 병행하여 댐퍼(쇽 업소버)의 기능 또한 수행할 수 있게 된다.
상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)의 댐퍼 기능 및 모터 기능은 상기 컨트롤러(40)에 의해 제어할 수 있으며, 상기 컨트롤러(40)의 제어 방식에 따라, 도 6 및 도 7에 도시한 피동식 제어 방식과, 도 8 및 도 9에 도시한 반능동식 제어 방식과, 도 10 및 도 11에 도시한 능동식 제어 방식으로 구분할 수 있다. 도 6 및 도 8의 댐핑력 특성 곡선과, 도 10의 댐핑력 특성 영역에서, 1사분면 및 3사분면에 놓이는 값들은 상대 운동에 대한 반대 방향의 댐핑력이 발생하는 것을 의미하며, 도 10의 2사분면 및 4사분면에 놓이는 값들은 상기 상대운동과 동일한 방향으로의 작용력이 또한 발생하는 것을 의미한다.
피동식 제어 방식
피동식 제어 방식은, 도 6에서 하나의 댐핑력 곡선(70)으로 나타낸 바와 같이, 상기 차체(1000)와 현가장치(100, 200) 사이의 일정한 상대운동에 대하여 동일한 댐핑력이 발생되게 제어하는 방식이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)에 의해 발생된 교류 기전력은 인버터(30)에 의해 직류 기전력으로 변환되어 축전지(50)에 저장되고, 축전지의 용량을 초과하는 경우 바이패스되어 저항(60)에 의해 열에너지로 소산된다. 이때, 컨트롤러(40)는 도 6의 댐핑력 특성 곡선(70)에 상응하도록, 모터의 회전 속도(ω)를 참조하여 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)의 발전기 감쇄 토크를 제어한다.
상기 컨드롤러(40)의 제어 플로우는 도 7에 도시한 바와 같다. 먼저, 스텝(S101)에서 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)의 회전자(14)의 회전 속도 (ω)를 확인한다. 스텝(S102)에서, 상기 회전 속도(ω)에 참조하여 발전기 감쇄 토크를 산정한다. 스텝(S103)에서, 상기 산정된 감쇄 토크에 기초하여 인버터 전류 입력 값(Iin)을 계산한다. 스텝(S104)에서, 요구 감쇄 토크 및 배터리 충전률을 확인한 경우, 스텝(S105)에서 인버터 전류 입력 값(Iin) 신호를 상기 인버터(30)에 전송한다. 상기 요구 감쇄 토크 및 배터리 충전률이 확인되지 않은 경우, 스텝(S102)으로 되돌아 간다(S106). 상기 컨트롤러(40)는 상기 축전지(50)가 과대 충전시에는 요구 감쇄 성능을 과도하게 이탈하지 않는 범위 내에서 인버터 전류를 끊거나 감소시키며 또한 과소 충전시에는 전류를 증대시키는 신호를 상기 인버터(30)에 전송할 수 있다.
반능동식 제어 방식
반능동식 제어 방식은, 도 8에서 복수의 댐핑력 특성 곡선(80-1 내지 80-5)으로 나타낸 바와 같이, 상기 차체(1000)와 현가장치(100, 200) 사이의 일정한 상대운동에 대하여 여러가지 곡선 형태의 댐핑력이 발생되게 하여, 차체의 진동이 일정 범위에서 최소화되도록 제어하는 방식이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)에 의해 발생된 교류 기전력은 인버터(30)에 의해 직류 기전력으로 변환되어 축전지(50)에 저장되고, 축전지의 용량을 초과하는 경우 바이패스되어 저항(60)에 의해 열에너지로 소산된다. 이때, 컨트롤러(40)는 도 8의 댐핑력 특성 곡선(80)에 상응하도록, 모터의 회전 속도(ω) 및 차체의 상하방향 속도(V)를 참조하여 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)의 발전기 감쇄 토크를 제어한다.
상기 컨드롤러(40)의 제어 플로우는 도 9에 도시한 바와 같다. 먼저, 스텝(S201)에서 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)의 회전자(14)의 회전 속도(ω)를 확인한다. 스텝(S202)에서, 상기 차체의 상하방향 속도(V)를 확인한다. 스텝(S203)에서, 상기 회전 속도(ω) 및 차체의 상하방향 속도(V)를 참조하여 스카이훅 이론에 따라 발전기 감쇄 토크를 산정한다. 스텝(S204)에서, 상기 산정된 감쇄 토크에 기초하여 인버터 전류 입력 값(Iin)을 계산한다. 스텝(S205)에서, 요구 감쇄 토크 및 배터리 충전률을 확인한 경우, 스텝(S206)에서 인버터 전류 입력값(Iin) 신호를 상기 인버터(30)에 전송한다. 상기 요구 감쇄 토크 및 배터리 충전률이 확인되지 않은 경우, 스텝(S203)으로 되돌아 간다(S207). 상기 컨트롤러(40)는 상기 축전지(50)가 과대 충전시에는 요구 감쇄 성능을 과도하게 이탈하지 않는 범위 내에서 인버터 전류를 끊거나 감소시키며 또한 과소 충전시에는 전류를 증대시키는 신호를 상기 인버터(30)에 전송할 수 있다.
능동식 제어 방식
능동식 제어 방식은, 도 10에서 댐핑력 특성 영역(90)에서 제어가능 영역(R1 내지 R4)으로 나타낸 바와 같이, 상기 반능동식 제어 방식과 동일한 발전기 감쇄 토크 제어(R1 및 R3 영역)에 부가하여, 상기 차체(1000)와 현가장치(100, 200) 사 이의 상대운동과 동일한 방향으로의 작용력이 발생할 수 있도록, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)의 모터 입력 토크를 제어(도 10의 R2 및 R4 영역)하여, 최적의 승차감을 얻기 위한 방식이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)에 의해 발생된 교류 기전력은 인버터(30)에 의해 직류 기전력으로 변환되어 축전지(50)에 저장되고, 축전지의 용량을 초과하는 경우 바이패스되어 저항(60)에 의해 열에너지로 소산된다. 이때, 컨트롤러(40)는 회전자(14)의 회전 속도-토크 관계가 제어 가능 영역(R1 내지 R4) 전체에 위치할 수 있도록, 모터의 회전 속도(ω) 및 차체의 상하방향 속도(V)를 참조하여 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)의 발전기 감쇄 토크 및 모터 입력 토크를 제어한다.
상기 컨드롤러(40)의 제어 플로우는 도 11에 도시한 바와 같다. 먼저, 스텝(S301)에서 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터(10)의 회전자(14)의 회전 속도(ω)를 확인한다. 스텝(S302)에서, 상기 차체의 상하방향 속도(V)를 확인한다. 스텝(S303)에서, 상기 회전 속도(ω) 및 차체의 상하방향 속도(V)를 참조하여 최적 승차감 제어를 위한 발전기 감쇄 토크 또는 모터 입력 토크를 산정한다. 스텝(S304)에서, 상기 산정된 발전기 감쇄 토크 또는 모터 입력 토크에 기초하여 인버터 전류 입력 값(Iin)을 계산한다. 스텝(S305)에서, 요구 감쇄 토크 및 배터리 충전률을 확인한 경우, 스텝(S306)에서 인버터 전류 입력 값(Iin) 신호를 상기 인버터(30)에 전송한다. 상기 요구 감쇄 토크 및 배터리 충전률이 확인되지 않은 경 우, 스텝(S203)으로 되돌아 간다(S207). 상기 컨트롤러(40)는 축전지(50)의 적정한 충전률이 유지되도록 상기 상기 인버터(30)의 전류 제어를 통해 모터 입력 토크 또는 발전기 감쇄 토크를 제어할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템의 구성 블록도.
도 2는 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 분해사시도.
도 3은 증속기의 분해사시도.
도 4는 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 트레일링 암 형식 현가 장치에 장착시킨 상태를 도시한 도면.
도 5는 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 더블 위시본 형식 현가 장치에 장착시킨 상태를 도시한 도면.
도 6은 피동식 제어 방식의 회생 발전 시스템의 구성도.
도 7은 도 6에 도시한 컨트롤러의 제어 플로차트.
도 8은 반능동 제어 방식의 회생 발전 시스템의 구성도.
도 9는 도 8에 도시한 컨트롤러의 제어 플로차트.
도 10은 능동 제어 방식의 회생 발전 시스템의 구성도.
도 11은 도 10에 도시한 컨트롤러의 제어 플로차트.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
1: 회생 발전 시스템 10: 모터
11: 입력측 커버 12: 고정자
13: 회전축 14: 회전자
15: 하우징 16: 차체측 커버
20: 증속기 21: 입력 회전체
22: 1차 유성기어 23: 중간 회전체
24: 2차 유성기어 25: 기어 하우징
30: 인버터 40: 컨트롤러
50: 축전지 60: 저항
100: 트레일링 암 형식 현가장치 110: 제어암
120: 휠 130: 스프링
200: 더블 위시본 형식 현가장치 210: 어퍼암
220: 로워암 230: 휠
240: 너클 250: 스프링

Claims (6)

  1. 차체와의 상하방향 상대 운동에 따른 현가장치의 제어암의 회전 운동을 이용하여 에너지를 발전하는 차량용 회생 발전 시스템으로서,
    회전축이 증속기를 통하여 상기 제어암의 회전 조인트와 연결되어, 상기 제어암의 회전 운동을 감쇄하여 교류 기전력을 발생시키는 회전식 회생 발전기 겸용 모터와,
    상기 회생 발전기 겸용 모터에 의해 발생된 교류 기전력을 직류 기전력으로 변환하는 인버터와,
    상기 인버터의 전류를 제어하는 컨트롤러와,
    상기 인버터에 의해 변환된 직류 기전력을 저장하는 축전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 회생 발전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어암은 트레일링 암 형식 현가장치의 제어암인 것을 특징으로 하는 차량용 회생 발전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어암은 더블 위시본 형식 현가장치의 어퍼암 또는 로워암인 것을 특징으로 하는 차량용 회생 발전 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 댐핑력 특성 곡선이 미리 정해진 하나의 곡선에 상응되도록, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 회전 속도를 참조하여 상기 회생 발전기 겸용 모터의 발전기 감쇄 토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 회생 발전 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 댐핑력 특성 곡선이 미리 정해진 복수의 곡선에 상응되도록, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 회전 속도 및 차체의 상하방향 속도를 참조하여 상기 회생 발전기 겸용 모터의 발전기 감쇄 토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 회생 발전 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 댐핑력 특성 곡선이 미리 정해진 복수의 곡선에 상응되고, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터에 의한 상기 상대 운동과 같은 방향으로의 작용력이 또한 발생할 수 있도록, 상기 회전식 회생 발전기 겸용 모터의 회전 속도 및 차체의 상하방향 속도를 참조하여 상기 회생 발전기 겸용 모터의 발전기 감쇄 토크 및 모터 입력 입력토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 회생 발전 시스템.
KR1020080111513A 2008-11-11 2008-11-11 차량용 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템 KR100978298B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080111513A KR100978298B1 (ko) 2008-11-11 2008-11-11 차량용 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080111513A KR100978298B1 (ko) 2008-11-11 2008-11-11 차량용 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100052693A true KR20100052693A (ko) 2010-05-20
KR100978298B1 KR100978298B1 (ko) 2010-08-26

Family

ID=42277897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080111513A KR100978298B1 (ko) 2008-11-11 2008-11-11 차량용 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100978298B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111546849A (zh) * 2020-05-07 2020-08-18 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种轮式机器人主动悬架装置
KR20200108602A (ko) * 2019-03-11 2020-09-21 주식회사 만도 회전형 회생 현가장치
KR20220060822A (ko) * 2020-11-05 2022-05-12 한국자동차연구원 프레스 장치의 에너지 회생 시스템 및 이를 포함하는 프레스 장치

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101416362B1 (ko) 2012-11-15 2014-08-07 현대자동차 주식회사 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치
KR101484195B1 (ko) 2012-12-31 2015-01-19 현대자동차 주식회사 차량용 서스펜션의 에너지 회생장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3858858B2 (ja) 2003-07-03 2006-12-20 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
JP4992267B2 (ja) 2006-03-29 2012-08-08 トヨタ自動車株式会社 走行装置
JP2008001241A (ja) 2006-06-22 2008-01-10 Toyota Motor Corp 電線の配線構造

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200108602A (ko) * 2019-03-11 2020-09-21 주식회사 만도 회전형 회생 현가장치
CN111546849A (zh) * 2020-05-07 2020-08-18 国网四川省电力公司电力科学研究院 一种轮式机器人主动悬架装置
KR20220060822A (ko) * 2020-11-05 2022-05-12 한국자동차연구원 프레스 장치의 에너지 회생 시스템 및 이를 포함하는 프레스 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR100978298B1 (ko) 2010-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10518599B2 (en) Damper and damper manufacturing method
JP4038116B2 (ja) 電動機付き車両
KR100978298B1 (ko) 차량용 회전식 회생 발전기 겸용 모터를 구비한 회생 발전 시스템
KR20100093803A (ko) 차량용 회생 감쇠 장치
CN103847454B (zh) 一种车辆悬架用电磁阻尼减振装置
CN104343878B (zh) 一种振动能量的控制系统与方法
US10328762B2 (en) Electric damper for vehicle
GB2479431A (en) Suspension control system having an electric motor to apply a torque to a wheel based on movement of the wheel
Li et al. Electromagnetic regenerative suspension system for ground vehicles
WO2019151131A1 (ja) インホイールモータ駆動装置用サスペンション構造
Ravindran et al. A dynamically calibrated suspension system
JP2011025901A (ja) サスペンション油圧発電システム
Yu et al. Assessment of ride comfort and braking performance using energy-harvesting shock absorber
JP4529163B2 (ja) システムの最適制御方法
Singal et al. Simulation study of a novel self-powered active suspension system for automobiles
KR100206546B1 (ko) 에너지 발생장치가 설치된 자동차용 현가장치
CN103321864A (zh) 一种车用齿条发电装置
KR20230017825A (ko) 서스펜션 및 이러한 서스펜션을 제어하기 위한 전기기계식 회전 디바이스가 제공되는 차량 및 차량 서스펜션의 동작을 제어하기 위한 방법
Zheng et al. Study on the potential benefits of an energy-regenerative active suspension for vehicles
Todmal et al. Crank-lever electromagnetic damper (CLEMD) design for automobile suspension system
KR900004455B1 (ko) 자동차의 현가장치를 이용한 에너지 발생장치
Bhatia et al. Regenerative electromagnetic shock absorbers for independent suspension system
Yin et al. Performance evaluation of an active and energy regenerative suspension using optimal control
Todmal et al. Effect of damping coefficient on power generated & comfort index in energy regenerative damper for automobile suspension system
Song et al. Research on Inertial Force Attenuation Structure and Semi-Active Control of Regenerative Suspension

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130717

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150727

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160721

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170728

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180725

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190729

Year of fee payment: 10