KR20100078841A - A power transmission device applied secondary cell and edlc hybrid system for radio control car - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선모형 자동차용(Radio Control Car) 동력전달장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존 이차전지 배터리만이 적용되는 무선모형 자동차의 동력원으로, 이차전지 - 전기이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor) 하이브리드(Hybrid) 시스템을 적용하여 고속 주행 및 오프로드 주행시에도 무선모형 자동차의 런 타임(Run Time)을 길게 할 수 있는 동력전달장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power transmission device for a radio control car, and more particularly, to a power source of a radio model vehicle in which only a conventional secondary battery battery is applied, and a secondary battery-an electric double layer capacitor. The present invention relates to a power transmission device that can extend the run time of a wireless model car even when driving at high speed and off-road by applying a hybrid system.
무선모형 자동차(Radio Control Car, RC 자동차)는 일반 완구류와는 달리 현대과학의 집합체라고 할 수 있다. 무선모형 자동차에는 다양한 신소재가 적용되며, 실제 자동차에 들어가는 역학적 구성이 모두 축소되어 재현된다는 것에서 일반 완구류와는 다르다고 볼 수 있다. Radio control cars (RC cars), unlike ordinary toys, can be said to be a collection of modern science. Various new materials are applied to the wireless model car, and it can be regarded that it is different from the general toys in that the dynamic configuration of the actual car is reduced and reproduced.
또한, 현대인의 삶이 여가와 레저를 즐길 수 있는 형태로 바뀌어 감에 따라 무선모형 자동차의 사용자도 다양해지고 그 규모도 커지고 있다. In addition, as the life of modern man is changed into a form where leisure and leisure can be enjoyed, users of wireless model cars are diversified and their size is also increasing.
현재, 실제 자동차의 1/10정도 사이즈의 무선모형 자동차에 있어서 그 속도는 시속 100km를 상회하는 정도의 수준이며, 대회참전용의 경우 시속 150km 이상의 평균속력을 가진 기종도 흔하게 볼 수 있다. 이러한 작은 크기에도 불구하고 한정된 공간과 무게 안에서 요구되는 출력특성은 상당히 가혹한 것으로 그 동력원은 에너지저장 매체의 발전과도 그 맥을 같이 한다. At present, the speed is about 100km / h in the model of about 1/10 of the size of a real car, and in the case of the competition, a model having an average speed of more than 150km / h is common. Despite its small size, the power characteristics required in limited space and weight are quite harsh, and the power source is in line with the development of energy storage media.
실제로 경주용 무선모형 자동차의 경우 순발력과 런 타임(Run Time)의 향상을 위하여 극한으로 경량화를 하게 되는데, 이때 주로 티타늄 합금, 마그네슘 합금, 알루미늄 합금인 비행기 동체용으로 사용되는 두랄루민 등이 사용되며, 무선모형 자동차의 차체는 금속재 외에도 탄소섬유(Carbon Fiber)와 에폭시 수지가 혼합된 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics) 등이 주로 사용되며, 이는 주로 고가의 골프채나 낚싯대에 사용되는 초경량, 고강도의 재료이다. In fact, in the case of a radio model car for racing, it is extremely lightweight to improve quickness and run time. At this time, duralumin, which is mainly used for the aircraft fuselage of titanium alloy, magnesium alloy, and aluminum alloy, is used. In addition to metal materials, the model of the wireless model car is mainly made of Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP) in which carbon fiber and epoxy resin are mixed. This is an ultra-light and high-strength material mainly used for expensive golf clubs and fishing rods.
이러한 재료의 발달과 같이 동력원에서도 급격한 발전을 하게 되어, 보다 고출력으로 보다 오랜 시간의 런 타임(Run Time)을 가지는 것을 목적으로 발전해 왔다. 현재 일반적인 무선모형 자동차에는 외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장해 두었다가 필요할 때에 전기를 만들어 내며, 여러번 충전하여 사용할 수 있는 이차전지(secondary cell)가 주로 이용되고, 이차전지 중에서도 니켈메탈하이브리드(Ni-MH)계 배터리가 에너지원으로서 사용되고 있다. As the development of such materials, the power source has been rapidly developed, and has been developed for the purpose of having a longer run time with a higher output. Currently, a typical wireless model vehicle uses a secondary cell that converts and stores external electrical energy into a form of chemical energy, generates electricity when needed, and can be used for multiple charges. Among the secondary batteries, nickel metal hybrid ( Ni-MH) batteries are used as energy sources.
니켈메탈하이브리드(Ni-MH)계 배터리가 주로 이용되는 이유는 아직은 안정성의 문제와 취급, 유지상의 용이함 그리고 가격 측면에 있어서 유리하기 때문이다. 그러나, 차차 고출력, 경량효과 등을 노릴 수 있는 출력밀도와 에너지밀도가 높은 리튬(Li)계 이차전지 쪽으로 변화되고 있다. Nickel metal hybrid (Ni-MH) -based batteries are mainly used because they are still advantageous in terms of stability, handling, maintenance and cost. However, there is a change toward a lithium (Li) -based secondary battery having a high output density and an energy density capable of achieving high power and light weight effects.
무선모형 자동차에 사용되는 니켈메탈하이브리드(Ni-MH)계 배터리는 현재 무선모형의 크기에 따라 다양한 사이즈가 적용되고 있지만, 그 표준이라 할 수 있는 실제 자동차의 1/10 스케일의 축소모형에서는 주로 6셀(각각 1.2V)의 직렬 연결된 7.2V급 3000~4000mAh정도의 용량을 가진 것을 많이 사용한다. Nickel Metal Hybrid (Ni-MH) -based batteries used in wireless model cars are currently applied in various sizes depending on the size of the wireless model, but in the 1/10 scale reduction model of the actual car, which is the standard, 6 It has a lot of capacity with 3000V ~ 4000mAh of 7.2V class connected in series of cells (1.2V each).
경기용 무선모형 자동차의 경우, 천분의 일초(1/1,000 초) 차이가 결과를 좌우할 정도로 성능 경쟁이 치열한 부분이며, 코너링 이후의 급격한 가속에 요구되는 고출력과 오프로드 경주의 경우 험로주파시의 불규칙한 고부하 상황이 겹치므로 모터와 배터리의 상당한 발열과 열화를 가져오게 되며, 이러한 부하상황들에서의 소모전류가 커지게 됨으로 인해 런 타임의 축소가 오게 된다.In the case of race model cars, the competition is so intense that the difference of one thousandth of a second (1 / 1,000 second) determines the result.In the case of high power and off-road racing required for rapid acceleration after cornering, irregular rhythms of hum road frequency The overlap of high loads results in significant heat and deterioration of the motor and battery, resulting in reduced run-time due to the increased current consumption in these load situations.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 현재 무선모형 자동차에서 주로 이용되는 동원원인 니켈메탈하이브리드(Ni-MH)계 배터리에서는 재핑 타입(Zapping type), 매치드 타입(Matched type)등의 30C 이상의 방전이 가능한 타입들이 사용되고 있으나, 상기의 타입들은 매우 고가의 것들로서, 일반적으로 쉽게 채용하기 어려운 문제점이 있다. In order to solve this problem, the nickel metal hybrid (Ni-MH) battery, which is mainly used in the wireless model vehicle, is capable of discharging more than 30C such as a zapping type and a matched type. Are used, the above types are very expensive and generally have a problem that is difficult to easily employ.
따라서, 상기의 부하상황에서도 저비용으로 런 타임을 오래 가져갈 수 있는 무선모형 자동차의 동력 시스템이 요구된다. Therefore, there is a need for a power system of a radio model vehicle that can have a long run time at low cost even in the above load situation.
본 발명은 무선모형 자동차의 동력원으로서 이차전지-전기이중층 커패시터 하이브리드 시스템(Battery-EDLC Hybrid System)을 적용하여, 무선모형 자동차가 고속주행하거나 오프로드 주행과 같은 부하 상황에서도 런 타임(Run Time)을 길게 가져갈 수 있는 무선모형 자동차용 동력전달장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention applies a secondary battery-electric double layer capacitor hybrid system (Battery-EDLC Hybrid System) as a power source of a wireless model vehicle, the run time (Run Time) even in a load situation, such as high-speed driving or off-road driving in a wireless model vehicle It is an object of the present invention to provide a power transmission device for a wireless model vehicle that can be taken for a long time.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선모형 자동차(Radio Control Car)용 동력전달장치는 일정한 크기의 전류를 공급하는 이차전지; 상기 이차전지와 폐회로(Closed Circuit)를 구성하는 모터; 및 상기 모터 및 상기 이차전지와 병렬로 연결된 전기이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor, EDLC)를 구비하여 이루어진다. According to an aspect of the present invention, there is provided a power transmission device for a radio control car, the secondary battery supplying a current having a predetermined size; A motor constituting the secondary battery and a closed circuit; And an electric double layer capacitor (EDLC) connected in parallel with the motor and the secondary battery.
바람직하기로, 본 발명에 따른 무선모형 자동차는 일정한 크기의 직류전류를 공급하는 리튬계 이차전지; 상기 리튬계 이차전지와 폐회로를 구성하는 브러쉬리스 모터; 및 상기 브러쉬리스 모터 및 상기 리튬계 이차전지와 병렬로 연결된 필름 형태의 전기이중층 커패시터를 구비하여 이루어진다. Preferably, the wireless model vehicle according to the present invention is a lithium-based secondary battery for supplying a DC current of a constant size; A brushless motor constituting the closed circuit with the lithium secondary battery; And an electric double layer capacitor in the form of a film connected in parallel with the brushless motor and the lithium secondary battery.
본 발명에 따른 무선모형 자동차용 동력전달장치는 이차전지 - 전기이중층 커패시터 하이브리드 시스템을 동력원으로 사용함으로써, 고속주행이나 오프로드 주행시에도 종래에 비하여 런 타임을 길게 가져갈 수 있는 장점이 있다. Power transmission device for a wireless model vehicle according to the present invention by using a secondary battery-electric double-layer capacitor hybrid system as a power source, there is an advantage that can have a longer run time than in the conventional high-speed driving or off-road driving.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선모형 자동차용 동력전달장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a power transmission device for a wireless model vehicle according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 무선모형 자동차용 동력전달장치를 개략적으로 도시한 회로도이다. 1 is a circuit diagram schematically showing a power transmission device for a wireless model vehicle according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무선모형 자동차(Radio Control Car)용 동력전달장치(100)는 일정한 크기의 전류를 공급하는 이차전지(110), 상기 이차전지와 폐회로를 구성하는 모터(120) 및 상기 모터, 이차전지와 병렬로 연결된 전기이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor, 130)를 구비하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, the
이차전지(110)는 일정한 크기의 전류를 모터에 공급한다. 이러한 이차전 지(secondary cell)는 니켈메탈하이브리드(Nickel Metal Hybrid, Ni-MH)계 이차전지나 리튬(Li)계 이차전지 등을 이용할 수 있다. Ni-MH계 이차전지의 경우 리튬계 이차전지에 비하여 가격이 저렴하며, 취급상의 안정성이 좀 더 높은 장점이 있다. 리튬(Li)계 이차전지의 경우, 고출력, 경량효과 측면에서 장점이 있다. The
리튬계 이차전지의 경우, 전해액에 따라 리튬이온 이차전지 또는 리튬폴리머 이차전지로 나뉠 수 있는데, 이들 중 어느 것이든 이용할 수 있다. In the case of a lithium-based secondary battery, it may be divided into a lithium ion secondary battery or a lithium polymer secondary battery depending on the electrolyte, but any of these may be used.
또한, 리튬계 이차전지는 양극으로 LiCoO2, LiMn2O4 및 LiFePO4 등이 이용될 수 있다. 상기 양극으로 이용되는 물질들은 각각 단독으로 이용할 수 있고, 출력특성을 향상시키고 대전류 방전에서의 IR-Drop 현상을 해결하기 위하여 이들을 혼합하여 각각의 물질의 단점을 보완할 수 있으며, 양극물질들의 혼합의 경우 출력, 수명특성에서 이점을 가질 수 있다. 이에 대한 음극으로는 흑연계, 비정질탄소계 및 실리콘화합물계 물질 등이 이용될 수 있으나, 일반적으로 가장 많이 이용되는 흑연계 물질이 바람직하다. In addition, as the lithium secondary battery, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiFePO 4, or the like may be used as the positive electrode. The materials used as the anodes can be used alone, each of them can be mixed to improve the output characteristics and to solve the IR-Drop phenomenon in a large current discharge to compensate for the disadvantages of each material, It can have an advantage in output and life characteristics. Graphite, amorphous carbon, and silicon compound materials may be used as the negative electrode. However, the most commonly used graphite material is preferable.
전기이중층 커패시터(EDLC, 130)는 모터(120) 및 이차전지(110)와 병렬로 연결된다. 즉, 전기이중층 커패시터(130)는 일단자가 이차전지(110)와 모터(120)의 하나의 공통단자에 연결되고, 다른 일단자가 이차전지(110)와 모터(120)의 다른 하나의 공통단자에 연결된다. The electric double layer capacitor EDLC 130 is connected in parallel with the
본 발명에서 이차전지는 모터에 일정한 전류를 공급하는 정전류원의 역할을 한다. 무선모형 자동차의 동력원으로 이차전지 - 전기이중층 커패시터 하이브리드 시스템을 이용하는 본 발명에서, 이차전지를 정전류원을 이용하는 이유는 다음과 같다. In the present invention, the secondary battery serves as a constant current source for supplying a constant current to the motor. In the present invention using a secondary battery-electric double layer capacitor hybrid system as a power source of a wireless model vehicle, the reason for using the constant current source as the secondary battery is as follows.
도 2는 정전압원을 이용한 폐회로 및 정전류원을 이용한 폐회로를 도시한 것이다.2 shows a closed circuit using a constant voltage source and a closed circuit using a constant current source.
정전압원을 이용한 폐회로를 도시한 도 2의 (a)를 참조하면, t초 후의 회로전류(i)는 다음과 같다.Referring to Fig. 2A showing a closed circuit using a constant voltage source, the circuit current i after t seconds is as follows.
이때, 저항에서의 소비전력(U)은 다음과 같다. At this time, the power consumption (U) in the resistance is as follows.
즉, 저항에서의 소비전력은 커패시터 충전량과 동일한 값으로, 50%의 효율을 가지며, 1싸이클 충방전 효율은 25%가 된다. That is, the power consumption in the resistor is the same value as the capacitor charge amount, has an efficiency of 50%, one cycle charge and discharge efficiency is 25%.
반면, 정전류원을 이용한 폐회로를 도시한 도 2의 (b)를 참조하면, t초 후의 전하량 Q = i · t 이고, 또한 Q=C · V 이므로, 커패시터의 축전량은 다음과 같다.On the other hand, referring to FIG. 2 (b) showing a closed circuit using a constant current source, since the charge amount Q = i · t and Q = C · V after t seconds, the capacitance of the capacitor is as follows.
또한, 저항에서의 소비전력(UR)은 다음과 같다. In addition, the power consumption U R at the resistance is as follows.
따라서, 저항에서의 소비전력 비율(α)은 다음과 같다.Therefore, the power consumption ratio α in the resistance is as follows.
예를 들어, CR=20, t=10분(600초)인 경우, 효율은 다음과 같다. For example, when CR = 20 and t = 10 minutes (600 seconds), the efficiency is as follows.
e=1-α=93.3%e = 1-α = 93.3%
따라서, 정전류원을 이용한 폐회로의 경우가 정전압원을 이용한 폐회로의 경우보다 그 효율이 훨씬 높다고 볼 수 있다. Therefore, the efficiency of the closed circuit using the constant current source is much higher than that of the closed circuit using the constant voltage source.
모터(120)는 이차전지(110)와 폐회로(closed circuit)를 구성한다. 이때, 무선모형 자동차를 구동하기 위한 모터(120)로 직류모터가 이용되는 경우, 이차전지(110)는 모터(120)에 직류 전류를 공급하게 된다. The
전기이중층 커패시터(130)는 형상에 따라서는 일반적인 원통형, 3각, 4각 등의 각형, 은박으로 라미네이팅된 형태와 같은 필름형을 이용하거나, 내부적인 삽입형태에 따라서는 적층형이나 긴 형태의 것을 권취하여 사용하는 권취형 등을 이용할 수 있다. The electric
도 3은 이차전지 - 전기이중층 커패시터 하이브리드 시스템을 무선모형 자동차에 장착한 것을 도시한 사진이고, 도 4는 이차전지 -전기이중층 커패시터 하이브 리드 시스템에서 은박의 라미네이팅 필름 형태로 제작된 전기이중층 커패시터를 이용한 것을 도시한 것이다. Figure 3 is a photograph showing a secondary battery-electric double layer capacitor hybrid system mounted on a wireless model vehicle, Figure 4 is a secondary battery-electric double layer capacitor using an electric double layer capacitor manufactured in the form of a laminating film of silver foil in the hybrid system. It is shown.
도 3을 참조하면, 용량이 큰 전기이중층 커패시터를 장착한 경우, 전기이중층 커패시터 자체에 무게가 많이 나가고, 공간을 많이 차지하게 되는 문제점이 있다. 따라서, 도 4와 같이, 전기이중층 커패시터를 가볍고 공간을 적게 차지하는 필름 형태로 제조하여 사용하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 3, when the electric double layer capacitor having a large capacity is mounted, the electric double layer capacitor has a large weight and takes up a lot of space. Therefore, as shown in FIG. 4, it is preferable to manufacture and use the electric double layer capacitor in the form of a film that is light and takes up less space.
또한, 이차전지(110) 및 모터(120) 사이에는 온/오프에 의하여 모터(120)에 공급되는 전류를 공급 또는 차단하기 위한 스위치(140)를 더 구비할 수 있다. In addition, a
도 5는 무선모형 자동차의 동력원으로 배터리만을 장착한 경우와 무선모형 자동차의 동력원으로 이차전지 - 전기이중층 커패시터 하이브리드 시스템을 장착하였을 때의 전압 및 전류 특성을 도시한 것이다. FIG. 5 illustrates voltage and current characteristics when a battery is installed only as a power source of a wireless model vehicle and when a secondary battery-electric double layer capacitor hybrid system is mounted as a power source of a wireless model vehicle.
도 5의 (a)의 경우, 각각 1.2V 3700mah급의 배터리 6개(총 7.2V)를 직렬로 연결하여 테스트를 진행하였고, 도 5의 (b)의 경우, 각각 1.2V 3700mah급으로 직렬로 연결된 6개의 배터리(총 7.2V)와 각각 2.7V 100F급으로 직렬로 연결된 3개의 전기이중층 커패시터(총 8.1V)를 병렬로 연결하여 테스트를 진행하였다. 그리고, 각각의 배터리에 5A의 전류로 5분동안 충전한 후, 5A의 전류로 1V까지 방전될 때까지 충방전 테스트기(미국 MACCOR사 제조)로 측정하였다. In the case of (a) of FIG. 5, six 1.2V 3700mah class batteries (7.2V total) were connected in series, and in the case of FIG. 5B, each of the 1.2V 3700mah class was serially connected. The test was conducted by connecting six connected batteries (7.2V total) and three electric double layer capacitors (8.1V total) connected in series at 2.7V 100F class, respectively. Each battery was charged with a current of 5 A for 5 minutes and then measured with a charge / discharge tester (manufactured by MACCOR, USA) until discharged to 1 V with a current of 5 A.
도 5의 (a) 및 (b)의 원으로 표시된 부분을 참조하면, 배터리만 사용하였을 경우(도 5의 (a)), 완충된 후 바로 방전될 시 IR Drop 현상이 발생한다. 따라서, DC모터를 사용하는 무선모형 자동차에서는 순간적인 출력저하가 발생한다. 하지만 배터리에 전기이중층 커패시터를 병렬 연결하여 사용한 경우, 즉 이차전지 - 전기이중층 커패시터 하이브리드 시스템의 경우(도 5의 (b)), IR Drop 현상을 크게 줄일 수 있다.Referring to the portions indicated by circles in FIGS. 5A and 5B, when only a battery is used (FIG. 5A), an IR drop phenomenon occurs when the battery is discharged immediately after being fully charged. Therefore, instantaneous power drop occurs in a wireless model vehicle using a DC motor. However, in the case of using an electric double layer capacitor connected in parallel to the battery, that is, in the case of a secondary battery-electric double layer capacitor hybrid system (Fig. 5 (b)), it is possible to greatly reduce the IR Drop phenomenon.
또한, 배터리만을 사용하여 충전하는 경우(도 5의 (a)), 충전 초기부터 전압이 8V이상으로 상승하여 배터리의 열화가 촉진될 수 있다. 이 경우에도 도 5의 (b)와 같이, 이차전지 - 전기이중층 커패시터 하이브리드 시스템을 적용하면, 이차전지 단독만을 충전하는 경우와 충전시간이 비슷함에도, 대략 4.5V부터 점진적으로 상승하여 안정적인 전압으로 충전할 수 있어서, 배터리 수명에 긍정적인 역할을 한다. In addition, in the case of charging using only the battery (Fig. 5 (a)), since the voltage rises to 8V or more from the beginning of the charge may deteriorate the battery. Also in this case, as shown in FIG. 5 (b), when the secondary battery-electric double layer capacitor hybrid system is applied, the charging time is gradually increased from approximately 4.5V and charged at a stable voltage even though the charging time is similar to that of charging only the secondary battery alone. It can play a positive role in battery life.
상기의 특성으로, 발열에 있어서 안정성 문제에 노출되는 리튬계 이차전지를 사용함에 있어서도, 리튬계 이차전지 - 전기이중층 커패시터 하이브리드 시스템을 무선모형 자동차의 동력원으로 사용시, 출력 및 수명특성과 안정성에 관한 효과까지 가져올 수 있다.With the above characteristics, even when using a lithium secondary battery exposed to stability problems in heat generation, the effect on the output and life characteristics and stability when using a lithium secondary battery-electric double layer capacitor hybrid system as a power source of a wireless model vehicle Can bring up.
또한, 도 5를 참조하면, 배터리만을 사용하는 경우도 (5의 (a))보다 이차전지 - 전기이중층 커패시터 하이브리드 시스템을 장착하여 사용한 경우(도 5의 (b)) 런 타임(Run Time) 역시 길어진다는 것을 실험을 통해 알 수 있다. In addition, referring to FIG. 5, even when only a battery is used, when a secondary battery-electric double-layer capacitor hybrid system is used (FIG. 5 (b)), the run time may also be used. It can be seen from the experiment that it is longer.
따라서, 이차전지 단독만의 사용이 아닌, 이차전지 - 전기 이중층 커패시터 하이브리드 시스템을 적용하여 무선모형 자동차의 동력원으로 이용할 경우, 고가의 재핑 타입, 매치드 타입이 아니더라도, 무선 모형 자동차의 구동전압 특성을 향상시킬 수 있어 고속주행, 오프로드 주행 등의 부하상황에서도 런 타임을 길게 가져 갈 수 있다. Therefore, when the secondary battery-electric double layer capacitor hybrid system is used as a power source of the wireless model vehicle, not the use of the secondary battery alone, the driving voltage characteristics of the wireless model vehicle may be changed even if it is not an expensive zapping type or a matched type. This improves the run time even under load conditions such as high speed driving and off-road driving.
모터(120)는 일반적인 직류모터가 이용될 수도 있으나, 고속주행하는 무선모형 자동차의 특성상 상당한 고출력을 낼 수 있는 브러쉬리스 모터가 바람직하다. The
직류모터는 자석으로 된 고정자와 권선으로 된 회전자로 되어있다. 회전자의 권선은 브러쉬를 통해 외부의 직류전원과 연결이 되는데, 회전자가 돌아감에 따라 상기의 브러쉬와 외부의 전원이 연결되는 극성이 계속 바뀌고, 회전자에 발생하는 자장도 방향이 계속 바뀌게 된다. DC motors consist of a stator of magnets and a rotor of windings. The winding of the rotor is connected to the external DC power through the brush. As the rotor turns, the polarity between the brush and the external power is continuously changed, and the magnetic field generated in the rotor is also changed in direction. .
즉, 회전자의 자장은 고정자의 자장에 대해 항상 일정한 극성으로 유지가 되어 회전력이 생긴다. 플레밍의 왼손법칙에 의해서 모터가 돌아가고 또한 일반 DC모터는 브러쉬가 필요하며, 그 이후 적용되는 브러쉬 역할을 회전각에 맞춰서 바꾸도록 고안하여 개발된 것이 브러쉬리스 모터(Brushless Motor, BLDC 모터)이다.That is, the magnetic field of the rotor is always maintained at a constant polarity with respect to the magnetic field of the stator to generate a rotational force. The motor runs by Fleming's left-hand law, and a general DC motor requires a brush, and a brushless motor (BLDC motor) was developed to be designed to change the role of a brush to be applied according to the rotation angle.
이러한 브러쉬리스 모터는 일반적으로 회전자에 계자, 고정자에 전기자 권선을 설치하고 센서(홀센서, Photo Diode)를 이용하여 권선의 전류방향 및 회전각을 결정함으로써 브러쉬 형과 같은 특성을 갖도록 한 것이다. 이것은 전기자 권선에서 발생하는 자계의 자극이 회전자에 설치된 고정자극과 항상 90도(전기각)가 되도록 전기장의 전류를 흘린다. 일반적으로 전류의 방향전환은 3상 또는 4상 인버터(Inverter)를 이용하고 있는데 보통 3상을 많이 사용한다.Such brushless motors generally have an armature winding on the rotor and an armature winding on the stator, and have a brush-like characteristic by determining the current direction and rotation angle of the winding using a sensor (hole sensor, photo diode). This flows the electric current in the electric field so that the magnetic field magnetic pole generated in the armature winding is always 90 degrees (electric angle) with the fixed magnetic pole installed in the rotor. In general, the direction change of current uses three-phase or four-phase inverter (Inverter) is usually used three-phase.
브러쉬리스 모터의 특성은 브러쉬형 DC모터 와도 비슷한 면이 있으나, 구동 방식상 3상 유도 전동기의 특성과 유사하여 저속 고속에서 토오크(Torque)가 비교적 높고, 고속회전도 가능하며 무접점의 반도체 소자로 코일의 전류를 드라이브 하 는 관계로 그 수명이 매우 길며, 또한 소음과 전자적인 잡음을 거의 발생시키지 않으며, 또한 모터 드라이브 회로 자체에서 직접 속도 조절을 할 수 있는 장점이 있다.The characteristics of the brushless motor are similar to those of the brushed DC motor, but the driving method is similar to the characteristics of the three-phase induction motor, so the torque is relatively high at low speed and high speed, and the high speed rotation is possible. The drive current of the coil is very long, it generates very little noise and electronic noise, and the speed can be controlled directly in the motor drive circuit itself.
브러쉬리스 모터의 구동방법은 3상 또는 4상의 위상차를 가지는 발진기에서 모터 고정자의 코일에 홀센서에서 검출한 각도에 대응하여 전류의 공급을 단속하는 대전류의 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, FET)를 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 방식으로 순차적으로 드라이브 하여 회전자를 구동한다.The method of driving a brushless motor uses a field current transistor (Field Effect Transistor (FET)) of a large current that regulates the supply of current in response to an angle detected by a hall sensor to a coil of a motor stator in an oscillator having a phase difference of three or four phases. The rotor is driven by sequentially driving with Pulse Width Modulation (PWM).
이러한 브러쉬리스 모터의 사용시 모터의 구동회로에서 속도 조절이 가능하며, 구동전압 역시 자유로이 조절 가능한 장점이 있어 리튬계 이차전지와 최적의 조합을 이룰 수 있다. 다만, 이로 인해 발생할 수 있는 고부하, 안정성 등의 문제 및 수명특성에 대하여는 상기 도 5에 도시된 테스트 결과와 같이, 브러쉬리스 모터 및 이차전지와 병렬로 연결된 전기이중층 커패시터를 통하여 해결될 수 있다. When the brushless motor is used, the speed can be adjusted in the driving circuit of the motor, and the driving voltage can be freely adjusted, thereby achieving an optimal combination with the lithium-based secondary battery. However, problems such as high load, stability, and life characteristics which may occur may be solved through an electric double layer capacitor connected in parallel with a brushless motor and a secondary battery, as shown in the test results shown in FIG. 5.
이상에서는 본 발명의 일 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.Although the above has been described with reference to one embodiment of the present invention, various changes and modifications can be made at the level of those skilled in the art. Such changes and modifications may belong to the present invention without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention will be determined by the claims described below.
도 1은 본 발명에 따른 무선모형 자동차용 동력전달장치를 개략적으로 도시한 회로도이다. 1 is a circuit diagram schematically showing a power transmission device for a wireless model vehicle according to the present invention.
도 2는 정전압원을 이용한 폐회로 및 정전류원을 이용한 폐회로를 도시한 것이다.2 shows a closed circuit using a constant voltage source and a closed circuit using a constant current source.
도 3은 이차전지 - 전기이중층 커패시터 하이브리드 시스템을 무선모형 자동차에 장착한 것을 도시한 사진이고, 도 4는 필름 형태로 제작된 전기이중층 커패시터를 이용한 것을 도시한 것이다. 3 is a photograph showing a secondary battery-electric double layer capacitor hybrid system mounted on a wireless model vehicle, and FIG. 4 illustrates an electric double layer capacitor manufactured in a film form.
도 5는 무선모형 자동차의 동력원으로 배터리만을 장착한 경우와 무선모형 자동차의 동력원으로 배터리 - 전기이중층 커패시터 하이브리드 시스템을 장착하였을 때의 전압 및 전류 특성을 도시한 것이다. FIG. 5 illustrates voltage and current characteristics when only a battery is installed as a power source of a wireless model vehicle and a battery-electric double-layer capacitor hybrid system is installed as a power source of a wireless model vehicle.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080137210A KR20100078841A (en) | 2008-12-30 | 2008-12-30 | A power transmission device applied secondary cell and edlc hybrid system for radio control car |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080137210A KR20100078841A (en) | 2008-12-30 | 2008-12-30 | A power transmission device applied secondary cell and edlc hybrid system for radio control car |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20100078841A true KR20100078841A (en) | 2010-07-08 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020080137210A KR20100078841A (en) | 2008-12-30 | 2008-12-30 | A power transmission device applied secondary cell and edlc hybrid system for radio control car |
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| KR (1) | KR20100078841A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9391548B2 (en) | 2014-03-03 | 2016-07-12 | Hyundai Motor Company | Motor driving device for vehicle |
| US10347897B2 (en) | 2013-09-27 | 2019-07-09 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery with electrode tab made of copper-nickel alloy |
-
2008
- 2008-12-30 KR KR1020080137210A patent/KR20100078841A/en not_active Application Discontinuation
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|---|---|---|---|---|
| US10347897B2 (en) | 2013-09-27 | 2019-07-09 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery with electrode tab made of copper-nickel alloy |
| US9391548B2 (en) | 2014-03-03 | 2016-07-12 | Hyundai Motor Company | Motor driving device for vehicle |
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