KR20180097871A - Installation for driving motor packed wheel of a kick board - Google Patents

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KR20180097871A
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김준호
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김준호
노승은
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Abstract

The present invention discloses a driving device for controlling current of an electric wheel of a kickboard. The driving device is to drive and control the electric wheel of the kickboard wherein a drive motor and a wheel are integrated in the electric wheel. The driving device comprises: switched reluctance circuits which are to supply current to each of two electric wheels that is applied to a kickboard; a comparator which compares and measures change amounts of the voltage of each of the switched reluctance circuits; an AD converter which converts an output signal of the comparator into a digital signal; a controller which calculates load amount of the first electric wheel and the second electric wheel based on output voltage of the AD converter, and sets current amount in inverse proportion to each load amount of the first electric wheel and the second electric wheel; and a driver which supplies current to each of the switched reluctance circuits of the first electric wheel and the second electric wheel according to control of the controller. Therefore, the driving device can extend operation time of an electric motor by reducing consumption power of an electric wheel that has a structure where the electric motor and the wheel are integrated, and can reduce power consumption due to overload and reduce excessive motor rotational force to ensure safe operation by controlling supplied power to the electric wheel especially when operating in a curved section.

Description

전동 보드용 전동 휠의 구동장치{INSTALLATION FOR DRIVING MOTOR PACKED WHEEL OF A KICK BOARD}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electric motor,

본 발명은 모터 구동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동 휠과 일체형 구조를 갖는 휠 모터의 정격 전류량을 기준으로, 각 모터의 회전부하에 반비례하도록 전류량을 공급제어함으로써, 회전 구간에서의 회전 속도 및 안정성을 높일 수 있는 전동 보드용 전동 휠의 구동장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a motor drive apparatus, and more particularly, to a motor drive apparatus that controls supply of a current amount in inverse proportion to a rotational load of each motor based on a rated current amount of a wheel motor having an integral structure with a drive wheel, And to a driving apparatus for an electric wheel for an electric motor board which can improve stability.

최근 들어 레저 스포츠로 각광받고 있는 스케이트보드는 한발은 스케이트 발판 위에 위치시키고, 다른 한발은 지면에 위치하여 지면에 있는 발을 굴러 스케이트보드를 전진하게 한 후, 몸의 중심을 앞뒤로 움직여 전진 방향 운동력을 발생시키는 놀이기구이다.In recent years, a skateboard, which is popular for leisure sports, places a pair on the skateboard and the other pair is placed on the ground to roll the foot on the ground and move the skateboard forward. Then, moving the center of the body back and forth, It is a playground to generate.

하지만, 이와 같은 스케이트보드는 초보자의 경우 상당한 연습이 필요하고 운동량이 과다하기 때문에 스케이트 보드의 활용도가 다양한 연령층으로 확대되지 못하고 마니아층을 중심으로 이용되었다. 또한, 스케이트보드는 언덕을 오르기가 어렵고, 속도가 느려 속도감과 스릴이 떨어졌으며, 별도의 제동장치가 없기 때문에 내리막길에서 이용할 경우 사고의 위험성이 높았다.However, such a skateboard requires a lot of practice for beginners, and since the exercise amount is excessive, the utilization of the skateboard has not been extended to various age groups, and was mainly used for the mania group. In addition, the skateboard is difficult to climb up the hill, slow speed, sense of speed and thrill has fallen, there is no separate braking device, the risk of accidents when using it on the way down.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 스케이트보드에 전동기능을 구비한 제품이 개발되어 마니아는 물론 초보자, 어린이, 노약자 등이 손쉽게 이용할 수 있게 되었다. 그러나, 기존의 전동기능이 구비된 스케이트보드는 제품의 크기가 크고 무게가 무겁기 때문에 사용하기에 불편하였으며, 이에 따라 사용자가 전동기능이 구비된 스케이트보드를 이용함에 있어서 본인의 의지대로 자유롭게 방향전환을 수행하기 어려운 문제점이 있었다.In order to solve these problems, recently, a product having a motor function has been developed on a skateboard so that novices, children, elderly people, and the like can easily use it. However, the existing skateboard having the electric function is inconvenient to use because it is large in size and heavy in weight. Accordingly, when the user uses the skateboard having the electric function, the skateboard can freely change the direction There was a problem that was difficult to perform.

먼저 한국등록특허 제1170247호(2012.07.31.)는 양측에 구동바퀴가 장착되고 전, 후측에 보조바퀴가 장착된 보드몸체를 구비하고, 상기 보드몸체의 양측에는 상기 구동바퀴와 연결된 발전 겸용 전동기를 장착하며, 상기 발전 겸용 전동기는 허리벨트에 결합된 배터리 및 콘트롤박스와 연결되게 하고, 상기 콘트롤박스는 손으로 쥐고 사용할 수 있도록 한 콘트롤러와 연결되도록 함에 따라, 내리막이나 평지에서의 자가 추진력으로부터 발전기능을 수행하여 배터리의 충전이 이루어지도록 하고 평지 또는 오르막에서는 충전된 배터리에 의해 전동기능을 수행하여 보드의 전동 추진력이 발생되게 하므로, 종래와 같은 놀이기구 및 근거리 이동 수단으로서 매우 합리적인 사용이 가능한 것이다.Korean Patent No. 1170247 (Jul. 31, 2012) has a board body on which driving wheels are mounted on both sides and auxiliary wheels are mounted on the front and rear sides, and on both sides of the board body, And the control box is connected to a controller that can be held by hand so that the electric power generated from the downward force or the self propulsion force in the flat ground Function to perform charging of the battery, and in the case of a flat or uphill, electric power is performed by the charged battery to generate an electric propulsion force of the board, so that it is very reasonable to use it as a riding device and a near- .

상기 선행기술은 전동기능과 발전기능을 갖는 발전 겸용 전동기에 의해 자동으로 주행이 가능하면서도 스스로 충전이 이루어지므로 동력의 생산과 저장 및 스케이트 보드의 전동 추진력을 얻을 수 있는 것이다.The prior art is capable of running automatically by a power-generating electric motor having a power function and a power generating function, and charging is performed by itself, so that power generation and storage and electric propulsion power of a skateboard can be obtained.

이와 같이, 종래의 전동보드는 모터 동작에 따라 구동하는 구동 바퀴와 에너지 소비 없이 사용자의 의지에 따라 자유롭게 방향전환을 수행할 수 있는 캐스터바퀴를 설치하고, 전동보드에 한발 또는 양발을 올려놓은 사용자가 발판에 구비된 센서를 조작하거나 또는 리모트 컨트롤러를 조작하여 전동보드를 구동함으로써, 자유롭게 발동작을 수행하면서 가까운 거리를 이동하거나 레저 스포츠를 즐길 수 있도록 하고 있다. 그러나, 상기한 전동보드는 배터리를 사용함에 따라 배터리의 사용량이 시스템 운용의 중요한 요소가 되고 있어, 배터리 운용에 대한 해결방안이 모색되어야 할 것이다.As described above, in the conventional electric power board, a driving wheel driven according to the motor operation and a caster wheel capable of freely changing the direction according to the user's will without energy consumption are provided, and a user who places a pair of feet or two feet on the electric board The sensor provided on the foot plate is operated or the remote controller is operated to drive the electric board so that the user can freely move his / her foot while moving at a close distance or enjoy leisure sports. However, as the electric board uses the battery, the usage amount of the battery becomes an important factor for system operation, and a solution for the battery operation should be sought.

또한, 근래에는 전동보드를 사용함에 있어 초보자들에게 위험성이 부각되고 있는데, 특허 곡선 도로에서 전동보드의 커브 운용 시 사고가 발생하고 있어 이에 대한대책이 마련되어야 할 것이다. 따라서, 배터리를 사용하는 전동보드의 소비전력을 줄이고 사고 위험을 격감시킬 수 있는 방안이 필요한 실정이다.In addition, in recent years, there is a danger to beginners in using an electric board, and an accident occurs when operating a curve of an electric board on a patent curve road, so a countermeasure should be prepared. Therefore, there is a need to reduce the power consumption of the electric board using the battery and reduce the risk of the accident.

대한민국 등록특허 10-1703940, 등록일자 2017년 02월 01일, 발명의 명칭 ‘전동보드 및 그 제어방법'Korean Patent No. 10-1703940, filed on Feb. 01, 2017, entitled " Electric board and control method thereof "

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 전동모터와 휠을 일체화된 구조로 제시되는 전동 휠의 소비전력을 줄여 전동모터의 운행 시간을 늘릴 수 있도록 함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to reduce power consumption of an electric wheel, which is an integrated structure of an electric motor and a wheel, thereby increasing the running time of the electric motor.

본 발명의 다른 목적은, 곡선 구간에서의 운행 시 전동 휠의 공급 전력을 제어함으로써, 과부하에 의한 전력 소비를 줄이고 과도한 모터 회전력을 감소시켜 안전 운행이 가능하도록 함에 있다.Another object of the present invention is to control power supplied to the electric wheel during operation in a curved section, thereby reducing power consumption due to overload and reducing excessive motor torque to enable safe operation.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동 보드용 전동 휠의 구동장치는, 퀵보드의 구동모터와 휠을 일체화시킨 전동휠을 구동제어하기 위한 장치에 있어서, 킥보드로 적용되는 두 개의 전동휠로 전류를 공급하기 위한 각각의 스위치드 릴럭턴스 회로를 포함하며; 상기 각 스위치드 릴럭턴스 회로의 전압 변화량을 비교 측정하는 비교기; 상기 비교기의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터; 상기 AD 컨버터의 출력 전압을 기반으로 제1 전동휠 및 제2 전동휠의 부하량을 산출하고, 상기 제1 전동휠 및 제2 전동휠의 각 부하량에 반비례하는 전류량을 설정하는 컨트롤러; 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 제1 전동휠 및 제2 전동휠의 각 스위치드 릴럭턴스 회로 전류를 공급하는 드라이버로 이루어진 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for driving an electric wheel for a power board, the apparatus comprising: Each of the switched reluctance circuits for supplying a voltage; A comparator for comparing the voltage variation of each of the switched reluctance circuits; An AD converter for converting an output signal of the comparator into a digital signal; A controller for calculating a load amount of the first electric wheel and the second electric wheel based on the output voltage of the AD converter and setting an amount of current inversely proportional to the load amount of the first electric wheel and the second electric wheel; And a driver for supplying the switched-reluctance circuit currents of the first and second electric wheels under the control of the controller.

한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 컨트롤러는, 운전자에 의해 설정된 운행속도에 대응하도록 현재의 공급 전류량이 설정되고, 상기 제1 전동휠 및 제2 전동휠의 부하량에 대응하여 기 설정된 전류량을 분배하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the controller according to the preferred embodiment of the present invention sets the present supply current amount to correspond to the traveling speed set by the driver, and distributes the predetermined amount of current corresponding to the load amount of the first and second electric wheels .

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 공급 전류량은, 킥보드의 운행속도에 따른 테이블 맵 정보인 것을 특징으로 한다.Further, the amount of supply current according to a preferred embodiment of the present invention is table map information according to the running speed of the kickboard.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 스위치드 릴럭턴스 회로는, 제1 및 제2 스위칭소자(Q1, Q2), 제1 및 제2 다이오드(D1, D2), 리액터(Las)를 포함하여 이루어지며; 입력은 직류전압(Vdc)로 접속되고, 출력은 리액터 전압(Vas)과 전류(ias)로 정의되고, Vdc(+) 측에는 제1스위칭소자(Q1)의 일단과 제2다이오드(D2)의 일단이 접속되며, Vdc(-) 측에는 제1다이오드(D1)의 일단과 제2스위칭 소자(Q2)의 일단이 접속되고; 상기 제1스위칭소자(Q1)의 타단과 상기 제1다이오드(120; D1)의 타단이 접속되며, 상기 제2다이오드(D2)의 타단과 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 타단이 접속되고; 상기 제1스위칭소자(Q1)와 상기 제1다이오드(D1)의 접점과 상기 제2다이오드(D2)와 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 접점 사이에 리액터(Las)가 연결되는 것을 특징으로 한다.The switched reluctance circuit according to the preferred embodiment of the present invention includes first and second switching devices Q1 and Q2, first and second diodes D1 and D2, and a reactor Las ; The input is connected to the DC voltage Vdc and the output is defined as the reactor voltage Vas and the current ias. One end of the first switching device Q1 and one end of the second diode D2 are connected to the Vdc And one end of the first diode D1 and one end of the second switching element Q2 are connected to the Vdc (-) side; The other end of the first switching device Q1 and the other end of the first diode 120 are connected to each other and the other end of the second diode D2 is connected to the other end of the second switching device Q2; And a reactor Las is connected between the contact point of the first switching device Q1 and the first diode D1 and the contact point of the second diode D2 and the second switching device Q2 .

본 발명에서 제시하는 전동 보드용 전동 휠의 구동장치는, 전동모터와 휠을 일체화된 구조로 제시되는 전동 휠의 소비전력을 줄여 전동모터의 운행 시간을 늘릴 수 있는 효과가 있으며, 특히 곡선 구간에서의 운행 시 전동 휠의 공급 전력을 제어함으로써, 과부하에 의한 전력 소비를 줄이고 과도한 모터 회전력을 감소시켜 안전 운행이 가능하도록 효과를 제공한다.The driving apparatus for an electric motor for a power board according to the present invention has the effect of reducing the power consumption of the electric wheel presented with an integrated structure of the electric motor and the wheel, thereby increasing the running time of the electric motor. The electric power supplied to the electric wheel is controlled to reduce the power consumption due to the overload and to reduce the excessive motor torque to provide the safe operation.

도 1은 본 발명으로 적용되는 전동휠의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명으로 적용되는 스위치드 릴럭턴스 회로를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전동 보드용 전동 휠의 구동장치를 설명하기 위한 구성도이다.1 is a view for explaining a structure of an electric wheel applied to the present invention.
2 is a circuit diagram for explaining a switched reluctance circuit applied to the present invention.
3 is a block diagram illustrating a driving apparatus for an electric power wheel for a power board according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 출원인은 2017년 01월 23일자로 출원된 특허출원 제10-2017-0010272호의 '전동 보드용 전동휠'을 기반으로 이를 운용하기 위한 전동휠의 구동 제어를 실행하기 위한 방법을 제시한다. 여기서, 첨부된 도 1은 본 출원인에 의해 출원된 전동휠의 구조로서 전동휠의 내측 및 외측을 설명하기 위한 사시도이다.First, the present applicant proposes a method for performing drive control of the electric wheel for operating the electric wheel based on the electric wheel for electric board of Patent Application No. 10-2017-0010272 filed on Jan. 23, 2017 . BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view for explaining the inside and outside of an electric wheel as a structure of an electric wheel applied by the present applicant.

도시한 바와 같이, 퀵보드에 적용되는 전동휠(100)은 휠의 외주면상으로 우레탄 재질이 도포되고 내경을 따라 다수 개의 마그네틱이 구비된 휠 타이어(110)와, 상기 휠 타이어(110)의 중심부에서 상기 퀵보드와 체결되도록 설치홈(103)을 구비한 고정축(109)과, 상기 고정축(109)과 체결되고 상기 휠타이어(210)의 회전 동력을 발생시키는 고정체와, 상기 고정축(109)의 내측면 종단으로 장착되는 리어 베어링(107)과, 상기 휠 타이어(110)와 체결되고 상기 리어 베어링(107)의 외주면으로 결합되며 다수 개의 배출공(105)을 구비한 백커버(101)와, 상기 고정축(109)의 외측 종단으로 프론트 베어링를 수용하여 결합되고 상기 휠 타이어(110)와 체결되며, 상기 휠 타이어(110)의 회전 시 배출공(105)으로부터 유입된 공기를 와류시켜 상기 배출공(105)으로 토출시키는 와류팬(131)으로 이루어진다.As shown in the drawing, the electric wheel 100 applied to the quick board includes a wheel tire 110 coated with a urethane material on the outer peripheral surface of the wheel and having a plurality of magnets along the inner diameter, A fixed shaft 109 having an installation groove 103 to be fastened to the quick board, a fixed body coupled to the fixed shaft 109 and generating rotational power of the wheel tire 210, A back cover 101 coupled to the wheel tire 107 and coupled to an outer peripheral surface of the rear bearing 107 and having a plurality of exhaust holes 105, And a front bearing coupled to the outer end of the fixed shaft 109 and coupled to the wheel tires 110. The wheel tires 110 swirl air introduced from the discharge holes 105 during rotation of the wheel tires 110, The vortex fan 131 discharges the air to the discharge hole 105 Achieved.

이와 같이, 상기 백커버(101) 및 와류팬(131)은 휠타이어(110)의 내측과 외측에 각각 설치되며, 휠타이어(110)와 체결되어 연동한다. 상기 고정체는 고정축(109)으로 체결되며, 상기 고정축(109)은 설치홈(103)을 이용하여 퀵보드의 일측 프레임으로 체결된다. 따라서, 상기 고정체로 정격 전원이 공급되면 상기 휠타이어(110)를 회전시키며, 전술된 백커버(101) 및 와류팬(131) 또한 회전한다.The back cover 101 and the swirling fan 131 are installed inside and outside the wheel tires 110 and interlocked with the wheel tires 110. The fixed body is fastened by a fastening shaft 109 and the fastening shaft 109 is fastened to one side frame of the quick board using the installation groove 103. Accordingly, when the rated power is supplied to the fixing member, the wheel tires 110 are rotated, and the back cover 101 and the swirl fan 131 described above also rotate.

상기 백커버(101)에는 다수 개의 배출공(105)이 타공되고, 상기 와류팬(131)의 외측면에는 평판 구조를 갖는다. 상기 와류팬(131)은 백커버(101)의 배출공(105)으로부터 유입되는 공기를 내측 방향으로 와류시키며, 와류된 공기는 다시 배출공(105)을 통해 토출된다.A plurality of exhaust holes 105 are formed in the back cover 101, and a flat plate structure is formed on an outer surface of the vortex fan 131. The vortex fan 131 sweeps inward the air flowing from the discharge hole 105 of the back cover 101 and the swirled air is discharged through the discharge hole 105 again.

상기 와류팬(131)은 고정체의 고속 회전 과정에서 외부의 공기가 고정체를 관통하지 않도록 하기 위함이다. 즉, 고속 회전 상태의 고정체는 발열이 발생하며, 외부 공기가 관통하는 경우 이물질이 흡착되고 고착되어 고정체의 손상을 유발하기 때문이다. 따라서, 상기 와류팬(131)은 외부의 공기를 유입시켜 배출공(105)을 통해 배출하는 것이 아니라, 배출공(105)으로 공기를 유입시켜 와류시킨 후 다시 배출공(105)을 통해 토출시킴으로써 이물질이 일정 방향으로 유입되지 않도록 하는 것이다.The vortical fan 131 prevents the outside air from passing through the fixed body during the high-speed rotation of the fixed body. That is, the fixture in the high-speed rotation state generates heat, and when foreign air penetrates, the foreign matter is adsorbed and fixed, causing damage to the fixture. Therefore, the vortex fan 131 does not discharge the outside air through the discharge hole 105 but allows the air to flow into the discharge hole 105, vortex it through the discharge hole 105, Thereby preventing foreign matter from flowing in a certain direction.

이와 같이 전동휠은 전동모터와 휠이 일체화된 구조로 가지며, 따라서 전동모터와 휠 간의 간극이 매우 협소한 상태이다. 전술된 바와 같이 전동휠로 이물질이 유입되는 경우에는 공급 전류량이 불규칙하게 이루어지고 이로 인해 과전류가 발생하여 시스템의 훼손이 야기된다. 이에, 공급전류량을 균일하게 제어해야 할 필요성이 있는데, 속도에 대응하는 정격 전류량을 공급하는 경우에는 전동휠 자체의 회전속도를 측정해야 한다. 그러나, 이는 제조의 단가상승 원인이 되기 때문에, 전동휠 내부의 홀센서를 장착하지 않고 전동휠의 속도에 대응하는 전류량 공급이 이루어지도록 하는 것이 관건이다.Thus, the electric wheel has a structure in which the electric motor and the wheel are integrated, and therefore, the gap between the electric motor and the wheel is very narrow. As described above, when foreign matter is introduced into the electric wheel, the amount of supplied electric current is irregularly generated, thereby causing an overcurrent, thereby causing damage to the system. Therefore, there is a need to uniformly control the amount of supplied current. When supplying the rated current corresponding to the speed, the rotational speed of the electric wheel itself must be measured. However, this is a cause of an increase in manufacturing cost, so it is essential to supply the current amount corresponding to the speed of the electric wheel without mounting the Hall sensor inside the electric wheel.

따라서, 본 발명은 스위치드 릴럭턴스(Switched Reluctance) 방식의 전류 제어를 수행하여 별도의 홀센서를 사용하지 않고 전류량 제어를 수행한다. 상기 스위치드 릴럭턴스 전류제어는 일반적인 방식에 따른 것으로, 도 2 에 도시된 회로도를 이용하여 구현할 수 있다.Therefore, the present invention performs a current control based on Switched Reluctance method, and performs current amount control without using a separate Hall sensor. The switched reluctance current control is performed according to a general method, and can be implemented using the circuit diagram shown in FIG.

도 2는 스위치드 릴럭턴스의 전류제어를 위한 인버터부 구성으로서, 제1 및 제2 스위칭소자(Q1, Q2), 제1 및 제2 다이오드(D1, D2), 리액터(Las)를 포함하여 이루어진다. 이 때, 입력은 직류전압(Vdc)이 되고, 출력은 리액터 전압(Vas)과 전류(ias)가 된다. 구체적으로, Vdc(+) 측에는 제1스위칭소자(Q1)의 일단과 제2다이오드(D2)의 일단이 접속되고, Vdc(-) 측에는 제1다이오드(D1)의 일단과 제2스위칭 소자(Q2)의 일단이 접속된다.FIG. 2 shows an inverter configuration for current control of the switched reluctance, which includes first and second switching devices Q1 and Q2, first and second diodes D1 and D2, and a reactor Las. At this time, the input becomes the direct-current voltage Vdc, and the output becomes the reactor voltage Vas and the current ias. Specifically, one end of the first switching device Q1 and one end of the second diode D2 are connected to the Vdc (+) side, and one end of the first diode D1 and the other end of the second switching device Q2 ) Are connected to each other.

또한, 상기 제1스위칭소자(Q1)의 타단과 상기 제1다이오드(D1)의 타단이 접속되며, 상기 제2다이오드(D2)의 타단과 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 타단이 접속된다. 그리고, 상기 제1스위칭소자(Q1)와 상기 제1다이오드(D1)의 접점과 상기 제2다이오드(D2)와 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 접점 사이에 리액터(Las)가 연결된다.The other end of the first switching device Q1 is connected to the other end of the first diode D1 and the other end of the second diode D2 is connected to the other end of the second switching device Q2. A reactor Las is connected between the contact point of the first switching device Q1 and the first diode D1 and the contact point of the second diode D2 and the second switching device Q2.

즉, 상호 직렬로 연결된 제1스위칭소자(Q1)와 제1다이오드(D1) 세트와, 상호 직렬로 연결된 제2다이오드(D2)와 상기 제2스위칭 소자(Q2) 세트가 브리지 회로로 병렬 연결되고, 상기 리액터(Las)의 일단이 상기 제1스위칭 소자(Q1)와 상기 제1다이오드(D1)의 접점에, 타단이 상기 제2다이오드(D2)와 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 접점에 각각 접속되는 방식으로 회로가 구성될 수 있다.That is, the first switching device Q1 and the first diode D1 connected in series and the second diode D2 and the second switching device Q2 connected in series are connected in parallel to the bridge circuit One end of the reactor Las is connected to the contact point of the first switching device Q1 and the first diode D1 and the other end is connected to the contact point of the second diode D2 and the second switching device Q2 The circuit can be configured in such a manner that it is connected to each other.

도 2(a) 는 여자모드(excitation mode)를 나타내는 것으로, 제1스위칭소자(Q1)와 제2스위칭소자(Q2)가 모두 턴온(turn-on) 상태이다. 도 2(b)는 감자모드(demagnetization mode)를 나타내는 것으로, 제1스위칭소자(Q1)와 제2스위칭소자(Q2)가 모두 턴오프(turn-off) 상태이다.2 (a) shows an excitation mode in which both the first switching device Q1 and the second switching device Q2 are in a turn-on state. FIG. 2B shows a demagnetization mode in which both the first switching device Q1 and the second switching device Q2 are in a turn-off state.

도 2(c)는 제1휠링모드(freewheeling mode-1)를 나타내는 것으로 제1스위칭소자(Q1)는 턴오프상태이고, 제2스위칭소자(Q2)는 턴온 상태이다.2 (c) shows a first wheeling mode (freewheeling mode-1), in which the first switching device Q1 is in a turned off state and the second switching device Q2 is in a turned-on state.

도 2(d)는 제2휠링모드(free-wheeling mode-2)를 나타내는 것으로 제1스위칭소자(Q1)는 턴온 상태이고, 제2스위칭소자(Q2)는 턴오프 상태이다.2 (d) shows a second-wheeling mode-2, in which the first switching device Q1 is in a turned-on state and the second switching device Q2 is in a turned-off state.

여자모드에서는 입력전압(Vdc)이 제1스위칭소자(Q1), 리액터(Las), 및 제2스위칭 소자(Q2)에 인가되는 폐회로를 구성하고, 감자모드에서는 역기전압(-Vdc)이 제1다이오드(D1), 리액터(Las), 및 제2다이오드(D2)에 인가되는 폐회로를 구성하며, 제1휠링모드에서는 제1다이오드(D1), 리액터(Las), 및 제2스위칭소자(Q2)가 폐회로를 구성하고, 제2휠링모드에서는 제1스위칭소자(Q1), 리액터(Las), 제2다이오드(D2)가 폐회로를 구성하게 된다.In the excitation mode, the input voltage Vdc constitutes a closed circuit to be applied to the first switching device Q1, the reactor Las, and the second switching device Q2. In the potentiometer mode, the back electromotive voltage -Vdc becomes the first The first diode D1, the reactor Las and the second switching device Q2 constitute a closed circuit to be applied to the diode D1, the reactor Las and the second diode D2. In the first wheeling mode, In the second wheeling mode, the first switching device Q1, the reactor Las, and the second diode D2 constitute a closed circuit.

따라서, 본 발명으로 적용되는 스위치드 릴럭턴스 전류 제어방법은 상기 여자모드, 제1휠링모드, 제2휠링모드, 및 감자모드를 이용하는 것으로, 여자모드, 제1휠링모드, 여자모드, 제2휠링모드를 순차적으로 수행하는 것을 일 주기(T)로 하여 전류제어를 수행하고, 제어 종료시에는 감자모드를 수행한다.Accordingly, the switched reluctance current control method applied to the present invention utilizes the excitation mode, the first wheeling mode, the second wheeling mode, and the potato mode, and includes an excitation mode, a first wheeling mode, an excitation mode, The current control is performed in one cycle T, and the potato mode is performed at the end of the control.

즉, 스위치드 릴럭턴스 전류 제어방식인 밸런스드 소프트 쵸핑은 여자모드에 이어, 제1휠링모드와 제2휠링모드를 교번적으로 수행함으로써 전류 스위칭 주파수를 각각의 전력 소자의 고정된 스위칭 주파수보다 두 배 높게 하여 전류 리플을 감소시킬 수 있다.That is, the balanced soft chopping, which is a switched reluctance current control system, is an excitation mode, followed by alternating the first and second wheeling modes so that the current switching frequency is twice as high as the fixed switching frequency of each power device Thereby reducing current ripple.

도 3은 본 발명에 따른 전동휠의 전류 제어를 설명하기 위한 구성도이다.3 is a block diagram for explaining current control of the electric wheel according to the present invention.

본 발명에서 제시하는 전동휠은 킥보드에 적용되는 것으로, 전동모터와 휠의 일체화된 구조로 제시된다. 또한, 스위치드 릴럭턴스 전류 제어방식에 기반하며, 두 개의 전동휠로 공급되는 전류량을 비교하여 각각의 전류량 제어가 이루어진다.The electric wheel proposed in the present invention is applied to a kickboard and is presented as an integrated structure of an electric motor and a wheel. Also, based on the switched reluctance current control method, current amounts are controlled by comparing the amounts of current supplied to the two electric wheels.

예컨대, 킥보드가 곡선 도로를 주행할 때, 회전 각도에 따라 일측의 전동휠과 타측의 전동휠의 회전 속도는 상이하며, 상이한 회전속도에 의해 스위치드 릴럭턴스 회로로 공급되는 전압의 차이가 발생한다. 이러한 전압의 차이를 토대로 양측의 전동휠로 공급되는 전류량을 제어하는 것으로, 총 전류량은 일정하게 유지토록 한다.For example, when the kickboard runs on a curved road, the rotational speeds of one electric wheel and the other electric wheel are different according to the rotational angle, and a difference in voltage supplied to the switched reluctance circuit by different rotational speeds occurs. Based on this difference in voltage, the amount of current supplied to the electric wheels on both sides is controlled to keep the total amount of current constant.

도시한 바와 같이, 킥보드로 적용되는 두 개의 전동휠로 전류를 공급하기 위한 각각의 스위치드 릴럭턴스 회로를 포함하며, 상기 각 스위치드 릴럭턴스 회로의 전압 변화량을 비교 측정하는 비교기(307)와, 상기 비교기(307)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터(305)와, 상기 AD 컨버터(305)의 출력 전압을 기반으로 제1 전동휠 및 제2 전동휠의 부하량을 산출하고, 상기 제1 전동휠 및 제2 전동휠의 각 부하량에 반비례하는 전류량을 설정하는 컨트롤러(301)와, 상기 컨트롤러(301)의 제어에 따라 상기 제1 전동휠 및 제2 전동휠의 각 스위치드 릴럭턴스 회로 전류를 공급하는 드라이버(303)로 이루어진다.As shown in the figure, the comparator 307 includes a respective switched reluctance circuit for supplying current to two electric wheels applied to a kickboard, and compares the voltage variation of each of the switched reluctance circuits. An AD converter 305 for converting an output signal of the first electric motor 307 into a digital signal and a control unit 305 for calculating the load of the first electric wheel and the second electric wheel based on the output voltage of the AD converter 305, (301) for setting a current amount inversely proportional to the load amount of the first electric wheel and the second electric wheel; and a controller (301) for supplying the respective switched reluctance circuit currents of the first electric wheel and the second electric wheel And a driver 303 for outputting the image data.

여기서, 상기 전류량의 총합은 운전자에 의해 설정된 운행속도에 대응하도록 정의되며, 운행속도에 따른 테이블 맵 정보로 제시된다. 즉, 상기 컨트롤러(301)는 운전자로부터 설정되는 운행속도에 따라 기 설정된 전류량을 공급하는데, 현재 설정된 전류량을 토대로 제1 전동휠 및 제2 전동휠의 속도 변화량에 따라 설정된 전류량으로부터 분배토록 제어한다.Here, the sum of the current amounts is defined to correspond to the traveling speed set by the driver, and is presented as table map information according to the traveling speed. That is, the controller 301 supplies a predetermined amount of current according to the operating speed set by the driver, and controls the amount of current to be distributed from the amount of current set in accordance with the speed variation amount of the first and second electric wheels, based on the current amount of the current.

예컨대, 현재 킥 보드의 속도에 대응하는 정격 전류량이 3A(암페어)이고, 제1 전동휠 및 제2 전동휠의 현재 회전 속도가 6:4로 차이가 발생하는 경우, 이는 전방향을 기준으로 제2 전동휠을 중심으로 한 시계방향의 곡선 주행이며 상기 제1 전동휠과 제2 전동휠 간의 공급 전류량이 동일한 경우에는 제2 전동휠의 부하가 제1 전동휠에 비해 크게 발생하는 경우이다. 따라서, 상기 컨트롤러(301)는 제2 전동휠의 공급 전류량을 줄이고, 제1 전동휠로 전류량 공급을 늘리도록 제어함으로써, 전동휠의 부하를 격감시키는 것이다.For example, when the rated current corresponding to the current kickboard speed is 3 A (amperes), and the difference between the current rotational speeds of the first and second electric wheels is 6: 4, When the amount of electric current supplied between the first and second electric wheels is the same, the load of the second electric wheel is larger than that of the first electric wheel. Therefore, the controller 301 reduces the amount of current supplied to the second electric wheel and controls the first electric wheel to increase the amount of current supplied, thereby reducing the load on the electric wheel.

상기 예시에 따라, 컨트롤러(301)는 전동휠의 운행 속도에 비례하고, 부하량에 반비례하도록 상기 제1 전동휠로 1.8A(암페어)를 설정하고, 제2 전동휠로 1.2A(암페어)를 설정하되, 제1 전동휠고 제2 전동휠로 공급되는 총 전류량은 기 설정된 3A(암페어)를 유지토록 제어한다.According to the above example, the controller 301 sets the first electric wheel to 1.8 A (ampere) and the second electric wheel to 1.2 A (ampere) in proportion to the running speed of the electric wheel and in inverse proportion to the load amount The total electric current supplied to the first electric wheel and the second electric wheel is controlled to maintain a predetermined 3A (ampere).

결국, 제2 전동휠의 부하량이 제1 전동휠의 부하량보다 크기 때문에, 이에 대응하는 전류량을 줄이는 것이고, 제1 전동휠의 속도가 제2 전동휠의 속도보다 크기 때문에 운행속도에 대응하도록 상기 제1 전동휠의 공급 전류량을 늘리는 것이다.As a result, since the load of the second electric wheel is larger than the load of the first electric wheel, the amount of current corresponding thereto is reduced, and since the speed of the first electric wheel is larger than that of the second electric wheel, 1 Increase the supply current of the electric wheel.

이와 같이, 전동휠이 장착된 킥 보드가 곡선 주행하는 경우, 두 개의 전동휠의 부하량 및 회전 속도에 대응하여 각각의 공급전류량을 설정함으로써, 곡선 주행 시 일측 전동휠의 부하량 증가에 따른 전동휠의 훼손을 사전에 방지하는 것이다.In this way, when the kickboard on which the electric wheel is mounted runs on a curved line, the amount of supply current corresponding to the load and rotational speed of the two electric wheels is set, It is to prevent damage in advance.

301 : 컨트롤러 303 : 드라이버
305 : AD 컨버터 307 : 비교기301: controller 303: driver
305: AD converter 307: comparator

Claims (4)

퀵보드의 구동모터와 휠을 일체화시킨 전동휠을 구동제어하기 위한 장치에 있어서,
킥보드로 적용되는 두 개의 전동휠로 전류를 공급하기 위한 각각의 스위치드 릴럭턴스 회로를 포함하며;
상기 각 스위치드 릴럭턴스 회로의 전압 변화량을 비교 측정하는 비교기(307);
상기 비교기(307)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터(305);
상기 AD 컨버터(305)의 출력 전압을 기반으로 제1 전동휠 및 제2 전동휠의 부하량을 산출하고, 상기 제1 전동휠 및 제2 전동휠의 각 부하량에 반비례하는 전류량을 설정하는 컨트롤러(301);
상기 컨트롤러(301)의 제어에 따라 상기 제1 전동휠 및 제2 전동휠의 각 스위치드 릴럭턴스 회로 전류를 공급하는 드라이버(303)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동 보드용 전동 휠의 구동장치.An apparatus for driving and controlling an electric wheel in which a drive motor and a wheel of a quick board are integrated,
Each switched reluctance circuit for supplying current to two electric wheels applied as a kickboard;
A comparator 307 for comparing the voltage variation of each of the switched reluctance circuits;
An AD converter 305 for converting an output signal of the comparator 307 into a digital signal;
A controller 301 for calculating a load amount of the first electric wheel and the second electric wheel based on the output voltage of the AD converter 305 and setting an amount of current inversely proportional to the load amount of the first electric wheel and the second electric wheel, );
And a driver (303) for supplying the switched-reluctance circuit currents of the first and second electric wheels under the control of the controller (301). 제 1 항에 있어서,
상기 컨트롤러(301)는 운전자에 의해 설정된 운행속도에 대응하도록 현재의 공급 전류량이 설정되고, 상기 제1 전동휠 및 제2 전동휠의 부하량에 대응하여 기 설정된 전류량을 분배하는 것을 특징으로 하는 전동 보드용 전동 휠의 구동장치.The method according to claim 1,
Wherein the controller (301) sets the current supply current amount to correspond to the traveling speed set by the driver, and distributes the predetermined amount of current corresponding to the load amount of the first and second electric wheels Drive device for electric motor. 제 2 항에 있어서,
상기 공급 전류량은 킥보드의 운행속도에 따른 테이블 맵 정보인 것을 특징으로 하는 전동 보드용 전동 휠의 구동장치.3. The method of claim 2,
Wherein the supply current amount is table map information according to a running speed of the kickboard. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스위치드 릴럭턴스 회로는, 제1 및 제2 스위칭소자(Q1, Q2), 제1 및 제2 다이오드(D1, D2), 리액터(Las)를 포함하여 이루어지며;
입력은 직류전압(Vdc)로 접속되고, 출력은 리액터 전압(Vas)과 전류(ias)로 정의되고, Vdc(+) 측에는 제1스위칭소자(Q1)의 일단과 제2다이오드(D2)의 일단이 접속되며, Vdc(-) 측에는 제1다이오드(D1)의 일단과 제2스위칭 소자(Q2)의 일단이 접속되고;
상기 제1스위칭소자(Q1)의 타단과 상기 제1다이오드(120; D1)의 타단이 접속되며, 상기 제2다이오드(D2)의 타단과 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 타단이 접속되고;
상기 제1스위칭소자(Q1)와 상기 제1다이오드(D1)의 접점과 상기 제2다이오드(D2)와 상기 제2스위칭 소자(Q2)의 접점 사이에 리액터(Las)가 연결되는 것을 특징으로 하는 전동 보드용 전동 휠의 구동장치.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The switched reluctance circuit includes first and second switching elements Q1 and Q2, first and second diodes D1 and D2, and a reactor Las;
The input is connected to the DC voltage Vdc and the output is defined as the reactor voltage Vas and the current ias. One end of the first switching device Q1 and one end of the second diode D2 are connected to the Vdc And one end of the first diode D1 and one end of the second switching element Q2 are connected to the Vdc (-) side;
The other end of the first switching device Q1 and the other end of the first diode 120 are connected to each other and the other end of the second diode D2 is connected to the other end of the second switching device Q2;
A reactor (Las) is connected between the contact point of the first switching device (Q1) and the first diode (D1) and the contact point of the second diode (D2) and the second switching device (Q2) Driving device of electric wheel for electric board.
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