KR20190058996A - Series-Parallel Winding Changeover System and Method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템 및 다단 변속 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자기적 다단 변속 기능을 가지는 전기구동시스템을 구현한 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템 및 다단 변속 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a serial-parallel circuit changeable multi-stage change-over system and a multi-stage change-over method implementing an electric drive system having an electromagnetic multi-stage shift function will be.
최근 지구환경문제가 범세계적인 관심사가 되면서 선진국을 중심으로 환경규제가 강화되고 있으며, 특히 자동차와 관련 있는 배기가스 규제, 연비 규제 등을 중심으로 더욱 확대되고 있다.Recently, global environmental problems have become a global concern, and environmental regulations have been strengthened especially in developed countries. Especially, exhaust gas regulations related to automobiles and fuel efficiency regulations have been expanded.
이에, 소음이 적고 배기가스를 전혀 내지 않는 차세대 자동차로 관심이 이어지고 있는데, 전기자동차는 연료로서 가솔린 엔진과는 달리 전기를 사용하고, 따라서 동력원으로는 축전지가 사용되는 차량으로서, 배기가스의 배출이 전혀 없기 때문에 무공해 차량으로 최근에 각광을 받고 있다.As a result, attention is focused on a next-generation automobile which is low in noise and does not emit exhaust gas at all. Electric vehicles, unlike a gasoline engine, use electricity, and therefore a battery is used as a power source. Since it is not available at all, it has recently become the spotlight for pollution-free vehicles.
전기자동차의 1회 충전 주행거리 연장 및 연비 개선을 위해 주요 운전 영역에서의 평균 효율 극대화가 필요하며, 이를 위해 전자기적 다단 변속기능 구현이 필요하다. 또한 전기자동차 구동용 전동기의 주요 운전 영역, 최대 에너지 소비영역에서의 평균 효율 및 정합 영역 극대화를 위한 변속 회로 설계가 필수적이다.In order to extend the travel distance of the electric car and improve the fuel efficiency, it is necessary to maximize the average efficiency in the main operation area. Therefore, it is necessary to implement the electromagnetic multi-stage shift function. In addition, it is essential to design a variable speed circuit to maximize the matching area and the average efficiency in the main operation area, the maximum energy consumption area of the electric motor for electric vehicle drive.
기존의 다단 변속 회로 중 기계적 스위치로 구성된 변속 시스템은, 끊김 없는 변속이 안 되어 모터 전류 및 토크 단절이 발생하는 문제가 있다.[0003] In a shift system constituted by a mechanical switch among the conventional multi-stage shift circuits, there is a problem in that motor current and torque disconnection are generated due to a failure of shifting without a continuous change.
전자기적 스위치를 이용하는 변속 시스템은, 대표적으로 △-Y 변환 회로, 중성점 절체식 등이 있다. △-Y 변환 회로는 스위치 도통 손실이 크게 발생하며 변속 시 스위치에 과도 전압이 발생할 수 있는 문제가 있으며, 중성점 절체식의 경우 제어해야 할 스위치 소자는 적지만, 다이오드 정류기와 스위치 도통손실이 크게 발생하여 시스템 효율 저하 문제가 있다.The transmission system using an electromagnetic switch typically has an? -Y conversion circuit, a neutral-point switching system, or the like. In the Δ-Y conversion circuit, there is a problem that the switch conduction loss is large and the transient voltage may occur in the switch during the shift. In the case of the neutral point switching type, the switch element to be controlled is small, but the diode rectifier and the switch conduction loss are large There is a problem of system efficiency deterioration.
본 발명의 일측면은 전기자동차 구동용 전동기의 주요 운전 영역에서 효율 극대화를 위한 직병렬회로 변경 변속 회로를 제공한다.One aspect of the present invention provides a serial-parallel circuit change-speed circuit for maximizing efficiency in a main operation range of an electric motor for driving an electric vehicle.
본 발명의 일측면은 기존 기계적 스위치를 이용한 변속 시스템에서 변속 시 발생하는 모터 전류 및 토크 단절 문제가 안 생기도록 전자기적 스위치(Thyristor)를 이용하여 구성된 변속 회로를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a shift circuit configured by using an electromagnetic switch so that motor current and torque disconnection problems occurring in shifting in a transmission system using conventional mechanical switches can be avoided.
본 발명의 일측면은 변속 시 과도 상태가 없는 전환이 가능하여 별도의 스너버 회로가 필요하지 않으며, 도통 손실이 작아 전기자동차의 연비 향상 및 경량화된 변속 회로를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is no need for a separate snubber circuit because switching is possible without a transient state during shifting, and a conduction loss is small, thereby providing a fuel economy improvement and weight saving transmission circuit of an electric vehicle.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem of the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems which are not mentioned can be understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템은, 제1권선 및 제2권선을 구비하는 구동모터; 상기 구동모터의 동작 상태에 대응하여 전원을 변환시켜 상기 구동모터로 공급하는 인버터; 상기 인버터로부터 공급되는 전원이 인가되는 상기 제1권선과 상기 제2권선을 직렬 및 병렬 중 어느 하나로 연결해 주기 위해 변속제어신호에 따라 다수 개의 사이리스터의 스위칭을 제어하는 변속부; 및 상기 구동모터의 동작 상태에 따른 변속모드에 따라 상기 변속부의 스위칭을 제어하기 위한 변속제어신호를 생성시켜 상기 변속부로 전달하는 제어부를 포함한다.A serial-parallel circuit changeable multi-stage shift system according to an embodiment of the present invention includes: a drive motor having a first winding and a second winding; An inverter for converting power to supply power to the drive motor in accordance with an operation state of the drive motor; A transmission for controlling the switching of a plurality of thyristors according to a shift control signal to connect the first and second windings to which the power supplied from the inverter is applied, either in series or in parallel; And a control unit for generating a shift control signal for controlling switching of the transmission according to a shift mode according to an operating state of the drive motor and delivering the shift control signal to the shift unit.
일 실시예에서, 상기 변속부는, 상기 제1권선의 일측에 직렬로 연결 설치되어 스위칭되는 제1사이리스터; 상기 제2권선의 다른 일측에 직렬로 연결 설치되어 스위칭되는 제2사이리스터; 및 상기 제1권선과 상기 제1사이리스터의 사이로부터 상기 제2권선과 상기 제2사이리스터의 사이로 연결 설치되어 스위칭되는 제3사이리스터를 포함한다.In one embodiment, the transmission portion includes: a first thyristor connected in series to one side of the first winding to be switched; A second thyristor connected in series to the other side of the second winding to be switched; And a third thyristor connected and switched between the first winding and the first thyristor and between the second winding and the second thyristor.
일 실시예에서, 상기 구동모터는, 상기 변속부의 스위칭에 의해 직렬 및 병렬 중 어느 하나로 연결되는 상기 제1권선과 상기 제2권선을 각각 구비하는 제1변속회로 및 제2변속회로를 포함할 수 있다.In one embodiment, the drive motor may include a first shift circuit and a second shift circuit each having the first winding and the second winding, which are connected in series or parallel by switching of the transmission portion have.
일 실시예에서, 상기 변속부는, 상기 구동모터가 저속 동작 상태에 따른 제1변속모드일 경우 상기 제1권선과 상기 제2권선을 직렬로 연결해 주고, 상기 구동모터가 고속 동작 상태에 따른 제2변속모드일 경우 상기 제1권선과 상기 제2권선을 병렬로 연결해 줄 수 있다.In one embodiment, the transmission portion connects the first winding and the second winding in series when the drive motor is in the first speed change mode in accordance with the low-speed operation state, and the drive motor connects the second In the shift mode, the first winding and the second winding may be connected in parallel.
일 실시예에서, 상기 변속부는, 상기 구동모터가 제1변속모드일 경우 상기 제1사이리스터 및 상기 제2사이리스터가 스위칭-오프되어 상기 제1권선과 상기 제2권선을 직렬로 연결해 주며, 상기 구동모터가 제2변속모드일 경우 상기 제3사이리스터가 스위칭-오프되어 상기 제1권선과 상기 제2권선을 병렬로 연결해 줄 수 있다.In one embodiment, when the drive motor is in the first speed change mode, the first thyristor and the second thyristor are switched off to connect the first winding and the second winding in series, And when the motor is in the second speed change mode, the third thyristor is switched off to connect the first winding and the second winding in parallel.
일 실시예에서, 상기 변속부는, 상기 구동모터가 저속 동작 상태에 따른 제1변속모드일 경우 상기 제1변속회로의 상기 제1권선과 상기 제2권선을 직렬로 연결해 주고, 상기 제2변속회로의 상기 제1권선과 상기 제2권선을 직렬로 연결해 주며, 상기 구동모터가 고속 동작 상태에 따른 제2변속모드일 경우 상기 제1변속회로의 상기 제1권선과 상기 제2권선을 병렬로 연결해주고, 상기 제2변속회로의 상기 제1권선과 상기 제2권선을 병렬로 연결해 주며, 상기 구동모터가 제1변속모드일 경우 상기 제1변속회로 및 상기 제2변속회로 각각의 제1사이리스터 및 제2사이리스터가 스위칭-오프되어 상기 제1권선과 상기 제2권선을 직렬로 연결해 주며, 상기 구동모터가 제2변속모드일 경우 상기 제1변속회로 및 상기 제2변속회로 각각의 제3사이리스터가 스위칭-오프되어 상기 제1권선과 상기 제2권선을 병렬로 연결해 줄 수 있다.In one embodiment, the transmission portion connects the first winding of the first shift circuit and the second winding in series when the drive motor is in the first speed change mode in accordance with the low speed operation state, Wherein the first and second windings of the first shift circuit are connected in parallel when the drive motor is in the second speed change mode in accordance with the high speed operation state, The first thyristor of each of the first shift circuit and the second shift circuit and the first thyristor of each of the first shift circuit and the second shift circuit when the drive motor is in the first shift mode, The second thyristor is switched off to connect the first winding and the second winding in series, and when the drive motor is in the second speed change mode, the third thyristor of each of the first shift circuit and the second shift circuit Switched-off And the first winding and the second winding may be connected in parallel.
일 실시예에서, 상기 변속부는, 정상 상태에서의 스위칭 동작은 전류 주기에 따라 상기 제1사이리스터, 상기 제2사이리스터 또는 상기 제3사이리스터를 저속 스위칭해 주며, 변속 시의 스위칭 동작은 변속제어신호가 입력된 지점으로부터의 다음 제로 크로싱(zero-crossing) 지점에서 상기 제1사이리스터, 상기 제2사이리스터 또는 상기 제3사이리스터를 스위칭해 주며, 상기 구동모터가 상기 인버터로부터 3상 전원을 공급 받을 경우, 각 상에 각각 연결 설치되어 3상 회로를 구성할 수 있다.In one embodiment, the switching operation in the steady state causes the first thyristor, the second thyristor, or the third thyristor to perform low-speed switching in accordance with the current cycle, and the switching operation in the shifting state causes the shifting control signal Switching the first thyristor, the second thyristor or the third thyristor at a next zero-crossing point from an input point, and when the drive motor is supplied with three-phase power from the inverter, So that a three-phase circuit can be constructed.
본 발명의 다른 실시예에 따른 직병렬회로 변경식 다단 변속 방법은, 주행 중인 차량의 토크 및 속도를 입력받는 단계; 입력받은 토크 또는 속도가 변속임계값을 초과하였는지를 판단하는 단계; 입력받은 토크 또는 속도가 변속임계값을 초과한 경우 이에 대응하여 변속부의 스위칭을 제어하기 위한 변속제어신호를 생성하는 단계; 및 변속부에서 변속제어신호에 따라 다수 개의 사이리스터의 스위칭이 제어되어 상기 제1권선과 상기 제2권선을 직렬 및 병렬 중 어느 하나로 연결해 구동모터를 변속시켜 주는 단계를 포함한다.In another aspect of the present invention, there is provided a serial-parallel circuit changeable multi-step shift method comprising: inputting a torque and a speed of a running vehicle; Determining whether the input torque or speed exceeds a shift threshold; Generating a shift control signal for controlling the switching of the transmission in response to the input torque or speed exceeding the shift threshold; And controlling switching of the plurality of thyristors according to the shift control signal in the transmission portion so that the first and second windings are connected in series or parallel to shift the drive motor.
일 실시예에서, 상기 변속시켜 주는 단계는, 상기 구동모터가 저속 동작 상태에 따른 제1변속모드일 경우 상기 변속부의 제1권선과 제2권선을 직렬로 연결해 줄 수 있다.In one embodiment, the shifting step may connect the first winding and the second winding of the transmission portion in series when the drive motor is in the first shift mode according to the low-speed operation state.
일 실시예에서, 상기 변속시켜 주는 단계는, 상기 구동모터가 고속 동작 상태에 따른 제2변속모드일 경우 상기 변속부의 제1권선과 제2권선을 병렬로 연결해 주며, 상기 구동모터가 제1변속모드일 경우 제1사이리스터 및 제2사이리스터가 스위칭-오프되어 제1권선과 제2권선을 직렬로 연결해 주고, 상기 구동모터가 제2변속모드일 경우 제3사이리스터가 스위칭-오프되어 상기 제1권선과 상기 제2권선을 병렬로 연결해 줄 수 있다.In one embodiment, the step of shifting causes the first and second windings of the transmission portion to be connected in parallel when the drive motor is in the second speed change mode according to the high-speed operation state, Mode, the first thyristor and the second thyristor are switched off to turn the first winding and the second winding in series, and when the drive motor is in the second speed change mode, the third thyristor is switched off, And the second winding may be connected in parallel.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 전기자동차의 1회 충전으로 주행거리 연장 및 연비 향상을 위하여 주요 운전 영역에서의 평균 효율을 극대화할 수 있다.According to one aspect of the present invention, an average efficiency in a main operation region can be maximized for extending a mileage and improving fuel economy by charging the electric vehicle once.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 사이리스터(Thyristor)를 이용하여 직병렬 변속 회로를 구성하여 과도상태 없고 끊김 없는 변속이 가능하여 추가적인 스너버 회로를 필요로 하지 아니할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a thyristor is used to constitute a serial-to-parallel transmission circuit, so that no transient state and continuous shifting are possible, so that no additional snubber circuit is required.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 낮은 스위치 손실로 인해 AC전동기 시스템의 고효율 및 경량화를 제공할 수 있다.According to one aspect of the present invention described above, high efficiency and light weight of the AC motor system can be provided due to low switch loss.
도 1은 종래의 중성점철체식 변속 회로를 설명하는 그림이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 4는 2단 변속 시스템의 T-N곡선을 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 2에 있는 변속부를 설명하는 회로도이다.
도 6은 변속 모드에 따른 권선의 연결을 설명하는 회로도이다.
도 7은 제1권선과 제2권선이 직렬 연결에서 병렬 연결로 변속되는 경우의 전류 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8은 제1권선과 제2권선이 병렬 연결에서 직렬 연결로 변속되는 경우의 전류 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9는 도 7 또는 도 8의 변속 시점을 설명하는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직병렬회로 변경식 다단 변속 방법을 설명하는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 12 및 도 13은 변속 모드에 따른 권선의 연결을 설명하는 회로도이다.1 is a diagram for explaining a conventional neutral toothbrush body type shift circuit.
Figs. 2 and 3 are diagrams showing a schematic configuration of a series-parallel circuit changeable multi-stage shift system according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the TN curve of the two-speed transmission system.
5 is a circuit diagram illustrating the transmission portion of Fig.
6 is a circuit diagram for explaining the connection of windings according to the shift mode.
7 is a graph showing a change in current when the first winding and the second winding are shifted from a series connection to a parallel connection.
8 is a graph showing a change in current when the first winding and the second winding are shifted from a parallel connection to a series connection.
FIG. 9 is a graph for explaining the shifting point of time in FIG. 7 or FIG. 8. FIG.
10 is a flowchart illustrating a series-parallel circuit changeable multi-step change method according to another embodiment of the present invention.
11 is a diagram showing a schematic configuration of a series-parallel circuit changeable multi-stage shift system according to another embodiment of the present invention.
12 and 13 are circuit diagrams illustrating the connection of windings according to the shift mode.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 종래의 중성점철체식 변속 회로를 설명하는 그림이다.1 is a diagram for explaining a conventional neutral toothbrush body type shift circuit.
도 1과 같은 종래의 중성점철체식 변속 회로는, 실도로 운전 영역에서의 고효율 영역 범위를 증가시키기 위해 고안되었는데, 적은 수의 IGBT와 다이오드 정류기만을 사용하여 기존 기계적 스위치의 제한된 수명 문제를 해결하고, 변속 시간을 단축시킬 수 있다.The conventional neutral resilient dampers shown in Fig. 1 are designed to increase the range of the high efficiency region in the actual road operation area. The limited lifetime problem of conventional mechanical switches is solved by using only a small number of IGBTs and diode rectifiers, The shift time can be shortened.
그러나, 상술한 종래의 중성점절체식 변속 회로는, 변속 회로 IGBT와 다이오드 정류기의 도통 손실이 크며, 발열로 인해 부피가 큰 방열 시스템을 필요로 하였다. 뿐만 아니라, 변속 시 발생하는 인덕터의 서지 에너지를 흡수하기 위하여 R-C-D 수동 스터버를 별도로 구비하여야 한다는 단점을 가지고 있었다.However, the above-mentioned conventional neutral-point shift type shift circuit requires a heat dissipation system having a large conduction loss between the shift circuit IGBT and the diode rectifier and having a large volume due to heat generation. In addition, R-C-D passive stubbers have to be separately provided in order to absorb the surge energy of the inductor generated during shifting.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.Figs. 2 and 3 are diagrams showing a schematic configuration of a series-parallel circuit changeable multi-stage shift system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템은, 구동모터(100), 인버터(200), 변속부(300) 및 제어부(400)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the series-parallel circuit changeable multistage transmission system according to an embodiment of the present invention includes a
구동모터(100)는, 인버터(200)로부터 공급되는 전원이 인가되는 제1권선(110) 및 제2권선(120)을 구비하며, 변속부(300)의 스위칭 동작에 따라 제1권선(110)과 제2권선(120)이 직렬 및 병렬 중 어느 하나로 연결해 준다.The
일 실시예에서, 구동모터(100)는, 도 11에 도시된 바와 같이 각각이 다수 개의 사이리스터의 스위칭에 의해 직렬 및 병렬 중 어느 하나로 연결되는 제1권선(110)과 제2권선(120)을 구비하는 제1변속회로(130) 및 제2변속회로(140)를 포함하는 두 개의 변속회로로 형성될 수 있다. 이때, 제1변속회로(130) 및 제2변속회로(140)의 연결 관계는, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 제1사이리스터(310), 제2사이리스터(320) 및 제3사이리스터(330)의 스위칭에 의해 제어될 수 있다.In one embodiment, the
인버터(200)는, 구동모터(100)의 특성에 대응하여 전원을 변환시켜 구동모터(100)로 공급한다.The
일 실시예에서, 인버터(200)는, 전기차에 전원을 공급하기 위한 배터리(500)에 연결 설치되어, 다수 개의 IGBT 및 DC Link Capacitor로 형성되며, 배터리(500)로부터 공급되는 전원을 차량을 구동시켜 주기 위한 구동모터(100)의 특성에 맞게 전원을 변환시킨 후 구동모터(100)에 인가되도록 할 수 있다. 즉, 인버터(200)는 배터리(500)의 전압을 3상으로 변압시켜 구동모터(100)에 인가한다.In one embodiment, the
본 실시예에서의 구동모터(100)는, 3상 모터를 기본으로 사용하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Although the
변속부(300)는, 인버터(200)로부터 공급되는 전원이 인가되는 제1권선(110)과 제2권선(120)을 직렬 및 병렬 중 어느 하나로 연결해 주기 위해 제어부(400)로부터 전달되는 변속제어신호에 따라 다수 개의 사이리스터(가장 잘 알려진 4층 반도체 소자로, 흔히 이를 실리콘 제어 정류기(silicon controlled rectifier: SCR)라고도 함)의 스위칭을 제어한다.The
일 실시예에서, 변속부(300)는, 구동모터(100)가 인버터(200)로부터 3상 전원을 공급 받을 경우, 각 상에 각각 연결 설치되어 3상 회로를 구성할 수 있다.In one embodiment, when the
제어부(400)는, 구동모터(100)의 동작 상태에 따른 변속모드에 따라 변속부(300)의 스위칭을 제어하기 위한 변속제어신호를 생성시켜 변속부(300)로 전달한다.The
상술한 바와 같은 구성을 가지는 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템은, 사이리스터를 이용한 변속 회로를 제공함으로써, 운전 영역에 따라 모터 권선을 직렬 및 병렬 중 어느 하나로 변속시켜 고효율의 운전 영역을 확장하도록 할 수 있다.The series-parallel circuit changeable multistage transmission system having the above-described configuration can provide a high-efficiency operation region by shifting the motor windings in series or in parallel depending on the operation region by providing a shift circuit using a thyristor have.
또한, 기존 기계적 스위치의 제한된 수명 문제를 해결하고 변속 시간을 단축시킬 수 있으며, 변속 시 과도상태 없는 모드 전환이 가능하여 별도의 스너버 회로(snubber circuit, 완충 회로로서, 급격한 변화를 누그러뜨리고, 입력 신호에서 원하지 않는 노이즈 등을 제거하기 위하여 사용하는 회로)가 필요치 않으며, 변속 회로 사이리스터의 총 손실이 작으며, 발열로 인한 방열 시스템을 적게 필요로 한다.In addition, it can solve the limited lifetime problem of conventional mechanical switch and shorten the shift time, and it is possible to switch the mode without transient state during shifting, so that it can be used as a separate snubber circuit (buffer circuit, Circuitry used to remove unwanted noise from the signal) is not required, the total loss of the transmission circuit thyristor is small, and less heat dissipation due to heat generation is required.
도 4는 2단 변속 시스템의 T-N곡선을 나타내는 그래프이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 변속에 의할 경우 저속 구간과 고속 구간 간의 변속이 과도상태나 끊김 없이 수행되도록 구현할 수 있어, 추가적인 스너버 회로를 구비하지 않아도 되며, 낮은 스위치 손실로 인해 AC 전동기 시스템의 고효율 및 경량화를 기대할 수 있다.4 is a graph showing a T-N curve of the two-speed transmission system. Referring to FIG. 4, in the shift according to the present invention, it is possible to realize a shift operation between a low speed section and a high speed section without transient state or interruption, so that an additional snubber circuit is not required, A high efficiency and light weight of the motor system can be expected.
도 5는 도 2에 있는 변속부를 설명하는 도면이다.5 is a view for explaining a speed change portion in Fig.
도 5를 참조하면, 변속부(300)는, 제1사이리스터(310), 제2사이리스터(320) 및 제3사이리스터(330)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the
제1사이리스터(310)는, 제1권선(110)의 일측에 직렬로 연결 설치되며, 제어부(400)로부터 전달되는 변속제어신호에 따라 스위칭-온 또는 스위칭-오프 된다.The
제2사이리스터(320)는, 제2권선(120)의 다른 일측에 직렬로 연결 설치되며, 제어부(400)로부터 전달되는 변속제어신호에 따라 스위칭-온 또는 스위칭-오프 된다.The
제3사이리스터(330)는, 제1권선(110)과 제1사이리스터(310)의 사이로부터 제2권선(120)과 제2사이리스터(320)의 사이로 연결 설치되며, 제어부(400)로부터 전달되는 변속제어신호에 따라 스위칭-온 또는 스위칭-오프 된다.The
상술한 바와 같은 구성을 가지는 변속부(300)는, 구동모터(100)가 저속 동작 상태에 따른 제1변속모드일 경우 제1권선(110)과 제2권선(120)을 직렬로 연결해 주고(도 6(a) 참조), 구동모터(100)가 고속 동작 상태에 따른 제2변속모드일 경우 제1권선(110)과 제2권선(120)을 병렬로 연결(도 6(b) 참조)해 줄 수 있다.The
상술한 바와 같은 구성을 가지는 변속부(300)는, 도 6(a)에 도시된 바와 같이 구동모터(100)가 저속 동작에 따른 제1변속모드일 경우 제1사이리스터(310) 및 제2사이리스터(320)가 스위칭-오프되고, 제3사이리스터(330)만이 스위칭-온 되어 제1권선(110)과 제2권선(120)을 직렬로 연결해 줄 수 있다.6 (a), when the
상술한 바와 같은 구성을 가지는 변속부(300)는, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 구동모터(100)가 고속 동작에 따른 제2변속모드일 경우 제3사이리스터(330)가 스위칭-오프되고, 제1사이리스터(310) 및 제2사이리스터(320)가 스위칭-온 되어 제1권선(110)과 제2권선(120)을 병렬로 연결해 줄 수 있다.6 (b), when the
상술한 바와 같은 구성을 가지는 변속부(300)는, 정상 상태에서의 스위칭 동작은 전류 주기에 따라 제1사이리스터(310), 제2사이리스터(320) 또는 제3사이리스터(330)를 저속 스위칭해 주며, 변속 시의 스위칭 동작은 변속제어신호가 입력된 지점으로부터의 다음 제로 크로싱(zero-crossing) 지점에서 제1사이리스터(310), 제2사이리스터(320) 또는 제3사이리스터(330)를 스위칭해 줄 수 있다.In the
도 7은 제1권선(110)과 제2권선(120)이 직렬 연결에서 병렬 연결로 변속되는 경우의 전류 변화를 나타낸 그래프이다. 도 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, "변속 신호"가 입력될 경우, 다음 제로 크로싱(zero crossing) 지점에서 스위칭 신호를 줌으로써, 변속 시 과도상태 없는 모드전환이 가능하다.7 is a graph showing a change in current when the first winding 110 and the second winding 120 are shifted from a series connection to a parallel connection. As can be seen from Fig. 7, when a "shift signal" is input, a switching signal is provided at the next zero crossing point, thereby enabling mode switching without transient state during shift.
도 8은 제1권선(110)과 제2권선(120)이 병렬 연결에서 직렬 연결로 변속되는 경우의 전류 변화를 나타낸 그래프이다. 도 8에서 역시 도 7에서와 같이 "변속 신호"가 입력될 경우, 다음 제로 크로싱(zero crossing) 지점에서 스위칭 신호를 줌으로써, 변속 시 과도상태 없는 모드전환이 가능하다.8 is a graph showing a change in current when the first winding 110 and the second winding 120 are shifted from a parallel connection to a series connection. In FIG. 8, when the "shift signal" is input as shown in FIG. 7, the switching signal is given at the next zero crossing point, thereby enabling mode switching without transient state during shift.
도 9는 도 7 또는 도 8의 변속 시점을 설명하는 그래프이다. 도 9를 참조하면, 변속 신호가 입력되었을 때 다음 제로 크로싱 지점에서 변속 스위칭을 수행하는데, 전류가 제로(zero)가 되었을 때 사이리스터를 스위칭-오프시켜 주기 때문에 스위치 과전압이 발생하는 것을 방지할 수 있다.FIG. 9 is a graph for explaining the shifting point of time in FIG. 7 or FIG. 8. FIG. Referring to FIG. 9, when the shift signal is inputted, the shift switching is performed at the next zero crossing point. Since the thyristor is switched off when the current becomes zero, it is possible to prevent the occurrence of the switch overvoltage .
상술한 바와 같은 구성을 가지는 변속부(300)는, 도 11에 도시된 바와 같이 제1변속회로(130) 및 제2변속회로(140)의 두 개의 변속회로로 형성되는 경우에는 다음과 같이 동작할 수 있다.11, when the
일 실시예에서, 변속부(300)는, 차량의 구동모터(100)가 저속 동작 상태에 따른 제1변속모드일 경우 변속부(300)의 제1변속회로(130)의 제1권선(110)과 제2권선(120)을 직렬로 연결해 주고, 제2변속회로(140)의 제1권선(110)과 제2권선(120)을 직렬로 연결해 주거나, 차량의 구동모터(100)가 고속 동작 상태에 따른 제2변속모드일 경우 변속부(300)의 제1변속회로(130)의 제1권선(110)과 제2권선(120)을 병렬로 연결해 주고, 제2변속회로(140)의 제1권선(110)과 제2권선(120)을 병렬로 연결해 줄 수 있다.In one embodiment, the
도 12를 참조하면, 제1변속모드일 경우 제1변속회로(130)의 제1권선(110)과 제2권선(120)이 직렬 연결되고, 제2변속회로(140)의 제1권선(110)과 제2권선(120)이 직렬 연결되며, 제1변속회로(130)와 제2변속회로(140)가 전체로서 병렬 회로가 됨을 확인할 수 있다. 즉, 제1권선(110)과 제2권선(120)의 직렬 연결에 의해 형성되는 제1변속회로(130)와, 역시 제1권선(110)과 제2권선(120)의 직렬 연결에 의해 형성되는 제2변속회로(140)는 서로 병렬 회로가 된다.12, in the first speed change mode, the first winding 110 and the second winding 120 of the
도 13을 참조하면, 제2변속모드일 경우 제1변속회로(130)의 제1권선(110)과 제2권선(120)이 병렬 연결되고, 제2변속회로(140)의 제1권선(110)과 제2권선(120)이 병렬 연결되며, 제1변속회로(130)와 제2변속회로(140)가 전체로서도 병렬 회로가 됨을 확인할 수 있다. 즉, 제1변속회로(130)의 제1권선(110) 및 제2권선(120)과 제2변속회로(140)의 제1권선(110) 및 제2권선(120)이 모두 병렬 연결되는 회로가 된다.13, in the second speed change mode, the first winding 110 and the second winding 120 of the
일 실시예에서, 제1변속회로(130) 및 제2변속회로(140)는, 도 12 및 도 13의 경우 각각이 동일하게 직렬 연결 또는 병렬 연결이 되는 것을 들어 설명을 하였으나, 이와 달리 제1변속회로(130)는 직렬 연결이나 제2변속회로(140)는 병렬 연결 또는 제1변속회로(130)는 병렬 연결이나 제2변속회로(140)는 직렬 연결 등과 같이 그 연결 형식이 상이하여도 무방하다.In the embodiment, the
일 실시예에서, 변속부(300)는, 차량의 구동모터(100)가 제1변속모드일 경우 제1변속회로(130) 및 제2변속회로(140) 각각의 제1사이리스터(310) 및 제2사이리스터(320)가 스위칭-오프되어 제1권선(110)과 제2권선(120)을 직렬로 연결해 주고, 구동모터(100)가 제2변속모드일 경우 제1변속회로(130) 및 제2변속회로(140) 각각의 제3사이리스터(330)가 스위칭-오프되어 제1권선(110)과 제2권선(120)을 병렬로 연결해 줄 수 있다.In one embodiment, the
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직병렬회로 변경식 다단 변속 방법을 설명하는 순서도이다.10 is a flowchart illustrating a series-parallel circuit changeable multi-step change method according to another embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 직병렬회로 변경식 다단 변속 방법은, 먼저 제어부(400)는 주행 중인 차량의 토크 및 속도를 입력받는다(S1010).Referring to FIG. 10, in the series-parallel circuit changeable multi-step shift method, the
상술한 단계 S1010에서 토크 및 속도가 입력되면, 제어부(400)는 입력받은 토크 또는 속도가 변속임계값을 초과하였는지를 판독하며, 입력받은 토크 또는 속도가 변속임계값을 초과한 경우(S1020의 Yes의 경우) 이에 대응하여 변속부(300)의 스위칭을 제어하기 위한 변속제어신호를 생성시켜 변속부(300)로 전달한다(S1030).When the torque and the speed are input in the above-described step S1010, the
상술한 단계 S1030에서 변속제어신호를 생성하면, 변속부(300)는 제어부(400)로부터 전달되는 변속제어신호에 따라 스위칭이 제어되어 제1권선(110)과 제2권선(120)을 직렬 및 병렬 중 어느 하나로 연결함으로써 변속시켜 준다(S1040).When the shift control signal is generated in step S1030, the
일 실시예에서, 구동모터(100)는, 도 11에 도시된 바와 같이 각각이 다수 개의 사이리스터의 스위칭에 의해 직렬 및 병렬 중 어느 하나로 연결되는 제1권선(110)과 제2권선(120)을 구비하는 제1변속회로(130) 및 제2변속회로(140)를 포함하는 두 개의 변속회로로 형성될 수 있다. 이때, 제1변속회로(130) 및 제2변속회로(140)의 연결 관계는, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 제1사이리스터(310), 제2사이리스터(320) 및 제3사이리스터(330)의 스위칭에 의해 제어될 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 변속시켜 주는 단계(S1040)는, 차량의 구동모터(100)가 저속 동작 상태에 따른 제1변속모드일 경우 변속부(300)의 제1권선(110)과 제2권선(120)을 직렬로 연결해 주거나, 차량의 구동모터(100)가 고속 동작 상태에 따른 제2변속모드일 경우 변속부(300)의 제1권선(110)과 제2권선(120)을 병렬로 연결해 줄 수 있다.The shifting step S1040 may shift the first and
일 실시예에서, 변속시켜 주는 단계(S1040)는, 차량의 구동모터(100)가 저속 동작 상태에 따른 제1변속모드일 경우 변속부(300)의 제1변속회로(130)의 제1권선(110)과 제2권선(120)을 직렬로 연결해 주고, 제2변속회로(140)의 제1권선(110)과 제2권선(120)을 직렬로 연결해 주거나, 차량의 구동모터(100)가 고속 동작 상태에 따른 제2변속모드일 경우 변속부(300)의 제1변속회로(130)의 제1권선(110)과 제2권선(120)을 병렬로 연결해 주고, 제2변속회로(140)의 제1권선(110)과 제2권선(120)을 병렬로 연결해 줄 수 있다.In one embodiment, step S1040 of shifting is performed when the
제1권선(110)과 제2권선(120)을 직렬로 연결해 주거나, 차량의 구동모터(100)가 고속 동작 상태에 따른 제2변속모드일 경우 변속부(300)의 제1권선(110)과 제2권선(120)을 병렬로 연결해 줄 수 있다.The first winding 110 and the second winding 120 may be connected in series or the first winding 110 of the
도 12를 참조하면, 제1변속모드일 경우 제1변속회로(130)의 제1권선(110)과 제2권선(120)이 직렬 연결되고, 제2변속회로(140)의 제1권선(110)과 제2권선(120)이 직렬 연결되며, 제1변속회로(130)와 제2변속회로(140)가 전체로서 병렬 회로가 됨을 확인할 수 있다. 즉, 제1권선(110)과 제2권선(120)의 직렬 연결에 의해 형성되는 제1변속회로(130)와, 역시 제1권선(110)과 제2권선(120)의 직렬 연결에 의해 형성되는 제2변속회로(140)는 서로 병렬 회로가 된다.12, in the first speed change mode, the first winding 110 and the second winding 120 of the
도 13을 참조하면, 제2변속모드일 경우 제1변속회로(130)의 제1권선(110)과 제2권선(120)이 병렬 연결되고, 제2변속회로(140)의 제1권선(110)과 제2권선(120)이 병렬 연결되며, 제1변속회로(130)와 제2변속회로(140)가 전체로서도 병렬 회로가 됨을 확인할 수 있다. 즉, 제1변속회로(130)의 제1권선(110) 및 제2권선(120)과 제2변속회로(140)의 제1권선(110) 및 제2권선(120)이 모두 병렬 연결되는 회로가 된다.13, in the second speed change mode, the first winding 110 and the second winding 120 of the
일 실시예에서, 제1변속회로(130) 및 제2변속회로(140)는, 도 12 및 도 13의 경우 각각이 동일하게 직렬 연결 또는 병렬 연결이 되는 것을 들어 설명을 하였으나, 이와 달리 제1변속회로(130)는 직렬 연결이나 제2변속회로(140)는 병렬 연결 또는 제1변속회로(130)는 병렬 연결이나 제2변속회로(140)는 직렬 연결 등과 같이 그 연결 형식이 상이하여도 무방하다.In the embodiment, the
일 실시예에서, 변속시켜 주는 단계(S1040)는, 차량의 구동모터(100)가 제1변속모드일 경우 제1사이리스터(310) 및 제2사이리스터(320)가 스위칭-오프되어 제1권선(110)과 제2권선(120)을 직렬로 연결해 주고, 구동모터(100)가 제2변속모드일 경우 제3사이리스터(330)가 스위칭-오프되어 제1권선(110)과 제2권선(120)을 병렬로 연결해 줄 수 있다.In one embodiment, the shifting step S1040 includes shifting the
일 실시예에서, 변속시켜 주는 단계(S1040)는, 차량의 구동모터(100)가 제1변속모드일 경우 제1변속회로(130) 및 제2변속회로(140) 각각의 제1사이리스터(310) 및 제2사이리스터(320)가 스위칭-오프되어 제1권선(110)과 제2권선(120)을 직렬로 연결해 주고, 구동모터(100)가 제2변속모드일 경우 제1변속회로(130) 및 제2변속회로(140) 각각의 제3사이리스터(330)가 스위칭-오프되어 제1권선(110)과 제2권선(120)을 병렬로 연결해 줄 수 있다.In one embodiment, shifting step S1040 is performed when the
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. You will understand.
본 발명에 따르면, 전기자동차 구동용 전동기의 주요 운전 영역에서 효율 극대화하기 위해 기존 기계적 스위치를 이용한 변속 시스템에서 변속 시 발생하는 모터 전류 및 토크 단절 문제가 안 생기도록 전자기적 스위치(Thyristor)를 이용하여 구성된 직병렬회로 변경 변속 회로를 제공한다.According to the present invention, in order to maximize the efficiency in the main operation range of the electric motor for driving an electric vehicle, an electromagnetic switch (Thyristor) is used so that the problem of motor current and torque disconnection occurring during shifting in a transmission system using a conventional mechanical switch can be avoided Thereby providing a serial-parallel circuit change-over shift circuit.
따라서, 전기자동차의 1회 충전으로 주행거리 연장 및 연비 향상을 위하여 주요 운전 영역에서의 평균 효율을 극대화할 수 있다.Therefore, it is possible to maximize the average efficiency in the main operation region in order to extend the mileage and improve the fuel efficiency by charging the electric vehicle once.
또한, 사이리스터(Thyristor)를 이용하여 직병렬 변속 회로를 구성하여 과도상태 없고 끊김 없는 변속이 가능하여 추가적이 스너버 회로를 필요로 하지 아니할 수 있다.In addition, a thyristor may be used to constitute a series-parallel transmission circuit, so that no transient state and continuous shifting are possible, so that additional snubber circuits may not be required.
나아가, 낮은 스위치 손실로 인해 AC전동기 시스템의 고효율 및 경량화를 제공할 수 있다.Furthermore, low switch losses can provide high efficiency and light weight of AC motor systems.
100: 구동모터
110: 제1권선
120: 제2권선
200: 인버터
130: 제1변속회로
140: 제2변속회로
300: 변속부
310: 제1사이리스터
320: 제2사이리스터
330: 제3사이리스터
400: 제어부
500: 배터리100: drive motor
110: 1st winding
120: Secondary winding
200: Inverter
130: first shift circuit
140: 2nd shift circuit
300:
310: First thyristor
320: Second thyristor
330: Third thyristor
400:
500: Battery
Claims (10)
상기 구동모터의 동작 상태에 대응하여 전원을 변환시켜 상기 구동모터로 공급하는 인버터;
상기 인버터로부터 공급되는 전원이 인가되는 상기 제1권선과 상기 제2권선을 직렬 및 병렬 중 어느 하나로 연결해 주기 위해 변속제어신호에 따라 다수 개의 사이리스터의 스위칭을 제어하는 변속부; 및
상기 구동모터의 동작 상태에 따른 변속모드에 따라 상기 변속부의 스위칭을 제어하기 위한 변속제어신호를 생성시켜 상기 변속부로 전달하는 제어부를 포함하는 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템.
A drive motor having a first winding and a second winding;
An inverter for converting power to supply power to the drive motor in accordance with an operation state of the drive motor;
A transmission for controlling the switching of a plurality of thyristors according to a shift control signal to connect the first and second windings to which the power supplied from the inverter is applied, either in series or in parallel; And
And a control unit for generating a shift control signal for controlling switching of the transmission according to a shift mode according to an operating state of the drive motor and transmitting the generated shift control signal to the shift unit.
상기 제1권선의 일측에 직렬로 연결 설치되어 스위칭되는 제1사이리스터;
상기 제2권선의 다른 일측에 직렬로 연결 설치되어 스위칭되는 제2사이리스터; 및
상기 제1권선과 상기 제1사이리스터의 사이로부터 상기 제2권선과 상기 제2사이리스터의 사이로 연결 설치되어 스위칭되는 제3사이리스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템.
The transmission according to claim 1,
A first thyristor connected in series to one side of the first winding to be switched;
A second thyristor connected in series to the other side of the second winding to be switched; And
And a third thyristor connected between the first winding and the first thyristor and connected between the second winding and the second thyristor to switch between the first thyristor and the first thyristor.
상기 변속부의 스위칭에 의해 직렬 및 병렬 중 어느 하나로 연결되는 상기 제1권선과 상기 제2권선을 각각 구비하는 제1변속회로 및 제2변속회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템.
3. The motor drive device according to claim 2,
And a first shift circuit and a second shift circuit each having the first winding and the second winding connected in series or in parallel by switching of the transmission portion, system.
상기 구동모터가 저속 동작 상태에 따른 제1변속모드일 경우 상기 제1권선과 상기 제2권선을 직렬로 연결해 주고, 상기 구동모터가 고속 동작 상태에 따른 제2변속모드일 경우 상기 제1권선과 상기 제2권선을 병렬로 연결해 주는 것을 특징으로 하는 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템.
The transmission according to claim 2,
The first winding and the second winding are connected in series when the drive motor is in the first speed change mode in accordance with the low speed operation state and when the drive motor is in the second speed change mode according to the high speed operation state, And the second windings are connected in parallel to each other.
상기 구동모터가 제1변속모드일 경우 상기 제1사이리스터 및 상기 제2사이리스터가 스위칭-오프되어 상기 제1권선과 상기 제2권선을 직렬로 연결해 주며, 상기 구동모터가 제2변속모드일 경우 상기 제3사이리스터가 스위칭-오프되어 상기 제1권선과 상기 제2권선을 병렬로 연결해 주는 것을 특징으로 하는 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템.
5. The automatic transmission according to claim 4,
When the drive motor is in the first speed change mode, the first thyristor and the second thyristor are switched off to connect the first and second windings in series, and when the drive motor is in the second speed change mode, And the third thyristor is switched off so that the first winding and the second winding are connected in parallel.
상기 구동모터가 저속 동작 상태에 따른 제1변속모드일 경우 상기 제1변속회로의 상기 제1권선과 상기 제2권선을 직렬로 연결해 주고, 상기 제2변속회로의 상기 제1권선과 상기 제2권선을 직렬로 연결해 주며, 상기 구동모터가 고속 동작 상태에 따른 제2변속모드일 경우 상기 제1변속회로의 상기 제1권선과 상기 제2권선을 병렬로 연결해주고, 상기 제2변속회로의 상기 제1권선과 상기 제2권선을 병렬로 연결해 주며,
상기 구동모터가 제1변속모드일 경우 상기 제1변속회로 및 상기 제2변속회로 각각의 제1사이리스터 및 제2사이리스터가 스위칭-오프되어 상기 제1권선과 상기 제2권선을 직렬로 연결해 주며, 상기 구동모터가 제2변속모드일 경우 상기 제1변속회로 및 상기 제2변속회로 각각의 제3사이리스터가 스위칭-오프되어 상기 제1권선과 상기 제2권선을 병렬로 연결해 주는 것을 특징으로 하는 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템.
4. The automatic transmission according to claim 3,
Wherein the first and second windings of the first shift circuit and the second winding are connected in series when the drive motor is in the first speed change mode in accordance with the low speed operation state, The first and second windings of the first shift circuit are connected in parallel when the drive motor is in the second speed change mode in accordance with the high speed operation state, The first winding and the second winding are connected in parallel,
The first thyristor and the second thyristor of each of the first shift circuit and the second shift circuit are switched off when the drive motor is in the first speed change mode to connect the first and second windings in series, And the third thyristor of each of the first shift circuit and the second shift circuit is switched off when the drive motor is in the second speed change mode to connect the first and second windings in parallel. Parallel circuit changeable multistage transmission system.
정상 상태에서의 스위칭 동작은 전류 주기에 따라 상기 제1사이리스터, 상기 제2사이리스터 또는 상기 제3사이리스터를 저속 스위칭해 주며, 변속 시의 스위칭 동작은 변속제어신호가 입력된 지점으로부터의 다음 제로 크로싱(zero-crossing) 지점에서 상기 제1사이리스터, 상기 제2사이리스터 또는 상기 제3사이리스터를 스위칭해 주며,
상기 구동모터가 상기 인버터로부터 3상 전원을 공급 받을 경우, 각 상에 각각 연결 설치되어 3상 회로를 구성하는 것을 특징으로 하는 직병렬회로 변경식 다단 변속 시스템.
4. The automatic transmission according to claim 3,
The switching operation in the steady state causes the first thyristor, the second thyristor or the third thyristor to perform low-speed switching in accordance with the current period, and the switching operation at the time of shifting causes the next zero crossing from the point where the shift control signal is input crossing the first thyristor, the second thyristor or the third thyristor,
And wherein when said drive motor is supplied with three-phase power from said inverter, said drive motor is connected to each phase to constitute a three-phase circuit.
입력받은 토크 또는 속도가 변속임계값을 초과하였는지를 판단하는 단계;
입력받은 토크 또는 속도가 변속임계값을 초과한 경우 이에 대응하여 변속부의 스위칭을 제어하기 위한 변속제어신호를 생성하는 단계; 및
변속부에서 변속제어신호에 따라 다수 개의 사이리스터의 스위칭이 제어되어 상기 제1권선과 상기 제2권선을 직렬 및 병렬 중 어느 하나로 연결해 구동모터를 변속시켜 주는 단계를 포함하는 직병렬회로 변경식 다단변속 방법.
Receiving a torque and a speed of the vehicle while driving;
Determining whether the input torque or speed exceeds a shift threshold;
Generating a shift control signal for controlling the switching of the transmission in response to the input torque or speed exceeding the shift threshold; And
And a step of shifting the drive motor by connecting the first winding and the second winding either in series or in parallel by controlling the switching of the plurality of thyristors in accordance with the shift control signal in the transmission portion, Way.
상기 구동모터가 저속 동작 상태에 따른 제1변속모드일 경우 상기 변속부의 제1권선과 제2권선을 직렬로 연결해 주는 것을 특징으로 하는 직병렬회로 변경식 다단변속 방법.
9. The method according to claim 8,
Wherein the first winding and the second winding of the transmission portion are connected in series when the drive motor is in the first speed change mode according to the low speed operation state.
상기 구동모터가 고속 동작 상태에 따른 제2변속모드일 경우 상기 변속부의 제1권선과 제2권선을 병렬로 연결해 주며,
상기 구동모터가 제1변속모드일 경우 제1사이리스터 및 제2사이리스터가 스위칭-오프되어 제1권선과 제2권선을 직렬로 연결해 주고, 상기 구동모터가 제2변속모드일 경우 제3사이리스터가 스위칭-오프되어 상기 제1권선과 상기 제2권선을 병렬로 연결해 주는 것을 특징으로 하는 직병렬회로 변경식 다단변속 방법.9. The method according to claim 8,
And the first and second windings of the transmission portion are connected in parallel when the drive motor is in the second speed change mode according to the high speed operation state,
Wherein the first thyristor and the second thyristor are switched off when the drive motor is in the first speed change mode to connect the first winding and the second winding in series, and when the drive motor is in the second speed change mode, - turns off so that the first winding and the second winding are connected in parallel.
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CN116743030A (en) * | 2023-06-28 | 2023-09-12 | 浙江海川电气科技有限公司 | Permanent magnet brushless gear shifting motor |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0128671A2 (en) * | 1983-05-17 | 1984-12-19 | Donald Francis Binns | Improvements in or relating to electric motors |
JPH10164703A (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-19 | Nissan Motor Co Ltd | Overload preventive device for electric vehicle |
KR20070066817A (en) * | 2003-03-26 | 2007-06-27 | 웨이브크레스트 래버러토리스, 엘엘씨 | Multiphase motor having different winding configurations for respective speed ranges |
JP2010017055A (en) * | 2008-07-07 | 2010-01-21 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | Motor drive |
JP2012191813A (en) * | 2011-03-14 | 2012-10-04 | Denso Corp | Rotary electric machine and control method thereof |
KR101251909B1 (en) | 2011-03-24 | 2013-04-08 | (주)모토닉 | Apparatus and method for gear shift controlling of electric vehicle |
KR20150123541A (en) | 2014-04-25 | 2015-11-04 | 신봉희 | System for controlling motor and bms of electric vehicle using igbt and the control method thereof |
KR20160032354A (en) * | 2014-09-15 | 2016-03-24 | 현대모비스 주식회사 | Apparatus for applying an electric current control of motor |
-
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- 2017-11-22 KR KR1020170156488A patent/KR102192346B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0128671A2 (en) * | 1983-05-17 | 1984-12-19 | Donald Francis Binns | Improvements in or relating to electric motors |
JPH10164703A (en) * | 1996-11-27 | 1998-06-19 | Nissan Motor Co Ltd | Overload preventive device for electric vehicle |
KR20070066817A (en) * | 2003-03-26 | 2007-06-27 | 웨이브크레스트 래버러토리스, 엘엘씨 | Multiphase motor having different winding configurations for respective speed ranges |
JP2010017055A (en) * | 2008-07-07 | 2010-01-21 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | Motor drive |
JP2012191813A (en) * | 2011-03-14 | 2012-10-04 | Denso Corp | Rotary electric machine and control method thereof |
KR101251909B1 (en) | 2011-03-24 | 2013-04-08 | (주)모토닉 | Apparatus and method for gear shift controlling of electric vehicle |
KR20150123541A (en) | 2014-04-25 | 2015-11-04 | 신봉희 | System for controlling motor and bms of electric vehicle using igbt and the control method thereof |
KR20160032354A (en) * | 2014-09-15 | 2016-03-24 | 현대모비스 주식회사 | Apparatus for applying an electric current control of motor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116743030A (en) * | 2023-06-28 | 2023-09-12 | 浙江海川电气科技有限公司 | Permanent magnet brushless gear shifting motor |
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Publication number | Publication date |
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