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논문 상세정보

이동로봇용 In-Wheel Motor의 가속수명시험

Accelerated Life Test of In-Wheel Motor for Mobile Robot

초록

In-Wheel System은 고성능의 전기모터를 Wheel에 직접 장착하여 파워트레인 요소를 모두 제거함으로써 차량시스템의 효율을 높인 시스템이다. 추후 친환경 차량에 적용할 수 있는 신개념의 플랫폼을 제공할 수 있는 고효율, 고성능 차량 시스템이기에 다양한 분야에 적용되고 있다. 이러한 시스템의 급증은 우리 생활의 안전과 직결되므로 개발단계에서 부품의 신뢰성을 확인하고 인증하여야 한다. 신뢰성이란 "부품이나 시스템이 주어진 환경에서 고장 없이 일정기간 동안 요구기능을 수행하는 특성"이다. 따라서 본 논문에서는 In-Wheel System의 핵심 부품인 In-Wheel Motor를 신뢰성 평가 중 하나인 내구 수명에 대한 검증 방안을 In-Wheel Motor의 운전 조건으로부터 가감속 토크 및 실효토크를 계산해서 이를 바탕으로 가속수명시험을 위한 속도 패턴을 제안하여 시험시간을 단축하고, 또한 In-Wheel Motor의 수명 신뢰성을 검증한다.

Abstract

In-Wheel System is a high-efficiency system to supply a new concept of platform which raises the efficiency of motor drive system and applies it to an environment-friendly automobile by installing a highly efficient electric motor directly to wheels and removing factors of power train. The proliferation of these systems is directly related to the safety of our lives, so check the reliability of the part in the development phase and should be certified. Reliability is the ability of a system or component to perform its required functions under stated conditions for a specified period of time. This paper presents to the verification methods for durability, one of reliability assessments of the Motor, the study calculated acceleration and deceleration torque and the effective torque from driving conditions of In-Wheel Motor, and based on this, it reduced the test time and suggested the verification methods of In-Wheel Motor reliability through the accelerated life test.

질의응답 

키워드에 따른 질의응답 제공
핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
In-Wheel System
In-Wheel System이란?
고성능의 전기모터를 Wheel에 직접 장착하여 파워트레인 요소를 모두 제거함으로써 차량시스템의 효율을 높인 시스템

In-Wheel System은 고성능의 전기모터를 Wheel에 직접 장착하여 파워트레인 요소를 모두 제거함으로써 차량시스템의 효율을 높인 시스템이다. 추후 친환경 차량에 적용할 수 있는 신개념의 플랫폼을 제공할 수 있는 고효율, 고성능 차량 시스템이기에 다양한 분야에 적용되고 있다.

인휠 시스템
인휠 시스템의 주요 구성요소는 무엇인가?
제어장치(Controller)로부터 운동신호를 받아서 그 신호에 맞는 동작을 하도록 모터에 전원을 공급하고, 모터의 속도 및 위치를 피드백 받아 속도 및 위치를 제어하는 드라이버와 드라이버로부터 전원을 공급 받아 지령한대로 정확히 운동을 하는 정밀 동기모터로 이루어져 있다

인휠 시스템(In-Wheel System)은 모터, 브레이크, 센서 및 바퀴의 조합으로 이루어지며 차량시스템이나 이동체 등에 있어서 동작 및 성능을 좌우하는 구동장치의 핵심부품으로써 품질, 성능 및 크기를 좌우한다고 할 수 있다. 주요 구성요소로써 제어장치(Controller)로부터 운동신호를 받아서 그 신호에 맞는 동작을 하도록 모터에 전원을 공급하고, 모터의 속도 및 위치를 피드백 받아 속도 및 위치를 제어하는 드라이버와 드라이버로부터 전원을 공급 받아 지령한대로 정확히 운동을 하는 정밀 동기모터로 이루어져 있다. 동기모터는 전류가 흘러 회전자계를 형성하는 고정자권선을 포함한 고정자부와 고성능 영구자석이 설치된 회전자, 고정자와 회전자를 구조적으로 견고하게 지탱하며 회전자의 회전을 원활히 하도록 하는 기구부, 동기모터의 속도 및 위치를 감지하여 드라이버에 속도 및 위치 신호를 피드백(Feedback)하는 센서, 플랫폼의 정지 시 위치이동을 하지 않도록 고정시키는 브레이크로 이루어진다[5].

인휠 시스템
인휠 시스템이 적용되는 분야는?
전기자동차, 전기 스쿠터, 전기휠체어, 골프카, 이동로봇 등 다양한 분야에 적용되고 있다

이 인휠 시스템(In-Wheel System)은 에너지 효율을 극대화 시킨 친환경적인 기술이기에 전기자동차, 전기 스쿠터, 전기휠체어, 골프카, 이동로봇 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 따라서 이러한 시스템의 급증은 우리 생활의 안전과 직결되는 문제로 인식되며, 이러한 문제로 인하여 각 개발단계에서 부품의 신뢰성을 확인하고 인증하여야 하는 문제에 직면하게 되어 신뢰성 평가에 많은 관심이 집중되고 있다.

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참고문헌 (14)

  1. 1. 이륙, 김정민, 김동현, 김현수, "인휠 모터 독립구동 전기자동차의 제어 알고리즘 개발", 한국자동차공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집, pp. 1772-1777, 2006. 
  2. 2. 신외경, 이수홍, "자동차용 송풍기 모터의 신뢰성 수명평가 설계 및 평가", 대한기계학회 춘계학술대회, pp. 2782-2787, 2006. 6. 
  3. 3. 이백준, 유승우, 이원석, "항공기용 시동/발전기의 가속수명시험과 안전성 평가", 한국항공우주연구원, 항공우주기술, 제6권 제2호, pp. 229-235, 2007.11. 
  4. 4. 김상훈, "DC, AC, BLDC 모터제어", 복두출판사. 
  5. 5. 김영기 외 6명, "2상 SPMSM을 이용한 모바일 이동 로봇용 구동장치", 전력전자학회 2008년도 학술대회 논문집, pp. 455-457, 2008. 6. 
  6. 6. 산업자원부 기술표준원, "신뢰성용어 해설서". 
  7. 7. www.easydsp.com 
  8. 8. 김재중, "가속수명시험과 사례", 대한기계학괴 기계저널, 제49권 제12호, pp. 60-64, 2009.12. 
  9. 9. 권영일, "기계류부품 신뢰성평가를 위한 가속시험법", 대한기계학회 기계저널, 제49권 제12호, pp. 44-48, 2009.12. 
  10. 10. 이택재, 김동현, "인휠 시스템 기술", 한국자동차공학회 오토저널, 제31권 제4호, pp. 21-25, 2009. 8. 
  11. 11. 전남주, 징기윤, 이형철, "인휠모터 구동 차량의 모터고장 검출 및 진단", 한국자동차공학회, 2009년 학술대회 및 전시회, pp. 3039-3043, 2009. 11. 
  12. 12. J.M.Hu, D.Barker, A.Dasgupta and A.Arora, "Role of failure-mechanism identification in Accelerated testing", Journal of the IES, pp. 39-45, July/August 1993. 
  13. 13. J.M.Hu, "Physics-of-Failure-Based Reliability Qualification of Automotive electronics," Communications in RMS, Vol. 1, No. 2, pp. 21-33, 1994, July. 
  14. 14. W. Nelson, 1990, "Accelerated testing; Statistial models, test plans, and data analysis, Wiley. 

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