KR100977412B1 - 동력운반차 및 그의 모터제어방법 - Google Patents

동력운반차 및 그의 모터제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동력운반차 및 그의 모터제어방법에 관한 것으로, 운반물을 적재하는 적재함, 상기 적재함의 전면에 설치되는 장애물 감지센서, 상기 적재함의 하부에 설치되는 보조바퀴와 휠 내부에 모터가 장착되는 바퀴, 충전된 전원을 상기 모터에 제공하는 축전지 및 상기 장애물 감지센서의 감지신호에 기초하여 상기 모터의 구동을 제어하는 제어수단을 포함하고, 상기 제어수단은 상기 장애물 감지센서로부터 미리 설정된 제 1설정거리 이내의 장애물을 감지한 감지신호가 전달되면, 상기 모터를 현재 회전속도의 절반으로 감속하도록 제어하고, 상기 장애물 감지센서로부터 미리 설정된 제 2설정거리 이내의 장애물을 감지한 감지신호가 전달되면, 상기 모터의 구동을 중지하도록 제어하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 동력운반차 및 그의 모터제어방법을 이용하는 것에 의해, 본 발명은 모터를 구동하여 운전하는 도중에 모터의 상전압을 측정하여 측정된 상전압값과 미리 설정된 기준값을 비교한 결과 및 장애물을 감지한 결과에 따라 모터 구동을 제어하여 모터의 고장 및 안전사고를 방지할 수 있다.

Description

동력운반차 및 그의 모터제어방법{TRANSMISSION VEHICLE AND MOTOR CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 동력운반차 및 그의 모터제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 회전동력을 제어하여 모터의 고장 및 안전사고를 방지하는 동력운반차 및 그의 모터제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 손수레는 경운기나 트랙터와 같은 운반수단으로 운반하기에는 적은 양이고 그러한 운반수단을 사용하기에 협소한 공간에서 운반물을 운반할 수 있도록 만들어지는 수동 운반수단이며, 주로 농촌지역에서 사용된다.
하지만, 이와 같은 손수레는 인력으로 끌거나 밀어야 하므로 힘이 많이 든다는 어려움이 있었고, 최근에는 농촌이 급속히 노령화됨에 됨에 따라 노령자가 이러한 손수레를 사용하기에 더욱 어려웠다.
이와 같은 종래 수동형 손수레의 사용상 어려움을 해소하기 위하여, 실용신안등록공보 제20-0438679호(2008년 02월 29일자 공고, 이하 '특허문헌 1'이라 함)와 특허공개번호 제10-2000-0051397호(2000년 08월 16일자 공개, 이하 '특허문헌 2'라 함)는 전동으로 구동할 수 있는 손수레가 개시되어 있다.
하지만, 특허문헌 1,2는 하나의 모터에 의한 구동력을 동력전달수단 및 감속기를 경유하여 바퀴에 전달하는 구성으로 이루어져 있어서, 동력전달수단 및 감속기에 의해 부피가 커지고 무게도 증가하는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점으로 인해, 노령자가 사용하기에 불편하였고, 모터의 동력원으로 사용되는 축전지의 전원소모량이 증가하여 장시간 사용하지 못하는 문제점도 발생하였다.
또한, 특허문헌 1,2에 구비되는 동력전달수단 및 감속기는 기계적 구성이 복잡하여 잔고장이 많은 문제점이 있었고, 더욱이 손수레를 사용하는 사용 장소가 울퉁불퉁한 농로 또는 비탈길이어서 잔고장이 더욱 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 특허문헌 1,2는 동력전달수단 및 감속기의 기계적 동력손실이 발생함에 따라, 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 특허문헌 1,2는 손수레를 사용함에 있어서 발생할 수 있는 제반 위험, 즉 속도조절레버의 고장, 내리막길에서 정지동작, 축전지의 과방전, 전원선 또는 모터 코일의 단락사고, 모터의 과부하 등과 같은 제반 위험에 대한 효과적인 안전수단을 제시하지 못하는 한계가 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 기술의 일 예가 특허 등록번호 제10-0915146호(2009년 08월 26일자 등록, 이하 '특허문헌 3'이라 함)에 개시되어 있다.
특허문헌 3에 따른 전동식 운반용 손수레는 손수레의 바퀴에 BLDC 모터로 구성되는 휠인 모터를 장착하여 전동으로 구동시키고, 속도조절, 회생제동, 회전, 배터리보호, 급출발 방지하는 이점이 있었다.
하지만, 특허문헌 3에 따른 전동식 운반용 손수레는 다른 작업자 발견시 모터의 회전속도를 조절하는 방법이 없기 때문에, 좁은 농로나 비탈길에서 손수레에 의한 안전사고를 유발하여 운전자 및 타 작업자의 부상으로 이어지는 문제점이 있었다.
실용신안 등록번호 제20-0438679호(2008년 02월 29일자 공고) 특허 공개번호 제10-2000-0051397호(2000년 08월 16일자 공개) 특허 등록번호 제10-0915146호(2009년 09월 03일자 공고)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 모터의 상저항값에 기초하여 모터의 회전속도를 제어하여 모터의 고장을 방지하는 동력운반차 및 그의 모터제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 좁은 농로나 비탈길에서 동력운반차의 주행시 안전사고를 방지하는 동력운반차 및 그의 모터제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 운반물을 적재하는 적재함, 상기 적재함의 전면에 설치되는 장애물 감지센서, 상기 적재함의 하부에 설치되는 보조바퀴와 휠 내부에 모터가 장착되는 바퀴, 충전된 전원을 상기 모터에 제공하는 축전지 및 상기 장애물 감지센서의 감지신호에 기초하여 상기 모터의 구동을 제어하는 제어수단을 포함하고, 상기 제어수단은 상기 장애물 감지센서로부터 미리 설정된 제 1설정거리 이내의 장애물을 감지한 감지신호가 전달되면, 상기 모터를 현재 회전속도의 절반으로 감속하도록 제어하고, 상기 장애물 감지센서로부터 미리 설정된 제 2설정거리 이내의 장애물을 감지한 감지신호가 전달되면, 상기 모터의 구동을 중지하도록 제어한다.
본 발명은 상기 모터의 상저항을 측정하는 상저항측정부를 더 구비하고, 상기 제어수단은 상기 상저항측정부로부터 전달되는 측정값을 미리 저장된 기준값과 비교하여 상기 모터의 코일 소손, 열화, 과열을 방지하도록 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 모터의 고장시 알람을 출력하는 스피커를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 상저항측정부의 측정값이 상기 모터의 코일 소손시 상저항값으로 미리 설정된 제 1기준값에 해당하는 경우, 상기 모터의 구동을 중지하도록 제어하고, 상기 측정값이 상기 모터의 코일 과열시 상저항값으로 미리 설정된 제 2기준값에 해당하는 경우, 상기 모터의 출력을 감소시킨 후, 일정시간 이상 지속하면 상기 모터의 구동을 중지하도록 제어하며, 상기 측정값이 상기 모터의 코일 열화시 상저항값으로 미리 설정된 제 3기준값에 해당하는 경우, 상기 모터의 구동을 중지시키고, 상기 모터를 통해 모터정비를 안내하는 알람을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 (a) 모터를 구동하여 동력운반차를 운전하는 단계, (b) 상기 동력운반차의 적재함에 설치된 장애물 감지센서를 이용해서 장애물을 감지하는 단계, (c) 상기 (b) 단계에서 감지된 감지신호에 의한 장애물과의 거리가 미리 설정된 제 1설정거리 이내인 경우, 상기 모터를 현재 회전속도의 절반으로 감속하는 단계 및 (d) 상기 (b) 단계에서 감지된 감지신호에 의한 장애물과의 거리가 미리 설정된 제 2설정거리 이내인 경우, 상기 모터의 구동을 중지시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 (e) 상기 모터의 상저항을 측정하는 단계, (f) 상기 (e) 단계에서 측정된 상저항값을 미리 설정된 기준값과 비교하는 단계, (g) 상기 비교결과, 상기 측정된 상저항값이 상기 모터의 코일 소손시 상저항값으로 미리 설정된 제 1기준값에 해당하는 경우, 상기 모터의 구동을 중지시키는 단계, (h) 상기 측정된 상저항값이 상기 모터의 코일 과열시 상저항값으로 미리 설정된 제 2기준값에 해당하는 경우, 상기 모터의 출력을 감소시킨 후, 일정시간 이상 지속하면 상기 모터의 구동을 중지시키는 단계 및 (i) 상기 측정된 상저항값이 상기 모터의 코일 열화시 상저항값으로 미리 설정된 제 3기준값에 해당하는 경우, 상기 모터의 구동을 중지시키고, 스피커를 통해 모터정비를 안내하는 알람을 출력하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 모터를 구동하여 운전하는 도중에 모터의 상전압을 측정하여 측정된 상전압값과 미리 설정된 기준값을 비교하고, 비교한 결과에 따라 모터의 구동을 제어하여 모터의 고장을 방지할 수 있다.
그리고 본 발명은 장애물 감지센서를 이용해서 장애물을 감지한 결과에 따라 모터 구동을 제어하여 안전사고를 방지할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 동력운반차의 사시도 및 측면도.
도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 동력운반차의 구동을 제어하는 제어수단의 블록 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 바퀴의 분리 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 모터의 분리 사시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 동력운반차의 모터제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 동력운반차의 모터제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 동력운반차의 사시도 및 측면도이고, 도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 동력운반차의 구동을 제어하는 제어수단의 블록 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된 바퀴의 분리 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 모터의 분리 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 동력운반차는 운반물을 적재하는 적재함(1), 적재함(1)의 전면에 설치되는 장애물 감지센서(2), 적재함(1)의 하부에 전후 방향을 따라 길게 연장되어 설치되는 한 쌍의 프레임(3), 프레임(3)의 하부에 설치되는 보조바퀴(4), 휠(51) 내부에 모터가 장착되는 바퀴(5), 프레임(3)의 하부에 모터축을 지지하도록 설치되는 모터축지지부(6), 프레임(3)의 후단에 설치되는 손잡이(7), 프레임(3)에 고정되는 축전지(8)와 제어수단(10) 및 적재함(1)의 후면에 설치되는 스피커(9)를 포함한다.
적재함(1)은 상방이 개구되고, 측면에서 보았을 때 상변의 길이가 하변의 길이보다 긴 역사다리꼴 모양을 갖는 박스 형상으로 형성된다. 이러한 적재함(1)은 운반물을 용이하게 적재할 수 있도록 전면패널 및 측면패널의 하단과 바닥패널의 전면 및 측면 선단을 힌지 결합시키고, 힌지축을 중심으로 전면패널 및 측면패널이 회전 가능하게 형성될 수도 있다.
장애물 감지센서(2)는 전방의 장애물을 감지하고, 장애물 감지시 감지신호를 제어수단(10)으로 전달한다.
보조바퀴(4)는 모터에 의해 구동되지 않는 일반적인 한 쌍의 바퀴로 구비되고, 바퀴(5)는 휠(51) 내부에 장착되는 모터의 회전동력을 이용하여 휠(51)을 회전시키는 휠인 타입의 모터(motor in wheel)를 구비하며, 한 쌍으로 이루어진다.
상기 모터는 3상 브러시리스 직류모터(3-Phase Brushless Direct Current Motor)로 구비되는데, 상기 모터의 구성은 아래에서 도 4를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
손잡이(7)에는 속도조절레버(71), 브레이크레버(72) 및 방향전환레버(73)가 설치된다.
속도조절레버(71)는 레버의 회전각에 따라 미리 설정된 범위의 신호, 예컨대 전압값을 속도설정신호로 하여 제어수단(10)에 전달한다.
예를 들어, 속도조절레버(71)는 영구자석이 고정된 레버의 회전에 따라 변하는 자력을 홀센서로 감지하는 형태로 구성될 수 있으며, 이때 홀센서에서 출력되는 신호는 회전 각도에 의해 결정된다.
브레이크레버(72)는 레버의 당김 여부에 따라 접점이 개폐되고, 이때 접점의 개로 신호 또는 폐로 신호를 정지신호로 설정하여 제어수단(10)에 전달한다.
방향전환레버(73)는 동력운반차를 운전하는 사용자의 조작에 따라 미리 정해진 범위 내의 방향전환신호를 출력하여 제어수단(10)에 전달한다. 즉, 방향전환레버(73)는 사용자를 중심으로 좌측 방향으로의 회전각에 따른 방향전환신호와 우측 방향으로의 회전각에 따른 방향전환신호를 구별할 수 있도록 회전 방향과 회전각을 나타내는 방향전환신호를 제어수단(10)에 전달한다.
제어수단(10)은 축전지(8)에 충전된 전원을 상기 모터에 공급하여 구동하고, 속도조절레버(71), 브레이크레버(72) 및 방향전환레버(73)로부터 전달되는 신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어한다.
그리고 제어수단(10)은 상기 모터를 구동하여 동력운반차를 주행하는 도중에, 장애물 감지센서(2)로부터 미리 설정된 거리 이내에 작업자나 장애물이 감지되면, 상기 모터의 회전속도를 미리 설정된 기준속도로 감속하거나, 상기 모터의 구동을 중지시키도록 제어한다.
도 2를 참조하여 제어수단의 구성을 상세하게 설명한다.
제어수단(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 전압측정부(11), 레귤레이터(12), 전원개폐부(13), 인버터회로(14), 전류측정부(15), 상저항측정부(16), 게이트 드라이버(17) 및 제어부(18)를 포함한다.
전압측정부(11)는 축전지(8)에 충전된 전원의 충전 전압을 측정하고, 레귤레이터(12)는 축전지(8)로부터 공급되는 전원의 전압레벨, 예컨대 36V를 제어부(18)를 구동하기 위한 전압레벨, 예컨대 5V로 변환한다.
전원개폐부(13)는 제어부(18)의 제어에 따라 축전지(8)에 충전된 전원을 선택적으로 인버터회로(14)로 공급하도록 개폐 동작한다.
인버터회로(14)는 전원개폐부(13)를 경유하여 입력되는 축전지(8)의 직류전원을 교류전원으로 변환하고, 변환된 교류전원을 상기 모터에 공급한다.
이러한 인버터회로(14)는 6개의 스위칭소자로 구성되고, 이때 각 스위칭소자의 턴 온 또는 턴 오프는 게이트 드라이버(17)에서 전달되는 게이트 신호값에 의해 결정된다. 이때 상기 스위칭소자는 파워 트랜지스터 또는 사이리스터(SCR, silicon-controlled rectifier), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등으로 구비되고, 상기 모터에 공급되는 전류의 크기에 대응되는 용량으로 선정된다.
한편, 상기 모터를 단상 브러시리스 직류 모터로 설치할 경우, 인버터회로(14)는 4개의 스위칭소자로 구성될 수 있다.
전류측정부(15)는 인버터회로(14)의 개폐 동작으로 축전지(8)로부터 상기 모터에 공급되는 전원의 전류를 측정하고, 상저항측정부(16)는 상기 모터의 각 상저항을 측정하고, 측정된 값에 따른 전압값을 측정신호로 하여 제어부(18)로 전달한다.
게이트 드라이버(17)는 제어부(18)의 제어신호에 따라 인버터회로(14)의 스위칭소자를 구동한다.
제어부(18)는 논리연산을 수행하는 연산유닛, 제어동작을 수행하는 제어유닛 및 데이터를 저장하는 메모리를 포함하는 집적회로(Integrated Circuit)로 구비되고, 레귤레이터(12)로부터 변환된 직류전원을 공급받아 구동된다.
이러한 제어부(18)는 전압측정부(11)로부터 전달되는 축전지(8)의 충전 전압이 미리 설정된 과방전 판정값 미만이거나, 과충전 판정값을 초과하는 경우 전원개폐부(13)를 개로 동작시켜 축전지(8)의 과방전 및 과충전을 방지하고, 전류측정부(15)로부터 전달되는 전류 측정값이 미리 설정된 과전류 판정값을 초과하면 전원개폐부(13)를 개로 동작시켜 상기 모터에 과부하가 발생하는 것을 방지한다.
그리고 제어부(18)는 속도조절레버(71)의 속도설정신호, 브레이크레버(72)의 정지신호, 장애물 감지센서(2)의 감지신호에 따라 인버터회로(14)의 스위칭소자가 턴 온 또는 턴 오프 되도록 게이트 드라이버(17)에서 스위칭 신호를 출력하게 제어한다.
특히, 제어부(18)는 장애물 감지센서(2)에서 전달되는 감지신호로부터 제 1설정거리, 예컨대 2m 전방 이내의 장애물을 감지한 경우, 상기 모터의 회전속도를 현재 회전속도의 절반으로 감속하도록 제어한다.
그리고 제어부(18)는 장애물 감지센서(2)에서 전달되는 감지신호로부터 제 2설정거리, 예컨대 0.3m 전방 이내의 장애물을 감지한 경우, 상기 모터의 구동을 중지하도록 제어한다.
또한, 제어부(18)는 내부의 메모리에 저장된 상기 모터의 상저항값과 상저항측정부(16)로부터 전달되는 측정신호의 상저항 측정값을 비교하고, 비교결과에 따라 상기 모터의 코일소손, 과열 및 열화 여부를 판단하여 상기 모터의 구동을 제어한다.
예를 들어, 코일이 단선되거나 기계적인 충격에 의해 모터의 코일이 소손된 경우, 상저항값은 정상범위에서 크게 증가한다. 이때의 상저항값을 제 1기준값이라 한다.
그리고 모터가 정격출력 이상으로 장기간 운전하여 과열되는 경우, 상저항값은 모터 내부의 코일 온도가 상승함에 따라 점차적으로 증가한다. 이때의 상저항값을 제 2기준값이라 한다.
또한 코일의 열화가 발생하면 모터 출력이 약간 감소하면서 상저항값은 정상범위보다 약간 크게 증가한다. 이때의 상저항값을 제 3기준값이라 한다.
상기 제 1 내지 제 3기준값은 실험에 의해 설정되는 값들로, 모터의 정격용량, 규격 등에 의해 변경될 수 있다.
이때, 제어부(18)는 상저항측정부(16)로부터 측정된 상저항값이 정상범위인지 또는 제 1 내지 제 3기준값 중에서 어느 하나에 해당하는가를 비교한 결과에 따라 상기 모터의 구동을 중지시키거나, 모터의 회전속도를 감소시키거나 또는 스피커(9)를 통해 모터의 이상발생을 안내하는 알람음을 출력하도록 제어한다.
다음, 도 3 및 도 4를 참조하여 바퀴 및 모터의 구성을 상세하게 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 바퀴(5)는 내부에 모터(20)가 설치되는 설치공간(51')을 형성하는 휠(51), 휠(51)의 내부에 설치되고, 감속기(40)에 내접하는 내접기어(52) 및 휠(51)의 외주면에 결합되는 타이어(53)로 구비된다.
휠(51)은 서로 대칭되게 형성된 제 1 및 제 2휠(511,512)로 구비되고, 예를 들어 제 1휠(511)에 타이어(53)를 삽입한 후 제 2휠(512)을 결합시켜 볼트로 고정함으로써 손쉽게 타이어(53)를 삽입 고정할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 제 1 및 제 2휠을 각각 형성하여 결합시킴으로써, 타이어의 조립성을 향상시킬 수 있다.
내접기어(52)는 감속기(40)의 유성기어(42) 외주면과 내접하게 설치되어, 유성기어(42)의 회전운동을 휠(51)에 전달하여 회전하게 한다.
모터(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 내부에 회전속도를 감지하는 홀센서(30)를 구비하고, 모터(20)의 회전속도를 감속하여 휠(51)에 전달하는 감속기(40)와 결합된다.
모터(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 순차적으로 결합되는 제 1샤프트(21), 커버(22), 영구자석을 구비한 로터(23) 및 로터(23)의 외곽에 결합되는 스테이터(24)를 구비한다.
로터(23)는 영구자석인 계자로서, 모터(20)의 구동시 회전하도록 구성된다.
스테이터(24)는 고정된 전기자로서, 스테이터(24)에는 전기자 코일이 감겨 있고 수지를 몰딩한 인슐레이터(25)가 설치된다.
이때, 인슐레이터(25)는 홀센서(30)가 설치되는 홀센서 홀더(26)를 구비한다.
홀센서(30)는 설치위치 및 각도에 따라 로터(23) 위치를 감지한 감지신호의 측정값이 변하게 된다. 그래서 일반적으로 홀센서(30)는 방향성을 나타내기 위해 사다리꼴 형상으로 형성된다. 즉, 홀센서(30)의 상변보다 길이가 길게 형성되는 하변을 포함하는 밑면이 로터(23)의 자석면을 향해 있을 때 홀센서(30)가 로터(23)의 자력을 가장 정확하게 감지할 수 있기 때문에, 모터(20)의 특성을 정확히 구현하기 위해서는 홀센서(30)를 정확한 위치에 설치해야만 한다.
따라서 홀센서 홀더(26)는 홀센서(30)가 설치되는 형상에 대응되는 형상으로 형성된다.
이에 따라, 본 발명은 홀센서가 반대 방향으로 삽입될 경우, 삽입이 되지 않게 하여 오조립을 방지하고, 홀센서가 반대 방향으로 설치되어 비정상적인 감지신호를 발생시킴에 따른 불량률을 최소화할 수 있다.
감속기(40)는 스테이터(24)의 외측을 커버하는 캐리어(41), 캐리어(41)의 일면에 설치되고, 모터(20)의 로터(23)로부터 구동력을 전달받아 이를 감속하는 다수 개의 유성기어(42) 및 캐리어(41)에 결합되는 제 2샤프트(43)를 포함한다.
유성기어(42)는 로터(23)의 회전축에 맞물려 회전하면서 모터(20)의 회전속도를 감속하고, 감속된 회전운동을 휠(51)의 내접기어(52)에 전달한다.
이와 같이, 본 발명은 감속기와 모터를 바퀴에 일체로 형성하여 바퀴의 구조를 간단하게 하여 제작비용을 절감하고, 작업공수를 줄여서 용이하게 제작할 수 있으며, 고출력/고토크의 구동력을 동력운전차의 바퀴에 직접 전달할 수 있다.
따라서 본 발명은 동력운반차의 운전거리, 최대 속도 및 등판능력을 증가시켜 동력운반차의 전반적인 운전능력을 향상시킬 수 있다.
다음, 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 동력운반차의 모터제어방법을 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 동력운반차의 모터제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 동력운반차는 전원스위치가 조작되어 축전지(8)로부터 충전 전원이 공급되면 시스템을 초기화하고, 제어부(18)의 구동을 시작한다.
이때, 제어부(18)는 전압측정부(11)로부터 전달되는 축전지(8)의 전압값이 미리 설정된 과충전 판정값을 초과하거나 또는 과방전 판정값 미만인가를 검사한다.
검사결과, 축전지(8)의 전압값이 과충전 판정값을 초과하여 과충전 상태인 경우, 제어부(18)는 모터(20)의 구동을 중지하도록 제어신호를 발생시킨다.
반면, 축전지(8)의 전압값이 과방전 판정값 미만인 경우, 제어부(18)는 이후 모터(20) 운전시 미리 설정된 최소 회전수로 모터(20)를 구동하도록 제어한다.
또한 제어부(18)는 브레이크레버(72)가 조작되어 정지신호가 입력되면 모터(20)를 구동시키지 않고, 정지상태를 유지하도록 제어한다.
제 S11단계에서 제어부(18)는 방향전환레버(73)의 방향전환신호에 따라 동력운반차를 전진 또는 후진시키도록 모터(20)의 운전방향을 설정하고, 속도조절레버(71)로부터 속도설정신호가 전달되면, 속도설정신호에 따른 회전속도로 모터(20)를 구동하여 운전을 시작한다(S12).
이때, 제어부(18)는 모터(20)의 현재 회전수가 목표 회전수에 도달할 수 있도록, PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 통하여 피드백 제어를 실시한다.
여기서, PID 제어는 제어 변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 계통의 출력이 기준 전압을 유지하도록 하는 피드백 제어의 일종으로서, P 제어(비례)는 기준 신호와 현재 신호 사이의 오차 신호에 적당한 비례 상수 이득을 곱하여 제어 신호를 만들고, I 제어(비례 적분)는 오차 신호를 적분하여 제어 신호를 만드는 적분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결해 사용하며, D 제어(비례 미분)는 오차 신호를 미분하여 제어 신호를 만드는 미분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결하여 사용하는 제어 방법이다.
따라서 제어부(18)는 상기 PID 제어를 통하여 증가되거나 또는 감소되도록 산출된 PWM 듀티(Duty)를 이용하여, 모터(20)가 목표 회전수에 도달하도록 피드백 제어를 실시함으로써 더욱 정확한 제어를 수행할 수 있다.
이어서 제어부(18)는 전류측정부로(15)부터 측정된 전류값이 미리 설정된 최대전류를 초과하는 경우(S13), 미리 설정된 한계전류값으로 제한하도록 제어한다(S14).
제 S15단계에서 제어부(18)는 상저항측정부(16)로부터 측정된 상저항값이 정상 범위인지 또는 제 1 내지 제 3기준값에 해당되는지 여부를 검사한다.
만약, 측정된 상저항값이 제 1기준값에 해당하는 경우(S16), 제어부(18)는 모터(20)의 코일이 소손된 것으로 판단하여 제 S26단계로 진행하여 모터(20)의 구동을 중지시키도록 제어한다.
그리고 측정된 상저항값이 제 2기준값에 해당하는 경우(S17), 제어부(18)는 모터(20)의 코일이 과열되는 것으로 판단하여 모터(20)의 출력을 감소시키도록 제어한다(S18). 이어서, 모터(20) 코일의 과열이 일정시간 이상 지속하면(S19), 제어부(18)는 제 S26단계로 진행하여 모터(20)의 구동을 중지시키도록 제어한다.
또 측정된 상저항값이 제 3기준값에 해당하는 경우, 제어부(18)는 모터(20) 코일이 열화되어 모터(20)의 고장이 발생된 상태로 판단하여 스피커(9)를 통해 모터정비를 안내하는 알람을 출력하도록 제어함(S20)과 동시에 제 S26단계로 진행하여 모터(20)의 구동을 중지시키도록 제어한다.
제 S21단계에서 장애물 감지센서(2)가 제 1설정거리, 예컨대 전방 2m 이내에 장애물을 감지한 감지신호를 전달하면, 제어부(18)는 현재 회전속도의 절반에 해당하는 속도로 감속하도록 모터(20)의 구동을 제어한다(S23).
이어서, 제 S24단계에서 장애물 감지센서(2)가 제 2설정거리, 예컨대 전방 0.3m 이내에 장애물을 감지한 감지신호를 전달하면, 제어부(18)는 제 S26단계로 진행하여 모터(20)의 구동을 중지하도록 제어한다.
한편, 제 S21단계에서 모터 운전 중인 제 S22단계와 제 1설정거리 이내에 장애물이 감지되어 모터(20)의 회전속도를 절반으로 감속한 상태인 제 S25단계에서 브레이크레버(72)가 조작되어 정지신호가 전달되면, 제어부(18)는 제 S26단계로 진행하여 모터(20)의 구동을 중지하도록 제어한다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 모터를 구동하여 운전하는 도중에 모터의 상전압을 측정하여 측정된 상전압값과 미리 설정된 기준값을 비교한 결과 및 장애물을 감지한 결과에 따라 모터 구동을 제어하여 모터의 고장 및 안전사고를 방지할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
상기의 실시 예에서는 바퀴와 보조바퀴가 각각 한 쌍씩 구비되는 4륜 동력운반차를 이용하여 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 본 발명은 바퀴만 하나 달린 외발, 바퀴와 보조바퀴가 달린 2륜, 바퀴와 보조바퀴 중 어느 하나가 한 쌍으로 구비되는 3륜 등 다양한 형상의 동력운반차에 적용될 수 있다.
1: 적재함 2: 작업자 감지센서
3: 프레임 4: 보조바퀴
5: 바퀴 6: 모터축지지부
7: 손잡이 8: 축전지
9: 스피커 10: 제어수단
11: 전압측정부 12: 레귤레이터
13: 전원개폐부 14: 인버터회로
15: 전류측정부 16: 상저항측정부
17: 게이트 드라이버 18: 제어부
20: 모터 21: 제 1샤프트
22: 커버 23: 로터
24: 스테이터 25: 인슐레이터
26: 홀센서 홀더 30: 홀센서
40: 감속기 41: 캐리어
42: 유성기어 43: 제 2샤프트
51: 휠 52: 내접기어
53: 타이어 71: 속도조절레버
72: 브레이크레버 73: 방향전환레버

Claims (5)

  1. 운반물을 적재하는 적재함,
    상기 적재함의 전면에 설치되는 장애물 감지센서,
    상기 적재함의 하부에 설치되는 보조바퀴와 휠 내부에 모터가 장착되는 바퀴,
    충전된 전원을 상기 모터에 제공하는 축전지,
    상기 모터의 상저항을 측정하는 상저항측정부 및
    상기 장애물 감지센서의 감지신호에 기초하여 상기 모터의 구동을 제어하는 제어수단을 포함하고,
    상기 제어수단은 상기 장애물 감지센서로부터 미리 설정된 제 1설정거리 이내의 장애물을 감지한 감지신호가 전달되면, 상기 모터를 현재 회전속도의 절반으로 감속하도록 제어하고,
    상기 장애물 감지센서로부터 미리 설정된 제 2설정거리 이내의 장애물을 감지한 감지신호가 전달되면, 상기 모터의 구동을 중지하도록 제어하며,
    상기 상저항측정부로부터 전달되는 측정값을 미리 저장된 기준값과 비교하여 상기 모터의 코일 소손, 열화, 과열을 방지하도록 상기 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력운반차.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 모터의 고장시 알람을 출력하는 스피커를 더 구비하고,
    상기 제어부는 상기 상저항측정부의 측정값이 상기 모터의 코일 소손시 상저항값으로 미리 설정된 제 1기준값에 해당하는 경우, 상기 모터의 구동을 중지하도록 제어하고,
    상기 측정값이 상기 모터의 코일 과열시 상저항값으로 미리 설정된 제 2기준값에 해당하는 경우, 상기 모터의 출력을 감소시킨 후, 일정시간 이상 지속하면 상기 모터의 구동을 중지하도록 제어하며,
    상기 측정값이 상기 모터의 코일 열화시 상저항값으로 미리 설정된 제 3기준값에 해당하는 경우, 상기 모터의 구동을 중지시키고, 상기 모터를 통해 모터정비를 안내하는 알람을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 동력운반차.
  4. (a) 모터를 구동하여 동력운반차를 운전하는 단계,
    (b) 상기 동력운반차의 적재함에 설치된 장애물 감지센서를 이용해서 장애물을 감지하는 단계,
    (c) 상기 (b) 단계에서 감지된 감지신호에 의한 장애물과의 거리가 미리 설정된 제 1설정거리 이내인 경우, 상기 모터를 현재 회전속도의 절반으로 감속하는 단계,
    (d) 상기 (b) 단계에서 감지된 감지신호에 의한 장애물과의 거리가 미리 설정된 제 2설정거리 이내인 경우, 상기 모터의 구동을 중지시키는 단계,
    (e) 상기 모터의 상저항을 측정하는 단계,
    (f) 상기 (e) 단계에서 측정된 상저항값을 미리 설정된 기준값과 비교하는 단계,
    (g) 상기 비교결과, 상기 측정된 상저항값이 상기 모터의 코일 소손시 상저항값으로 미리 설정된 제 1기준값에 해당하는 경우, 상기 모터의 구동을 중지시키는 단계,
    (h) 상기 측정된 상저항값이 상기 모터의 코일 과열시 상저항값으로 미리 설정된 제 2기준값에 해당하는 경우, 상기 모터의 출력을 감소시킨 후, 일정시간 이상 지속하면 상기 모터의 구동을 중지시키는 단계 및
    (i) 상기 측정된 상저항값이 상기 모터의 코일 열화시 상저항값으로 미리 설정된 제 3기준값에 해당하는 경우, 상기 모터의 구동을 중지시키고, 스피커를 통해 모터정비를 안내하는 알람을 출력하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동력운반차의 모터제어방법.
  5. 삭제
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