KR101116327B1 - 유아동용 전동차 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주행속도가 서로 다른 복수의 단계의 주행모드를 통해 운전자의 연령에 적합한 주행 환경을 제공하는 유아동용 전동차에 관한 것이다. 본 발명은 전원을 공급하는 배터리(10)와, 사용자로부터 복수의 단계의 주행모드 중 어느 하나를 선택받기 위한 입력부(40)와, 상기 배터리(10)로부터 전원을 공급받아 차륜을 구동시키는 구동모터(60), 그리고 상기 입력부(40)를 통해 선택된 주행모드에 따라 다른 신호를 발생시켜 상기 구동모터(60)의 회전을 제어하는 제어부(30)를 포함하여 구성된다. 이때 상기 복수의 단계의 주행모드는 주행 신호가 입력되면 각 단계의 주행모드마다 다르게 미리 설정된 설정속도까지 단계적으로 가속되도록 하는 가속구간과, 상기 설정속도에 도달하면 설정속도를 유지하도록 하는 정속구간, 주행 신호 입력이 중단되면 정지될 때까지 단계적으로 감속되도록 하는 감속구간을 거쳐 차량이 주행되도록 미리 설정된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 유아동의 연령이나 운전 숙련도에 따른 단계적인 주행 환경을 제공함으로써 유아동의 성장에 맞추어 전동차 성능을 조절할 수 있어 안전하고, 전동차를 오랜 기간 사용할 수 있다는 장점이 있다.

전동차, 모터, 제동

Description

유아동용 전동차 및 그 제어방법{Electric motor car for children and Method for controlling the same}

본 발명은 유아동용 전동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주행속도가 서로 다른 복수의 단계의 주행모드를 통해 운전자의 연령에 적합한 주행 환경을 제공하는 유아동용 전동차에 관한 것이다.

배터리와 모터를 통해 구동되고, 유아동이 직접 핸들을 조작하여 운전할 수 있는 종래의 유아동용 승용 전동차에서는, 모터의 속도 및 주행 패턴을 제어할 수 없어 전동차의 출발과 정지시에 전동차가 급출발하거나 급제동함에 따라 신체발달이 미숙하고 외부저항에 대한 통제력이 부족한 유아동의 척추나 신경계통에 상해를 입힐 수 있는 문제점이 있었다. 또한 유아동의 연령에 알맞게 주행속도를 단계적으로 조절할 수 없어 유아동용 전동차의 사용 연령이 제한되는 단점이 있었다.

따라서 유아동의 성장에 따라 해당연령에 적절한 운행속도를 제공하고, 급출발이나 급제동을 방지하여 유아동의 충격을 최소화할 수 있는 유아동용 전동차가 요구되어 왔다.

또한 운전 능력이 미숙한 유아동이 장애물이나 경사로 등을 피할 수 있는 능 력이 부족하여 안전사고가 발생할 수 있음에도 불구하고, 유아동용 전동차에 이러한 위험을 방지해 줄 수 있는 안전장치가 마련되어 있지 않았다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 유아동의 연령이나 운전 숙련도에 따른 단계적인 주행 환경을 제공하는 유아동용 전동차를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 전동차의 급제동 및 급출발을 가능한한 방지하여 급제동 및 급출발로 인한 유아동의 신체 상해를 최소화할 수 있는 유아동용 전동차를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 장애물이나 지형을 미리 감지하여 운전자의 조작없이 자동으로 비상제동함으로써 사고를 방지할 수 있는 유아동용 전동차를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 전원을 공급하는 배터리와; 사용자로부터 복수의 단계의 주행모드 중 어느 하나를 선택받기 위한 입력부와; 상기 배터리로부터 전원을 공급받아 차륜을 구동시키는 구동모터; 그리고 상기 입력부를 통해 선택된 주행모드에 따라 다른 신호를 발생시켜 상기 구동모터의 회전을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되고: 상기 복수의 단계의 주행모드는, 주행 신호가 입력되면 각 단계의 주행모드마다 다르게 미리 설정된 설정속도까지 단계적으로 가속되도록 하는 가속구간과, 상기 설정속도에 도달하면 설정속도를 유지하도록 하는 정속구간, 주행 신호 입력이 중단되면 정지될 때까지 단계적으로 감속되도록 하는 감속구간을 거쳐 차량이 주행되도록 미리 설정된다.

이때 상기 주행모드의 상기 가속구간과 상기 감속구간은, 각 단계의 주행모드마다 다르게 미리 설정된 절대 가속도에 의해 가속 및 감속이 이루어지도록 미리 설정될 수 있다.

또한 상기 제어부는, 상기 입력부에 의해 선택된 주행모드에 따라 상기 가속구간에서는 단계적으로 폭이 증가하는 펄스신호를, 상기 정속구간에서는 일정한 폭의 펄스신호를, 상기 감속구간에서는 단계적으로 폭이 감소하는 펄스신호를 발생하여 상기 구동모터를 제어할 수 있다.

그리고 상기 유아동용 전동차는, 상기 전동차의 전방 또는 후방에 설치되어 상기 전동차의 주행방향의 장애물과의 거리를 감지하는 거리감지센서를 더 포함하여 구성되고: 상기 제어부는, 상기 거리감지센서에 의해 감지된 장애물과의 거리가 설정거리 이하이면, 상기 구동모터로 송신하는 펄스신호의 폭을 단계적으로 감소시킬 수도 있다.

또한 상기 유아동용 전동차는, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전동차의 주행을 정지시키는 제동장치를 더 포함하여 구성되고: 상기 제어부는 상기 거리감지센서에 의해 장애물과의 거리가 제1설정거리와 상기 제1설정거리보다 작게 설정되는 제2설정거리 사이이면 상기 구동모터로 송신하는 펄스신호의 폭을 단계적으로 감소시키고, 장애물과의 거리가 제2설정거리 이하이면 펄스신호 발생을 중단하고 상기 제동장치를 동작시킬 수도 있다.

나아가 상기 유아동용 전동차는, 상기 전동차 저면의 선단 또는 후단에 구비되어 상기 전동차의 저면과 지면 사이의 거리를 감지하는 거리감지센서; 그리고 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전동차의 주행을 정지시키는 제동장치를 더 포함하여 구성되고: 상기 제어부는, 상기 전동차의 주행방향의 거리감지센서에 의해 감지된 지면과의 거리가 설정거리 이상이면, 상기 펄스신호의 발생을 중단하고 상기 제동장치를 동작시킬 수도 있다.

그리고 상기 유아동용 전동차는, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 전동차의 주행을 정지시키는 제동장치를 더 포함하여 구성되고: 상기 제어부는, 상기 구동모터의 동작 상태와 상기 전동차의 진행방향이 서로 다른 경우, 상기 제동장치를 동작시킬 수도 있다.

한편 본 발명은, 복수의 단계의 주행모드 중 어느 하나를 선택받는 단계와; 주행 신호의 입력이 유지되면, 전동차의 주행속도가 선택된 주행모드에 대해 미리 설정된 설정속도가 될 때까지 선택된 주행모드에 대해 미리 설정된 가속도에 의하여 주행속도를 단계적으로 증가시키는 가속단계와; 주행 신호의 입력이 유지되고 전동차의 주행속도가 선택된 주행모드에 대한 상기 설정속도에 도달하면, 상기 주행속도를 설정속도로 유지시키는 정속단계; 그리고 주행 신호의 입력이 중단되면, 전동차의 주행속도가 0이 될 때까지 선택된 주행모드에 대해 미리 설정된 가속도에 의하여 주행속도를 단계적으로 감소시키는 감속단계를 포함하여 수행될 수 있다.

또한 본 발명은, 펄스신호를 발생시켜 구동모터의 회전을 제어함으로써 동작하는 유아동용 전동차에 있어서, 복수의 단계의 주행모드 중 어느 하나를 선택받는 단계와; 주행 신호의 입력이 유지되면, 펄스 신호의 폭이 선택된 주행모드에 대해 미리 설정된 설정폭이 될 때까지 설정된 바에 따라 단계적으로 증가하는 폭의 펄스 신호를 발생시키는 가속단계와; 주행 신호의 입력이 유지되고 발생되는 펄스신호의 폭이 선택된 주행모드에 대한 상기 설정폭에 도달하면, 상기 펄스신호의 폭을 상기 설정폭으로 일정하게 유지시키는 정속단계; 그리고 주행 신호의 입력이 중단되면, 상기 펄스신호의 폭이 0이 될 때까지 선택된 주행모드에 대해 미리 설정된 바에 따라 펄스신호의 폭을 단계적으로 감소시키는 감속단계를 포함하여 수행될 수도 있다.

이와 같은 제어방법에서는, 상기 가속단계 또는 상기 정속단계 수행 중 상기 전동차의 주행방향의 일정거리 내에 장애물이 감지되는 경우, 상기 가속단계 또는 상기 정속단계의 수행을 중단되고 상기 감속단계가 수행될 수 있다.

또한 상기 제어방법은, 상기 가속단계, 상기 정속단계 또는 상기 감속단계 중 어느 하나의 단계의 수행 중 상기 전동차의 주행방향의 일정거리 내에 장애물이 감지되는 경우 상기 전동차를 급제동시키는 단계를 더 포함하여 수행될 수 있다.

그리고 상기 제어방법은, 상기 가속단계, 상기 정속단계 또는 상기 감속단계 중 어느 하나의 단계의 수행 중, 전동차의 주행방향의 저면과 지면 사이의 거리를 측정하여 설정거리 이상이면 상기 전동차를 급제동시키는 단계를 더 포함하여 수행될 수도 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 유아동용 전동차에 의하 면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 유아동의 연령이나 운전 숙련도에 따른 단계적인 주행 환경을 제공함으로써 유아동의 성장에 맞추어 전동차 성능을 조절할 수 있어 사용상 편리할 뿐 아니라 전동차를 오랜 기간 사용할 수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의한 유아동용 전동차에 의하면 전동차의 급제동 및 급출발을 가능한한 방지하여 급제동 및 급출발로 인한 유아동의 신체 상해를 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

그리고 본 발명에 의한 유아동용 전동차에 의하면 장애물이나 지형을 미리 감지하여 운전자의 조작없이 자동으로 비상제동함으로써 사고를 미리 방지할 수 있어 안전하다는 장점이 있다.

이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 유아동용 전동차의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차의 개략적인 구성을 도시한 블럭도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차는 주행에 필요한 구동력을 공급하는 배터리(10)를 포함하여 구성된다. 상기 배터리(10)는 외부의 전원을 입력받아 충전되고, 충전된 전원을 방전함으로써 상기 유아동용 전동차로 전원을 공급한다.

그리고 상기 유아동용 전동차에는 상기 유아동용 전동차의 주행을 제어하는 제어부(30)가 구비된다. 상기 제어부(30)는 상기 유아동용 전동차가 운전자의 제어에 따라 주행하도록 하는 제어수단으로써, 운전자로부터 입력된 각종 신호를 상기 제어부(30)에 미리 설정된 바에 따라 처리하여 제어명령을 발생시킨다.

한편 상기 유아동용 전동차에는 가속페달(33)이 구비되는데, 운전자가 상기 가속페달(33)을 누르면, 상기 제어부(30)는 이를 감지하여 후술할 구동모터(60)가 구동되도록 제어명령을 상기 구동모터(60)로 송신한다.

여기서 상기 가속페달(33)은 상기 유아동용 전동차가 전진 또는 후진 주행하도록 하는 신호를 발생시키는 수단이며, 이와 같이 주행 신호를 발생시키는 것이라면 상기 가속페달(33) 대신에 전,후진 레버나, 주행 버튼 등 다른 방식의 입력 수단으로 대체될 수 있다.

또한 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차에는 감속페달(35)이 더 구비될 수도 있다. 운전자가 상기 감속페달(35)을 누르면, 상기 제어부(30)는 이를 감지하여 후술할 제동장치(90)가 동작하도록 하는 제어명령을 상기 제동장치(90)로 송신하여 상기 유아동용 전동차를 정지시킬 수 있다.

한편 상기 유아동용 전동차에는 입력부(40)가 구비되는데, 상기 입력부(40)는 상기 유아동용 전동차에서 제공하는 다양한 주행모드 중 어느 하나를 선택하도록 하는 입력 수단이다. 이때 상기 주행모드는 상기 유아동용 전동차의 운전자의 연령이나 주행 숙련도 등에 따라 단계적으로 미리 프로그래밍된 주행 환경을 의미한다. 예를 들어, 연령이나 주행 숙련도가 낮은 아동들을 위해서는 저속의 주행모드를 제공하고, 상대적으로 연령이 높거나 숙련도가 높은 아동들을 위해서는 상대 적으로 고속의 주행모드를 제공할 수 있도록, 서로 주행 속도가 다른 복수의 주행모드 중 하나를 선택할 수 있다. 따라서 상기 입력부(40)는 복수의 주행모드 중 어느 하나를 선택 가능한 방식으로 구성된다.

또한 본 발명에 의한 유아동용 전동차에는 거리감지센서(50)가 구비될 수 있다. 상기 거리감지센서(50)는 유아동용 전동차의 전후방에 구비되어, 상기 유아동용 전동차가 전진 주행하는 경우 전방에 설치된 거리감지센서(50)가 동작하고, 상기 유아동용 전동차가 후진 주행하는 경우 후방에 설치된 거리감지센서(50)가 동작하면서 주행 방향에 존재하는 장애물을 감지한다.

상기 제어부(30)는 상기 거리감지센서(50)로부터 신호를 수신하여, 감지한 장애물과 전동차 사이의 거리가 미리 설정된 거리 이내이면 후술할 구동모터(60)의 구동을 중지시키거나 후술할 제동장치(90)를 동작시켜 상기 유아동용 전동차가 정지하도록 할 수 있다.

또한 상기 배터리(10)로부터 구동 전원을 공급받아 상기 제어부(30)의 명령에 따라 구동되는 구동모터(60)가 구비된다. 상기 구동모터(60)의 회전력은 상기 유아동용 전동차의 바퀴(도시되지 않음)로 전달되어, 상기 유아동용 전동차가 주행 방향으로 이동할 수 있도록 한다. 상기 구동모터(60)는 상기 제어부(30)로부터 수신되는 펄스신호에 따라 펄스신호의 길이 또는 폭에 해당하는 시간 동안에는 동작하고, 펄스신호가 감지되지 않는 시간 동안에는 정지한다.

그리고 상기 유아동용 전동차에는 운전자의 핸들(도시되지 않음)의 조작에 따라 바퀴의 진행 방향을 전환하기 위한 조향모터(70)가 구비될 수 있다.

나아가 상기 유아동용 전동차에는 제동장치(90)가 구비되어 상기 제어부(30)의 명령에 따라 상기 유아동용 전동차의 주행속도를 감소시키거나 정지하도록 할 수 있다. 여기서 상기 제동장치(90)는 마찰력을 이용해 상기 유아동용 전동차의 운동에너지를 열에너지 등으로 바꾸어 제동 작용을 일으키는 방식으로 동작할 수 있다.

이와 같은 구성의 유아동용 전동차에서 상기 제어부(30)는 상술한 바와 같이 상기 입력부(40)를 통한 사용자의 선택에 따라 복수의 주행모드를 제공할 수 있는데, 이와 같은 복수의 주행모드에 대하여 보다 상세하게 설명하기 위하여, 도 2 내지 도 4를 참조한다.

도 2는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차의 주행모드별 펄스신호와 설정속도를 도시한 그래프이고, 도 3a 및 3b는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차의 주행모드별 속도 변화를 나타낸 그래프이며, 도 4는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차의 가속 및 감속 주행시 발생하는 펄스신호를 도시한 그래프이다.

본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차에서 3단계의 주행모드를 제공하는 것으로 가정하면, 상기 제어부(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 각각의 단계의 주행모드마다 서로 다른 주행속도를 제공하기 위하여 서로 폭이 다른 펄스폭변조(이하 'PWM'(Pulse Width Modulation)이라 한다)신호를 발생시킨다.

사용자가 상기 입력부(40)를 통해 상기 주행모드를 1단계로 선택한 경우, 상 기 제어부(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 W_S1의 폭을 갖는 PWM신호를 발생시킨다. 이와 같은 신호는 상기 구동모터(60)로 수신되고 상기 구동모터(60)는 W_S1의 폭을 갖는 신호를 수신함으로써 상기 유아동용 전동차가 1단계 설정속도인 V_S1의 속도로 주행하도록 동작한다.

한편 운전자가 상기 입력부(40)를 통해 상기 주행모드를 2단계로 선택한 경우, 상기 제어부(30)는 W_S2의 폭을 갖는 PWM신호를 상기 구동모터(60)로 전달함으로써 상기 유아동용 전동차가 2단계 설정속도인 V_S2의 속도로 주행되도록 한다.

또한 상기 주행모드가 3단계로 선택된 경우에는, 상기 제어부(30)는 W_S3의 폭을 갖는 PWM신호를 발생시켜 송신함으로써 상기 유아동용 전동차가 3단계 설정속도인 V_S3의 속도로 주행될 수 있도록 한다.

이때 각각의 주행모드에서 발생되는 PWM신호들의 폭인 W_S1, W_S2, W_S3과, 각각의 주행모드에서 제공하고자 하는 주행속도 V_S1, V_S2, V_S3은 유아들의 연령별 안전성과 운전 능력 등을 고려하여 단계별로 미리 설정된다.

한편 각 단계의 주행모드는 도 3a 및 도 3b에 도시된 것처럼 각 단계의 설정속도에 도달할 때까지의 가속구간과, 설정속도로 일정하게 주행하는 정속구간, 상기 설정속도에서 정지할 때까지의 감속구간을 거치며 주행하게 된다.

도 2에 도시된 것처럼 각 주행모드 별로 다른 주행속도를 제공하는 상기 제 어부(30)는 우선 상기 유아동용 전동차가 각각의 단계의 설정속도 V_S1, V_S2, V_S3 중 선택된 주행모드의 설정속도에 이를 때까지 완만한 속도 변화에 따라 가속되도록 한다. 즉, 운전자가 상기 가속페달(33)을 누름으로써 주행신호가 발생하여 상기 제어부(30)에서 이를 감지하면, 선택된 주행모드에 따른 설정속도에 이를 때까지 상기 제어부(30)는 상기 유아동용 전동차가 완만하게 가속될 수 있도록 상기 구동모터(60)를 제어한다.

그리고 운전자가 상기 가속페달(33)에서 발을 떼면 상기 주행신호의 수신이 중단되므로 상기 제어부(30)는 상기 유아동용 전동차를 천천히 감속시켜 정지되도록 한다. 이를 위하여 상기 유아동용 전동차에서는 운전자가 상기 가속페달(33)에서 발을 떼더라도 상기 배터리(10)에서 상기 구동모터(60)로 전달되는 전원을 바로 차단하지 않고 상기 구동모터(60)의 회전수가 서서히 감소되도록 제어한다.

이와 같은 완만한 가속도의 가속구간과 감속구간을 갖는 것은 모든 주행모드에 동일하게 적용된다. 그러나 도 3a에서와 같이 상대적으로 높은 설정속도를 갖는 주행모드의 가속구간과 감속구간의 절대 가속도가 상대적으로 더 높게 설정되고, 상대적으로 더 낮은 설정속도를 갖는 주행모드의 가속구간과 감속구간의 절대 가속도가 상대적으로 더 낮게 설정되도록 할 수 있다.

즉, 더 높은 단계의 주행모드일수록 더 빨리 가속 및 감속되고, 더 빠른 속도로 정속 주행 되도록 각각의 주행모드가 설정될 수 있다.

또는 도 3b에 도시된 바와 같이, 더 높은 단계의 주행모드에서의 설정속도가 더 높은 것은 동일하되, 가속구간과 감속구간에서의 속도의 증가 또는 감소 기울기는 모든 단계에서 동일하게 설정되도록 할 수도 있다.

도 3a와 도 3b에서 보는 바와 같이, 상기 입력부(40)를 통해 운전자가 선택한 주행모드에 따라 상기 제어부(30)가 상기 유아동용 전동차의 속도를 제어하기 위하여 도면에 도시된 가속구간과 감속구간에서 상기 제어부(30)는 도 4에 도시된 바와 같은 신호를 발생시킨다.

즉, 도 3a와 도 3b에 도시된 정속구간에서 각 단계의 주행모드의 설정속도로 상기 유아동용 전동차가 운행하기 위해서 상기 제어부(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 일정한 폭(W_S1, W_S2 또는 W_S3)의 PWM신호를 발생시키나, 가속구간 또는 감속구간에서는 상기 유아동용 전동차가 서서히 가속 또는 감속되도록 하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같은 PWM신호를 발생시킨다.

즉, 예를 들어 1단계의 주행모드의 가속구간에서는 PWM신호의 펄스 폭이 W_S1이 될 때까지 점진적으로 폭이 증가하는 PWM신호를 발생시키고, 펄스 폭이 W_S1에 도달하면, 일정한 펄스 폭 W_S1의 PWM신호를 지속적으로 발생시켜 차량 주행속도가 설정된 V_S1에서 유지되도록 한다. 또한 운전자가 상기 가속페달(33)을 해제하면, 시간 경과에 따라 도면의 좌측 방향으로 진행하는 화살표와 같이, 상기 제어부(30)는 폭이 W_S1인 PWM신호에서 폭이 점진적으로 감소하는 PWM신호를 발생시켜 상기 구동모터(60)의 회전수를 순차적으로 줄임으로써 전동차의 주행속도를 서서히 감소시킨 다. 주행속도가 충분히 감소되면 상기 제어부(30)는 상기 배터리(10)로부터 상기 구동모터(60)로 공급되는 전원을 차단하여 상기 유아동용 전동차가 완전히 정지되도록 한다. 즉, 상기 가속페달(33)의 해제에 의한 주행신호 발생 중단 후에도 바로 배터리 전원을 차단하지 않아 전동차를 서서히 정지되도록 한다.

한편 이미 설명한 바와 같이 상기 제어부(30)는 위와 같은 각 주행모드에 따른 속도제어 중에도 상기 거리감지센서(50)로부터 전달되는 신호를 지속적으로 수신하여 전진 또는 후진 주행 중 진행 방향으로 감지되는 장애물을 인식하여 상기 유아동용 전동차와 장애물 사이의 충돌을 방지한다.

이때 상기 제어부(30)가 장애물과 전동차 사이의 충돌을 방지하는 방법은, 우선 상기 구동모터(60)의 구동을 중지시킴으로써 상기 유아동용 전동차가 정지되도록 하는 방법이 될 수 있다. 또한 상기 유아동용 전동차에 상기 제동장치(90)가 구비되는 경우 상기 구동모터(60)의 구동을 중지시키고, 상기 제동장치(90)를 동작시켜 보다 신속하게 제동되도록 하는 방법도 사용될 수 있다.

나아가 상기 제어부(30)는 상기 거리감지센서(50)에 의해 감지된 장애물과 상기 유아동용 전동차 사이의 거리가 미리 설정된 설정거리까지 좁혀진 경우에는 상기 구동모터(60)로 송신되는 PWM신호의 펄스 폭을 점진적으로 감소시켜 상기 유아동용 전동차가 상기 장애물과의 충돌 이전에 서서히 정지할 수 있도록 하고, 갑작스런 장애물의 등장에 의하여 상기 거리감지센서(50)가 장애물을 감지한 시점에 이미 상기 유아동용 전동차와 장애물 사이의 거리가 상기 설정거리 내인 경우에는 상기 구동모터(60)로의 신호 전달을 중단하고, 상기 제동장치(90)를 동작시켜 상기 유아동용 전동차가 비상정지할 수 있도록 한다.

이와 같은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차의 주행 과정과 제동 과정을 도 5 및 도 6을 참조하여 살펴본다.

도 5는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차의 주행 과정을 단계적으로 도시한 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 유아동용 전동차의 주행 과정 중 장애물에 의한 강제제동 과정을 단계적으로 도시한 흐름도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차에서는 우선 주행 전에 사용자가 상기 입력부(40)를 통해 주행모드를 선택하는 단계가 진행된다(S100). 이와 같이 상기 입력부(40)를 통해 선택된 주행모드와 관련된 정보는 상기 제어부(30)로 전달된다.

그리고 상기 가속페달(33)을 조작하여 주행신호가 발생되면(S200), 상기 제어부(30)는 상기 구동모터(60)에 PWM신호를 송신하여 상기 구동모터(60)가 선택된 주행모드에 따라 동작하도록 한다.

상기 유아동용 전동차가 정지된 상태에서 상기 제어부(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 서서히 펄스 폭이 증가하는 PWM신호를 상기 구동모터(60)로 송신함으로써 상기 유아동용 전동차의 주행 속도가 서서히 증가하도록 하는 가속주행을 수행한다(S120). 여기서 상기 제어부(30)는 상기 주행모드에 따라 미리 설정된 바에 의하여 상기 PWM 신호를 발생시키고 상기 제120단계(S120)의 가속주행 중에는 상기 PWM 신호의 펄스 폭이 점차 증가하여 기 설정된 폭(W_S), 예를 들어 1단계 주행모드 의 경우 W_S1, 2단계 주행모드의 경우 W_S2, 3단계 주행모드의 경우 W_S3에 이를 때까지 상기 펄스 폭을 설정된 바에 따라 서서히 증가시켜 상기 유아동용 전동차의 속도가 가속되도록 한다.

그리고 제130단계에서는 상기 제120단계의 가속주행 결과 상기 유아동용 전동차의 속도가 상기 제100단계에서 선택된 주행모드의 설정속도(V_S)에 도달하였는지 여부를 감시한다(S130). 이때 상기 제130단계는 상기 제어부(30)에서 발생되는 PWM신호의 펄스 폭이 현재의 주행모드에서의 설정 폭(W_S)에 도달하였는지 여부로 판단하거나, 또는 실제 상기 유아동용 전동차의 현재 속도를 감지하여 판단할 수도 있다.

그에 따라 상기 제130단계의 판단 결과 상기 제100단계에서 선택된 주행모드의 설정속도에 상기 유아동용 전동차의 속도가 도달한 것으로 판단되면, 상기 제어부(30)는 상기 유아동용 전동차의 속도가 더 이상 가속되지 않고 정속주행 되도록 상기 PWM 신호의 펄스 폭을 현재의 주행모드에서의 설정 폭(W_S)로 일정하게 출력한다(S140).

한편 상술한 바와 같이 상기 유아동용 전동차가 가속주행(S120) 또는 정속주행(S130) 중 주행신호가 중단되는지 여부를 감시한다(S125, S150). 이는 운전자가 상기 가속페달(33) 조작을 해제함으로써 상기 가속페달(33)로부터 상기 제어부(30)로 입력되는 신호가 차단됨으로써 이루어질 수 있다.

그리고 상기 가속주행 중 또는 정속주행 중에 주행신호가 중단되면, 상기 제 어부(30)는 발생되던 PWM신호의 펄스 폭을 설정된 바에 따라 서서히 감소시킴으로써 상기 구동모터(60)의 회전수를 단계적으로 감소시키는 감속주행을 수행한다(S160).

그리고 상술한 바와 같은 단계는 주행신호의 발생에 따라 반복된다.

한편, 도 5를 참조하여 단계적으로 설명한 바와 같은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차의 주행 과정에서, 상기 제어부(30)는 이미 설명한 바와 같이 상기 거리감지센서(50)를 이용하여 장애물을 미리 감지하면, 상기 주행모드에 따른 주행을 중단하고 상기 유아동용 전동차를 정지시킨다. 이를 도 6을 참조하여 단계적으로 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이 사용자가 상기 유아동용 전동차의 상기 입력부(40)를 통하여 복수의 주행모드 중 어느 하나를 선택한다(S200). 그에 따라 상기 제어부(30)는 주행모드 별로 미리 설정된 바에 따라 상기 구동모터(60)를 구동시켜 상기 유아동용 전동차가 주행되도록 한다(S210). 즉, 상기 제210단계(S21)에서는 도 5에 도시된 바에 따른 전동차 주행이 이루어진다.

한편 상술한 바와 같은 전동차의 주행 중에는 주행 방향에 구비된 상기 거리감지센서(50)가 상기 유아동용 전동차의 주행 경로 상에 장애물이 있는지 여부를 지속적으로 감시한다. 그에 따라 상기 거리감지센서(50)로부터 상기 제어부(30)로 장애물을 감지한 신호가 전달되면(S220), 상기 제어부(30)는 감지된 장애물과 상기 유아동용 전동차 사이의 거리와 기설정된 제1설정거리와 비교하여(S230), 장애물과의 거리가 제1설정거리보다 큰 경우에는 현재의 주행상태를 그대로 유지하고, 장애 물과의 거리가 제1설정거리보다 작은 경우에는 상기 유아동용 전동차가 정지되도록 되도록 한다.

이때 상기 제어부(30)는 상기 제230단계(S230)의 판단 결과 장애물과의 거리가 제1설정거리보다 작으면, 현재의 장애물과의 거리를 다시 미리 설정된 제2설정거리와 비교하여(S240), 장애물과의 거리가 제2설정거리 보다 크면, 현재 주행상태 상에서 상기 제어부(30)가 발생하던 PWM 신호의 펄스 폭을 점차적으로 감소시켜 상기 유아동용 전동차가 서서히 감속주행하여 정지되도록 한다(S250).

반면에 상기 제240단계(S240)에서의 판단 결과, 장애물과의 거리가 제2설정거리보다도 작으면 상기 제어부(30)는 상기 제동장치(90)를 동작시켜 상기 유아동용 전동차가 비상정지(S260) 되도록 한다.

위와 같이 두 개의 기준값이 되는 거리를 미리 설정하여 현재의 장애물과의 거리와 비교하는 것은, 장애물이 미리 감지되어 장애물과 충분한 제동거리를 두고 서서히 정지 가능한 경우에는 완만한 가속도에 의한 감속주행을 수행하여 안정적인 제동을 수행하고, 장애물이 갑자기 출현하여 장애물과 유아동용 전동차 사이의 충분한 제동거리가 담보되지 않는 상황에서는 제동장치를 이용하여 급제동되도록 함으로써 운전자의 안전을 최대한 보장하기 위함이다.

이때, 상기 제1설정거리는 상기 유아동용 전동차가 현재의 주행모드의 최대속도, 즉 설정속도로 주행하던 상황에서 감속하는 경우의 제동거리에 대응되는 거리로 설정될 수 있다. 그리고 상기 제2설정거리는 상기 제1설정거리보다 작은 값으로서, 상기 제1설정거리와 약간의 거리의 차이만 두면 된다.

그러나 반드시 상술한 것처럼 두 개의 설정거리를 미리 설정해야 하는 것은 아니다. 상기 거리감지센서(50)의 감지 가능 거리가 대략 상기 유아동용 전동차의 제동거리와 대응가능한 정도인 경우라면, 장애물이 감지되면 바로 감속주행이 수행되도록 하고, 감지된 장애물과의 거리가 설정거리보다 작은 경우 비상정지되도록 하는 실시예, 즉 하나의 설정거리만을 기준으로 하는 실시예도 가능하다.

그리고 상기 제250단계 또는 상기 제260단계에서 감속주행 또는 비상정지를 수행한 후에도 상기 거리감지센서(50)가 지속적으로 동작하여 장애물이 더 이상 감지되지 않는다면, 상기 제어부(30)는 상기 유아동용 전동차를 선택된 주행모드에 따라 주행될 수 있도록 한다.

한편 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 본 발명의 실시예들에서 주로 3단계의 주행모드 중 어느 하나를 선택 가능한 것으로 설명되었으나, 상기 주행모드는 둘 이상의 수의 단계로 설정될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예 중 하나로, 상기 유아동용 전동차의 저면의 선단과 후단에도 각각 거리감지센서(50)가 구비될 수 있다. 상기 유아동용 전동차의 저면에 구비되는 거리감지센서(50)는 상기 유아동용 전동차의 저면과 상기 유아동용 전동차가 주행하는 지면 사이의 거리를 지속적으로 측정한다. 상기 유아동용 전동차의 저면과 지면 사이의 거리는 지면의 지형에 따라 다소 차이가 있을 수 있으나, 대략적으로는 일정하다.

따라서 상기 유아동용 전동차의 저면의 선단과 후단에 설치된 거리감지센서(50)에 의하여 측정된 거리를 통해 상기 유아동용 전동차가 주행하는 지면의 지 형을 추측할 수 있다. 즉, 예를 들어 상기 유아동용 전동차가 전진 주행 중에, 상기 유아동용 전동차의 저면 선단에 구비된 거리감지센서(50)에 의해 측정된 저면과 지면 사이의 거리가 기설정된 기준거리보다 큰 경우, 상기 유아동용 전동차의 저면 선단 하부의 지형은 움푹 파인 지형이거나 낭떠러지 지형일 가능성이 있다.

따라서 제어부(30)는 선택된 주행모드에 따라 상기 유아동용 전동차가 주행되도록 제어하면서, 상기 유아동용 전동차의 저면 선단에 구비된 거리감지센서(50)에 의해 측정된 저면과 지면 사이의 거리가 기설정된 기준거리보다 크면 상기 제동장치(90)를 동작시켜 상기 유아동용 전동차가 비상정지될 수 있도록 한다.

이때 상기 기준거리는 상기 유아동용 전동차의 저면의 높이에 대응되는 거리로 설정될 수 있고, 다양한 지형을 고려하여 상기 저면의 높이에 다소의 길이를 더한 값이 될 수 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에서 상기 제어부(30)는 상기 유아동용 전동차의 진행방향을 감지하여, 상기 구동모터(90)의 회전방향과 전동차의 진행방향이 일치하지 않는 경우나 상기 구동모터(90)에 대한 상기 제어부(30)의 신호가 없는 상황에서 전동차가 진행하는 경우에도 상기 제동장치(90)를 동작시켜 상기 유아동용 전동차가 비상정지할 수 있도록 한다. 이는 경사로 등에서 상기 구동모터(90)의 회전력이 아닌 타력, 즉 경사로에서 상기 유아동용 전동차가 받는 중력에 의하여 상기 유아동용 전동차가 진행되는 상황에서 자동으로 비상정지되도록 하여 운전자의 안전을 보장하기 위함이다. 상기 제어부(30)가 상기 유아동용 전동차의 진행방향을 감지하는 방법은 상기 유아동용 전동차의 바퀴의 회전방향을 감지함으로써 수행되 는 방법과 그 외의 다양한 방법에 의할 수 있다.

또한 상기 제어부(30)는 상기 유아동용 전동차의 주행 속도를 지속적으로 감시하여 현재의 주행모드에 대한 설정속도에 비하여 상기 유아동용 전동차의 주행 속도가 현저히 빠른 경우에도 상기 유아동용 전동차를 감속주행되도록 제어하거나 비상정지하도록 제어할 수도 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 의한 유아동용 전동차는, 운전자의 연령이나 주행 숙련도 등을 고려하여 복수의 주행모드 중 적절한 하나의 주행모드를 선택하여 운전 가능하고, 이때 각각의 주행모드는 원칙적으로 상기 유아동용 전동차가 급출발 또는 급제동되지 않도록 가속구간을 거쳐 정속구간으로 주행되며, 주행신호가 차단되면 서서히 전동차를 정지시키는 감속구간을 거치도록 미리 설정된다.

또한 이와 같은 주행모드에 의한 유아동용 전동차의 주행 시, 안전을 위하여, 장애물 감지시에 자동으로 감속주행을 거쳐 정지하거나 비상정지 가능하도록 하고, 낭떠러지 지형을 미리 감지하여 자동으로 비상정지 가능하도록 하며, 타력에 의한 전동차의 주행을 감지하여 자동으로 비상정지 가능하도록 하고, 고속주행을 감지하여 자동으로 감속주행하거나 비상정지하도록 한다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1은 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차의 개략적인 구성을 도시한 블럭도.

도 2는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차의 주행모드별 펄스신호와 설정속도를 도시한 그래프.

도 3a 및 3b는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차의 주행모드별 속도 변화를 나타낸 그래프.

도 4는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차의 가속 및 감속 주행시 발생하는 펄스신호를 도시한 그래프.

도 5는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 유아동용 전동차의 주행 과정을 단계적으로 도시한 흐름도.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 유아동용 전동차의 주행 과정 중 장애물에 의한 강제 제동 과정을 단계적으로 도시한 흐름도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

10:배터리 30:제어부

33:가속페달 35:감속페달

40:입력부 50:거리감지센서

60:구동모터 70:조향모터

90:제동장치

Claims (12)

1. 전원을 공급하는 배터리와;

   사용자로부터 유아동의 연령별로 고려된 복수 단계의 주행모드 중 어느 하나를 선택받기 위한 입력부와;

   상기 배터리로부터 전원을 공급받아 차륜을 구동시키는 구동모터; 그리고

   상기 입력부를 통해 선택된 주행모드에 따라 다른 신호를 발생시켜 상기 구동모터의 회전을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되고:

   상기 복수의 단계의 주행모드는,

   주행 신호가 입력되면 각 단계의 주행모드마다 다르게 미리 설정된 설정속도까지 단계적으로 가속되도록 하는 가속구간과, 상기 설정속도에 도달하면 설정속도를 유지하도록 하는 정속구간, 주행 신호 입력이 중단되면 정지될 때까지 단계적으로 감속되도록 하는 감속구간을 거쳐 차량이 주행되도록 미리 설정되며,

   상기 주행모드의 상기 가속구간과 상기 감속구간은,

   각 단계의 주행모드마다 다르게 미리 설정된 절대 가속도에 의해 가속 및 감속이 이루어지도록 미리 설정됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 입력부에 의해 선택된 주행모드에 따라 상기 가속구간에서는 단계적으로 폭이 증가하는 펄스신호를, 상기 정속구간에서는 일정한 폭의 펄스신호를, 상기 감속구간에서는 단계적으로 폭이 감소하는 펄스신호를 발생하여 상기 구동모터를 제어함을 특징으로 하는 유아동용 전동차.
4. 제3항에 있어서,

   상기 유아동용 전동차는,

   상기 전동차의 전방 또는 후방에 설치되어 상기 전동차의 주행방향의 장애물과의 거리를 감지하는 거리감지센서를 더 포함하여 구성되고:

   상기 제어부는,

   상기 거리감지센서에 의해 감지된 장애물과의 거리가 설정거리 이하이면, 상기 구동모터로 송신하는 펄스신호의 폭을 단계적으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 유아동용 전동차.
5. 제4항에 있어서,

   상기 유아동용 전동차는,

   상기 제어부의 제어에 따라 상기 전동차의 주행을 정지시키는 제동장치를 더 포함하여 구성되고:

   상기 제어부는 상기 거리감지센서에 의해 장애물과의 거리가 제1설정거리와 상기 제1설정거리보다 작게 설정되는 제2설정거리 사이이면 상기 구동모터로 송신하는 펄스신호의 폭을 단계적으로 감소시키고, 장애물과의 거리가 제2설정거리 이하이면 펄스신호 발생을 중단하고 상기 제동장치를 동작시키는 것을 특징으로 하는 유아동용 전동차.
6. 제3항에 있어서,

   상기 유아동용 전동차는,

   상기 전동차 저면의 선단 또는 후단에 구비되어 상기 전동차의 저면과 지면 사이의 거리를 감지하는 거리감지센서; 그리고

   상기 제어부의 제어에 따라 상기 전동차의 주행을 정지시키는 제동장치를 더 포함하여 구성되고:

   상기 제어부는,

   상기 전동차의 주행방향의 거리감지센서에 의해 감지된 지면과의 거리가 설정거리 이상이면, 상기 펄스신호의 발생을 중단하고 상기 제동장치를 동작시키는 것을 특징으로 하는 유아동용 전동차.
7. 제3항에 있어서,

   상기 유아동용 전동차는,

   상기 제어부의 제어에 따라 상기 전동차의 주행을 정지시키는 제동장치를 더 포함하여 구성되고:

   상기 제어부는,

   상기 구동모터의 동작 상태와 상기 전동차의 진행방향이 서로 다른 경우, 상기 제동장치를 동작시키는 것을 특징으로 하는 유아동용 전동차.
8. 유아동의 연령별로 고려된 복수 단계의 주행모드 중 어느 하나를 선택받는 단계와;

   주행 신호의 입력이 유지되면, 전동차의 주행속도가 선택된 주행모드에 대해 미리 설정된 설정속도가 될 때까지 선택된 주행모드에 대해 미리 설정된 가속도에 의하여 주행속도를 단계적으로 증가시키는 가속단계와;

   주행 신호의 입력이 유지되고 전동차의 주행속도가 선택된 주행모드에 대한 상기 설정속도에 도달하면, 상기 주행속도를 설정속도로 유지시키는 정속단계; 그리고

   주행 신호의 입력이 중단되면, 전동차의 주행속도가 0이 될 때까지 선택된 주행모드에 대해 미리 설정된 가속도에 의하여 주행속도를 단계적으로 감소시키는 감속단계를 포함하여 수행됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차의 제어방법.
9. 펄스신호를 발생시켜 구동모터의 회전을 제어함으로써 동작하는 유아동용 전동차에 있어서,

   유아동의 연령별로 고려된 복수 단계의 주행모드 중 어느 하나를 선택받는 단계와;

   주행 신호의 입력이 유지되면, 펄스 신호의 폭이 선택된 주행모드에 대해 미리 설정된 설정폭이 될 때까지 설정된 바에 따라 단계적으로 증가하는 폭의 펄스 신호를 발생시키는 가속단계와;

   주행 신호의 입력이 유지되고 발생되는 펄스신호의 폭이 선택된 주행모드에 대한 상기 설정폭에 도달하면, 상기 펄스신호의 폭을 상기 설정폭으로 일정하게 유지시키는 정속단계; 그리고

   주행 신호의 입력이 중단되면, 상기 펄스신호의 폭이 0이 될 때까지 선택된 주행모드에 대해 미리 설정된 바에 따라 펄스신호의 폭을 단계적으로 감소시키는 감속단계를 포함하여 수행됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차의 제어방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    상기 제어방법에서는,

    상기 가속단계 또는 상기 정속단계 수행 중 상기 전동차의 주행방향의 일정거리 내에 장애물이 감지되는 경우, 상기 가속단계 또는 상기 정속단계의 수행을 중단되고 상기 감속단계가 수행됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차의 제어방법.
11. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    상기 제어방법은,

    상기 가속단계, 상기 정속단계 또는 상기 감속단계 중 어느 하나의 단계의 수행 중 상기 전동차의 주행방향의 일정거리 내에 장애물이 감지되는 경우 상기 전동차를 급제동시키는 단계를 더 포함하여 수행됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차 의 제어방법.
12. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    상기 제어방법은,

    상기 가속단계, 상기 정속단계 또는 상기 감속단계 중 어느 하나의 단계의 수행 중, 전동차의 주행방향의 저면과 지면 사이의 거리를 측정하여 설정거리 이상이면 상기 전동차를 급제동시키는 단계를 더 포함하여 수행됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차의 제어방법.

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