KR101138803B1 - 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치에 관한 것이다.
본 발명은 차량의 목표 회전각을 입력하기 위한 회전각 입력부, 상기 차량의 회전속도를 입력하기 위한 회전속도 입력부, 상기 차량의 휠들에 각각 설치되어 상기 휠들을 회전시키기 위한 휠 구동 모터부, 상기 목표 회전각과 회전속도에 따라 상기 휠 구동 모터부의 동작을 제어하는 회전력 제어장치 및 상기 차량의 실제 회전각을 측정하기 위한 회전각 측정 센서를 포함하여 구성되고, 상기 회전력 제어장치는 상기 회전각 측정 센서로부터 피드백 받은 실제 회전각과 상기 회전각 입력부를 통해 입력받은 목표 회전각 간의 차이가 기 설정되어 있는 임계치보다 작은 경우 상기 휠 구동 모터부로의 전원 공급을 차단하여 상기 차량의 회전을 정지시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 제자리 선회의 정확성과 효율성 및 운전자 편의성이 크게 향상된 차량의 제자리 선회 제어장치가 제공되는 효과가 있다.

Description

서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치{PIVOT CONTROLLING APPARATUS FOR VEHICLE HAVING WHEELS INDEPENDENTLY DRIVEN}

본 발명은 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 복수 개의 독립휠을 갖는 차륜형 차량의 제자리 선회동작을 정확하고 용이하게 제어할 수 있는 장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 차량의 선회 반경이 도시된 도면이다.

도 1을 참조하여 설명하면 알 수 있는 바와 같이, 일반적인 차량이 선회하는 경우 일정한 선회 반경을 갖고 회전하게 된다.

이때, 선회 반경의 중심은 차량으로부터 일정 거리 떨어진 위치에 있게 된다. 즉 차량의 자체 회전 반경은 각 차륜의 허용 회전각과 및 각 차륜 사이의 관계에 따라 설정되는데 차량의 크기에 비해 매우 크게 된다.

따라서 좁은 장소에서 차량의 자체 회전 반경으로 회전할 경우, 그 장소를 빠져 나오기가 매우 어렵다. 이러한 경우는 일반적으로 차량이 정지 상태에서 초기 출발 시 많이 발생되며, 이로 인하여 차량의 손상과 재산상의 피해를 보는 경우가 종종 발생된다.

한편, 이러한 현상은 좁은 장소를 빠져 나오는 경우에만 국한되는 것이 아니며 반대로 좁은 장소로 주차를 할 경우에도 마찬가지로 적용된다. 즉 차량의 선회 반경에 따른 특성에 기인하여 좁은 장소에 주차하는 것은 상당히 어렵다.

종래의 경우, 궤도형 차량의 제자리 선회는 운전자가 제자리 선회 모드를 선택 후 조향용 핸들로 회전 방향을 선택하고 엑셀을 이용하여 회전 속도 및 회전 각도를 조정하는 방식으로 수행된다.

특히 차륜형 차량의 경우, 초기에 차량이 회전을 시작할 수 있도록 큰 토크를 인가해야 하기 때문에 차량이 일단 회전을 시작하면 빠른 속도로 회전을 하게 되므로 운전자가 가속 페달을 이용하여 차량을 원하는 각도에서 멈추기가 어렵다는 문제점이 있다. 원하는 회전각도와 실제 회전각도 사이에 오차는 운전자의 숙련도가 낮을수록 더욱 커지게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 제자리 선회의 정확성과 효율성 및 운전자 편의성이 크게 향상된 차량의 제자리 선회 제어장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

보다 구체적으로, 본 발명은 협소한 공간에서도 차량을 원하는 방향으로 정확하게 회전시켜 신속히 이동시킬 수 있는 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 유인운전 또는 무인운전 차량의 제자리 선회 제어장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치는 상기 차량의 목표 회전각을 입력하기 위한 회전각 입력부, 상기 차량의 회전속도를 입력하기 위한 회전속도 입력부, 상기 차량의 휠들에 각각 설치되어 상기 휠들을 회전시키기 위한 휠 구동 모터부, 상기 목표 회전각과 회전속도에 따라 상기 휠 구동 모터부의 동작을 제어하는 회전력 제어장치 및 상기 차량의 실제 회전각을 측정하기 위한 회전각 측정 센서를 포함하여 구성되고, 상기 회전력 제어장치는 상기 회전각 측정 센서로부터 피드백 받은 실제 회전각과 상기 회전각 입력부를 통해 입력받은 목표 회전각 간의 차이가 기 설정되어 있는 임계치보다 작은 경우 상기 휠 구동 모터부로의 전원 공급을 차단하여 상기 차량의 회전을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

상기 회전속도 입력부는 상기 차량에 설치된 가속 페달인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치는 외부와의 통신을 통하여 상기 차량의 목표 회전각과 회전속도를 수신하기 위한 통신모듈, 상기 차량의 휠들에 각각 설치되어 상기 휠들을 회전시키기 위한 휠 구동 모터부, 상기 목표 회전각에 따라 상기 휠 구동 모터부의 동작을 제어하는 회전력 제어장치 및 상기 차량의 실제 회전각을 측정하기 위한 회전각 측정 센서를 포함하여 구성되고, 상기 회전력 제어장치는 상기 회전각 측정 센서로부터 피드백 받은 실제 회전각과 상기 통신모듈을 통해 수신한 목표 회전각 간의 차이가 기 설정되어 있는 임계치보다 작은 경우 상기 휠 구동 모터부로의 전원 공급을 차단하여 상기 차량의 회전을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

상기 회전각 입력부는 포텐셔미터(potentiometer) 또는 회전식 다단 스위치인 것을 특징으로 한다.

상기 회전각 측정 센서는 요 레이트 센서(yaw rate sensor)인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 제자리 선회의 정확성과 효율성 및 운전자 편의성이 크게 향상된 차량의 제자리 선회 제어장치가 제공되는 효과가 있다.

보다 구체적으로, 협소한 공간에서도 차량을 원하는 방향으로 정확하게 회전시켜 신속히 이동시킬 수 있는 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 유인운전 또는 무인운전 차량의 제자리 선회 제어장치가 제공되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 차량의 선회 반경이 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시 예의 구체적인 동작의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시 예의 구체적인 동작의 예를 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치는 회전각 입력부(40), 회전속도 입력부(60), 휠 구동 모터부(31, 32, 33, 34), 회전력 제어장치(20) 및 회전각 측정 센서(50)를 포함하여 구성된다.

회전각 입력부(40)는 운전자가 차량의 목표 회전각을 입력하기 위한 수단이다.

예를 들어, 회전각 입력부(40)는 운전자의 수동 조작에 따라 출력값이 변하는 장치인 포텐셔미터(potentiometer) 또는 이산적으로 출력값이 변하는 장치인 회전식 다단 스위치일 수 있다.

회전속도 입력부(60)는 운전자가 차량의 회전속도를 입력하기 위한 수단이다.

하나의 예로, 회전속도 입력부(60)는 차량에 설치된 가속 페달일 수 있다.

휠 구동 모터부(31, 32, 33, 34)는 차량의 휠들(11, 12, 13, 14)에 각각 설치되어 있으며, 운전자가 원하는 방향으로 휠들(11, 12, 13, 14)을 회전시켜 결국, 차량을 회전시키기 위한 수단이다.

회전각 측정 센서(50)는 차량의 실제 회전각을 측정하기 위한 수단이다.

하나의 예로, 회전각 측정 센서(50)는 요 레이트 센서(yaw rate sensor)일 수 있다. 회전각은 요 레이트 센서(yaw rate sensor) 이외에도 차량의 수직축 방향의 회전을 감지할 수 있는 센서를 이용하여 측정할 수 있다.

회전력 제어장치(20)는 목표 회전각에 따라 휠 구동 모터부(31, 32, 33, 34)의 동작을 제어하기 위한 수단이다.

이러한 회전력 제어장치(20)는 회전각 측정 센서(50)로부터 피드백 받은 실제 회전각과 회전각 입력부(40)를 통해 입력받은 목표 회전각 간의 차이가 메모리에 미리 설정되어 있는 임계치보다 작은 경우, 휠 구동 모터부(31, 32, 33, 34)로의 전원 공급을 차단하여 차량의 회전을 정지시키도록 구성될 수 있다. 즉, 회전력 제어장치(20)는 원하는 회전각 명령, 회전 속도 명령 및 회전각 측정 센서(50)의 값을 이용하여 각 휠의 구동 모터에 회전력을 공급 또는 차단하는 역할을 한다. 회전력 제어장치(20)는 운전자에 의해 입력된 목표 회전각과 차량의 실제 회전각인 피드백 값의 오차가 일정 범위 이내일 경우 회전속도 입력부(60) 즉, 엑셀의 상태와 무관하게 차량의 회전을 정지시킨다.

차량의 좌우측 바퀴는 회전 방향을 반대로 제어할 수 있도록 상호 독립적으로 구동되는 휠인 독립휠로 구성되며, 인휠 모터(In-wheel Motor) 등 전기식 또는 독립된 유압 모터로 구성될 수 있다.

차량이 원하는 목표 회전각에 도달했을 경우, 제자리 선회 모드는 자동 해제되며, 회전각 입력은 초기화되도록 구성될 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 제1 실시 예의 구체적인 동작의 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 운전자에 의해 제자리 선회 모드가 선택된 후 단계 S10에서, 운전자의 조작에 의해 회전각 입력부(40)를 통해 차량의 목표 회전각이 입력된다.

다음으로 단계 S20에서, 역시 운전자의 수동 조작에 의해 회전속도 입력부(60)를 통해 차량의 회전속도가 입력된다. 단계 S10과 단계 S20의 수행은 시간적으로 역순으로 진행될 수도 있다.

다음으로 단계 S40에서, 회전력 제어장치(20)가 입력받은 목표 회전각과 회전속도에 따라 휠 구동 모터부(31, 32, 33, 34)의 동작을 제어하여 차량을 회전시킨다.

다음으로 단계 S50에서, 회전각 측정 센서(50)가 차량의 실제 회전각을 측정하며, 이 값은 회전력 제어장치(20)로 피드백된다.

다음으로 단계 S60에서, 회전력 제어장치(20)는 피드백받은 실제 회전각과 목표 회전각 간의 비교 알고리즘을 실행한다. 비교 결과 1) 실제 회전각과 목표 회전각의 차가 메모리에 미리 설정되어 있는 임계치보다 작은 경우에는, 단계 S70으로 전환되고, 2) 실제 회전각과 목표 회전각의 차가 메모리에 미리 설정되어 있는 임계치 이상인 경우에는, 단계 S40으로 전환되어 차량을 계속 회전시킨다.

다음으로 단계 S70에서, 회전력 제어장치(20)는 휠 구동 모터부(31, 32, 33, 34)로의 전원 공급을 차단하여 차량의 회전을 정지시킨다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 제자리 선회의 정확성과 효율성 및 운전자 편의성이 크게 향상되는 효과가 있다.

보다 구체적으로, 협소한 공간에서도 운전자에 의한 간단한 조작을 통하여 차량을 원하는 방향으로 정확하게 회전시켜 신속히 이동시킬 수 있는 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 유인운전 차량의 제자리 선회 제어장치가 제공되는 효과가 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시 예의 구체적인 동작의 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치는 외부와의 통신을 통하여 차량의 목표 회전각과 회전속도를 수신하기 위한 통신모듈(70), 차량의 휠들(11, 12, 13, 14)에 각각 설치되어 휠들(11, 12, 13, 14)을 회전시키기 위한 휠 구동 모터부(31, 32, 33, 34), 목표 회전각에 따라 상기 휠 구동 모터부(31, 32, 33, 34)의 동작을 제어하는 회전력 제어장치(20) 및 차량의 실제 회전각을 측정하기 위한 회전각 측정 센서(50)를 포함하여 구성된다.

회전력 제어장치(20)는 회전각 측정 센서(50)로부터 피드백 받은 실제 회전각과 통신모듈을 통해 수신한 목표 회전각 간의 차이가 기 설정되어 있는 임계치보다 작은 경우 휠 구동 모터부(31, 32, 33, 34)로의 전원 공급을 차단하여 차량의 회전을 정지시킨다.

본 발명의 제2 실시 예는 목표 회전각과 회전속도가 유선 통신 또는 무선 통신 방식으로 통신모듈을 통해 외부로부터 회전력 제어장치(20)로 입력되는 방식으로 특히, 무인운전 차량에 적합하다. 이 점을 제외하고는 제2 실시 예의 구성은 제1 실시 예의 대응되는 구성과 동일하므로, 제2 실시 예에 대한 설명은 제1 실시 예에 대한 상세한 설명으로 대체한다.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

11, 12, 13, 14: 휠(wheel)
20: 회전력 제어장치
31, 32, 33, 34: 휠 구동 모터부
40: 회전각 입력부
50: 회전각 측정 센서
60: 회전속도 입력부
70: 통신모듈

Claims (5)

1. 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치에 있어서,
   상기 차량의 목표 회전각을 입력하기 위한 회전각 입력부;
   상기 차량의 회전속도를 입력하기 위한 회전속도 입력부;
   상기 차량의 휠들에 각각 설치되어 상기 휠들을 회전시키기 위한 휠 구동 모터부;
   상기 목표 회전각에 따라 상기 휠 구동 모터부의 동작을 제어하는 회전력 제어장치; 및
   상기 차량의 실제 회전각을 측정하기 위한 회전각 측정 센서를 포함하고,
   상기 회전력 제어장치는
   상기 회전각 측정 센서로부터 피드백 받은 실제 회전각과 상기 회전각 입력부를 통해 입력받은 목표 회전각 간의 차이가 기 설정되어 있는 임계치보다 작은 경우 상기 휠 구동 모터부로의 전원 공급을 차단하여 상기 차량의 회전을 정지시키는 것을 특징으로 하는, 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 회전속도 입력부는 상기 차량에 설치된 가속 페달인 것을 특징으로 하는, 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치.
3. 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치에 있어서,
   외부와의 통신을 통하여 상기 차량의 목표 회전각과 회전속도를 수신하기 위한 통신모듈;
   상기 차량의 휠들에 각각 설치되어 상기 휠들을 회전시키기 위한 휠 구동 모터부;
   상기 목표 회전각에 따라 상기 휠 구동 모터부의 동작을 제어하는 회전력 제어장치; 및
   상기 차량의 실제 회전각을 측정하기 위한 회전각 측정 센서를 포함하고,
   상기 회전력 제어장치는
   상기 회전각 측정 센서로부터 피드백 받은 실제 회전각과 상기 통신모듈을 통해 수신한 목표 회전각 간의 차이가 기 설정되어 있는 임계치보다 작은 경우 상기 휠 구동 모터부로의 전원 공급을 차단하여 상기 차량의 회전을 정지시키는 것을 특징으로 하는, 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치.
4. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
   상기 회전각 입력부는 포텐셔미터(potentiometer) 또는 회전식 다단 스위치인 것을 특징으로 하는, 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치.
5. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
   상기 회전각 측정 센서는 요 레이트 센서(yaw rate sensor)인 것을 특징으로 하는, 서로 독립적으로 구동되는 휠들을 갖는 차량의 제자리 선회 제어장치.
   

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