KR101305012B1 - 인휠 구동 시스템과 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 성능이 다른 다수의 모터들을 이용하고 구동을 제어하여 동력의 효율이 높이기 위하여, 휠 내에 배치되고 상기 휠의 샤프트가 회전 가능하게 결합된 하우징과, 상기 하우징의 내측에 설치되는 제1모터와, 상기 하우징의 내측에 설치되며 상기 제1모터에 비해 구현할 수 있는 최대토크와 최대회전수가 상이한 제2모터와, 상기 제1모터 및 상기 제2모터의 각각의 회전력을 상기 샤프트로 전달하는 동력전달부를 구비하는, 인휠 구동 시스템을 제공한다.

Description

인휠 구동 시스템과 그 제어방법{In-wheel driving system and method for controling the same}
본 발명은 차량 시스템에 관한 것으로서, 특히 차량용 인휠 구동 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 인휠 구동 시스템은 전기를 동력원으로 사용하는 자동차의 구동 시스템으로서, 가솔린이나 디젤 자동차에서의 엔진-미션-구동축을 통한 동력 전달에 의해 휠이 회전 구동하는 방식과는 달리, 휠의 내부에 장착되는 모터의 동력이 휠에 직접 전달되도록 하는 시스템이다. 이와 같은 인휠 구동 시스템은 주행에 필요한 동력을 각각의 휠로 분배함으로써, 실내 공간의 확대, 차량 디자인의 자유도 향상을 가져오고, 이러한 장점들로 인하여 차량에 대한 적용이 증가하고 있다.
통상적인 인휠 구동 시스템은 단일의 모터에 의존하는 방식이며, 이로 인해 각 모터의 성능이 차량 성능을 발휘하게 된다. 이로 인해, 각 모터의 제어 성능 및 효율이 차량의 성능 및 효율 값을 나타낸다.
하지만, 종래의 인휠 구동 시스템은 내측에 제동 및 조향 장치를 추가함에 있어서 공간적 제약에 의한 많은 어려움이 있으며, 주행 중 단일로 이루어진 모터의 고장으로 인해 고장시 안전구동 성능(Fail Safety)을 저하시키며, 심각한 사고를 유발하는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 이러한 통상적인 인휠 구동시스템에 대한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것이다. 전술한 과제는 예시적으로 제시되었고, 본 발명의 범위가 이러한 과제에 의해서 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 휠 내에 배치되고 상기 휠의 샤프트가 회전 가능하게 결합된 하우징과, 상기 하우징의 내측에 설치되는 제1모터와, 상기 하우징의 내측에 설치되며 상기 제1모터에 비해 구현할 수 있는 최대토크와 최대회전수가 상이한 제2모터와, 상기 제1모터 및 상기 제2모터의 각각의 회전력을 상기 샤프트로 전달하는 동력전달부를 구비하는, 인휠 구동 시스템을 제공한다.
상기 제1모터는 상기 제1모터가 최대로 구현할 수 있는 토크인 제1최대토크와 상기 제1최대토크에서 최대로 구현할 수 있는 회전수인 제1최대회전수를 가지며, 상기 제2모터는 상기 제2모터가 최대로 구현할 수 있는 토크인 제2최대토크와 상기 제2최대토크에서 최대로 구현할 수 있는 회전수인 제2최대회전수를 가질 수 있다.
상기 제1최대토크는 상기 제2최대토크보다 크며, 상기 제1최대회전수는 상기 제2최대회전수보다 작을 수 있다.
상기 제1모터 또는 상기 제2모터와, 동일한 최대토크와 최대회전수를 가지는 제3모터를 더 구비할 수 있다.
상기 하우징 내측에 설치되며, 상기 모터들의 각각의 온도를 측정하기 위하여 구성되는 적어도 하나의 온도센서를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 전술한 인휠 구동 시스템을 이용한 인휠 구동 시스템 제어방법이 제공된다. 상기 제어방법은 상기 제1모터와 상기 제2모터를 모두 구동하는 단계와, 상기 제1모터 또는 상기 제2모터를 선택적으로 구동하는 단계를 포함한다.
상기 제1모터와 상기 제2모터를 모두 구동하는 단계는 상기 인휠 구동 시스템이 출발하는 순간을 포함하는 초기 운행 시에 수행될 수 있다.
상기 제1모터 또는 상기 제2모터를 선택적으로 구동하는 단계는 상기 제1모터와 상기 제2모터를 모두 구동하는 단계 이후에 수행될 수 있다.
상기 제1모터와 상기 제2모터를 모두 구동하는 단계는 상기 제1모터 또는 상기 제2모터와 동일한 최대토크와 최대회전수를 가지는 제3모터를 구동하는 단계를 더 포함할 수있다.
상기 제1모터 또는 상기 제2모터를 선택적으로 구동하는 단계는, 상기 제1모터 또는 상기 제2모터와 동일한 최대토크와 최대회전수를 가지는 제3모터를 구동하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제3모터를 구동하는 단계는, 상기 제1모터와 상기 제2모터의 온도를 측정하는 단계와, 측정된 상기 모터들의 온도가 기설정된 기준온도보다 높은지 판단하는 단계와, 상기 제1모터와 상기 제2모터 중 어느 하나의 모터의 온도가 상기 기준온도보다 높다면, 온도가 높은 모터의 구동을 중단하고, 상기 제3모터를 구동하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 관점에 따르면, 휠 내에 배치되고 상기 휠의 샤프트가 회전 가능하게 결합된 하우징 내측에 설치되는 복수의 모터들의 각각의 온도를 측정하는 단계와, 측정된 상기 복수의 모터들의 각각의 온도가 기설정된 기준온도보다 높은지 판단하는 단계와, 상기 복수의 모터들 중 어느 하나 이상의 모터의 온도가 상기 기준온도보다 높다면 온도가 높은 상기 어느 하나 이상의 모터의 구동을 중단하고 상기 기준온도보다 온도가 낮은 다른 모터를 구동하는 단계를 포함하는 인휠 구동 시스템 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동 시스템 및 그 제어방법에 의하면, 성능이 다른 다수의 모터들을 이용하여 구동을 제어하기 때문에 동력의 효율이 높일 수 있다. 또한 출발시 또는 가속시 등 상황에 맞는 모터를 구동하여 동력의 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 인휠 구동 시스템 및 그 제어방법에 의하면, 모터의 온도에 따라 구동하는 모터를 변경하여, 모터의 수명을 높일 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재 또는 이로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동 시스템을 보여주는 개략적인 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동 시스템에서 모터의 배치를 보여주는 개략도이다.
도 3과 도 4는 비교예에 따른 모터 및 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 모터의 토크와 회전수의 상관관계를 각각 도시하는 그래프들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동 시스템(100)을 보여주는 개략적인 정단면도와 측단면도이다.
도 1과 도2를 참조하면, 타이어(20)와 결합되는 휠(10)의 내부에 하우징(110)이 설치되고, 다수의 모터들(120)은 하우징(110) 내측에 설치될 수 있다. 하우징(110)은 샤프트(11)가 회전 가능하도록 휠(10)의 내측면과 이격되도록 설치될 수 있다. 이에 따라, 휠(10)이 하우징(110)의 간섭 없이 샤프트(11)를 통해 동력을 전달받아 회전 구동할 수 있다. 나아가, 하우징(110)은 외부의 이물질 침투를 방지하여 시스템의 동작에 대한 안정성과 유지 및 관리의 용이성을 제공하기 위하여 밀폐 구조를 가질 수 있다.
예컨대, 하우징(110)은 이러한 밀폐 구조의 개폐를 위하여 서로 분리 가능하게 결합되는 본체(111)와 커버(112)를 포함할 수 있다. 본체(111)는 일측에 샤프트(11)가 결합되고 타측, 즉 샤프트(11)의 반대측이 개방될 수 있다. 예컨대, 본체(111)는 그 내측으로 관통하도록 설치되는 샤프트(11)를 베어링(113)에 의해 회전 지지하고, 차축(30)이나 차체측으로 개방되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 본체(111)는 휠(10)의 내부 형상에 상응하는 원통 형상을 가질 수 있다.
커버(112)는 본체(111)의 개방측에 결합될 수 있다. 예컨대, 커버(112)는 본체(111)의 개방측 단부에 결합되고, 본체(111)의 개방측을 밀폐하도록 결합될 수 있다. 이에 따라, 본체(111)와 커버(112)에 의해서 하우징(110) 내부가 밀봉될 수 있어서, 이물질 등이 하우징(110) 내로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 커버(112)는 모터들(120)의 회전축(121)이 샤프트(11)의 회전중심과 나란하도록 모터들(120)을 지지할 수 있다. 커버(112)는 차축(30) 또는 차체에 연결되어 차량에 고정될 수 있다.
본체(111)와 커버(112)는 볼트나 스크루 등의 체결부재(114)를 이용하여 서로 분리 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 본체(111)와 커버(112)는 커버(112)의 가장자리를 따라 소정 간격을 두고서 다수로 결합되는 체결부재(114)에 의해 서로 결합될 수 있다. 나아가, 본체(111)와 커버(112)는 그 결합력을 높이도록 별도의 결합부재를 더 사용하여 결합될 수도 있다.
다수의 모터들(120)은 제1모터(120a)와 제2모터(120b)를 포함하며, 제3모터(120c)를 더 포함할 수 있다. 이들 모터의 성능은 동일하거나 다를 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 설명한다. 이러한 다수의 모터들(120)은 하우징(110)의 내측에 샤프트(11)와 결합되도록 설치될 수 있다. 이 실시예에서 모터들(120)의 수는 도2에 의하면 3개로 도시되었으나, 이 실시예가 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 모터들(120)의 수는 그 특성이나 차량이 요구되는 성능을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.
한편, 하우징(110) 내부의 공간이 작기 때문에 변속기를 설치하기 어렵고, 동일한 모터를 사용하게 되면 출발 또는 가속상황을 모두 만족시키는 고사양 모터가 요구되기 때문에 서로 성능이 다른 모터들을 사용하여, 비용을 절감할 수 있다. 여기서 모터의 성능은 여러 가지 인자로 나타낼 수 있지만, 본 발명의 일 실시예에서는 토크와 회전수(RPM)를 고려할 수 있다. 그리고, 모터가 최대로 구현할 수 있는 토크를 최대토크라 하고, 최대토크에서 최대로 구현할 수 있는 회전수를 최대회전수라 할 수 있다.
이하에서 보다 상세히 설명하면, 제1모터(120a)가 최대로 구현할 수 있는 토크를 제1최대토크라 하고, 상기 제1최대토크에서 최대로 구현할 수 있는 회전수를 제1최대회전수라 할 수 있다. 그리고, 제2모터(120b)가 최대로 구현할 수 있는 토크를 제2최대토크라 하고, 상기 제2최대토크에서 최대로 구현할 수 있는 회전수를 제1최대회전수라 할 수 있다.
여기서, 상기 제1최대토크는 상기 제2최대토크보다 크고, 상기 제1최대회전수는 상기 제2최대회전수보다 작을 수 있다. 즉, 제1모터(120a)는 제2모터(120b)에 비해 높은 최대 토크를 가지고, 제1모터(120a)의 최대 토크에서 제2모터(120b)에 비해 낮은 최대 회전수를 가질 수 있다. 이로 인해, 큰 토크가 필요한 초기 운행시 또는 큰 회전수가 필요한 고속 주행시에 맞는 적절한 토크와 회전수를 제공하여, 에너지 효율 증대를 꾀할 수 있다.
한편, 제1모터(120a)와 제2모터(120b)외에 제3모터(120c)가 더 포함될 수 있다. 상기 제3모터(120c)는 제1모터(120a)와 동일할 수 있거나, 제2모터(120b)와 동일할 수 있다.
즉, 상기 제3모터(120c)는 제1최대토크와 동일한 토크를 가지고, 제1최대회전수와 동일한 회전수를 가질 수 있다. 또는, 상기 제3모터(120c)는 제2최대토크와 동일한 토크를 가지고, 제2최대회전수와 동일한 회전수를 가질 수 있다.
제3모터(120c)가 제1모터(120a)와 동일하면, 저속운행 시에 보다 큰 토크를 제공할 수 있어 무거운 차량을 운행하는 데 유리할 것이고, 제3모터(120c)가 제2모터(120b)와 동일하면, 보다 높은 회전수로 고속주행에 유리할 것이다. 본 도 2에 따르면, 제3모터(120c)는 제2모터(120b)와 동일하지만, 이 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 나아가 본 발명의 기술적 사상이 앞에서 설명한 복수의 모터들(120)의 개수에 제한받지 않음은 명백하다.
모터들(120)은 결합부(122)를 통해서 커버(112)에 고정될 수 있다. 예컨대, 결합부(122)는 볼트나 스크류 등의 체결부재(114)에 의해서 커버(112)에 결합될 수 있다. 다른 예로, 결합부(122)는 본체(111)의 내측에 브라켓이나 별도의 고정부재를 사용하여 고정될 수도 있다.
동력전달부(130)는 모터들(120) 각각의 회전력을 샤프트(11)로 전달하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 동력전달부(130)는 샤프트(11)에 고정되는 제 1 기어(131)와, 제 1 기어(131)에 각각 기어결합되어 모터(120)의 회전축(121)에 연결되는 다수의 제 2 기어들(132)을 포함할 수 있다. 제 1 기어(131)는 하우징(110)으로 삽입되는 샤프트(11)의 끝단에 고정되며, 가장자리에 마련되는 링(131a)의 내주면을 따라 치(131b)가 연속적으로 형성되는 링기어를 포함할 수 있다.
제 2 기어들(132)은 치(131b)에 기어결합되는 유성기어를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제 2 기어들(132)이 제 1 기어(131)의 링(131a) 내측에 배열되고 모터들(120)이 제 2 기어들(132)에 상응하여 배치될 수 있다. 이러한 배치 구조에 따르면, 모터들(120)이 집중적으로 배치될 수 있고, 따라서 모터들(120)의 설치에 소요되는 공간을 최소화할 수 있다.
휠(10)의 샤프트(11)는 동력전달부(130)를 통해서 모터들(120)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 샤프트(11)는 제 1 기어(131)에 직접 연결되고, 제 1 기어(131)는 제 2 기어들(132)을 통해서 모터들(120)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 샤프트(11)는 도 1에 도시된 바와 같이, 바(bar) 형태로 이루어질 수 있다. 다른 예로, 샤프트(11)는 제 1 기어(131)의 링(131a)과 상응하는 형상, 예컨대 원통 형상을 가질 수도 있다. 이 외에도, 샤프트(11)는 다양한 형태를 가지고서 제 1 기어(131)에 연결될 수 있다.
제 1 기어(131)는 샤프트(11)와 일체를 이루도록 제작될 수 있으며, 이와 달리 제작 및 조립의 용이성을 위하여 샤프트(11)와 별개로 제작되어 축이음이나 플랜지이음 등 다양한 방식의 연결방식에 의해 샤프트(11)에 연결될 수 있다. 한편, 이 실시예에서와 달리, 제 1 기어(131)는 링(131a)의 외주면을 따라 치(131b)가 형성되는 링기어로 이루어지거나, 외주면을 따라 치(131b)가 형성되는 평기어로 이루어질 수도 있다. 이 경우 제 2 기어들(132)은 도 1과 달리 제 1 기어(131)의 외주면에 기어결합될 수 있다.
제 2 기어들(132)은 모터들(120)의 회전축(121)에 직접 고정되거나, 모터들(120)의 회전속도를 감속시켜서 전달하는 감속기에 의해 모터들(120)의 회전축(121)에 고정될 수 있다. 제 2 기어(132)들과 제 1 기어(131)의 기어비를 조절함으로써, 모터(120) 성능을 최적화할 수 있다. 제 2 기어들(132)이 감속기에 의해 모터(120)의 회전축(121)에 고정되는 경우, 감속기는 모터들(120)이 동작하지 않는 경우 제 2 기어들(132)의 아이들(idle) 회전을 가능하도록 구성될 수 있다.
동력전달부(130)는 제 1 기어(131) 및 제 2 기어들(132) 외에 제 3 기어(133)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 제 3 기어(133)는 제 1 기어(131)의 중심부에 위치하여 제 2 기어(132)들 각각에 기어결합될 수 있다. 제 3 기어(133)는 제 2 기어(132)의 치우침을 방지하여 제 2 기어(132)가 정렬된 상태에서 동력 전달을 가능하도록 한다. 이로 인해 시스템(100)의 동력 전달의 신뢰성이 향상되고, 제 2 기어(132)의 가이드를 위한 부가 부재를 생략할 수 있어서 시스템이 콤팩트화 될 수 있다.
예를 들어, 제 3 기어(133)는 그 외주면을 따라 치가 연속적으로 형성되는 평기어가 사용될 수 있다. 나아가, 제 3 기어(133)는 제 2 기어들(132) 사이에 안정적으로 위치하도록 하우징(110)의 내측에 마련되는 지지부에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 더 나아가, 제 3 기어(133)의 외주면을 따라서, 제 2 기어들(132)이 삽입되어 기어결합되기 위한 홈이 형성될 수도 있다.
이하에서는 전술한 본 발명의 실시예들에 따른 인휠 구동 시스템(100)의 동작을 설명한다.
전술한 인휠 구동 시스템(100)은 다양한 종류의 차량의 바퀴에 결합되어, 차량에 구동력을 전달할 수 있다. 이러한 인휠 구동 시스템(100)에 따르면, 복수의 모터들(120) 각각에 대한 제어 또는 각 모터(120)의 단계별 제어를 통해서 구동 시스템(100)의 정밀 제어가 가능해진다. 따라서 이러한 정밀 제어에 의해 차량의 출발시 또는 제동시에 승차감을 향상시킬 수 있으며, 각 모터(120)가 최고의 효율 범위에서 구동함으로써 차량의 전체 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가, 각 모터(120)의 특성 및 차량의 필요 성능을 고려하여 모터들(120)의 수량을 결정할 수 있고, 제 1 및 제 2 기어들(131, 132) 사이의 기어비를 조절함으로써 최적의 구동 특성을 최적화할 수 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 구동 시스템의 제어방법을 설명한다.
차량의 운행시점에 따라 필요로 하는 동력 범위가 달라진다. 따라서, 필요한 동력 범위에 따라, 다수의 모터들(120)의 동작 대수를 조절함으로써, 모터들(120)의 사용 효율을 최적화 할 수 있다. 따라서, 제1모터(120a)와 제2모터(120b) 모두 구동하거나, 제1모터(120a) 또는 제2모터(120b)를 선택적으로 구동할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 출발 시를 포함한 초기 운행 시, 제1모터(120a)와 제2모터(120b)를 모두 구동할 수 있다. 그리고 제1모터(120a)와 제2모터(120b)를 모두 구동한 다음에는, 제1모터(120a) 또는 제2모터(120b)를 선택적으로 구동하여, 필요한 동력을 제공할 수 있다.
즉, 출발 시와 같이 높은 토크가 필요한 초기 운행시에는, 제1모터(120a)와 제2모터(120b)를 구동하여 높은 토크를 제공할 수 있다. 그리고 초기 운행 이후에는 상황에 따라 제1모터(120a) 또는 제2모터(120b)를 선택적으로 구동할 수 있다.
상황에 따른 모터의 구동을 설명하면, 초기 운행 이후 저속 운행 시에는 초기 운행시 만큼은 아니지만 높은 토크가 필요하므로, 높은 최대 토크를 가지는 제1모터(120a)를 선택적으로 구동할 수 있다. 또는 초기 운행 이후 고속 운행 시에는 낮은 토크와 높은 회전수가 필요하므로, 낮은 최대 토크와 낮은 최대 토크에서 높은 회전수를 가지는 제2모터(120b)를 선택적으로 구동할 수 있다.
도 3은 비교예에 따른 모터의 토크와 회전수의 상관관계를 도시하는 그래프들이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 모터의 토크와 회전수의 상관관계를 도시하는 그래프이다. 도 3과 도 4에 도시된 그래프에서 x축은 회전수를 나타내고, y축은 토크를 나타낸다.
상술한 바와 같이 하우징(110) 내부 공간이 협소하여, 모든 상황을 만족할 수 있는 높은 최대 토크와 높은 최대 회전수를 가지는 모터(230)가 요구된다. 즉, 운행 초기나 저속 주행시 필요한 토크(210)도 만족할 뿐만 아니라, 고속 주행시 필요한 토크(220)도 만족하는 모터(230)가 요구된다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 서로 성능이 다른 제1모터(120a)와 제2모터(120b)를 제공하여 필요한 동력에 따라 선택적으로 모터를 같이 구동하거나 각각 구동하여 상황에 맞는 토크를 제공할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 초기 운행 시에는 제1모터(120a)와 제2모터(120b)를 모두 구동하여 필요한 토크(210)보다 높은 토크(120d)를 제공할 수 있고, 고속 운행 시에는 제2모터(120b)를 구동하여 필요한 토크(220)와 높은 회전수를 제공하여, 효율적인 시스템을 제공할 수 있다.
한편, 제3모터(120c)가 더 포함되는 경우에는, 초기 운행 시 제1모터(120a) 또는 제2모터(120b)와 동일한 제3모터(120c)를 함께 구동할 수 있다. 즉, 제1모터(120a), 제2모터(120b) 및 제3모터(120c)를 구동하여 초기 운행에 필요로 하는 동력(210)을 제공할 수 있다.
또한, 초기 운행 이후에는 제1모터(120a) 대신에 제3모터(120c)를 구동할 수 있고, 또는 제2모터(120b) 대신에 제3모터(120c)를 구동할 수 있다. 저속 주행 시에 제3모터(120c)가 구동되는 경우는, 제1모터(120a)와 제3모터(120c)가 동일할 것이다. 그리고 고속 주행시 제3모터(120c)가 구동되는 경우는, 제2모터(120b)와 제3모터(120c)가 동일할 것이다.
한편, 인휠 구동 시스템(100)에 따르면, 단선 등의 이유로 모터들(120) 중에서 일부가 구동 불능 상태이더라도 나머지를 이용하여 시스템(100)을 동작시킬 수 있다. 이로 인해 고장시 안전구동 성능을 향상시킬 수 있고, 위급한 상황에 대처하여 고장으로 인한 차량 사고를 미연에 방지할 수 있다.
이하에서는 위에서 설명하지 않은 온도센서(140)를 설명한다. 중복되는 부분의 설명은 생략한다.
도1과 도 2를 참조하면, 하우징(110) 내측에 복수의 모터들(120)의 온도를 측정하는 온도센서(140)들이 설치될 수 있다. 온도센서(140)들은 복수의 모터들(120)에 이격되어 설치될 수 있으나, 온도를 정확히 측정하기 위하여 복수의 모터들(120)에 근접하게 설치되는 것이 바람직할 것이다. 온도센서(140)들는은 모터마다 설치될 수 있 수 있으나, 복수의 모터들(120)을 하나의 온도센서(140)에서 측정할 수도 있다. 또한, 온도센서(140)로부터 측정된 온도를 수신하여 모터의 구동을 제어하는 제어부(미도시)가 차량에 설치될 수 있다.
한편, 모터들은 그 성능, 입력 전압 등에 따라 허용되는 최고온도와 정상구동 범위의 온도가 다르다. 이러한 것들을 고려하여 차량의 제어부에 기 설정된 기준온도가 입력될 수 있다. 기 설정된 기준온도란 모터가 구동하기에 최적의 온도일 수도 있고, 허용가능한 온도일 수도 있다.
이하에서는 전술한 본 발명의 실시예들에 따른 인휠 구동 시스템(100)의 제어방법을 설명한다.
온도센서(140)는 복수의 모터들(120)의 온도를 측정한다. 그리고 측정된 모터들(120)의 온도가 상기 기준온도보다 높은지 여부를 판단 한다. 그리고 어느 하나의 모터의 온도가 상기 기준온도보다 높다면, 온도가 높은 어느 하나의 모터의 구동을 중단하고, 상기 기준온도보다 낮은 다른 모터를 구동시킨다.
보다 상세히 설명하면, 모터들(120)의 온도를 측정하여, 만약 제2모터(120b)의 온도가 상기 기준온도보다 높으면, 제2모터(120b)의 구동을 중단하고, 상기 기준온도보다 낮은 제1모터(120a)를 구동시킬 수 있다.
한편, 상기 다수의 모터들(120)은 상기 제1모터(120a)와 제2모터(120b) 외에 제3모터(120c)를 더 포함할 수 있고, 상술한 제1모터(120a)와 제2모터(120b)의 온도를 측정할 때, 제3모터(120c)의 온도도 측정할 수 있다.
만약, 제1모터(120a), 제2모터(120b)와 제3모터(120c)의 성능이 동일하다면, 상기 기준온도 이하의 어느 모터를 선택적으로 구동시킬 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 제1모터(120a)의 온도가 상기 기준온도 보다 높고, 제2모터(120b) 또는 제3모터(120c)의 온도가 기준온도보다 낮다면, 제2모터(120b) 또는 제3모터(120c) 중에 하나를 구동시킬 수 있다.
그러나, 앞서 설명한 바와 같이 제1모터(120a)의 성능과 제2모터(120b)의 성능이 다르고, 제3모터(120c)가 제1모터(120a) 또는 제2모터(120b)와 동일한 경우에는 동일한 모터를 구동시킬 것이다.
보다 상세히 설명하면, 제1모터(120a)와 제3모터(120c)가 동일한 경우에, 제1모터(120a)의 온도가 상기 기준온도보다 높고 제3모터(120c)의 온도가 상기 기준온도보다 낮다면, 제1모터(120a)의 구동을 중단하고 제3모터(120c)를 구동 시킬 것이다. 물론 역으로도 가능할 것이다.
또는, 제2모터(120b)와 제3모터(120c)가 동일한 경우에, 제2모터(120b)의 온도가 상기 기준온도보다 높고 제3모터(120c)의 온도가 상기 기준온도보다 낮다면, 제2모터(120b)의 구동을 중단하고 제3모터(120c)를 구동 시킬 것이다. 물론 역으로도 가능할 것이다.
이와 같이 온도에 따라 구동모터를 변경하는 방법을 사용하여 모터가 높은 온도에서 구동되어 열에 의하여 손상되는 것을 방지할 수 있고, 모터의 수명을 늘릴 수 있어, 운전자의 안전을 담보할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 휠 20 : 타이어
30 : 차축 110 : 하우징
111 : 본체 114 : 체결부재
120 : 모터들 120a : 제1모터
120b : 제2모터 120c : 제3모터
121 : 회전축 122 : 고정부
130 : 동력전달부 140 : 온도센서

Claims (12)

  1. 휠 내에 배치되고, 상기 휠의 샤프트가 회전 가능하게 결합된 하우징;
    상기 하우징의 내측에 설치되는 제1모터;
    상기 하우징의 내측에 설치되며, 상기 제1모터에 비해 구현할 수 있는 최대토크와 최대회전수가 상이한 제2모터; 및
    상기 제1모터 및 상기 제2모터의 각각의 회전력을 상기 샤프트로 전달하는 동력전달부;
    를 구비하고,
    상기 샤프트는 상기 하우징을 관통하고, 베어링을 통하여 상기 하우징에 의하여 회전 지지되도록 설치되고,
    상기 동력 전달부는 상기 샤프트에 고정되는 제1 기어 및 상기 제1 기어와 기어 결합되는 복수의 제2 기어들을 포함하고,
    상기 복수의 제2 기어들 각각은 상기 제1 모터의 회전축 및 상기 제2 모터의 회전축에 연결되고,
    상기 제1 모터 및 제2 모터로부터 상기 제2 기어, 상기 제1 기어, 및 상기 샤프트를 순차적으로 통하여 상기 휠로 동력이 전달되는, 인휠 구동 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1모터는 상기 제1모터가 최대로 구현할 수 있는 토크인 제1최대토크와 상기 제1최대토크에서 최대로 구현할 수 있는 회전수인 제1최대회전수를 가지며,
    상기 제2모터는 상기 제2모터가 최대로 구현할 수 있는 토크인 제2최대토크와 상기 제2최대토크에서 최대로 구현할 수 있는 회전수인 제2최대회전수를 가지는, 인휠 구동 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1최대토크는 상기 제2최대토크보다 크며, 상기 제1최대회전수는 상기 제2최대회전수보다 작은, 인휠 구동 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1모터 또는 상기 제2모터와, 동일한 최대토크와 최대회전수를 가지는 제3모터를 더 구비하는, 인휠 구동 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 내측에 설치되며, 상기 모터들의 각각의 온도를 측정하기 위하여 구성되는 적어도 하나의 온도센서를 더 구비하는, 인휠 구동 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 인휠 구동 시스템을 이용한 것으로서,
    상기 제1모터와 상기 제2모터를 모두 구동하는 단계; 및
    상기 제1모터 또는 상기 제2모터를 선택적으로 구동하는 단계;
    를 포함하는, 인휠 구동 시스템 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1모터와 상기 제2모터를 모두 구동하는 단계는, 상기 인휠 구동 시스템이 출발하는 순간을 포함하는 초기 운행 시에 수행되는, 인휠 구동 시스템 제어방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1모터 또는 상기 제2모터를 선택적으로 구동하는 단계는, 상기 제1모터와 상기 제2모터를 모두 구동하는 단계 이후에 수행되는, 인휠 구동 시스템 제어방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1모터와 상기 제2모터를 모두 구동하는 단계는, 상기 제1모터 또는 상기 제2모터와 동일한 최대토크와 최대회전수를 가지는 제3모터를 구동하는 단계를 더 포함하는, 인휠 구동 시스템 제어방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제1모터 또는 상기 제2모터를 선택적으로 구동하는 단계는, 상기 제1모터 또는 상기 제2모터와 동일한 최대토크와 최대회전수를 가지는 제3모터를 구동하는 단계를 더 포함하는, 인휠 구동 시스템 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3모터를 구동하는 단계는,
    상기 제1모터와 상기 제2모터의 온도를 측정하는 단계; 및
    측정된 상기 모터들의 온도가 기설정된 기준온도보다 높은지 판단하는 단계; 및
    상기 제1모터와 상기 제2모터 중 어느 하나의 모터의 온도가 상기 기준온도보다 높다면, 온도가 높은 모터의 구동을 중단하고, 상기 제3모터를 구동하는 단계;
    를 포함하는, 인휠 구동 시스템 제어방법.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 인휠 구동 시스템을 이용한 인휠 구동 시스템 제어방법으로서,
    상기 제1 모터의 제1 온도 및 상기 제2 모터의 제2 온도를 측정하는 단계;
    측정된 상기 제1 온도 및 상기 제2 온도가 기설정된 기준온도 보다 높은지 판단하는 단계; 및
    상기 제1 모터 및 상기 제2 모터 중 적어도 어느 하나를 구동하는 단계로서, 상기 제1 온도가 상기 기준온도에 비하여 높은 경우에는, 상기 제1 모터의 구동을 중단하고, 상기 제2 모터를 구동하고, 상기 제2 온도가 상기 기준온도에 비하여 높은 경우에는, 상기 제2 모터의 구동을 중단하고, 상기 제1 모터를 구동하는, 상기 구동하는 단계;
    를 포함하는, 인휠 구동 시스템 제어방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105172574A (zh) * 2015-08-24 2015-12-23 北京航天发射技术研究所 一种电驱动轮系统
KR102119101B1 (ko) * 2019-04-05 2020-06-04 문성주 모터 구동형 차량 및 그에 사용되는 휠 어셈블리

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010023655A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Jtekt Corp モータユニット、電動パワーステアリング装置及び車両用操舵装置
JP2011148470A (ja) * 2010-01-25 2011-08-04 Toyota Motor Corp 車輪独立駆動ユニット
KR20120047436A (ko) * 2010-11-04 2012-05-14 현대자동차주식회사 듀얼 모터식 인휠 시스템 및 그 시스템의 비상 운전 방법
KR20120085590A (ko) * 2011-01-24 2012-08-01 자동차부품연구원 인휠 구동 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010023655A (ja) * 2008-07-18 2010-02-04 Jtekt Corp モータユニット、電動パワーステアリング装置及び車両用操舵装置
JP2011148470A (ja) * 2010-01-25 2011-08-04 Toyota Motor Corp 車輪独立駆動ユニット
KR20120047436A (ko) * 2010-11-04 2012-05-14 현대자동차주식회사 듀얼 모터식 인휠 시스템 및 그 시스템의 비상 운전 방법
KR20120085590A (ko) * 2011-01-24 2012-08-01 자동차부품연구원 인휠 구동 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105172574A (zh) * 2015-08-24 2015-12-23 北京航天发射技术研究所 一种电驱动轮系统
KR102119101B1 (ko) * 2019-04-05 2020-06-04 문성주 모터 구동형 차량 및 그에 사용되는 휠 어셈블리

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