KR101599752B1 - 주행성능 및 조작성능이 양호한 전동식 4륜 스쿠터 - Google Patents

주행성능 및 조작성능이 양호한 전동식 4륜 스쿠터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 4륜 스쿠터에 관한 것으로서, 더 상세하게는 양호한 주행성능 및 조작성능이 얻어지는 전동식 4륜 스쿠터에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전동식 4륜 스쿠터는, 바디와, 바디의 전방에 좌우 한 쌍으로 배치되는 전륜과, 전륜을 지지하는 전륜차축과, 전륜차축을 통해 전륜으로 구동력을 공급하는 전륜구동모터와, 바디의 후방에 마련되는 한 쌍의 후륜과, 후륜을 지지하는 후륜차축과, 후륜차축을 통해 후륜으로 구동력을 공급하는 후륜구동모터와, 바디의 내측에 장착되며 전륜구동모터 및 후륜구동모터에 전력을 공급하는 배터리와, 바디의 내측에 장착되어 주행상태를 감지하는 상태감지센서와, 전륜구동모터 및 후륜구동모터와 전기적으로 연결되며 상태감지센서로부터 전달되는 정보를 기초로 전륜구동모터 및 후륜구동모터의 토크를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

주행성능 및 조작성능이 양호한 전동식 4륜 스쿠터{Electric 4 wheel scooter}
본 발명은 전동식 4륜 스쿠터에 관한 것으로서, 더 상세하게는 양호한 주행성능 및 조작성능이 얻어지는 전동식 4륜 스쿠터에 관한 것이다.
스쿠터는 소형 오토바이의 하나로서 통상 2륜 구동이 일반적이었으나, 최근에는 4륜 구동의 4륜 스쿠터가 등장하고 있다. 이러한 4륜 스쿠터는 거동이 불편한 노인이나 환자 또는 장애인들에게 많은 활용이 될 수 있는데, 전동식 4륜 스쿠터는 통상 사용자가 탑승하는 바디의 내측에 배터리가 내장되고, 배터리를 전원으로 하여 후륜 또는 전륜이 모터로 구동되는 구조로 이루어진다. 그런데 종래의 전동식 4륜 스쿠터는 2륜구동방식이기 때문에 도로의 사정이 좋지않아 주행환경이 열악한 경우에 주행성능이 떨어지는 문제가 있으며, 급제동 또는 스쿠터가 미끄러지는 경우에 스쿠터의 조작이 어려운 문제가 있다.
한편, 이러한 문제를 해결하기 위해 상시 4륜구동방식의 스쿠터도 개발되었으나 이러한 상시 4륜구동방식의 스쿠터는 가속력과 직진 주행성능에 있어 전륜식 또는 후륜식 구동방식의 스쿠터보다 못하다는 단점이 있으며, 또한 일반도로에서도 상시 4바퀴를 모두 구동하게 되므로 동력의 손실이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 스쿠터의 주행환경에 따라 구동방식의 전환이 가능한 전동식 4륜 스쿠터를 제공함에 목적이 있다.
전술한 본 발명의 목적은, 바디와, 상기 바디의 전방에 좌우 한 쌍으로 배치되는 전륜과, 상기 전륜을 지지하는 전륜차축과, 상기 전륜차축을 통해 상기 전륜으로 구동력을 공급하는 전륜구동모터와, 상기 바디의 후방에 마련되는 한 쌍의 후륜과, 상기 후륜을 지지하는 후륜차축과, 상기 후륜차축을 통해 상기 후륜으로 구동력을 공급하는 후륜구동모터와, 상기 바디의 내측에 장착되며 상기 전륜구동모터 및 후륜구동모터에 전력을 공급하는 배터리와, 상기 바디의 내측에 장착되어 주행상태를 감지하는 상태감지센서와, 상기 전륜구동모터 및 후륜구동모터와 전기적으로 연결되며 상기 상태감지센서로부터 전달되는 정보를 기초로 상기 전륜구동모터 및 후륜구동모터의 토크를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 전동식 4륜 스쿠터를 제공함에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 사용자가 선택할 수 있도록 상기 바디에 장착되되 상기 컨트롤러의 제어방식을 결정할 수 있는 전륜구동버튼과, 후륜구동버튼과, 4륜구동버튼을 갖는 모드선택부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 컨트롤러는 상기 상태감지센서로부터 미끄러짐 정보가 전달되는 경우에 상기 전륜구동모터 및 후륜구동모터를 상기 전륜 및 후륜에 각각 토크가 인가되는 4륜 구동방식으로 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 미끄러짐 발생시 상기 컨트롤러는 상기 전륜구동모터와 후륜구동모터에 인가되는 토크의 비가 70:30 ~ 65:35가 되도록 상기 전륜구동모터 및 후륜구동모터를 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 컨트롤러는 운행시작시 상기 모드선택부에서 전륜구동 또는 후륜구동버튼이 선택되는 경우에 상기 전륜구동모터 또는 후륜구동모터에 100%의 토크가 인가되도록 제어하고, 상기 모드선택부에서 4륜구동버튼이 선택되는 경우에 상기 전륜구동모터와 후륜구동모터에 인가되는 토크의 비가 40:60 ~ 50:50이 되도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 전동식 4륜 스쿠터에 의하면, 차량의 주행환경에 따라 구동방식이 전환될 수 있기 때문에 주행성능과 조작성능이 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 전동식 4륜 스쿠터에 의하면, 차량의 미끄러짐 발생시 각 구동모터가 자동으로 4륜구동방식으로 제어됨으로써 주행성능 및 조작성능이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 4륜 스쿠터의 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 전동식 4륜 스쿠터의 조작순서도.
이하에서는 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 4륜 스쿠터에 관하여 설명한다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 4륜 스쿠터는 바디(100), 전륜(110), 전륜차축(115), 전륜구동모터(120), 후륜(130), 후륜차축(135), 후륜구동모터(140), 배터리(150), 상태감지센서(160), 컨트롤러(170)를 포함하며, 모드선택부(180)를 더 포함할 수 있다.
바디(100)는 전동식 4륜 스쿠터의 몸체를 이루며, 사용자가 탑승할 수 있는 시트(도시되지 않음)와, 조향장치(도시되지 않음), 가속 및 감속장치(도시되지 않음)을 포함하여 일반적으로 스쿠터에 필요한 각종 부재들이 장착된다. 이러한 바디(100)에 장착되는 일반적인 구성에 대해서는 공지된 기술이므로 설명을 생략한다.
전륜(110)은 바디(100)의 전방에 배치되며, 좌우에 하나씩 두 개가 쌍을 이룬다.
전륜차축(115)은 전륜(110)을 지지하고 전륜(110)에 구동력을 전달하는 부재로서, 바디(100)의 전방에 배치된다.
전륜구동모터(120)는 바디(100)의 내측에 배치되며, 전륜차축(115)에 구동력을 공급한다. 이러한 전륜구동모터(120)는 배터리(150)로부터 전력을 공급받아 토크를 발생시키며, 발생되는 토크값은 컨트롤러(170)에 의해 제어된다.
후륜(130)은 바디(100)의 후방에 배치되며, 좌우에 하나씩 두 개가 쌍을 이룬다.
후륜차축(135)은 후륜(130)을 지지하고 후륜(130)에 구동력을 전달하는 부재로서, 바디(100)의 후방에 배치된다.
후륜구동모터(140)는 바디(100)의 내측에 배치되며, 후륜차축(135)에 구동력을 공급한다. 이러한 후륜구동모터(140)는 배터리(150)로부터 전력을 공급받아 토크를 발생시키며, 발생되는 토크값은 컨트롤러(170)에 의해 제어된다.
배터리(150)는 바디(100)의 내측에 장착되며, 전륜구동모터(120), 후륜구동모터(140), 상태감지센서(160), 컨트롤러(170) 및 기타 전동식 4륜 스쿠터의 부재들에 전력을 공급한다.
상태감지센서(160)는 전동식 4륜 스쿠터의 주행상태를 감지하는 부재로서, 바디(100)의 내측에 장착된다. 이러한 상태감지센서(160)는 전동식 4륜 스쿠터의 각 바퀴의 속도, 회전각, 기울기, 미끄러짐 등을 감지할 수 있으며, 감지되는 정보를 기초로 신호를 발생시킨다. 이때, 상태감지센서(160)는 전륜(110) 및 후륜(130)의 속도가 현저하게 차이나는 경우 또는 전륜(110) 또는 후륜(130)의 좌우측에 바퀴의 속도가 현저하게 차이나는 경우에 각 바퀴의 속도를 감지할 뿐만 아니라 그로부터 미끄러짐 발생 여부를 판단할 수도 있다.
또한, 상태감지센서(160)는 전동식 4륜 스쿠터가 경사에 있는 경우에 전방 또는 후방으로의 기울기를 감지할 수 있으며, 턴을 하는 경우에 조향각도와 바디(100)의 좌우로의 기울기 정도를 감지할 수 있다.
컨트롤러(170)는 배터리(150)로부터 전력을 공급받아 작동되며, 전륜구동모터(120) 및 후륜구동모터(140)의 토크를 조절한다. 컨트롤러(170)는 상태감지부(400)로부터 전달되는 정보를 기초로 토크값을 연산하여 각 구동모터(120, 140)에 인가한다.
이때, 각 구동모터(120, 140)에 인가되는 토크는 상황별로 정상주행상태인지 미끄러짐상태인지 여부에 따라 각각 다르게 제어될 수 있으며, 모드선택부(180)의 선택에 따라 다르게 제어될 수 있다.
다시 말해, 정상주행인 경우에 컨트롤러(170)는 사용자가 모드선택부(180)에서 전륜구동방식을 선택하면 전륜구동모터(120)에 토크를 100% 인가하고, 후륜구동방식을 선택하면 후륜구동모터(140)에 토크를 100% 인가하여 전동식 4륜 스쿠터를 구동시킬 수 있다. 또한 4륜구동방식을 선택하면 컨트롤러(170)는 전륜구동모터(120)와 후륜구동모터(140)에 인가되는 토크의 비가 40:60 ~ 50:50의 비율이 되도록 제어할 수 있으며 따라서 전동식 4륜 스쿠터는 사용자의 선택에 따라 각각 다르게 제어될 수 있다.
한편, 상태감지센서(160)로부터 전동식 4륜 스쿠터의 전륜(110) 또는 후륜(130)의 미끄러짐이 감지되는 경우에 컨트롤러(170)는 미끄러짐 감소 및 방지를 위해 모드선택부(180)의 선택과 상관없이 자동으로 전륜구동모터(120)와 후륜구동모터(140)에 각각 토크가 분배되도록 각 구동모터(120, 140)를 4륜구동방식으로 제어할 수 있다. 이때, 컨트롤러(170)는 순간적으로 전륜구동모터(120)와 후륜구동모터(140)에 인가되는 토크의 비가 70:30 ~65:35가 되도록 제어할 수 있으며 따라서 전동식 4륜 스쿠터는 정상주행상태인지 또는 미끄러짐상태인지에 따라 각각 다르게 제어될 수 있다. 그리고 이러한 미끄러짐이 끝나면 컨트롤러(170)는 다시 초기에 사용자가 선택한 구동방식으로 복귀한다.
또 한편, 컨트롤러(170)는 상태감지센서(160)로부터 전륜(110)과 후륜(130)의 현저한 속도차가 감지되는 경우에 전륜(110)과 후륜(130)이 동일한 속도를 가지도록 토크를 제어할 수도 있다.
이러한 컨트롤러(170)를 통한 전동식 4륜 스쿠터의 구동방식 전환과 토크 분배는 전동식 4륜 스쿠터의 운행 중 실시간으로 이루어질 수 있으며, 따라서 주행환경에 따라 컨트롤러(170)가 자동으로 구동방식과 토크를 분배 및 조절함으로써 전동식 4륜 스쿠터의 주행성능이 향상될 수 있다.
모드선택부(180)는 전동식 4륜 스쿠터의 구동방식을 선택할 수 있는 부재로서, 사용자가 선택할 수 있도록 바디(100)의 운전석(도시되지 않음)에 배치될 수 있다. 이러한 모드선택부(180)는 전륜구동버튼(182)과, 후륜구동버튼(184)과, 4륜구동버튼(186)을 포함하며, 선택되는 버튼에 따라 해당 신호를 컨트롤러(170)로 전달한다. 컨트롤러(170)는 전달되는 신호를 기초로 전륜구동모터(120) 및 후륜구동모터(140)에 토크를 인가하며 따라서 사용자는 모드선택부(180)를 통해 전동식 4륜 스쿠터의 구동방식을 결정할 수 있다.
도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 4륜 스쿠터의 작동순서에 관하여 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 전동식 4륜 스쿠터를 작동하고자 하는 경우에, 사용자는 우선 모드선택부(180)의 전륜구동버튼(182)과, 후륜구동버튼(184)과, 4륜구동버튼(186) 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 컨트롤러(170)는 선택되는 구동방식에 따라 전륜구동모터(120) 또는 후륜구동모터(140)에 토크를 인가하여 전동식 4륜 스쿠터를 작동시킨다.
이때, 사용자가 전륜구동버튼(182)을 선택한 경우에 컨트롤러(170)는 전륜구동모터(120)에만 토크를 100% 인가하여 구동시키고, 후륜구동버튼(184)을 선택한 경우에 후륜구동모터(140)에만 토크를 100% 인가하여 구동시키며, 4륜구동버튼(186)을 선택한 경우에 전륜구동모터(120)와 후륜구동모터(140)에 인가되는 토크의 비가 40:60 ~50:50의 비율이 되도록 토크를 인가하여 구동시킬 수 있다.
한편, 전동식 4륜 스쿠터의 운행 중 상태감지부센서(160)로부터 미끄러짐이 감지될 수 있는데 이 경우에 컨트롤러(170)는 전동식 4륜 스쿠터가 4륜구동방식으로 제어될 수 있도록 각 구동모터(120, 140)에 각각 토크를 인가시킬 수 있다. 이때, 컨트롤러(170)는 순간적으로 전륜구동모터(120)와 후륜구동모터(140)에 인가되는 토크의 비가 70:30 ~65:35가 되도록 제어할 수 있다. 또한, 이러한 미끄러짐이 끝나면 컨트롤러(170)는 다시 초기에 사용자가 선택한 구동방식으로 복귀되어 전륜구동모터(120)와 후륜구동모터(140)를 제어한다. 다시 말해, 전동식 4륜 스쿠터는 사용자가 초기에 전륜구동방식을 선택하였다면 전륜구동방식으로, 후륜구동방식을 선택하였다면 후륜구동방식 작동된다.
이상에서 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100 : 바디
110 : 전륜
115 : 전륜차축
120 : 전륜구동모터
130 : 후륜
135 : 후륜차축
140 : 후륜구동모터
150 : 배터리
160 : 상태감지센서
170 : 컨트롤러
180 : 모드선택부

Claims (5)

  1. 바디;
    상기 바디의 전방에 좌우 한 쌍으로 배치되는 전륜;
    상기 전륜을 지지하는 전륜차축;
    상기 전륜차축을 통해 상기 전륜으로 구동력을 공급하는 전륜구동모터;
    상기 바디의 후방에 마련되는 한 쌍의 후륜;
    상기 후륜을 지지하는 후륜차축;
    상기 후륜차축을 통해 상기 후륜으로 구동력을 공급하는 후륜구동모터;
    상기 바디의 내측에 장착되며 상기 전륜구동모터 및 후륜구동모터에 전력을 공급하는 배터리;
    상기 바디의 내측에 장착되어 주행상태를 감지하는 상태감지센서;
    상기 전륜구동모터 및 후륜구동모터와 전기적으로 연결되며 상기 상태감지센서로부터 전달되는 정보를 기초로 상기 전륜구동모터 및 후륜구동모터의 토크를 제어하는 컨트롤러; 및
    사용자가 선택할 수 있도록 상기 바디에 장착되되 상기 컨트롤러의 제어방식을 결정할 수 있는 전륜구동버튼과, 후륜구동버튼과, 4륜구동버튼을 갖는 모드선택부를 포함하며,
    상기 컨트롤러는 운행시작시 상기 모드선택부에서 전륜구동 또는 후륜구동버튼이 선택되는 경우에 상기 전륜구동모터 또는 후륜구동모터에 100%의 토크가 인가되도록 제어하고, 상기 모드선택부에서 4륜구동버튼이 선택되는 경우에 상기 전륜구동모터와 후륜구동모터에 인가되는 토크의 비가 40:60 ~ 50:50이 되도록 제어하며, 상기 상태감지센서로부터 미끄러짐 정보가 전달되는 경우에 상기 전륜구동모터와 후륜구동모터에 인가되는 토크의 비가 70:30 ~ 65:35가 되도록 4륜 구동방식으로 제어하고, 미끄러짐이 끝나면 다시 사용자가 선택한 구동방식으로 복귀하는 것을 특징으로 하는 전동식 4륜 스쿠터.
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