KR101912451B1 - 차량 - Google Patents

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KR101912451B1
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Abstract

본 발명은 차량을 개시한다. 본 발명은, 복수개의 휠의 각각에 설치되는 복수개의 인휠모터와, 차체의 경사도를 측정하는 센서부와, 초기에 설정된 상기 각 휠의 수직력에 대응되는 초기토크를 인가하도록 상기 각 인휠모터를 제어하고, 상기 경사도를 근거로 상기 각 휠의 수직력을 산출한 후 산출된 상기 각 휠의 수직력을 근거로 상기 초기토크를 가변시키는 제어부를 포함한다.

Description

차량{Vehicle}
본 발명은 차량에 관한 것이다.
차량은 일반적으로 차체에 회전 가능하게 설치되는 휠을 포함할 수 있다. 또한, 차량은 휠의 조향각을 입력하는 핸들과, 핸들로부터 입력되는 신호에 따라 각 휠의 조향각을 제어하는 조향유닛을 포함할 수 있다. 특히 차량은 각 휠과 연결되거나 각 휠에 설치되어 각 휠을 운동시키는 휠구동유닛을 포함할 수 있다. 이때, 차량의 그 목적에 따라서 다양한 형태로 제작될 수 있다. 예를 들면, 각 휠에 개별적으로 휠구동유닛이 설치되거나 복수개의 휠과 연결되어 복수개의 휠을 동시에 구동시키는 휠구동유닛이 설치될 수 있다.
한편, 상기와 같은 차량 중에 개별적으로 휠구동유닛이 설치되는 경우, 각 휠에 인휠모터가 설치되는 경우가 일반적이다. 이러한 인휠모터를 구비하는 차량은 로봇이나 미래 군용 차량 등에서 주행 목적과 상황에 따라 가변적으로 휠의 출력이 가능하도록 지원해야 한다. 하지만 상기와 같이 복수개의 휠을 동시에 구동시키는 휠구동유닛을 구비하는 차량의 경우 엔진의 출력을 기어를 통해 분배하여 주행상황에 대해 휠별로 구동 출력을 가변시키는 데는 한계가 있다. 따라서 상기와 같이 휠별로 구동 출력을 가변시키기 위하여는 인휠모터를 사용하는 차량을 사용하여야 한다. 특히 상기와 같이 인휠모터를 사용하는 차량의 경우 한국공개특허공보 제2013-0012827호(발명의 명칭 : 인휠 시스템 차량의 제어장치 및 방법, 출원인 : 현대자동차주식회사)에 구체적으로 개시되어 있다.
한국공개특허공보 제2013-0012827호
본 발명의 실시예들은 지면상황에 따라 안정적인 주행이 가능한 차량을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은, 복수개의 휠의 각각에 설치되는 복수개의 인휠모터와, 차체의 경사도를 측정하는 센서부와, 초기에 설정된 상기 각 휠의 수직력에 대응되는 초기토크를 인가하도록 상기 각 인휠모터를 제어하고, 상기 경사도를 근거로 상기 각 휠의 수직력을 산출한 후 산출된 상기 각 휠의 수직력을 근거로 상기 초기토크를 가변시키는 제어부를 포함하는 차량을 제공할 수 있다.
또한, 상기 경사도가 경사도 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 산출된 상기 각 휠의 수직력 근거로 상기 각 휠의 인휠모터 토크를 가변시키는 상기 인휠모터를 제어할 수 있다.
또한, 상기 센서부는 차속 및 상기 각 휠의 회전속도를 측정하고, 상기 제어부는 상기 차속과 상기 각 휠의 회전속도를 근거로 상기 각 휠의 슬립률을 산출하고, 상기 슬립률을 근거로 상기 각 휠의 수직력을 가변시킬 수 있다.
또한, 상기 각 휠의 상기 슬립률이 기 설정된 제 1 설정슬립률 이상인 것으로 판단되면, 상기 제어부는 상기 각 휠 중 가장 작은 휠을 제외한 나머지 휠의 수직력을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 각 휠의 상기 슬립률이 기 설정된 제 2 설정슬립률을 초과하는 것으로 판단되면, 상기 제어부는 슬립률이 상기 제 2 설정슬립률을 초과하는 상기 휠 내부의 인휠모터 토크를 저감시키도록 상기 인휠모터를 제어할 수 있다.
또한, 상기 경사도에 따른 상기 각 휠의 수직력은 상기 제어부에 기 설정되어 저장될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 차량의 경사도, 각 휠의 슬립률에 따라서 각 인휠모터에 형성되는 개별토크를 제어함으로써 차량에 사용되는 에너지를 절감할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 인휠모터의 개별토크를 환경에 따라서 제어함으로써 차량의 운행 안정성을 확보할 수 있으며, 외부환경에 최적화된 주행 성능을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량을 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 차량의 제어흐름을 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 차량의 제어순서를 보여주는 순서도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량(100)을 보여주는 개념도이다. 도 2는 도 1에 도시된 차량(100)의 제어흐름을 보여주는 블록도이다. 도 3은 도 1에 도시된 차량(100)의 제어순서를 보여주는 순서도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 차량(100)은 차체(미표기)를 포함할 수 있다. 차량(100)은 상기 차체에 회전 가능하게 설치되는 복수개의 휠(미표기)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 복수개의 휠의 개수는 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 복수개의 휠의 개수는 4개, 6개, 8개 등 다양할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 복수개의 휠의 개수가 6개인 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다. 또한, 상기 복수개의 휠은 전륜에 한쌍, 중륜에 한쌍, 후륜에 한쌍이 각각 배치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
상기와 같은 상기 복수개의 휠은 전륜에 배치되는 한쌍의 제 1 휠(111), 중륜에 배치되는 한쌍의 제 2 휠(112) 및 후륜에 배치되는 한쌍의 제 3 휠(113)을 포함할 수 있다.
한편, 차량(100)은 상기 각 휠에 설치되는 인휠모터(미표기)를 포함할 수 있다. 이때, 인휠모터(120)는 복수개 구비될 수 있으며, 상기 각 휠에 개별적으로 설치될 수 있다. 특히 복수개의 인휠모터(120)는 한쌍의 제 1 휠(111) 각각에 설치되는 제 1 인휠모터(121), 한쌍의 제 2 휠(112) 각각에 설치되는 제 2 인휠모터(122), 한쌍의 제 3 휠(113) 각각에 설치되는 제 3 인휠모터(123)를 포함할 수 있다.
또한, 차량(100)은 차체의 경사도를 측정하는 센서부(130)를 포함할 수 있다. 이때, 센서부(130)는 차체의 경사도 이외에도 차속 및 상기 각 휠의 회전속도를 측정할 수 있다.
특히 센서부(130)는 차체의 경사도를 측정하는 경사감지센서부(134), 차체의 차속을 측정하는 차속감지센서부(135) 및 상기 각 휠의 회전속도를 측정하는 휠회전속도감지센서부(미표기)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 휠회전속도감지센서부는 복수개 구비될 수 있다. 구체적으로 상기 복수개의 휠회전속도감지센서부는 한쌍의 제 1 휠(111) 각각에 설치되는 제 1 휠회전속도감지센서부(131), 한쌍의 제 2 휠(112) 각각에 설치되는 제 2 휠회전속도감지센서부(132) 및 한쌍의 제 3 휠(113) 각각에 설치되는 제 3 휠회전속도감지센서부(133)를 구비할 수 있다.
한편, 차량(100)은 각 인휠모터(120)의 토크를 제어하는 제어부(190)를 포함할 수 있다. 이때, 제어부(190)는 초기에 설정된 상기 각 휠의 수직력에 대응되는 초기토크를 인가하도록 각 인휠모터(120)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(190)는 차체의 경사도를 근거로 상기 각 휠의 수직력을 산출한 후 산출된 상기 각 휠의 수직력을 근거로 각 인휠모터(120)에 인가된 초기토크를 가변시킬 수 있다.
제어부(190)는 차량(100)의 주행과 관련된 제어를 일괄적으로 수행하는 주행제어부(191)를 포함할 수 있다. 또한, 제어부(190)는 주행제어부(191)와 전기적으로 연결되며, 각 인휠모터(120)에 전기적으로 연결되어 각 인휠모터(120)를 제어하는 인휠모터제어부(193)를 포함할 수 있다.
차량(100)은 외부로부티 속도신호를 입력받는 가속패달(140)을 포함할 수 있다. 이때, 가속패달(140)은 일반적인 차량(100)의 가속패달과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 차량(100)의 운행방법을 살펴보면, 우선 가속패달(140)로부터 상기 속도신호를 입력받을 수 있다. 상기와 같이 상기 속도신호가 입력되면, 주행제어부(191)에 상기 속도신호가 인가될 수 있다. 이때, 주행제어부(191)는 기 설정된 상기 각 휠의 수직력에 대응되는 초기토크를 발생시키도록 각 인휠모터(120)를 제어할 수 있다.(S110단계)
구체적으로 주행제어부(191)에는 제 1 휠(111)의 제 1 초기수직력 내지 제 3 휠(113)의 제 3 초기수직력이 기 설정될 수 있다. 즉, 주행제어부(191)에는 차량(100)의 중량에 비례하는 제 1 휠(111) 내지 제 3 휠(113)에 가해지는 초기수직력인 각각 제 1 초기수직력, 제 2 초기수직력 및 제 3 초기수직력으로 설정될 수 있다. 이때, 제 1 초기수직력 내지 제 3 초기수직력은 가속패달(140)로부터 입력되는 상기 속도신호에 근거하여 결정될 수 있다.
한편, 주행제어부(191)에서 제 1 초기수직력 내지 제 3 초기수직력을 산출하는 방법은 현재 속도 및 가속패달(140)에서 입력되는 상기 속도신호에 근거하여 차량(100)에 필요한 총구동력을 산출할 수 있다.
이때, 주행제어부(191)는 상기 총구동력을 근거로 각 인휠모터(120)에 필요한 개별토크를 산출할 수 있다. 구체적으로 각 인휠모터(120)에 필요한 개별토크는 하기의 수학식 1을 통하여 산출할 수 있다.
Figure 112013028403476-pat00001
T : 각 인휠모터의 개별토크
F : 차량 구동에 필요한 총구동력
N : 바퀴의 총 개수(N은 자연수)
S : 각 휠에 작용하는 수직력
한편, 상기와 같이 주행제어부(191)에서 산출된 각 인휠모터(120)에 필요한 개별토크는 제 1 인휠모터(121)의 제 1 초기토크, 제 2 인휠모터(122)의 제 2 초기토크 및 제 3 초기토크가 될 수 있다. 이때, 일반적으로 상기 제 1 초기토크 내지 제 3 초기토크는 서로 균일하게 형성될 수 있으나, 제 1 초기수직력 내지 제 3 초기수직력에 따라 서로 상이하게 설정될 수 있다. 일반적으로 제 1 초기수직력 내지 제 3 초기수직력은 전륜 쪽이 가장 크고 후륜 쪽이 두번째이며 중륜 쪽이 가장 작을 수 있다. 특히 제 1 초기수직력이 가장 크게 설정되고, 제 3 초기수직력이 두번째이고, 제 2 초기수직력이 가장 작게 설정될 수 있다.
또한, 상기와 같은 제 1 초기수직력 내지 제 3 초기수직력을 포함하는 상기 각 휠에 형성되는 수직력은 상기 각 휠에 가해지는 차량(100)의 중량과 비례할 수 있다. 특히 상기 각 휠에 가해지는 차량(100)의 중량은 상기 각 휠에 가해지는 차량(100)의 중량에 따른 중량비로 설정될 수 있다. 또한, 상기 각 휠에 가해지는 차량(100)은 초기에는 주행제어부(191)에 기 설정될 수 있으며, 차량의 운행 시 차속이나 경사도에 따라서 다시 산출될 수 있다.
상기와 같이 제 1 초기토크 내지 제 3 초기토크가 설정되면, 주행제어부(191)는 인휠모터제어부(193)로 신호를 인가하고, 인휠모터제어부(193)는 상기 신호에 근거하여 제 1 인휠모터(121) 내지 제 3 인휠모터(123)에 상기 제 1 초기토크 내지 제 3 초기토크가 형성되도록 제 1 인휠모터(121) 내지 제 3 인휠모터(123)를 제어할 수 있다.
상기의 과정이 완료되면, 주행제어부(191)는 가속패달(140)로부터 상기 속도신호가 인가되는지 지속적으로 모니터링하면서 상기 속도신호가 입력되는 경우 상기의 과정을 반복할 수 있다.
한편, 상기와 같이 차량(100)이 진행하는 경우 경사감지센서부(134)에서는 차량(100)의 경사도를 측정할 수 있다. 이때, 경사감지센서부(134)에서 측정된 차량(100)의 경사도는 주행제어부(191)로 전송될 수 있다.(S120단계)
상기와 같이 차량(100)의 경사도가 입력되면, 주행제어부(191)는 차량(100)의 경사도가 기 설정된 경사도 범위를 벗어나는지 판단할 수 있다.(S131단계 및 S141단계) 이때, 차량(100)의 주행제어부(191)가 기 설정된 경사도 범위 내인 것으로 판단되면, 주행제어부(191)는 상기와 같은 상태를 유지할 수 있다.(S144단계)
반면, 차량(100)의 경사도가 기 설정된 경사도 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 주행제어부(191)는 차량(100)의 경사도가 기 설정된 경사도 범위 중 최하값인 제 1 설정경사도 미만인지 판단할 수 있다. 이때, 주행제어부(191)는 차량(100)이 경사를 내려가거나 급 정지하는 것으로 판단할 수 있다.(S131단계)
한편, 상기와 같이 차량(100)이 운행하는 것으로 판단되면, 주행제어부(191)는 상기 각 휠에서 슬립이 발생하는지 판단할 수 있다. 구체적으로 제 1 휠회전속도감지센서부(131) 내지 제 3 휠회전속도감지센서부(133)는 상기 각 휠의 회전을 감지하여 주행제어부(191)로 전송할 수 있다. 또한, 차속감지센서부(135)는 차량(100)의 차속을 감지하여 주행제어부(191)로 전송할 수 있다.
주행제어부(191)는 전송된 상기 각 휠의 회전속도와 차량(100)의 차속을 근거로 상기 각 휠의 습릴률을 산출할 수 있다. 이때, 상기 각 휠의 습릴률은 경사도에 따라서 상이해질 수 있다.
구체적으로 상기와 같이 차량(100)의 경사도가 기 설정된 제 1 설정경사도 미만이어서 경사를 내려오는 경우나 차량(100)이 감속하는 경우, 차량(100)이 제동하는 경우의 상기 각 휠의 습립률은 하기의 [수학식 2]으로부터 산출될 수 있다.
Figure 112013028403476-pat00002
여기서, R=개별 휠 슬립률, Vc=차속, Vw=개별 휠속을 나타낸다.
상기와 같이 상기 각 휠의 슬립률이 산출되면, 주행제어부(191)는 상기 각 휠의 슬립률이 기 설정된 제 1 설정슬립률을 초과하는지 판단할 수 있다.(S132단계)
이때, 주행제어부(191)는 상기 각 휠의 슬립률이 기 설정된 제 1 설정슬립률 미만인 것으로 판단되면, 주행제어부(191)는 차량(100)의 경사도에 근거하여 상기 각 휠의 수직력을 다시 산출할 수 있다. 이때, 상기 각 휠의 수직력은 상기 각 휠에 형성되는 중량 또는 중량비로부터 산출할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 중량비를 통하여 산출하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.
구체적으로 차량(100)의 경사도가 기 설정된 경사도 범위 일 때의 제 1 휠(111) 내지 제 3 휠(113)에 분배되는 차량(100)의 중량을 각각 M1, M2, M3라 하고 상기와 같이 차량(100)의 경사도가 상기 제 1 설정경사도 미만일 때의 제 1 휠(111) 내지 제 3 휠(113)에 분배되는 차량(100)의 중량을 각각 M1´, M2´, M3´이라고 가정할 수 있다. 이때, 중량비는 M1:M2:M3=a:b:c로 형성될 수 있으며, a+b+c=1의 값을 갖도록 형성될 수 있다. 여기서 a,b,c는 전부 1 이하의 기 설정된 상수일 수 있다. 또한, M1´, M2´, M3´은 하기의 [수학식 3]를 통하여 산출될 수 있다.
Figure 112013028403476-pat00003
여기서 M1,M2,M3에는 각각 a,b,c의 값이 사용될 수 있으며, 상기 각 휠에 가해지는 차량(100)의 중량이 산출되면, 산출된 중량 M1´, M2´, M3´을 근거로 제 1 휠(111) 내지 제 3 휠(113)에 분배되는 중량비는 제 1 휠(111):제 2 휠(112) : 제 3 휠(113)=a1:b1:c1=M3´:M2´:M1´으로 산출할 수 있다. 여기서 a1,b1,c1은 전부 1 이하의 산출된 상수일 수 있으며, a1+b1+c1=1일 수 있다.
이때, 제 1 휠(111)의 제 1 수직력 내지 제 3 휠(113)의 제 3 수직력은 상기의 중량비에 따라서 테이블화된 형태로 저장될 수 있다. 특히 제 1 수직력 내지 제 3 수직력은 가속패달(140)로부터 입력되는 상기 속도신호에 따라서 세분화되도록 설정될 수 있다.(S133단계)
상기의 과정이 완료되면, 주행제어부(191)는 [수학식 1]을 통하여 상기 각 휠에 필요한 개별토크를 산출할 수 있다. 이때, 상기 각 휠에 필요한 개별토크는 상기 제 1 초기토크 내지 제 3 초기토크로부터 각각 가변될 수 있다. 특히 각 인휠모터(120)에 필요한 개별토크는 상기에서 산출된 제 1 수직력 내지 제 3 수직력에 따라서 산출될 수 있다.
상기와 같이 각 인휠모터(120)에 필요한 개별토크가 산출되면, 주행제어부(191)는 인휠모터제어부(193)로 각 인휠모터(120)에 필요한 개별토크에 관한 신호를 송출할 수 있다. 이때, 송출된 신호를 근거로 인휠모터제어부(193)는 제 1 인휠모터(121) 내지 제 3 인휠모터(123)의 토크를 가변시킬 수 있다. 특히 인휠모터제어부(193)는 제 1 인휠모터(121)의 제 1 초기토크 내지 제 3 인휠모터(123)의 제 3 초기토크를 가변시킬 수 있다.
한편, 상기 각 휠의 슬립률이 기 설정된 제 1 설정슬립률 이상인 것으로 판단되면, 산출된 수직력이 가장 작은 휠을 제외한 나머지 휠의 수직력을 재산출할 수 있다. 구체적으로 주행제어부(191)는 하기의 [수학식 4]에서 M2´과 M3´을 산출할 수 있다.
Figure 112013028403476-pat00004
여기서, α,β는 상기 각 휠의 슬립률 튜닝을 위해 선택적 사용이 가능한 상수이다. 이때, 일반적으로 α<β일 수 있다. 또한, α,β는 상기 각 휠에서 슬립이 발생할 때에 상기 각 휠의 수직력을 산출하기 위하여 사용될 수 있다.
또한, M1,M2,M3에는 각각 a,b,c의 값이 사용될 수 있으며, 상기 각 휠에 가해지는 차량(100)의 중량이 산출되면, 산출된 중량 M1´, M2´, M3´을 근거로 제 1 휠(111) 내지 제 3 휠(113)에 분배되는 중량비는 제 1 휠:제 2 휠: 제 3 휠= a2:b2:c2=M3´:M2´:M1´으로 산출할 수 있다. 여기서 a2,b2,c2은 전부 1 이하의 산출된 상수 일 수 있으며, a2+b2+c2=1일 수 있다.(S134단계)
상기와 같이 제 1 휠(111)과 제 2 휠(112)의 수직력이 산출되면, 산출된 제 1 휠(111)과 제 2 휠(112)의 수직력은 산출된 제 3 휠(113)의 수직력보다 커질 수 있다. 따라서 경사로를 내려가거나 급제동하는 경우, 감속하는 경우에는 차량(100)의 전륜 측, 다시 산출된 즉 제 1 휠(111)과 제 2 휠(112)의 수직력은 산출된 제 3 휠(113)의 수직력보다 커져 상기 각 휠에서 슬립이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기와 같이 상기 각 휠에 수직력이 재산출되는 경우 상기 각 휠회전속도감지센서부는 주행제어부(191)로 상기 각 휠의 속도를 지속적으로 피드백(Feedback)할 수 있다. 이때, 주행제어부(191)는 상기 각 휠회전속도감지센서부에서 피드백되는 상기 각 휠의 속도를 통하여 상기 각 휠의 슬립률을 지속적으로 산출할 수 있다.
특히 주행제어부(191)는 산출된 상기 각 휠의 슬립률이 기 설정된 제 2 설정슬립률을 초과하는지 판단할 수 있다.(S135단계) 이때, 주행제어부(191)는 상기 각 휠의 슬립률이 기 설정된 제 2 설정슬립률을 초과하는 것으로 판단되면, 해당하는 인휠모터(120)의 토크를 저감시키도록 인휠모터제어부(193)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 제 1 휠(111)의 슬립률이 기 설정된 제 2 설정슬립률을 초과하는 것으로 판단되면, 주행제어부(191)는 제 1 인휠모터(121)의 토크를 기존보다 작도록 인휠모터제어부(193)를 통하여 제 1 인휠모터(121)를 제어할 수 있다.(S137단계)
반면, 주행제어부(191)는 상기 각 휠의 슬립률이 상기 제 2 설정슬립률을 초과하지 않는 경우 상기의 [수학식 3] 또는 [수학식 4]에서 산출한 상기 각 휠의 수직력에 대응하여 형성된 각 인휠모터(120)의 토크를 유지하도록 인휠모터제어부(193)을 제어할 수 있다.(S136단계)
한편, 상기와 같은 경우 이외에도 차량(100)이 경사를 등판하거나 급가속하는 경우는 상기에서 설명한 것과 반대로 수행될 수 있다.
구체적으로 주행제어부(191)는 차량(100)의 경사도가 기 설정된 경사도의 최대값인 제 2 설정경사도를 초과하는지 판단할 수 있다.(S141단계) 이때, 차량(100)의 경사도가 상기 제 2 설정경사도를 초과하지 않는 경우 현 상태를 그대로 유지할 수 있다.(S144단계)
반면, 차량(100)의 경사도가 상기 제 2 설정경사도를 초과하는 경우, 주행제어부(191)는 상기 각 휠의 슬립률이 기 설정된 제 1 설정슬립률을 초과하는지 판단할 수 있다.(S142단계)
이때, 상기 각 휠의 슬립률을 산출하기 위하여 주행제어부(191)는 제 1 휠회전속도감지센서부(131) 내지 제 3 휠회전속도감지센서부(133)를 통하여 상기 각 휠의 속도를 감지할 수 있다. 이때, 주행제어부(191)는 상기 각 휠의 속도와 차량(100)의 차속을 근거로 상기 각 휠의 슬립률을 산출할 수 있다. 구체적으로 주행제어부(191)는 하기의 [수학식 5]를 통하여 상기 각 휠의 슬립률을 산출할 수 있다.
Figure 112013028403476-pat00005
여기서, R=개별 휠 슬립률, Vc=차속, Vw=개별 휠속을 나타낸다.
이때, 상기 각 휠의 슬립률이 상기 제 1 설정슬립률을 초과하지 않은 것으로 판단되면, 주행제어부(191)는 [수학식 3]을 통하여 상기 각 휠의 중량비를 산출한 후 상기와 같이 상기 각 휠의 수직력을 산출할 수 있다. 특히 상기와 같은 경우 제 1 휠(111) 내지 제 3 휠(113)에 각각 분배되는 중량비는 각각 제 1 휠:제 2 휠: 제 3 휠=a3:b3:c3=M1´:M2´:M3´으로 형성될 수 있다. 여기서 a3,b3,c3은 전부 1 이하의 산출된 상수일 수 있으며, a3+b3+c3=1일 수 있다.(S143단계)
상기와 같이 제 1 휠(111) 내지 제 3 휠(113)에 분배되는 중량이 산출되면, 주행제어부(191)는 상기에서 설명한 바와 같이 [수학식 1]을 통하여 제 1 인휠모터(121) 내지 제 3 인휠모터(123)의 개별토크를 산출할 수 있다.
상기와 같이 산출된 개별토크는 주행제어부(191)에서 인휠모터제어부(193)로 전송되고, 인휠모터제어부(193)는 각 인휠모터(120)를 개별토크에 적합하도록 제어할 수 있다.
한편, 상기 각 휠의 슬립률이 상기 제 1 설정슬립률을 초과하는 것으로 판단되면, 주행제어부(191)는 제 1 휠(111) 내지 제 3 휠(113)에 분배되는 중량비를 [수학식 4]를 통하여 산출한 후 상기 각 휠의 수직력을 산출할 수 있다.(S145단계) 특히 상기와 같은 경우 제 1 휠(111) 내지 제 3 휠(113)에 각각 분배되는 중량비는 각각 제 1 휠:제 2 휠: 제 3 휠= a4:b4:c4=M1´:M2´:M3´으로 형성될 수 있다. 여기서 a4,b4,c4은 전부 1 이하의 산출된 상수일 수 있으며, a4+b4+c4=1일 수 있다.(S145단계)
상기와 같이 제 1 휠(111) 내지 제 3 휠(113)에 분배되는 중량비의 산출이 완료되면, 주행제어부(191)는 상기의 결과와 [수학식 1]을 통하여 제 1 인휠모터(121) 내지 제 3 인휠모터(123)의 개별토크를 각각 산출할 수 있다. 이때, 주행제어부(191)는 각 인휠모터(120)에 개별토크가 가해지도록 인휠모터제어부(193)를 제어할 수 있다.
한편, 상기와 같은 과정이 진행되는 동안, 주행제어부(191)는 상기에서 설명한 바와 같이 지속적으로 상기 각 휠의 슬립률을 피드백받을 수 있다. 이때, 주행제어부(191)는 상기 각 휠의 슬립률 중 적어도 하나가 제 2 설정슬립률을 초과하는지 판단할 수 있다.(S146단계) 이때, 상기 각 휠의 슬립률 중 적어도 하나가 상기 제 2 설정슬립률을 초과하는 경우 해당하는 휠 내부의 인휠모터(120) 토크를 감소시키도록 인휠모터제어부(193)를 제어할 수 있다.(S148단계)
반면, 상기 각 휠의 슬립률 중 적어도 하나가 상기 제 2 설정슬립률을 이하인 경우 주행제어부(191)는 인휠모터(120)의 토크를 현 상태로 유지하도록 인휠모터제어부(193)를 제어할 수 있다.
따라서 차량(100)은 차량(100)의 경사도, 상기 각 휠의 슬립률에 따라서 각 인휠모터(120)에 형성되는 개별토크를 제어함으로써 차량(100)에 사용되는 에너지를 절감할 수 있다. 또한, 차량(100)은 인휠모터(120)의 개별토크를 환경에 따라서 제어함으로써 차량(100)의 운행 안정성을 확보할 수 있으며, 외부환경에 최적화된 주행 성능을 제공할 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100 : 차량
111 : 제 1 휠
112 : 제 2 휠
113 : 제 3 휠
120 : 인휠모터
121 : 제 1 인휠모터
122 : 제 2 인휠모터
123 : 제 3 인휠모터
130 : 센서부
131 : 제 1 휠회전속도감지센서부
132 : 제 2 휠회전속도감지센서부
133 : 제 3 휠회전속도감지센서부
134 : 경사감지센서부
135 : 차속감지센서부
140 : 가속패달
190 : 제어부
191 : 주행제어부
193 : 인휠모터제어부

Claims (6)

  1. 일렬로 배열되는 3개의 휠의 각각에 설치되는 3개 의 인휠모터;
    차체의 경사도를 측정하고, 차속 및 상기 각 휠의 회전속도를 측정하는 센서부;
    초기에 설정된 상기 각 휠의 수직력에 대응되는 초기토크를 인가하도록 상기 차속과 상기 각 휠의 회전속도를 근거로 상기 각 휠의 슬립률을 산출하고, 상기 각 인휠모터를 제어하며, 상기 경사도 및 슬립률을 근거로 상기 각 휠의 수직력을 재산출한 후 재산출된 상기 각 휠의 수직력을 근거로 상기 각 휠의 초기토크를 가변시키는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 경사도 및 상기 슬립률을 근거로 상기 각 휠의 수직력을 재산출 시 상기 3개의 휠 중 하나의 수직력이 상기 3개 의 휠 중 나머지의 수직력과 상이해지도록 상기 3개의 휠 중 나머지의 수직력을 재산출하고, 재산출된 상기 3개의 휠의 수직력을 근거로 상기 각 휠의 초기토크를 가변시키도록 제어하고,
    상기 경사도가 기 설정된 제1 설정 경사도 미만이거나 기 설정된 제2 설정 경사도를 초과하면서 상기 슬립률이 기 설정된 설정 슬립률을 초과하는 경우 상기 제어부는 상기 각 휠에 분배되는 중량은 하기의 수학식을 통하여 산출하고, 상기 경사도가 상기 제1 설정 경사도 미만이면서 상기 슬립률이 상기 설정 슬립률을 초과하는 경우 상기 제어부는 전륜에 배치되는 상기 휠의 중량, 중륜에 배치되는 상기 휠의 중량 및 후륜에 배치되는 상기 휠의 중량의 중량비를 M3':M2':M1'=a1:b1:c1(a1+b1+c1=1)로 산출하고, 산출된 상기 각 휠의 중량비를 근거로 상기 각 휠의 수직력을 산출하여 상기 각 인휠모터의 토크를 가변시키며, 상기 경사도가 상기 제2 설정 경사도를 초과하면서 상기 슬립률이 상기 설정 슬립률 이상인 경우 상기 제어부는 전륜에 배치되는 상기 휠의 중량, 중륜에 배치되는 상기 휠의 중량 및 후륜에 배치되는 상기 휠의 중량의 중량비를 M1':M2':M3'=a2:b2:c2(a2+b2+c2=1)로 산출하고, 산출된 상기 각 휠의 중량비를 근거로 상기 각 휠의 수직력을 산출하여 상기 각 인휠모터의 토크를 가변시키는 차량.
    [수학식]
    Figure 112018502509273-pat00009

    여기서 M1, M2, M3는 상기 경사도가 기 설정된 경사도 범위일 때 상기 각 휠에 분배되는 상기 차량의 중량이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사도가 경사도 범위를 벗어난 것으로 판단되면, 산출된 상기 각 휠의 수직력 근거로 상기 각 인휠모터의 토크를 가변시키는 차량.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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JP2005223970A (ja) * 2004-02-03 2005-08-18 Toyota Motor Corp 車輪の接地荷重推定装置

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