KR101912796B1 - 전기 자동차의 차륜 제어시스템 - Google Patents

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채희서
박준호
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Abstract

전기 자동차의 차륜 제어방법은, 모터들에 의해 구동되는 차륜들을 구비한 전기 자동차의 차륜 제어방법으로서, 모터의 출력신호로부터 차륜의 작동상태를 감지하는 감지단계와, 차륜의 작동상태에 기초하여 비정상 작동하는 비정상 모터의 발생을 감지하는 진단단계와, 비정상 모터의 발생이 감지된 경우 비정상 모터가 제어가 가능한 상태인지를 판단하는 판단단계와, 비정상 모터가 제어가 가능한 경우 비정상 모터에 대응하는 대응 모터를 비정상 모터의 작동 상태에 대응하도록 제어하는 비상제어단계와, 비정상 모터가 제어가 불가능한 경우 비정상 모터에 연결된 회생전력의 경로가 차단되는 차단단계를 포함한다.

Description

전기 자동차의 차륜 제어시스템{Control system for wheels of electric vehicle}
실시예들은 전기 자동차의 차륜 제어방법 및 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차륜을 구동하는 모터에 고장이 발생하였을 때 신속하며 효과적으로 대처할 수 있는 전기 자동차의 차륜 제어방법 및 제어시스템에 관한 것이다.
전기 자동차의 안전성과 신뢰성을 확보하기 위해, 차륜을 구동하는 모터에 고장이 발생한 경우에 전기 자동차의 차륜을 제어하기 위한 방법이 연구되고 있다. 예를 들어 미국 등록특허 5,376,868 에는 고장이 발생한 차륜의 토크를 0으로 하고 반대측 차륜의 토크를 줄이거나 증가시키는 제어하는 방법이 제시되지만, 이러한 종래의 방법은 전기 자동차에서 발생하는 다양한 고장 상황에 대처하기에 적합하지 않다. 예를 들어, 차륜을 구동하는 모터에 발생한 고장이 하드웨어적인 결함과 연관되어 고장이 발생한 모터를 제어할 수 없는 상황에서는 전기 자동차를 정지시키는 동안 조향 제어가 이루어지지 않아 더 위험한 상황을 초래할 수 있다.
미국 등록특허 5,376,868 (1994.12.27)
실시예들은 전기 자동차의 차륜을 구동하는 모터에 발생하는 여러 가지 고장 상황에 정밀하고 신속하게 대응할 수 있는 전기 자동차의 차륜 제어방법 및 제어시스템을 제공하는 데 있다.
실시예들의 다른 목적은 전기 자동차의 차륜을 구동하는 모터에 발생한 고장이 하드웨어적인 결함과 관련됨으로 인해 모터의 제어가 불가능한 상황에도 안정적인 대응이 가능한 전기 자동차의 차륜 제어방법 및 제어시스템을 제공하는 데 있다.
일 실시예에 관한 전기 자동차의 차륜 제어방법은, 독립적으로 제어되는 모터들에 의해 구동되는 차륜들을 구비한 전기 자동차의 차륜 제어방법으로서, 모터의 출력신호로부터 차륜의 작동상태를 감지하는 감지단계와, 감지단계에서 감지된 차륜의 작동상태에 기초하여 모터들 중에서 비정상 작동하는 비정상 모터의 발생을 감지하는 진단단계와, 진단단계에서 비정상 모터의 발생이 감지된 경우 비정상 모터가 제어가 가능한 상태인지를 판단하는 판단단계와, 비정상 모터가 제어가 가능한 상태인 경우 모터들 중에서 비정상 모터에 대응하는 대응 모터를 비정상 모터의 작동 상태에 대응하도록 제어하는 비상제어단계와, 비정상 모터가 제어가 불가능한 상태인 경우 비정상 모터에 연결된 회생전력의 경로가 차단되는 차단단계를 포함한다.
차단단계에서는 비정상 모터에 대응하는 대응 모터를 정지시킬 수 있다.
차단단계에서는 비정상 모터와 비정상 모터에 전원을 공급하는 분배기의 적어도 하나에 배치된 퓨즈가 작동함으로써 회생전력의 경로가 차단될 수 있다.
일 실시예에 관한 전기 자동차의 차륜 제어시스템은, 독립적으로 제어되는 복수 개의 모터들과, 모터들의 각각에 의해 구동되는 차륜들과, 모터들과 연결되어 전기를 공급함으로써 모터들의 작동을 제어하는 모터 제어부와, 모터 제어부와 연결되어 모터 제어부를 제어하며 모터들의 출력신호로부터 모터들 중 비정상 작동하는 비정상 모터가 발생한 것을 진단하고 비정상 모터가 제어가 가능한 상태인지를 판단하며 비정상 모터가 제어가 가능한 상태인 경우에는 모터들 중에서 비정상 모터에 대응하는 대응 모터를 비정상 모터의 작동 상태에 대응하도록 비상 제어를 실행하고 비정상 모터가 제어가 불가능한 상태인 경우 비정상 모터에 연결된 회생전력의 경로를 차단하는 차단부를 구비하는 주행 제어부를 구비한다.
주행 제어부는 비정상 모터가 제어가 불가능한 상태이어서 비정상 모터에 연결된 회생전력의 경로를 차단할 때에 비정상 모터에 대응하는 대응 모터를 정지시킬 수 있다.
전기 자동차의 차륜 제어시스템은 모터들에 전원을 공급하는 분배기와, 비정상 모터와 비정상 모터에 전원을 공급하는 분배기의 적어도 하나에 배치되어 비정상 모터가 제어가 불가능한 상태에서 작동하여 회생전력의 경로를 차단하는 퓨즈를 더 구비할 수 있다.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 전기 자동차의 차륜 제어방법 및 제어시스템에서는, 모터에 발생한 고장 상황에 따라 차륜들을 제어하는 방법을 다르게 취함으로써 전기 자동차의 차륜을 구동하는 모터에 발생하는 여러 가지 고장 상황에 안정적이며 신속하게 대처할 수 있다.
또한 고장이 발생한 모터가 제어가 불가능한 상태가 되는 경우에도 회생전류의 경로를 차단할 수 있어서 전기 자동차의 운행의 신뢰성과 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 관한 전기 자동차의 차륜 제어시스템의 구성 요소들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 차륜 제어 시스템의 주행 제어부와 모터 제어부의 연결 관계를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 관한 전기 자동차의 차륜 제어방법의 단계들을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 전기 자동차의 차륜 제어에 있어서 차단단계의 작동 상태를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 5는 도 1 내지 도 4에 나타난 실시예에 관한 전기 자동차의 차륜 제어시스템과 제어방법에 의해 제어되는 예를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 6은 도 1 내지 도 4에 나타난 실시예에 관한 전기 자동차의 차륜 제어시스템과 제어방법에 의해 제어되는 다른 예를 개략적으로 도시한 개념도이다.
이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 실시예들에 관한 전기 자동차의 차륜 제어방법 및 제어시스템의 구성과 작용을 상세히 설명한다. 설명 중에 사용되는 '및/또는'의 표현은 관련 요소들의 하나 또는 요소들의 조합을 의미한다.
도 1은 일 실시예에 관한 전기 자동차의 차륜 제어시스템의 구성 요소들의 결합 관계를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 1에 나타난 실시예에 관한 전기 자동차의 차륜 제어시스템은 독립적으로 제어되는 복수 개의 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)과, 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)의 각각에 의해 구동되며 차체(8)에 장착된 차륜들(11L, 11R, 12L, 12R)과, 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)과 연결되어 전기를 공급함으로써 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)의 작동을 제어하는 모터 제어부(30L, 30R)와, 모터 제어부(30L, 30R)를 제어하는 주행 제어부(40)를 구비한다.
전기 자동차는 차륜들(11L, 11R, 12L, 12R)을 구동하는 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)이 전기 신호에 의해 구동되는 자동차임을 설명하는 용어이다. 그러나 실시예는 전기에 의해서만 구동되는 자동차에만 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 엔진과 전기로 구동되는 모터를 병용하는 하이브리드 자동차에도 적용될 수 있다.
도 1에 나타난 실시예에 관한 전기 자동차는 차륜들(11L, 11R, 12L, 12R)의 내부에 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)이 장착됨으로써, 각각의 차륜들(11L, 11R, 12L, 12R)이 독립적으로 구동되는 인휠 모터 시스템(in-wheel motor system)으로 구현되었으나 실시예의 구성은 이러한 인휠 모터 시스템에 의해 한정되는 것은 아니다. 즉 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)이 차륜들(11L, 11R, 12L, 12R)의 외부에 위치하여 전달축과 같은 동력 전달 요소를 개재하여 차륜들(11L, 11R, 12L, 12R)을 구동할 수 있다.
상술한 구성의 전기 자동차의 차륜 제어 시스템에서는 차륜들(11L, 11R, 12L, 12R)이 독립적으로 제어되므로 제어의 자율성이 보장될 수 있다. 그러나 전기 또는 전자적으로 작동하는 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)에 고장이 발생하였을 때에는 안정적인 제어가 어려워지므로 전기 자동차의 안전성과 신뢰성을 확보하기가 어렵다.
도 1에 나타난 실시예에 관한 전기 자동차의 차륜 제어 시스템에서는 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)의 일부에 고장이 발생한 상황에서도 지속적인 주행이 가능하도록 또는 전기 자동차를 안전하게 정지시키는 것이 가능하도록, 고장 상황을 처리할 수 있다.
모터 제어부(30L, 30R)는 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)과 연결되어 전기를 공급함으로써 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)의 작동을 제어한다. 모터 제어부(30L, 30R)는 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)에 내장된 각종 센서들로부터 다양한 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 모터 제어부(30L, 30R)는 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)의 온도센서, 전류센서, 속도센서(레졸버; resolver)로부터 온도 정보, 전류 정보, 회전속도 정보 등을 수신할 수 있다.
도 2는 도 1의 차륜 제어 시스템의 주행 제어부와 모터 제어부의 연결 관계를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1 및 도 2에 나타난 것과 같이, 제1 모터 제어부(30L)는 좌측의 차륜들(11L, 12L)의 구동을 제어하고 제2 모터 제어부(30R)는 우측의 차륜들(11R, 12R)의 구동을 제어한다.
모터 제어부(30L, 30R)와 연결되는 주행 제어부(40)는 모터 제어부(30L, 30R)로부터 전달된 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)의 출력신호로부터 차륜들(11L, 11R, 12L, 12R)의 작동 상태를 감지하는 작동상태 감지부(41)와, 모터들(21L, 21R, 22L, 22R) 중에서 비정상적으로 작동하는 비정상 모터가 발생한 것을 진단하는 진단부(42)와, 비정상 모터가 제어가 가능한 것인지 또는 제어가 불가능한 것인지를 판단하는 제어가능 판단부(43)와, 비정상 모터가 제어가 가능한 상태인 경우에는 비정상 모터의 작동 상태에 대응하도록 비정상 모터에 대응하는 대응 모터를 비상 제어하는 비상 제어부(44)와, 비정상 모터가 제어가 불가능한 상태인 경우에는 비정상 모터에 연결된 회생전력의 경로를 차단하는 차단부(45)를 구비한다.
주행 제어부(40)는 마이크로 칩이나, 마이크로 칩을 구비하는 회로보드로 구현될 수 있으며, 주행 제어부(40)에 포함되는 각 구성 요소들은 주행 제어부(40)에 내장되는 소프트웨어나 회로들에 의해 구현될 수 있다.
주행 제어부(40)는 가속 페달(7)의 조작을 수신하여 모터 제어부(30L, 30R)에 모터 구동명령을 전달함으로써 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)의 토크나 속도의 크기를 제어한다. 또한 주행 제어부(40)는 차체(8)에 설치된 가속도 센서(9)로부터 전기 자동차의 운동을 감지할 수 있다.
모터 제어부(30L, 30R)는 주행 제어부(40)로부터 수신한 모터 구동명령에 기초하여 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)에 인가하는 전류량을 제어함으로써 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)을 구동한다. 모터 제어부(30L, 30R)의 각각은 두 개의 모터를 구동하는 2축 제어를 실행한다.
주행 제어부(40)는 모터 제어부(30L, 30R)로부터 전달된 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)의 출력신호에 기초하여 차륜들(11L, 11R, 12L, 12R)의 작동상태를 감지하며 비정상 모터가 발생한 것을 판단한다. 주행 제어부(40)는 비정상 모터가 발생하였을 때에는 차륜 제어시스템의 현재의 조향 상태를 유지할 수 있도록, 정상적인 모터들의 구동값을 재연산하여 모터 제어부(30L, 30R)에 구동명령을 전송한다.
또한 주행 제어부(40)는 표시부(50)와 연결되어, 표시부(50)에 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)의 작동 상태를 표시할 수 있다. 예를 들어, 표시부(50)의 각 표시등(51)은 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)의 각각에 대응하며, 모터들(21L, 21R, 22L, 22R)의 어느 하나가 비정상 모터인 경우 그에 대응하는 표시등(51)의 색상이 변하며 비정상 모터의 현재 상태를 표시할 수 있다. 표시부(50)는 도 1에 도시된 것과 같이 표시등(51)을 이용하는 구성에만 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 이미지와 텍스트 등의 다양한 방식의 정보를 표시할 수 있도록 엘시디(LCD), 오엘이디(OLED)와 같은 평판표시장치로 구현될 수 있다.
표시부(50)는 비정상 모터의 상태를 표시하기 위해 '제어 가능' 또는 '제어 불가능'과 같은 현재의 비정상 상태의 구체적 정보를 표시할 수 있다. 또한 표시부(50)는 비정상 모터에 대응하는 대응 모터의 작동 상황을 표시할 수 있다. 예를 들어 비정상 모터의 작동 상황에 대응하여 어느 모터가 대응 모터로 작동하는지 표시함과 동시에 해당 대응 모터가 '토크제어 되고 있음,' '0 토크 제어 되고 있음,' '회생경로 차단됨' 등의 정보를 함께 표시할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 관한 전기 자동차의 차륜 제어방법의 단계들을 개략적으로 도시한 순서도이다. 도 1 및 도 2에 나타난 실시예에 관한 전기 자동차의 차륜 시스템은 도 3에 도시된 것과 같은 단계들을 포함하는 제어방법을 실행할 수 있다.
도 3에 나타난 실시예에 관한 전기 자동차의 차륜 제어 방법은 독립적으로 제어되는 모터들에 의해 구동되는 차륜들을 구비하는 전기 자동차의 차륜을 제어하는 방법이며, 모터의 출력신호로부터 차륜의 작동상태를 감지하는 감지단계(S110)와, 감지단계에서 감지된 차륜의 작동상태에 기초하여 모터들 중에서 비정상적으로 작동하는 비정상 모터의 발생을 감지하는 진단단계(S120)와, 진단단계에서 비정상 모터가 발생한 것이 감지된 경우에 비정상 모터가 제어가 가능한 상태인가 제어가 불가능한 상태인가를 판단하는 판단단계(S130)와, 비정상 모터가 제어가 가능한 상태인 경우에는 모터들 중에서 비정상 모터에 대응하는 대응 모터를 비정상 모터의 작동 상태에 대응하도록 제어하는 비상제어단계(S140, S150, S160)와, 비정상 모터가 제어가 불가능한 상태인 경우에는 비정상 모터에 연결된 회생전력의 경로가 차단되는 차단단계(S170)를 포함한다.
여기에서 차륜들을 구동하는 모터들의 일부에 고장이 발생하여 정상적으로 작동하지 않는 경우, 정상적으로 작동하지 않는 모터를 '비정상 모터'라고 부른다. '비정상 모터'가 발생한 상황은 크게 (1)제어가 가능한 고장 상태와, (2)제어가 불가능한 고장 상태로 구분할 수 있다.
(1)제어가 가능한 고장 상태는 '비정상 모터'가 구동명령에 따라 정상적으로 작동하지는 않지만, 예를 들어 소프트웨어와 관련된 오류나 전력의 이상으로 인해 출력이 부족해지거나 출력이 이상적으로 증가하는 상태를 포함한다. 제어가 가능한 고장 상태에서는 비정상 모터에 구동명령을 인가함으로써 비상 상황에 적합한 비상 제어를 실행할 수 있다.
(2)제어가 불가능한 고장 상태는 '비정상 모터'가 하드웨어와 관련된 고장이 발생하는 경우에 해당하며, 예를 들어 케이블 단락이나 모터의 이상으로 인해 잠금(lock) 상태가 되는 경우를 포함한다.
비정상 모터의 발생을 감지하는 진단단계(S120)에서는 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 표시부(50) 상에 어떤 차륜을 구동하는 모터가 '비정상 모터'인지를 나타내는 정보를 표시할 수 있다.
또한 판단단계(S130)에서는 비정상 모터의 현재의 상태가 '제어가 가능한 고장 상태인지' 또는 '제어가 불가능한 고장 상태인지'에 관한 정보를 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 표시부(50)에 표시할 수 있다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 전기 자동차의 차륜 제어에 있어서 차단단계의 작동 상태를 개략적으로 도시한 개념도이다. 도 4는 비정상 모터가 제어가 가능한 고장 상태인 상황을 예시적으로 도시한다.
도 4에서는 차체(8)를 기준으로 전방의 좌측에 위치하는 전좌 차륜(11L)을 구동하는 모터가 비정상적으로 작동하는 비정상 모터인 경우이다.
도 3을 참조하면 판단단계(S130)에서 비정상 모터가 제어 가능한 상태인 경우로 판단되었을 때에는, 비정상 모터의 작동 상황이 출력이 감소한 상태인지 출력이 증가한 상태인지를 판단하는 출력판단단계(S140)가 실행되고, 출력판단단계(S140)에서 비정상 모터의 출력이 감소한 것으로 판단되는 경우에는 대응 모터의 토크를 비정상 모터의 토크에 대응하도록 제어하는 대응 모터 토크제어 단계(S150)가 실행된다.
도 4는 전좌 차륜(11L)을 구동하는 비정상 모터의 출력이 감소된 경우를 도시한다. 전좌 차륜(11L)의 비정상 모터의 출력은 작은 화살표로 표시된 것과 같이 목표 출력보다 작은 출력을 내고 있다. 비정상 모터에 대응하는 대응 모터는 차체(8)를 기준으로 반대측의 차륜을 구동하는 모터이며, 도 4에서는 차체(8)를 기준으로 전방의 우측에 위치하는 전우 차륜(11R)을 구동하는 모터가 대응 모터이다.
그러므로 도 3의 대응 모터 토크제어 단계(S150)에서는 대응 모터인 전우 차륜(11R)을 구동하는 모터를 비정상 모터인 전좌 차륜(11L)을 구동하는 모터의 작동 상태(출력)에 대응하도록 제어하는 비상 제어를 실시한다. 이로 인해 전우 차륜(11R)을 구동하는 모터에 토크량 조절 명령이 전달됨으로써, 전우 차륜(11R)의 출력이 전좌 차륜(11L)의 출력에 대응하도록 감소된다.
대응 모터 토크제어 단계(S150)에서는 대응 모터를 제어함과 동시에 도 4의 후좌 차륜(12L)과 후우 차륜(12R)의 출력(휠 토크)을 증가시킴으로써 전기 자동차의 원래 목표의 조향 성능과 차속을 유지하는 출력증가단계가 실행될 수 있다.
도 5는 도 1 내지 도 4에 나타난 실시예에 관한 전기 자동차의 차륜 제어시스템과 제어방법에 의해 제어되는 예를 개략적으로 도시한 개념도이다. 도 5도 비정상 모터가 제어가 가능한 고장 상태인 상황을 예시적으로 도시한다.
도 3을 참조하면 판단단계(S130)에서 비정상 모터가 제어 가능한 상태인 경우로 판단되었을 때에는, 비정상 모터의 작동 상황이 출력이 감소한 상태인지 출력이 증가한 상태인지를 판단하는 출력판단단계(S140)가 실행되고, 출력판단단계(S140)에서 비정상 모터의 출력이 증가한 것으로 판단되는 경우에는 비정상 모터에 대응하는 대응 모터를 강제로 자유회전(free wheeling)시키는 0 토크 제어단계(S160)가 실행된다.
도 5는 후우 차륜(12R)을 구동하는 비정상 모터의 출력이 증가한 경우를 도시한다. 비정상 모터에 대응하는 대응 모터는 차체(8)를 기준으로 반대측의 차륜을 구동하는 모터이며, 도 5에서는 차체(8)를 기준으로 후방의 좌측에 위치하는 후좌 차륜(12L)을 구동하는 모터가 대응 모터이다.
그러므로 도 3의 대응 모터 토크제어 단계(S150)에서는 비정상 모터인 후우 차륜(12R)을 구동하는 모터의 작동 상태(출력)에 대응하도록 하기 위해, 대응 모터인 후좌 차륜(12L)을 구동하는 모터를 강제로 자유 회전시키는 비상 제어를 실시한다. 이를 위하여 후좌 차륜(12L)을 구동하는 모터에 토크량 조절 명령이 전달된다
대응 모터 토크제어 단계(S150)에서는 대응 모터를 제어함과 동시에 도 5의 정상적으로 작동하는 전좌 차륜(11L)과 전우 차륜(11R)의 출력(휠 토크)을 증가시킴으로써 부족한 출력분을 보충하는 출력증가단계가 실행될 수 있다.
대응 모터 토크제어 단계(S150)에서는 비정상 모터에 대응하도록 대응 모터를 제어할 때, 어느 차륜을 구동하는 모터가 대응 모터로 작동하는지에 관한 정보와, 해당 대응 모터가 어떠한 방식으로 제어되고 있는지에 관한 정보를 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 표시부(50)에 표시할 수 있다.
도 6은 도 1 내지 도 4에 나타난 실시예에 관한 전기 자동차의 차륜 제어시스템과 제어방법에 의해 제어되는 다른 예를 개략적으로 도시한 개념도이다. 도 6은 비정상 모터가 제어가 불가능한 고장 상태인 상황을 예시적으로 도시한다.
모터(10)를 구동하는 모터 제어부(30)는 전력을 공급하는 전력 제어부(80)로 공급된 전력을 분배하는 분배기(70)로부터 인가되는 전력으로 작동된다. 모터 제어부(30)는 배선(81, 82)을 통해 모터(10)에 전기신호를 공급한다.
모터(10)와 모터 제어부(30)에 전기를 공급하는 전기 회로는 모터(10)가 정지하기 위한 작동 중에 제동력에 의해 발생하는 전류를 이용하는 회생전력의 경로(점선으로 표시됨)가 포함된다. 정지하기 위해 제동되는 모터(10)에는 제동력으로 인해 역기전력(E=Ke×Rpm)이 발생한다. E는 역기전력이고, Ke는 모터(10)의 역기전력 상수이며, Rpm은 제동되는 모터의 분당회전속도이다.
회생전력의 경로 상에는 제동 저항부(90)가 설치되기도 한다. 제동 저항부(90)는 예를 들어 동작전압 740V와 저항값 2.8Ω의 전기적인 특성을 가지고 작동하며 모터(10)로부터 전달되는 회생전류가 미리 정해진 값을 초과하는 경우에 초과하는 전류를 소모함으로써 전기 회로를 보호하는 기능을 한다.
도 3을 참조하면 판단단계(S130)에서 비정상 모터가 제어가 불가능한 상태인 경우로 판단되었을 때에는 회생전력의 경로를 차단하는 차단단계(S170)가 실행된다. 도 6의 우측에 도시된 모터(10)는 모터 제어부(30)로부터 인가되는 구동명령에 의해 제어가 되지 않는 비정상 모터에 해당한다.
비정상 모터인 모터(10)가 제어가 불가능한 상태이어서 모터(10)의 제동 작동으로 인해 회생전력의 경로를 통해 모터(10)의 역기전력에 의한 회생전류가 흐를 때에는 도 2에 도시된 차단부(45)에 의해 회생전력의 경로가 차단될 수 있다. 예를 들어 차단부(45)는 회생전력의 경로 상에 배치된 스위치를 작동시켜 회생전력의 경로를 차단할 수 있다.
또한 예를 들어 회생전력의 경로를 차단하기 위해 모터(10)에 전원을 공급하는 분배기(70)와 퓨즈(70f)가 배치될 수 있고, 모터(10)에 퓨즈(10f)에 배치될 수 있다. 도 6에 도시된 실시예에서는 모터(10)와 분배기(70)의 각각에 퓨즈들(10f, 70f)이 설치되었으나, 실시예는 이러한 구성에 한정되지 않으며 모터(10)와 분배기(70)의 어느 하나에만 퓨즈가 설치될 수도 있다.
모터(10)에 배치되는 퓨즈(10f)는 모터(10)의 3상 배선의 적어도 하나에 설치될 수 있으며, 회생전류량이 미리 정해진 값을 초과하면 자동적으로 끊어지거나 주행 제어부(40)의 차단부(45)에서 전달되는 제어 신호에 의해 작동함으로써 모터(10)에서 발생된 역기전력이 모터 제어부(30)나 분배기(70)로 전달되는 회생전류를 차단할 수 있다.
분배기(70)에 배치되는 퓨즈(70f)는 분배기(70)의 내부의 직류 전원단에 장착될 수 있으며, 회생 전류량이 미리 정해진 값을 초과하면 자동적으로 끊어지거나 주행 제어부(40)의 차단부(45)에서 전달되는 제어 신호에 의해 작동함으로써 모터(10)에서 발생된 역기전력이 전력 제어부(80)로 전달되는 것을 차단하여 전기 회로를 보호할 수 있다. 분배기(70)에 퓨즈(70f)를 배치할 때에는 모터(10)의 각각에 퓨즈(10f)를 배치하는 것을 생략할 수 있으므로, 작업의 번거로움과 비용을 줄일 수 있다.
도 3의 판단단계(S130)에서 비정상 모터가 제어가 불가능한 상태인 경우로 판단되었을 때에는 회생전력의 경로를 차단하는 차단단계(S170)는 회생전력의 경로의 차단과 함께 비정상 모터에 대응하는 대응 모터를 정지시키는 단계가 함께 실행될 수 있다.
예를 들어, 도 4에서 전좌 차륜(11L)을 구동하는 모터가 제어가 불가능한 비정상 모터인 경우에는 전좌 차륜(11L)의 반대측의 전우 차륜(11R)을 구동하는 모터가 대응 모터이므로, 전우 차륜(11R)을 구동하는 모터를 정지시킬 수 있다. 또한 도 5에서 후우 차륜(12R)을 구동하는 모터가 제어가 불가능한 비정상 모터인 경우에는 후우 차륜(12R)의 반대측의 후좌 차륜(12L)을 구동하는 모터가 대응 모터이므로, 후좌 차륜(12L)을 구동하는 모터를 정지시킬 수 있다.
이와 같이 하드웨어적인 결함에 의해 비정상적으로 제어가 불가능한 상태가 된 비정상 모터가 발생한 경우에는, 비정상 모터로 인하여 해당 차륜이 정지 상태가 되어 매우 위험한 상황을 초래할 수 있으므로, 비정상 모터에 대응하는 제어가 가능한 대응 모터를 움직이지 못하도록 잠금 상태(lock)가 되게 함으로써 전기 자동차가 비상 정지될 때까지 전기 자동차의 방향성을 안정적으로 유지할 수 있다.
회생전력의 경로를 차단하는 차단단계(S170)에서는 어느 차륜을 구동하는 모터가 비정상 모터인지에 관한 정보와, 해당 비정상 모터에 대한 회생전력의 경로가 차단되고 있음에 관한 정보를 도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 표시부(50)에 표시할 수 있다.
상술한 실시예들에 대한 구성과 효과에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
8: 차체 44: 비상 제어부
10: 모터 45: 차단부
10f: 퓨즈 11L, 11R, 12L, 12R: 차륜들
30R: 제2 모터 제어부 70: 분배기
30: 모터 제어부 10f, 70f: 퓨즈들
30L: 제1 모터 제어부 80: 전력 제어부
40: 주행 제어부 21L, 21R, 22L, 22R: 모터들
41: 작동상태 감지부 90: 제동 저항부
42: 진단부 81, 82: 배선
43: 제어가능 판단부 7: 가속 페달
9: 가속도 센서 50: 표시부
51: 표시등

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 독립적으로 제어되는 복수 개의 모터들;
    상기 모터들의 각각에 의해 구동되는 차륜들;
    상기 모터들과 연결되어 전기를 공급함으로써 상기 모터들의 작동을 제어하는 모터 제어부; 및
    상기 모터 제어부와 연결되어 상기 모터 제어부를 제어하며, 상기 모터들의 출력신호로부터 상기 모터들 중 비정상 작동하는 비정상 모터가 발생한 것을 진단하고, 상기 비정상 모터가 제어가 가능한 상태인지를 판단하며, 상기 비정상 모터가 제어가 가능한 상태인 경우에는 상기 모터들 중에서 상기 비정상 모터에 대응하는 대응 모터를 상기 비정상 모터의 작동 상태에 대응하도록 비상 제어를 실행하고, 상기 비정상 모터가 제어가 불가능한 상태인 경우 상기 비정상 모터에 연결된 회생전력의 경로를 차단하는 차단부를 구비하는, 주행 제어부;를 구비하고,
    상기 주행 제어부는 상기 비정상 모터가 제어가 불가능한 상태이어서 상기 비정상 모터에 연결된 회생전력의 경로를 차단할 때에 상기 비정상 모터에 대응하는 상기 대응 모터를 정지시키는, 전기 자동차의 차륜 제어시스템.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 모터들에 전원을 공급하는 분배기와, 상기 비정상 모터와 상기 비정상 모터에 전원을 공급하는 분배기의 적어도 하나에 배치되어 상기 비정상 모터가 제어가 불가능한 상태에서 작동하여 상기 회생전력의 경로를 차단하는 퓨즈를 더 구비하는, 전기 자동차의 차륜 제어시스템.
  9. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011036062A (ja) 2009-08-04 2011-02-17 Toyota Motor Corp ４輪独立駆動車両の制御装置
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