KR20050070098A - 차축용 이동 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회로 구조가 복잡하지 않고, 위상차 신호에 적합한 응답성을 갖고, 열에 의해 야기되는 신호 변화가 작은 모터 제어 회로를 제공하는 것으로서, 모터의 회전 제어 회로는 모터의 PWM 제어 회로와, 모터의 회전 속도 센서와, 기준 신호 생성 회로(10), 위상 비교 회로, 및 모터의 검출된 회전 속도 신호를 분할하는 디바이더를 구비하되, 디바이더로부터의 신호와 기준 신호에 근거하는 신호간의 위상차는 위상 비교 유닛에서 구해지고, 이 위상차 신호는 PWM 제어 회로에 공급된다.

Description

차축용 이동 제어 시스템{DISPLACEMENT CONTROL SYSTEM FOR A VEHICLE AXLE}

본 발명은 모터의 PWM 제어 회로에 관한 것이고, 특히, PLL 제어 회로와 PWM 제어 회로를 겸하는 모터의 회전 제어 회로에 관한 것이다. 본 발명은 또한 드라이버를 구동하는 구동 모터를 제어하기 위한 상기 제어 회로를 채용하는 발명에 관한 것이다.

이와 같은 타입의 PWM 제어 회로로써, 예컨대, 일본 특허 공개 평성5-30602호 공보에 기재된 전기 차량용 모터 제어 회로가 있다.

이 종래 기술은 가속 전압과 삼각파를 비교한 후 가속 전압에 따라 변화하는 펄스 폭의 구동 신호를 생성하고, 상기 구동 신호에 따라 전력 트랜지스터 TR1~TR4에 PWM 제어를 수행하고, 그에 따라 모터 M을 가동하는 모터 회로 CP1, TR1~TR4를 갖는다. 또한, 이와 같은 종래 기술은 모터 M에 공급된 배터리 전류를 검출하고, 그 배터리 전류가 기준값을 초과할 경우 구동 신호를 낮추는 전류 제한 회로 Rs, CP2와 모터 M의 회전수를 검출하고, 그것에 근거하여 가속 전압을 변환함으로써 모터 M에 대하여 정속 제어를 행하는 회전수 제어 회로(2~4)를 더 포함한다.

한편, 모터의 회전수를 정확하게 제어하기 위해, PLL 회로가 PWM 제어 회로를 겸할 수 있다. 도 1에 나타내는 제어 시스템은 이러한 회로를 가능하게 하는데, 이 시스템은 기준 신호 생성 회로(10), 이 기준 신호로부터 삼각파를 형성하는 회로(12), 모터(14), 모터의 스위칭 회로(16), 모터의 회전수를 검출하는 인코더(18), 인코더로부터 검출된 펄스 신호를 N 분할하는 N-디바이더(20), N 분할된 신호와 기준 펄스 신호간의 위상차를 검출하는 위상 비교 유닛(22), 로우패스 필터(24) 및 전압 비교기(25)를 구비한다. 이 시스템은 로우 패스 필터로부터 아날로그 신호(26)를, 삼각파로부터 스위치 신호를 형성하고, 모터의 스위칭 회로(PWM 제어 회로)의 트랜지스터 게이트에 이들 신호를 공급한다.

환언하면, 아날로그 신호와 삼각 신호를 비교하여, 아날로그 신호가 삼각 신호보다 높은 기간 동안은 신호 "H"가 증폭기(16A)로 출력되고, 아날로그 신호가 삼각 신호보다 낮은 기간 동안은 신호 "L"이 증폭기(16A)로 출력된다. 이 증폭기로부터의 출력은 직렬로 접속된 두 개의 트랜지스터 게이트의 각각에 입력된다. 그러므로, 모터(14)에 공급된 전압의 듀티비(duty ratio)를 변경할 수 있게 된다.

그렇지만, 도 1에 나타내는 회로와 같이, 듀티비 제어 신호는 아날로그 신호로부터 얻어지므로, 아날로그 회로 부분에 다음과 같은 문제가 발생된다. 회로 구조가 복잡하게 될 뿐만 아니라, 위상차 신호에 대한 응답성이 열악하고, 또한 열에 의한 신호 변화가 현저해진다.

도 1은 모터의 회전 제어를 행하는 PLL 회로와 PWM 회로를 겸하는 제어 회로의 예를 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 PLL 회로와 PWM 회로를 겸하는 모터의 제어 회로의 블록도,

도 3은 차량 위치 제어 기구에 있어, 본 발명의 회로를 적용하는 차량 위치 제어 회로의 블록도,

도 4는 차량 위치 제어 회로의 프레임 포맷을 나타내는 도면,

도 5는 위상 비교 유닛에 있어서의 위상 비교 동작을 설명하기 위한 파형도,

도 6은 차량이 가속 상태에 있을 때의 차량 위치 제어 동작을 설명하기 위한 프레임 포맷을 나타내는 도면,

도 7은 차량이 감속 상태에 있을 때의 차량 위치 제어 동작을 설명하기 위한 프레임 포맷을 나타내는 도면,

도 8은 차량이 경사로를 주행하는 상태에 있을 때의 차량 위치 제어 동작을 설명하기 위한 프레임 포맷을 나타내는 도면이다.

본 발명의 목적은 회로 구조가 복잡하지 않고, 위상차 신호에 대해 양호한 응답성을 갖고, 열에 의한 신호 변화가 작은 모터의 회전 제어 회로를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 발명자들은 이 모터의 제어 회로를 채용하여 구동하는 동안 드라이버의 위치를 안정적으로 유지하기 위한 시스템의 실현 가능성에 대해 조사했다. 이 조사 동안, 본 발명자들은, 모터 구동 시, 드라이버 본체의 무게 중심에 대해 구동 유닛의 합점(summation point)을 상대적으로 이동시킴으로써 드라이버의 균형이 안정적으로 유지될 수 있음을 발견하였다. 또한, 이 조사 동안, 본 발명자들은 이런 종류의 균형 제어를 실행하는 제어 회로로써, 드라이버의 위치를 검출하고, 이것을 그 즉시 이용할 수 있는 시스템, 즉 CPU의 작동 속도보다 빠른 속도로 균형 제어를 행할 수 있는 시스템이 바람직하다는 것을 발견하였다. 이런 종류의 시스템으로, 상술한 모터 제어 회로에 적용하는 것이 바람직하다. 아울러, 구동 유닛은 본체를 구동하게 하는 구동 휠과 같은 것을 말한다. 구동 유닛의 합점은 무게가 본체에 인가되는 지점을 말하고, 예컨대, 구동 휠에 대한 축을 말한다.

본 발명의 다른 목적은 구동원으로서의 모터가 이 회전 제어 회로에 의해 회전 제어되는 드라이브 및 이와 같은 유형의 드라이버를 사용하는 차량을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 있어서의 모터의 회전 제어 회로는 모터의 PWM 제어 회로, 모터의 회전 속도 센서, 기준 신호 생성 회로, 위상 비교 회로 및 모터의 검출된 회전 속도 신호를 분할하는 디바이더를 구비하되, 상기 디바이더로부터의 신호와 기준 신호에 근거하는 신호간의 위상차는 위상 비교부에서 구해지고, 이 위상차 신호는 상기 PWM 제어 회로에 공급된다.

본 발명에 따르면, 위상차 신호가 상기 PWM 제어 회로에 공급되도록 구성되므로, 아날로그 회로를 간단하게 하는 모터의 회전 제어 시스템을 제공할 수 있고, 그로 인해 상술한 문제점을 해결할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 모터의 회전 제어 회로는 모터의 회전 명령 수단을 더 구비하고, 상기 회전 명령 수단은 모터로의 회전 속도 변화 요청의 내용에 따라 디바이더의 분할비를 변경한다. 또한, 본 발명은 상술한 모터의 회전 제어 회로를 구비하는 드라이버에 관한 것으로, 상기 드라이버는 구동 기구의 구동원으로서 상기 회전 제어 회로에 의해 제어된 모터를 채용한다.

또한, 본 발명에 따른 모터의 회전 제어 회로는 모터의 PWM 제어 회로와, 모터로의 회전 명령 신호 출력 수단, 기준 신호 생성 회로, 위상 비교 회로 및 모터로의 명령 신호를 분할하는 디바이더를 구비하되, 디바이더로부터의 신호와 기준 신호에 근거하는 신호간의 위상차는 위상 비교부에서 검출되고, 이 위상차 신호는 PWM 제어 회로에 공급된다.

아울러, 본 발명의 차량은 차체, 구동 휠, 보조 휠 및 제 1 구동원을 갖고, 상기 제 1 구동원은 차량이 작동되도록 구동 휠을 회전시킨다. 또한, 차량은 차체의 위치 센서, 차체의 구동 제어 수단 및 차체의 균형 제어 수단을 구비하되, 상기 균형 제어 수단은 상기 위치 센서와 상기 구동 제어 수단으로부터의 신호에 따라 차체와 관련하여 구동 휠의 위치를 이동시키는 제 2 구동원과, 노면으로부터 보조 휠을 부상시키는 제 3 구동원을 갖는다.

본 발명의 이 실시예에 따르면, 위치 센서는 검출 신호로써 주파수 신호를 균형 제어 수단으로 출력하고, 균형 제어 수단은 기준 신호와 주파수 신호간의 위상차에 근거해서 차체에 대한 구동 휠의 이동 거리를 결정한다.

상기 균형 제어 수단은 기준 신호 생성 회로, 위상 비교 회로, 펄스파 신호를 분할하는 디바이더 및 PWM 제어 회로를 갖고, 디바이더로부터의 신호와 기준 신호에 근거하는 신호간의 위상차가 위상 비교 유닛에서 비교되고, 이 위상차 신호는 PWM 제어 회로에 공급되며, 또한 상기 PWM 제어 회로의 출력은 제 2 구동원에 공급된다.

제 1 및 제 2 구동원은 전기 모터이다. 위치 센서는 차체와 노면간의 거리 센서나 차체의 경사를 검출하는 경사 센서이다.

또한, 본 발명에 있어서의 드라이버의 균형 제어 시스템은 본체, 구동 유닛, 구동 유닛을 작동하여 본체를 이동시키는 구동 제어 유닛, 본체의 위치 센서, 본체의 무게 중심에 대하여 구동 유닛의 합점을 상대적으로 이동시키는 이동 수단 및 위치 센서의 출력값에 따라 상대적인 이동 거리를 결정하는 결정 수단을 구비하되, 구동 유닛의 합점은 본체의 무게 중심에 대하여 X-Y 방향으로 이동될 수 있다.

더욱 바람직하게, 결정 수단은, 상술한 바와 같이, PLL 제어 회로에 위치 센서의 출력값을 공급함으로써 상술한 상대적인 이동 거리를 얻는다. 본체에 대해서 구동 유닛을 상대적으로 이동시키는 이동 기구로서, 전기 모터, 전기 모터의 동력을 구동 유닛 이동 기구로 전달하는 기계적인 전동 수단, 리니어 가이드 또는 볼 스크루가, 예를 들어, 구동 유닛 이동 메카니즘으로서 사용될 수 있다. PLL 제어 회로에 위치 센서의 출력값을 공급하고, 전기 모터를 제어함으로써, 구동 유닛의 위치를 즉시 결정할 수 있다.

PWM 제어 회로에 PLL 회로의 위상 비교 유닛의 출력을 직접 공급하고, 듀티비를 변경하는 동안 PWM 회로가 전기 모터에 공급된 전력을 변경하면, 전기 모터의 회전을 제어할 수 있다.

본체의 무게 중심에 대하여 구동 유닛의 합점을 상대적으로 이동시킴으로써, 구동 시 본체의 균형을 안정화할 수 있고, 안정적인 균형 제어에 반하는 장해를 상쇄시킴으로써 균형을 견실하게 유지할 수 있다. 드라이버가 전기차, 전기 휠체어나 전기 카트일 경우, 이러한 종류의 장해는 차체의 가감속일 수도 있고, 경사로 상의 주행일 수도 있다.

드라이버의 구동 자세가 안정화될 때, 차량의 구동 중에 보조 휠은 차량으로부터 뜰 수 있다. 그 결과, 마찰력이 감소될 수 있고, 드라이버의 에너지 소비가 감소될 수 있으며, 또한 차량의 작동 효율과 드라이버의 구동 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, X 방향은, 예컨대, 본체의 이동 방향(전/후진 방향)이고, Y 방향은, 예컨대, 축 방향으로 될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 적합한 회전 제어 모터를 나타내는 도면이다. 본 실시예와 도 1에 나타내는 회로간의 차이는 우선, 제 1 기준 신호로서의 기준 펄스(10)가 위상 비교 유닛(22)에 입력되고, N 디바이더(20)로부터의 신호와 기준 신호간의 위상차를 비교함으로써 얻어진 신호는 PWM 제어 회로(16)에 직접 공급되는 것이다. 참조 번호 16은 모터를 스위칭하는 PWM 회로를 나타낸다. 또한, 기준 신호 생성 회로(10)는, 이를테면, 기준 주파수 생성 회로와 이러한 기준 주파수 생성 회로를 M 분할하는 M 디바이더 회로로 구성된다.

도 5는 위상 비교 유닛(22)에 있어서의 위상 비교 동작을 나타내는 파형도이다. 도 5(a)는 수정 진동자로부터의 기본 주파수 신호이다. 도 5(b)는 인코더(18)로부터의 출력 펄스 파형이다. 도 5(c)는 기본 주파수 신호를 M 분할함으로써 얻어진 기준 비교 주파수 신호의 파형이다. 도 5(d)는 인코더로부터의 펄스 신호를 N 분할함으로써 얻어진 검출 주파수 신호의 파형이다. 도 5(e)는 위상 비교 유닛(22)에서 실행된 위상 비교의 결과로서 두 개의 주파수 신호 출력의 위상차에 근거하는 위상차 신호의 파형이다.

도 2에서, 예컨대, 위상차 신호가 "L" 임피던스인 기간 동안, TR1은 ON 상태로 되고, TR2는 OFF 상태로 되어, 통상 회전 전류가 모터로 흐른다. 반면에, 위상차 신호가 "H" 임피던스인 기간 동안, TR1 및 TR2는 모두 OFF 상태로 된다. 여기서, 모터(14)는, 역방향으로 회전하거나, 또는 모터에 부하(저장 유닛)를 접속함으로써 다이내믹 브레이크(dynamic brake)로 이용될 수도 있다.

이 제어 회로에 따르면, 아날로그 회로를 구비하지 않고 모터의 회전 제어 회로를 실현할 수 있고, 그 결과 상기한 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 이 회로에 따르면, 모터의 회전수에 있어서의 차이가 발생될 때, 모터는 위상차에 따라 듀티 제어(duty-controlled)될 수 있다.

이 모터는 전기 모터로서, 예컨대, DC 모터, 브러시리스 모터, 펄스 모터 등을 사용할 수 있다. 이 모터 및 이와 같은 모터의 회전 제어 회로를 채용함으로써, 이 구동원에 의해 구동된 드라이버는 폭넓게 제공될 수 있다. 이러한 종류의 구동예로써, 앞서 예시한, 전기차, 전기 휠체어, 전기 카트 등이 있다.

도 3은 차량의 균형 제어에 도 2에 나타내는 제어 회로를 적용하는 경우에 있어서의 제어 회로를 나타낸다. 본 실시예에 있어서의 차량의 균형 제어는 2-휠 구동을 가능하게 하는 차량의 균형을 안정하게 유지하기 위한 제어를 포함한다. 예컨대, 상술한 바와 같이, 이것은 차체의 무게 중심과 구동 휠의 합점의 일치를 말한다. 이것에 대해서는 이하에 더욱 상세하게 후술한다.

도 3에 나타내는 제어 회로의 설명에 앞서, 2-휠 구동이 가능한 차량(100)은 도 4를 참조하여 설명된다. 이 차량(100)은 좌우 한 쌍의 구동 휠을 갖고, 마찬가지로 좌우 한쌍의 보조 휠(106)(또는 중앙에 하나의 보조 휠(106))을 갖는다.

차량의 무게 중심(110)은 구동 휠(102)의 앞이고, 차량의 보조 휠(106)은 차량이 정지된 상태에서 노면(104)에 접하고 있다. 구동 휠(102)은 차량의 진행 방향 혹은 그 역방향으로 회전 가능하고, 또한 도 4(a) 내지 (c)에 나타내는 바와 같이, 차량은 구동 휠(102)이 차체의 무게 중심으로 이동되고, 그런 후에 보조 휠(106)이 노면(104)으로부터 부상되는 구조로 되어 있어, 차량은 구동 휠(102)만으로 달릴 수 있다. 보조 휠(106)은 도시하지 않은 전동 기구(제 3 구동원)에 의해 차체 내로 내장될 수 있다(도 4(c) 참조).

도 4(b)는 구동 휠(102)이 차량(100)의 진행 방향에 따라 상대적으로 이동하는 상태를 나타내고, 구동 휠(102)은 차량의 무게 중심(110)을 향해 이동되고 있다. 이 과정 동안, 보조 휠(106)은 노면(104)으로부터 부상되고, 차량은 좌우 구동 휠(102)만으로 지지될 수 있다.

참조 부호 108은 차량의 선단이나 후단에 제공되는 거리 센서를 나타낸다. 또한, 차량은 거리 센서 대신 경사 센서를 사용하거나 거리 센서 및 경사 센서를 모두 사용할 수 있다. 이들 센서의 검출값은 이동 차량의 균형을 안정하게 유지하는 도 3에 나타내는 균형 제어 회로에 이용된다.

도 3에 나타내는 회로를 설명하기 위해, 참조 부호 30은 차량의 구동 제어 유닛(각 구동원에 대한 명령 수단)을 나타내고, 좌우 구동 기구(102A, 102B)의 각 전기 모터 B의 드라이버 A를 제어하는 것에 더하여, 차체에 대한 좌우 구동 휠의 위치를 이동시키고, 2-휠 구동을 가능하게 하는 차량 균형 제어 유닛을 제어한다. 차량 균형 제어 유닛은 다음과 같이 구성된다.

참조 부호 38은 기준 주파수 신호(10)을 M 분할하는 M 디바이더를 나타내고, 참조 부호 34는 PMW 제어 신호를 증폭하여 모터에 공급될 전압 신호를 얻기 위한 전력 변환 유닛을 나타낸다. 참조 부호 36은 구동 제어 유닛(30)으로부터의 제어에 따라 전압의 극성을 변환하여, 모터의 회전 방향을 제어할 수 있는 벡터 제어 유닛을 나타낸다.

거리 센서(108)로는, 노면과의 거리에 따라 주파수 신호를 출력할 수 있는 한 어떤 센서라도 관계없고, 예컨대, 노면과의 거리에 따라 아날로그값(예컨대, 전압값)을 출력하는 기구와, 이 아날로그 신호로부터 주파수 신호를 얻는 요소(예컨대 전압 제어 생성 회로)로 구성된다.

거리 센서로부터의 주파수 신호가 디바이더 유닛(20)에 의해 N 분할된 N 분할 신호와, 기준 주파수 신호가 M 디바이더(38)에 의해 M 분할된 M 분할 신호간의 위상은 위상 비교 유닛(22)에서 비교된다.

비교 후에 "H" 임피던스나 "L" 임피던스의 신호는 PWM 제어 유닛에 입력되고, "H" 임피던스 혹은 "L" 임피던스의 기간에 따라 PWM 제어 유닛으로부터의 펄스 신호 출력의 듀티비는 변경된다. 이 듀티비의 변경은 전력 변환 유닛에 있어서의 전력차로 되어 모터(14)에 공급된다.

이 모터(14)는 차체와 관련하여 구동 휠(102)을 이동시키는 구동원(제 2 구동원)으로 된다. 구동 휠이 차량의 무게 중심(110)을 향해 이동되어, 구동 휠의 축(합점)이 무게 중심(110)으로부터의 수직선에 일치할 때, 차체는 구동 휠만으로 지지될 수 있어 차량은 2-휠 구동을 행할 수 있다. 여기서, 노면으로부터의 보조 휠(108)을 지면으로부터 부상시킴으로써, 차량 주행 중에 보조 휠과 노면간의 마찰을 제거할 수 있다.

상술한 바와 같이, 차량의 균형을 제어하는 모터(14)(제 2 구동원)는 거리 센서(108)의 출력에 따라 PLL 제어 하에 구동되므로, CPU에서의 제어에 비해 균형 제어를 즉각적이고도 정확하게 행할 수 있다는 이점이 있다.

차체의 전단 하부에 위치된 노면 센서와 노면간 거리는, 첫째, 보조 휠이 노면으로부터 부상하여 차체가 구동 휠만으로 지지되는 경우, 둘째, 차체는 보조 휠이 부상되어, 구동 휠로 주행되며, 차체에 가속이 적용되는 상태의 경우, 셋째, 차체는 보조 휠이 부상되어, 구동 휠로 주행되며, 경사로를 주행하는 경우의 세 가지 경우에 변경될 것이다.

상기한 첫 번째 경우에 있어, 구동 제어 유닛(30)은 차체의 초기 이동을 검출하고, 예컨대, 전기 모터가 ON 상태인 경우, M 분할율과 M 분할율을 적절하게 변경하여, 위상 비교 유닛(22)에서의 위상차를 크게 할 수 있다. 그 결과, 차체에 대하여 구동 휠(102)을 상대적으로 이동시키는 명령이 모터(14)에 공급된다.

상기한 두 번째 및 세 번째의 경우에 있어, 거리 센서로부터의 펄스 신호의 주파수는 가속 혹은 경사로에 따라 변경될 것이다. 구동 제어 유닛(30)은 거리 센서와 노면간 거리가 고정값으로 되는 쪽으로 차체에 대해 구동 휠을 이동시키기 위해 N 분할율과 M 분할율을 제어한다.

차체에 대하여 구동 휠(102)을 이동시키는 전술한 거리 센서에는 제한이 없으며, 차체의 경사를 검출하는 경사 센서(32)가 또한 이용될 수 있다.

도 4에서, 참조 부호 200은 가이드이고, 참조 부호 202는 이 가이드를 따라 전후 이동하는 슬라이더이다. 이 슬라이더는 구동 휠과 일체로 형성되는데, 도시하지 않은 반송 기구를 통해 슬라이더나 가이드로 전기 모터(14)의 회전을 전송함으로써, 차체에 대한 구동 휠의 상대적인 위치가 변경될 수 있다. 예컨대, 슬라이더와 가이드는 볼 스크류나 선형 가이드에 의해 구동 휠의 이동 기구로서 구성될 수 있다.

다음에, 제어 모드는 차체의 동작 상태의 특정 예를 참조하여 설명된다. 우선 차량의 초기 동작이다. 승객이 차량에 탑승하여 전기 모터를 켰을 때, 구동 제어 유닛(30)은 ON 신호를 검출하고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 가이드를 따라 상대적으로 슬라이더를 이동시킨다. 여기서, 구동 휠은 지면과 접해 있으므로, 본체는 구동 휠에 대하여 역방향으로 약간 이동한다. 그 결과, 구동 휠의 합점은 차체의 무게 중심과 일치될 수 있다.

차량이 정지 상태일 경우, 보조 휠(106)은 지면에 접촉되어 있고, 차량의 무게 중심은 구동 휠의 앞에 위치한다. 차량이 정지된 상태로부터 차체에 대해 가이드(202)가 이동할 때, 구동 휠은 차량의 무게 중심(110) 아래로 즉시 도달하고, 그 때문에 차량은 2개의 구동 휠만으로 지지될 수 있다. 이 시점에, 구동 휠의 회전 거리는 실질적으로 차량에 대하여 구동 휠이 이동한 거리에 상응하는 것으로 생각할 수 있다.

다음에, 차량의 가속 상태인 경우에 대해 설명한다. 차량의 진행 방향으로 가속이 적용될 경우, 차량의 전단은 구동 휠의 축을 중심으로 반시계 방향으로 회전하도록 한다.

환언하면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 정속으로부터 초기 가속까지, 축으로부터 가속 F가 발생되면, 이러한 가속 F의 결과로서 무게 중심에 대하여 백워드 벡터 G가 생성된다. 그 결과, 정속으로 2-휠 주행하는 차량의 균형은 상실될 것이다.

이 회전의 결과(차량 균형의 상실)로 인해, 거리 센서(108)에 의해 검출된 차체와 노면간 거리는 증가할 것이다. 구동 제어 유닛(30)은 차량의 작동 상태로부터 N 분할율과 M 분할율을 설정하고, 두 신호간의 위상차를 위상 비교 유닛(22)에서 나타낸다. N값과 M값용으로, 예컨대, 차량 속도와 차량 가속도간의 관계에 있어 적절한 값이 미리 결정되고, 구동 제어 유닛의 메모리 내의 메모리 테이블의 형태로 저장된다.

위상차가 위상 비교 유닛(22) 내에서 발생될 때, 듀티비는 이 위상차 신호에 근거하여 PWM 제어 회로(16)에서 결정되고, 이 듀티비에 따른 펄스 신호는 전력 변환 유닛(34)에 공급된다. 전력 변환 유닛(34)은 펄스 신호를 모터(14)에 적용될 전력값으로 변환한다. 구동 제어 유닛(30)은 전압값의 극성을 결정하고, 이것을 벡터 제어 유닛(36)에 지시한다.

차량에 가속이 적용될 때, 도 6의 가속 조정도에 나타내는 바와 같이, 구동 휠(102), 즉 슬라이더(202)가 가이드(200)를 따라 차체에 대해 역방향으로 상대적으로 이동될 때, 축(150)과 무게 중심(110)은 오정렬될 것이고, 축을 기준으로 시계 방향으로 차체를 회전시키는 벡터를 생성할 수 있어, 차체의 부상 균형의 상실은 조정되고 보상될 수 있다.

다음에, 차량이 정속으로 주행하는 상태로 돌아가는 기간 동안, 차량의 위치는 거리 센서(108)로부터의 출력에 따라 위상 비교 유닛(22)에서 생성된 두 신호의 위상차에 근거해서 무게 중심(110)으로 복귀된다.

다음에, 차량의 감속 방향으로의 가속이 적용될 때, 도 6과는 반대로, 차량은 축을 중심으로 시계 방향으로 회전하게 한다. 환언하면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 감속 벡터가 축(150)에 생성될 때, 이러한 감속 벡터의 결과 포워드 벡터 I가 무게 중심에 생성되고, 축(150) 주위에서 차체의 균형이 상실될 것이다.

여기서, 도 3에 나타내는 제어 회로는, 구동 휠(102)이 차량의 진행 방향에 대하여 이동하여, 축(150)이 무게 중심에 위치하도록 모터(14)를 제어할 것이다. 그 결과, 무게 중심 벡터 J는 거리 센서의 변화에 따라 축에 수렴되도록(축으로 향하도록) PLL 제어된다.

다음에, 차량 정지 시, 차량은, 상술한 바와 같이, 차체가 두 개의 구동 휠(102)에 의해 지지되도록 세워지고, 전기 모터가 꺼지면, 차량의 선단부로부터 보조 휠(106)이 나타나는 한편, 구동 휠은 차량의 역방향으로 이동하면서, 차량의 역방향으로 약간 회전되며, 차량은 보조 휠(106)에 의해 차량이 지지됨으로써 정차된다.

다음에, 차량이 경사로를 주행하는 경우에 대해 설명한다. 차량이 정속으로 주행하는 상태에서 상향 경사로에 근접하는 경우, 경사로를 주행하는 동안 차량의 균형을 안정시키기 위해, 차량이 수평로 상을 주행할 때의 통상 거리와 비교하여, 거리 센서와 노면의 거리는 상향 경사일 때 작아지고, 하향 경사일 때 커진다. 도 8(a)는 거리 센서와 노면간 거리가 통상 거리인 경우를 나타내고, 도 8(b)는 거리 센서와 노면간 거리가 통상 거리보다 작은 경우를 나타내며, 도 8(c)는 거리 센서와 노면간 거리가 통상 거리보다 큰 경우를 나타낸다.

거리 센서와 노면간 거리는 각각 양음 경사각으로 메모리 내에 메모리 테이블의 형태로 저장된다. 경사각은 경사 센서에 의해 검출될 수도 있다. 균형 제어 회로는, 거리 센서와 노면간 거리가 경사로의 설정값으로 되도록, 차체에 대해 진행 방향 혹은 역방향으로 구동 휠을 이동시킨다.

도 8(b) 및 도 8(c)에 있어서, 무게 중심에 적용된 무게 중심 벡터 J가 축에 수렴되도록, 구동 휠의 위치는 제어된다. 차량의 균형 제어는 진행 방향 또는 역방향으로 행해질 수 있고, 혹은 좌측 방향 또는 우측 방향으로 행해질 수도 있다. 전술한 실시예는 2-휠(두 축)의 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 그것에 한정되는 것은 아니고, 1-휠(하나의 축)의 경우에도 또한 적용될 수 있다.

Claims (11)

1. 모터의 회전 제어 회로에 있어서,

   상기 모터의 PWM 제어 회로와,

   상기 모터의 회전 속도 센서와,

   기준 신호 생성 회로와,

   위상 비교 회로, 및

   상기 모터의 검출된 회전 속도 신호를 분할하는 디바이더

   를 구비하되,

   상기 디바이더로부터의 신호와 상기 기준 신호에 근거한 신호간의 위상차는 상기 위상 비교 유닛에서 구해지고, 이 위상차 신호는 상기 PWM 제어 회로에 공급되는 모터의 회전 제어 회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 모터의 회전 명령 수단을 더 구비하고,

   상기 회전 명령 수단은 상기 모터에 대한 회전 속도 변경 요청의 내용에 따라 상기 디바이더의 분할비를 변경하는 모터의 회전 제어 회로.
3. 청구항 1 또는 2에 기재된 모터의 회전 제어 회로를 구비한 드라이버에 있어서,

   상기 드라이버는 구동 기구의 구동원으로서 상기 회전 제어 회로에 의해 제어되는 모터를 구비하는 드라이버.
4. 모터의 회전 제어 회로에 있어서,

   상기 모터의 PWM 제어 회로와,

   상기 모터에 대한 회전 명령 신호 출력 수단과,

   기준 신호 생성 회로와,

   위상 비교 회로, 및

   상기 모터로의 상기 명령 신호를 분할하는 디바이더

   를 구비하되,

   상기 디바이더로부터의 신호와 상기 기준 신호에 근거한 신호간의 위상차는 상기 위상 비교 유닛에서 구해지고, 이 위상차 신호는 상기 PWM 제어 회로로 공급되는 모터의 회전 제어 회로.
5. 차체, 구동 휠, 보조 휠 및 제 1 구동원을 갖는 차량으로서, 상기 제 1 구동원은 상기 차량을 주행하도록 하기 위해 상기 구동 휠을 회전시키는 차량에 있어서,

   상기 차체의 위치 센서와,

   상기 차체의 구동 제어 수단, 및

   상기 차체의 균형 제어 수단

   을 구비하되,

   상기 균형 제어 수단은 상기 위치 센서와 상기 구동 제어 수단으로부터의 신호에 따라 상기 차체에 대하여 상기 구동 휠의 위치를 이동시키기 위한 제 2 구동원과, 노면으로부터 상기 보조 휠을 부상시키는 제 3 구동원을 갖는 차량.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 위치 센서는 검출 신호로서 주파수 신호를 상기 균형 제어 수단으로 출력하고,

   상기 균형 제어 수단은 상기 기준 신호와 상기 주파수 신호간 위상차에 근거해서 상기 차체에 대하여 상기 구동 휠의 위치의 주행 거리를 결정하는

   차량.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 균형 제어 수단은 기준 신호 생성 회로, 위상 비교 유닛, 상기 펄스파 신호를 분할하는 디바이더 및 PWM 제어 회로를 갖고, 상기 디바이더로부터의 신호와 상기 기준 신호에 근거하는 신호간의 위상차는 상기 위상 비교 회로에서 비교되고, 이 위상차 신호는 상기 PWM 제어 회로에 공급되며, 또한 상기 PWM 제어 회로의 출력은 상기 제 2 구동원에 공급되는 차량.
8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 구동원은 전기 모터인 차량.
9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 위치 센서는 상기 차체와 노면의 거리 센서이거나 또는 상기 차체의 경사를 검출하는 경사 센서인 차량.
10. 드라이버의 균형 제어 시스템으로서,

    본체와,

    구동 유닛과,

    상기 구동 유닛을 작동시키고, 상기 본체를 이동시키는 구동 제어 유닛과,

    상기 본체의 위치 센서와,

    상기 본체의 무게 중심에 대하여 상기 구동 유닛의 합점(summation point)을 상대적으로 이동시키는 이동 수단, 및

    상기 위치 센서의 출력값에 따라 상대적인 주행 거리를 결정하는 결정 수단

    을 구비하되,

    상기 구동 유닛이 합점은 상기 본체의 무게 중심에 대하여 이동될 수 있는 드라이버의 균형 제어 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 구동 유닛의 합점은 상기 본체의 무게 중심에 대하여 X-Y 방향으로 이동될 수 있는 드라이버의 균형 제어 시스템.