KR20190090309A - 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치 및 그 제어방법 - Google Patents

인휠 시스템의 인휠모터 구동장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치는, 주변 제어장치로부터 제동신호를 입력받는 제동신호 입력부; 인휠모터를 구동시키는 인휠모터 구동부; 및 제동신호 입력부로부터 제동신호를 입력받아 인휠모터 구동부를 통해 인휠모터의 상을 쇼트시켜 제동력을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인휠 시스템의 인휠모터 구동장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR OPERATING IN-WHEEL MOTOR OF IN-WHEEL SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인휠 시스템이 탑재된 차량에서 주변 제어장치로부터 제동신호가 입력될 경우 인휠모터에 별도의 전류를 인가하지 않고 인휠모터의 상(相)을 쇼트시킴으로써 역기전력을 발생시켜 인휠모터를 구동시키는 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동 긴급제동 시스템(Autonomous Emergency Braking ; AEB)는 제어차량 전방에 위치한 차량과 충돌이 가시화 되어있을 때 경보 및 자동제동 기능을 수행함으로써 충돌에 의한 피해를 최소화 할 수 있는 시스템이다.
여기서 AEB는 앞차와의 상대거리 및 선행차의 유무 등을 모니터링하여 AEB 제어가 언제 들어가고 해제될 것인지를 판단하도록 되어 있다. 현재 사용되고 있는 전방차량 모니터링 센서로는 레이더, 라이다, 카메라 등이 사용되고 있다.
이때 전방차량을 모니터링 하기 위한 센서모듈은 카메라/라이다의 경우 윈드실드 상부, 레이다의 경우 차량의 상하단 그릴부분에 장착되고 있다.
또한, 최근에는 휘발유, 경유 등과 같은 화석 연료의 사용에 따른 환경문제의 심각성과 한정된 자원의 고갈에 따라 모터로 구동되는 전기자동차, 연료전지 자동차, 하이브리드 자동차 등이 개발되고 있다.
인휠 시스템은 인휠모터가 차량의 각 차륜의 휠 안에 장착되어 각 차륜이 독립 구동으로 제어될 수 있는 시스템으로 구동계가 단순하여 공간의 활용성이 우수하다.
그리고, 각각의 차륜을 독립 구동으로 제어할 수 있어 각 휠에 대한 토크 조절이 가능하므로 차량의 거동 성능을 향상시킬 수 있다.
위와 같은 자동 긴급제동장치에서 센서를 통해 긴급제동으로 판단한 경우 인휠모터에 역토크 최대 출력값을 인가하여 차량의 총감속량을 증가시킴으로써 차량을 급감속시켜 큰 충돌을 사전에 예방할 수 있다.
또한, 차량의 밀림 방지 장치에서도 제동력을 발생시키기 위해 브레이크의 부압을 통해 제동력을 발생시키거나 인휠모터에 전류를 인가하여 제동력을 발생시키게 된다.
이와 같이 인휠 시스템에서 인휠모터를 구동시키기 위해서는 별도의 전류를 인휠모터에 인가하여 작동시키고 있다.
일 측면에 따른 본 발명의 목적은 인휠 시스템이 탑재된 차량에서 주변 제어장치로부터 제동신호가 입력될 경우 인휠모터에 별도의 전류를 인가하지 않고 인휠모터의 상(相)을 쇼트시킴으로써 역기전력을 발생시켜 인휠모터를 구동시키는 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치는, 주변 제어장치로부터 제동신호를 입력받는 제동신호 입력부; 인휠모터를 구동시키는 인휠모터 구동부; 및 제동신호 입력부로부터 제동신호를 입력받아 인휠모터 구동부를 통해 인휠모터의 상을 쇼트시켜 제동력을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 주변 제어장치는, AEB(Autonomous Emergency Braking 장치, ABS(Anti-lock Brake System) 장치 및 밀림 방지 장치 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 인휠모터는, 차량의 좌측휠과 우측휠에 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는, 제동신호가 입력된 경우 좌측휠의 인휠모터와 우측휠의 인휠모터의 제동력을 결정하고, 인휠모터 구동부를 통해 좌측휠의 인휠모터와 우측휠의 인휠모터의 상을 각각 쇼트시켜 제동력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는, 제동신호에 대응하여 전기적 제어방식으로 인휠모터의 상을 쇼트시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는, 제동신호 입력부로부터 제동 해제신호가 입력되는 경우 인휠모터의 상 쇼트를 해제하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치의 제어방법은, 제어부가 주변 제어장치로부터 제동신호를 입력받는 단계; 제어부가 제동신호를 입력받으면 인휠모터 구동부를 통해 인휠모터의 상을 쇼트시키는 단계; 및 제어부가 인휠모터의 상을 쇼트시킨 후 제동력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 인휠모터의 상을 쇼트시키는 단계는, 제어부가 제동신호 입력받으면 좌측휠의 인휠모터와 우측휠의 인휠모터의 제동력을 결정하여 인휠모터 구동부를 통해 좌측휠의 인휠모터와 우측휠의 인휠모터의 상을 각각 쇼트시켜 제동력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 인휠모터의 상을 쇼트시키는 단계는, 제어부가 제동신호에 대응하여 전기적 제어방식으로 인휠모터의 상을 쇼트시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부가 제동신호 입력부로부터 제동 해제신호의 입력상태를 판단하는 단계; 및 제어부가 제동 해제신호가 입력된 경우 인휠모터 구동부를 통해 인휠모터의 상 쇼트를 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 주변 제어장치는, AEB(Autonomous Emergency Braking) 장치, ABS(Anti-lock Brake System) 장치 및 밀림 방지 장치 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치 및 그 제어방법은 인휠 시스템이 탑재된 차량에서 주변 제어장치로부터 제동신호가 입력될 경우 인휠모터에 별도의 전류를 인가하지 않고 인휠모터의 상(相)을 쇼트시킴으로써 역기전력을 발생시켜 인휠모터를 구동시킬 수 있어, 에너지 효율을 향상시키고 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치에서 인휠모터 구동부를 구체적으로 나타낸 회로 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치 및 그 제어방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치에서 인휠모터 구동부를 구체적으로 나타낸 회로 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치는, 제동신호 입력부(10), 인휠모터 구동부(30) 및 제어부(20)를 포함한다.
제동신호 입력부(10)는 주변 제어장치로부터 제동신호 및 제동 해제신호를 입력받아 제어부(20)에 제공한다.
여기서 주변 제어장치(5)는 AEB(Autonomous Emergency Braking System) 장치, ABS(Anti-lock Brake System) 장치 및 밀림 방지 장치 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
이때 AEB 장치는 레이더, 라이다, 카메라 등의 센서를 통해 전방의 선행차의 유무를 감지하여 앞차와의 상대거리를 기반으로 근접하게 될 경우, 제동신호를 출력하고 긴급 제동상태가 해제될 경우 제동 해제신호를 출력할 수 있다.
또한, ABS(Anti-lock Brake System) 장치는 차량의 급제동시 바퀴가 잠기는 현상을 방지하기 위해 1초에 수회 이상 반복적으로 제동신호를 출력하고. 브레이크를 해제할 경우 제동 해제신호를 출력할 수 있다.
그리고 밀림 방지 장치는 차량이 정지된 상태에서 엔진이 구동되고 있는 경우, 차량의 경사각에 따라 제동력을 연산하여 제동신호를 출력하고, 운전자가 가속페달을 밟아 차량을 운행할 경우 제동 해제신호를 출력할 수 있다.
인휠모터 구동부(30)는 인버터를 통해 3상의 구동전류를 인휠모터(40)에 인가하여 인휠모터(40)를 구동시킬 수 있다.
구체적으로, 인휠모터 구동부(30)는 도 2에 도시된 것과 같이 인버터로 구현되어 인휠모터(40)의 3상 코일로 구동 전류를 각각 인가할 수 있으며(인휠 모터 구동부(30)는 High-Level 신호가 입력되는 P-Channel 트랜지스터 및 이와 직렬로 연결되어 Low-Level 신호가 입력되는 N-Channel 트랜지스터가 3쌍으로 구성될 수 있으며, 제어부(20)는 각각의 트랜지스터를 PWM 방식으로 구동 제어하여 인휠모터 구동부(30)로부터 3상 교류 전류가 출력되도록 함으로써 인휠모터(40)를 구동시킬 수 있다.
제어부(20)는 제동신호 입력부(10)로부터 제동신호를 입력받아 인휠모터 구동부(30)를 통해 전기적 제어방식으로 인휠모터(40)의 상(相)을 쇼트시켜 제동력을 제어할 수 있다.
따라서, 주변 제어장치(5)인 AEB(Autonomous Emergency Braking System) 장치, ABS(Anti-lock Brake System) 장치 및 밀림 방지 장치로부터 출력되는 제동신호에 대응하여 협조 제어를 통해 제동 성능을 향상시킬 수 있다.
여기서, 인휠모터 구동부(30)를 통해 인휠모터(40)의 상을 쇼트시키면 인휠모터(40)의 내부코일에서 폐루프 통로가 발생하면서 인휠모터(40)에 외부 하중이 인가되면 역기전력이 발생되어 내부코일에 전류가 생성된 후 소멸된다.
따라서, 제어부(20)는 이때 발생되는 전류에 비례하여 제동력 제어를 수행할 수 있다.
이와 같이 제어부(20)는 제동신호 입력부(10)로부터 주변 제어장치(5)의 제동신호를 입력받아 인휠모터 구동부(30)를 통해 인휠모터(40)의 상을 쇼트시킴으로써, 별도의 구동전류를 인휠모터(40)에 인가하지 않고 역기전력으로 발생된 전류를 기반으로 제동력을 제어하여 차량이 밀리지 않도록 제동력을 발생시키고, 긴급제동이나 급제동시 제동성능을 향상시킬 수 있다.
여기서, 인휠모터(40)는 차량의 좌측휠과 우측휠에 각각 설치될 수 있어 제동신호 입력부(10)로부터 제동신호가 입력된 경우, 제어부(20)는 좌측휠의 인휠모터(40)와 우측휠의 인휠모터(40)의 제동력을 결정하고, 인휠모터 구동부(30)를 통해 좌측휠의 인휠모터(40)와 우측휠의 인휠모터(40)의 상을 각각 쇼트시켜 제동력을 발생시킬 수도 있다.
또한, 제어부(20)는 제동신호 입력부(10)로부터 제동 해제신호가 입력되는 경우 인휠모터(40)의 상 쇼트를 해제할 수 있다.
즉, 주변 제어장치(5)인 AEB 장치로부터 긴급 제동상태가 해제되거나, ABS 장치로부터 브레이크가 해제되거나, 밀림 방지 장치로부터 운전자가 가속페달을 밟아 차량을 운행할 경우 발생되는 제동 해제신호를 입력받아 제어부(20)는 인휠모터(40)의 상 쇼트를 해제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치에 따르면, 인휠 시스템이 탑재된 차량에서 주변 제어장치로부터 제동신호가 입력될 경우 인휠모터에 별도의 전류를 인가하지 않고 인휠모터의 상(相)을 쇼트시킴으로써 역기전력을 발생시켜 인휠모터를 구동시킬 수 있어, 에너지 효율을 향상시키고 연비를 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치의 제어방법에서는 먼저, 제어부(20)가 제동신호 입력부(10)를 통해 주변 제어장치(5)로부터 제동신호를 입력받는다(S10).
여기서, 주변 제어장치(5)는 AEB(Autonomous Emergency Braking) 장치, ABS(Anti-lock Brake System) 장치 및 밀림 방지 장치 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
이때 AEB 장치는 레이더, 라이다, 카메라 등의 센서를 통해 전방의 선행차의 유무를 감지하여 앞차와의 상대거리를 기반으로 근접하게 될 경우, 제동신호를 출력하고 긴급 제동상태가 해제될 경우 제동 해제신호를 출력할 수 있다.
또한, ABS(Anti-lock Brake System) 장치는 차량의 급제동시 바퀴가 잠기는 현상을 방지하기 위해 1초에 수회 이상 반복적으로 제동신호를 출력하고. 브레이크를 해제할 경우 제동 해제신호를 출력할 수 있다.
그리고 밀림 방지 장치는 차량이 정지된 상태에서 엔진이 구동되고 있는 경우, 차량의 경사각에 따라 제동력을 연산하여 제동신호를 출력하고 운전자가 가속페달을 밟아 차량을 운행할 경우 제동 해제신호를 출력할 수 있다.
S10 단계에서 제동신호를 입력받으면, 제어부(20)는 인휠모터 구동부(30)를 통해 인휠모터(40)의 상을 쇼트시킨다(S20).
여기서, 인휠모터(40)는 차량의 좌측휠과 우측휠에 각각 설치될 수 있어 제동신호 입력부(10)로부터 제동신호가 입력된 경우, 제어부(20)는 좌측휠의 인휠모터(40)와 우측휠의 인휠모터(40)의 제동력을 결정하고, 인휠모터 구동부(30)를 통해 좌측휠의 인휠모터(40)와 우측휠의 인휠모터(40)의 상을 각각 쇼트시켜 제동력을 발생시킬 수도 있다.
S20 단계에서 인휠모터(40)의 상을 쇼트시키면 인휠모터(40)의 내부코일에서 폐루프 통로가 발생하면서 인휠모터(40)에 외부 하중이 인가되면 역기전력이 발생되어 내부코일에 전류가 생성된 후 소멸된다.
S20 단계에서 인휠모터(40)의 상을 쇼트시킴으로써 역기전력에 의해 발생되는 전류에 비례하여 제어부(20)는 제동력 제어를 수행할 수 있다(S30).
이와 같이 제어부(20)는 제동신호 입력부(10)로부터 주변 제어장치(5)의 제동신호를 입력받아 인휠모터 구동부(30)를 통해 인휠모터(40)의 상을 전기적 제어방식으로 쇼트시킴으로써, 별도의 구동전류를 인휠모터(40)에 인가하지 않고 역기전력으로 발생된 전류를 기반으로 제동력을 제어하여 차량이 밀리지 않도록 제동력을 발생시키고, 긴급제동이나 급제동시 제동성능을 향상시킬 수 있다.
따라서, 주변 제어장치(5)인 AEB(Autonomous Emergency Braking System) 장치, ABS(Anti-lock Brake System) 장치 및 밀림 방지 장치로부터 출력되는 제동신호에 대응하여 협조 제어를 통해 제동 성능을 향상시킬 수 있다.
S30 단계에서 제동력 제어를 수행하면서, 제어부(20)는 제동신호 입력부(10)로부터 제동 해제신호가 입력되는지 판단할 수 있다(S40).
S40 단계에서 제동 해제신호가 입력되는지 판단하여 제동 해제신호가 입력되지 않은 경우, 제어부(20)는 S20 단계로 리턴하여 인휠모터(40)의 상 쇼트 상태를 유지하여 제동력을 발생시킨다.
반면, S40 단계에서 제동 해제신호가 입력되는지 판단하여 제동 해제신호가 입력되는 경우, 제어부(20)는 인휠모터 구동부(30)를 통해 인휠모터(40)의 상 쇼트를 해제할 수 있다(S50).
즉, 주변 제어장치(5)인 AEB 장치로부터 긴급 제동상태가 해제되거나, ABS 장치로부터 브레이크가 해제되거나, 밀림 방지 장치로부터 운전자가 가속페달을 밟아 차량을 운행할 경우 발생되는 제동 해제신호를 입력받아 제어부(20)는 인휠모터(40)의 상 쇼트를 해제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치의 제어방법에 따르면, 인휠 시스템이 탑재된 차량에서 주변 제어장치로부터 제동신호가 입력될 경우 인휠모터에 별도의 전류를 인가하지 않고 인휠모터의 상(相)을 쇼트시킴으로써 역기전력을 발생시켜 인휠모터를 구동시킬 수 있어, 에너지 효율을 향상시키고 연비를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 제동신호 입력부
20 : 제어부
30 : 인휠모터 구동부
40 : 인휠모터

Claims (11)

  1. 주변 제어장치로부터 제동신호를 입력받는 제동신호 입력부;
    인휠모터를 구동시키는 인휠모터 구동부; 및
    상기 제동신호 입력부로부터 제동신호를 입력받아 상기 인휠모터 구동부를 통해 상기 인휠모터의 상을 쇼트시켜 제동력을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 주변 제어장치는, AEB(Autonomous Emergency Braking 장치, ABS(Anti-lock Brake System) 장치 및 밀림 방지 장치 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 인휠모터는, 차량의 좌측휠과 우측휠에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제동신호가 입력된 경우 상기 좌측휠의 인휠모터와 상기 우측휠의 인휠모터의 제동력을 결정하고, 상기 인휠모터 구동부를 통해 상기 좌측휠의 인휠모터와 상기 우측휠의 인휠모터의 상을 각각 쇼트시켜 제동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제동신호에 대응하여 전기적 제어방식으로 상기 인휠모터의 상을 쇼트시키는 것을 특징으로 하는 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제동신호 입력부로부터 제동 해제신호가 입력되는 경우 상기 인휠모터의 상 쇼트를 해제하는 것을 특징으로 하는 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치.
  7. 제어부가 주변 제어장치로부터 제동신호를 입력받는 단계;
    상기 제어부가 제동신호를 입력받으면 인휠모터 구동부를 통해 인휠모터의 상을 쇼트시키는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 인휠모터의 상을 쇼트시킨 후 제동력을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치의 제어방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 인휠모터의 상을 쇼트시키는 단계는, 상기 제어부가 상기 제동신호 입력받으면 좌측휠의 인휠모터와 우측휠의 인휠모터의 제동력을 결정하여 상기 인휠모터 구동부를 통해 상기 좌측휠의 인휠모터와 상기 우측휠의 인휠모터의 상을 각각 쇼트시켜 제동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 인휠모터 구동장치의 제어방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 인휠모터의 상을 쇼트시키는 단계는, 상기 제어부가 상기 제동신호에 대응하여 전기적 제어방식으로 상기 인휠모터의 상을 쇼트시키는 것을 특징으로 하는 인휠모터 구동장치의 제어방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 제어부가 상기 제동신호 입력부로부터 제동 해제신호의 입력상태를 판단하는 단계; 및
    상기 제어부가 제동 해제신호가 입력된 경우 상기 인휠모터 구동부를 통해 상기 인휠모터의 상 쇼트를 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치의 제어방법.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 주변 제어장치는, AEB(Autonomous Emergency Braking) 장치, ABS(Anti-lock Brake System) 장치 및 밀림 방지 장치 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 인휠 시스템의 인휠모터 구동장치의 제어방법.
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