KR20210094940A - 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents

전동 이동 장치 및 이의 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210094940A
KR20210094940A KR1020200008814A KR20200008814A KR20210094940A KR 20210094940 A KR20210094940 A KR 20210094940A KR 1020200008814 A KR1020200008814 A KR 1020200008814A KR 20200008814 A KR20200008814 A KR 20200008814A KR 20210094940 A KR20210094940 A KR 20210094940A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inverter
electric
mobile device
motor
switch
Prior art date
Application number
KR1020200008814A
Other languages
English (en)
Inventor
권혁진
윤성준
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020200008814A priority Critical patent/KR20210094940A/ko
Publication of KR20210094940A publication Critical patent/KR20210094940A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2009—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
    • B60L15/2018—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking for braking on a slope
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/41—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K3/00—Bicycles
    • B62K3/002—Bicycles without a seat, i.e. the rider operating the vehicle in a standing position, e.g. non-motorized scooters; non-motorized scooters with skis or runners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/24—Personal mobility vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/12—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/14—Acceleration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/425—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30—Sensors
    • B60Y2400/302—Temperature sensors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

전동 이동 장치가 개시된다. 전동 이동 장치(electric mobility apparatus)는 상기 전동 이동 장치에 포함된 모터와 관련된 온도를 센싱하는 온도 센서; 상기 전동 이동 장치의 주행과 관련된 기울기를 모니터링하는 기울기 센서; 및 가속 입력, 상기 기울기 및 상기 모터와 관련된 온도를 고려하여 상기 모터의 구동과 관련된 인버터를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

전동 이동 장치 및 이의 제어 방법{ELECTRIC MOBILITY APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 명세서의 실시 예는 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 구체적으로 전동 이동 장치가 주행하는 도로의 기울기에 기초하여 전동 이동 장치의 주행을 제어함으로써 과열로 인한 회로 손상을 방지하는 기술에 관한 것이다.
최근 도심지 내에서 개인의 이동을 보다 원활하게 하기 위해 전기를 이용한 전동 이동 장치와 같은 개인 이동 장치가 많이 사용되고 있다. 이와 같은 전동 이동 장치는 내장된 배터리를 이용하여 모터를 구동함으로써 동력을 발생시키고, 이에 따라 탑승한 사용자가 용이하게 이동할 수 있게 된다.
전동 이동 장치는 평지뿐만 아니라, 오르막, 내리막과 같은 기울어진 도로를 주행할 수 있다. 도로를 주행하는 전동 이동 장치의 모터가 과열되어 전동 이동 장치의 회로가 손상될 위험이 있다. 이에, 기울어진 도로를 주행하는 전동 이동 장치의 출력을 고려할 때, 토크와 속도를 최적으로 조정하며 전동 이동 장치의 주행 안전성을 확보하면서 과열로 인한 회로 손상을 방지할 수 있는 기술이 필요하다.
대한민국 등록특허 10-1049231B1(2011.07.07 설정 등록)은 전기 자전거의 주행 환경(예를 들면, 기울기, 운행 거리 등)을 이용하여 평지, 오르막길, 내리막길의 각각의 상황에 맞는 모터 출력과 기어 변속을 통해 배터리 전력을 효율적으로 관리하는 기술에 관한 것이다. 구체적으로, 기 설정된 기울기 이상의 오르막길 주행시 해당 기울기에 대응하는 제어 신호를 생성하고, 제어 신호에 따라 기어를 저속으로 변속시키고 모터의 출력을 최대로 유지하도록 전기 자전거를 제어하는 구성을 개시하고 있다. 즉, 등록특허 10-1049231B1은 오르막 주행시 전동 이동 장치의 모터의 출력을 조정하는 구성을 개시하고 있으므로, 본 명세서와 기술분야가 동일하다고 볼 수 있다. 그러나, 등록특허 10-1049231B1은 기 설정된 오르막에 해당할 경우 미리 프로그래밍된 제어 신호를 이용하여 기어 변속 및 모터 출력 조정하는 구성을 개시하고 있을 뿐, 본 명세서와 같이 기 설정된 오르막 구간에 해당할 경우 특정 속도로 해당 오르막을 주행하고 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응할 때 가속 입력과 무관하게 전기적 제동을 수행하는 구성을 개시하고 있지 않다.
본 명세서의 실시 예는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로 도로의 기울기에 기초하여 전동 이동 장치의 주행을 제어함으로써 과열로 인한 회로 손상을 방지하는 제어 방법에 관한 기술을 개시한다. 또한, 본 명세서의 실시 예는 도로의 기울기가 오르막인 경우, 전동 이동 장치를 특정 속도로 주행하도록 제어하고, 이때 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응할 때 가속 입력과 무관하게 전기적 제동을 수행하는 제어 방법에 관한 기술을 개시한다. 이때, 기준 온도는 인버터와 관련된 스위치의 종류를 고려하여 결정될 수 있다. 본 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시 예 들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
상술한 과제를 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 전동 이동 장치(electric mobility apparatus)는, 상기 전동 이동 장치에 포함된 모터와 관련된 온도를 센싱하는 온도 센서; 상기 전동 이동 장치의 주행과 관련된 기울기를 모니터링하는 기울기 센서; 및 가속 입력, 상기 기울기 및 상기 모터와 관련된 온도를 고려하여 상기 모터의 구동과 관련된 인버터를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 기울기가 제1 구간 내에 포함되는 경우 상기 가속 입력에 기초하여 상기 전동 이동 장치가 제1 속도로 주행하도록 상기 인버터를 제어하고, 상기 전동 이동 장치의 이동에 따른 상기 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 상기 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하도록 상기 인버터를 제어하는 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 기울기가 제2 구간 내에 포함되는 경우 상기 가속 입력에 대응하여 상기 전동 이동 장치가 제2 속도로 주행하도록 상기 인버터를 제어하고, 상기 전동 이동 장치의 이동에 따른 상기 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 상기 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하도록 상기 인버터를 제어하는 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 기준 온도는 상기 인버터와 관련된 스위치의 종류를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전동 이동 장치가 상기 제1 속도에 대응할 때까지 상기 가속 입력에 기초하여 특정 가속도로 가속하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전동 이동 장치가 상기 제2 속도에 대응할 때까지 상기 가속 입력에 기초하여 특정 가속도로 가속하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 기울기가 제3 구간 내에 포함되는 경우 상기 가속 입력에 대응하여 상기 전동 이동 장치가 제3 속도로 주행하도록 상기 인버터를 제어하고, 상기 전동 이동 장치의 이동에 따른 상기 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 상기 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하도록 상기 인버터를 제어하는 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 과제를 달성하기 위하여, 본 명세서의 일 실시 예에 따르는 전동 이동 장치(electric mobility apparatus)의 제어 방법은, 상기 전동 이동 장치에 포함된 모터와 관련된 온도를 모니터링하는 단계; 상기 전동 이동 장치의 주행과 관련된 기울기를 모니터링하는 단계; 및 가속 입력, 상기 기울기 및 상기 모터와 관련된 온도를 고려하여 상기 모터의 구동과 관련된 인버터를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 인버터를 제어하는 단계는, 상기 기울기가 제1 구간에 포함되는 경우 상기 가속 입력에 기초하여 상기 전동 이동 장치가 제1 속도로 주행하도록 제어하고, 상기 전동 이동 장치의 이동에 따른 상기 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 상기 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하도록 상기 인버터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 인버터를 제어하는 단계는, 상기 기울기가 제2 구간에 포함되는 경우 상기 가속 입력에 기초하여 상기 전동 이동 장치가 제2 속도로 주행하도록 제어하고, 상기 전동 이동 장치의 이동에 따른 상기 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 상기 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하도록 상기 인버터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 기준 온도는 상기 인버터와 관련된 스위치의 종류를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 인버터를 제어하는 단계는, 상기 제1 속도에 대응할 때까지 상기 가속 입력에 기초하여 특정 가속도로 가속을 수행하도록 상기 인버터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 과제를 달성하기 위하여, 본 명세서의 다른 일 실시 예에 따르는 전동 이동 장치(electric mobility apparatus)의 제어 방법은 상기 전동 이동 장치가 주행과 관련된 기울기를 모니터링하는 단계; 상기 기울기가 특정 조건에 대응하는 경우, 가속 입력에 대응한 상기 전동 이동 장치의 주행 거리를 모니터링 하는 단계; 및 상기 주행 거리에 기초하여 상기 모터의 구동과 관련된 인버터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 명세서의 실시 예에 따르면 아래와 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 전동 이동 장치가 주행하는 도로의 기울기에 기초하여 전동 이동 장치의 주행을 제어함으로써, 온도 상승으로 인한 전동 이동 장치에 포함된 회로 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 도로의 기울기를 고려하여 전동 이동 장치의 속도 또는 가속도를 제어함으로써 배터리를 효율적으로 관리하며 주행 안전성이 확보되도록 최적 주행을 할 수 잇는 효과가 있다.
개시의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 전동 이동 장치의 사시도를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전동 이동 장치의 측면 단면도를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전동 이동 장치의 구동부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 인버터에 포함된 스위치를 제어하기 위한 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 발전 제동을 수행하기 위한 스위치 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 모터의 구동 및 발전 제동의 수행에 따른 일 스위치 쌍에 입력되는 제어 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 회생 제동에 따른 스위치 제어 방법을 설명하기 위한 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 여력 제동을 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 전동 이동 장치와 관련된 블록도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 전동 이동 장치의 주행을 제어하는 과정을 나타내는 도면이다
도 11은 일 실시 예에 따른 기울기 θ1인 오르막을 주행하는 전동 이동 장치를 나타내는 도면이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 기울기 θ2인 오르막을 주행하는 전동 이동 장치를 나타내는 도면이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 기울기 θ3인 오르막을 주행하는 전동 이동 장치를 나타내는 도면이다.
도 14는 일 실시 예에 따른, 전동 이동 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 일 실시 예에 따른, 전동 이동 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 다른 일 실시 예에 따른 전동 이동 장치와 관련된 블록도를 나타내는 도면이다.
이하, 본 개시의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 개시가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 개시와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 개시의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 개시의 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 전동 이동 장치의 사시도를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 전동 이동 장치에 포함되는 각 부품들이 도시된다.
전동 이동 장치(Electric Mobility Apparatus)는 핸들바(Handlebar, 101), 디스플레이(display, 103), 브레이크 레버(105), 전방 휠(front wheel, 107), 후방 휠(real wheel, 109) 및 바디 프레임(111) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
핸들바(101)는 사용자에 의해 조작되어 전동 이동 장치의 방향이 변경될 수 있다. 또한, 사용자의 핸들바(101)의 조작기초하여 가속 입력이 수신될 수 있으며, 가속 입력에 기초하여 전동 이동 장치의 속도가 조절될 수 있다. 예를 들면, 사용자가 핸들바(101)를 특정 방향으로 당기거나 회전시킨 경우 전동 이동 장치가 가속될 수 있다.
디스플레이(103)는 전동 이동 장치와 관련된 정보가 표시될 수 있다. 예를 들면, 전동 이동 장치의 현재 속도, 배터리 잔량 상태, 사용자 인증 여부, 차량 상태, 제한 속도, 파워 on/off, 통신 모듈과 관련된 동작 정보, 가속 토크와 관련된 정보, 감속 토크와 관련된 정보, 제동에 따른 충전과 관련된 정보 등 여러 가지 정보들이 디스플레이(103)에 표시될 수 있다.
전동 이동 장치 내부에 실장 될 수 있는 통신 모듈은 유무선 통신을 이용하여 외부 장치들과 데이터를 송수신할 수 있다. 이때, 통신 모듈이 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등이 있다. 전동 이동 장치는 통신 모듈을 사용하여 다른 전동 이동 장치, 휴대용 단말, 기지국, AP(access point) 및 인프라스트럭쳐 중 적어도 하나와 통신을 수행할 수 있다.
브레이크 레버(105)를 사용자가 조작함에 따라 전동 이동 장치의 속도가 감속될 수 있다. 브레이크 레버(105)는 양측 핸들바 중 적어도 일측과 연결될 수 있다. 일 예로 브레이크 레버(105)의 조작에 대응하여 전방 휠(107) 및 후방 휠(109) 중 적어도 하나에 대한 기계적 제동력이 가해질 수 있다. 실시 예에 따르면 사용자가 브레이크 레버(105)를 조절하여 전방 휠(107)에 대한 기계적 제동이 발생되어, 전동 이동 장치의 속도가 감속될 수 있다. 일 예로 브레이크 레버(105)의 조작에 따라 전방 휠(107)의 일부가 브레이크 패드와 접촉하고, 마찰에 의해 제동력이 발생할 수 있다.
브레이크 레버(105)에 의해 기계적 제동되는 전방 휠(107)은 일례에 불과하고, 후방 휠(109)이 브레이크 레버(105)에 의해 제동될 수도 있다. 다른 예로 브레이크 레버(105)의 조작에 대응하여 전방 휠(107) 및 후방 휠(109) 중 적어도 하나에 대한 전기적 제동력이 가해질 수 있다. 전기적 제동은 전방 휠(107) 및 후방 휠(109) 중 적어도 하나와 연결된 모터가 회전할 때 인버터를 제어함으로써, 모터의 회전이 제동될 수 있다.
전기적 제동은 인버터 제어에 따라 생성된 전기 에너지로 배터리를 충전 시키는 회생 제동, 발생된 전기 에너지를 열 에너지로 변환하여 소비하는 발전 제동 및 인버터의 모든 스위치를 오프하는 여력 제동 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전방 휠(107)은 사용자에 의해 조작된 핸들바(101)에 기초하여 움직임이 결정될 수 있다. 또한, 전방 휠(107)은 브레이크 레버(105)에 의한 기계적 제동에 의해 회전 속도가 감속될 수 있다. 후방 휠(109)은 인버터와 연결된 모터에 의해 동력을 전달받으므로, 후방 휠(109)은 모터에 의해 속도가 증가될 수 있다. 또한, 후방 휠(109)는 전기적 제동에 의해 회전 속도가 감속될 수 있다. 전방 휠(107) 또는 후방 휠(109)의 회전 속도 감속에 의해 전동 이동 장치의 속도는 감속될 수 있다. 여기서, 모터는 BLDC(Brushless direct current motor)이거나 또는 유도 모터(induction motor)이거나 또는 릴럭턴스 모터(reluctance motor)이거나 또는 구동 및 회생 제동 타입 전동기(예를 들면, 모터 및 발전기 겸용)를 포함할 수 있다.
바디 프레임(111)은 사용자를 탑승과 관련된 지지면의 역할을 할 수 있다. 이때, 바디 프레임(111)의 형상은 사용자가 서서 탑승하는 구조물로 구성되거나 또는 상면에 좌석부를 더 포함할 수 있으며, 바디 프레임(111)은 탑재된 무게를 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 또한 바디 프레임(111) 내부에 배터리와 컨트롤러 및 인버터 중 적어도 하나가 실장될 수 있으며, 이에 따라 실장된 부품이 외부로부터 충격에 보호될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전동 이동 장치의 측면 단면도를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면 전동 이동 장치에 실장되거나 부착되어 포함된 부품들이 도시된다.
전조등(front lamp, 201)는 운행시 전동 이동 장치의 전방 영역을 비추는 조명을 조사할 수 있다. 또한, 후미등(rear lamp, 207)는 운행시 전동 이동 장치의 후방 영역을 비추는 조명을 조사할 수 있다. 또한 실시 예에 따라 바디 프레임 저면에 부착되는 저면등(209)이 포함될 수 있다. 저면등(209)은 운행시 전동 이동 장치가 주행하는 도로에 조명을 조사할 수 있다. 전조등(201), 후미등(207) 및 저면등(209) 중 적어도 하나는 배터리에 연결되어 전원을 공급받을 수 있다.
컨트롤러(203)는 전동 이동 장치 전반에 대한 제어를 수행할 수 있다. 배터리 팩(205)은 배터리 및 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)을 포함하고, 배터리 팩(205)의 외장이 배터리 및 BMS를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. 배터리는 복수 개의 배터리 셀을 포함할 수 있으며, 재 충전 가능한 리차저블 충전 전지팩을 포함할 수 있다. 배터리는 모터, 컨트롤러, 인버터, 통신부, 전조등, 후미등과 같은 부품에 전원을 공급할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전동 이동 장치의 구동부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 전동 이동 장치의 구동부의 구성이 개시된다. 구동부는 인버터(330), 모터(350) 및 션트 저항(370) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이외에도 전방 휠(107), 후방 휠(109), 브레이크(105)를 포함할 수 있다.
전동 이동 장치는 배터리(310), 커패시터(320), 인버터(330), 제어부(340), 모터(350), 센서부(360) 및 션트 저항(370) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 커패시터(320)는 배터리(310)와 병렬 연결되어, 배터리(310)로부터 공급되는 전압을 평활하게 하는 기능을 수행할 수 있다. 커패시터(320)는 직류 전원을 저장할 수 있고, 커패시터(320)의 양단을 DC 링크단으로 칭할 수 있다. 실시 예에서는 하나의 커패시터(320) 소자가 표시되었지만, 복수 개의 커패시터를 구비하여 안정성을 확보할 수 있다.
제어부(340)는 구동부와 관련된 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 일 예로 제어부는(340)는 DC 링크단인 커패시터(320)의 양단 전압을 모니터링할 수 있다. 제어부(340)는 전술한 도 1 및 도 2의 컨트롤러에 대응되거나 컨트롤러에 포함되어 동작할 수 있다. 제어부(340)는 모니터링한 DC 전압과 센서부(360)에서 센싱한 정보를 고려하여 인버터(330)를 제어할 수 있다. 일 예로 제어부(340)는 획득한 정보를 기반으로 인버터(330)의 스위치를 제어할 수 있으며, 보다 구체적으로 인버터 스위치으로 입력되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 제어할 수 있다. PWM 신호에 기초하여 인버터(330)에 포함된 스위치(331~336)의 on 또는 off가 결정될 수 있으며, 이에 따라 모터가 구동될 수 있으며, 모터를 이용한 전기적 제어도 수행될 수 있다.
또한, 제어부(340)는 PWM 신호의 듀티 비(Duty ratio)를 제어할 수 있다. 듀티 비는 PWM 신호의 하나의 주기 내에서 신호가 high에 대응하는 시간의 비를 지시한다. 이와 같이 듀티 비를 제어함으로써 스위치가 on 상태인 시간의 비율을 조절할 수 있다. 실시 예에서 듀티 비의 최대 값은 100%이고, 최소값은 0%일 수 있으며, 제어부(340)는 획득한 정보를 기반으로 듀티 비를 가변적으로 조절할 수 있다. 스위치의 듀티 비가 최대값으로 설정되는 것은 풀 온(Full On) 모드일 수 있고, 스위치의 듀티 비가 최소값으로 설정되는 것은 풀 오프(Full off) 모드일 수 있다. 이와 같이 실시 예에서 제어부(340)에 의해 설정된 듀티 비에 따라 스위치의 한 주기 동안 온 상태로 유지되는 시간과 오프 상태로 유지되는 시간이 변경될 수 있다. 이때, 스위치의 한 주기 동안 스위치가 계속 온 상태로 유지되는 것은 풀 온 모드일 수 있고, 스위치의 한 주기 동안 스위치가 계속 오프 상태로 유지되는 것은 풀 오프 모드 일 수 있다.
제어부(340)는 PWM 신호에 따라 인버터(330)를 제어하여, 배터리(310)에서 공급되는 직류 전원을 원하는 주파수의 교류 전원으로 변경할 수 있으며, 교류 전원을 통해 모터(350)를 구동시킬 수 있다. 인버터(330)에 포함된 스위치(331~336)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)일 수 있다. IGBT는 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET)를 게이트에 넣은 접합형 트랜지스터로, 게이트-이미터 간의 전압이 구동되어 입력 신호에 의해서 ON 또는 OFF 제어되는 파워의 스위칭이 가능한 소자이다. 그러나 이는 일례에 불과하며, 이에 한정되지 않는다.
인버터(330)에 포함된 스위치(331~336)은 설치 위치에 따라 상단 스위치와 하단 스위치로 구분될 수 있고, 스위치 쌍은 상단 스위치와 하단 스위치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 인버터(330)은 제1 상단 스위치(331) 및 제1 하단 스위치(334)를 포함하는 제1 스위치 쌍, 제2 상단 스위치(332) 및 제2 하단 스위치(335)를 포함하는 제2 스위치 쌍, 제3 상단 스위치(333) 및 제3 하단 스위치(336)를 포함하는 제3 스위치 쌍을 포함할 수 있다.
인버터(330)에 포함된 스위치는 여러가지 원인에 의해 손실될 수 있다. 예를 들어, 스위치에 과전압이 인가되는 경우, 과전류가 흐르는 경우, 역 기전력이 생기는 경우, 스위치의 온도가 특정 값 이상 올라가는 경우 및 스위치 온도가 특정 값 이상으로 유지되는 경우 중 적어도 하나의 경우에 손실될 수 있다. 위의 예 중 스위치에 흐르는 과 전류로 인해 스위치 손상 되는 경우가 많으며, 이에 따라 스위치에 흐르는 전류 값을 모니터링 할 필요성이 있다.
스위치에 흐르는 전류를 모니터링 하기 위해 스위치 중 적어도 하나와 션트 저항(shunt, 370)이 연결될 수 있다. 이와 같이 연결된 션트 저항(370)에 의해 상전류가 감지될 수 있다. 구체적으로, 션트 저항(370)에 걸리는 전압과 션트 저항의 저항 값에 의해 스위치를 흐르는 전류를 확인할 수 있고, 기 설정된 기준 전류를 초과하면 과전류로 판단될 수 있다. 도 3에 도시된 션트 저항(370)은 스위치 들의 그라운드 단에 1개가 연결되어 있으나, 실시 예에 따라 각 스위치 별로 션트 저항에 연결될 수 있으며, 제어부(340)는 션트 저항에 인가되는 전압을 모니터링하여 스위치에 흐르는 전류를 확인할 수 있다.
모터(350)는 고정자(stator)와 회전자(rotator)를 포함하며, 각 상(U, V, W)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전될 수 있다. 고정자는 3상(U, V, W)으로 구분될 수 있고, 각각의 상에는 코일이 권선되어 있다. 고정자로 입력되는 전류의 방향 변화로 인하여 고정자 내부에 형성되는 자계의 방향도 지속적으로 변화할 수 있고, 이러한 자계 방향 변화로 인해 회전자가 회전될 수 있다. 회전자의 회전은 회전축을 통해 휠(wheel)에 전달되어, 휠(wheel)이 회전될 수 있다.
센서부(360)는 복수의 센서를 포함할 수 있으며, 센서의 일 예로 모터(350)의 회전 속도를 센싱하는 홀 센서를 포함할 수 있다. 제어부(340)는 센서부(360)로부터 회전 속도를 수신 하고, 이를 기반으로 인버터(330)을 제어할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 인버터에 포함된 스위치를 제어하기 위한 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 인버터의 스위치에 인가되는 신호가 도시된다.
인버터는 전술한 바와 같이 제1 상단 스위치와 제1 하단 스위치를 포함하는 제1 스위치 쌍, 제2 상단 스위치와 제2 하단 스위치를 포함하는 제2 스위치 쌍 및 제3 상단 스위치와 제3 하단 스위치를 포함하는 제3 스위치 쌍을 포함할 수 있다. 실시 예에서 도 4를 함께 참조하여 설명하면, 제1 상단 스위치(331)는 Sa, 제2 상단 스위치(332)는 Sb, 제3 상단 스위치(333)는 Sc일 수 있다. 또한 제1 하단 스위치(334)는 Sa', 제2 하단 스위치(335)는 Sb', 제3 하단 스위치(336)는 Sc'일 수 있다. 실시 예에서 각 인버터에 인가되는 신호가 도시된다.
제1 상단 스위치와 제1 하단 스위치는 직렬 연결되고, 제2 상단 스위치와 제2 하단 스위치는 직렬 연결되고, 제3 상단 스위치와 제3 하단 스위치는 직렬 연결될 수 있다. 또한, 제1 스위치 쌍과 제2 스위치 쌍 및 제3 스위치 쌍은 서로 병렬 연결될 수 있다.
실시 예에 따른 V0는 (Sa, Sb, Sc)=(0, 0, 0)으로서, 제1 상단 스위치와 제2 상단 스위치 및 제3 상단 스위치가 오프 상태일 수 있다. 이때, 반대로 제1 하단 스위치와 제2 하단 스위치와 제3 하단 스위치는 온 상태일 수 있다. 따라서, 제1 하단 스위치, 제2 하단 스위치, 제3 하단 스위치 및 모터에 의해 발전 제동이 될 수 있다.
또한, V1은 (Sa, Sb, Sc)=(1, 0, 0)으로서, 제1 상단 스위치는 온 상태이고 제2 상단 스위치와 제3 상단 스위치는 오프 상태일 수 있다. 이때, 제1 하단 스위치는 오프 상태이고, 제2 하단 스위치와 제3 하단 스위치는 온 상태일 수 있다. 따라서, 제1 상단 스위치, 제2 하단 스위치 및 제3 하단 스위치에 기초하여 회생 제동이 될 수 있다.
또한, V2는 (Sa, Sb, Sc)=(1, 1, 0)으로서, 제1 상단 스위치와 제2 상단 스위치는 온 상태일 수 있고 제3 상단 스위치는 오프 상태일 수 있다. 이때, 제1 하단 스위치와 제2 하단 스위치는 오프 상태이고, 제3 하단 스위치는 온 상태일 수 있다. 따라서, 제1 상단 스위치, 제2 상단 스위치 및 제3 하단 스위치에 기초하여 회생 제동이 될 수 있다.
또한, V3는 (Sa, Sb, Sc)=(1, 1, 1)로서 제1 상단 스위치와 제2 상단 스위치와 제3 상단 스위치는 온 상태일 수 있다. 이때, 반대로 제1 하단 스위치와 제2 하단 스위치와 제3 하단 스위치는 오프 상태일 수 있다. 따라서, 제1 상단 스위치, 제2 상단 스위치, 제3 상단 스위치 및 모터에 의해 발전 제동이 될 수 있다.
여기서, V1 ~ V3에 따른 각각의 스위치의 온 또는 오프 상태의 유지 시간은 서로 상이할 수 있고, 이에 기초하여 듀티 비가 결정될 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 발전 제동을 수행하기 위한 스위치 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 발전 제동을 수행하기 위한 스위치 제어 및 회로 구성이 도시된다.
도 4를 함께 참조하여 설명하면, 식별번호 510은 도 4의 V0 상태로서, 제1 상단 스위치(531)와 제2 상단 스위치(532)와 제3 상단 스위치(533)는 오프 상태이고, 제1 하단 스위치(534)와 제2 하단 스위치(535)와 제3 하단 스위치(536)는 온 상태일 수 있다. 이때, 전동 이동 장치는 발전 제동 방식으로 동작할 수 있다. 발전 제동 방식으로 동작하는 경우, 모터는 발생된 역 기전력에 의해 제동될 수 있다.
발전 제동에 따라 제동 전류가 발생될 수 있고, 발생되는 제동 전류의 양은 아래와 같은 수학식 1과 같이 도시될 수 있다. 여기서, Rs는 모터에 포함된 고정자 저항을 나타내고, We는 각속도를 나타내고, Ls는 모터에 따른 인덕턴스를 나타내고, Ke는 역기전력 상수를 나타낼 수 있다. 실시 예에 따라 모터의 회전 속도가 빨라질수록 발전 제동에 따라 발생되는 전류의 양 역시 증가하며, 모터의 회전 속도에 따라 과도한 발전 제동 전류가 발생되어 스위치의 손상이 발생될 수 있다.
Figure pat00001
식별번호 540은 3상 모터에 대한 발전 제동을 수행하는 경우 스위치 제어에 따른 전류의 흐름을 나타내는 도면이다. 경로 ①의 경우 (U=>V, W)로 흐르는 전류의 흐름이 도시되고, 경로 ②의 경우 (V=>W, U)로 흐르는 전류의 흐름이 도시되고, 경로 ③의 경우 (W=>U, V)로 흐르는 전류의 흐름이 도시된다. 실시 예에서 경로 ① ~ 경로 ③ 모두 발전 제동에 따른 전류가 모터와 하단 스위치(534, 535, 536)을 흐르는 경우를 나타낸다.
도 6은 일 실시 예에 따른 모터의 구동 및 발전 제동의 수행에 따른 일 스위치 쌍에 입력되는 제어 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, U+와 U-에 대응하는 스위치를 제어하기 위한 신호가 도시된다. 일례로서, U+는 제1 상단 스위치일 수 있고, U-는 제1 하단 스위치에 대응할 수 있다.
모터를 일반 운전으로 구동하기 위한 제어 신호가 제1구간(610)에서 인버터에 입력된다. 모터가 일반 운전을 위해 구동되는 경우, 제1 상단 스위치인 U+가 on인 경우 제1 하단 스위치인 U-는 off일 수 있다. 이와 같이 U+와 U-의 온 또는 오프의 교차에 의해 모터는 일반 운전할 수 있으며, 모터의 회전력에 의해 휠이 구동될 수 있다.
발전 제동의 경우 도 4의 V0 또는 V3 상태에 대응하는 제어 신호가 입력될 수 있고, 그에 따라 스위치가 조절될 수 있다. 실시 예에서 제어부의 제어에 따라 발전 제동이 지속되거나 제2구간(620)과 같이 일부 구간에서 발전 제동을 off할 수 있다. 이 때 제2구간(620)에서 발전 제동이 on 되는 구간이 차지하는 비율이 발전 제동 듀티 비에 대응할 수 있다. 발전 제동이 on인 경우 역기전력에 의해 모터가 제동될 수 있고, 발전 제동이 off인 경우 역기전력이 발생하지 않을 수 있다. 도 6은 도 4의 V3 상태에 따라 상단 스위치에 의한 발전 제동인 경우로서, 제2구간(620)일 때 하단 스위치인 U-는 오프 상태일 수 있다.
도 7은 일 실시 예에 따른 회생 제동에 따른 스위치 제어 방법을 설명하기 위한 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면 회생 제동을 수행하기 위한 스위치 제어 방법과 그에 따른 전류의 흐름이 도시된다.
실시 예에서 회생 제동은 모터의 회전에 대한 전기적 제동에 따라 발생하는 회생 전력을 배터리측으로 환원하여 배터리를 충전시키는 제동 방식을 포함할 수 있다. 실시 예에서 회생 제동을 수행할 때 인버터의 스위치 상태에 따른 전류가 배터리(710) 측으로 흐를 수 있으며, 이에 따라 배터리(710)가 충전될 수 있다. 제1 하단 스위치(734), 제2 상단 스위치(732), 제3 상단 스위치(733)은 온 상태이고, 제1 상단 스위치(731), 제2 하단 스위치(735), 제3 하단 스위치(736)은 오프 상태일 수 있다. 회생 제동하는 순간, 발생한 회생 전력은 제1 하단 스위치(734), 모터(740), 제2 상단 스위치(732), 제3 상단 스위치(733)을 통해 배터리(710)측으로 환원되어 배터리가 충전될 수 있으며, 이에 따라 에너지 효율이 향상될 수 있다.
일 실시 예에서 제어부는 배터리(710)가 만충 상태에 대응할 경우 과충전을 방지하기 위해 다른 방법으로 제동할 수 있도록 인버터를 제어할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 여력 제동을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 실시 예에 따른 여력 제동을 실시 하기 위한 인버터 스위치의 상태가 도시된다.
실시 예에서 인버터에 포함된 모든 스위치가 오프 상태일 일 경우 별도의 전기적 제동력은 발생하지 않을 수 있으나, 모터 자체의 회전 마찰에 의한 기계적 제동력이 발생할 수 있다. 실시 예에서 이와 같은 상태에 따른 제동은 여력 제동이라 칭할 수 있다. 이와 같이 여력 제동으로 동작하는 경우 모터에 인가되는 전원이 차단되고, 모터의 회전에 따른 별도의 기전력이 발생하지 않으나, 모터 자체의 회전에 따른 마찰등에 의해 제동력이 발생할 수 있으며, 이에 따라 전동 이동 장치가 제동될 수 있다.
이와 같이 실시 예에서 제어부는 모터와 관련해서 발전 제동, 회생 제동 및 여력 제동 중 적어도 하나를 통해 제동력을 발생시킬 수 있다. 또한 제어부는 전동 이동 장치의 속도, 배터리 충전 상태, 전동 이동 장치와 관련된 기울기, 전동 이동 장치의 인증 여부, 인버터에 흐르는 전류의 양, 인버터의 온도 및 전동 이동 장치의 전력 소비 중 적어도 하나를 고려하여 모터와 관련된 제동 방법을 다르게 적용할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 전동 이동 장치와 관련된 블록도이다.
도 9를 참조하면, 전동 이동 장치에 포함된 구성과 관련된 블록도가 표시된다.
전동 이동 장치(900)는 라이트(910), 센서(920), 구동부(930), 통신 회로(940), 통신회로 배터리(950), 메인 배터리(960) 및 출력부(970) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
라이트(910)는 조명을 조사할 수 있는 하나 이상의 발광체를 포함할 수 있으며, 실시 예의 전동 이동 장치(900)는 전조등(912), 후미등(914) 및 저면등(916)을 포함할 수 있다. 전조등은 전동 이동 장치(900)의 전방 영역을 비추는 조명을 조사할 수 있고, 후미등은 전동 이동 장치(900)의 후방 영역을 비추는 조명을 조사할 수 있고, 저면등은 전동 이동 장치(900)의 아래를 비추는 조명을 조사할 수 있다.
센서부(920)는 전동 이동 장치(900)와 관련된 물리적, 전기적 측정치를 센싱할 수 있다. 센서부(920)는 회전속도 센서(922), 가속도 센서(924) 및 무게 센서(926) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
회전속도 센서(922)는 모터의 회전 속도를 센싱할 수 있다. 회전 속도 센서(922)의 일례로서 홀 센서를 포함할 수 있으며, 홀 센서는 모터를 구성하는 고정자 및 회전자에 의한 자속 변화를 감지하여 모터의 회전 속도를 센싱할 수 있다.
가속도 센서(924)는 3차원 상의 각 축 방향의 회전을 감지할 수 있다. 구체적으로, 가속도 센서(924)는 X축, Y축, Z축 방향에서 전동 이동 장치에 대한 가속도를 센싱할 수 있고, 또한 3축 방향에서의 가속도의 변화를 센싱할 수 있다.
또한, 무게 센서(926)는 전동 이동 장치(900)에 탑승된 무게를 감지할 수 있다.
구동부(930)는 전방 휠, 후방 휠, 인버터, 모터 및 브레이크와 같이 전동 이동 장치의 구동과 관련된 기기를 포함할 수 있다. 전방 휠은 사용자에 의해 조작된 핸들바에 기초하여 움직임이 결정될 수 있고, 전방 휠은 기계적 제동에 의해 회전 속도가 감속될 수 있다. 또한, 후방 휠은 인버터와 연결된 모터에 의해 동력을 전달받으므로 후방 휠은 모터에 의해 속도가 증가될 수 있고, 후방 휠은 전기적 제동에 의해 회전 속도가 감속될 수 있다. 그러나 전방 휠과 후방 휠의 제동 방식은 위의 방식에 제한되지 않으며, 두 가지 제동 방식 중 적어도 하나를 통해 제동될 수 있다.
통신 회로(940)는 유무선 통신 통해 외부 장치들과 정보를 송수신할 수 있다.
통신 회로 배터리(950)는 통신 회로 (940)에 전력을 공급하는 배터리일 수 있다. 통신 회로 배터리(950)는 메인 배터리(960)와 별도로 존재할 수 있거나 또는 메인 배터리(960) 내부에 존재할 수 있으며, 메인 배터리(960)에 의해 충전되거나, 별도의 연결 회로를 통해 충전될 수 있다.
메인 배터리(960)는 모터, 인버터, 라이트(910), 출력부(970) 및 통신 회로(940) 중 적어도 하나에 전력을 공급할 수 있다.
출력부(970)는 사용자에게 정보를 제공하기 위한 출력 장치를 포함할 수 있으며, 사운드 출력을 제공하는 스피커(972) 및 시각적 출력을 제공하는 디스플레이(924) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이와 같은 출력부(970)를 통해 배터리 충전 상태 정보, 사용자 인증 여부에 관한 정보, 속도에 관한 정보, 차량 상태 정보, 제한 속도관련 정보, 전원 정보, 탑승 무게 정보 및 통신회로 상태 정보 중 적어도 하나의 정보가 제공될 수 있다.
제어부(980)은 전동 이동 장치(900) 전반의 동작을 제어할 수 있으며, 실시 예에서 설명되는 제어 방법 중 적어도 하나를 통해 전동 이동 장치(900)의 동작을 제어할 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 전동 이동 장치의 주행을 제어하는 과정을 나타내는 도면이다. 전동 이동 장치와 관련하여 전술한 기재가 적용될 수 있다.
도 10을 참조하면, 기울기에 기초하여 전동 이동 장치의 주행을 제어하는 과정을 확인할 수 있다.
단계 1001에서, 전동 이동 장치에 포함된 센서는 전동 이동 장치의 기울기 θ를 감지할 수 있다. 실시 예에서 도로를 주행하는 전동 이동 장치에서 기울기 θ는 상기 도로의 기울기에 대응할 수 있다. 기울기를 감지하는 센서는 6축 센서를 포함할 수 있다. 6축 센서는 가속도를 측정하는 가속도 센서와 각속도를 측정하는 자이로 센서(Gyro sensor)를 포함할 수 있고, 가속도 센서와 자이로 센서를 이용하여 보다 정확하게 전동 이동 장치의 기울기가 감지될 수 있다. 구체적으로, 자이로 센서는 X축, Y축, Z축을 중심으로 하는 회전 각속도를 센싱할 수 있다. 예를 들면, 자이로 센서는 X축에 대한 회전 각속도(Roll)과 Y축에 대한 회전 각속도(Pitch)를 감지하여, 수평면에 대한 회전 각속도를 감지할 수 있다. 보다 구체적으로, 자이로 센서는 Y축 각속도 정보를 이용하여 주행하는 도로의 기울기를 감지할 수 있다. 또한, 가속도 센서는 X축, Y축, Z축 방향의 중력 가속도를 센싱할 수 있다. 가속도 센서는 X축, Y축, Z축에 작용하는 중력 가속도를 센싱하여, 어느 방향으로 어느 정도 기울어져 있는지 센싱할 수 있다. 보다 구체적으로, 가속도 센서는 X축과 Z축의 가속도 정보를 이용하여 주행하는 도로의 기울기를 감지하고, 자이로 센서로 추정된 기울기의 오차를 보정할 수 있다. 이와 같이 가속도 센서와 자이로 센서에 의해 센싱된 데이터가 샘플링 주기에 대해 적분되어 전동 이동 장치의 기울기가 보다 정확히 감지될 수 있다.
단계 1003에서, 감지된 기울기 θ 및 전동 이동 장치의 주행 방향 중 적어도 하나에 기초하여 전동 이동 장치가 주행하는 도로가 오르막인지 내리막인지 여부가 확인될 수 있다. 예를 들면, 기울기θ가 (-)인 경우 도로는 내리막일 수 있고, 기울기 θ가 (+)인 경우 도로는 오르막일 수 있다.
단계 1005에서, 제어부는 오르막으로 확인된 도로의 기울기가 특정 조건에 대응하는지 여부를 확인할 수 있다. 구체적으로, 제어부는 도로의 기울기가 제1 구간, 제2 구간 또는 제3 구간에 포함되는지 여부를 확인할 수 있다. 이때, 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간은 사전에 설정된 구간일 수 있다. 예를 들면, 제1 구간은 오르막 기울기가 4~7도에 대응하는 구간으로 설정될 수 있고, 제2 구간은 오르막 기울기가 7~10도에 대응하는 구간으로 설정될 수 있고, 제3 구간은 오르막 기울기가 10도 이상에 대응하는 구간으로 설정될 수 있다.
단계 1007에서, 감지된 기울기가 제1 구간에 대응할 경우, 제어부는 상기 제1 구간에 대응하는 정보를 기반으로 전동 이동 장치의 주행을 제어할 수 있다. 구체적으로, 감지된 기울기가 제1 구간에 대응할 경우, 제어부는 특정 가속도에 기초하여 전동 이동 장치가 특정 속도에 대응할 때까지 전동 이동 장치가 가속되도록 제어할 수 있다. 여기서, 특정 속도 및 특정 가속도는 사전에 설정된 값이거나 전동 이동 장치의 주행 히스토리 정보를 기반으로 업데이트 되는 값일 수 있다. 특정 속도에 도달한 경우, 전동 이동 장치는 특정 속도를 유지하면서 오르막을 주행할 수 있다. 실시 예에 전반에서 특정 속도를 유지하는 동작은 특정 속도에 대응하는 범위의 속도를 유지하는 것을 포함할 수 있으며, 상기 대응하는 범위는 제어 및 구동 오차를 기반으로 결정될 수 있다.
이때, 전동 이동 장치의 모터와 관련된 온도가 모니터링될 수 있으며, 모니터링되는 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 가속 입력과 무관하게 전기적 제동이 수행되도록 인버터를 제어하는 제어 신호가 생성될 수 있다. 여기서, 기준 온도는 인버터와 관련된 스위치의 종류를 고려하여 결정될 수 있고, 예를 들면 기준 온도는 스위치의 종류를 고려할 때 손상되지 않는 온도인 150도로 설정될 수 있다. 또한, 전기적 제동은 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하는 여력 제동을 포함할 수 있다.
예를 들면, 전동 이동 장치가 주행하는 도로가 오르막 기울기 5도로 제1 구간에 포함되는 경우, 전동 이동 장치는 특정 가속도인 0.36m/s2에 기초하여 특정 속도인 6.4km/h 도달 시까지 가속될 수 있다. 이후, 전동 이동 장치는 6.4km/h로 도로를 주행할 수 있다. 전동 이동 장치의 모터와 관련된 온도가 모니터링될 수 있고 모터와 관련된 온도가 기준 온도인 150도에 대응하거나 150도 이상일 경우, 제어부는 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하는 여력 제동을 수행하여 인버터의 손상을 방지할 수 있다.
단계 1009에서, 감지된 기울기가 제2 구간에 대응할 경우, 제어부는 상기 제2 구간에 대응하는 정보를 기반으로 전동 이동 장치의 주행을 제어할 수 있다. 구체적으로, 기울기가 제2 구간에 대응할 경우, 특정 가속도에 기초하여 전동 이동 장치가 특정 속도에 대응할 때까지 전동 이동 장치는 가속될 수 있다. 여기서, 특정 속도 및 특정 가속도는 단계 1007에서 설명한 특정 속도 및 특정 가속도와 동일한 값이거나 또는 상이한 값일 수 있다. 이때, 제1 구간에 대응할 때의 특정 속도 및 특정 가속도 보다 제2 구간에 대응할 때의 특정 속도 및 특정 가속도는 모터의 발열을 고려하여 더 작은 값일 수 있다. 특정 속도에 도달한 경우, 전동 이동 장치는 특정 속도를 유지하면서 오르막을 주행할 수 있다. 이때, 전동 이동 장치의 모터와 관련된 온도가 모니터링될 수 있으며, 모니터링되는 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 가속 입력과 무관하게 전기적 제동이 수행되도록 인버터를 제어하는 제어 신호가 생성될 수 있다. 여기서, 기준 온도는 인버터와 관련된 스위치의 종류를 고려하여 결정될 수 있고, 예를 들면 기준 온도는 스위치의 종류를 고려할 때 손상되지 않는 온도인 150도로 설정될 수 있다. 또한, 전기적 제동은 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하는 여력 제동을 포함할 수 있다.
예를 들면, 전동 이동 장치가 주행하는 도로가 오르막 기울기 8도로 제2 구간에 포함되는 경우, 전동 이동 장치는 특정 가속도인 0.36m/s2에 기초하여 특정 속도인 6.4km/h 도달 시까지 가속될 수 있다. 즉, 전동 이동 장치는 제1 구간에 대응하는 경우와 동일한 특정 가속도에 기초하여 특정 속도까지 가속될 수 있다. 이후, 전동 이동 장치는 6.4km/h로 도로를 주행할 수 있다. 전동 이동 장치의 모터와 관련된 온도가 감지될 수 있고 모터와 관련된 온도가 기준 온도인 150도에 대응하는 경우, 제어부는 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하는 여력 제동을 수행하여 인버터의 손상을 방지할 수 있다.
다른 예를 들면, 전동 이동 장치가 주행하는 도로가 오르막 기울기 8도로 제2 구간에 포함되는 경우, 전동 이동 장치는 특정 가속도인 0.3m/s2에 기초하여 특정 속도인 6km/h 도달 시까지 가속될 수 있다. 즉, 전동 이동 장치는 제1 구간에 대응하는 경우와 다른 특정 가속도에 기초하여 특정 속도까지 가속될 수 있다. 이후, 전동 이동 장치는 6km/h로 도로를 주행할 수 있다. 전동 이동 장치의 모터와 관련된 온도가 모니터링될 수 있고 모터와 관련된 온도가 기준 온도인 150도에 대응하거나 150도 이상일 경우, 제어부는 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하는 여력 제동을 수행하여 인버터의 손상을 방지할 수 있다.
단계 1011에서, 감지된 기울기가 제3 구간에 대응할 경우, 제어부는 상기 제3 구간에 대응하는 정보를 기반으로 전동 이동 장치의 주행을 제어할 수 있다. 구체적으로, 기울기가 제3 구간에 대응할 경우, 전동 이동 장치는 특정 속도를 유지하면서 주행할 수 있다. 여기서, 특정 속도는 사전에 설정된 값이나 주행 히스토리를 기반으로 결정된 값일 수 있다. 이때, 전동 이동 장치의 모터와 관련된 온도가 모니터링될 수 있으며, 모니터링되는 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 전기적 제동이 수행되도록 인버터를 제어하는 제어 신호가 생성될 수 있다. 여기서, 기준 온도는 인버터와 관련된 스위치의 종류를 고려하여 결정될 수 있고, 예를 들면 기준 온도는 스위치의 종류를 고려할 때 손상되지 않는 온도인 150도로 설정될 수 있다. 또한, 전기적 제동은 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하는 여력 제동을 포함할 수 있다.
예를 들면, 전동 이동 장치가 주행하는 도로가 오르막 기울기 12도로 제3 구간에 포함되는 경우, 전동 이동 장치는 특정 속도인 3km/h를 유지하면서 주행할 수 있다. 전동 이동 장치의 모터와 관련된 온도가 감지될 수 있고 모터와 관련된 온도가 기준 온도인 150도에 대응하는 경우, 제어부는 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하는 여력 제동을 수행하여 인버터의 손상을 방지할 수 있다.
단계 1013에서, 전동 이동 장치가 내리막을 주행하는 것으로 확인된 경우, 제어부는 전동 이동 장치의 속도 및 가속도가 기준 값 이상인지 여부를 확인할 수 있다. 이때, 기준 값은 사전에 설정된 값이거나 주행 히스토리를 기반으로 결정된 값일 수 있다.
단계 1015에서, 기준 값 이상인 경우, 배터리의 충전 상태를 고려하여 전기적 제동이 적용될 수 있다. 구체적으로, 속도 및 가속도가 기준 값 이상으로 확인된 경우, 배터리의 충전 상태를 고려하여 회생 제동 또는 발전 제동이 적용되어 주행 안전성이 확보될 수 있다. 단계 1017에서, 기준 값 미만인 경우, 전동 이동 장치의 주행 안전성이 확보된 것으로 판단되어 전기적 제동이 적용되지 않을 수 있다.
한편 실시 예에서 단계 1007 내지 1011에서 수행되는 가속 동작 및 속도 유지 동작 중 적어도 하나는 사용자의 가속 입력에 대응하여 수행될 수 있다. 실시 예에서 평지와 같은 통상적인 주행 환경에서 주행을 수행할 때 가속 입력에 대응하여 가속도 및 속도를 조절할 수 있다. 또한 실시 예의 기울기 조건을 만족하는 경우, 위의 실시 예에서 설명한 가속도 및 속도는 각각 사용자의 가속 입력에 대한 최대 가속도 및 속도일 수 있으며, 실시 예에서 가속 입력의 정도나 유지 시간에 따라 적용되는 가속도 및 속도는 설명된 값 이하일 수도 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 기울기 θ1인 오르막을 주행하는 전동 이동 장치를 나타내는 도면이다. 전동 이동 장치와 관련하여 전술한 기재가 적용될 수 있다. 도 11을 참조하면, 전동 이동 장치는 기울기 θ1인 오르막을 주행할 수 있다. 이때, 기울기 θ1이 제1 구간에 포함되는 경우, 전동 이동 장치는 특정 가속도인 a1에 기초하여 속도가 v1에 도달할 때까지 가속될 수 있다. 전동 이동 장치의 모터와 관련된 온도가 모니터링될 수 있고, 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 제어부는 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하는 여력 제동을 수행하도록 전동 이동 장치를 제어하여, 전동 이동 장치의 속도 v1이 감소될 수 있다. 여기서, 기준 온도는 인버터와 관련된 스위치의 종류를 고려하여 결정되는 값으로서, 예를 들면 스위치가 손상되지 않는 온도인 150도로 설정될 수 있다.
도 12는 일 실시 예에 따른 기울기 θ2인 오르막을 주행하는 전동 이동 장치를 나타내는 도면이다. 전동 이동 장치와 관련하여 전술한 기재가 적용될 수 있다. 도 12를 참조하면, 전동 이동 장치는 기울기 θ2인 오르막을 주행할 수 있다. 이때, 기울기 θ2가 제2 구간에 포함되는 경우, 전동 이동 장치는 특정 가속도인 a2에 기초하여 속도가 v2에 도달할 때까지 가속될 수 있다. 이때, 특정 속도 v2 및 특정 가속도 a2는 도 11의 특정 속도 v1 및 특정 가속도 a1과 동일하거나 상이한 값일 수 있다. 전동 이동 장치의 모터와 관련된 온도가 모니터링될 수 있고, 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 제어부는 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하는 여력 제동을 수행하도록 전동 이동 장치를 제어하여, 전동 이동 장치의 속도 v2가 감소될 수 있다. 여기서, 기준 온도는 인버터와 관련된 스위치의 종류를 고려하여 결정되는 값으로서, 예를 들면 스위치가 손상되지 않는 온도인 150도로 설정될 수 있다.
도 13은 일 실시 예에 따른 기울기 θ3인 오르막을 주행하는 전동 이동 장치를 나타내는 도면이다. 전동 이동 장치와 관련하여 전술한 기재가 적용될 수 있다. 도 12를 참조하면, 전동 이동 장치는 기울기 θ3인 오르막을 주행할 수 있다. 이때, 기울기 θ3가 제3 구간에 포함되는 경우, 제어부는 속도 v3를 유지하면서 전동 이동 장치가 경사를 주행하도록 제어할 수 있다. 이때, 전동 이동 장치의 모터와 관련된 온도가 모니터링될 수 있고, 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 전동 이동 장치는 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하는 여력 제동되어 속도 v3가 감소될 수 있다. 여기서, 기준 온도는 인버터와 관련된 스위치의 종류를 고려하여 결정되는 값으로서, 예를 들면 스위치가 손상되지 않는 온도인 150도로 설정될 수 있다.
도 14는 일 실시 예에 따른, 전동 이동 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 전동 이동 장치와 관련하여 전술한 기재가 적용될 수 있다.
도 14를 참조하면, 단계 1410에서 제어부는 전동 이동 장치에 포함된 모터와 관련된 온도를 모니터링할 수 있다. 또한, 단계 1420에서 제어부는 전동 이동 장치의 주행과 관련된 기울기를 모니터링할 수 있다. 전동 이동 장치는 기울기를 감지하는 센서와 모터와 관련된 온도를 감지하는 센서를 포함할 수 있고, 제어부는 각 센서에서 획득된 데이터를 이용하여 기울기와 온도를 모니터링할 수 있다.
단계 1430에서 제어부는 가속 입력, 기울기 및 모터와 관련된 온도를 고려하여 모터의 구동과 관련된 인버터를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부는 기울기가 제1 구간에 대응하는 경우 가속 입력에 기초하여 전동 이동 장치의 속도가 제1 속도에 대응할 때까지 가속되도록 인버터를 제어할 수 있다. 제1 구간을 만족하는 경우, 제1 속도에 도달한 이후 전동 이동 장치는 제1 속도를 유지하면서 오르막을 주행할 수 있다. 이때 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우, 제어부는 가속 입력과 무관하게 전기적 제동을 수행하도록 인버터를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 전기적 제동은 여력 제동일 수 있다. 자세한 내용은 도 11을 참조한다.
또한, 제어부는 기울기가 제2 구간에 대응하는 경우 가속 입력에 기초하여 전동 이동 장치의 속도가 제2 속도에 대응할 때까지 가속되도록 인버터를 제어할 수 있다. 제2 구간을 만족하는 경우, 제2 속도에 도달한 이후 전동 이동 장치는 제2 속도를 유지하면서 오르막을 주행할 수 있다. 이때 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우, 제어부는 가속 입력과 무관하게 전기적 제동을 수행하도록 인버터를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 전기적 제동은 여력 제동일 수 있다. 자세한 내용은 도 12를 참조한다.
이때, 기울기가 제1 구간 또는 제2 구간에 포함될 경우, 가속도는 동일한 값이거나 또는 상이한 값일 수 있다. 또한, 기울기가 제1 구간에 대응하는 경우 모터의 온도가 기준 온도에 도달할 때까지 주행한 거리는, 기울기가 제2 구간에 대응하는 경우 모터의 온도가 기준 온도에 도달할 때까지 주행한 거리 보다 길 수 있다. 이는 제2 구간의 기울기가 제1 구간의 기울기 보다 크기에 더 큰 토크로 인해 모터와 관련된 온도가 빠르게 상승하기 때문이다.
또한, 제어부는 기울기가 제3 구간에 대응하는 경우 가속 입력에 대응하여 전동 이동 장치가 제3 속도로 주행하도록 인버터를 제어할 수 있다. 전동 이동 장치는 제3 속도를 유지하면서 오르막을 주행할 수 있다. 이때 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우, 제어부는 가속 입력과 무관하게 전기적 제동을 수행하도록 인버터를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 전기적 제동은 여력 제동일 수 있다. 자세한 내용은 도 13을 참조한다.
이때 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 제어부는 전기적 제동을 수행하도록 전동 이동 장치를 제어할 수 있다. 여기서, 전기적 제동은 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하는 여력 제동을 포함할 수 있다. 여기서, 기준 온도는 인버터와 관련된 스위치의 종류를 고려하여 결정될 수 있다.
도 15는 일 실시 예에 따른, 전동 이동 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 전동 이동 장치와 관련하여 전술한 기재가 적용될 수 있다.
도 15를 참조하면, 단계 1510에서 제어부는 전동 이동 장치가 주행과 관련된 기울기를 모니터링할 수 있다. 전동 이동 장치는 기울기를 감지하는 센서와 모터와 관련된 온도를 감지하는 센서를 포함할 수 있고, 제어부는 각 센서에서 획득된 데이터를 이용하여 기울기와 온도를 모니터링할 수 있다.
단계 1520에서 제어부는 기울기가 특정 조건에 대응하는 경우, 가속 입력에 대응한 전동 이동 장치의 주행 거리를 모니터링할 수 있다.
구체적으로, 기울기가 제1 조건에 대응하는 경우 가속 입력에 기초하여 전동 이동 장치의 속도가 제1 속도에 대응할 때까지 가속될 수 있다. 여기서, 제1 조건은 기울기가 전술한 제1 구간에 포함되는 경우를 포함할 수 있다. 즉, 기울기가 제1 구간에 포함될 경우 제1 조건이 만족될 수 있다.
또한, 기울기가 제2 조건에 대응하는 경우 가속 입력에 기초하여 전동 이동 장치의 속도가 제2 속도에 대응할 때까지 가속될 수 있다. 여기서, 제2 조건은 기울기가 전술한 제2 구간에 포함되는 경우를 포함할 수 있다. 즉, 기울기가 제2 구간에 포함될 경우 제2 조건이 만족될 수 있다.
또한, 기울기가 제3 조건에 대응하는 경우 가속 입력에 기초하여 전동 이동 장치는 제3 속도로 주행할 수 있다. 여기서, 제3 조건은 기울기가 전술한 제3 구간에 포함되는 경우일 수 있다. 즉, 기울기가 제3 구간에 포함될 경우 제3 조건이 만족될 수 있다.
기울기가 제1 조건, 제2 조건 또는 제3 조건에 대응하는 경우, 전동 이동 장치의 주행 거리가 모니터링될 수 있다. 예를 들면, 제1 구간에 기울기가 포함되어 제1 조건을 만족하는 경우, 특정 가속도 0.36m/s2에 기초하여 특정 속도 6.4km/h까지 가속된 전동 이동 장치가 특정 속도 6.4km/h를 유지하면서 주행한 주행 거리가 모니터링될 수 있다. 다른 예를 들면, 제3 구간에 기울기가 포함되어 제3 조건을 만족하는 경우, 특정 속도 3km/h를 유지하면서 전동 이동 장치가 주행한 주행 거리가 모니터링될 수 있다.
단계 1530에서 제어부는 주행 거리에 기초하여 모터의 구동과 관련된 인버터를 제어할 수 있다.
기울기가 제1 구간, 제2 구간 또는 제3 구간에 대응하는 전동 이동 장치가 오르막을 주행하는 주행 거리가 길어질수록 전동 이동 장치의 모터와 관련된 온도가 상승될 수 있다. 이는, 주행 거리가 길어질수록 오르막을 주행하는 전동 이동 장치의 모터의 토크로 인하여 과열될 수 있기 때문이다. 이에, 과열로 인한 인버터의 손상과 관련되는 기준 온도에 대응하는 주행 거리가 사전에 설정될 수 있고, 제어부는 주행 거리에 기초하여 모터의 구동과 관련된 인버터를 제어하여 회로 손상을 방지할 수 있다.
구체적으로, 오르막 기울기가 제1 구간에 대응하는 경우, 제어부는 가속 입력에 기초하여 전동 이동 장치의 속도가 제1 속도에 대응할 때까지 가속을 수행하고, 제1 속도에 도달한 이후 주행 거리가 기준 거리에 대응하는지 여부를 확인할 수 있다. 보다 구체적으로, 오르막 기울기가 제1 구간에 대응하는 경우, 전동 이동 장치가 제1 속도에 대응할 때까지 가속을 수행하고, 제1 속도에 도달한 이후 과열로 인한 회로 손상 없이 주행 가능한 주행 거리는 사전에 설정될 수 있다. 예를 들면, 오르막 기울기가 제1 구간에 대응할 때 회로 손상 없이 제1 속도인 6.4km/h의 속도를 유지하면서 주행 가능한 주행 거리는 1km로 사전에 설정될 수 있다.
또한, 오르막 기울기가 제2 구간에 대응하는 경우, 전동 이동 장치가 제2 속도에 대응할 때까지 가속을 수행하고, 제2 속도에 도달한 이후 과열로 인한 회로 손상 없이 주행 가능한 주행 거리는 사전에 설정될 수 있다. 이때, 제1 구간 보다 제2 구간의 기울기가 상대적으로 더 크기에, 전동 이동 장치가 동일한 속도로 동일한 거리를 주행하여도 제2 구간을 주행할 때 더 많은 온도가 상승될 수 있다. 따라서, 제1 구간 보다 제2 구간에 대응할 때, 회로 손상이 방지되는 주행 거리는 서로 상이할 수 있다. 예를 들면, 오르막 기울기가 제2 구간에 대응할 때, 제1 구간일 때와 동일한 속도인 6.4km/h로 전동 이동 장치가 주행하더라도 회로 손상 없이 주행 가능한 주행 거리는 100m로 사전에 설정될 수 있다.
또한, 오르막 기울기가 제3 구간에 대응하는 경우, 제어부는 제3 속도로 주행하도록 인버터를 제어할 수 있고, 제3 속도로 주행한 주행 거리가 기준 거리에 대응하는지 여부를 확인할 수 있다. 구체적으로, 오르막 기울기가 제3 구간에 대응하는 경우, 전동 이동 장치가 제3 속도로 주행할 때 과열로 인한 회로 손상 없이 주행 가능한 주행 거리는 사전에 설정될 수 있다. 예를 들면, 오르막 기울기가 제3 구간에 대응할 때 회로 손상 없이 제3 속도인 3km/h를 유지하면서 주행 가능한 주행 거리는 10m로 사전에 설정될 수 있다.
제어부는 기울기가 제1 구간, 제2 구간 또는 제3 구간을 만족할 때, 모터의 구동과 관련된 인버터를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부는 제1 구간, 제2 구간 또는 제3 구간을 만족할 때, 전기적 제동을 수행하도록 인버터를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 전기적 제동은 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하는 여력 제동을 포함할 수 있다.
도 16은 다른 일 실시 예에 따른 전동 이동 장치와 관련된 블록도를 나타내는 도면이다. 전동 이동 장치와 관련하여 전술한 기재가 적용될 수 있다.
도 16을 참조하면, 전동 이동 장치(1600)는 온도 센서(1610), 기울기 센서(1620), 인버터(1630) 및 제어부(1640) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
온도 센서(1610)는 전동 이동 장치에 포함된 모터와 관련된 온도를 센싱할 수 있다. 또한, 기울기 센서(1620)는 전동 이동 장치의 주행과 관련된 기울기를 모니터링할 수 있다.
인버터(1630)은 모터와 연결되어, 모터를 제어할 수 있다. 제어부(1640)는 모터의 구동과 관련된 인버터(1630)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(1640)는 가속 입력, 기울기 및 모터와 관련된 온도를 고려하여 인버터를 제어할 수 있다.
제어부(1640)는 기울기가 제1 구간 내에 포함되는 경우 수신하는 가속 입력에 기초하여 전동 이동 장치가 제1 속도로 주행하도록 인버터(1630)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(1640)는 제1 속도에 도달한 이후 전동 이동 장치가 제1 속도를 유지하면서 도로를 주행하도록 제어할 수 있다. 또한, 전동 이동 장치의 이동에 따른 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우, 제어부(1640)는 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하도록 인버터(1630)를 제어할 수 있다.
제어부(1640)는 기울기가 제2 구간 내에 포함되는 경우 수신하는 가속 입력에 기초하여 전동 이동 장치가 제2 속도로 주행하도록 인버터(1630)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(1640)는 제2 속도에 도달한 이후 전동 이동 장치가 제2 속도를 유지하면서 도로를 주행하도록 제어할 수 있다. 또한, 전동 이동 장치의 이동에 따른 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우, 제어부(1640)는 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하도록 인버터(1630)를 제어할 수 있다.
제어부(1640)는 기울기가 제3 구간 내에 포함되는 경우 수신하는 가속 입력에 기초하여 전동 이동 장치가 제3 속도를 유지하면서 주행하도록 인버터(1630)를 제어할 수 있다. 또한, 전동 이동 장치의 이동에 따른 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우, 제어부(1640)는 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하도록 인버터(1630)를 제어할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술 내용을 쉽게 설명하고 개시의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 개시의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (12)

  1. 전동 이동 장치(electric mobility apparatus)에 있어서,
    상기 전동 이동 장치에 포함된 모터와 관련된 온도를 센싱하는 온도 센서;
    상기 전동 이동 장치의 주행과 관련된 기울기를 모니터링하는 기울기 센서; 및
    가속 입력, 상기 기울기 및 상기 모터와 관련된 온도를 고려하여 상기 모터의 구동과 관련된 인버터를 제어하는 제어부;
    를 포함하는, 전동 이동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기울기가 제1 구간 내에 포함되는 경우 상기 가속 입력에 기초하여 상기 전동 이동 장치가 제1 속도로 주행하도록 상기 인버터를 제어하고, 상기 전동 이동 장치의 이동에 따른 상기 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 상기 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하도록 상기 인버터를 제어하는 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는,
    전동 이동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기울기가 제2 구간 내에 포함되는 경우 상기 가속 입력에 대응하여 상기 전동 이동 장치가 제2 속도로 주행하도록 상기 인버터를 제어하고, 상기 전동 이동 장치의 이동에 따른 상기 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 상기 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하도록 상기 인버터를 제어하는 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는,
    전동 이동 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기준 온도는 상기 인버터와 관련된 스위치의 종류를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    전동 이동 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전동 이동 장치가 상기 제1 속도에 대응할 때까지 상기 가속 입력에 기초하여 특정 가속도로 가속하도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
    전동 이동 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전동 이동 장치가 상기 제2 속도에 대응할 때까지 상기 가속 입력에 기초하여 특정 가속도로 가속하도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
    전동 이동 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기울기가 제3 구간 내에 포함되는 경우 상기 가속 입력에 대응하여 상기 전동 이동 장치가 제3 속도로 주행하도록 상기 인버터를 제어하고, 상기 전동 이동 장치의 이동에 따른 상기 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 상기 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하도록 상기 인버터를 제어하는 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는,
    전동 이동 장치.
  8. 전동 이동 장치(electric mobility apparatus)의 제어 방법에 있어서,
    상기 전동 이동 장치에 포함된 모터와 관련된 온도를 모니터링하는 단계;
    상기 전동 이동 장치의 주행과 관련된 기울기를 모니터링하는 단계; 및
    가속 입력, 상기 기울기 및 상기 모터와 관련된 온도를 고려하여 상기 모터의 구동과 관련된 인버터를 제어하는 단계;
    를 포함하는, 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 인버터를 제어하는 단계는,
    상기 기울기가 제1 구간에 포함되는 경우 상기 가속 입력에 기초하여 상기 전동 이동 장치가 제1 속도로 주행하도록 제어하고, 상기 전동 이동 장치의 이동에 따른 상기 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 상기 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하도록 상기 인버터를 제어하는 단계
    를 포함하는, 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 인버터를 제어하는 단계는,
    상기 기울기가 제2 구간에 포함되는 경우 상기 가속 입력에 기초하여 상기 전동 이동 장치가 제2 속도로 주행하도록 제어하고, 상기 전동 이동 장치의 이동에 따른 상기 모터와 관련된 온도가 기준 온도에 대응하는 경우 상기 가속 입력과 무관하게 인버터에 포함된 스위치를 off 상태로 제어하도록 상기 인버터를 제어하는 단계
    를 포함하는, 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기준 온도는 상기 인버터와 관련된 스위치의 종류를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는,
    제어 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 인버터를 제어하는 단계는,
    상기 제1 속도에 대응할 때까지 상기 가속 입력에 기초하여 특정 가속도로 가속을 수행하도록 상기 인버터를 제어하는 단계
    를 포함하는, 제어 방법.
KR1020200008814A 2020-01-22 2020-01-22 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법 KR20210094940A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200008814A KR20210094940A (ko) 2020-01-22 2020-01-22 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200008814A KR20210094940A (ko) 2020-01-22 2020-01-22 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210094940A true KR20210094940A (ko) 2021-07-30

Family

ID=77148597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200008814A KR20210094940A (ko) 2020-01-22 2020-01-22 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210094940A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1039684C (zh) 电动自动车的行驶装置、再生制动装置及保护装置
US20160214504A1 (en) Electric vehicle control
ES2793500T3 (es) Procedimiento para manejar un sistema, sistema, control y producto de programa de ordenador
JPH1035576A (ja) 移動装置と移動制御方法
US6469462B2 (en) Control apparatus for electric vehicle
KR100913501B1 (ko) 하이브리드 자전거의 제어방법
KR20210072012A (ko) 트랙션 제어 시스템
JP5942958B2 (ja) 電動車両
JP2009148080A (ja) 電気車制御装置
KR20210115887A (ko) 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법
KR20210095273A (ko) 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법
KR20210094940A (ko) 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법
KR100917586B1 (ko) 하이브리드 자전거
KR20210095280A (ko) 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법
KR20110053092A (ko) 전기 자동차
WO2014024490A1 (ja) 昇温制御回路、及び電動装置
KR20210095275A (ko) 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법
KR20210095276A (ko) 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법
KR20210095279A (ko) 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법
KR20210094902A (ko) 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법
KR20210115886A (ko) 전동 이동 장치 및 이의 제어 방법
KR20210095263A (ko) 전동 이동 장치 및 그 제어 방법
KR20210094747A (ko) 전동 이동 장치 및 그 제어 방법
KR20200030973A (ko) 모터 구동장치, 모터 구동 시스템, 및 이를 구비하는 차량
KR20210094894A (ko) 모터 구동 회로 및 전동 이동 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination