KR101308690B1 - 모터 구동 전기 차량용 운행 제어 시스템 - Google Patents

모터 구동 전기 차량용 운행 제어 시스템 Download PDF

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주식회사 우경테크
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Abstract

본 발명은 모터를 이용하여 구동하는 저속용 차량 또는 근거리용 차량의 주행 안정성을 높이기 위한 저속 차량용 운행 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 저속 차량용 운행 제어 시스템에 있어서, 차량 휠의 회전수를 측정하는 인코더; 상기 인코더로부터 측정된 차량 휠의 회전수로부터 차량 속도를 산출하고, 상기 산출된 속도의 변화로부터 출발 상태를 판단하며, 출발 상태로 판단될 경우 미리 설정된 출발 모드에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호를 출력시키는 PWM 제어 장치; 상기 PWM 제어 장치로부터 PWM 제어 신호를 수신하여 모터를 구동하기 위한 PWM 신호를 출력시키는 PWM 드라이버; 및 상기 PWM 드라이버로부터 PWM 신호를 인가받아 구동되는 모터;를 포함한다.

Description

모터 구동 전기 차량용 운행 제어 시스템{DRIVING CONTROLLING SYSTEM FOR A MOTOR DRIVEN ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 모터 구동 전기 차량을 위한 운행 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터를 이용하여 구동하는 저속용 차량 또는 근거리용 차량에 각종 센서를 장착하여 차량의 상태를 센싱한 후 그에 적합한 운행 모드를 판별하여 해당 모드에 따라 모터의 PWM 신호를 제어함으로써 주행 안정성을 현저히 개선할 수 있는 모터 구동 전기 차량용 운행 제어 시스템에 관한 것이다.
근거리용 차량은 소형이면서 장거리이동 목적이 아닌 장소에서도 많이 운행되고 있다. 특히, 골프장, 유원지, 공항, 경기장, 물류창고, 근거리 화물운송 장소와, 특수 목적의 소방 및 행사용 특수목적 등 다양한 환경에서 사용되어 지고 있다.
이러한 근거리용 저속 차량은 통상적으로 모터를 주행 동력으로 사용하는 전기 차량이다. 이와 같은 전기 차량은 고전압을 충전하고 있는 배터리로부터 인버터에 의해 모터에 공급되는 전류를 가변시키고, 주행 형태에 따라 모터를 구동시켜 주행동력을 발생시킨다. 이때, 모터의 주행동력 발생을 위한 전반적인 제어동작을 수행하는 제어부에서는 전기 차량의 가속 상태와 브레이크 상태로부터 검출된 신호를 수신하고, 모터에 대응하는 PWM(Pulse Width Mudulation) 신호를 제공함으로써 모터의 구동을 제어한다.
즉, 이와 같이 모터로 구동되는 전기 차량 또는 하이브리드 전기 차량의 경우 차량의 모터 구동 제어동작은 모터 구동 신호 또는 모터 구동 차단신호를 발생하는 가속 검출부 또는 브레이크 검출부이며, 이를 전류 명령으로 환산하여 모터 구동 제어신호를 공급하는 제어부로 구성된다. 이 제어부로부터 구동 제어신호를 공급받고 이를 실행하는 모터 및 현재의 모터 속도를 검사하는 인코더(Encoder) 등으로 그 흐름이 이루어진다.
그러나, 이러한 저속 차량은 차량 운행자의 잘못된 운영으로 과적, 급출발 등에 의해 배터리 소모가 빨리 발생할 수 있고 또한, 출발 및 정지시 발생하는 충격(jerk)으로 인해 화물이 떨어지거나, 탑승자의 부상이 발생할 수 있다. 특히 초보운전자인 경우 충격(저크)에 의한 반응으로 안전운행에 문제를 일으킬 수 있는 상황이 발생할 수도 있다.
따라서, 저속 차량의 운행 상태에 적합하고 안전한 운행을 보장하며, 출발 및 정지시 발생하는 충격을 방지할 수 있는 운행 제어 시스템의 필요성이 요구되고 있다.
[문헌 1] 대한민국공개특허공보 제2003-0018877호 모터 구동 전기 차량의 저속 제어방법(현대자동차주식회사) 2003.03.06
본 발명의 목적은 차체와 차축 사이에 구비된 로드셀을 통해 하중에 따라 주행 및 운행을 제어함으로써 저속 차량의 안정성 및 경제성을 높일 수 있는 저속 차량용 운행 제어 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 브레이크 페달 및 가속 페달의 각도 센싱과 인코더를 통한 차속 측정에 의해 모터의 PWM 신호를 제어함으로써 주행에서의 충격 및 배터리 소모를 최소화할 수 있는 저속 차량용 운행 제어 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 오르막과 내리막 경사도를 센싱하여 경사에 따른 별도의 제어 알고리즘을 적용함으로써 급격한 페달 조작으로 인한 운전자의 오조작을 방지할 수 있는 저속 차량용 운행 제어 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 모터의 온도 및 배터리의 잔량 등을 모니터링함으로써 차량에서 발생할 수 있는 위험 및 경고 정보를 표시할 수 있는 저속 차량용 운행 제어 시스템을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특유의 효과를 달성하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 저속 차량용 운행 제어 시스템은, 차량 휠의 회전수를 측정하는 인코더; 상기 인코더로부터 측정된 차량 휠의 회전수로부터 차량 속도를 산출하고, 상기 산출된 속도의 변화로부터 출발 상태를 판단하며, 출발 상태로 판단될 경우 미리 설정된 출발 모드에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호를 출력시키는 PWM 제어 장치; 상기 PWM 제어 장치로부터 PWM 제어 신호를 수신하여 모터를 구동하기 위한 PWM 신호를 출력시키는 PWM 드라이버; 및 상기 PWM 드라이버로부터 PWM 신호를 인가받아 구동되는 모터;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 PWM 제어 장치는, 상기 출발 모드를 상기 차량이 미리 설정된 속도에 도달할 때까지 적용한다.
바람직하게는, 상기 PWM 제어 장치는, 상기 출발 모드에 따라, 미리 설정된 지연 시간 간격마다 차등의 PWM 제어 신호를 출력시킨다.
바람직하게는, 상기 시스템은, 차량의 경사각을 센싱하는 틸트 센서를 더 포함하며, 상기 PWM 제어 장치는, 상기 틸트 센서로부터 센싱된 차량의 경사각으로부터 오르막 모드, 평지 모드, 내리막 모드 중 선택된 어느 하나의 모드를 적용하여 PWM 제어 신호를 출력시킨다.
바람직하게는, 상기 PWM 제어 장치는, 상기 오르막 모드에서 상기 내리막 모드보다 더 많이 분할된 PWM 제어 신호를 출력시킨다.
바람직하게는, 상기 시스템은, 가속 페달의 페달축에 장착되어 가속 페달의 페달 각도를 센싱하는 가속 페달 센서;를 더 포함하며, 상기 PWM 제어 장치는, 최종 PWM 제어 신호를 최대 PWM값과 상기 가속 페달 각도의 비로 연산하여 출력시킨다
바람직하게는, 상기 시스템은, 브레이크 페달의 페달축에 장착되어 브레이크 페달의 페달 각도를 센싱하는 브레이크 페달 센서;를 더 포함하며, 상기 PWM 제어 장치는, 상기 산출된 속도의 변화로부터 감속 상태를 판단하며, 감속 상태로 판단될 경우 미리 설정된 감속 모드에 따라 최종 PWM 제어 신호를 산출하기 위한 가속 페달 각도를 하기 수학식으로 보정하여 적용한다.
Figure 112013017523286-pat00001
여기서, D1'은 수정된 가속 페달(accelerator)의 각도이며, D1은 실제 가속 페달의 각도이며, D2는 브레이크 페달의 각도이다.
바람직하게는, 상기 시스템은, 차축과 차체 사이의 하중을 측정하는 로드 셀을 더 포함하며, 상기 PWM 제어 장치는, 상기 로드 셀로부터 수신된 정보에 의해 하중이 미리 설정된 값을 초과할 경우, 미리 설정된 저속 모드 적용에 따라 최대 PWM값을 제1 설정값 미만으로 제한한다.
바람직하게는, 상기 시스템은, 상기 모터의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하며, 상기 PWM 제어 장치는, 상기 온도 센서로부터 수신된 정보에 의해 온도가 미리 설정된 값을 초과할 경우, 미리 설정된 저속 모드 적용에 따라 최대 PWM값을 제1 설정값 미만으로 제한한다.
바람직하게는, 상기 시스템은, 배터리의 잔량을 측정하는 배터리 잔량 측정 수단을 더 포함하며, 상기 PWM 제어 장치는, 상기 배터리 잔량 측정 수단으로부터 수신된 정보에 의해 배터리 잔량이 미리 설정된 값 미만일 경우, 미리 설정된 절전 모드 적용에 따라 최대 PWM값을 제2 설정값 미만으로 제한한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 차량에 적재된 하중에 따라 주행 및 운행 모드를 제어함으로써 배터리 소모를 줄이고 화물이 떨어지거나 탑승자의 부상이 발생할 수 있는 위험을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 브레이크 페달 및 가속 페달의 각도 센싱과 인코더를 통한 차속 측정에 의해 모터의 PWM 신호를 제어함으로써 출발 및 정지시 발생하는 충격을 줄일 수 있고 안전 운행을 유도할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 오르막과 내리막 경사로에서 급브레이크 또는 급 가속 등과 같은 운전자의 오조작을 방지하기 위한 제어 모드 알고리즘을 적용함으로써 안전성을 보장할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 차량 내 모터의 온도, 배터리의 잔량 등을 모니터링함으로써 차량에서 발생할 수 있는 위험 및 경고 정보를 운전자에게 알릴 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 내 장치 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PWM 제어 장치를 구현한 마이크로 프로세서의 입출력 단자를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 PWM 제어 장치의 세부 구조를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 저속 차량용 운행 제어 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 표시 화면의 예를 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 발명은 모터를 이용하여 구동하는 저속용 차량 또는 근거리용 차량의 주행 안정성을 높이기 위한 저속 차량용 운행 제어 시스템 및 방법을 개시한다.
특히, 본 발명에서는 저속 차량 내에 각종 센서를 구비하고, 각 센서로부터 센싱된 데이터를 종합하여 미리 설정된 복수의 운행 모드들 중 현재 운행 모드를 판단하고, 해당 운행 모드에 따른 최적의 PWM 제어 신호를 생성함으로써 안정적이고 경제적인 운행 제어를 제공할 수 있다.
이때, 상기 차량 내에 구비되는 센서로는, 브레이크(brake) 페달에 구비되어 브레이크 페달의 경사각을 센싱하는 브레이크 센서, 가속(accelerator) 페달에 구비되어 가속 페달의 경사각을 센싱하는 가속 센서, 차량의 경사 상태를 센싱하는 틸트(tilt) 센서, 차량 바퀴의 회전수를 측정하는 인코더(encoder), 차량의 하중을 측정하는 로드 셀(Load cell) 등이 될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 설정되는 운행 모드로는 오르막 모드, 평지 모드, 내리막 모드, 저속 모드, 절전 모드, 출발 모드, 감속 모드, 주행 모드 등이 될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상세한 설명을 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 하기에는 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 내 장치 구성을 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명이 적용되는 저속 차량(100)은 모터(105)에 의해 구동되며, 드라이버에서 PWM 제어 장치(106)로부터 제어 신호를 제공받아 PWM 신호를 생성하여 모터에 제공한다.
이때, 본 발명에서는 PWM 제어 장치(106)에서 차량 내에 설치된 각종 센서들로부터 정보를 수집하여 현재 운행 모드를 판단하고, 각 운행 모드에 따라 제어 신호를 드라이버로 제공함으로써 안정적이고 경제적인 운행 제어를 제공할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따라 상기 PWM 제어 장치(106)는 가속 페달(101) 또는 브레이크 페달(102)로부터 페달의 각도 정보를 제공받는다. 예컨대, 각 페달의 회전축에 회전식 볼륨 방식의 센서를 장착하고, 페달의 회전각에 따라 페달 신호 변환기에서 페달 센서로부터 센싱된 정보를 회전각 신호로 변환하여 PWM 제어 장치(106)로 제공한다.
또한, 상기 PWM 제어 장치(106)는 틸트 센서(107)로부터 차량의 경사각 정보를 제공받는다. 상기 틸트 센서(107)로부터 제공된 정보에 의해 현재 차량이 운행중인 노면이 오르막인지, 평지인지, 내리막인지를 판단할 수 있다.
또한, 상기 PWM 제어 장치(106)는 차량 휠 축에 구비된 인코더(encoder)(109)로부터 바퀴의 회전수(1000pulse/1회전)를 RPM(분당 회전수)으로 환산한 값을 제공받을 수 있다. 상기 인코더(109)로부터 제공된 정보에 의해 현재 차량의 속도를 측정할 수 있다.
또한, 상기 PWM 제어 장치(106)는 차축과 차체 사이에 구비된 로드 셀(Load cell)(108)로부터 차량의 하중 정보를 제공받을 수 있다.
한편, 상기 PWM 제어 장치(106)에서 수집된 정보는 표시 장치(103)로 제공될 수 있으며, 표시 장치(103)에서는 도 7에 도시된 바와 같이 현재 차량의 운행 모드 정보 또는 속도, 하중, 온도, 배터리 상태 정보 등을 표시함으로써 운전자에게 정보를 제공할 수 있다.
이와 같이, 상기 PWM 제어 장치(106)는 차량 내에 구비된 각종 센서들로부터 다양한 운행 관련 정보(예컨대, 가속 정보, 감속 정보, 차량 속도, 하중, 경사도 등)를 수집하고, 수집된 정보에 의해 현재 운행 모드를 판단한 후, 미리 설정된 각 운행 모드별 제어 방법에 따라 PWM 제어 신호를 생성하여 드라이버로 제공한다.
이렇게 함으로써, 저속 차량의 현재 운행 상태에 맞는 최적의 운행 제어를 가능하게 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PWM 제어 장치를 구현한 마이크로 프로세서의 입출력 단자를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 PWM 제어 장치는 임베디드(embedded) 마이크로 프로세서로 구현될 수 있다.
즉, 전자기술의 발전으로 본 발명의 실시예에 따라 사용목적에 맞는 다양한 종류의 센서들이 구비될 수 있으며, 마이크로 프로세서 주변으로 메모리, I/O제어, 제어, 디지털/아날로그 변환회로, 통신회로 등이 나누어져 PCB를 구성할 수 있다.
또한, 다른 실시예에서와 같이 도 3에 도시된 임베디드 마이크로 프로세서로 이러한 주변회로들을 집적화함으로써 마이크로 프로세서 하나로 주변센서와 구동장치를 연결하여 제어할 수 있다. 이에 따라, 고장발생이 줄어들고, PCB크기도 작아지고, 더 고성능화되도록 구현할 수 있다.
도 3에서와 같이 임베디드 마이크로 프로세서의 I/O 핀과 온도, 하중, 인코더, 각도 센서 신호 처리 장치로부터의 신호를 각 포트에 연결한다. 또한, 상기 마이크로 프로세서로부터 출력되는 신호를 LCD 표시 패널로 제공함으로써 도 7에서와 같이 차량 상태의 정보와 경고 표시를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 마이크로 프로세서 내부의 클록과 DA(Digital to Analog)장치를 통해 PWM 제어 신호를 드라이버로 제공함으로써 PWM 모터 드라이버를 제어한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따라 상기 마이크로 프로세서는 입력된 각종 센서 정보들을 종합하여 도 5 및 도 6에서 후술하는 방법에 의해 운행 모드를 판단하고, 각 운행 모드에 따른 최적의 PWM 제어 신호를 출력한다.
이때, 상기 마이크로 프로세서 내에서의 센서 입력 신호 처리는 예컨대 다음과 같이 처리될 수 있다.
1. 틸트(Tilt) 센서 : 마이크로프로세서의 DO 포트
2. 온도센서: 저전류 차동 증폭기(Opamp) 처리 후 마이크로 프로세서 DC 5V 풀 스케일(full scale) 컨버팅 처리
3. 하중 센서: 2번과 동일한 방식으로 처리
4. 배터리 잔량 센서: 2번과 동일한 방식으로 처리
5. PWM 출력: 마이크로 프로세서의 DA 포트에 모터 드라이버 구동 전압으로 컨버팅 처리
6. 표시 장치(Delay) : 마이크로프로세서 내부타이머 처리
7. 가속/브레이크 신호: 마이크로프로세서 DI 포트
8. 인코더(Encoder)(속도): 마이크로 프로세서의 DI 포트와 내부 설정 내부타이머의 카운터 처리
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 PWM 제어 장치의 세부 구조를 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 PWM 제어 장치(106)는 센서 정보 수신부(410), 경사 판단부(420), 속도 산출부(430), 모드 결정부(440), 제어 신호 생성부(450) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
센서 정보 수신부(410)는 본 발명의 실시예에 따라 차량 내에 구비된 각종 센서들로부터 센싱된 정보를 수신하는 기능을 수행한다. 이때, 각 센서들로부터 직접 센싱된 신호를 제공받을 수도 있으며, 센싱된 신호를 신호 처리한 후 제공받을 수도 있다.
경사 판단부(420)는 틸트 센서로부터 제공된 경사각 정보에 따라 현재 내리막(T3)인지 오르막(T1)인지 평지(T2)인지를 판단하여 모드 결정부(440)로 제공한다. 속도 산출부(430)는 인코더로부터 제공된 정보로부터 현재 차량의 속도를 산출하고, 속도의 변화값으로부터 가속도를 산출함으로써 현재 차량이 출발 상태 또는 가속 상태인지 감속 상태인지를 판단한다.
모드 결정부(440)는 센서 정보 수신부(410)에서 수신된 각종 정보(예컨대, 하중 정보, 온도 정보, 배터리 잔량 정보, 가속 페달의 각도 정보(D1), 브레이크 각도 정보(D2)를 제공받고, 경사 판단부(420) 및 속도 산출부(430)로부터 현재 차량 경사각 및 속도 또는 가속도 정보를 제공받아 이를 종합하여 현재 운행 모드를 결정한다. 상기 모드 결정부(440)에서 설정 가능한 운행 모드로는 오르막 모드, 평지 모드, 내리막 모드, 저속 모드, 절전 모드, 출발 모드, 감속 모드, 주행 모드 등이 될 수 있다.
제어 신호 생성부(450)는 상기 모드 결정부(440)에서 결정된 모드 정보에 따라 최적의 PWM 제어 신호를 생성하여 드라이버로 출력시킨다.
한편, 상기 PWM 제어 장치(106)의 각각의 구성요소들은 기능 및 논리적으로 분리될 수 있음을 나타나기 위해 별도로 도면에 표시한 것이며, 물리적으로 반드시 별도의 구성요소이거나 별도의 코드로 구현되는 것을 의미하는 것은 아니다.
그리고 본 명세서에서 각 기능부(또는 모듈)라 함은, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 각 기능부는 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 저속 차량 운행 제어 절차를 설명한다.
먼저, 도 5를 참조하면, 차량에 설치된 각종 센서들로부터 정보를 수집하여 차량 센서 상태를 검출(S501)한다. 먼저, 틸트 센서로부터 수신된 값을 판단(S502)하여, 경사도가 0을 초과하면 오르막 모드(T1)로 설정(S503)하고, 경사도가 0일 경우 평지 모드(T2)로 설정(S504)하고, 경사도가 0 미만일 경우 내리막 모드(T3)로 설정(S505)한다.
그런 다음, 가속 페달 및 브레이크 페달에 각각 구비된 센서들로부터 가속 페달 각도(D1) 및 브레이크 페달 각도(D2)를 측정(S506, S507)한다.
한편, 로드 셀로부터 수신된 정보에 의해 하중이 미리 설정된 값 이하로 양호한 상태이거나(S508), 온도 센서로부터 수신된 정보에 의해 온도가 미리 설정된 값 이하로 양호한 상태이거나(S509), 배터리 잔량 측정 수단으로부터 수신된 정보에 의해 배터리 잔량이 미리 설정된 값을 초과하는 양호한 상태일 경우(S511)에는 정상 모드로서 이때는 최대 PWM 값(Max. PWM)을 100% 미만으로 설정한다.
반면, 로드 셀로부터 수신된 정보에 의해 하중이 미리 설정된 값을 초과하거나, 온도 센서로부터 수신된 정보에 의해 온도가 미리 설정된 값을 초과할 경우, 양호한 상태가 아니므로 저속 모드(S510)를 적용한다. 즉, 최대 PWM 값을 50% 미만으로 설정한다.
또한, 배터리 잔량 측정 수단으로부터 수신된 정보에 의해 배터리 잔량이 미리 설정된 값 이하로 적은 상태일 경우에는 절전 모드(S512)로서 최대 PWM 값(Max. PWM)을 30% 미만으로 설정한다.
이와 같이, 도 5의 절차에 따라 오르막 모드, 평지 모드, 내리막 모드, 저속 모드, 절전 모드 등이 설정되면, 다음으로 도 6의 절차에 따라 차량 속도에 따른 모드가 설정된다.
도 6을 참조하면, 상기 도 5에 따라 1차적으로 운행 모드가 결정된 후, 인코더로부터 수신된 정보에 의해 차량의 가속 및 감속 상태를 판단(S601)하여 출발 모드, 주행 모드, 감속 모드 등을 추가로 결정한다.
즉, 차량의 속도가 0에서 계속 증가하는 경우 출발 모드로 결정(S602)할 수 있다. 상기 출발 모드에서는 본 발명의 실시예에 따라 저크(jerk)를 감소(S603)시키기 위해 목표 RPM 까지 초기 PWM 제어를 수행함으로써 안정적으로 차량을 출발시킬 수 있다.
상기 초기 PWM 제어 방법은 예컨대, 다음과 같이 진행할 수 있다.
1) PWM 3% -> 지연(delay) 10 ->
2) PWM 2% -> 지연(delay) 10 ->
3) PWM 5% -> 지연(delay) 10 ->
4) PWM 10% -> 지연(delay) 5 ->
5) PWM 5%
이와 같이, 차량 출발 시에는 PWM 제어를 출발 모드에 따라 제어함으로써 운전히 미숙한 사람의 경우에도 저크 없이 차량을 안전하게 출발시킬 수 있다.
또한, 차량의 속도가 일정 속도를 계속 유지하는 경우 주행 모드로 결정(S604)할 수 있다. 상기 주행 모드에서는 본 발명의 실시예에 따라 지연 10 간격으로 PWM 제어를 수행할 수 있다.
또 차량의 속도가 일정 속도에서 0으로 계속 감소하는 경우 감속 모드로 결정(S605)할 수 있다. 상기 감속 모드에서는 본 발명의 실시예에 따라 가속 페달의 오조작을 방지하기 위해 가속 페달의 각도(D1)를 하기 <수학식 1>의 값으로 대체할 수 있다.
Figure 112013017523286-pat00002
상기 <수학식 1>에서 D1'은 수정된 가속 페달(accelerator)의 각도이며, D1은 실제 가속 페달의 각도이며, D2는 브레이크 페달의 각도이다.
즉, 상기 <수학식 1>을 참조하면, 감속모드로 판단되는 경우에는, 운전자가 가속 페달을 밟을 경우, 운전자가 실제 밟고 있는 가속 페달의 각도를 그대로 반영하는 것이 아니라, 운전자가 실제 밟고 있는 가속 페달의 각도를 50%만큼 줄이고, 추가로 브레이크 페달의 각도만큼 더 줄인 값을 가속 페달의 각도로 반영할 수 있다. 따라서 저속 차량이 감속 중일 때 가속 페달을 오조작하는 경우에도 차량 주행의 안전성을 도모할 수 있게 된다.
상기 감속 모드에서는 본 발명의 실시예에 따라 지연 5 간격으로 PWM 제어를 수행할 수 있다.
한편, 이와 같이 각종 센서로부터 제공된 값으로부터 현재 운행 모드가 결정되면, PWM 제어 신호를 가속 페달의 각도비로 연산하여 모터 드라이버에 출력할 수 있다.
예컨대, PWM = Max.PWM : D1으로 연산(S606)하여 PWM 제어 신호를 생성할 수 있다. 물론 감속 모드인 경우에는 D1은 수정된 가속 페달의 각도 D1'이 대체 적용된다.
이와 같이, PWM 제어 신호가 생성되면, 오르막인 경우(T1) PWM을 60분할하며, 내리막인 경우(T3) 40분할하여 제어할 수 있다. 이에 따라 각 운행 모드별로 적합한 PWM 값을 연산, 적용하여 차량을 운행하게 된다(S607).
이와 같이 차량 운행 상황을 실시간으로 각종 센서와 제어기(악셀/브레이크)를 통해 판단하고, 주행 안전을 위해 불규칙하고 불안전한 가속 페달/브레이크 페달의 상태를 지능형 PWM으로 제어할 수 있게 된다. 이에 따라 저크를 방지하여 안정적인 출발이 가능하며, 배터리 소모 절감을 위한 PWM 제어를 할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치의 표시 화면의 예를 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 각 센서별 정보를 LED로 세 개씩 상태 내용(예컨대, 양호, 주의, 위험)으로 표시하고, 위험 상태인 경우 프로그램 알고리즘에서는 각 모드에 해당하는 로직을 수행하도록 구현할 수 있다.
여기에서 다양한 방법들에 관해 설명된 바와 같은 다양한 동작들 및 기능들은 특정 프로세싱 기능부 및/또는 그 안에 구현된 프로세싱 기능부, 및/또는 그 안의 다른 구성요소들과 같은 많은 유형의 기능부들 중 어느 것 내에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 그러한 기능부들은 여기에 설명된 바와 같은 다양한 동작들 및 처리들, 또는 여기에 설명된 바와 같은 어느 다른 동작들 및 기능들 등 또는 그 각 등가물들을 수행하는 것뿐만 아니라 여기에 설명된 바와 같은 그러한 정보들을 생성하고 그러한 동작들, 처리들 등을 수행할 수 있다.
본 발명은 특정 기능들 및 그의 관계들의 성능을 나타내는 방법 단계들의 목적을 가지고 위에서 설명되었다. 이러한 기능적 구성 요소들 및 방법 단계들의 경계들 및 순서는 설명의 편의를 위해 여기에서 임의로 정의되었다. 상기 특정 기능들 및 관계들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들 및 순서들이 정의될 수 있다. 임의의 그러한 대안적인 경계들 및 순서들은 그러므로 상기 청구된 발명의 범위 및 사상 내에 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 저속 차량 101 : 가속 페달
102 : 브레이크 페달 103 : 표시 장치
104 : 감속기 105 : 모터
106 : PWM 제어 장치 107 : 틸트 센서
108 : 로드셀 109 : 인코더
110 : 배터리 410 : 센서 정보 수신부
420 : 경사 판단부 430 : 속도 산출부
440 : 모드 결정부 450 : 제어 신호 생성부

Claims (10)

  1. 모터 구동 전기 차량용 운행 제어 시스템에 있어서,
    차량에 설치되어 차량의 현재 상태를 센싱하는 다수의 센서들;
    차량 휠의 회전수를 측정하는 인코더;
    상기 다수의 센서들로부터 센싱된 정보를 수집하여 차량의 현재 상태를 파악하고 상기 인코더로부터 측정된 차량 휠의 회전수로부터 차량 속도를 산출하여, 상기 산출된 속도의 변화로부터 차량의 출발 모드, 주행 모드 및 감속 모드 해당 여부를 판단하여, 상기 판단된 모드에 따라 최종 PWM값을 설정하여 PWM(Pulse Width Modulation) 제어 신호를 출력시키는 PWM 제어 장치;
    상기 PWM 제어 장치로부터 PWM 제어 신호를 수신하여 모터를 구동하기 위한 PWM 신호를 출력시키는 PWM 드라이버; 및
    상기 PWM 드라이버로부터 PWM 신호를 인가받아 구동되는 모터;를 포함하며,
    상기 다수의 센서들은 가속 페달의 페달축에 장착되어 가속 페달의 페달 각도를 센싱하는 가속 페달 센서를 포함하며,
    상기 PWM 제어 장치는,
    상기 최종 PWM값을 최대 PWM값과 상기 가속 페달 각도의 비로 연산하여 출력시키며,
    상기 출발 모드로 결정되는 경우에는 미리 설정된 지연 시간 간격마다 미리 설정된 차등의 PWM 제어 신호를 출력시키며,
    상기 주행 모드로 결정되는 경우에는 일정한 지연 시간마다 PWM 제어 신호가 출력되며,
    상기 감속 모드로 결정되는 경우에는 상기 최종 PWM값을 산출하기 위한 상기 가속 페달 각도는 보정되어 적용되며,
    상기 다수의 센서들로부터 센싱된 정보에 기초하여 파악된 상기 차량의 현재 상태에 따라 상기 최대 PWM값은 제한되어 적용되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 전기 차량용 운행 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 PWM 제어 장치는,
    상기 출발 모드를 상기 차량이 미리 설정된 속도에 도달할 때까지 적용하는, 모터 구동 전기 차량용 운행 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 다수의 센서들은 차량의 경사각을 센싱하는 틸트 센서를 포함하며,
    상기 PWM 제어 장치는,
    상기 틸트 센서로부터 센싱된 차량의 경사각으로부터 오르막 모드, 평지 모드, 내리막 모드 중 선택된 어느 하나의 모드를 적용하여 PWM 제어 신호를 출력시키는, 모터 구동 전기 차량용 운행 제어 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 다수의 센서들은 브레이크 페달의 페달축에 장착되어 브레이크 페달의 페달 각도를 센싱하는 브레이크 페달 센서;를 포함하며,
    상기 PWM 제어 장치는,
    상기 감속 모드시 상기 가속 페달 각도는 하기 수학식으로 보정되는, 모터 구동 전기 차량용 운행 제어 시스템.
    Figure 112013072463640-pat00003

    여기서, D1'은 수정된 가속 페달(accelerator)의 각도이며, D1은 실제 가속 페달의 각도이며, D2는 브레이크 페달의 각도이다.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 다수의 센서들은 차축과 차체 사이의 하중을 측정하는 로드 셀을 포함하며,
    상기 PWM 제어 장치는,
    상기 로드 셀로부터 수신된 정보에 의해 하중이 미리 설정된 값을 초과할 경우, 미리 설정된 저속 모드 적용에 따라 최대 PWM값을 제1 설정값 미만으로 제한하는, 모터 구동 전기 차량용 운행 제어 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 다수의 센서들은 상기 모터의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하며,
    상기 PWM 제어 장치는,
    상기 온도 센서로부터 수신된 정보에 의해 온도가 미리 설정된 값을 초과할 경우, 미리 설정된 저속 모드 적용에 따라 최대 PWM값을 제1 설정값 미만으로 제한하는, 모터 구동 전기 차량용 운행 제어 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 다수의 센서들은 배터리의 잔량을 측정하는 배터리 잔량 측정 수단을 포함하며,
    상기 PWM 제어 장치는,
    상기 배터리 잔량 측정 수단으로부터 수신된 정보에 의해 배터리 잔량이 미리 설정된 값 미만일 경우, 미리 설정된 절전 모드 적용에 따라 최대 PWM값을 제2 설정값 미만으로 제한하는, 모터 구동 전기 차량용 운행 제어 시스템.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107985440A (zh) * 2017-12-26 2018-05-04 长沙智能驾驶研究院有限公司 智能车辆、智能半挂车的控制***及其控制方法
CN110816288A (zh) * 2018-08-11 2020-02-21 岳克森 无机械连接多电机同步控制***
KR20210085645A (ko) * 2019-12-31 2021-07-08 세메스 주식회사 비히클 제어 장치 및 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09331604A (ja) * 1996-06-11 1997-12-22 Toyota Motor Corp モータ制御装置
JPH10248104A (ja) * 1997-03-04 1998-09-14 Honda Motor Co Ltd 電気自動車の制御装置
JP2001245402A (ja) * 2000-02-29 2001-09-07 Sanyo Electric Co Ltd 電動車
JP2003164005A (ja) * 2001-11-20 2003-06-06 Kokusan Denki Co Ltd 電動車両用モータの制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09331604A (ja) * 1996-06-11 1997-12-22 Toyota Motor Corp モータ制御装置
JPH10248104A (ja) * 1997-03-04 1998-09-14 Honda Motor Co Ltd 電気自動車の制御装置
JP2001245402A (ja) * 2000-02-29 2001-09-07 Sanyo Electric Co Ltd 電動車
JP2003164005A (ja) * 2001-11-20 2003-06-06 Kokusan Denki Co Ltd 電動車両用モータの制御装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107985440A (zh) * 2017-12-26 2018-05-04 长沙智能驾驶研究院有限公司 智能车辆、智能半挂车的控制***及其控制方法
CN110816288A (zh) * 2018-08-11 2020-02-21 岳克森 无机械连接多电机同步控制***
KR20210085645A (ko) * 2019-12-31 2021-07-08 세메스 주식회사 비히클 제어 장치 및 방법
KR102326019B1 (ko) * 2019-12-31 2021-11-15 세메스 주식회사 비히클 제어 장치 및 방법

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