KR20240073567A

KR20240073567A - 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법

Info

Publication number: KR20240073567A
Application number: KR1020220155573A
Authority: KR
Inventors: 이관영; 정해성
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2022-11-18
Filing date: 2022-11-18
Publication date: 2024-05-27

Abstract

본 발명의 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법은 제1,2 센서(23,33)의 센서 데이터로 후륜(5)쪽 제1 인휠 모터(21)와 전륜(3)쪽 제2 인휠 모터(31)의 모터 고장 진단 후, 모터 고장인 경우엔 상기 제1 인휠 모터(21)와 상기 제2 인휠 모터(31) 중 고장 모터 연결을 끊고 정상 모터만을 구동 제어하는 후륜고장 모드/전륜고장 모드 (S31~S33/S41~S42)가 전동 이륜차 주행을 유지시킴으로써 운전자와 주행 안정성이 보장되고, 반면 모터 정상인 경우엔 상기 제2 인휠 모터(31)를 구동 제어하는 일반 모드(S60), 상기 제1 인휠 모터(21)를 구동 제어하는 고속 모드(S80), 및 상기 제1 인휠 모터(21)와 상기 제2 인휠 모터(31)를 모두 구동 제어하는 터보 모드(S90) 중 어느 하나가 수행됨으로써 두개의 인휠 모터에 대한 효율적인 제어가 가능한 특징을 갖는다.

Description

듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법{Method for Control Dual In-wheel Motor type Electric Two-wheeled Vehicle}

본 발명은 전동 이륜차에 관한 것으로, 특히 전/후륜에 각각 구동 모터가 적용된 전동 이륜차를 어느 하나의 모터 고장에 따른 후륜고장 모드와 전륜고장 모드 및 모터 정상에 따른 일반모드, 고속모드, 터보모드, 모터고장 구동모드로 다양하게 운영할 수 있는 듀얼 인휠 모터 제어 방법에 관한 것이다.

최근 들어 전동 이륜차는 전륜 또는 후륜에 인휠 모터 장착이 확대되고 있다.

이러한 이유는 상기 인휠 모터는 휠 안에 모터가 있어 구동력을 직접 그리고 독립적으로 제어하여 차체 무게를 줄일 수 있고, 특히 동력 손실 줄이고 차체 공간을 넓힐 수 있기 때문이다.

일본공개특허 JP 2004-0187329 A (2004.07.02)

하지만, 상기 전동 이륜차는 전륜 또는 후륜에 장착된 1개의 인휠 모터로 구동됨으로써 인휠 모터 고장 상황에서 전동 이륜차 구동이 불가하고, 이는 구동 모터 고장에 대한 안정성을 보장할 수 없도록 한다.

특히 1개의 인휠 모터는 모터 사용 시 효율적인 구동을 어렵게 하고, 전동 이륜차의 빈번한 제동 상황에서 배터리에 대한 회생 제동 제어도 불가능할 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 전륜의 저속 고효율 모터와 후륜의 고속 고효율 모터로 하여 인휠 듀얼 모터가 적용됨으로써 전동 이륜차를 어느 하나의 모터 고장에 따른 후륜고장 모드와 전륜고장 모드 및 모터 정상에 따른 일반모드, 고속모드, 터보모드의 운전 모드에서 두개의 인휠 모터에 다른 명령을 주어 효율적인 제어가 가능하고, 특히 모터 고장에 따른 모터고장 구동모드에서 두 개 중 정상적인 하나의 모터를 제어함으로써 안정성이 보장되는 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법은 전동 이륜차의 주행 시, 후륜에 설치된 제1 인휠 모터의 제1 센서로부터의 검출값, 전륜에 설치된 제2 인휠 모터의 제2 센서의 검출값을 모터제어기가 읽어 오는 단계; 상기 검출값으로 상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터에 대한 고장 진단이 이루어지는 단계; 상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터의 고장 상태가 확인되는 단계; 상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터중 고장 상태인 모터가 판단되는 단계; 상기 제1 인휠 모터의 고장 시 상기 제1 인휠 모터의 고장을 상기 제2 인휠 모터의 구동으로 대체하여 전동 이륜차 주행 유지에 속도 제한 설정이 이루어지는 후륜고장 모드의 수행 단계; 및 상기 제2 인휠 모터의 고장 시 상기 제2 인휠 모터의 고장을 상기 제1 인휠 모터의 구동으로 대체하여 전동 이륜차 주행 유지가 이루어지는 전륜고장 모드의 수행 단계로 수행되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 제1 인휠 모터는 고속에서 고효율점을 갖고, 상기 제2 인휠 모터는 저속에서 고효율점을 갖는다.

바람직한 실시예로서, 상기 제1,2센서의 각각은 홀 센서와 전류 센서이다.

바람직한 실시예로서, 상기 후륜고장 모드의 단계는 상기 속도 제한 설정이 이루어지는 단계, 상기 제1 인휠 모터의 모터 연결 스위치가 제1 게이트 드라이버의 오프(Off)로 끊어지는 단계, 및 상기 제2 인휠 모터의 토크 또는 상기 전동 이륜차의 속도가 설정되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 속도 제한 설정은 70%를 적용한다.

바람직한 실시예로서, 상기 전륜고장 모드의 단계는 상기 제2 인휠 모터의 모터 연결 스위치가 제2 게이트 드라이버의 오프(Off)로 끊어지는 단계, 및 상기 제1 인휠 모터의 토크 또는 상기 전동 이륜차의 속도가 설정되는 단계로 수행된다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법은 전동 이륜차의 주행 시, 후륜에 설치된 제1 인휠 모터의 제1 센서로부터의 검출값, 전륜에 설치된 제2 인휠 모터의 제2 센서의 검출값을 모터제어기가 읽어 오는 단계; 상기 검출값으로 상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터에 대한 고장 진단이 이루어지는 단계; 상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터의 정상 상태가 확인되는 단계; 상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터의 토크 설정 또는 상기 전동 이륜차의 속도 설정이 이루어지는 단계; 상기 전동 이륜차의 필요 토크가 판단되는 단계; 상기 필요 토크가 현재 모터 토크 보다 작은 경우, 상기 제2 인휠 모터의 구동 제어에 의한 일반 모드에서 상기 제1 인휠 모터의 구동 제어에 의한 고속 모드로 전환되어 상기 전동 이륜차 주행이 이루어지는 단계; 및 상기 필요 토크가 현재 모터 토크 보다 큰 경우, 상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터의 구동 제어에 의한 터보 모드로 상기 전동 이륜차 주행이 이루어지는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 일반 모드와 상기 고속 모드의 전환은 전환 속도를 적용하고, 상기 전환 속도는 상기 일반 모드의 전동 이륜차 속도와 상기 고속 모드의 전동 이륜차 속도에서 중간속도 기점을 적용한다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전동 이륜차는 후륜을 구동하는 제1 인휠 모터, 모터를 센싱하는 제1 센서 및 모터 연결을 온/오프(On/Off)하는 제1 게이트 드라이버로 이루어진 후륜구동 모터부; 전륜을 구동하는 제2 인휠 모터, 모터를 센싱하는 제2 센서 및 모터 연결을 온/오프(On/Off)하는 제2 게이트 드라이버로 이루어진 전륜구동 모터부; 및 상기 제1 센서에서 검출된 센서 데이터로부터의 상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 센서에서 검출된 센서 데이터로부터의 상기 제1 인휠 모터에 대한 모터 고장 진단 후, 상기 제1 게이트 드라이버 또는 상기 제2 게이트 드라이버로 고장 모터의 연결을 끊고 정상적인 한개의 모터를 구동 제어하여 전동 이륜차 주행을 유지시켜주는 모터제어기가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 모터제어기는 상기 제1 인휠 모터와 상기 제1 인휠 모터의 정상 상태에서 필요 토크를 현재 모터 토크가 비교하고, 상기 필요 토크가 작으면 상기 제2 인휠 모터를 구동 제어하며, 상기 필요 토크가 크면 상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터를 모두 구동 제어하고, 상기 제2 인휠 모터의 구동 중 전환 속도가 현재 속도보다 커지면 상기 제1 인휠 모터의 구동 제어로 변경한다.

이러한 본 발명의 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어는 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, 전/후륜에 각각 장착되어 2개로 구성된 인휠 모터로 인휠 모터 사용 시 듀얼로 제어가 가능함으로써 전동 이륜차의 구동 모터 제어 시 가질 수 있는 이점이 최대화될 수 있다. 둘째, 듀얼 인휠 모터 사용으로 전동 이륜차가 효율적으로 구동되면서 제동에 따른 배터리의 회생 제동이 가능하다. 셋째, 운전 모드를 저속 고효율 모터 1의 100% 사용 일반모드, 고속 고효율 모터 2의 100% 사용 고속모드, 일정수준 이상 필요 토크에 따른 모터 1,2의 동시 사용 터보모드로 구분함으로써 듀얼 모터 구동 방식이 운전 모드에 따라 다양하게 구현될 수 있다. 넷째, 듀얼 모터 중 하나의 모터가 고장이 났을 경우에도 구동 모터 고장에 대한 안정성이 보장될 수 있다. 다섯째, 모터 고장 구동 모드를 게이트 드라이버(Gate Driver) Off/모터 연결 Off를 적용한 전륜 동작과 회생제동 수행/구동제어를 적용한 후륜 동작으로 구분하여 제어하는 전륜고장 모드, 회생제동 수행/구동제어/속도 제한을 적용한 전륜 동작, 게이트 드라이버(Gate Driver) Off/모터 연결 Off를 적용한 후륜 동작으로 구분하여 제어하는 후륜고장 모드로 다양화가 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 인휠 모터 시스템 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전륜쪽 모터 또는 후륜쪽 모터의 고장 시 듀얼 인휠 모터의 모터 고장 구동 모드 상태이고, 도 4는 본 발명에 따른 모터 정상 운전 모드 중 전륜과 후륜쪽 모터 중 하나만 구동하는 일반(저속) 모드 및 고속 모드 상태이며, 도 5는 본 발명에 따른 모터 정상 운전 모드 중 전륜과 후륜쪽 모터를 함께 구동하는 터보 모드 상태이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법은 모터에 설치된 센서로부터 센서 데이터를 읽어(S11)와 인휠 모터 시스템의 듀얼 모터에 대한 고장진단(S12)이 이루어진 후, 모터 고장 여부 확인(S21) 시 전/후륜에 대한 고장 모터 확인(S22)이 이루어지면, 고장난 모터를 제외하여 정상 상태인 한 개의 모터만을 구동 제어하는 모터고장 구동모드의 수행(S31~S33/S41~S42)되거나 또는 정상상태인 두 개의 모터에 대한 토크 또는 속도 설정(또는 입력)(S51) 후 필요토크 조건(S52)이 확인되고, 두개의 모터를 모두 구동 제어하는 모터정상 운전 모드의 (S60~S90)로 수행됨을 특징으로 한다.

특히 상기 모터고장 구동모드의 단계는 전/후륜 쪽 모터를 메인 모터와 서브 모터로 구분하고, 메인 모터 고장을 서브 모터로 대응하는 후륜고장 모드(S31~S33) 및 서브 모터 고장을 메인 모터로 대응하는 전륜고장 모드(S41~S42)로 구분된다.

또한 상기 모터정상 운전 모드(S60~S90)는 서브 모터만으로 구동 제어를 수행하는 일반 모드(S60), 서브 모터의 구동 제어를 메인 모터의 구동 제어로 전환하는 고속 모드(S80), 및 메인 모터와 서브 모터에 대한 구동 제어를 함께 수행하는 터보 모드(S90)로 구분된다.

따라서 상기 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법은 전/후륜 각각 장착에 의한 듀얼 모터 구동 방식을 이용함으로써 듀얼로 전동 이륜차의 구동 모터 제어 시 가질 수 있는 이점 활용 및 효율적인 구동 및 회생 제동이 가능하며, 특히 듀얼 인휠 모터 중 하나의 모터가 고장이 났을 경우 전륜과 후륜에 대한 구동 방식으로 구동 모터 고장에 대한 안정성도 보장할 수 있는 장점을 갖는다.

한편 도 2를 참조하면, 전동 이륜차(1)는 인휠 모터 시스템(10)을 포함하고, 상기 인휠 모터 시스템(10)은 전륜(3)과 후륜(5)을 모두 구동 제어하도록 구성된다.

이로부터 상기 전동 이륜차(1)는 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차로 특징되며, 이를 통해서 인휠 모터 시스템(10)의 모터제어기(40)가 후륜고장 모드(S30), 전륜고장 모드(S40), 일반 모드(S60), 고속 모드(S80), 및 터보 모드(S90)를 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법으로 구현할 수 있도록 한다.

일례로 상기 전동 이륜차(1)는 전륜(3)과 후륜(5)의 두 바퀴로 주행하는 오토바이. 스크터, 전동 자전거, 개인이동수단인 퍼스널 모빌리티(Personal Mobility)일 수 있다.

다만 상기 전동 이륜차(1)는 배터리(도시되지 않음)를 더 포함하고, 상기 배터리는 모터제어기(40)의 제어로 제1,2 인휠 모터(21,31)에 전원을 공급하면서 제동 시 모터제어기(40)의 회생제동 제어로 SOC(State Of Charge)의 충전이 이루어진다.

구체적으로 상기 인휠 모터 시스템(10)은 후륜(5)에 장착된 후륜구동 모터부(20), 전륜(3)에 장착된 전륜구동 모터부(30) 및 후/전륜구동 모터부(20,30)를 모두 제어하는 모터제어기(40)로 구성된다.

일례로 상기 후륜구동 모터부(20)는 제1 인휠 모터(21), 제1 센서(23) 및 제1 게이트 드라이버(25)로 이루어지고, 상기 제1 인휠 모터(21)는 후륜(5)에 내장된 일체 구조이면서 모터제어기(40)의 제어로 후륜(5)을 구동하며, 상기 제1 센서(23)는 모터 내장형 홀 센서와 전류 센서로 구성되어 제1 인휠 모터(21)의 모터 회전수 및 전류 크기를 검출해 모터제어기(40)로 전송하고, 상기 제1 게이트 드라이버(25)는 제1 인휠 모터(21)와 모터제어기(40)를 전기회로로 이어주는 연결스위치로서 모터제어기(40)에 의해 연결 끊어짐의 스위치 OFF 및 연결 이어짐의 스위치 ON으로 동작한다.

특히 상기 제1 인휠 모터(21)는 고속에서 고효율점을 가지며, 메인 모터로 기능함으로써 전동 이륜차(1)의 키온(Key On) 시 우선적으로 동작한다.

일례로 상기 전륜구동 모터부(30)는 제2 인휠 모터(31), 제2 센서(33) 및 제2 게이트 드라이버(35)로 이루어지고, 상기 제2 인휠 모터(31)는 전륜(3)에 내장된 일체 구조이면서 모터제어기(40)의 제어로 전륜(3)을 구동하며, 상기 제2 센서(33)는 모터 내장형 홀 센서와 전류 센서로 구성되어 제2 인휠 모터(31)의 모터 회전수 및 전류 크기를 검출해 모터제어기(40)로 전송하고, 상기 제2 게이트 드라이버(35)는 제2 인휠 모터(31)와 모터제어기(40)를 전기회로로 이어주는 연결스위치로서 모터제어기(40)에 의해 연결 끊어짐의 스위치 OFF 및 연결 이어짐의 스위치 ON으로 동작한다.

특히 상기 제2 인휠 모터(21)는 저속에서 고효율점을 가지며, 서브 모터로 기능함으로써 전동 이륜차(1)의 키온(Key On)이 아닌 모터제어기(40)의 제어로 동작한다.

일례로 상기 모터제어기(40)는 전동 이륜차(1)의 키온(Key On) 시 배터리의 전원을 제1 인휠 모터(21)에 우선적으로 공급하고, 제1,2 센서(23,33)의 홀 센서와 전류 센서의 신호값을 읽어 제1,2 인휠 모터(21,31) 각각에 대한 고장 여부를 판단하며, 제1,2 게이트 드라이버(35)의 온/오프(On/Off) 제어로 제1,2 인휠 모터(21,31) 각각에 대한 배터리 전원을 제어하여 준다. 이 경우 상기 메모리에는 센서 검출값을 매칭하는 센서 기준값이 목록화되면서 모터 고효율점을 포함한 모터 효율/속도/토크 맵이 더 포함된다.

특히 상기 모터제어기(40)는 제1,2 인휠 모터(21,31)의 고장 확인(S10~S20)과 함께 모터고장 구동모드(S30~S40)/모터정상 운전 모드(S50~S90)의 각각에 대한 제어 로직을 프로그램으로 저장한 메모리가 적용된 중앙처리장치로 동작한다.

나아가 상기 모터제어기(40)는 전동 이륜차(1)의 감속이나 제동 시 회생제동 제어로 배터리의 SOC(State Of Charge)를 제어하여 준다. 이 경우 상기 회생제동 제어는 하이브리드 차량이나 전기 자동차와 동일한 원리를 적용하여 수행된다.

이하 상기 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법을 도 2 내지 도 5를 참조로 상세히 설명한다. 이 경우 제어주체는 모터제어기(40)이고, 제어 대상은 제1,2 인휠 모터(21,31)이다.

먼저 모터제어기(40)는 전동 이륜차(1)의 키온(Key On) 시 인휠 모터 시스템 상태 확인을, S11의 모터 센서 데이터 읽음 단계, S12의 모터 고장 진단 단계로 수행한다.

도 2를 참조하면, 상기 모터 센서 데이터 읽음(S11)은 후륜(5) 쪽 제1 인휠 모터(21)의 제1 센서(23)인 홀 센서와 전류 센서의 검출값, 및 전륜(3) 쪽 제2 인휠 모터(31)의 제2 센서(33)인 홀 센서와 전류 센서의 검출값을 읽어 수행하고, 모터 효율/속도/토크 맵에서 센서 검출값을 센서 기준값과 매칭으로 확인함으로써 상기 모터 고장 진단(S12)을 수행한다.

이어 모터제어기(40)는 모터별 고장 확인을 S21의 모터 고장 확인 단계, S22의 고장 모터 위치 구분 단계로 수행한다.

일례로 상기 모터 고장 확인(S21)은 모터 효율/속도/토크 맵에서 센서 검출값이 센서 기준값을 벗어난 즉, 매칭 불일치로 이루어지며, 상기 고장 모터 위치 구분(S22)은 매칭 불일치 상태인 센서 검출값이 발생된 제1 센서(23)와 제2 센서(33)로부터 제1 인휠 모터(21)와 제2 인휠 모터(31)가 확인되어 판정된다.

그 결과 모터제어기(40)는 고장 모터 위치 구분(S22)을 통해 전/후륜 쪽 모터를 메인 모터와 서브 모터로 구분하고, 모터고장 구동모드를 고장난 모터를 제외하여 정상 상태인 한 개의 모터(즉, 메인 모터 또는 서브 모터)만을 구동 제어하는 후륜고장 모드(S31~S33)와 전륜고장 모드(S41~S42)로 구분한다.

구체적으로 상기 후륜고장 모드(S31~S33)는 메인 모터 고장(즉, 제1 인휠 모터(21))을 정상적인 서브 모터(즉, 제2 인휠 모터(31))로 대응하는 제어로서, 이는 S31의 속도 제한 설정 단계, S32의 모터 연결 스위치 끊음 단계, S33의 토크 또는 속도 입력 단계로 수행한다.

일례로 상기 속도 제한은 제2 인휠 모터(31)로 낼 수 있는 전동 이륜차(1)의 주행속도 중 약 70%로 설정(31)되며, 상기 모터 연결 스위치 오프(Off)는 제1 인휠 모터(21)에 적용(S32)되고, 상기 토크 입력(또는 설정)은 제2 인휠 모터(31)에 적용되면서 상기 속도 입력(또는 설정)은 전동 이륜차(1)의 주행속도에 적용(S33)된다.

구체적으로 상기 전륜고장 모드(S41~S42)는 서브 모터 고장(즉, 제2 인휠 모터(31))을 정상적인 메인 모터(즉, 제1 인휠 모터(21))로 대응하는 제어로서, 이는 S41의 모터 연결 스위치 끊음 단계, S42의 토크 또는 속도 입력 단계로 수행한다.

일례로 상기 모터 연결 스위치 오프(Off)는 제2 인휠 모터(31)에 적용(S41)되고, 상기 토크 입력(또는 설정)은 제1 인휠 모터(21)에 적용되면서 상기 속도 입력(또는 설정)은 전동 이륜차(1)의 주행속도에 적용(S42)된다.

도 3을 참조하면, 상기 전동 이륜차(1)는 후륜고장 모드(S30)에서 전륜(3)에 대해 메인 모터로 동작하는 제 2 인휠 모터(31)가 100% 대비 약 70%의 속도제한에 따른 구동제어를 수행하면서 회생제동도 함께 수행하는 반면, 후륜(3)의 메인 모터이던 제 1 인휠 모터(21)는 제1 게이트 드라이버(25)의 OFF로 모터 연결 해제 상태이다.

반면 상기 전동 이륜차(1)는 전륜고장 모드(S40)에서 전륜(3)의 서브 모터이던 제 2 인휠 모터(31)는 제1 게이트 드라이버(35)의 OFF로 모터 연결 해제 상태이지만 후륜(5)에 대해 메인 모터로 동작하는 제1 인휠 모터(21)가 동일한 구동제어를 지속하여 수행한다.

이와 같이 어느 하나의 모터 고장 시 고장 모터는 게이트 드라이버(25,35)의 오프(Off)와 모터 연결 해제 후 프리 휠(Free Wheel)로 주행하면서 속도 제한 상황에서 정상모터는 일반적인 구동제어 및 회생제동을 수행한다. 이 경우 전륜 구동할 경우 제동 시 무게중심이 앞으로 쏠리게 될 수 있어 속도 제한 추가가 필요하기 때문이다.

한편 모터제어기(40)는 모터 고장 미확인(S21) 시 모터 효율/속도/토크 맵에서 센서 검출값이 센서 기준값과 매칭된 경우이므로 제1,2 인휠 모터(21,31)를 모두 정상상태로 진단한 후, S51의 토크 또는 속도 입력 단계로 전환한다.

일례로 상기 토크 또는 속도 입력(S51)은 제1,2 인휠 모터(21,31)의 각각에 대한 토크 입력(또는 설정) 또는 전동 이륜차(1)의 주행을 위한 속도 입력(또는 설정)이 적용된다.

계속해서 모터제어기(40)는 S52의 필요토크 확인 단계를 수행하고, 이에 하기 필요토크 확인 식을 적용한다.

필요토크 확인식: 필요 토크 > A?

여기서 “필요 토크”는 전동 이륜차(1)의 주행 상황에 따른 운전자 가속 조작 또는 모터제어기(40)의 가속 판단에 따른 모터 토크이고, “A"는 현재 모터 토크의 검출값이며, ”>“는 두 값의 크기 관계 부등호이다. 이 경우 상기 주행 상황은 평지나 내리막길 대비 오르막길 등판으로 구분되며, 상기 현재 모터 토크는 제1,2 인휠 모터(21,31)가 모두 정상적인 상태에서 제1 인휠 모터(21) 및/또는 제2 인휠 모터(31)의 모터 출력이다.

그 결과 “필요 토크 > 현재 모터 토크(A)”에서 필요 토크가 현재 모터 토크(A) 보다 작은 경우, 즉 필요 토크가 일정 수준 이하인 상황에선 S60의 일반 모드 단계로 진입하여 서브 모터인 제2 인휠 모터(31)를 구동 제어하고, S70의 모드 전환 조건 확인 단계로 S80의 고속 모드 수행 단계의 진입 여부를 확인한다.

구체적으로 상기 모드 전환 조건 확인(S70)은 일반 모드 수행(S60)과 고속 모드 수행(S80)사이에 적용되고, 일반 모드(S60)의 수행 중 전동 이륜차(1)의 속도 변화에 대해 모드 전환 판단식을 적용한다. 이 경우 상기 속도 변화는 운전자의 가속 의지에 따른 결과이다.

모드 전환 판단식: 전환속도 > B?

여기서 “전환속도”는 전동 이륜차(1)의 주행 상황에 따른 운전자 가속 조작 또는 모터제어기(40)의 가속 판단에 따른 전동 이륜차 속도이고, “B"는 전동 이륜차의 현재 속도의 검출값이며, ”>“는 두 값의 크기 관계 부등호이다. 이 경우 상기 주행 상황은 평지나 내리막길 대비 오르막길 등판으로 구분된다.

특히 상기 전환 속도는 일반 모드(S60)에서 전동 이륜차(1)의 속도와 상기 고속 모드(S80)에서 전동 이륜차(1)의 속도에 기반하여 중간속도 기점을 적용한다.

그 결과 “전환속도>현재 속도(B)“에서 전환속도가 현재 속도(B) 보다 작은 경우 일반 모드(S60)를 지속한다. 반면 “전환속도>현재 속도(B)“에서 전환속도가 현재 속도(B) 보다 큰 경우 S80의 고속 모드로 전환한다.

도 4를 참조하면, 필요 토크가 일정수준 이하인 상태에서, 상기 일반 모드(S60)는 저속효율이 좋은 제2 인휠 모터(31)를 100% 구동하여 전동 이륜차(1)를 주행하며, 반면 상기 고속 모드(S80)는 고속효율이 좋은 제1 인휠 모터(21)를 100% 구동하여 전동 이륜차(1)를 주행하는 상태이다.

특히 모터제어기(40)는 상기 고속 모드(S80)는 제2 인휠 모터(31)를 제1 인휠 모터(21)로 전환하는 시점에서 모터 효율/속도/토크 맵의 중간속도기점에 기반하여 100% 제2 인휠 모터(31) -> 100% 제1 인휠 모터(21)의 모터 비율 변경이 이루어지도록 한다.

한편 모터제어기(40)는 “필요 토크 > 현재 모터 토크(A)”에서 필요 토크가 현재 모터 토크(A) 보다 큰 경우, 즉 필요 토크가 일정 수준 이상인 상황, S90의 터보 모드로 전환한다.

도 5를 참조하면, 필요 토크가 일정수준 이상에서, 상기 터보 모드(S90)는 제1,2 인휠 모터(21,31)를 모두 구동하여 전동 이륜차(1)를 주행하는 상태이다. 이 경우 상기 제1,2 인휠 모터(21,31)의 구동은 제1 인휠 모터(21)와 제2 인휠 모터(31)의 각각을 100%로 구동하거나 또는 메인 모터인 제1 인휠 모터(21)를 100% 구동하면서 서브 모터인 제2 인휠 모터(31)를 약 50% 이상으로 구동할 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법은 제1,2 센서(23,33)의 센서 데이터로 후륜(5)쪽 제1 인휠 모터(21)와 전륜(3)쪽 제2 인휠 모터(31)의 모터 고장 진단 후, 모터 고장인 경우엔 상기 제1 인휠 모터(21)와 상기 제2 인휠 모터(31) 중 고장 모터 연결을 끊고 정상 모터만을 구동 제어하는 후륜고장 모드/전륜고장 모드 (S31~S33/S41~S42)가 전동 이륜차 주행을 유지시킴으로써 운전자와 주행 안정성이 보장되고, 반면 모터 정상인 경우엔 상기 제2 인휠 모터(31)를 구동 제어하는 일반 모드(S60), 상기 제1 인휠 모터(21)를 구동 제어하는 고속 모드(S80), 및 상기 제1 인휠 모터(21)와 상기 제2 인휠 모터(31)를 모두 구동 제어하는 터보 모드(S90) 중 어느 하나가 수행됨으로써 두개의 인휠 모터에 대한 효율적인 제어가 가능하다.

1 : 전동 이륜차 3 : 전륜
5 : 후륜 10 : 인휠 모터 시스템
20 : 후륜구동 모터부 21 : 제1 인휠 모터
23 : 제1 센서 25 : 제1 게이트 드라이버
30 : 전륜구동 모터부 31 : 제2 인휠 모터
33 : 제2 센서 35 : 제2 게이트 드라이버
40 : 모터제어기

Claims

전동 이륜차의 주행 시, 후륜에 설치된 제1 인휠 모터의 제1 센서로부터의 검출값, 전륜에 설치된 제2 인휠 모터의 제2 센서의 검출값을 모터제어기가 읽어 오는 단계;
상기 검출값으로 상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터에 대한 고장 진단이 이루어지는 단계;
상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터의 고장 상태가 확인되는 단계;
상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터 중 고장 상태인 모터가 판단되는 단계;
상기 제1 인휠 모터의 고장 시, 상기 제1 인휠 모터의 고장을 상기 제2 인휠 모터의 구동으로 대체하여 전동 이륜차 주행 유지에 속도 제한 설정이 이루어지는 후륜고장 모드의 수행 단계; 및
상기 제2 인휠 모터의 고장 시, 상기 제2 인휠 모터의 고장을 상기 제1 인휠 모터의 구동으로 대체하여 전동 이륜차 주행 유지가 이루어지는 전륜고장 모드의 수행 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 인휠 모터는 고속에서 고효율점을 갖고,
상기 제2 인휠 모터는 저속에서 고효율점을 갖는 것을 특징으로 하는 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 홀 센서와 전류 센서인 것을 특징으로 하는 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 후륜고장 모드의 단계는
상기 속도 제한 설정이 이루어지는 단계,
상기 제1 인휠 모터의 모터 연결 스위치가 제1 게이트 드라이버의 오프(Off)로 끊어지는 단계, 및
상기 제2 인휠 모터의 토크 또는 상기 전동 이륜차의 속도가 설정되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 속도 제한 설정은 70%인 것을 특징으로 하는 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 전륜고장 모드의 단계는
상기 제2 인휠 모터의 모터 연결 스위치가 제2 게이트 드라이버의 오프(Off)로 끊어지는 단계, 및
상기 제1 인휠 모터의 토크 또는 상기 전동 이륜차의 속도가 설정되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법.
전동 이륜차의 주행 시, 후륜에 설치된 제1 인휠 모터의 제1 센서로부터의 검출값, 전륜에 설치된 제2 인휠 모터의 제2 센서의 검출값을 모터제어기가 읽어 오는 단계;
상기 검출값으로 상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터에 대한 고장 진단이 이루어지는 단계;
상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터의 정상 상태가 확인되는 단계;
상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터의 토크 설정 또는 상기 전동 이륜차의 속도 설정이 이루어지는 단계;
상기 전동 이륜차의 필요 토크가 판단되는 단계;
상기 필요 토크가 현재 모터 토크 보다 작은 경우, 상기 제2 인휠 모터의 구동 제어에 의한 일반 모드에서 상기 제1 인휠 모터의 구동 제어에 의한 고속 모드로 전환되어 상기 전동 이륜차 주행이 이루어지는 단계; 및
상기 필요 토크가 현재 모터 토크 보다 큰 경우, 상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터의 구동 제어에 의한 터보 모드로 상기 전동 이륜차 주행이 이루어지는 단계
가 포함되는 것을 특징으로 하는 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 제1 인휠 모터는 고속에서 고효율점을 갖고,
상기 제2 인휠 모터는 저속에서 고효율점을 갖는 것을 특징으로 하는 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 홀 센서와 전류 센서인 것을 특징으로 하는 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 일반 모드와 상기 고속 모드의 전환은 전환 속도를 적용하고,
상기 전환 속도는 상기 일반 모드의 전동 이륜차 속도와 상기 고속 모드의 전동 이륜차 속도에서 중간속도 기점을 적용하는 것을 특징으로 하는 듀얼 인휠 모터 적용 전동 이륜차의 제어 방법.
후륜을 구동하는 제1 인휠 모터, 모터를 센싱하는 제1 센서 및 모터 연결을 온/오프(On/Off)하는 제1 게이트 드라이버로 이루어진 후륜구동 모터부;
전륜을 구동하는 제2 인휠 모터, 모터를 센싱하는 제2 센서 및 모터 연결을 온/오프(On/Off)하는 제2 게이트 드라이버로 이루어진 전륜구동 모터부; 및
상기 제1 센서에서 검출된 센서 데이터로부터의 상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 센서에서 검출된 센서 데이터로부터의 상기 제1 인휠 모터에 대한 모터 고장 진단 후, 상기 제1 게이트 드라이버 또는 상기 제2 게이트 드라이버로 고장 모터의 연결을 끊고 정상적인 한개의 모터를 구동 제어하여 전동 이륜차 주행을 유지시켜주는 모터제어기
가 포함되는 것을 특징으로 하는 전동 이륜차.
청구항 13에 있어서, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서는 홀 센서와 전류 센서인 것을 특징으로 하는 전동 이륜차.
청구항 11에 있어서, 상기 모터제어기는
상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터의 정상 상태에서 필요 토크를 현재 모터 토크가 비교하고,
상기 필요 토크가 작으면 상기 제2 인휠 모터를 구동 제어하며,
상기 필요 토크가 크면 상기 제1 인휠 모터와 상기 제2 인휠 모터를 모두 구동 제어하고,
상기 제2 인휠 모터의 구동 중 전환 속도가 현재 속도보다 커지면 상기 제1 인휠 모터의 구동 제어로 변경하는 것을 특징으로 하는 전동 이륜차.