KR101113580B1 - 내리막에서 정속 주행 제어 방법 - Google Patents

내리막에서 정속 주행 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내리막에서 정속 주행 제어 방법에 관한 것으로, 차량이 내리막 주행을 할 경우에, 배터리의 충전 상태를 확인하고 배터리가 만 충전 상태가 아니라면, 모터에서 배터리를 충전 시키는 음의 토크를 이용하여, 현재 주행 차속과 목표 차속의 차이인 차속 차이에 비례하는 차량을 정속 주행시키기 위한 정속 주행 토크와 동일한 토크를 생성할 수 있다.
내리막, 음의 토크, 엔진, 배터리, 모터

Description

내리막에서 정속 주행 제어 방법{AUTO-CRUISE CONTROL METHOD ON DOWNHILL}
본 발명은 내리막에서 정속 주행 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 차량이 내리막 주행 시 모터에서 배터리를 충전 시키는 음의 토크를 이용하여, 별도의 기어 감속 없이 차량을 정속 주행 시킬 수 있는 내리막에서 정속 주행 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동 변속기 차량은 내리막 주행 시, 목표로 하는 차속과 실제 주행 차속 차이를 줄이기 위해서 엔진의 연료 차단(Fuel cut)이 이루어지면서 엔진의 동작 속도 및 온도 등에 따른 엔진 마찰 토크를 생성하고, 이를 이용하여 차속의 차이를 줄인다. 또는 자동 변속기 차량은 자동 변속기의 단을 변속하여 실제 주행 차속과 목표 차속 차이를 줄일 수 있다.
그러나 이와 같이, 연료 차단 및 자동변속기의 단을 변속하여, 실제 주행차속과 목표 차속의 차이를 줄일 수는 있으나, 실제 주행 차속과 목표 차속 차이에 정확히 대응되는 음의 토크를 생성하기는 어렵다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 차량이 내리막 주행 시 배터리의 충전 상태가 만 충전 상태가 아닐 때에는 모터에서 배터리를 충전 시키는 음의 토크를 이용하여, 별도의 기어 감속 없이 차량을 정속 주행시킬 수 있는 내리막에서 정속 주행 제어 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 내리막에서 정속 주행 제어 방법은 차량의 현재 주행 차속과 목표 차속의 차속 차이가 기준차이 이상으로 일정시간 유지되면, 차량이 내리막 주행하는 것으로 제어기에서 판단하는 내리막 주행 확인 단계와, 상기 차량이 내리막 주행을 하는 것으로 판단되면, 모터가 배터리를 만 충전 시키는데 필요한 토크인 모터 최대 충전 토크(Tm)가 연료 차단 상태에서 엔진 구동시 발생되는 마찰로 인해 손실되는 토크인 엔진 마찰 토크(Tef)를 초과하는지 여부와, 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"을 초과하는지 여부를 제어기에서 확인하는 토크 확인 단계와, 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 엔진 마찰 토크(Tef)이하이고 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"이하일 때에는 배터리가 만 충전 상태인 것이므로, 상기 엔진 마찰 토크(Tef)에 의해 차량을 정속 주행시키는 엔진 모드 단계가 진행되고, 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 상기 엔진 마찰 토크(Tef)를 초과할 경우에는, 상기 모터 최대 충전 토크에 의해 차량을 정속 주행시키는 모터 모드 단계가 진행되며, 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 엔진 마찰 토크(Tef)이하이고 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"을 초과하는 경우에는 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)와 상기 엔진 마찰 토크(Tef)에 의해 차량을 정속 주행 시키는 모터 엔진 모드가 진행되는 모드 결정 단계를 포함할 수 있다.
상기 토크 확인 단계는 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 상기 엔진 마찰 토크(Tef)를 초과하는지 여부를 상기 제어기에서 확인하는 토크 비교 단계 및 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 상기 엔진 마찰 토크(Tef) 보다 더 작을 경우에, 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"을 초과하는지를 상기 제어기에서 확인하는 모터토크 확인 단계를 포함할 수 있다.
상기 모터 모드 단계에서는 상기 현재 주행 차속과 목표 차속의 차이에 비례하는 토크인 정속 주행 토크에 대응하도록, 상기 모터가 음의 토크를 생성하여 상기 배터리를 충전하므로 써, 차량을 정속 주행 시킬 수 있다.
상기 모터 엔진 모드 단계에서는 상기 현재 주행 차속과 목표 차속의 차이에 비례하는 토크인 정속 주행 토크에 대응하도록, 엔진 마찰 토크(Tef)와 모터에 의해 생성된 음의 토크에 의해서 차량을 정속 주행 시킬 수 있다.
상기 모드 결정 단계이후에는 상기 차량의 상기 현재 주행 차속과 상기 목표 차속의 상기 차속 차이가 상기 기준차이 미만으로 상기 일정시간 유지되면, 차량이 내리막 주행이 종료 된 것을 판단하는 내리막 주행 종료 확인 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 내리막에서 정속 주행 제어 방법은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 차량이 내리막 주행 시 배터리의 충전 상태가 만 충전 상태가 아닐 때에는 모터에서 배터리를 충전 시키는 음의 토크를 이용하여, 별도의 기어 감속 없이 차량을 정속 주행할 수 있게 된다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 내리막에서 정속 주행 제어 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이 내리막에서 정속 주행 제어 방법은 내리막 주행 확인 단계(S1), 토크 확인 단계(S2), 모드 결정 단계(S3) 및 내리막 주행 종료 확인 단계(S4)를 포함한다. 그리고 상기 모드 결정 단계(S3)는 배터리의 충전 상태에 따라 모터 및 엔진이 동작하는 모터 모드 단계(S31), 모터 엔진 모드 단계(S32) 및 엔진 모드 단계(S33)를 포함한다.
우선 상기 내리막 주행 확인 단계(S1)는 제어기에서 차량이 현재 주행하는 차속인 주행 차속과 목표로 하는 이상적인 차속인 목표 차속의 차속 차이가 기준차이 이상으로 일정시간 유지되면, 차량이 내리막 주행하는 것으로 판단한다.
그리고 내리막 주행 확인 단계(S1)에서 제어기는 운전자의 요구 토크에 따른 차량의 목표 차속을 산출하고, 현재 차량의 주행 차속을 센싱하여, 상기 목표 차속 과 상기 주행 차속을 비교한다. 그리고 상기 주행 차속에서 목표차속을 뺀, 차속 차이가 기준 차이 이상으로 일정 시간 유지되는지 여부를 판단한다.
그리고 상기 기준 차이는 차량의 구동 부품들에 의해서 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하도록 설정된 값으로, 차량의 엔진 및 구동 모터 등의 동작 상태에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 그리고 일정 시간은 차량이 내리막을 주행하는지 여부를 판단하기 위한 시간으로, 차량의 구동 부품이상으로 차속이 급상승 또는 급 하강하는 경우를 제외하기 위함이다.
그리고 내리막 주행 확인 단계(S1)에서 차속 차이가 기준 차이 미만이거나, 차속 차이가 기준 차이 이상으로 일정시간 유지되지 않을 경우, 차량이 주행하는 노면이 내리막이 아닌 것으로 판단하여, 내리막에서의 차량의 정속 주행 제어를 종료한다.
그리고 내리막 주행 확인 단계(S1)에서 차속 차이가 기준 차이 이상으로 일정 시간 유지될 경우 모드 결정을 위해 토크 확인 단계(S2)가 실행된다.
상기 토크 확인 단계(S2)에서는 배터리의 충전 상태를 확인하고 모터가 배터리를 만 충전 시키는데 필요한 토크인 모터 최대 충전 토크(Tm)가 연료 차단(fuel cut)에서 엔진 구동시 발생되는 마찰로 인해 손실되는 토크인 엔진 마찰 토크(Tef)를 초과하는지 여부와 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"을 초과하는지 여부를 제어기에서 확인한다.
그리고 토크 확인 단계(S2)는 토크 비교 단계(S21)와 모터 토크 비교 단계(S22)를 포함한다.
상기 토크 비교 단계(S21)에서는 모터 최대 충전 토크(Tm)가 엔진의 마찰로 손실되는 토크인 엔진 마찰 토크(Tef)를 초과하는지를 제어기에서 확인한다. 예를 들어, 상기 제어기는 제1비교기를 포함하고, 상기 제1비교기는 모터 최대 충전 토크(Tm)가 엔진 마찰 토크(Tef)를 초과하면 "1"을 출력하고, 엔진 마찰 토크(Tef)가 모터 최대 충전 토크(Tm)이상이면 "0"을 출력하는 출력신호를 생성하여, 모터 모드인지 여부를 결정하는 모드 결정부로 출력 신호를 전송할 수 있다.
상기 토크 비교 단계(S21)에서 모터 최대 충전 토크(Tm)가 엔진 마찰 토크(Tef)를 초과하면, 모터 최대 충전 토크에 의해 차량을 정속 주행시키기 위해 모터 모드 단계(S31)가 실행된다.
그리고 상기 토크 비교 단계(S21)에서 모터 최대 충전 토크(Tm)가 엔진 마찰 토크(Tef)이하이면, 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"을 초과하는지 여부를 확인하기 위해서 모터 토크 비교 단계(S22)가 실행된다.
이러한 상기 모터 토크 비교 단계(S22)에서는 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 상기 엔진 마찰 토크(Tef) 보다 더 작을 경우에, 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"을 초과하는지를 상기 제어기에서 확인한다. 예를 들어 제어기는 제2비교기를 포함하며, 제2비교기에서 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"을 초과하면 "1"을 출력하고, 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"이하이면 "0"을 출력하는 출력신호를 생성하여, 엔진 모드인지 모터 엔진 모드인지 결정하는 모드 결정부로 출력 신호를 전송할 수 있다. 그리고 제어기에 포함되는 모드 결정부는 제1비교기 및 제2비교기에서 출력되는 출력신호에 따라, 엔진 및 모터의 동작을 제어하여, 엔진모드, 모터모 드 및 모터 엔진 모드를 결정할 수 있다.
상기 모터 토크 비교 단계(S22)에서 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"을 초과하면, 모터 최대 충전 토크(Tm)와 엔진 마찰 토크(Tef)에 의해 차량을 정속 주행시키기 위해 모터 엔진 모드 단계(S32)가 실행된다.
그리고 상기 모터 토크 비교 단계(S22)에서 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"이하이면, 배터리가 만 충전 상태로 배터리의 충전이 불가능한 상황이므로 엔진 마찰 토크(Tef)에 의해 차량을 정속 주행시키기 위해 엔진 모드 단계(S33)가 실행된다.
상기 모드 결정 단계(S3)에서는 토크 확인 단계(S2)에서 확인된 배터리의 충전상태에 의해 결정되는 최대 충전 토크(Tm)에 따라 엔진 및 모터의 구동을 결정하여, 차량의 내리막길 주행 시 동작 모드를 결정한다.
상기 모터 모드 단계(S31)에서는 차량의 현재 주행 차속과 목표 차속의 차이인 차속 차이에 비례하는 차량을 정속 주행시키기 위한 정속 주행 토크와, 동일한 음의 토크를 생성하여 상기 배터리를 충전하므로 써, 차량을 정속 주행시킬 수 있다. 즉, 모터 모드 단계(S31)에서는 차량이 정속 주행을 하기 위해서, 정속 주행 토크를 요구할 경우 모터가 배터리를 충전시키는 음의 토크를 생성하여, 모터만으로 목표하는 목표 차속으로 변속 가능하다.
그리고 모터 엔진 모드 단계(S32)에서는 정속 주행 토크가 모터 최대 충전 토크(Tm)보다 더 클 경우에는 엔진 마찰 토크(Tef)와, 모터에서 배터리를 충전하기 위한 음의 토크를 생성하여, 차량을 정속 주행시킬 수 있다. 그리고 모터 엔진 모 드 단계(S32)에서는 정속 주행 토크가 모터 최대 충전 토크(Tm)보다 작을 경우에는 모터 모드 단계(S31)와 동일하게 모터만으로 음의 토크를 생성하여, 차량을 정속 주행시킬 수 있다. 즉, 모터 엔진 모드 단계(S32)에서는 정속 주행 토크에 대응하도록, 엔진 마찰 토크(Tef)와 모터에 의해 생성된 음의 토크에 의해서 목표하는 목표 차속으로 변속 가능하다.
그리고 엔진 모드 단계(S33)에서는 배터리가 만 충전 상태로 배터리의 충전이 불가능한 상황이므로 모터에 의한 음의 토크를 생성할 수 없으므로, 연료 차단(fuel cut)시 엔진의 마찰로 손실되는 토크인 엔진 마찰 토크(Tef)만큼의 음의 토크를 생성한다. 이때, 엔진 마찰 토크(Tef) 정속 주행 토크 차이에 발생되는 오차에 대해서는 부가적으로 모니터링 하여, 부가적으로 변속기의 기어를 저속기어(down shift)로 변속한다.
그리고 상기 모드 결정 단계(S3)이후에는 차량이 내리막 주행으로 유지되고 있는지 여부를 판단하기 위해서 내리막 주행 종료 확인 단계(S4)가 실행된다.
상기 내리막 주행 종료 확인 단계(S4)는 현재 주행 차속과 상기 목표 차속의 차속 차이가 기준차이 미만으로 일정시간 유지되면, 차량이 내리막 주행이 종료 된 것을 판단한다. 그리고 내리막 주행 종료 확인 단계(S4)에서 차속 차이가 기준 차이 이상이거나, 차속 차이가 기준차이 미만으로 일정시간 미만 유지되면, 차량이 계속 내리막 주행하는 것으로 판단하고, 토크 확인 단계(S2)가 재실행된다.
그리고 내리막 주행 종료 확인 단계(S4)에서 차속 차이가 기준차이 미만으로 일정시간 유지되면, 차량의 내리막 주행이 종료 된 것으로 판단하고, 내리막에서 정속 주행 제어를 종료한다.
이와 같은 본 발명은 차량이 내리막 주행을 할 경우에, 배터리의 충전 상태를 확인하고 배터리가 만 충전 상태가 아니라면, 모터에서 배터리를 충전 시키는 음의 토크를 이용하여, 현재 주행 차속과 목표 차속의 차이인 차속 차이에 비례하는 차량을 정속 주행시키기 위한 정속 주행 토크와 동일한 토크를 생성할 수 있으므로, 별다른 기어 변속 없이 차량을 정속 주행 시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 내리막에서 정속 주행 제어 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내리막에서 정속 주행 제어 방법을 도시한 순서도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
S1; 내리막 주행 확인 단계 S2; 토크 확인 단계
S21; 토크 비교 단계 S22; 모터 토크 비교 단계
S3; 모드 결정 단계 S31; 모터 모드 단계
S32; 모터 엔진 모드 단계 S33; 엔진 모드 단계
S4; 내리막 주행 종료 확인 단계

Claims (5)

  1. 차량의 현재 주행 차속과 목표 차속의 차속 차이가 기준차이 이상으로 일정시간 유지되면, 차량이 내리막 주행하는 것으로 제어기에서 판단하는 내리막 주행 확인 단계;
    상기 차량이 내리막 주행을 하는 것으로 판단되면, 모터가 배터리를 만 충전 시키는데 필요한 토크인 모터 최대 충전 토크(Tm)가 연료 차단 상태에서 엔진 구동시 발생되는 마찰로 인해 손실되는 토크인 엔진 마찰 토크(Tef)를 초과하는지 여부와, 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"을 초과하는지 여부를 제어기에서 확인하는 토크 확인 단계;
    상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 엔진 마찰 토크(Tef)이하이고 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"이하일 때에는 배터리가 만 충전 상태인 것이므로, 상기 엔진 마찰 토크(Tef)에 의해 차량을 정속 주행시키는 엔진 모드 단계가 진행되고, 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 상기 엔진 마찰 토크(Tef)를 초과할 경우에는, 상기 모터 최대 충전 토크에 의해 차량을 정속 주행시키는 모터 모드 단계가 진행되며, 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 엔진 마찰 토크(Tef)이하이고 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"을 초과하는 경우에는 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)와 상기 엔진 마찰 토크(Tef)에 의해 차량을 정속 주행 시키는 모터 엔진 모드가 진행되는 모드 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내리막에서 정속 주행 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크 확인 단계는
    상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 상기 엔진 마찰 토크(Tef)를 초과하는지 여부를 상기 제어기에서 확인하는 토크 비교 단계; 및
    상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 상기 엔진 마찰 토크(Tef) 보다 더 작을 경우에, 상기 모터 최대 충전 토크(Tm)가 "0"을 초과하는지를 상기 제어기에서 확인하는 모터토크 확인 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내리막에서 정속 주행 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터 모드 단계에서는
    상기 현재 주행 차속과 목표 차속의 차이에 비례하는 토크인 정속 주행 토크에 대응하도록, 상기 모터가 음의 토크를 생성하여 상기 배터리를 충전하므로 써, 차량을 정속 주행 시키는 것을 특징으로 하는 내리막에서 정속 주행 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터 엔진 모드 단계에서는
    상기 현재 주행 차속과 목표 차속의 차이에 비례하는 토크인 정속 주행 토크에 대응하도록, 엔진 마찰 토크(Tef)와 모터에 의해 생성된 음의 토크에 의해서 차량을 정속 주행 시키는 것을 특징으로 하는 내리막에서 정속 주행 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 모드 결정 단계이후에는
    상기 차량의 상기 현재 주행 차속과 상기 목표 차속의 상기 차속 차이가 상기 기준차이 미만으로 상기 일정시간 유지되면, 차량이 내리막 주행이 종료 된 것을 판단하는 내리막 주행 종료 확인 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내리막에서 정속 주행 제어 방법.
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