KR101251527B1 - 전기자동차의 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전진 주행상태에서 시프트 레버가 후진 레인지(R 레인지)로 선택되는 경우 모터의 토크 출력을 "0"으로 제어하여 후진 방향 음의 토크가 발생되지 않도록 하는 전기자동차의 제어장치 및 방법이 개시된다.
본 발명은 전진 주행중인 상태에서 차속과 시프트 레버의 위치를 검출하는 과정, 기준 차속이상 조건에서 시프트 레버가 후진 레인지로 선택되는지 판단하는 과정, 시프트 레버가 후진 레인지로 선택되면 시프트 록 기능의 고장으로 판정하여 모터의 출력 토크를 "0"으로 제어하는 과정을 포함한다.

Description

전기자동차의 제어장치 및 방법{APPARATUS OF SAFETY CONTROL FOR ELECTRIC VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 전기자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전진 주행상태에서 시프트 레버가 후진 레인지(R 레인지)로 선택되는 경우 모터의 토크 출력을 "0"으로 제어하여 후진 방향 음의 토크가 발생되지 않도록 하는 전기자동차의 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

자동차에 대한 강화된 배기가스의 규제를 만족시키고, 연비 향상을 제공하기 위한 친환경 자동차로 전기자동차가 개발되어 운행되고 있다.

전기자동차는 고전압 배터리에 축적된 에너지로 모터를 구동시켜 주행을 제공하고, 감속 혹은 정지시 회생제동으로 에너지를 회수하여 배터리를 충전한다.

전기자동차는 회생제동 에너지로 배터리를 안정적으로 충전할 수 없으므로, 일정거리를 주행한 이후 혹은 주행을 마친 상태에서 상용전원을 이용하여 배터리를 충전하는 플러그 인(Plug in) 충전방식이 적용된다.

전기자동차에는 모터의 출력 속도 및 토크를 설정된 비율로 조정하는 변속기가 장착되며, 운전자에게 편의성을 제공하기 위해 통상적으로 자동변속기 혹은 무단변속기(이하, "변속기" 라 한다.)가 장착된다.

변속기에는 전진 주행중에 시프트 레버가 후진 레인지(R 레인지)로 선택되는 것을 물리적으로 차단하는 시프트 록(Shift Lock) 기능이 적용되어 있다.

시프트 록 기능은 차속 정보와 브레이크 정보를 검출하여 차속이 일정속도 이하이고, 브레이크 페달이 작동 온으로 검출되는 경우에만 시프트 레버가 전진 레인지에서 후진 레인지로 선택될 수 있도록 한다.

따라서, 전진 주행하는 상태에서 운전자의 고의 혹은 실수에 의해 시프트 레버가 후진 레인지로 선택되는 것을 물리적으로 차단한다.

즉, 차속이 일정차속 이상으로 검출되거나 브레이크 페달이 작동 온으로 검출되지 않는 경우에는 시프트 록 기능이 실행되어 시프트 레버가 후진 레인지로 선택되는 것을 물리적으로 차단한다.

또한, 시프트 레버에 시프트 록 해제 버튼이 구비되어, 이 버튼을 누르지 않으면 시프트 레버가 후진 레인지로 선택되는 것을 물리적으로 차단한다.

그러나, 시프트 록 기능에 고장이 발생한 경우 혹은 시프트 록 해제 버튼을 누른 상태에서 시프트 레버를 후진 레인지로 선택하는 경우 변속기는 후진 변속단을 결합하게 된다.

이때, 후진 방향의 음의 토크가 출력되므로 전진 주행중인 전기자동차는 감속된 다음 후진 주행을 하게 되며 전진 주행 속도가 감속되는 상태에서 운전자가 가속페달을 밟는 경우 가속 토크에 의해 후진 방향의 음의 토크가 증가되어 감속도역시 증가되므로, 급감속으로 인하여 사고 등 위험한 상황을 유발시킬 수 있다.

또한, 파워 트레인 계통에 가역적인 음의 토크가 전달되어 피로도를 증가시키므로 내구성을 악화시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 전기자동차가 전진 주행하는 상태에서 시프트 레버가 후진 레인지로 선택되는 경우 모터의 토크 출력을 "0"으로 제어하여 후진 방향의 음의 토크가 발생되지 않도록 함으로써 안전성을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따르는 특징은 전기자동차에 있어서, 주행 차속을 검출하는 차속검출부; 시프트 레버로 선택되는 레인지의 정보를 검출하는 인히비터 스위치; 모터의 구동 토크 및 속도를 제어하는 모터제어기를 포함하며,

기준 차속이상으로 전진 주행중인 상태에서 시프트 레버가 후진 레인지로 선택되면 시프트 록 기능의 고장으로 판정하고, 모터제어기를 통해 모터의 출력토크를 "0"으로 제어하는 차량제어기를 포함하는 전기자동차의 제어장치가 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 특징은, 전진 주행중인 상태에서 차속과 시프트 레버의 위치를 검출하는 과정; 기준 차속이상 조건에서 시프트 레버가 후진 레인지로 선택되는지 판단하는 과정; 시프트 레버가 후진 레인지로 선택되면 시프트 록 기능의 고장으로 판정하여 모터의 출력 토크를 "0"으로 제어하는 과정을 포함하는 전기자동차의 제어방법이 제공된다.

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이와 같이 본 발명은 전기자동차가 전진 주행중인 상태에서 시프트 록 기능의 고장으로 인하여 후진 레인지가 선택되는 경우 모터의 출력을 "0"으로 제어함으로써, 예측하지 못한 차량의 급감속이 발생을 방지하여 운행에 안정성 및 신뢰성을 제공할 수 있다.

또한, 파워 트레인 계통에서 가역적인 토크 전달이 발생되지 않아 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 제어절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 차속검출부(90)와 인히비터 스위치(100), 차량제어기(200), 모터제어기(300), 배터리관리기(400), 배터리(500), 모터(600) 및 변속기(700)를 포함한다.

차속검출부(100)는 변속기(700)의 출력축 회전속도로부터 주행 차속을 검출하여 그에 대한 정보를 차량제어기(200)에 제공한다.

인히비터 스위치(100)는 시프트 레버로 선택되는 레인지의 정보를 차량제어기(200)에 제공한다.

차량제어기(200)는 최상위 제어기로 네트워크를 통해 모터제어기(300)와 배터리관리기(400)를 연결하여 운전자의 주행요구와 차량의 상태에 따라 각각의 제어기를 통합 제어하여 전기자동차의 구동을 제어한다.

상기 차량제어기(200)는 전진 주행중인 상태에서 차속검출부(90)에서 제공되는 차속과 인히비터 스위치(100)에서 제공되는 시프트 레버의 위치를 검출하여 설정된 기준 차속이상으로 주행되는 상태에서 시프트 레버가 후진 레인지로 선택되는 경우 시프트 록 기능의 고장으로 판정한다.

그리고, 차량제어기(200)는 시프트 록 기능의 고장으로 시프트 레버가 후진 레인지로 선택됨이 검출되면 모터제어기(300)를 통해 모터(600)의 출력토크를 "0"으로 제어하여 전진 주행중인 차속에서 감속도가 발생되지 않도록 한다.

모터제어기(300)는 차량제어기(200)로부터 캔 통신으로 제공되는 제어신호에 따라 배터리(500)의 직류전압을 3상 교류전압 변환시켜 운전자의 요구와 차량의 상태에 따라 모터(600)의 출력토크 및 속도를 제어한다.

상기 모터제어기(300)는 복수개의 전력 스위칭 소자로 구성되는 인버터를 포함하며, 전력 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET, 트랜지스터 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

배터리관리기(400)는 배터리(500)의 작동 영역내에서 각 셀들의 전류, 전압, 온도 등을 검출하여 충전상태를 관리하며, 배터리(500)의 충방전 전압을 제어하여 한계전압 이하로 과방전되거나 한계전압 이상으로 과충되어 수명이 단축되는 것을 방지한다.

배터리(500)는 디수개의 단위 셀로 이루어지며, 모터(600)에 구동전압을 제공하기 위한 고전압, 예를 들어 직류 350V의 전압이 저장된다.

상기 배터리(500)는 회생제동시 모터(300)에서 발전되는 전압으로 충전되고, 플러그 인으로 접속되는 상용전원에 의해 충전된다.

모터(600)는 모터제어기(300)에서 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 구동력을 발생시키며, 제동시 발전기로 동작되어 회생에너지를 배터리(500)에 공급한다.

변속기(700)는 모터(600)의 출력축에 연결되어 전기자동차의 운전조건에 따라 변속비가 조정되어 구동륜에 동력을 출력한다.

상기 변속기(700)는 자동변속기 혹은 무단변속기가 적용될 수 있다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하여 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 제어절차는 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 제어절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.

본 발명이 적용되는 전기자동차가 전진 주행중인 상태에서(S101) 차량제어기(200)는 차속검출부(90)에서 제공되는 주행 차속을 검출하고, 인히비터 스위치(100)에서 제공되는 시프트 레버의 위치를 검출한다(S102).

이후, 차량제어기(200)는 현재의 주행 차속이 설정된 기준 차속 이상인지를 판단하여(S103), 기준 차속 이상이면 시프트 레버의 위치가 주행 레인지(D 레인지)에서 후진 레인지(R 레인지)로 선택되었는지 판단한다(S104).

상기에서 기준 차속은 크리프(Creep) 속도를 초과하는 차속 조건으로 설정될 수 있으며, 설계에 따라 가변될 수 있다.

상기 차량제어기(200)는 주행 차속이 기준 차속 이상인 조건에서 시프트 레버가 후진 레인지(R 레인지)로 선택됨이 판단되면 시프트 록 기능의 고장으로 판정한다(S105).

이후, 상기 차량제어기(200)는 모터제어기(300)에 모터(600)의 출력토크를 "0"으로 제어하는 제어신호를 출력한다(S106).

상기 모터제어기(300)는 상기 차량제어기(200)의 제어신호에 따라 모터(600)의 토크지령을 "0"으로 출력하여 모터(600)의 토크 출력이 발생되지 않도록 한다(S107).

따라서, 전진 주행중인 상태에서 시프트 록 기능의 고장으로 인하여 후진 레인지가 선택되는 경우 후진 방향의 음의 토크가 발생되는 것을 방지함으로써, 급작스런 토크 변동이 발생되지 않아 운행에 안전성 및 신뢰성이 제공될 수 있다.

그러나, 상기에서 차량제어기(200)는 주행 차속이 기준 차속 이하인 조건에서 시프트 레버가 후진 레인지(R 레인지)로 선택됨이 판단되면 모터제어기(300)를 통해 모터(600)의 출력토크를 정상적으로 제어한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

90 : 차속검출부 100 : 인히비터 스위치
200 : 차량제어기 300 : 모터제어기
400 : 배터리관리기 500 : 배터리
600 : 모터 700 : 변속기

Claims (3)

1. 전기자동차에 있어서,
   주행 차속을 검출하는 차속검출부;
   시프트 레버로 선택되는 레인지의 정보를 검출하는 인히비터 스위치;
   모터의 구동 토크 및 속도를 제어하는 모터제어기;
   를 포함하며,
   기준 차속이상으로 전진 주행중인 상태에서 시프트 레버가 후진 레인지로 선택되면 시프트 록 기능의 고장으로 판정하고, 상기 모터제어기를 통해 모터의 출력토크를 "0"으로 제어하는 차량제어기;
   를 포함하는 전기자동차의 제어장치.
2. 전진 주행중인 상태에서 차속과 시프트 레버의 위치를 검출하는 과정;
   기준 차속이상 조건에서 시프트 레버가 후진 레인지로 선택되는지 판단하는 과정;
   시프트 레버가 후진 레인지로 선택되면 시프트 록 기능의 고장으로 판정하여 모터의 출력 토크를 "0"으로 제어하는 과정;
   을 포함하는 전기자동차의 제어방법.
3. 삭제

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