KR101459425B1 - 환경차량의 토크 전환방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환경차량에서 리젠 토크와 크리프 토크가 전환되는 경계지점에 히스테리시스 구간을 적용하여 안정된 토크 전환을 제공하도록 하는 것이다.

본 발명은 리젠 토크 제어에 따라 히스테리시스 구간에 진입하는지 판단하는 과정, 히스테리시스 구간에 진입하였으면 설정된 기울기로 리젠 토크를 감소시키는 과정, 모터의 속도가 전환속도에 도달하였으면 리젠 토크에서 크리프 토크로 전환하는 과정, 크리프 토크 제어에서 리젠 토크의 전환속도에 도달하였는지 판단하는 과정, 전환속도에 도달하였으면 히스테리시스 구간으로 진입하여 일정구간 '0' 토크를 유지하는 과정, '0'토크 유지구간이 종료되면 역토크로 전환하여 리젠 토크를 실행하는 과정을 포함한다.

환경차량, 리젠 토크, 크리프 토크, 토크전환, 히스테리시스

Description

환경차량의 토크 전환방법{METHOD FOR TORQUE EXCHANGE OF GREEN CAR}

본 발명은 환경차량에 관한 것으로, 더 상세하게는 리젠 토크(Regeneration Torque)와 크리프 토크(Creep Torque)가 전환되는 경계지점에 히스테리시스 구간을 적용하여 안정된 토크 전환을 제공하도록 하는 환경차량의 토크 전환방법에 관한 것이다.

최근 들어 환경에 대한 문제가 대두됨에 따라 모터의 구동으로 주행이 제공되는 전기자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차, 하이브리드 자동차 등 다양한 형태의 환경차량이 개발되고 있다.

연료전지는 음극에 공급되는 수소, 메탄올 등의 연료와 양극에 공급되는 산화제인 산소를 전기 화학적으로 반응시켜 그 과정에서 방출되는 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전 시스템이다.

연료전지는 화석연료의 연소(산화) 반응을 거치지 않으므로, NOx나 SOx, HC, CO 등의 유해물질을 배출시키지 않고, 발전 효율이 매우 높아 미래의 발전 기술로 평가받고 있으며 에너지 절약과 환경 공해 문제 그리고 최근에 부각되고 있는 지구 온난화 문제에 대응하기 위하여 차량의 동력원으로 적용되고 있다.

연료전지 차량은 주행 중에 브레이크 페달의 작동이 검출되면 모터는 회생제동(Regeneration)으로 진입하여 제동제어에 따라 버려지는 감속 에너지를 회생시켜 배터리를 충전시키는 리젠 제어 적용된다.

또한, 차량의 출발을 부드럽게 도와주고 언덕길에서 아주 천천히 서행하거나 정차 후 출발에서 차가 뒤로 밀리지 않도록 도와주는 크리프 (Creep)제어가 적용된다.

연료전지 차량은 제동제어에 따른 회생제동이 실행되는 경우 연비향상 및 엔진 브레이크의 효과(저속감속 효과)를 높이기 위해 리젠 토크를 저속까지 유지하는 것이 바람직하나, 모터의 구동을 통해 대략적으로 7KPH 정도의 속도까지 크리프 토크를 실행시켜야 하므로 리젠 토크는 크리프 토크가 실행되는 영역, 대략적으로 7KPH 이하의 영역에서는 사용할 수 없는 특징이 있다.

도 5 및 도 6은 종래의 연료전지 차량에 적용되는 토크 전환 맵이다.

종래의 연료전지 차량에 적용되는 토크 전환은, 모터의 구동으로 주행하는 상태에서 제동제어가 검출되면 모터는 회생제동으로 진입하여 리젠 제어구간에서 일정량의 역토크로 리젠 토크가 제어되고, 감속이 진행됨에 따라 리젠 감소구간에 진입하여 리젠 토크가 감소되다가 모터의 속도가 전환속도에 도달하면 크리프 제어 구간으로 진입되어 그 순간에 역토크에서 정토크로 토크전환이 발생한다.

반대로, 모터의 구동이 크리프 토크로 제어되는 상태에서 구동속도가 점차적으로 증가되어 모터의 속도가 전환속도에 도달하면 리젠 토크 구간으로 진입하여 그 순간에 정토크에서 역토크로 토크전환이 발생한다.

이 경우 토크전환 시점에서 강력한 충격이 발생되어 주행감과 승차감을 감소시키는 문제점을 발생시킨다.

이러한 점을 개선하기 위하여 도 6에 도시된 바와 같이 리젠 토크와 크리프 토크가 전환되는 시점에 토크 '0'구간을 설정하여 역토크와 정토크간의 토크 전환이 부드럽게 실행되도록 하고 있다.

그러나, 토크 '0'의 구간에서 엔진 브레이크의 기능이 사용되지 않아 내리막 길 주행에서 안정된 제동력, 감속도가 제공되지 못하는 문제점이 발생된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 리젠 토크와 크리프 토크가 전환되는 경계지점에 히스테리시스 구간을 적용하여 안정된 토크 전환을 제공하며, 회생제동의 기능이 최대로 발휘될 수 있도록 하는 환경차량의 토크 전환방법에 관한 것이다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 환경차량은, 모터의 구동으로 크리프 토크를 제어하는 과정; 회생제동에서 리젠 토크를 제어하는 과정을 포함하고,

상기 크리프 토크와 리젠 토크가 전환되는 경계지점에 히스테리시스 구간이 적용되어 토크 전환이 실행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 특징에 따른 환경차량의 리젠 토크 전환방법은, 회생제동에 따라 리젠 토크가 제어되는 상태에서 감속에 따라 히스테리시스 구간에 진입하는 판단하는 과정; 히스테리시스 구간에 진입하였으면 리젠 감소구간을 리젠 토크로 제어한 다음 설정된 기울기로 역토크를 감소시키는 과정; 모터의 속도가 전환속도에 도달하였으면 역토크에서 정토크 전환하여 크리프 토크를 제어하는 과정을 포함한다.

또한, 본 발명의 특징에 따른 환경차량의 리젠 토크 전환방법은, 모터의 구동으로 크리프 토크가 제어되는 상태에서 모터의 속도 증가로 전환속도에 도달하였는지 판단하는 과정; 모터의 속도가 전속도에 도달하였으면 히스테리시스 구간으로 진입하여 일정구간 '0' 토크를 유지하는 과정; '0'토크 유지구간이 종료되면 역토크로 전환하여 리젠 토크 제어를 실행하는 과정을 포함한다.

또한, 본 발명의 특징에 따른 환경차량의 리젠 토크 전환방법은, 리젠 토크 제어에 따라 히스테리시스 구간에 진입하는지 판단하는 과정; 히스테리시스 구간에 진입하였으면 설정된 기울기로 리젠 토크를 감소시키는 과정; 모터의 속도가 전환속도에 도달하였으면 리젠 토크에서 크리프 토크로 전환하는 과정; 크리프 토크 제어에서 리젠 토크의 전환속도에 도달하였는지 판단하는 과정; 전환속도에 도달하였으면 히스테리시스 구간으로 진입하여 일정구간 '0' 토크를 유지하는 과정; '0'토크 유지구간이 종료되면 역토크로 전환하여 리젠 토크를 실행하는 과정을 포함한다.

전술한 구성에 의하여 본 발명은 정토크와 역토크의 관계로 상호 변환되는 토크 전환시점에서 발생하는 쇼크를 예방하여 주행감을 향상시키는 효과가 제공되고, 감속구간에서 회생제동의 기능이 최대로 제공되는 효과가 있다.

아래에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

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 실시예에 따른 환경차량의 토크 전환장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 모터가 적용되는 환경차량에서 일 예를 들어 연료전지가 적용되는 연료전지 차량을 예시로 하여 설명한다.

본 발명은 전기에너지를 발전시키는 연료전지(1), 연료전지(1)에 역전류가 인가되는 것을 차단시키는 블로킹 다이오드(2), 연료전지(1)에서 공급되는 전압을 고전압으로 승압시키는 인버터(3), 모터(4), 모터(4)의 구동력을 운전조건에 적합한 변속비로 변환시키는 변속기(5), 변속기(5)의 출력을 구동 휠(7)에 전달하는 차동장치(6), 연료전지 차량의 제반적인 동작을 제어하고, 리젠 토크와 크리프 토크가 전환되는 경계지점에 도 2에 도시된 바와 같은 히스테리시스 구간을 적용하는 토크 전환맵이 설정되며 모터(4)의 구동 속도에 따라 토크 전환제어를 실행하는 PCU(Power Control Unit : 8), PCU(8)에서 인가되는 제어신호에 따라 모터(4)의 구동을 제어하는 MCU(Motor Control Unit : 9)를 포함한다.

전술한 구성으로 이루어지는 연료전지 차량에서 토크 전환을 실행하는 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 연료전지 차량이 리젠 토크에서 크리프 토크의 전환절차를 도시한 흐름도이다.

본 발명에 따른 토크 전환맵이 적용되는 연료전지 차량이 임의의 속도로 주행하는 상태에서(S101) 브레이크 페달의 작동에 따른 제동요구가 검출되면(S102) PCU(8)는 회생제동으로 진입하며, MCU(9)를 통해 모터(4)의 구동을 감속 리젠 토크를 제어하여 엔진 브레이크 효과를 제공한다(S103).

상기한 제어는 도 2에 도시된 바와 같이 리젠 감소구간에서도 정상적으로 동작되어 저속구간에서 안정적인 엔진 브레이크 효과를 제공한다.

이후, 히스테리시스 구간에 진입되면(S104) 역토크로 제어되는 리젠 토크는 설정된 기울기로 감소 제어되고(S105), 모터(4)의 속도가 토크 전환이 실행되는 전환속도에 도달하게 되면(S106) PCU(8)는 MCU(9)를 통해 모터(4)의 구동을 역토크에서 정토크로 전환하여 크리프 토크를 제어한다(S107).

도 4는 본 발명에 따른 연료전지 차량이 크리프 토크에서 리젠 토크의 전환 절차를 도시한 흐름도이다.

PCU(8)의 제어에 따라 모터(4)가 크리프 토크로 제어되는 상태에서(S201), 모터(4)의 속도가 증가되어 토크 전환이 실행되는 전환속도에 도달하게(S202) 히스 테리시스 구간으로 진입되어 토크 전환을 실행하지 않는 상태로 일정시간을 유지하는 히스테리시스 구간 제어를 실행한다(S203).

이후, 히스테리시스 구간이 종료되면(S204) PCU(8)는 모터(4)를 역토크로 제어하여 리젠 토크 제어가 실행되도록 함으로써, 안정적인 엔진 브레이크 효과가 제공되도록 한다(S205).

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환경차량의 토크 전환장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환경차량에 적용되는 토크 전환 맵이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 환경차량의 리젠 토크에서 크리프 토크의 전환 절차를 도시한 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 환경차량의 크리프 토크에서 리젠 토크의 전환 절차를 도시한 흐름도이다.

도 5 및 도 6은 종래의 환경차량에 적용되는 토크 전환 맵이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 연료전지 2 : 다이오드

3 : 인버터 4 : 모터

5 : 변속기 8 : PCU

9 : MCU

Claims (5)

1. 환경차량의 토크 제어방법에 있어서,

   모터의 구동으로 크리프 토크를 제어하는 과정;

   회생제동에서 리젠 토크를 제어하는 과정;

   을 포함하고,

   상기 크리프 토크와 리젠 토크가 전환되는 경계지점에 히스테리시스 구간이 적용되어 토크 전환이 실행되는 것을 특징으로 하는 환경차량의 토크 전환방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 히스테리시스 구간은 리젠 토크에서 크리프 토크로 전환될 때 리젠 감소구간을 동일한 토크로 유지한 후 설정된 기울기로 역토크를 감소시키고, 크리프 토크에서 리젠 토크로 전환될 때 일정구간 '0' 토크로 유지한 다음 설정된 기울기의 역토크를 증가 제어하는 것을 특징으로 하는 환경차량의 토크 전환방법.
3. 회생제동에 따라 리젠 토크가 제어되는 상태에서 히스테리시스 구간에 진입하였는지 판단하는 과정;

   히스테리시스 구간에 진입하였으면 리젠 감소구간을 리젠 토크로 제어한 다음 설정된 기울기로 역토크를 감소시키는 과정;

   모터의 속도가 전환속도에 도달하였으면 역토크에서 정토크 전환하여 크리프 토크를 제어하는 과정;

   을 포함하는 환경차량의 토크 전환방법.
4. 모터의 구동으로 크리프 토크가 제어되는 상태에서 모터의 속도 증가로 전환속도에 도달하였는지 판단하는 과정;

   모터의 속도가 전속도에 도달하였으면 히스테리시스 구간으로 진입하여 일정구간 '0' 토크를 유지하는 과정;

   '0'토크 유지구간이 종료되면 역토크로 전환하여 리젠 토크 제어를 실행하는 과정;

   을 포함하는 환경차량의 리젠 토크 전환방법.
5. 리젠 토크 제어에 따라 히스테리시스 구간에 진입하는지 판단하는 과정;

   히스테리시스 구간에 진입하였으면 설정된 기울기로 리젠 토크를 감소시키는 과정;

   모터의 속도가 전환속도에 도달하였으면 리젠 토크에서 크리프 토크로 전환하는 과정;

   크리프 토크 제어에서 리젠 토크의 전환속도에 도달하였는지 판단하는 과정;

   전환속도에 도달하였으면 히스테리시스 구간으로 진입하여 일정구간 '0' 토크를 유지하는 과정;

   '0'토크 유지구간이 종료되면 역토크로 전환하여 리젠 토크를 실행하는 과 정;

   을 포함하는 환경차량의 토크 전환방법.

Images