KR101519792B1 - 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법 - Google Patents

친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량 및 전기자동차와 같은 친환경 차량의 강판 주행시, 오토크루즈 토크를 구배와 차속에 따라 가변하여 일관성 있는 감속도를 구현할 수 있도록 한 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 친환경 차량의 오토크루즈 주행을 위하여, 모터의 충전 최대 토크영역 까지 오토크루즈 운전점 토크를 사용할 수 있도록 하되, 강판로에서 현재속도와 목표속도 간의 속도 차이가 발생할 경우, 강판로의 구배와 차속조건에 따라 오토크루즈 가용 운전점 토크 범위의 최소 라인을 가변시킬 수 있도록 함으로써, 오토크루즈 운전점에 따라 현재속도에서 목표속도로의 수렴시 감속도가 일정하게 유지될 수 있도록 한 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법{Autocruise control method for HEV and EV}
본 발명은 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량 및 전기자동차와 같은 친환경 차량의 강판 주행시, 오토크루즈 토크를 구배와 차속에 따라 가변하여 일관성 있는 감속도를 구현할 수 있도록 한 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법에 관한 것이다.
오토크루즈(Auto Cruise) 컨트롤 시스템은 정속 주행장치 또는 자동 속도 조절 장치로서, 간단한 작동 스위치 조작에 의하여 차량속도가 정해진 주행속도로 유지되도록 함으로써, 가속 페달 조작력을 대폭 저하시켜 운전의 편의성을 제공하는 장치이다.
자동차가 오르막길을 주행할 때 가속페달을 밟지 않는 한 속도가 내려가므로, 이때에는 오토크루즈 컨트롤에 의하여 차량속도가 감속되지 않고 정해진 속도로 유지될 수 있고, 반대로 내리막길을 주행할 때에는 속도가 올라가게 되므로, 이때에는 오토크루즈 컨트롤에 의하여 차량속도가 증속되지 않고 정해진 속도로 유지될 수 있다.
가솔린 및 디젤 차량의 오토크루즈 주행은 엔진에 대한 연료 공급 제어 등을 통하여 이루어지지만, 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 차량 및 전기자동차의 경우에는 모터 토크 제어에 의하여 오토크루즈 주행이 이루어진다.
이를 위해, 종래에는 하이브리드 차량 및 전기자동차(이하, 친환경 차량이라 칭함)의 오토크루즈 주행을 위한 모터 토크 제어가 이루어질 때, 가용토크 이내에서 목표(Target) 차속을 유지하기 위한 속도제어 토크를 결정하는 방법이 사용되고 있다.
좀 더 상세하게는, 오토크루즈 주행을 위한 모터 토크 제어는 차량의 현재속도와 목표속도 차이에 따라 PI 속도제어를 통해 주행용 모터의 가용토크 범위내에서 오토크루즈 운전 토크가 결정된다.
그러나, 친환경 차량의 강판(내리막길) 오토크루즈 주행시 또는 오버테이킹(Overtaking) 종료 후, "현재차속 > 목표속도" 인 상황에서 목표속도를 추종하기 위한 모터의 오토크루즈 속도제어 토크가 가용토크 범위보다 작을 경우(절대값으로 클 경우), 목표속도로의 수렴이 느려지고, 강판구배가 클 경우 차속이 지속적으로 증가하는 문제점이 있다.
즉, 친환경 차량이 가파른 내리막 경사로를 주행할 때, 목표속도를 추종하기 위한 모터의 오토크루즈 속도제어 토크가 가용토크 범위보다 작고, 또한 내리막실 주행에 따라 급작스럽게 차량속도가 증가함에 따라, 오토크루즈를 위해 설정한 목표속도와 현재속도 간의 과도한 차이가 발생하여, 오토크루즈 주행을 위한 목표속도로의 수렴이 느려지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 모터를 동력원으로 사용하는 친환경 차량의 경우 오토크루즈 최저 토크라인을 모터의 충전 최대 토크영역까지 확대할 수 있는 점을 감안하여, 모터의 최대 충전토크 영역까지 오토크루즈 가용 토크 범위를 확대함으로써, 강판 주행시 목표 속도 추종성을 향상시키는 방법이 적용되었으나, 현재속도와 목표속도 간의 차이에 의한 오토크루즈 운전점에 따라 감속도가 바뀌는 문제점이 있다.
여기서, 첨부한 도 1 및 도 2를 참조로 현재속도 > 목표속도 상황에서 오토크루즈 운전 토크를 결정하는 종래 방법을 예를 들어 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
참고로, 일반 내연기관 차량의 오버테이킹(Overtaking) 이후 또는 강판 주행 상황시, 첨부한 도 1에서 보듯이 현재속도 > 목표속도이면 목표속도를 추종하기 위한 오토크루즈 운전점 토크는 오토크루즈 최저 토크(엔진 드래그에 의한 크리프 토크(creep tq) 곡선) 곡선보다 작게 되고, 이런 상황에서는 현재속도에서 목표속도로의 추종을 못하게 되고, 강판 구배가 클 경우 속도 차이는 더 커지게 된다.
반면, 모터를 동력원으로 사용하는 친환경 차량의 경우 오토크루즈 최저 토크라인을 모터의 충전 최대 토크영역까지 확대할 수 있는 점을 감안하여, 친환경 차량의 오버테이킹(Overtaking) 이후 또는 강판로 주행시, 오토크루즈 주행을 하고자 할 경우, 차량의 현재속도 > 목표속도 상황이면 목표속도를 추종하기 위한 오토크루즈 운전점 토크는 모터의 충전토크 영역내서 결정된다.
첨부한 도 2에서, 해칭된 부분은 오토크루즈 가용 토크 영역을 나타내고, 오토크루즈 가용 토크 영역이 확대됨에 따라 모터의 충전 최대 토크 곡선은 오토크루즈 최저 토크라인을 나타낸다.
이렇게, 친환경 차량의 경우 모터의 충전 최대 토크영역 까지 오토크루즈 운전점 토크를 사용할 수 있으므로, 현재속도에서 목표속도로의 속도 추종성은 향상 되나, 오토크루즈 운전점이 달라짐에 따라 감속도가 달라지게 되는 문제점이 발생하게 된다.
예를 들어, 첨부한 도 2에서 보듯이 오토크루즈 주행을 위한 제1현재속도에서 제1목표속도(오토크루즈 운전점)로의 속도 수렴시, 그리고 제2현재속도에서 제2목표속도(오토크루즈 운전점)로의 속도 수렴시, 감속도가 일정하지 않게 서로 달라지는 문제점이 있다.
이와 같이, 친환경 차량의 경우 모터의 충전토크 영역까지 오토크루즈 가용 토크 범위를 확대하더라도, 오토크루즈 운전점이 매번 달라지는 경우 현재속도에서 목표속도로의 수렴시 감속도가 일정하지 않고 가변되어, 승차감 저하의 원인이 되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 친환경 차량의 오토크루즈 주행을 위하여, 모터의 충전 최대 토크영역 까지 오토크루즈 운전점 토크를 사용할 수 있도록 하되, 강판로에서 현재속도와 목표속도 간의 속도 차이가 발생할 경우, 강판로의 구배와 차속조건에 따라 오토크루즈 가용 운전점 토크 범위의 최소 라인을 가변시킬 수 있도록 함으로써, 오토크루즈 운전점에 따라 현재속도에서 목표속도로의 수렴시 감속도가 일정하게 유지될 수 있도록 한 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 모터의 충전 최대 토크영역 까지 오토크루즈 운전점 토크를 사용하되, 강판로의 구배와 차속조건에 따라 오토크루즈 가용 운전점 토크 범위내에서 오토크루즈 최소 토크라인을 가변시키는 강판 주행시의 오토크루즈 모터 토크 제어 단계를 통하여, 오토크루즈 운전점에 따라 현재속도에서 목표속도로의 수렴시 감속도가 일정하게 유지될 수 있도록 한 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 강판 주행시의 오토크루즈 모터 토크 제어 단계는: 현재속도와 오토크루즈 목표속도를 비교하는 단계와; 현재속도가 목표속도보다 크면, 현재 도로구배를 확인하는 단계와; 현재 도로구배가 0% 이하이면, 오토크루즈 운전점 최소 토크라인을 모터의 충전 최대 토크영역내에서 (-)방향으로 증가시키는 오토크루즈 최소 토크라인 결정 단계와; 현재속도에서 목표속도로의 수렴을 위한 오토크루즈 최종 요구토크를 출력하는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 오토크루즈 최종 요구토크를 출력하는 단계는: 오토크루즈 최소 토크라인 결정 단계에서 결정된 오토크루즈 최소 토크라인 이내의 오토크루즈 가용 토크 범위내에서 이루어지되, 강판 주행시 구배에 따라 줄어드는 차량 부하 만큼의 토크를 모터 토크로 보상하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 오토크루즈 최소 토크라인 결정 단계에서, 오토크루즈 운전점 최소 토크라인을 (-)방향으로 증가시키는 것은 평지 기준 크리프 라인에 준하는 수준으로 증가시키는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 친환경 차량의 오토크루즈 주행을 위하여, 모터의 충전 최대 토크영역 까지 오토크루즈 운전점 토크를 사용하되, 강판로에서 현재속도와 목표속도 간의 속도 차이가 발생할 경우, 강판로의 구배와 차속조건에 따라 오토크루즈 가용 운전점 토크 범위의 최소 라인을 완만하게 (-) 방향으로 증가시킴으로써, 오토크루즈 운전을 위하여 현재속도에서 목표속도로의 수렴시 감속도가 항상 일정하게 유지될 수 있고, 그에 따라 오토크루즈 주행 승차감을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 오토크루즈 주행 제어 방법을 나타낸 토크-차속 선도,
도 3은 본 발명에 따른 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법을 나타낸 모터 토크-차속선도,
도 4는 본 발명에 따른 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법을 나타낸 순서도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 모터를 사용하는 하이브리드 차량 및 전기자동차의 모터 충전 최대 토크 영역내에서 오토크루즈 가용 토크를 사용하되, 강판로에서 현재속도와 목표속도 간의 속도 차이가 발생할 경우, 현재 강판로의 구배와 차속조건에 따라 오토크루즈 주행을 위한 모터의 오토크루즈 가용 운전점 토크 범위내에서 오토크루즈 가용 운전점 토크 범위의 최소 라인 즉, 오토크루즈 최소 토크라인을 가변시키되, (-) 방향으로 증가시키는 가변 제어를 함으로써, 강판 주행 중 현재속도에서 오토크루즈를 위한 목표속도로의 수렴시 감속도가 항상 일정하게 유지될 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
첨부한 도 3은 본 발명에 따른 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법을 나타낸 모터 토크-차속선도이고, 도 4는 본 발명에 따른 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
먼저, 오토크루즈 주행 여부를 판정한다(S101).
즉, 오토크루즈 주행을 위하여, 운전석 주변에 설치된 오토크루즈 주행 스위치를 이용하여 오토크루즈 목표속도를 설정하고, 오토크루즈 주행을 실행시킨다.
다음으로, 오토크루즈 주행 제어 진입과 함께 차량의 현재속도와 오토크루즈를 위한 목표속도 간의 차이를 파악한다(S102).
연이어, 현재 차량의 주행 도로 상태를 확인하되, 강판 주행인지 여부와 강판 주행시의 도로 구배량을 확인한다(S103).
이때, 차량의 현재속도가 오토크루즈를 위한 목표속도 간의 차이가 없거나, 현재속도가 더 작은 경우이고, 동시에 도로 구배가 없는 평지 주행인 경우(도로 구배 < 0%), 통상의 PI 속도제어 토크에 맞게 모터 토크를 제어하여 오토크루즈 최종 요구토크가 출력된다(S104).
이에, 차량의 현재속도가 오토크루즈를 위한 목표속도 간의 차이가 없거나, 목표속도에 비하여 현재속도가 더 작은 경우이고, 동시에 도로 구배 < 0% 이면, 모터에 대한 통상의 PI(Proportional Integral, 비례적분제어) 속도 제어 토크에 의거 차량이 목표속도를 추종하며 오토크루즈 주행이 이루어진다.
반면, 차량의 현재속도가 목표속도보다 큰 경우, 강판주행시 도로 구배량과, 차속과, 모터 최대 토크(충전)를 함수로 하여, 모터의 오토크루즈 가용 운전점 토크 범위내에서 오토크루즈 가용 운전점 토크 범위의 최소 라인 즉, 오토크루즈 운전점 최소 토크라인을 결정하는 제어 단계가 이루어진다(S105).
상기 오토크루즈 운전점 최소 토크라인을 결정하는 제어 단계에서 첨부한 도 3에서 보듯이, 강판로의 구배가 클수록 동시에 차속이 높을수록 상기 오토크루즈 최소 토크라인을 모터의 충전 최대 토크영역내에서 (-)방향으로 증가시키되, 평지 기준 크리프 라인에 준하는 수준으로 증가시키는 것이 바람직하다.
참고로, 크리프 라인은 토크 컨버터가 장착되지 않는 하이브리드 차량에서 모터가 임의로 크리프 토크를 발생시켜 차량이 언덕길에서 아주 천천히 서행하거나 잠시 정차 후 출발시 차량이 뒤로 밀리지 않도록 도와주는 일종의 모터 토크 라인을 말한다.
이렇게 강판로의 구배 및 차속에 따라 상기 오토크루즈 최소 토크라인을 모터의 충전 최대 토크영역내에서 (-) 방향으로 증가시키는 가변 제어를 함으로써, 강판 주행 중 현재속도에서 오토크루즈를 위한 목표속도로의 수렴시 감속도가 항상 일정하게 유지됨을 안내할 수 있다.
최종적으로, 차량의 오트크루즈 주행을 위한 오토크루즈 최종 요구토크의 출력이 이루어진다(S106).
즉, 오토크루즈 주행을 위하여 모터에 대한 최종 요구토크의 출력 단계는 오토크루즈 목표속도를 결정하는 PI 속도제어에 의한 토크와, 상기와 같이 결정된 오토크루즈 최소 토크라인과의 최대(max)값을 취한 토크가 출력되어 이루어진다.
보다 상세하게는, 상기 오토크루즈 최종 요구토크를 출력하는 단계는 오토크루즈 최소 토크라인 결정 단계에서 결정된 오토크루즈 최소 토크라인 이내의 오토크루즈 가용 토크 범위내에서 이루어지되, 강판 주행시 구배에 따라 줄어드는 차량 부하 만큼의 토크를 모터 토크로 보상하여 이루어진다.
이렇게 강판주행시 구배에 따라 줄어드는 차량 부하 만큼의 토크를 모터 토크로 보상하여, 강판 주행시 차량 속도가 오토크루즈 목표속도 이상으로 증가되는 것을 방지하고, 구배에 관계없는 일정한 감속도를 유지시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 모터의 충전 최대 토크영역 까지 오토크루즈 운전점 토크를 사용하되, 강판로의 구배와 차속조건에 따라 오토크루즈 가용 운전점 토크 범위내에서 오토크루즈 최소 토크라인을 가변시키는 강판 주행시의 오토크루즈 모터 토크 제어 단계를 통하여, 오토크루즈 운전점에 따라 현재속도에서 목표속도로의 수렴시 감속도가 일정하게 유지될 수 있도록 한 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 강판 주행시의 오토크루즈 모터 토크 제어 단계는:
    현재속도와 오토크루즈 목표속도를 비교하는 단계와;
    현재속도가 목표속도보다 크면, 현재 도로구배를 확인하는 단계와;
    현재 도로구배가 0% 이하이면, 오토크루즈 운전점 최소 토크라인을 모터의 충전 최대 토크영역내에서 (-)방향으로 증가시키는 오토크루즈 최소 토크라인 결정 단계와;
    현재속도에서 목표속도로의 수렴을 위한 오토크루즈 최종 요구토크를 출력하는 단계;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 오토크루즈 최종 요구토크를 출력하는 단계는:
    오토크루즈 최소 토크라인 결정 단계에서 결정된 오토크루즈 최소 토크라인 이내의 오토크루즈 가용 토크 범위내에서 이루어지되, 강판 주행시 구배에 따라 줄어드는 차량 부하 만큼의 토크를 모터 토크로 보상하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 오토크루즈 최소 토크라인 결정 단계에서,
    오토크루즈 최소 토크라인을 (-)방향으로 증가시키는 것은 평지 기준 크리프 라인에 준하는 수준으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 친환경 차량의 오토크루즈 제어 방법.
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