KR101550608B1 - 하이브리드 자동차 중량 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

자동차 중량 측정 시스템은 정지된 차량의 경사각을 인식하고, 경사각을 인식한 후 모터 토크를 계측한다. 그리고 인식한 경사각과 계측한 모터 토크를 토대로, 정지된 차량의 중량을 산출한다.

Description

하이브리드 자동차 중량 측정 시스템 및 방법{System and method for weight measurement of hybrid vehicle}
본 발명은 하이브리드 자동차 중량 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
자동차의 중량은 공차 중량과 화물 중량 그리고 승객 룸의 중량의 합으로 계산된다. 이렇게 계산된 자동차 중량 정보를 파악하면, 다양한 제어 분야에서 중량 정보를 이용할 수 있다.
예를 들어, APS(Accelerator Position Sensor) 스케일을 차량의 중량에 가변하면, 운전자에게 동일한 가속감을 제공할 수 있고, 정확한 공기 저항(air drag)을 알 수 있다. 또한, HEV(Hybrid Electric Vehicle) 차량의 경우 언덕에 진입할 때 차량의 밀림 방지에도 차량의 중량 정보를 이용할 수 있다.
그러나 차량의 공차 중량은 차량 제조사가 알 수 있으나, 승객이 몇 명 탑승하였는지, 화물을 얼마나 적재하였는지는 제조사가 파악할 수 없기 때문에, 다양한 제어 분야에서 중량 정보를 이용할 수 있음에도 많이 활용되지 못하는 실정이다.
즉, 현재는 APS 스케일 차량의 하중에 따라 상/중/하로 나누어 제어하고 있으나, 차량의 중량에 가변하지는 않고 있다. 또한, 차량 밀림 방지를 위해 특정 제어기(Hill assist control)를 이용하여 유압을 제어하지만, 차량이 일정 속도 이상 증가하거나 2초 내에 운전자가 발진하는 경우 연비가 악화되는 현상이 발생한다.
따라서, 본 발명은 경사각에서 차량이 정차하는 경우, 하이브리드 차량의 기능인 모터 토크 인가로 인한 차량의 중량을 측정하는 시스템 및 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 자동차 중량 측정 시스템은,
정지된 차량이 위치한 경사각을 인식하고 이를 토대로 모터 토크를 계측하는 센서부; 및 상기 센서부가 인식한 경사각과 계측한 모터 토크를 토대로 자동차의 중량을 계산하는 중량 계산부를 포함한다.
상기 센서부는, 차량의 정지를 인식한 후 차량에 대한 경사각을 측정하고, 모터 0속이 제어되도록 하는 모터 제어 신호와, 브레이크 유압 감소를 제어하는 브레이크 유압 제어 신호를 생성하며, 유압 브레이크 양이 0이 되는 지점에서의 모터 토크를 확인할 수 있다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 자동차 중량 측정 시스템이 자동차의 중량을 측정하는 방법은,
정지된 차량의 경사각을 인식하는 단계; 상기 경사각을 인식한 후 모터 토크를 계측하는 단계; 및 상기 인식한 경사각과 계측한 모터 토크를 토대로, 상기 정지된 차량의 중량을 산출하는 단계를 포함한다.
상기 경사각을 인식하는 단계는, 상기 차량에 가해지는 힘을 계산하는 단계를 포함하고, 상기 힘은 F = Mgsinθ(여기서, F는 브레이크가 밀리지 않도록 차량을 잡는 힘, M은 차량 질량, g는 중력 가속도, θ는 경사각임)으로 계산할 수 있다.
상기 모터 토크를 계측하는 단계는, 모터 0속을 제어하기 위한 모터 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 모터 제어 신호를 토대로 모터 0속이 제어되면, 브레이크 유압을 제어하기 위한 브레이크 유압 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 브레이크 유압 제어 신호를 토대로 브레이크 유압이 감소되면, 브레이크 유압이 0인 지점에서 Fmotor = Mgsinθ로 계측하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 차량의 중량을 쉽게 파악할 수 있기 때문에 운전자에게 동일한 APS 가속감을 제공할 수 있다.
또한, 차량 밀림 방지를 위하여 특정 제어기의 설치 없이도 기존 제어기의 제어 로직으로 대체할 수 있기 때문에, 원가 절감의 효과도 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중량 측정 시스템의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중량 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 토크를 계산하기 위한 유압 제어의 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따라 하이브리드 차량의 중량을 측정하는 시스템과 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중량 측정 시스템의 구조도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 중량 측정 시스템(100)은 센서부(110)와 중량 계산부(120)를 포함한다.
센서부(110)는 차량이 정지되는 것을 인식하고, 차량이 위치한 도로의 경사각을 측정한다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 센서부(110)를 가속도 센서로 구현하는 것을 예로 하여 설명한다. 또한, 가속도 센서는 하이브리드 자동차 내에 이미 부착되어 있으며, 설명의 편의를 위하여 센서부(110)라 지칭한다.
즉, 센서부(110)는 차량이 정지되는 것을 인식한 후, 정지된 차량이 경사로에 있는지 여부를 확인한다. 그리고, 차량에 대한 경사각을 측정한다. 그리고 경사각을 측정한 후 모터 제어 신호와 브레이크 유압 제어 신호를 생성하여 모터와 브레이크 유압을 제어하고, 유압 브레이크 양이 0이 되는 지점에서의 모터 토크를 확인한다. 여기서 센서부(110)가 차량이 정지되는 것을 인식하는 방법은 여러 방법을 통해 수행할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명은 생략한다. 그리고 센서부(110)에서 유압 브레이크 양이 0이 되는 지점에서의 모터 토크를 확인하는 방법에 대해서는 이후 상세히 설명한다.
중량 계산부(120)는 센서부(110)에서 차량에 대한 유압 브레이크 양이 0이 되는 지점에서의 모터 토크를 확인하면, 이를 토대로 차량의 중량을 계산한다.
이상에서 설명한 중략 측정 시스템(100)을 이용하여 하이브리드 차량의 중량을 측정하는 방법에 대해 도 2를 참조로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 중량 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 센서부(110)는 차량이 정지되는 것을 인식한 후(S100), 경사각을 인식하여 측정한다(S110).
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S110 단계에서 경사각이 측정되면, 모터 제어 신호를 생성하여 모터가 0속 제어를 수행할 수 있도록 한다(S120). 모터가 0속 제어를 수행하면, 브레이크 유압을 감소시킬 수 있도록 제어 신호를 생성하여 유압이 서서히 감소되도록 한다(S130). 그리고 나서 센서부(110)는 유압 브레이크 양이 0인 지점에서 다음 수학식 3과 같이 모터 토크를 계산한다(S140).
Figure 112013103511526-pat00003
모터 토크를 계산할 때의 유압 감소에 대해 도 3을 참조로 먼저 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 토크를 계산하기 위한 유압 제어의 예시도이다.
도 3에 도시된 그래프와 같이, F + Fmotor = Mgsinθ에서 F를 감속시키고 0속 제어를 하고 있으나 유압을 너무 급격하게 뺄 경우 차량 밀림 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 0속 제어를 할 수 있을 만큼의 기울기로 유압을 감소시킨다.
한편 도 2의 S110 단계를 통해 경사각을 인식하고, S140 단계를 통해 유압 브레이크 양이 0이 되는 지점의 모터 토크를 확인하면, 중량 계산부(120)는 차량의 중량을 계산하여 알 수 있다(S150).
이와 같이 차량의 중량을 파악하면, APS 스케일 차량 중량에 따른 가변화 전략을 세울 수 있고 차량의 밀림 방지(Hill assist) 기능도 제공할 수 있다. 즉, 차량 중량과 경사각에 따른 Map 값 구현으로, APS에 따른 가속 토크에 팩터(factor)를 구현하여, 항상 일정한 APS에 따른 가속력을 제공할 수 있다. 또한, 차량의 중량을 알고 있기 때문에 유압으로 차량의 밀림을 방지할 필요 없이 차량이 밀리지 않는 토크인 0속 제어를 위한 토크를 통해 차량의 밀림 방지 기능을 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (6)

  1. 자동차 중량 측정 시스템에 있어서,
    정지된 차량이 위치한 경사각을 인식하고 이를 토대로 모터 토크를 계측하는 센서부; 및
    상기 센서부가 인식한 경사각과 계측한 모터 토크를 토대로 자동차의 중량을 계산하는 중량 계산부
    를 포함하는 자동차 중량 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    차량의 정지를 인식한 후 차량에 대한 경사각을 측정하고,
    모터 0속이 제어되도록 하는 모터 제어 신호와, 브레이크 유압 감소를 제어하는 브레이크 유압 제어 신호를 생성하며,
    유압 브레이크 양이 0이 되는 지점에서의 모터 토크를 확인하는 자동차 중량 측정 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서부는 가속도 센서로 구현되는 자동차 중량 측정 시스템.
  4. 자동차 중량 측정 시스템이 자동차의 중량을 측정하는 방법에 있어서,
    정지된 차량의 경사각을 인식하는 단계;
    상기 경사각을 인식한 후 모터 토크를 계측하는 단계; 및
    상기 인식한 경사각과 계측한 모터 토크를 토대로, 상기 정지된 차량의 중량을 산출하는 단계
    를 포함하는 자동차 중량 측정 방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 모터 토크를 계측하는 단계는,
    모터 0속을 제어하기 위한 모터 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 모터 제어 신호를 토대로 모터 0속이 제어되면, 브레이크 유압을 제어하기 위한 브레이크 유압 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 브레이크 유압 제어 신호를 토대로 브레이크 유압이 감소되면, 브레이크 유압이 0인 지점에서 Fmotor = Mgsinθ로 계측하는 단계
    를 포함하는 자동차 중량 측정 방법.
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