KR101856372B1

KR101856372B1 - 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법

Info

Publication number: KR101856372B1
Application number: KR1020160136560A
Authority: KR
Inventors: 권문순
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2018-05-10
Also published as: US10583741B2; US20200171954A1; US20180111486A1; CN107962979A; US11130407B2; KR20180043884A; CN107962979B

Abstract

본 발명에 의한 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법은, 전기자동차용 구동모터를 냉각시키는 냉각기의 출력을 조절하는 냉각 제어방법으로서, 상기 전기자동차의 주행 속도에 비례하도록 상기 냉각기의 출력을 조절하는 통상주행단계, 상기 통상주행단계 중에 상기 전기자동차의 주행 속도 변화를 예측하는 감지단계, 상기 감지단계에서 감속이 예측될 경우, 감속 시작 시점 이전에 일시적으로 상기 통상주행단계에서 조절되는 출력보다 높은 출력으로 상기 냉각기를 작동시켜 상기 구동모터의 잔열을 냉각시키는 제1과냉각단계 및 상기 제1과냉각 단계를 수행한 이후에 상기 감지단계에서 가속이 예측될 경우, 일시적으로 상기 통상주행단계에서 조절되는 출력보다 높은 출력으로 상기 냉각기를 작동시켜 상기 구동모터를 사전 냉각시키는 제2과냉각단계를 포함한다.

Description

전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법 {METHOD OF COOLING CONTROL FOR DRIVE MOTOR OF ELECTRIC CAR}

본 발명은 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기자동차의 주행 속도에 따라 냉각기의 출력을 제어하는 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법에 관한 것이다.

전기자동차에는 배터리, 구동모터, 기타 전자장치 등 많은 발열이 발생하는 부품들이 설치되어 있다. 그러나 이러한 부품들이 지나치게 가열될 경우 그 효율이 감소하는 문제가 있으므로, 이들을 냉각시키는 별도의 냉각기를 설치할 필요가 있다.

이 중에서 전기자동차의 휠을 회전시키는 구동모터의 경우, EWP(Electric Water Pump)에 의한 수냉 방식과, PWM(Pulse-Width Modulation) 냉각팬에 의한 공냉 방식의 냉각기를 이용하게 된다. 이들 방식에 따르면, 필요한 냉각량만큼만 냉각시킬 수 있도록 출력을 조절할 수 있기 때문에 연비를 향상시키는데 도움을 줄 수 있다.

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 종래에는 차량 속도에 비례하도록 냉각기 출력이 조절되었다. 즉, D의 속도로 주행하는 차량이 S자 도로에 진입하게 되면 위치에 따라 C, B, A의 속도로 감속하게 되고, 이후 S자 도로를 빠져나가면서 다시 B, C, D의 속도로 가속하게 된다.

이때 도 2(a)에 도시된 차량의 속도 그래프와 도 2(b)에 도시된 냉각기의 출력 그래프의 형상이 동일하게 나타나, 차량의 속도와 냉각기의 출력이 서로 비례하도록 제어되는 것을 알 수 있다.

그러나 차량이 급격하게 감속될 경우, 냉각기 출력이 함께 급감하면서 구동모터에 남아 있는 잔열을 제거할 수 없어 구동모터의 효율이 저하되는 문제가 있었다. 또한, 차량이 저속에서 급격하게 가속될 경우, 냉각기 출력이 상승하더라도 구동모터에서 발생하는 열을 효과적으로 냉각시키기에는 출력이 부족하여 구동모터의 온도가 상승하게 된다.

따라서, 차량 속도의 급격한 변화시 구동모터를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 새로운 냉각 제어 방법이 요구되고 있는 실정이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

대한민국 공개특허 10-2011-0054319 (2011.05.25.) 대한민국 공개특허 10-2013-0051298 (2013.05.20.)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 차량 속도가 급격히 변화하더라도 높은 냉각 효율을 나타낼 수 있는 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법을 제공하는 데 있다.

위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법은, 전기자동차용 구동모터를 냉각시키는 냉각기의 출력을 조절하는 냉각 제어방법으로서, 상기 전기자동차의 주행 속도에 비례하도록 상기 냉각기의 출력을 조절하는 통상주행단계, 상기 통상주행단계 중에 상기 전기자동차의 주행 속도 변화를 예측하는 감지단계, 상기 감지단계에서 감속이 예측될 경우, 감속 시작 시점 이전에 일시적으로 상기 통상주행단계에서 조절되는 출력보다 높은 출력으로 상기 냉각기를 작동시켜 상기 구동모터의 잔열을 냉각시키는 제1과냉각단계 및 상기 제1과냉각 단계를 수행한 이후에 상기 감지단계에서 가속이 예측될 경우, 일시적으로 상기 통상주행단계에서 조절되는 출력보다 높은 출력으로 상기 냉각기를 작동시켜 상기 구동모터를 사전 냉각시키는 제2과냉각단계를 포함한다.

상기 제1과냉각단계는, 상기 전기자동차의 주행 속도가 10Km/h 이하로 감속될 것으로 예측될 경우 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2과냉각단계는, 상기 제1과냉각단계가 수행된 이후에 상기 전기자동차의 주행 속도가 30Km/h 이상으로 가속될 것으로 예측될 경우 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 감지단계는, 도로의 직선 구간을 주행 중인 상기 전기자동차의 전방에 곡선 구간이 존재하면 상기 전기자동차가 감속될 것으로 예측하는 것을 특징으로 한다.

상기 감지단계는, 도로의 곡선 구간을 주행 중인 상기 전기자동차의 전방에 직선 구간이 존재하면 상기 전기자동차가 가속될 것으로 예측하는 것을 특징으로 한다.

상기 감지단계는, 네비게이션을 이용하여 상기 전기자동차가 주행하는 도로의 전방에 곡선 또는 직선 구간이 있는지 확인하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 구동모터가 과열되기 쉬운 급감속 및 급가속시에 냉각기 출력을 상승시켜 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

둘째, 네비게이션으로 도로의 곡선, 직선 여부를 통해 냉각기의 출력을 상승시키는 시점을 결정하여 에너지 소비를 최소화시킬 수 있다.

도 1은 곡선 도로를 주행하는 차량의 모습을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 종래의 전기자동차에서 차량 속도에 비례하여 냉각기 출력을 조절하는 모습을 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어방법에서 차량 속도의 변화에 따라 냉각기 출력을 조절하는 모습을 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어방법의 플로우 차트이다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명은 크게 통상주행단계, 감지단계, 제1과냉각단계 및 제2과냉각단계를 포함하여 구성된다. 통상주행단계 및 감지단계는 전기자동차의 주행 전 과정에 걸쳐 계속해서 반복 수행되고, 제1과냉각단계 및 제2과냉각단계는 감지단계에서 특정 조건을 만족할 때 수행되는 것이 바람직할 것이다. 이하에서는 각각의 단계를 보다 상세하게 살펴본다.

통상주행단계는 종래의 구동모터 냉각기의 제어방법과 유사하게 차량 속도와 냉각기 출력을 비례적으로 제어하는 단계이다.

통상주행단계에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각기의 출력이 전기자동차의 속도에 비례하도록 제어하게 된다.

이렇게 전기자동차의 속도에 따라 냉각기의 출력을 조절하는 이유는, 속도가 높을수록 구동모터에 가해지는 부하가 높아져 더욱 많은 열이 발생하므로 냉각기의 출력을 상승시켜 냉각 효율을 상승시키고, 반면 속도가 낮을 때에는 발열량이 감소되므로 냉각기의 출력을 하강시켜 에너지 소모를 감소시키기 위해서이다.

감지단계는 통상주행단계에서 도출된 냉각기의 출력을 보정하기 위해 수행되는데, 전기자동차의 급가속 또는 급감속을 예측하여 이에 선행하여 냉각기 출력을 상승시키기 위해 수행된다.

감지단계는 전기자동차의 현재 속도와, 네비게이션 등을 통해 입력된 전방 도로 형상을 이용하여 전기자동차의 속도 변화를 예측하게 된다. 이렇게 예측된 전기자동차의 속도 변화는 후술할 제1과냉각단계 및 제2과냉각단계의 수행 여부를 결정할 때 이용된다.

감지단계에서는 현재 전기자동차가 주행하는 도로의 형상과 그 전방에 위치한 도로의 형상을 비교하여 전기자동차의 속도 변화를 예측하게 된다. 즉, 현재 직선 구간을 주행중일 때 전방에 곡선 구간이 존재한다면 감속될 것으로 예측하고, 현재 곡선 구간을 주행중일 때 전방에 직선 구간이 존재한다면 가속될 것으로 예측할 수 있을 것이다.

감지단계에서 전기자동차의 속도 변화를 예측할 때, 해당 위치를 실제 주행했을 때의 속도 변화 정보를 이용하여 예측 정확도를 향상시킬 수도 있을 것이다. 또한, 해당 위치를 실제 주행하지 않았더라도, 유사한 형태의 도로를 주행했던 정보가 있다면 이를 이용하여 속도 변화를 예측할 수도 있을 것이다.

제1과냉각단계는 비교적 고속 주행 도중 감속될 때 구동모터에 남아 있는 잔열을 제거하기 위해 수행되고, 제2과냉각단계는 비교적 저속 주행 도중 가속될 때 구동모터를 선제적으로 냉각시키기 위해 수행된다.

제1과냉각단계는 감지단계에서 전기자동차의 속도가 10km/h 이하로 감속될 것으로 예측될 경우 수행되는 것이 바람직한데, 이는 10km/h 이하의 속도에 대응되는 냉각기의 출력이 매우 낮기 때문에 구동모터의 냉각 효율이 낮아지기 때문이다.

제1과냉각단계를 수행할 때에는 냉각기의 출력을 일시적으로 현재 전기자동차의 속도보다 높게 제어하는데, 이때의 출력은 구동모터의 현재 온도 및 연비 등을 종합적으로 고려하여 결정될 수 있을 것이다. 그 하나의 예로서, 냉각기의 출력을 100%까지 상승시킨 이후, 다시 전기자동차의 현재 속도에 맞춰 냉각기의 출력을 감소시킬 수 있을 것이다.

제2과냉각단계는 제1과냉각단계가 수행된 이후에 수행되는 것이 바람직한데, 구체적으로는 감지단계에서 10km/h 이하로부터 30km/h 이상의 속도로 가속될 것으로 예측될 경우 수행되는 것이 바람직하다. 이밖에 예외적으로 전기자동차의 최초 출발시에도 동일하게 수행 가능할 것이다.

이는 10km/h 이하의 속도에서 30km/h 이상의 속도로 가속될 때, 냉각기의 출력이 상승하는 속도보다 구동모터에서 발생하는 열의 증가 속도가 더 빠르기 때문이다. 따라서, 구동모터를 일정 온도 이하로 유지시키기 위해 일시적으로 냉각기의 출력을 상승시켜 구동모터를 선제적으로 냉각시키는 것이다.

제2과냉각단계의 수행 과정 역시 제1과냉각단계와 유사하게 냉각기의 출력을 현재 전기자동차의 속도 수준보다 높게 상승시킨 후 전기자동차의 속도에 비례하는 수준으로 감소시키게 된다.

이러한 본 발명에 따라 제어된 냉각기 출력의 변화에 대한 그래프가 도 3에, 본 발명에 따른 제어방법의 플로우 차트가 도 4에 각각 도시되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, D의 속도로 주행중인 전기자동차가 A의 속도까지 감속될 때, 이를 감지단계에서 미리 예측하여 냉각기의 출력을 상승시키게 된다. 즉 기본적으로 냉각기의 출력은 전기자동차의 현재 속도에 비례하여 제어되지만, 급격한 감속, 구체적으로는 10km/h 이하로의 감속될 때 냉각기 출력을 일시적으로 상승시키게 되는 것이다.

이후 전기자동차의 속도가 A에서 D까지 상승하게 될 때, 이를 감지단계에서 미리 예측하여 냉각기의 출력을 상승시킨다. 이때 역시 냉각기의 출력을 전기자동차의 현재 속도에 비례하는 값보다 크게 상승시키는데, 구체적으로는 10km/h 이하의 속도에서 30km/h 이상의 속도로 가속될 때 냉각기 출력을 일시적으로 상승시킨다.

도 4에는 상술한 과정들을 간단하게 나타내었다. 즉, 기본적으로 차량 속도에 비례하여 냉각기의 출력을 제어하는데, 직선 도로에서 곡선 도로에 진입하는 등 차량 속도의 감소가 예측될 때 냉각기의 출력을 일시적으로 상승시키고, 곡선 도로에서 직선 도로에 진입하는 등 차량 속도의 증가가 예측될 때 냉각기의 출력을 일시적으로 상승시키는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

전기자동차용 구동모터를 냉각시키는 냉각기의 출력을 조절하는 냉각 제어방법으로서,
상기 전기자동차의 주행 속도에 비례하도록 상기 냉각기의 출력을 조절하는 통상주행단계;
상기 통상주행단계 중에 상기 전기자동차의 주행 속도 변화를 예측하는 감지단계;
상기 감지단계에서 감속이 예측될 경우, 감속 시작 시점 이전에 일시적으로 상기 통상주행단계에서 조절되는 출력보다 높은 출력으로 상기 냉각기를 작동시켜 상기 구동모터의 잔열을 냉각시키는 제1과냉각단계; 및
상기 제1과냉각 단계를 수행한 이후에 상기 감지단계에서 가속이 예측될 경우, 일시적으로 상기 통상주행단계에서 조절되는 출력보다 높은 출력으로 상기 냉각기를 작동시켜 상기 구동모터를 사전 냉각시키는 제2과냉각단계;를 포함하는, 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1과냉각단계는, 상기 전기자동차의 주행 속도가 10Km/h 이하로 감속될 것으로 예측될 경우 수행되는 것을 특징으로 하는, 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2과냉각단계는, 상기 제1과냉각단계가 수행된 이후에 상기 전기자동차의 주행 속도가 30Km/h 이상으로 가속될 것으로 예측될 경우 수행되는 것을 특징으로 하는, 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 감지단계는, 네비게이션을 이용하여 상기 전기자동차가 주행하는 도로의 전방에 곡선 또는 직선 구간이 있는지 확인하고, 도로의 직선 구간을 주행 중인 상기 전기자동차의 전방에 곡선 구간이 존재하면 상기 전기자동차가 감속될 것으로 예측하는 것을 특징으로 하는, 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 감지단계는, 네비게이션을 이용하여 상기 전기자동차가 주행하는 도로의 전방에 곡선 또는 직선 구간이 있는지 확인하고, 도로의 곡선 구간을 주행 중인 상기 전기자동차의 전방에 직선 구간이 존재하면 상기 전기자동차가 가속될 것으로 예측하는 것을 특징으로 하는, 전기자동차용 구동모터 냉각 제어방법.
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