KR102406178B1 - 모터를 구비한 차량의 제어 장치 및 방법 - Google Patents

모터를 구비한 차량의 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터를 구비한 차량의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 타행 주행 시 모터를 통해 차량의 운동에너지를 전기에너지로 회수하여 배터리를 충전할 수 있는 전기자동차에서 운전성을 개선하기 위한 제어 장치 및 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 차륜별로 휠속을 검출하기 위한 휠속 센서; 및 차량의 타행 주행 중 구동륜을 통해 회전력을 전달받는 모터의 발전 작동을 위한 코스트 리젠 토크를 인가하고, 상기 휠속 센서를 통해 취득되는 휠속 정보에 기초하여 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 휠속 정보로부터 구해지는 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량 또는 단위시간당 휠 슬립율 변화량에 기초하여 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하도록 된 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 장치, 및 그 방법이 개시된다.

Description

모터를 구비한 차량의 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING VEHICLE HAVING MOTOR}
본 발명은 모터를 구비한 차량의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타행 주행 시 모터를 통해 차량의 운동에너지를 전기에너지로 회수하여 배터리를 충전할 수 있는 전기자동차에서 운전성을 개선하기 위한 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기자동차는 전기동력으로 주행하는 자동차, 즉 모터 동력을 이용하여 주행하는 자동차로서, 구동원으로 모터를 구비한 자동차를 의미한다.
전기자동차는 휘발유나 경유 등의 화석연료를 사용하는 전통적인 엔진(Internal Combustion Engine, ICE) 자동차에 비해 오염물질의 배출이 적거나 없는 친환경 자동차라 할 수 있다.
전기자동차의 예로는, 배터리에 저장된 전력으로 모터를 작동시켜 주행하는 순수 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 모터와 엔진을 작동시켜 주행하는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 연료전지에서 생성되는 전력으로 모터를 작동시켜 주행하는 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)를 들 수 있다.
이 중에서 순수 전기자동차와 연료전지 자동차는 모터 동력만으로 주행하고,하이브리드 자동차는 모터 동력 또는 모터와 내연기관(엔진)의 복합 동력으로 주행한다.
또한, 하이브리드 자동차는 엔진과 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진을 시동하거나 엔진으로부터 전달되는 회전력으로 발전을 수행하는 모터, 즉 시동발전기(Hybrid Starter and Generator, HSG)를 구비하고 있다.
상기와 같이 모터를 구비한 전기자동차에서는 모터를 발전기로 이용하여 배터리를 충전하는 회생 모드(regenerative mode)가 수행될 수 있다.
즉, 차량 제동 시나 관성에 의해 주행하는 타행(타력) 주행(coasting) 시 차량의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 회수하는 회생 모드가 수행되고, 회생 모드에서는 구동륜을 통해 차량의 운동에너지를 전달받은 모터가 발전기로 작동하여 인버터를 통해 배터리를 충전한다.
이와 같이 순수전기자동차, 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차를 포함하여 모터를 구비한 전기자동차에서는 모터에 의한 에너지 회수가 가능하므로 차량의 연비 향상을 도모할 수 있으며, 구동모터와 시동발전기를 모두 에너지 회수를 위해 발전기로 이용할 수 있다.
특히, 모터를 구비한 전기자동차에서는 타행 주행 시 차속에 따른 회생 토크, 즉 코스트 리젠 토크(coast regen. torque)가 모터에 인가되도록 한다.
이때, 모터는 발전기로 작동하는데, 구동륜을 통해 전달되는 회전력의 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리에 저장하고, 이로써 배터리 충전이 이루어진다.
또한, 모터에 구동방향과 반대방향의 역 토크가 걸리면서 차량 감속이 이루어지게 된다.
한편, 모터를 구동원으로 사용하는 전기자동차에서 타행 주행 중일 때 에너지 회수율을 높이기 위해 코스트 리젠 토크를 크게 설정하는 것이 일반적이다.
그러나, 눈길이나 빙판길, 빗길과 같이 노면의 마찰계수가 작은 저마찰로에서는 타행 주행 시 코스트 리젠 토크로 인해 차량의 구동륜에 슬립이 발생할 수 있다.
이와 같이 휠 슬립이 발생할 경우 주행 안정성이 나빠지게 된다.
일반적으로 휠 슬립 발생을 감지하여 제동 유압을 제어하는 ABS(Anti-lock Brake System)를 탑재한 전기자동차에서는 휠 슬립 발생으로 인해 ABS가 작동하면 회생 모드가 중단되도록 되어 있다.
따라서, 저마찰로 타행 주행 시 코스트 리젠 토크로 인해 구동륜에 슬립이 발생할 경우 ABS가 작동할 수 있고, ABS가 작동할 경우 코스트 리젠 토크가 0으로 설정되어 회생 모드가 중단된다.
결국, ABS의 작동 및 미작동이 번갈아 반복하여 발생할 수 있고, 코스트 리젠 토크가 인가되거나 인가되지 않는 상황 또한 번갈아 반복하여 발생할 수 있으며, 그로 인해 차량의 울컥거림이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 타행 주행 시 모터를 통해 차량의 운동에너지를 전기에너지로 회수하여 배터리를 충전할 수 있는 전기자동차에서 운전성을 개선하기 위한 제어 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 저마찰로 타행 주행 동안의 코스트 리젠 토크로 인한 휠 슬립 발생 및 그로 인한 종래의 문제점을 개선할 수 있는 전기자동차의 제어 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 차량이 현재 주행하고 있는 도로가 코스트 리젠 토크로 인해 휠 슬립이 발생할 수 있는 조건, 특히 주행 도로가 저마찰로인 조건을 정확히 판단한 후 코스트 리젠 토크 저감 제어가 수행되도록 함으로써 불필요한 제어 수행으로 인해 운전성 저하의 문제가 나타나는 것을 방지할 수 있는 제어 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 차륜별로 휠속을 검출하기 위한 휠속 센서; 및 차량의 타행 주행 중 구동륜을 통해 회전력을 전달받는 모터의 발전 작동을 위한 코스트 리젠 토크를 인가하고, 상기 휠속 센서를 통해 취득되는 휠속 정보에 기초하여 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 휠속 정보로부터 구해지는 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량 또는 단위시간당 휠 슬립율 변화량에 기초하여 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하도록 된 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 장치를 제공한다.
그리고, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 차량의 타행 주행 중 구동륜을 통해 회전력을 전달받는 모터의 발전 작동을 위한 코스트 리젠 토크가 인가되는 동안 휠속 센서에 의해 차륜별로 휠속이 검출되는 단계; 상기 휠속 센서를 통해 취득되는 휠속 정보로부터 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량 또는 단위시간당 휠 슬립율 변화량이 구해지는 단계; 및 상기 구해진 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량 또는 단위시간당 휠 슬립율 변화량에 기초하여 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하는 단계를 포함하는 모터를 구비한 차량의 제어 방법을 제공한다.
이로써, 본 발명에 따른 전기자동차의 제어 장치 및 제어 방법에 의하면, 타행 주행 시 전기자동차의 운전성을 개선할 수 있으며, 저마찰로 타행 주행 동안의 코스트 리젠 토크로 인한 휠 슬립 발생 및 그로 인한 종래의 문제점을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제어 장치 및 방법에 의하면, 차량이 현재 주행하고 있는 도로가 코스트 리젠 토크로 인해 휠 슬립이 발생할 수 있는 조건, 특히 주행 도로가 저마찰로인 조건을 정확히 판단한 후 코스트 리젠 토크 저감 제어가 수행되도록 함으로써 불필요한 제어 수행으로 인해 운전성 저하의 문제가 나타나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 휠속 차이만을 기준으로 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행할 경우 과속방지턱을 넘거나 요철로 주행 시에도 불필요한 코스트 리젠 토크 저감이 수행되어 차량에 밀림감이 발생하고 운전성에 이질감이 나타나지만, 본 발명에 따른 제어 장치 및 방법에 의하면, 과속방지턱이나 둔턱 통과 시, 요철로 주행 시 등에서 코스트 리젠 토크의 저감이 금지되고, 저마찰로 주행 시에만 코스트 리젠 토크 저감 제어가 수행될 수 있으므로, 상기와 같은 문제점을 개선할 수 있다.
즉, 불필요하고 과도한 코스트 리젠 토크 저감으로 인해 발생하였던 종래의 운전성 저하의 문제점이 해소될 수 있는 한편, 불필요한 코스트 리젠 토크 저감이 방지되므로 에너지 회수율 및 차량 연비를 향상시킬 수 있다(코스트 리젠 토크를 저감시킬 경우 에너지 회수율은 저감됨).
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제어 방법에서 과속방지턱, 둔턱, 센서 고장 등을 판단하기 위한 기준값을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명에서 요철로 주행 시를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어 과정을 나타내는 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
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.
본 발명은 모터를 구비한 차량에서 운전성을 개선할 수 있는 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 타행 주행(coasting) 시 모터를 통해 차량의 운동에너지를 전기에너지로 회수하여 배터리를 충전할 수 있는 전기자동차에서 운전성을 개선할 수 있는 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 저마찰로 타행 주행 동안의 코스트 리젠 토크로 인한 휠 슬립 발생 및 그로 인한 종래의 문제점을 개선할 수 있는 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 ABS(Anti-lock Brake System)가 탑재된 차량에서 저마찰로 타행 주행 중에 ABS 작동 및 미작동이 교대로 반복 발생하고 코스트 리젠 토크 인가 및 미인가 상황이 교대로 반복 발생할 수 있는 문제점, 그리고 그로 인해 차량의 운전성 및 주행 안정성이 저하되는 문제점을 개선할 수 있는 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 차량이 현재 주행하고 있는 도로가 코스트 리젠 토크로 인해 휠 슬립이 발생할 수 있는 조건, 특히 주행 도로가 저마찰로인 조건을 정확히 판단한 뒤 코스트 리젠 토크 저감 제어가 수행되도록 함으로써 불필요한 제어 수행으로 인해 운전성 저하의 문제가 나타나는 것을 방지할 수 있는 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 제어 장치 및 제어 방법은 타행 주행 시 차량 운동에너지, 즉 구동륜을 통해 전달되는 기계적 에너지를 전기에너지로 회수할 수 있는 모터를 구비한 차량이라면 제한 없이 적용될 수 있다.
좀더 구체적으로는, 본 발명은 모터를 차량 주행을 위한 구동원으로 이용하는 전기자동차에 적용될 수 있고, 본 발명에서 전기자동차는 모터 동력으로 주행하는 순수 전기자동차, 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차를 모두 포함하는 것이 될 수 있다.
전술한 바와 같이, 구동원으로 모터를 구비한 전기자동차에서는 타행 주행 동안 제어부가 코스트 리젠 토크를 모터에 인가하고, 코스트 리젠 토크가 인가됨에 따라 구동륜으로부터 회전력을 전달받는 모터는 발전 작동한다.
이와 같이 모터의 발전 작동을 위한 코스트 리젠 토크가 인가되면, 모터를 통해 기계적 에너지를 전기에너지로 회수할 수 있고, 모터에서 생성된 전기에너지를 배터리에 저장할 수 있다.
하지만, 저마찰로 타행 주행 시에는 모터의 발전 작동을 위한 코스트 리젠 토크, 즉 구동방향과 반대방향의 역 토크가 모터와 구동륜에 작용하게 되면서 휠 슬립이 발생할 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 미국공개특허 US 2017/0057361에는 저마찰로 타행 주행 중 휠 슬립 발생 시 노면 상태에 적합하게 코스트 리젠 토크를 능동적으로 가변함으로써 휠 슬립 발생 및 그로 인한 문제점을 개선할 수 있는 장치 및 방법이 개시되어 있다.
상기 선행특허문헌에 개시된 장치 및 방법에서는 구동륜과 비구동륜의 속도 차이(휠속 차이)가 기준값보다 큰 경우 저마찰로인 것으로 판단하여 코스트 리젠 토크를 저감하는 제어를 수행한다.
그러나, 구동륜과 비구동륜의 속도 차이는 저마찰로 주행 시뿐만 아니라 과속방지턱 또는 둔턱을 넘거나 오프로드와 같은 요철로를 주행할 경우에도 발생할 수 있다.
이로 인해 선행특허문헌에서와 같이 휠속 차이만을 기준으로 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행하면 과속방지턱, 둔턱을 넘거나 요철로 주행 시 코스트 리젠 토크가 과도하게 저감되어 차량에 밀림감이 발생하고, 운전성에 이질감이 나타난다.
따라서, 상기와 같은 선행기술의 문제점을 개선할 수 있는 장치 및 방법이 요구되고 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 저마찰로에서 타행 주행 시 휠 슬립이 발생할 경우 노면 상태에 적합하게 코스트 리젠 토크를 저감하는 제어를 수행하되, 주행 도로가 저마찰로임을 정확히 판단하여 저마찰에서만 코스트 리젠 토크 저감 제어가 수행되도록 함으로써 불필요하고 과도한 코스트 리젠 토크 저감으로 인해 발생하였던 종래의 운전성 저하의 문제점이 해소될 수 있도록 한다.
이를 위해, 본 발명에서는 코스트 리젠 토크 저감 제어의 진입 조건에서 차륜 간 휠속 차이(또는 휠 슬립율)뿐만 아니라 차륜 간 휠속 차이(또는 휠 슬립율)의 변화율(단위시간당 변화량)을 추가로 이용하여 현재 주행 도로가 정확히 저마찰로인지를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 저마찰로인 경우에만 코스트 리젠 토크 저감 제어에 진입하도록 구성된다.
이로써, 노면의 마찰계수가 작은 저마찰로에서 타행 주행 중 인가되는 코스트 리젠 토크로 인한 휠 슬립 발생 및 그로 인한 종래의 문제점을 해결하면서도, 노면 상태에 따른 종래의 코스트 리젠 토크 능동 가변 제어(저마찰로 조건에서 코스트 리젠 토크 저감 제어)가 가지는 문제점, 즉 저마찰로가 아닌 과속방지턱이나 요철로 등에서의 차량 밀림감 발생의 문제점을 해소하여 운전성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어 장치를 도시한 구성도로서, 도시된 바와 같이, 차량 작동의 전반을 제어하는 상위 제어기인 차량 제어기(Vehicle Control Unit, VCU)(21)와, 모터(30)의 작동을 제어하는 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)(22)의 협조 제어하에 본 발명의 제어 과정이 수행될 수 있다.
이와 같이 복수 개의 제어기가 수행하는 협조 제어를 통해 본 발명의 제어 과정이 수행될 수도 있으나, 이들 제어기의 통합된 기능을 가지는 하나의 제어기에 의해 수행될 수도 있다.
이하의 설명에서는 차량 제어기 및 모터 제어기 또는 통합된 기능을 가지는 하나의 제어기를 통칭하여 제어부라 칭하기로 한다.
또한, 본 발명의 제어 장치는 제어부(20)와 더불어, 차량에서 제어 과정에 필요한 각종 정보를 수집하는 운전 정보 검출부(11,12,13)를 포함하며, 이 운전 정보 검출부는 운전자의 가속페달 조작 상태를 검출하는 가속페달 센서(Accelerator Position sensor, APS)(11), 운전자의 브레이크 페달 조작 상태를 검출하는 브레이크 페달 센서(Brake Pedal Sensor)(12), 차량의 휠속을 검출하기 위한 휠속 센서(wheel speed sensor)(13)를 포함한다.
여기서, 휠속 센서(13)는 차륜별로 휠속(회전속도)을 검출하도록 구비된다.
이를 위해, 휠속 센서(13)는 구동륜과 비구동륜의 회전속도를 개별적으로 검출하는 복수의 센서로 구성될 수 있다.
예를 들면, 휠속 센서(13)는 전륜의 좌측륜(FL)과 우측륜(FR), 그리고 후륜의 좌측륜(RL)과 우측륜(RR)에 설치되어 해당 차륜의 회전속도(휠속)를 검출하는 복수의 센서로 구성될 수 있다.
본 발명에서 후술하는 휠속 차이는 상기 휠속 센서들에 의해 검출된 차륜별 휠속의 최대 차이값이 될 수 있고, 또는 구동륜과 비구동륜의 속도 차이가 될 수 있다.
예컨대, 전륜이 모터의 회전력을 전달받는 구동륜이고, 후륜이 비구동륜이라면, 휠속 차이는, 전륜의 좌측륜(FL)과 후륜의 좌측륜(RL)의 휠속 차이와, 전륜의 우측륜(FR)과 후륜의 우측륜(RR)의 휠속 차이 중에 큰 값이 될 수 있다.
상기 휠속 센서(13)에 의해 검출된 휠속 정보로부터 휠속 차이뿐만 아니라 휠 슬립율도 계산될 수 있는데, 본 발명에서 후술하는 바와 같이 휠속 차이 대신 휠 슬립율의 이용이 가능하고, 휠 슬립율을 계산하는 방법에 대해서는 공지 기술이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이러한 구성에서 제어부(20), 즉 차량 제어기(21)는 차량에서 운전 정보 검출부(11,12,13)를 통해 수집되는 정보, 즉 센서 정보인 가속페달 조작 상태와 브레이크 페달 조작 상태, 차륜별 휠속 정보에 기초하여 차량이 현재 노면 마찰계수가 일정 수준 이하로 작은 저마찰로를 주행하고 있는지, 아니면 과속방지턱이나 둔턱, 오프로드와 같은 요철로를 지나고 있는지를 판단한다.
이때, 제어부(20)는 가속페달 센서(11)와 브레이크 페달 센서(12)를 통해 브레이크 페달 오프(Brake Pedal off) 및 가속페달 오프(Accel Pedal off)가 검출되면, 차량이 관성에 의해 주행하는 타행 주행(coasting) 상태인 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 페달 오프(Pedal off)는 운전자가 해당 페달을 미조작하고 있는 상태, 즉 페달로부터 발을 떼었을 때(페달을 릴리스(Pedal Release) 했을 때)를 의미하고, 반대로 페달 온(Pedal on)은 운전자가 해당 페달을 눌러 조작한 상태를 의미한다.
상기와 같이 차량이 타행 주행 중임을 판단한 경우, 제어부(20)는 코스트 리젠 토크를 인가하여 모터(30)에 의한 에너지 회생이 이루어지도록 하는데, 이때 모터(30)가 구동륜을 통해 전달되는 회전력에 의해 발전기로 작동하여 전력을 생성한다.
즉, 모터(30)가 구동륜을 통해 전달되는 회전력의 기계적 에너지를 전기에너지로 변환(차량의 운동에너지를 전기에너지로 변환)하고, 이때 변환된 전기에너지에 의해 배터리(14)가 충전된다.
이와 동시에 차량의 타행 주행 중 제어부(차량 제어기)는 휠속 센서(13)에 의해 검출되는 각 차륜의 휠속을 입력받아 모니터링하며, 휠속 센서(13)에 의해 실시간 수집되는 휠속 정보에 기초하여 현재 차량이 주행하고 있는 도로가 저마찰로인지를 판단한다.
이때, 차량이 저마찰로를 주행하고 있는 것으로 판단한 경우, 제어부(20)는 노면에 적합하게 코스트 리젠 토크를 저감시키며, 저감된 코스트 리젠 토크에 따라 모터(30)에 의한 회생이 이루어지도록 한다.
예를 들어, 차량 제어기(21)와 모터 제어기(22)의 협조 제어 과정에서, 차량 제어기(21)가 코스트 리젠 토크 지령을 감소시켜 모터 제어기(22)로 송신하고, 모터 제어기(22)는 수신된 코스트 리젠 토크 지령에 따른 전류를 모터(30)에 인가하여 토크를 발생시킨다.
한편, 본 발명에서는 휠속 정보에 기초하여 현재 차량이 주행하고 있는 도로가 저마찰로인지를 판단할 수 있도록 하기 위해 제어부(20)에 설정되는 기준값으로서, 휠속 차이 기준값(kph) 또는 휠 슬립율 기준값(%)과, 휠속 차이 변화량 기준값(kph) 또는 휠 슬립율 변화량 기준값(%)이 코스트 리젠 토크에 따른 값으로 제어부(20)에 미리 설정된다.
이때, 휠속 차이 기준값은 차량이 저마찰로에 진입하였을 때 실제로 발생할 수 있는 최대 휠속 차이로, 휠 슬립율 기준값은 차량이 저마찰로에 진입하였을 때 실제로 발생할 수 있는 최대 휠 슬립율로 정해질 수 있다.
또한, 휠속 차이 변화량 기준값과 휠 슬립율 변화량 기준값은 단위시간당 변화량으로 정해지는 기준값으로서, 휠속 차이 변화량 기준값은 차량이 저마찰로에 진입하였을 때 실제로 발생할 수 있는 단위시간(예, 10ms)당 최대 휠속 차이(kph)의 변화량으로 정해질 수 있고, 휠 슬립율 변화량 기준값은 차량이 저마찰로에 진입하였을 때 실제로 발생할 수 있는 단위시간(예, 10ms)당 최대 휠 슬립율(%)의 변화량으로 정해질 수 있다.
상기와 같은 각 기준값은 코스트 리젠 토크에 따라 다양한 값으로 제어부(20)에 설정되는데, 실제 차량 특성, 예컨대 차량 무게, 무게 배분, 타이어 구름저항계수(Rolling Resistance coefficient, RRc) 등을 고려하여 코스트 리젠 토크에 따른 휠속 차이 기준값 또는 휠 슬립율 기준값, 그리고 코스트 리젠 토크에 따른 휠속 차이 변화량 기준값 또는 휠 슬립율 변화량 기준값이 설정될 수 있다.
이때, 도 2에 나타낸 바와 같이 마찰이 가장 낮은 아이스(ICE) 노면을 기준으로 각 기준값이 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 같은 노면 조건이라 하더라도 구동륜에 인가되는 코스트 리젠 토크의 크기와 차속에 따라서 휠속 차이 및 휠 슬립율, 휠속 차이 변화량 및 휠 슬립율 변화량이 달라지므로, 상기 각 기준값이 코스트 리젠 토크에 따라 정해지는 것이 바람직하다.
그리고, 차량이 타행 주행하는 동안, 제어부(20)는, 실시간으로 구해지는 차륜 간 휠속 차이(kph) 또는 휠 슬립율(%)과, 단위시간당 차륜 간 휠속 차이 변화량(kph) 또는 단위시간당 휠 슬립율 변화량(%)을 상기 각 기준값과 비교한다.
여기서, 비교 결과로서, 만약 실시간으로 구해지는 휠속 차이 또는 휠 슬립율과, 휠속 차이 변화량 또는 휠 슬립율 변화량이 모두 해당 기준값보다 큰 경우에는, 차량이 실제로 저마찰로를 주행하는 것이 아니라, 도로의 과속방지턱이나 둔턱을 지나는 동안 차륜이 과속방지턱이나 둔턱을 넘으면서 순간적으로 공중에 떠 있거나, 휠속 센서(13)의 고장이 발생한 것으로 판단하도록 제어부(20)가 설정될 수 있다.
즉, 휠속 차이 변화량 또는 휠 슬립율 변화량이 모두 해당 기준값보다 큰 경우에는 차량이 과속방지턱 또는 둔턱을 지나고 있거나 휠속 센서(13)의 고장이 발생한 것으로 판단하는 것이다.
반면, 휠속 차이(또는 휠 슬립율)이 해당 기준값을 초과하더라도, 휠속 차이 변화량(또는 휠 슬립율 변화량)이 해당 기준값을 초과하지 않는다면(즉 기준값 이하라면), 실제 차량이 저마찰로를 주행하고 있는 것으로 판단하도록 제어부(20)가 설정되는 것이다.
상기 휠속 차이 변화량(또는 휠 슬립율 변화량)이 기준값을 초과하지 않을 경우에는 휠 슬립이 실제 저마찰로에 의해 발생한 것으로 판단하도록 하는 것이다.
이를 통해 차량이 실제로 저마찰로를 주행하고 있는지를 제어부(20)가 정확히 판단할 수 있게 되며, 차량이 도로상의 과속방지턱이나 둔턱을 지나고 있거나 휠속 센서(13)가 고장이 난 것 등의 상황과, 실제로 저마찰로를 주행하고 있는 상황을 제어부(20)가 구분할 수 있게 된다.
다시 말해, 실제로 저마찰로 주행시에는 코스트 리젠 토크량에 따라 단위시간당 증가할 수 있는 휠속 차이 및 휠슬립율에 한계가 있으며, 따라서 본 발명에서는 단위시간당 휠속 차이 변화량 또는 휠 슬립율 변화량이 기준값보다 큰 경우라면, 차량이 저마찰로를 주행하고 있지 않은 것으로 제어부(20)가 판단하도록 할 수 있는 것이다.
다만, 이는 차량의 특성에 따라 달라지므로, 차량의 특성에 맞는 기준값이 제어부(20)에서 선택되도록 할 수 있고, 제어부(20)에 미리 설정되는 기준값의 예를 들면 하기 표 1과 같다.
Figure 112017098075607-pat00001
표 1의 예를 참조하면, 제어부(20)에 단위시간이 10ms로 설정되고, 또한 제어부(20)에 단위시간당 휠속 차이 변화량의 기준값과 휠 슬립율 변화량의 기준값이 코스트 리젠 토크별로 각각 다르게 설정될 수 있음을 볼 수 있다.
물론, 휠속 차이 변화량과 휠 슬립율 변화량 중 적어도 하나가 이용될 수 있고, 휠속 차이 변화량의 기준값과 휠 슬립율 변화량의 기준값 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
상기 기준값은 해당 차량에 대한 선행 시험 및 평가 등를 통하여 코스트 리젠 토크에 따른 값으로 미리 구해져서 제어부(20)에 입력 및 저장된다.
표 1의 예에서, 코스트 리젠 토크가 600Nm이면서 휠속 차이가 10ms에 3kph 증가하였을 경우, 휠속 차이 변화량 3kph가 600Nm의 기준값인 2kph보다 크므로, 제어부(20)는 차량이 실제 저마찰로를 주행하고 있지 않은 것으로 판단하고, 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행하지 않는다(코스트 리젠 토크 저감 금지).
반면, 코스트 리젠 토크가 900Nm이면서 휠속 차이가 10ms에 2kph 증가하였을 경우, 휠속 차이 변화량 2kph가 900Nm의 기준값인 3kph보다 작으므로, 제어부(20)는 차량이 실제 저마찰로를 주행하고 있는 것으로 판단하고, 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행한다.
이와 같이 본 발명에서는 제어부(20)가 단위시간당 휠속 차이 변화량(또는 휠 슬립율 변화량)이 기준값보다 작은 경우에만 차량이 실제 저마찰로를 주행하고 있는 것으로 판단하여 코스트 리젠 토크를 저감하는 제어를 수행하게 된다.
상기한 실시예에서는 기준값이 코스트 리젠 토크에 따라 설정되어, 차량의 타행 중에 인가되고 있는 현재의 코스트 리젠 토크량에 따라서 상기 기준값이 결정되도록 하고 있으나, 코스트 리젠 토크는 차량 감속도로 대체될 수 있다.
즉, 기준값이 차량 감속도에 따라 설정되어, 차량의 타행 중에 현재의 차량 감속도에 따라서 상기 기준값이 결정되도록 할 수 있는 것이다.
여기서, 차량 감속도는 차량 내 센서(예, 종가속도 센서)에 의해 취득된 값이 사용될 수 있다.
다음으로, 휠속이 도 3에 나타낸 바와 같이 증감을 반복하는 경우, 즉 휠속 또는 휠속 차이 또는 휠 슬립율이 순간적으로 증가하였다가 감소하는 경우를 계속해서 반복하는 경우, 차량이 오프로드와 같은 요철로를 주행 중인 것으로 판단할 수 있다.
요철로 주행 시에는 전술한 아이스(ICE) 노면 기준값 조건을 순간적으로 만족할 수 있지만 코스트 리젠 토크 저감이 이루어지기 전에 휠속 차이 또는 휠 슬립율이 저절로 안정화되므로, 이를 기준으로 오프로드와 같은 요철로를 판단할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 실제 코스트 리젠 토크 저감 제어에 진입하기 전에 일정시간 동안 휠속 차이 또는 휠 슬립율의 변화를 모니터링하여 실제 저마찰로에 의해 휠 슬립이 발생하는 것이 맞는지를 확인하는 단계가 수행된다.
이때, 휠속 차이의 변화를 모니터링하거나, 휠속 차이 대신 휠 슬립율의 변화를 모니터링할 수 있으며, 제어부(20)에 설정시간(ms)과 함께 휠속 차이(kph) 또는 휠 슬립율(%)의 변화에 대한 설정값이 미리 입력 및 저장되어 설정된다.
또한, 제어부(20)는 코스트 리젠 토크 저감 제어 진입 전에, 설정시간 동안 휠속 차이 또는 휠 슬립율의 변화를 모니터링하여 설정시간 내에 변화량이 설정값보다 클 경우 차량이 요철로를 주행 중인 것으로 판단하도록 설정된다.
이때, 상기 설정시간은 너무 길게 설정할 경우 실제 저마찰로 노면에서 차량의 안정성이 불량해질 수 있으므로 50ms 내외의 시간으로 설정하는 것이 바람직하며, 예컨대 40 ~ 100 ms 내에서 특정 시간 값으로 상기 설정시간이 정해질 수 있다.
상기 제어부(20)는 차량이 요철로를 주행 중인 것으로 판단한 경우 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행하지 않으며(코스트 리젠 토크 저감 금지), 설정시간 내에 변화량이 설정값 이하인 경우 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행할 수 있다.
표 2는 제어부(20)에 설정시간이 50ms로 설정된 상태에서 휠속 차이의 변화의 예를 나타낸 것으로, 50ms 시간 내에 휠속 차이(kph)가 0에서 3으로 증가하였다가 다시 0.5로 감소한 경우를 예시한 것이다.
Figure 112017098075607-pat00002
이 경우에서 휠속 차이의 변화에 대한 설정값이 2kph로 설정되었다면, 표 2의 예에서는 설정시간 50ms 내에 휠속 차이의 변화가 설정값인 2kph 보다 크게 증가하였다가 감소하였으므로, 이렇게 설정값 보다 큰 증감이 발생한 경우 제어부(20)는 차량이 현재 오프로드와 같은 요철로를 주행 중인 것으로 판단할 수 있다.
이와 같이 설정시간 내 휠속 차이의 증감이 설정값보다 큰 변화량으로 반복하여 발생하는 경우 요철로를 주행 중인 것으로 판단할 수 있고, 요철로 주행 판단시 제어부(20)는 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행하지 않는다(코스트 리젠 토크 저감 금지).
표 2의 경우 휠속 차이를 이용한 예이나, 휠속 차이 대신 휠 슬립율(%)이 이용될 수 있으며, 설정시간 내에 휠 슬립율의 변화량이 설정값(%)보다 크면 요철로를 주행 중인 것으로 판단하게 된다.
예컨대, 휠 슬립율의 변화에 대한 설정값이 3%로 설정되었다면, 설정시간 내에 휠 슬립율의 변화량이 3%보다 큰 경우, 즉 휠 슬립율의 증감이 3%보다 큰 변화량으로 반복하여 발생하는 경우, 제어부(20)는 차량이 요철로 주행 중인 것으로 판단하여 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행하지 않는다(코스트 리젠 토크 저감 금지).
도 4는 본 발명에 따른 제어 과정을 나타내는 순서도로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 차량이 타행 주행하여 코스트 리젠 토크가 인가되고 있을 때(S11), 제어부(20)는 휠속 센서(13)를 통해 취득되는 휠속 정보로부터 휠속 차이(또는 휠 슬립율)를 실시간으로 계산하고, 휠속 차이를 기준값(A)과 비교한다(S12).
여기서, 휠속 차이(또는 휠 슬립율)가 기준값(A)보다 큰 경우 현재 차량 주행 상태가 저마찰로 노면 주행 상태가 맞는지 확인하는 단계를 거치게 된다.
즉, 제어부(20)가 휠속 차이(또는 휠 슬립율)를 실시간으로 모니터링하고, 상기 휠속 차이로부터 설정시간(예, 50ms) 내 휠속 차이의 변화량이 설정값보다 큰 요철로 변동 조건을 만족하는지를 판단한다(S13).
여기서, 요철로 변동 조건을 만족하면, 제어부(20)는 차량이 요철로를 주행 중인 것으로 판단하여 본 발명의 이후 제어 과정을 종료하고, 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행하지 않는다,
반면, 상기한 요철로 변동 조건을 만족하지 않으면, 제어부(20)는 단위시간당 휠속 차이(또는 휠 슬립율) 변화량을 코스트 리젠 토크량에 따라 결정된 기준값과 비교한다(S14).
여기서, 상기 단위시간당 휠속 차이(또는 휠 슬립율) 변화량이 상기 기준값보다 크다면, 제어부(20)는 차량이 과속방지턱 또는 둔턱을 지나고 있거나 휠속 센서의 고장이 발생한 것으로 판단한다.
반면, 상기 단위시간당 휠속 차이(또는 휠 슬립율) 변화량이 상기 기준값 이하이면, 제어부(20)는 차량이 현재 저마찰로를 주행 중인 것으로 최종 판단하고(S15), 이후 정해진 로직에 따른 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행한다(S16).
여기서, 코스트 리젠 토크 저감 제어 과정은 공지의 과정으로 진행될 수 있으며, 구체적인 방법이 알려져 있으므로, 본 명세서에서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
11 : 가속페달 센서
12 : 브레이크 페달 센서
13 : 휠속 센서
14 : 배터리
20 : 제어부
21 : 차량 제어기
22 : 모터 제어기
30 : 모터

Claims (23)

  1. 차륜별로 휠속을 검출하기 위한 휠속 센서; 및
    차량의 타행 주행 중 구동륜을 통해 회전력을 전달받는 모터의 발전 작동을 위한 코스트 리젠 토크를 인가하고, 상기 휠속 센서를 통해 취득되는 휠속 정보에 기초하여 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 휠속 정보로부터 구해지는 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량 또는 단위시간당 휠 슬립율 변화량에 기초하여 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하도록 구비되며,
    상기 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량이 정해진 휠속 차이 변화량 기준값 이하이거나 상기 단위시간당 휠 슬립율 변화량이 정해진 휠 슬립율 변화량 기준값 이하인 경우 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행을 결정하고, 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량이 정해진 휠속 차이 변화량 기준값 이하이거나 상기 단위시간당 휠 슬립율 변화량이 정해진 휠 슬립율 변화량 기준값 이하인 경우 차량이 주행하고 있는 도로가 저마찰로인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부에서 상기 휠속 차이 변화량 기준값 또는 상기 휠 슬립율 변화량 기준값은 코스트 리젠 토크별로 정해진 값인 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량이 정해진 휠속 차이 변화량 기준값을 초과하거나 상기 단위시간당 휠 슬립율 변화량이 정해진 휠 슬립율 변화량 기준값을 초과할 경우 코스트 리젠 토크 저감 제어의 미수행을 결정하고, 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부에서 상기 휠속 차이 변화량 기준값 또는 상기 휠 슬립율 변화량 기준값은 코스트 리젠 토크별로 정해진 값인 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 휠속 정보로부터 구해지는 차륜 간 휠속 차이를 추가로 이용하여 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하도록 된 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는 상기 휠속 차이가 정해진 휠속 차이 기준값을 초과할 경우 상기 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량 또는 단위시간당 휠 슬립율 변화량에 따라 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하도록 된 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 휠속 정보로부터 구해지는 휠 슬립율을 추가로 이용하여 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하도록 된 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어부는 상기 휠 슬립율이 정해진 휠 슬립율 기준값을 초과할 경우 상기 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량 또는 단위시간당 휠 슬립율 변화량에 따라 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하도록 된 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 설정시간 동안 상기 휠속 정보로부터 모니터링한 차륜간 휠속 차이의 변화량 또는 휠 슬립율의 변화량을 추가로 이용하여 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하도록 된 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어부는 상기 설정시간 동안 모니터링한 차륜간 휠속 차이의 변화량 또는 휠 슬립율의 변화량이 각각의 설정값을 초과할 경우 코스트 리젠 토크 저감 제어의 미수행을 결정하고, 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어부는 상기 설정시간 동안 모니터링한 차륜간 휠속 차이의 변화량 또는 휠 슬립율의 변화량이 각각의 설정값 이하인 경우 상기 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량 또는 단위시간당 휠 슬립율 변화량에 따라 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하도록 된 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 장치.
  14. 차량의 타행 주행 중 구동륜을 통해 회전력을 전달받는 모터의 발전 작동을 위한 코스트 리젠 토크가 인가되는 동안 휠속 센서에 의해 차륜별로 휠속이 검출되는 단계;
    상기 휠속 센서를 통해 취득되는 휠속 정보로부터 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량 또는 단위시간당 휠 슬립율 변화량이 구해지는 단계; 및
    상기 구해진 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량 또는 단위시간당 휠 슬립율 변화량에 기초하여 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량이 정해진 휠속 차이 변화량 기준값 이하이거나 상기 단위시간당 휠 슬립율 변화량이 정해진 휠 슬립율 변화량 기준값 이하인 경우 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행을 결정하고, 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 방법.
  15. 삭제
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 휠속 차이 변화량 기준값 또는 상기 휠 슬립율 변화량 기준값은 코스트 리젠 토크별로 정해진 값인 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 방법.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량이 정해진 휠속 차이 변화량 기준값을 초과하거나 상기 단위시간당 휠 슬립율 변화량이 정해진 휠 슬립율 변화량 기준값을 초과할 경우 코스트 리젠 토크 저감 제어의 미수행을 결정하고, 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 휠속 차이 변화량 기준값 또는 상기 휠 슬립율 변화량 기준값은 코스트 리젠 토크별로 정해진 값인 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 방법.
  19. 청구항 14에 있어서,
    상기 휠속 정보로부터 구해지는 차륜 간 휠속 차이가 정해진 휠속 차이 기준값을 초과할 경우 상기 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량 또는 단위시간당 휠 슬립율 변화량에 따라 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 방법.
  20. 청구항 14에 있어서,
    상기 휠속 정보로부터 구해지는 휠 슬립율이 정해진 휠 슬립율 기준값을 초과할 경우 상기 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량 또는 단위시간당 휠 슬립율 변화량에 따라 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 방법.
  21. 청구항 14에 있어서,
    설정시간 동안 상기 휠속 정보로부터 모니터링한 차륜간 휠속 차이의 변화량 또는 휠 슬립율의 변화량을 추가로 이용하여 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 설정시간 동안 모니터링한 차륜간 휠속 차이의 변화량 또는 휠 슬립율의 변화량이 각각의 설정값을 초과할 경우 코스트 리젠 토크 저감 제어의 미수행을 결정하고, 코스트 리젠 토크 저감 제어를 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 방법.
  23. 청구항 21에 있어서,
    상기 설정시간 동안 모니터링한 차륜간 휠속 차이의 변화량 또는 휠 슬립율의 변화량이 각각의 설정값 이하인 경우 상기 단위시간당 차륜 간 휠속 차이의 변화량 또는 단위시간당 휠 슬립율 변화량에 따라 코스트 리젠 토크 저감 제어의 수행 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 모터를 구비한 차량의 제어 방법.



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