KR102422145B1

KR102422145B1 - 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법 및 전동화 차량

Info

Publication number: KR102422145B1
Application number: KR1020210044492A
Authority: KR
Inventors: 윤동필
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2021-04-06
Filing date: 2021-04-06
Publication date: 2022-07-19

Abstract

본 발명은 2개 또는 그 이상의 동력원을 가진 전기차(EV) 또는 하이브리드차(HEV)의 주 동력원의 구동 제어 및 보조 동력원의 회생 제어 또는 그 반대로 제어하여 2개 또는 그 이상의 동력원의 구동량 및 회생량의 합을 제로화(에너지 순환)함으로써 차량의 발진 가속 성능을 극대화시키도록 한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법 및 전동화 차량에 관한 것으로서, 기 설정된 진입 조건이 만족되면 정차 상태로 제어하는 단계; 상기 정차 상태에서 휠의 각속도 또는 각도에 따라 주 동력원의 구동량과 보조 동력원의 회생량을 증가시키면서 상기 정차 상태를 보정하는 단계; 상기 보조 동력원의 실행 회생량이 임계값에 도달했는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 임계값에 도달한 경우 브레이크 페달과 악셀 페달의 상태에 따라 발진 제어를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 발진 제어를 수행하는 단계는, 상기 주 동력원과 상기 보조 동력원 각각의 구동량을 증가시키는 단계를 포함한다.

Description

전동화 차량의 런치 컨트롤 방법 및 전동화 차량{Launch Control Device for Electric Vehicle and Method for Controlling the Same}

본 발명은 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법 및 전동화 차량에 관한 것으로, 특히 2개 또는 그 이상의 동력원을 가진 전기차(EV) 또는 하이브리드차(HEV)에서 주 동력원의 구동 제어와 보조 동력원의 회생 제어 또는 그 반대로 제어하여 발진 가속 능력을 향상시키도록 한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법 및 전동화 차량에 관한 것이다.

일반적으로 런치 컨트롤(Launch Control)은 차량을 정지 상태에서 빠르게 발진시켜 주는 기술이다.

일례로 상기 런치 컨트롤은 차량 정지의 상태에서 안전 조건(예, 벨트, 도어, 후드, 타 시스템 에러 등)과 현재 차량 상태 조건(예, 냉각수온도, 변속기 오일온도, 배기가스 온도 등)의 조건 충족을 런치 컨트롤 레디(L/C Ready)로 하고, 상기 런치 컨트롤 레디(L/C Ready)의 상태에서 차량 발진 조건(예, 운전자의 페달 및 기어 조작)을 런치 컨트롤 액티브(L/C Active)로 하여 수행된다.

이로부터 상기 런치 컨트롤은 엔진 회전수(RPM: Revolution Per Minute)를 어느 정도까지 높여야 하는지 또는 클러치 페달을 어떤 빠르기로 붙여야 하는지 또는 연속적으로 빠른 발진을 몇 번이나 할 수 있는지 등에 대한 전문지식을 일반 운전자에게 요구하지 않음으로써 일반 운전자도 차량에 무리를 주거나 사고 위험을 높일 수 있는 무리한 빠른 발진시도에 빠지지 않도록 보조하여 준다.

그러므로 상기 런치 컨트롤의 기술은 일반 운전자가 전문 운전자의 기술 습득 없이도 차량을 빠르게 발진할 수 있도록 함으로써 일반 운전자에게도 펀 드라이브(Fun-to-Drive)를 높여 줄 수 있다.

이러한 런치 컨트롤 기능을 통한 발진 과정을 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 1a 및 도 1b는 일반적인 차량의 수동 변속기(MT)와 자동 변속기(AT)의 런치 컨트롤에 의한 발진 상태를 설명하기 위기 나타낸 그래프이다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, MT 차량에서는 변속기에 1단이 입력된 상태에서 엔진의 RPM 상승이 발생하나, AT 차량에서는 N단에서 엔진 RPM의 상승이 발생하는 차이가 있다.

한편, 발진 가속 성능을 극대화하기 위한 런치 컨트롤은 엔진 동력을 물리적인 동력 차단 장치(클러치, 토크 컨버터, 변속기 중립 등)에 의해 차단된 상태에서 엔진 동력을 최대화한 다음 일시에 변속기 및 구동륜(타이어)로 전달하도록 구현한다.

그런데, 전기 모터를 통해 구동력을 얻는 전동화 차량에서는 상술한 동력 차단 장치가 구비되지 않은 경우가 많아 런치 컨트롤 기능을 구현하기 어렵다.

또한, 전동화 차량에 동력 차단 장치가 구비된다고 하여도 상기 동력원이 최대 토크 상태에서 일시에 동력 차단 장치를 통해 구동륜으로 전달되는 과정에서 물리적인 슬립에 의한 마찰 손실(열손실)이 발생하고 이로 인한 응답 지연 발생 및 발진 가속 선형성에 불리하여 전체적으로 동력 손실을 초래하였다.

뿐만 아니라 발진 전, 런치 컨트롤 기간동안 최대 토크를 유지하기 위한 에너지 손실 및 소음과 진동이 발생하였다.

또한, 상기 동력원의 최대 토크 상태에서 구동륜으로 일시에 동력을 전달하디 위해서는 동력 차단 장치의 전달 토크 용량이 증대되어야 하며, 물리적 마찰에 의한 발열과 충격(피로)으로 인해 반복적인 사용이 어려워 내구성 및 반복성 부족하다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 2개 또는 그 이상의 동력원을 가진 전기차(EV) 또는 하이브리드차(HEV)의 주 동력원의 구동 제어 및 보조 동력원의 회생 제어 또는 그 반대로 제어하여 2개 또는 그 이상의 동력원의 구동량 및 회생량의 합을 일치화(에너지 순환)함으로써 차량의 발진 가속 성능을 극대화시키도록 한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법 및 전동화 차량을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법은 기 설정된 진입 조건이 만족되면 정차 상태로 제어하는 단계; 상기 정차 상태에서 휠의 각속도 또는 각도에 따라 주 동력원의 구동량과 보조 동력원의 회생량을 증가시키면서 상기 정차 상태를 보정하는 단계; 상기 보조 동력원의 실행 회생량이 임계값에 도달했는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 임계값에 도달한 경우 브레이크 페달과 악셀 페달의 상태에 따라 발진 제어를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 발진 제어를 수행하는 단계는, 상기 주 동력원과 상기 보조 동력원 각각의 구동량을 증가시키는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 전동화 차량은 주 동력원과 보조 동력원을 구비한 전동화 차량에 있어서, 상기 주 동력원과 상기 보조 동력원 각각의 구동량과 회생량을 결정하는 제어부; 상기 제어부의 결정에 따라 상기 주 동력원을 제어하는 제1 제어기; 및 상기 제어부의 결정에 따라 상기 보조 동력원을 제어하는 제2 제어기를 포함하되, 상기 제어부는, 기 설정된 진입 조건이 만족되면 정차 상태로 제어하고, 상기 정차 상태에서 휠의 각속도 또는 각도에 따라 상기 주 동력원의 구동량과 상기 보조 동력원의 회생량을 증가시키면서 상기 정차 상태를 보정하며, 상기 보조 동력원의 실행 회생량이 임계값에 도달하면, 브레이크 페달과 악셀 페달의 상태에 따라 상기 주 동력원과 상기 보조 동력원 각각의 구동량을 증가시키는 발진 제어를 수행하는 것을 포함한다.

본 발명의 실시예에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법 및 전동화 차량은 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 2개 이상의 동력원(주/보조 동력원)이 있는 전동화 차량에 있어 전기적 방법으로 런치 컨트롤(전기적 런치 부스터 제어) 기능을 구현을 가능하게 함으로써 동력 손실, 에너지 손실, 충격/소음 발생, 응답 지연, 선형성, 내구성, 반복성 부족 등의 문제를 해소시킴과 더불어 이전 대비 효과적으로 차량의 발진 가능 성능을 현저하게 향상시킬 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 차량의 수동 변속기(MT)와 자동 변속기(AT)의 런치 컨트롤에 의한 발진 상태를 설명하기 위해 나타낸 그래프
도 2는 본 발명에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법을 설명하기 위해 다양한 실시예를 나타낸 시스템 개념도
도 3은 도 2의 시스템 구성 예 2를 기준으로 본 발명에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 장치를 개략적으로 나타낸 구성도
도 4a 및 도 4b는 도 2의 발진준비 단계 및 발진수행 단계에서 주 동력원의 구동량과 보조 동력원의 회생량에 따른 관계를 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법을 개략적으로 나타낸 순서도
도 6은 도 5의 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법을 보다 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 7a 및 도 7b는 종래와 본 발명에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법에서 발진 준비 단계에서 정차상태 제어 및 보정과 임계값 판단 단계를 설명하기 위한 도면
도 8a 및 도 8b는 종래와 본 발명에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법에서 발진 수행 단계에서 발진 제어 단계와 제어 종료 단계를 설명하기 위한 도면

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 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 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.

도 2는 본 발명에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법을 설명하기 위해 다양한 실시예를 나타낸 시스템 개념도이다. 이하의 기재에서 설명의 편의를 위해, '발진 부스터' 는 '런치 컨트롤'과 동일한 의미로 사용된다.

본 발명에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 시스템의 구성을 예 1 내지 예 3으로 구분하여 발진 준비 및 발진 수행 단계를 설명한다.

예 1 내지 예 3에서는 공통적으로 발진 부스터(즉, 런치 컨트롤) 기능을 제어하는 제어부, 배터리, 두 개의 서로 다른 동력원을 포함하며, 동력 변환 장치는 예 1에만 포함된다. 두 개의 서로 다른 동력원은 예 1과 예 2에서는 주 동력원과 보조 동력원으로 구성되며, 예 3에서는 제1 주 동력원(주1 동력원)과 제2 주 동력원(주2 동력원)으로 구성될 수 있다.

예 1 내지 예 3에서 각 구성 요소의 공통적인 기능은 다음과 같다.

제어부는 운전자의 발진 부스터 요청에 따라 발진 준비 단계와 수행 단계를 판단하여 주 동력원과 보조 동력원, 또는 주1 동력원과 주2 동력원의 각각의 구동 요구량과 회생 요구량을 결정한다. 동력변환 장치가 있는 경우, 제어부는 발진 준비 단계에서 주1 동력원의 요구 구동량이 주2 또는 보조 동력원으로 전달될 수 있도록 동력 변환 장치를 제어하며, 이때 구동량이 휠에는 전달되지 않도록 한다. 발진 수행 단계에서 주1 동력원의 요구 구동량과 주2 또는 보조 동력원의 요구 구동량이 함께 구동륜으로 전달되도록 동력 변환 장치를 제어할 수 있다.

주 동력원 또는 주1 동력원은 모터 제어기(예컨대, 제1 모터 제어기)의 제어에 따라 제어부가 발진 준비 단계 및 발진 수행 단계 각각에 대하여 판단한 요구 구동량을 실행할 수 있다.

보조 동력원 또는 주2 동력원은 모터 제어기(예컨대, 제2 모터 제어기)의 제어에 따라 제어부가 발진 준비 단계에 대하여 판단한 요구 회생량과 발진 수행 단계에 대하여 판단한 요구 구동량을 실행할 수 있다.

배터리는 배터리 제어기(BMS: Battery Management System)를 통해 제어되며, 발진 준비 단계에서는 보조 동력원 또는 주2 동력원의 실행 회생량 에너지를 저장할 수 있다.

이하에서는 각 시스템 구성에 따른 발진 준비 과정 및 발진 수행 과정을 설명한다.

먼저, 시스템 구성 예 1에서는 주 동력원과 보조 동력원 사이에 동력 변환 장치가 배치되며, 전륜이 구동륜이 되고, 후륜은 비구동륜이다. 여기서, 동력 변환 장치는 선택적으로 구동륜에 구동력을 전달할 수 있다.

예 1의 발진 준비 단계에서는 주 동력원은 요구 구동량을 실행하며, 실행된 요구 구동량은 동력 변환 장치를 통해 보조 동력원으로 전달되며, 보조 동력원은 전달된 에너지도 요구 회생량을 실행한다. 이때, 동력 변환 장치는 구동륜으로 구동력을 전달하지 않으며, 요구 회생량 에너지는 배터리에 저장(즉, 충전)될 수 있다.

발진 수행 단계에서는 보조 동력원도 배터리의 전력을 이용하여 요구 구동력을 실행하며, 동력 변환 장치는 주 동력원의 요구 구동량과 보조 동력원의 요구 구동량을 함께 구동륜에 전달하여 발진을 수행한다.

이어, 시스템 구성 예 2는 구성 예 1과 비교하여 동력 변환 장치가 생략되고, 주 동력원은 주 구동륜에, 보조 동력원은 보조 구동륜에 각각 연결된다.

발진 준비 단계에서 주 동력원은 요구 구동량을 실행하고, 보조 동력원은 요구 회생량을 실행한다. 이때, 예 2에서는 동력 변환 장치가 없으므로 주 동력원의 요구 구동력 실행량이 주 구동륜으로 전달되며, 보조 동력원은 보조 구동륜을 통해 요구 회생량을 회생 제동 형태로 실행하게 된다. 이때, 휠의 움직임이 발생하므로, 제어부는 각륜의 휠속 센서를 통해 계측된 휠속 정보 또는 각 동력원의 RPM 정보를 기반으로 요구 회생량과 요구 구동량을 조절하여 정차 상태를 유지할 수 있다.

그리고 발진 수행 단계에서 상기 주 동력원의 구동 제어와 더불어 보조 동력원의 구동 제어를 통해 상기 배터리에서 방전을 실시하여 동력을 전후의 구동륜에 전달하여 발진을 수행한다.

이어, 시스템 구성 예 3에서는 파워 트레인이 주1 동력원과 제2 동력원으로 구성되는데, 주1 동력원과 주2 동력원은 발진 준비 단계에서는 상호간에 구동력 실행량과 회생력 실행량을 교환하되 휠로는 동력을 전달하지 않으며, 발진 수행 단계에서는 각각 해당하는 구동륜에 요구 구동력을 전달하게 된다.

즉, 운전자의 발진 부스터 요청에 따라 발진 준비 단계와 수행 단계를 판단하여 제 1 주 동력원의 구동량과 제 2 주 동력원의 회생량을 결정하는 차량 제어기로부터 발진 준비 단계에 대한 요구가 전달되면 상기 제 1 주 동력원으로부터 구동제어와 더불어 상기 제 2 주 동력원으로부터 회생제어를 실시하여 구동제어에 따라 배터리의 충전을 실시한다.

그리고 발진 수행 단계에서 상기 제 1, 제 2 주 동력원의 구동 제어를 통해 상기 배터리에서 방전을 실시하여 동력을 구동륜에 전달하여 발진을 수행한다.

이하의 설명에서는 편의상 도 2의 시스템 구성 예 2)를 기준으로 설명하나, 당업자라면 도 2의 시스템 구성 예 1) 또는 3)에도 전동화 차량의 런치 컨트롤 장치의 적용이 가능하도록 변형할 수 있음은 자명하다.

도 3은 도 2의 시스템 구성 예 2를 기준으로 본 발명에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

본 발명에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(110), 주 동력원(120), 보조 동력원(130), 제 1, 제 2 MCU(Motor Control Unit)(140, 150), 배터리 관리부(160) 및 휠속 센서부(170)를 포함한다.

여기서, 상기 제어부(110)는 파워트레인의 최상위 제어기인 것이 바람직하며, 전동화 차량이 전기차(EV)일 경우 차량 제어기(VCU: Vehicle Control Unit)일 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 제어부(110)는 발진 부스터 요청에 따라 발진 준비 단계와 수행 단계를 판단하여 주 동력원의 구동량과 보조 동력원의 회생량을 결정한다. 이때, 제어부(110)는 전륜/후륜 또는 좌륜/우륜 각각 휠속 또는 주 동력원(120)과 보조 동력원(130)의 RPM을 고려할 수 있다.

상기 주 동력원(120)은 상기 제어부(110)로부터 발진 준비 단계 및 수행 단계의 각각의 구동량을 실행한다.

또한, 상기 보조 동력원(130)은 상기 제어부(110)로부터 발진 준비 단계의 회생량과 발진 수행 단계의 구동량을 실행한다.

상기 제 1, 제 2 MCU(140, 150)는 상기 제어부(110)의 구동량과 회생량을 전달받아 상기 주 동력원(120)과 보조 동력원(130)을 각각 제어한다.

상기 배터리 관리부(160)는 상기 배터리의 충전 및 방전을 관리할 수 있다. 예컨대, 배터리 관리부(160)는 발진 준비 단계의 보조 동력원(130)의 실행 회생량 에너지가 배터리에 저장되도록 제어할 수 있다.

상기 휠속 센서부(170)는 상기 차량의 전륜/후륜 및 좌륜/우륜의 휠속 정보를 계측하여 상기 제어부(110)로 송신한다.

도 4a 및 도 4b는 도 2의 발진준비 단계 및 발진수행 단계에서 주 동력원의 구동량과 보조 동력원의 회생량에 따른 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 4a를 참조하면, 발진 준비 단계에서는 발진 부스터 기능이 요청됨에 따라(eL/B Request ON) 정차 제어(eL/B Stop Control)가 시작된다. 정차 제어 과정에서는 주 동력원(구동륜) 또는 보조 동력원(구동륜)의 슬립이 발생하지 않도록 보조 동력원의 최대 회생량까지 주 동력원의 구동량과 보조 동력원의 회생량을 동시에 증가시킬 수 있다. 여기서 보조 동력원의 최대 회생량을 기준으로 삼는 이유는 일반적으로 보조 동력원의 용량이 주 동력원의 용량보다 적기 때문에 보조 동력원의 회생량과 주 동력원의 구동량을 함께 증가시킬 경우 보조 동력원의 회생량 한계에 먼저 도달하기 때문이다. 주 동력원의 구동량과 보조 동력원의 회생량 각각의 크기가 보조 동력원의 최대 회생량의 크기에 도달하면, 발진 부스터 레디(eL/B Ready ON) 상태에 진입한다.발진 부스터 레디(eL/B Ready ON) 상태는 브레이크 페달이 ON 상태, 엑셀 페달이 OFF 상태인 동안 유지될 수 있다.

도 4b를 참조하면, 발진 부스터 레디(eL/B Ready ON) 상태에서 브레이크 페달이 오프되고 가속 페달이 조작(예컨대, WOT: Wide Open Throttle)되면, 발진 수행(eL/B Start Control) 단계로 진입할 수 있다.

발진 수행 단계에서는 보조 구동원이 회생을 중단하고 구동력을 실행하며, 보조 동력원의 최대 회생량에 따라 제한되던 주 구동원도 그보다 더 큰 구동력을 실행할 수 있다. 이때, 주 구동륜의 슬립이 발생하지 않도록 주 동력원의 구동량은 유지 또는 증가시키면서 동시에 보조 동력원의 회생량을 감소시키면서, 구동량을 증가시킨다. 두 구동원의 총 출력은 배터리와 각 구동원의 상태를 고려한 최대 가용 파워(Combined Motor Discharge Torque Limit)로 제한될 수 있다.

상술한 제어를 통해 전동화 차량에서도 보조 동력원의 최대 회생량에 해당하는 발진 부스트 토크의 확보가 가능하며, 발진 부스트 토크의 확보 과정에서 보조 동력원은 발전을 수행하므로 에너지 면에서도 효율적이다.

도 5는 본 발명에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이고, 도 6은 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법을 보다 구체적으로 나타낸 순서도이다.

도 7a 및 도 7b는 종래와 본 발명에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법에서 발진 준비 단계에서 정차상태 제어 및 보정과 임계값 판단 단계를 설명하기 위한 도면이다.

또한, 도 8a 및 도 8b는 종래와 본 발명에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법에서 발진 수행 단계에서 발진 제어 단계와 제어 종료 단계를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 의한 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 운전자의 발진 부스터 모드 요청에 따른 발진 부스터 진입 조건을 판단한다(S110).

여기서, 상기 발진 부스터 진입 조건은 브레이크 페달이 ON, 변속 위치가 D, 발진 부스터 요청이 ON인 경우 만족될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이어서, 상기 발진 부스터의 진입 조건이 만족되면 정차 상태로 제어한다(S120).

여기서, 상기 정차 상태의 제어는 주 동력원의 구동량과 보조 동력원의 회생량을 동시에 증가시켜 정차 상태를 유지하는 형태로 수행될 수 있다.

이어서, 상기 정차 상태에서 휠의 각속도 또는 각도에 따라 주 동력원의 구동량과 보조 동력원의 회생량을 증가시키면서 정차 상태를 보정한다(S130).

즉, 상기 주 동력원의 구동량을 증가시키고, 보조 동력원의 회생량을 증가시키는데, 주 구동륜의 RPM과 보조 구동륜의 RPM이 일치하는지 판단하여 일치할 경우에 보조 동력원의 회생량과 주 동력원의 구동량이 보조 동력원의 한계 회생량 또는 임계 회생량에 도달했는지 여부를 판단한다.

한편, 상기 주 구동륜과 보조 구동륜의 RPM이 일치하지 않을 경우, 구동량이나 회생량의 보상이 수행될 수 있다. 예를 들어, 주 구동륜의 RPM이 상기 보조 구동륜의 RPM보다 높은 경우 주 동력원의 구동량을 보상하여 구동량을 증가시키고, 반대로 보조 구동륜의 RPM이 상기 주 구동륜의 RPM보다 높은 경우 보조 동력원의 회생량을 보상하여 회생량을 증가시킨다.

다른 예로, 상기 휠의 각속도 또는 각도가 플러스(+)인 경우, 주 동력원의 구동량을 감소시키거나, 또는 보조 동력원의 회생량을 증가하도록 보정하고, 상기 휠의 각속도 또는 각도가 마이너스(-)의 경우, 주 동력원의 구동량을 증가시키거나, 또는 보조 동력원의 회생량을 감소시키도록 보정한다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 종래의 런치 컨트롤에서는 정차 유지 상태에서는 동력 차단 장치를 통해 휠로 동력이 전달되지 않으므로 차속, 휠각도, 토크 등이 모두 0에 머물러 있다. 그러나, 도 7b에서와 같이, 정차 유지 단계에서 본 발명은 휠의 각속도 또는 각도에 따라 주 동력원의 구동량과 보조 동력원의 회생량에 변화를 주어 정차상태 제어 및 보상을 실시한다.

또한, 상기 보상 단계에서 사용되는 비교 인자는 주/보조 동력원의 전류/전압으로 대체할 수도 있다.

이어서, 상기 보조 동력원의 실행 회생량이 한계 회생량 또는 임계 회생량에 도달했는지 여부(한계 정차 유지)를 판단한다(S140).

이어서, 상기 임계 회생량에 도달되는 경우 브레이크 페달과 악셀 페달의 상태에 따라 발진 제어를 수행한다(S150).

예를 들어, 발진 제어에서는 주 동력원의 구동량을 유지 또는 최대 구동량으로 증가시킨 상태에서 보조 동력원의 회생량을 감소시킬 수 있다. 다른 예로, 주 동력원의 구동량과 보조 동력원의 구동량을 일정 기울기 또는 최대로 증가시킬 수 있다. 또 다른 예로, 주 구동륜과 보조 구동륜의 슬립 발생을 최소화하기 위해 상승 기울기가 조절될 수도 있다.

그리고 상기 발진 제어가 완료되면 발진 부스터의 제어를 종료한다(S160).

즉, 상기 주 동력원과 보조 동력원의 구동력이 임계 구동력 및 임계 차속에 도달함에 따라 '발진 부스터 제어를 종료'한다.

도 8a 및 도 8b에서와 같이, 발진 수행 단계에서 본 발명은 종래와 비교하여 발진 토크가 증대하고 발진 가속이 크게 향상됨을 볼 수 있다.

즉, 종래에는 도 8a에서와 같이, 브레이크를 OFF 하고 엑셀 페달은 ON 상태가 된 시점에 비로소 주 동력원과 보조 동력원이 구동량 실행을 통해 점차적으로 발진 속도를 높여 휠의 스피드를 점차적으로 늘리고 있다.

반면에 본 발명은 도 8b에서와 같이, 브레이크를 OFF 하고 엑셀 페달은 ON 상태가 된 시점에 이미 주 구동원은 보조 구동원의 한계 회생량에 대응되는 토크를 내고 있으며, 보조 동력원은 회생 토크를 구동 토크로 일시에 전환하므로 발진 토크가 증대되어 차량의 발진 가속 성능을 극대화시킬 수 있다.

지금까지 설명한 실시예들에 따른 발진 제어를 기존 전동화 차량과 비교하면 다음과 같은 이점이 있다.

일반적인 전동화 차량은 동력원이 구동륜에 직결된 형태로 동력 차단 장치가 없어 내연 기관을 이용한 차량과 같은 런치 컨트롤이 불가하나, 실시예에 따르면 둘 이상의 동력원의 구동량과 회생량을 매칭시킨 정차 제어를 통해 전동화 차량에서도 런치 컨트롤 구현이 가능하다.

또한, 일반적인 내연 기관 차량은 응답성과 출력 선형성 측면에서 동력 차단 장치를 이용하므로 동력 손실로 인한 응답 지연성과 선형성에 불리하며, 일반적인 전동화 차량에서는 최대 토크까지 상승 기울기 조절을 통해 발진 성능을 구현하여 성능에 한계가 있다. 그러나, 실시예에 따르면 주 구동륜에 미리 에너지 확보가 되며, 보조 구동륜은 회생 토크에서 구동 토크로 일시 전환되므로 초기 발진 응답성과 선형성이 극대화될 수 있다.

발진 성능 측면에서도 일반적인 내연 기관 차량은 무부하 최대 토크 상황에서 동력 차단 장치에 의해 휠과 연결되는 순간 반력에 의한 토크 하락이 발생하나, 실시예에서는 이러한 문제점이 해결되었다.

또한, 일반적인 내연 기관 차량에서는 에너지 손실 측면에서는 발진 전 최대 토크를 유지하기 위한 에너지는 모두 손실되나, 실시예에 따르면 구동력과 회생력이 매칭되므로 정차 제어에서 에너지 손실이 최소화된다.

아울러, 차량 내구성 측면에서, 일반적인 차량은 정치 상태에서 최대 구동력을 사용하므로 동력 차단 장치의 전달 용량 증대가 필요하며 내구성 손실이 발생하나, 실시예에 따르면 각 동력원의 설계 사양 내에서 최대 구동력을 구현하므로 내구성 측면에서 유리하다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

110 : 제어부 120 : 주 동력원
130 : 보조 동력원 140 : 제 1 MCU
150 : 제 2 MCU 160 : 배터리 관리부
170 : 휠속 센서부

Claims

기 설정된 진입 조건이 만족되면 정차 상태로 제어하는 단계;
상기 정차 상태에서 휠의 각속도 또는 각도에 따라 주 동력원의 구동량과 보조 동력원의 회생량을 증가시키면서 상기 정차 상태를 보정하는 단계;
상기 보조 동력원의 실행 회생량이 임계값에 도달했는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 임계값에 도달한 경우 브레이크 페달과 악셀 페달의 상태에 따라 발진 제어를 수행하는 단계를 포함하고,
상기 발진 제어를 수행하는 단계는,
상기 주 동력원과 상기 보조 동력원 각각의 구동량을 증가시키는 단계를 포함하는, 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법.
제1 항에 있어서,
상기 기 설정된 진입 조건은 브레이크 페달이 ON, 변속 위치가 D, 발진 부스터 요청이 ON인 경우 만족되는, 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법.
제1 항에 있어서,
상기 보정하는 단계는,
상기 주 동력원에 연결된 주 구동륜과 상기 보조 동력원에 연결된 보조 구동륜의 각속도(RPM) 또는 각도(rad)를 비교하는 단계를 포함하는, 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법.
제3 항에 있어서,
상기 판단하는 단계는,
상기 비교 결과, 상기 각속도 또는 상기 각도가 일치하면 수행되는, 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법.
제4 항에 있어서,
상기 보정하는 단계는,
상기 주 구동륜의 RPM이 상기 보조 구동륜의 RPM보다 높은 경우 상기 주 동력원의 구동량을 증가시키는 단계; 및
상기 보조 구동륜의 RPM이 상기 주 구동륜의 RPM보다 높은 경우 상기 보조 동력원의 회생량을 증가시키는 단계를 포함하는, 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법.
제1 항에 있어서,
상기 보정하는 단계는,
상기 주 동력원과 상기 보조 동력원 각각의 전압, 전류, 파워 중 적어도 하나를 서로 비교하는 단계를 포함하는, 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법.
제1항에 있어서,
상기 구동량을 증가시키는 단계는,
상기 주 동력원의 구동량을 유지하거나 최대 구동량으로 증가시키는 단계; 및
상기 보조 동력원의 회생량을 감소시키는 단계를 포함하는, 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법.
제1항에 있어서,
상기 구동량을 증가시키는 단계는,
상기 주 동력원의 구동량과 상기 보조 동력원의 구동량을 일정 기울기 또는 최대로 증가시키는 단계를 포함하는, 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법.
제1항에 있어서,
상기 구동량을 증가시키는 단계는,
상기 주 동력원에 연결된 주 구동륜과 상기 보조 동력원에 연결된 보조 구동륜 각각의 슬립이 억제되는 기울기로 상기 주 동력원의 구동량과 상기 보조 동력원의 구동량을 증가시키는 단계를 포함하는, 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법.
제1 항에 있어서,
상기 주 동력원 및 상기 보조 동력원의 구동력이 임계값에 도달하면 일반 주행으로 전환하는 단계를 더 포함하는, 전동화 차량의 런치 컨트롤 방법.
주 동력원과 보조 동력원을 구비한 전동화 차량에 있어서,
상기 주 동력원과 상기 보조 동력원 각각의 구동량과 회생량을 결정하는 제어부;
상기 제어부의 결정에 따라 상기 주 동력원을 제어하는 제1 제어기; 및
상기 제어부의 결정에 따라 상기 보조 동력원을 제어하는 제2 제어기를 포함하되,
상기 제어부는,
기 설정된 진입 조건이 만족되면 정차 상태로 제어하고, 상기 정차 상태에서 휠의 각속도 또는 각도에 따라 상기 주 동력원의 구동량과 상기 보조 동력원의 회생량을 증가시키면서 상기 정차 상태를 보정하며, 상기 보조 동력원의 실행 회생량이 임계값에 도달하면, 브레이크 페달과 악셀 페달의 상태에 따라 상기 주 동력원과 상기 보조 동력원 각각의 구동량을 증가시키는 발진 제어를 수행하는, 전동화 차량.
제11 항에 있어서,
상기 기 설정된 진입 조건은 브레이크 페달이 ON, 변속 위치가 D, 발진 부스터 요청이 ON인 경우 만족되는, 전동화 차량.
제11 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 주 동력원에 연결된 주 구동륜과 상기 보조 동력원에 연결된 보조 구동륜의 각속도(RPM) 또는 각도(rad)를 비교하여 상기 정차 상태를 보정하는, 전동화 차량.
제13 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 비교 결과, 상기 각속도 또는 상기 각도가 일치하면 상기 보조 동력원의 실행 회생량이 임계값에 도달하는지 여부를 판단하는, 전동화 차량.
제14 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 주 구동륜의 RPM이 상기 보조 구동륜의 RPM보다 높은 경우 상기 주 동력원의 구동량을 증가시키고, 상기 보조 구동륜의 RPM이 상기 주 구동륜의 RPM보다 높은 경우 상기 보조 동력원의 회생량을 증가시켜 상기 정차 상태를 보정하는, 전동화 차량.
제11 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 주 동력원과 상기 보조 동력원 각각의 전압, 전류, 파워 중 적어도 하나를 서로 비교하여 상기 정차 상태를 보정하는, 전동화 차량.
제11 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 주 동력원과 상기 보조 동력원 각각의 구동량을 증가시킴에 있어서, 상기 주 동력원의 구동량을 유지하거나 최대 구동량으로 증가시키고, 상기 보조 동력원의 회생량을 감소시키는, 전동화 차량.
제11 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 주 동력원과 상기 보조 동력원 각각의 구동량을 증가시킴에 있어서, 상기 주 동력원의 구동량과 상기 보조 동력원의 구동량을 일정 기울기 또는 최대로 증가시키는, 전동화 차량.
제11 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 주 동력원과 상기 보조 동력원 각각의 구동량을 증가시킴에 있어서, 상기 주 동력원에 연결된 주 구동륜과 상기 보조 동력원에 연결된 보조 구동륜 각각의 슬립이 억제되는 기울기로 상기 주 동력원의 구동량과 상기 보조 동력원의 구동량을 증가시키는, 전동화 차량.
제11 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 주 동력원 및 상기 보조 동력원의 구동력이 임계값에 도달하면 일반 주행 제어로 전환하는, 전동화 차량.