KR102555912B1 - 전기 모터를 구비하는 차량 및 그를 위한 주행 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 모터를 구비하는 차량 및 그를 위한 주행 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 도로의 경사도에 대응하여 코스팅 토크를 변경할 수 있는 방법 및 그를 수행하기 위한 차량에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 모터를 구비하는 차량에서 상기 전기 모터에 의한 코스팅 토크를 제어하는 방법에 있어서, 전방 경사로 주행을 위한 속도 범위를 현재 차속에 기반하여 결정하는 단계; 상기 속도 범위 내에서 차속에 따른 코스팅 토크와 주행 부하를 고려하여 목표 속도를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 목표 속도에 대응하여 상기 전기 모터의 구동력을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

전기 모터를 구비하는 차량 및 그를 위한 주행 제어 방법{VEHICLE HAVING ELECTRIC MOTOR AND METHOD OF DRIVING CONTROLLING FOR THE SAME}

본 발명은 전기 모터를 구비하는 차량 및 그를 위한 주행 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 도로의 경사도에 대응하여 코스팅 토크를 변경할 수 있는 방법 및 그를 수행하기 위한 차량에 관한 것이다.

타력주행이란 사전적으로는 구동력을 출력하지 않고 주행해 온 타력에 의해 계속 운전하는 것을 의미하며, 일반적으로 가속페달(APS) 및 브레이크 페달(BPS)이 조작되지 않는 상태의 주행을 의미한다.

이러한 타력주행이 수행될 때 구동축에 걸리는 토크를 타력 토크, 또는 코스팅(Coasting Torque)라 칭할 수 있다. 일반적인 내연기관 차량에서는 APS와 BPS가 밟히지 않은 상태에서도 토크 컨버터와 변속기에 의해 엔진의 아이들 토크(idle torque)가 구동축으로 전달된다. 이를 크립(creep) 토크라고도 한다.

타력 주행 중에는 엔진에 의해 이러한 크립 토크가 구동축으로 전달되면서, 한편으로는 차속에 따른 주행 부하가 크립 토크의 역방향으로 작용하면서, 둘의 총합이 타력 토크를 구성한다. 이를 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 일반적인 차량에서 타력주행이 수행될 경우 코스팅 토크와 차속 관계의 일례를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 차속이 낮은 경우에는 일반적으로 변속기가 저단에 있으므로 변속기 입력단 속도가 엔진의 아이들 RPM보다 낮은 경우 엔진의 아이들 토크가 전달되어 크립 토크에 의해서도 차량이 앞으로 주행하게 된다. 이와 달리, 높은 차속에서는 변속기가 비교적 고단에 있게 되어 변속기 입력단 속도가 엔진의 아이들 RPM보다 높아지면 엔진의 연료 차단(fuel cut)에 의한 드래그(drag)가 전달되어 코스팅 토크가 발생하게 된다.

한편, 환경에 대한 관심이 최근 높아지면서 전기 모터를 구동원으로 사용하는 하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)나 전기 자동차(EV: Electric Vehicle)에 대한 많은 개발이 이루어지고 있다.

이러한 전기 모터를 구비한 차량에서는 엔진이 없거나 상시 엔진이 켜져 있지 않으므로, 엔진에 의한 크립 토크는 발생하지 않는다. 하지만 일반적인 내연기관의 특성을 구현하기 위해 모터를 구동하여 크립 토크를 발생시키는 제어가 수행되는 것이 보통이다. 따라서, 전기 모터를 구비한 차량에서도 도 1과 유사하게 저속 상황에서는 내연 가관의 아이들 추진력과 토크 컨버터의 토크 증배 효과에 의한 정방향 토크가 모사되고, 고속 상황에서는 연료 분사가 중단된 엔진의 드래그에 의한 역방향 토크가 모사된다. 이와 같이 정방향 토크가 모사되는 영역을 크립 영역이라 칭할 수 있고, 역방향 토크가 모사되는 영역을 코스팅 영역이라 칭할 수 있다.

또한, 전기 모터를 구비한 차량에서는 운전성 증대를 위해 APS에 대한 응답 특성도 조정되는 것이 보통이다. 이를 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 일반적인 전기 모터를 구비한 차량에서 가속페달과 토크의 관계를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 가속페달 센서(APS) 값이 낮은(예컨대, 2~3%) 영역에서는 APS 응답성을 둔감하게 설정하여 의도하지 않은 가속을 방지하도록 설정된다. 따라서, 코스팅 영역에 있을 때 APS 값이 낮은 동안은 APS 값이 증가하더라도 역방향 토크가 유지되며, APS 값이 일정 이상이 되면 비로소 토크가 APS 값에 대응하여 커지게 된다. 이러한 APS 응답 특성 조절은 일반적인 주행 상황에서는 운전성 증대에 기여하나, 경사도에 따라서는 운전자가 정속 주행 상태를 유지하는데 어려움을 야기하기도 한다. 이를 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 일반적인 가속페달 응답 조절에 따른 도로 경사도별 영향을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, APS% 별로 전기 모터의 출력 토크 특성과 함께, 도로의 경사도별 주행부하 특성이 함께 도시된다. 여기서, APS에 따른 토크 곡선과 주행부하 곡선이 만나는 지점이 토크 평형점이 되어, 해당 지점에 대응되는 차속에서 평형이 유지될 수 있다. 따라서, 운전자의 목표 속도가 평형점보다 높다면 가속 페달 조작이 필요하고, 반대의 경우 브레이크 페달 조작이 필요한 것으로 볼 수 있다.

물론, 등판 상황이나 평지 주행 상황에서는 APS 조절을 통해 운전자의 목표 속도를 달성하는 것이 용이하다. 예컨대, 등판 상황에서는 APS 값을 10%~15% 사이로 조절할 경우 운전자 목표 속도에서 APS에 따른 토크 곡선과 주행부하 곡선이 만나게 된다.

그러나, 완강판 영역에서는 APS가 3% 부근에서 운전자 목표 속도에서 APS에 따른 토크 곡선과 주행부하 곡선이 만나게 되므로, 2~3%의 APS 입력이 도 2와 같이 무시된다면, 목표 속도 조절이 난해해진다.

또한, 급강판 영역에서는 APS가 0이라고 해도 평형점이 목표 속도보다 높으므로 정속 주행을 위해서는 지속적으로 브레이크 페달을 조작해야하는 불편함이 있다.

본 발명은 차량에서 보다 효율적으로 코스팅 토크를 설정할 수 있는 방법 및 그를 수행하는 차량을 제공하기 위한 것이다.

특히, 본 발명은 경사도에 대응하여 코스팅 토크를 변경할 수 있는 방법 및 그를 수행하는 차량을 제공하기 위한 것이다.

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 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 모터를 구비하는 차량에서 상기 전기 모터에 의한 코스팅 토크를 제어하는 방법에 있어서, 전방 경사로 주행을 위한 속도 범위를 현재 차속에 기반하여 결정하는 단계; 상기 속도 범위 내에서 차속에 따른 코스팅 토크와 주행 부하를 고려하여 목표 속도를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 목표 속도에 대응하여 상기 전기 모터의 구동력을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 코스팅 토크를 제어하는 자동차는, 운전자의 가속 또는 감속을 위한 조작이 없는 상황에서 코스팅 토크를 출력하는 구동 모터; 전방 경사로 주행을 위한 속도 범위를 현재 차속에 기반하여 결정하고, 상기 속도 범위 내에서 차속에 따른 코스팅 토크와 주행 부하를 고려하여 목표 속도를 결정하여, 상기 결정된 목표 속도에 대응하여 상기 구동 모터의 구동력을 보정하는 제1 제어기; 및 상기 제1 제어기의 토크 지령에 따라 상기 구동 모터를 제어하는 제2 제어기를 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 차량은 보다 효율적으로 코스팅 토크가 설정될 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 차량은 교통 정보, 등판 정보, 레이더 정보 등 주행 상황에 따라 가장 효율적인 코스팅 토크가 설정될 수 있으므로 불필요한 재가속에 의한 에너지 소모를 방지하고 감속이 필요한 상황에서 회생제동량이 증대될 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 차량에서 타력주행이 수행될 경우 코스팅 토크와 차속 관계의 일례를 나타낸다.
도 2는 일반적인 전기 모터를 구비한 차량에서 가속페달과 토크의 관계를 나타낸다.
도 3은 일반적인 가속페달 응답 조절에 따른 도로 경사도별 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일반적인 운전자의 차속 조절 경향을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코스팅 토크 설정을 위한 주행 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 범위의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전거리 확보차속의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 현재 주행부하와 코스팅 토크가 만나는 평형점이 본 실시예에 따른 속도 범위 내에 있을 경우 목표 속도 결정 방법을 나타낸다.
도 10은 현재 주행부하가 코스팅 토크보다 작고, 평형점이 본 실시예에 따른 속도 범위 밖인 경우 목표 속도 결정 방법을 나타낸다.
도 11은 도 10은 현재 주행부하가 코스팅 토크보다 크고, 평형점이 본 실시예에 따른 속도 범위 밖인 경우 목표 속도 결정 방법을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 목표 가속도 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 목표 가속도 설정에 기반한 레퍼런스 속도를 이용한 차속 제어 과정을 나타낸다.

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.

그런데, 일반적으로 운전자들은 경사진 도로에 진입한 직후보다는, 차속이 기대치(즉, 목표 속도)를 벗어났을 경우에 가속 페달이나 브레이크 페달을 조작하여 목표 속도를 유지하는 경향이 있다. 이를 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 일반적인 운전자의 차속 조절 경향을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 운전자는 정속 주행을 하고자 할 때, 차속이 기대하는 목표 속도와 차이가 있을 경우 즉각 조치하기보다는, 일정 범위의 기대치를 두고 조치를 취하는 것이 보통이다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이 차속이 운전자 기대치 하한에 도달하면 가속 페달을 조작한다.

그런데, 강판로에서 가속페달을 오프할 경우 도 4와 같은 조작이 발생하여 속도 변화에 따른 에너지 효율 저하가 발생할 수 있다. 구체적으로, 완강판 상황에서 코스팅 토크에 의해 감속되면 운동에너지가 배터리에 저장되나, 차속이 운전자 기대치 하한까지 감속되어 다시 가속 페달 조작을 통해 가속시키게 되면 에너지 변환 경로에 의한 손실이 발생한다. 이와 달리, 급강판 상황에서는 차속이 증가할 것이므로, 차속은 운전자 기대치 상한에 도달하고, 그에 따라 운전자가 브레이크 페달을 조작할 경우 유압제동력이 발생하여 회생 효율이 저하된다.

결국, 완강판 상황에서는 코스팅 토크를 감소시키는 것이 유리하고, 급강판 상황에서는 코스팅 토크를 증대시켜 브레이크 페달의 입력을 방지하는 것이 유리함을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는, 효율적인 코스팅 토크가 결정되도록 하기 위하여, 전기 모터를 구비한 차량에서 운전자의 정속 주행의지가 있을 경우 주행 상황을 판단을 통해 목표 속도를 결정하고, 결정된 목표 속도로 수렴할 수 있도록 코스팅 토크가 제어될 수 있도록 할 것을 제안한다.

먼저, 도 5 및 도 6을 함께 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 구성 및 주행 제어 방법을 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 구성의 일례를 나타내는 블럭도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코스팅 토크 설정을 위한 주행 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.

먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차는 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Control Unit, 510), 도로 정보 생성부(520), 전방 차량 정보 생성부(530), 모터 토크 제어부(540) 및 구동 모터(550)를 포함할 수 있다.

여기서 하이브리드 제어기(510)는 전기차(EV)일 경우 차량 통합 제어기(VCU: Vehicle Control Unit)로 대체될 수도 있으나, 이는 예시적인 것으로 구동 모터(550)를 제어하는 모터 토크 제어부(540)의 상위 제어기로서 코스팅 토크를 결정할 수 있다면 그 명칭에 제한되지 아니한다. 하이브리드 제어기(510)는 정속 주행 판단부(511), 등강판 인식부(512), 속도범위 결정부(513), 목표속도 결정부(514) 및 코스팅 토크 제어부(515)를 포함할 수 있으며, 각 구성 요소는 하이브리드 제어기(510) 내에서 별도의 처리 모듈로 구성될 수도 있고, 하이브리드 제어기의 프로세서에 의해 처리되는 하나 이상의 명령어나 프로그램 형태로 구현될 수도 있다. 각 구성 요소의 세부 기능은 도 6을 포함한 이하의 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도로 정보 생성부(520)는 AVN(Audio/Video/Navigation) 시스템으로 구현되어 정밀 지도 등 지도 정보를 통해 전방의 경사 구간의 길이와 경사도 정보를 획득할 수 있다. 물론, 도로 정보 생성부(520)는 AVN 시스템 대신, 또는 그와 함께 V2X 통신을 통해 주변 차량이나 인프라로부터 도로 정보를 획득하도록 구현될 수도 있다.

전방차량 정보 생성부(530)는 스마트 크루즈 컨트롤(SCC) 시스템의 레이더를 이용하여 주변 차량의 위치, 속도 등을 획득할 수 있다. 물론, SCC 레이더는 예시적인 것으로, 주변 차량의 위치, 속도 등의 정보를 획득할 수 있다면 비전 카메라나 기타 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS) 등 어떠한 장치에도 제한되지 아니한다.

모터토크 제어부(540)는 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit)로 구현될 수 있으며, 하이브리드 제어기(510)가 결정한 코스팅 토크에 대응되는 토크 지령을 하이브리드 제어기(510)로부터 수신하면, 그에 대응하여 구동 모터(550)의 코스팅 토크를 제어할 수 있다.

상술한 차량 구성은 전기 모터의 코스팅 토크 제어에 필요한 구성 요소를 나타낸 것으로, 실제 차량은 필요에 따라 이보다 많거나 적은 구성요소를 포함할 수 있음은 물론이다.

상술한 차량 구성을 바탕으로 도 6을 참조하면, 먼저 정속 주행 판단부(511)에서 운전자의 정속 주행의지가 있는지 여부가 판단될 수 있다(S610). 운전자의 정속 주행의지는 차량 내부 및 외부 정보 중 적어도 하나를 기반으로 판단될 수 있다. 예컨대, 정속 주행 판단부(511)는 도로 조건, 정체도, 가감속 필요 이벤트까지의 잔여 거리, 최근 일정시간 동안의 속도 분포 중 적어도 하나를 통해 운전자의 정속 주행의지를 판단할 수 있다. 보다 상세히, 도로 조건이 고속도로나 국도인 경우 시내 주행 대비 정속 주행이 수행될 가능성이 높고, 정체도가 원활할 경우 감속 요인이 적다. 또한, 네비게이션 등을 통해 획득되는 가감속 이벤트(예컨대, 교차로, 램프 진출입 등 분기점이나 방향전환 지점, 톨게이트, 과속 카메라 등)와의 잔존 거리가 일정 거리 이상일 때에도 속도 변화 가능성이 낮다. 아울러, 최근 일정 시간동안의 속도 분포의 분산이나 표준 편차가 일정 범위 내로 수렴할 경우, 정속 주행 경향이 있는 것으로 볼 수 있다.

상술한 각 판단 조건은 정속주행 의지 판단에 있어서 둘 이상이 함께 조합될 수 있으며, 판단 조건별로 서로 다른 가중치가 부여될 수도 있다.

운전자의 정속 주행 의지가 있는 것으로 판단되면(S610의 예), 등강판 인식부(512)는 전방 경사 구간에 대한 정보, 즉, 존재 여부, 경사도(예컨대, 경사 구간의 평균 경사도), 길이 등의 정보를 획득할 수 있으며, 이를 기반으로 전방 등/강판 구간 진입시 코스팅 주행 여부를 판단할 수 있다(S620). 여기서 등강판 인식부(512)는 APS 및 BPS 값이 모두 off인 경우 코스팅 주행 상태로 판단할 수 있다.

등판 또는 강판 구간에 진입하며, 코스팅 주행이 수행되는 것으로 판단되면, 속도범위 결정부(513)는 목표 속도를 결정하기 위해 먼저 속도 범위를 결정할 수 있다(S630). 여기서 속도 범위란 주변 환경의 제약을 고려하여 결정된 코스팅 주행에서 허용될 수 있는 차속의 범위를 의미할 수 있으며, 목표 속도는 이러한 속도 범위 내에서 결정될 수 있다.

속도 범위의 결정 방법은 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 범위의 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전거리 확보차속의 개념을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 7을 참조하면, 속도 범위는 정속 허용범위, 제한차속 및 강판 주행 중 전방차량과의 최소 안전거리의 확보를 위한 한계차속(이하, 편의상 "안전거리 확보차속"이라 칭함)의 3가지 속도 성분을 기반으로 결정될 수 있다. 정속 허용범위는 현재속도를 중심으로 전후에 일정 속도 마진을 적용하여 설정될 수 있다. 여기서, 일정 속도 마진은 상술한 최근 일정 시간동안의 속도 분포의 분산이나 표준 편차를 기반으로 설정될 수 있다. 즉, 정속주행 중 운전자의 속도 기복이 클수록 강판 중 속도 변화 허용범위가 넓게 설정될 수 있다.

속도 범위는 이러한 정속 허용범위를 기본으로 하되, 현재 도로의 제한 차속 이하이면서, 안전거리 확보차속 이하인 조건을 만족할 것이 요구된다. 예컨대, 도 7에서는 현재속도를 기반으로 정속 허용범위가 결정되며, 정속 허용범위 전부가 제한 차속 이하에 있으나 일부가 안전거리 확보차속보다 크다. 따라서, 최종으로 결정되는 속도 범위는 정속 허용범위의 최대 속도가 안전거리 확보차속 이하로 제한된 범위가 된다.

다음으로, 도 8을 참조하여 안전거리 확보차속을 설명한다. 도 8을 참조하면, 본 차량(810)이 강판 구간을 주행할 때, 전방에 선행 차량(820)이 존재하는 상황이 도시된다. 전방 차량(820)의 속도를 vf라 하고, 본 차량(810)과 전방 차량(820)의 상대 속도를 dv라 하며, 최초 안전거리까지의 여유 거리를 d라 하고, 강판 주행 구간 거리를 D라 할 경우, "최소 안전거리 도달시간 >= 강판 주행시간"의 조건을 만족해야 하므로, "d / dv >= D / (vf + dv)"의 수식이 만족되어야 한다. 이러한 조건을 만족하는 dv를 "dv*"라 칭하면, 안전거리 확보차속은 "vf+dv*"로 구해질 수 있다. 여기서, 최초 안전거리는 미리 설정된 값일 수도 있고, 본 차량의 제동성능, 경사도, 운전자의 브레이킹 성향 중 적어도 하나에 따라 가변적으로 설정될 수도 있다.

다시 도 6으로 복귀하여, 속도 범위가 결정되면, 목표속도 결정부(514)는 결정된 속도 범위 내에서 목표속도를 결정할 수 있다(S640). 이때, 목표속도 결정부(514)는 목표속도를 결정함에 있어서 운전자의 위화감을 줄이는 방향으로 목표속도를 결정할 수 있다. 이러한 목표속도의 결정은 현재 주행부하와 코스팅 토크가 만나는 평형점이 속도 범위 내에 있는지 여부에 따라 크게 세 가지 케이스로 고려될 수 있다. 이를 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 도 9는 현재 주행부하와 코스팅 토크가 만나는 평형점이 본 실시예에 따른 속도 범위 내에 있을 경우 목표 속도 결정 방법을, 도 10은 현재 주행부하가 코스팅 토크보다 작고, 평형점이 본 실시예에 따른 속도 범위 밖인 경우 목표 속도 결정 방법을, 도 11은 도 10은 현재 주행부하가 코스팅 토크보다 크고, 평형점이 본 실시예에 따른 속도 범위 밖인 경우 목표 속도 결정 방법을 각각 나타낸다.

도 9 내지 도 11에서 공통적으로 가로축은 차속을, 세로축은 토크를 나타내며, "보정 전"이라 함은 차속별 크립토크나 코스팅 토크가 디폴트 설정에 따름을 의미할 수 있다.

먼저, 도 9에 도시된 바와 같이 현재 주행부하와 코스팅 토크가 만나는 평형점이 속도 범위 내에 존재하는 경우, 목표 속도는 평형점에 대응되는 속도로 결정될 수 있다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이 현재 주행부하가 코스팅 토크보다 작고, 평형점이 속도 범위 밖인 경우, 목표 속도는 속도 범위의 상한 속도로 결정될 수 있다. 이때, 후술될 코스팅 토크 제어부(515)는 결정된 목표 속도를 만족시키기 위하여(즉, 평형점이 목표 속도에서 형성되도록) 코스팅 토크를 증대하는 방향으로 보정할 수 있다.

아울러, 도 11에 도시된 바와 같이 현재 주행부하가 코스팅 토크보다 크고, 평형점이 속도 범위 밖인 경우, 목표 속도는 속도 범위의 하한 속도로 결정될 수 있다. 이때, 이때, 후술될 코스팅 토크 제어부(515)는 결정된 목표 속도를 만족시키기 위하여 코스팅 토크를 감소시키는 방향으로 보정할 수 있다.

한편, 상술한 현재 주행부하는 다음과 같이 구해질 수 있다.

RoadLoad(v,θ) = ½ * Cd* ρ*A*v² + m*g*sinθ + m * b * sign (v)

여기서, 각 인자의 의미는 아래와 같다.

Cd: 공기저항계수, ρ:공기밀도, A:차량전면투영면적, v:차속, m:차량질량, g:중력가속도, θ:경사도(즉, 경사 구간의 평균 경사도), b:구름저항

다시 도 6으로 돌아와서, 전술한 바와 같이 목표 속도가 결정되면, 코스팅 토크 제어부(515)는 필요에 따라 코스팅 토크를 가변제어할 수 있다(S650). 예컨대, 도 9와 같은 경우에는 코스팅 토크는 속도에 대응하여 제어되는 기존 제어 형태로 유지될 수 있으며, 도 10과 같은 경우 코스팅 토크가 증대되는 방향으로, 도 11과 같은 경우 코스팅 토크가 감소되는 방향으로 각각 보정 제어될 수 있다. 이때, 코스팅 토크가 보정될 경우, 차속이 등/강판 주행기간동안 목표 속도로 수렴되도록 하되, 운전자의 위화감을 최소화하기 위해 속도 변화량이 최소화되는 방향으로 보정되는 것이 바람직하다. 이러한 제어를 위해, 목표 가속도를 먼저 설정하고, 현재 속도와 목표 가속도로 레퍼런스 속도를 생성하여 피드 포워드 및 피드백 제어가 함께 수행될 수 있다. 이를 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 목표 가속도 설정을 설명하기 위한 도면이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 목표 가속도 설정에 기반한 레퍼런스 속도를 이용한 차속 제어 과정을 나타낸다.

먼저, 도 12를 참조하면, 목표 가속도(AT)는 현재 속도(V)에서 목표속도(VT)에 도달하는데 소요되는 강판제어 시간(CT)에 의해 구해질 수 있다. 이를 수식으로 정리하면, 목표 가속도(AT)는 "(VT-V)/CT"와 같이 구해질 수 있으며, 여기서 강판제어 시간(CT)은 "D / {(V+VT)/2}"와 같이 구해질 수 있다. 즉, 강판제어 시간(CT)은 강판거리(경사 구간의 총 길이)를 평균 속도로 나눈 값일 수 있다.

도 12와 같은 방법으로 목표 가속도가 구해지면, 현재속도를 함께 이용하여 레퍼런스 속도를 생성하여, 도 13에 도시된 바와 같이 피드백 및 피드포워드 제어를 겸하여 실제 속도제어가 수행될 수 있다. 구체적으로, 레퍼런스 속도는 주행부하 모델로 입력되어 피드포워드 요소로 모터 토크에 대한 제어 입력이 되며, 제어 결과에 따른 실제 차속(actual speed)은 피드백 요소로 입력될 수 있다.

또한, 코스팅 토크 제어부(515)가 결정한 최종 코스팅 토크는 토크 지령 형태로 모터토크 제어부(540)로 전달될 수 있으며, 모터토크 제어부(540)는 토크 지령에 대응되는 3상 전류를 생성하여 구동 모터(550)에 인가하는 방식으로 구동 모터(550)의 토크를 제어할 수 있다.

한편, 운전자의 정속 주행의지가 없는 것으로 판단되거나, 평지 주행시, 또는 가속/브레이크 페달 조작이 있는 경우에는 차속에 기반한 디폴트로 설정된 코스팅 토크 제어를 따를 수 있다(S660).

전술한 실시예들에 의하면, 차량에서 운전자의 정속 주행의지를 자동 파악하여 운전 위화감이 없는 범위내에서 코스팅 토크를 제어하여 운전 편의성이 향상될 수 있다. 또한, 등/강판로에서 가속페달이나 브레이크 페달의 조작 없이 속도가 유지될 수 있으므로 완강판에서 속도 감소 및 재가속으로 인한 경로손실이 방지되며, 급강판에서 브레이크 인가로 인한 회생효율 저하가 방지될 수 있다.

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 전환은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (19)

1. 전기 모터를 구비하는 차량에서 상기 전기 모터에 의한 코스팅 토크를 제어하는 방법에 있어서,
   전방 경사로 주행을 위한 속도 범위를 현재 차속에 기반하여 결정하는 단계;
   코스팅 토크와 주행 부하가 동일함에 따라 차속이 유지되는 평형점이 상기 속도 범위 내에 있는지 여부를 고려하여 목표 속도를 결정하는 단계; 및
   상기 결정된 목표 속도에 대응하여 상기 전기 모터의 구동력을 보정하는 단계를 포함하는, 코스팅 토크 제어 방법.
2. 제1 항에 있어서,
   운전자의 정속 주행의지를 판단하는 단계; 및
   상기 정속 주행의지가 있는 것으로 판단되면, 상기 전방 경사로에 대한 정보를 획득하는 단계를 더 포함하는, 코스팅 토크 제어 방법.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 정속 주행의지는,
   현재 시점 이전 일정시간 동안의 차량속도의 경향 및 도로 정보 중 적어도 하나를 기반으로 판단되는, 코스팅 토크 제어 방법.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 전방 경사로에 대한 정보는,
   지도정보를 기반으로 획득되는 상기 전방 경사로의 길이 및 평균경사도를 포함하는, 코스팅 토크 제어 방법.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 속도 범위를 결정하는 단계는,
   상기 현재 차속과 함께, 현재 시점 이전 일정시간 동안 차속의 분산, 도로의 제한속도 및 전방 차량과의 안전거리 중 적어도 하나를 고려하여 수행되는, 코스팅 토크 제어 방법.
6. 삭제
7. 제1 항에 있어서,
   상기 목표 속도를 결정하는 단계는,
   상기 평형점이 상기 속도 범위 내에 있는 경우,
   상기 평형점에 대응되는 차속을 상기 목표 속도로 결정하는 단계를 포함하는, 코스팅 토크 제어 방법.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 평형점이 상기 속도 범위 밖에 있는 경우,
   상기 속도 범위의 상한과 하한 중 상기 평형점에 가까운 차속을 상기 목표 속도로 결정하는 단계를 포함하는, 코스팅 토크 제어 방법.
9. 제1 항에 있어서,
   상기 보정하는 단계는,
   상기 전방 경사로의 종료 시점의 차속이 상기 목표 속도에 수렴하도록 수행되는, 코스팅 토크 제어 방법.
10. 제1 항 내지 제5 항 및 제7 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 코스팅 토크 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.
11. 운전자의 가속 또는 감속을 위한 조작이 없는 상황에서 코스팅 토크를 출력하는 구동 모터;
    전방 경사로 주행을 위한 속도 범위를 현재 차속에 기반하여 결정하고, 상기 속도 범위 내에서 차속에 따른 코스팅 토크와 주행 부하가 동일함에 따라 차속이 유지되는 평형점이 상기 속도 범위 내에 있는지 여부를 고려하여 목표 속도를 결정하여, 상기 결정된 목표 속도에 대응하여 상기 구동 모터의 구동력을 보정하는 제1 제어기; 및
    상기 제1 제어기의 토크 지령에 따라 상기 구동 모터를 제어하는 제2 제어기를 포함하는, 자동차.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    운전자의 정속 주행의지를 판단하고, 상기 정속 주행의지가 있는 것으로 판단되면, 상기 전방 경사로에 대한 정보를 획득하는, 자동차.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 정속 주행의지는,
    현재 시점 이전 일정시간 동안의 차량속도의 경향 및 도로 정보 중 적어도 하나를 기반으로 판단되는, 자동차.
14. 제12 항에 있어서,
    상기 전방 경사로에 대한 정보는,
    지도정보를 기반으로 획득되는 상기 전방 경사로의 길이 및 평균경사도를 포함하는, 자동차.
15. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    상기 현재 차속과 함께, 현재 시점 이전 일정시간 동안 차속의 분산, 도로의 제한속도 및 전방 차량과의 안전거리 중 적어도 하나를 고려하여 상기 속도 범위를 결정하는, 자동차.
16. 삭제
17. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    상기 평형점이 상기 속도 범위 내에 있는 경우,
    상기 평형점에 대응되는 차속을 상기 목표 속도로 결정하는, 자동차.
18. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    상기 평형점이 상기 속도 범위 밖에 있는 경우,
    상기 속도 범위의 상한과 하한 중 상기 평형점에 가까운 차속을 상기 목표 속도로 결정하는, 자동차.
19. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    상기 전방 경사로의 종료 시점의 차속이 상기 목표 속도에 수렴하도록 상기 구동력 보정을 수행하는, 자동차.