KR102616240B1 - Device and method for improving the starting and accelerating performance of a vehicle based on temperature - Google Patents

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Abstract

본 발명의 차량의 발진 및 가속 성능 개선 방법은, 운전자의 토크 명령을 수신하고, 최대 전달 가능 토크에서 감속 비를 계산하여 휠의 최대 토크를 계산하며, 그리고 상기 수신 토크가 상기 최대 토크보다 큰 경우에 휠 토크는 상기 최대 토크로 제한되는 것을 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 휠 슬립을 억제하고 에너지 손실을 방지할 수 있다.The method for improving starting and acceleration performance of a vehicle according to the present invention includes receiving a torque command from a driver, calculating a reduction ratio from the maximum transmittable torque, and calculating the maximum torque of a wheel, and when the received torque is greater than the maximum torque. The wheel torque is configured to include being limited to the maximum torque. According to this configuration of the present invention, wheel slip can be suppressed and energy loss can be prevented.

Description

온도 기반의 차량 발진 및 가속 성능 개선 장치 및 방법 {Device and method for improving the starting and accelerating performance of a vehicle based on temperature}Device and method for improving vehicle start and acceleration performance based on temperature {Device and method for improving the starting and accelerating performance of a vehicle based on temperature}

본 발명은, 온도에 기반한 차량의 발진 및 가속 성능 개선 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 초반 토크가 우수한 전기차나 고성능차의 경우 내연기관과 달리 초기 토크(출발 시 혹은 급 가속 시 토크)를 제어할 필요가 크고, 이미 발생된 구동력을 사후적으로 제동하는 것이 아니고, 외기 온도에 따른 타이어와 노면의 마찰 특성을 미리 예측하여 최대 토크를 초과하여 출력되지 않도록 사전 제어되는 전기차 및 고성능차의 발진/가속 성능을 개선 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for improving starting and acceleration performance of a vehicle based on temperature. More specifically, in the case of electric vehicles or high-performance vehicles with excellent initial torque, unlike internal combustion engines, the initial torque (torque at start or rapid acceleration) is The need for control is great, and rather than braking the driving force that has already been generated after the fact, the friction characteristics of tires and the road surface according to the outside temperature are predicted in advance and the start of electric vehicles and high-performance vehicles is controlled in advance to prevent output exceeding the maximum torque. /Relates to an apparatus and method for improving acceleration performance.

일반적으로 전기차는 내연기관차와 달리 엔진 대신 모터를, 연료 대신 배터리를 사용하여 주행을 하는 자동차로서, 모터를 제어하는 특성 상 내연기관차 대비 초반 발진 토크를 최대로 활용할 수 있는 이점이 있다.In general, unlike internal combustion engine vehicles, electric vehicles are vehicles that run using a motor instead of an engine and a battery instead of fuel. Due to the nature of controlling the motor, they have the advantage of being able to maximize initial launch torque compared to internal combustion engine vehicles.

그런데, 전기차는 풀 악셀(WOT)로 발진 가속하는 경우 모터의 최대 토크를 별다른 제약 없이 원하는 만큼 낼 수 있기 때문에 차량의 출발/가속 시 내연기관차 대비 휠 슬립에 취약한 부분이 존재한다.However, since electric vehicles can produce the maximum torque of the motor as desired without any restrictions when accelerating at full accelerator (WOT), they are more vulnerable to wheel slip compared to internal combustion engine vehicles when starting/accelerating the vehicle.

일례로, 전기차의 경우 2가지 초기 토크의 문제점이 있다. 하나는 출발 시 초기 토크가 크기 때문에 휠 슬립 등 발진 성능이 유난히 저하될 수 있다. 다른 하나는 주행 중 급 가속 시 초기 토크가 크기 때문에 역시 휠이 미끄러지는 등 가속 성능에 특히 문제가 발생한다. For example, in the case of electric vehicles, there are two problems with initial torque. First, because the initial torque is large upon departure, starting performance, such as wheel slip, may be significantly reduced. Another problem is that the initial torque is large during rapid acceleration while driving, which causes problems in acceleration performance, such as wheel slipping.

종래에는 이러한 휠 슬립에 대하여 일단 구동력이 발생하고, 발생된 구동력을 제어하기 위하여 토크를 제한하고 구동축에 제동력을 가하는 것이다.Conventionally, a driving force is generated in response to such wheel slip, and in order to control the generated driving force, the torque is limited and a braking force is applied to the drive shaft.

가령, 차량 주행 시 휠 속도 센서를 통해 전륜과 후륜의 휠 속도 차이를 검출할 수 있다. 전륜과 후륜의 휠 속도 편차가 소정 기준치를 넘게 되면, 전륜 혹은 후륜에 휠 슬립이 발생한 것으로 판단되어, 전륜 혹은 후륜의 휠 속도를 저감하는 방식으로 휠 슬립을 억제한다.For example, when driving a vehicle, the difference in wheel speed between the front and rear wheels can be detected through a wheel speed sensor. If the wheel speed difference between the front and rear wheels exceeds a predetermined standard value, it is determined that wheel slip has occurred on the front or rear wheels, and wheel slip is suppressed by reducing the wheel speed of the front or rear wheels.

그러나, 이와 같은 제어 방식에 의하면, 전륜 혹은 후륜의 휠 속도의 편차를 이용하여 구동력을 피드-백(feed-back) 방식으로 제어하기 때문에, 에너지 관점에서 이미 손실로 나타날 수 밖에 없다. 초기 토크기 우수하여 발진 시 혹은 급 가속 시 짧은 시간에 이미 발생된 발진 및 가속 상황에 적절하게 대처하기 매우 곤란하다.However, according to this control method, since the driving force is controlled in a feedback-back manner using the deviation of the wheel speed of the front or rear wheels, it is bound to appear as a loss from the energy point of view. The initial torque is excellent, so it is very difficult to properly respond to oscillation and acceleration situations that have already occurred in a short period of time during start-up or rapid acceleration.

한국 등록특허 10-1890440호Korean Patent No. 10-1890440

따라서 본 발명의 목적은 휠 슬립이 발생(가령, 전륜과 후륜의 휠 속도 편차)한 후에 비로소 전술한 피드-백 제어를 하는 경우에는 휠 슬립에 따른 구동력 손실이 불가피하기 때문에, 피드-포워드 제어 방식으로 모터의 최대 토크를 제한할 수 있는 전기차 혹은 고성능차의 발진/가속 성능 개선 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the purpose of the present invention is to use a feed-forward control method because the loss of driving force due to wheel slip is inevitable when the above-described feedback control is performed only after wheel slip occurs (e.g., wheel speed difference between the front and rear wheels). To provide a device and method for improving the start/acceleration performance of an electric vehicle or high-performance vehicle that can limit the maximum torque of the motor.

본 발명의 다른 목적은 변속기 대신 모터와 감속기를 이용하여 주행하는 전기차의 발진/가속 성능을 고려할 때, 초기 발진 성능을 안정적으로 제어하기 위하여, 휠 슬립을 억제하며, 이러한 휠 슬립의 주요 원인으로 제기되는 타이어와 노면의 마찰 특성을 이용할 수 있는 전기차 혹은 고성능차의 발진/가속 성능 개선 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to suppress wheel slip in order to stably control the initial starting performance, considering the starting/accelerating performance of an electric vehicle running using a motor and reducer instead of a transmission, which is raised as the main cause of such wheel slip. The aim is to provide a device and method for improving the start/acceleration performance of an electric vehicle or high-performance vehicle that can utilize the friction characteristics of the tires and the road surface.

본 발명의 또 다른 목적은 노면과 타이어의 마찰 특성을 계산할 수 있는 다양한 파라미터 중에서 상기한 마찰 특성을 정량적으로 판단하는데 가장 적합한 외기 온도 정보를 이용할 수 있는 전기차 혹은 고성능차의 발진/가속 성능 개선 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is a device for improving start/acceleration performance of an electric vehicle or high-performance vehicle that can use the outdoor temperature information most suitable for quantitatively determining the friction characteristics among various parameters that can calculate the friction characteristics of the road surface and tires; and It provides a method.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 차량의 발진/가속 성능 개선 장치는, 외기 온도를 검출하는 온도 센서, 및 상기 외기 온도에 따른 감속비를 계산하여 최대 토크를 결정하고, 운전자의 토크 명령이 상기 최대 토크 보다 크면 휠 토크를 최대 토크로 제한하는 최대 토크 결정부를 포함한다.According to the features of the present invention for achieving the above-mentioned object, the vehicle start/acceleration performance improvement device of the present invention includes a temperature sensor that detects the outside temperature, and a maximum torque by calculating a reduction ratio according to the outside temperature. and a maximum torque determination unit that determines the wheel torque and limits the wheel torque to the maximum torque when the driver's torque command is greater than the maximum torque.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명의 차량의 발진/가속 성능 개선 방법은 초기 발진 시 혹은 저속 주행 중 급 가속 시 휠 슬립을 방지하기 위한 차량의 발진 성능 개선 방법에 있어서, 발진 시 토크 제어 단계, 및 주행 시 토크 제어 단계를 포함하고, 상기 발진 시 토크 제어 단계는, 정차 차량이 출발하여 휠 토크가 발생할 때, 상기 휠 토크를 제어하는 단계를 포함하고, 상기 주행 시 토크 제어 단계는, 상기 출발 후 주행 차량이 일정한 속도에 이르렀을 때, 상기 휠 토크를 제어하는 단계를 포함한다.According to another feature of the present invention, the method of improving the starting/accelerating performance of a vehicle of the present invention is to prevent wheel slip during initial starting or rapid acceleration during low-speed driving, including a torque control step during starting. , and a torque control step when driving, wherein the torque control step when starting includes controlling the wheel torque when a stationary vehicle starts and wheel torque is generated, and the torque control step when driving includes: and controlling the wheel torque when the vehicle reaches a certain speed after starting.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 본 발명의 차량의 발진/가속 성능 개선 방법은, 운전자의 토크 명령을 수신하는 단계, 최대 전달 가능 토크에서 감속 비를 계산하여 휠의 최대 토크를 계산하는 단계, 및 상기 수신 토크가 상기 최대 토크보다 큰 경우에 휠 토크는 상기 최대 토크로 제한되는 단계를 포함한다.According to another feature of the present invention, the method for improving start/acceleration performance of a vehicle of the present invention includes the steps of receiving a torque command from the driver, calculating the maximum torque of the wheel by calculating the deceleration ratio from the maximum transmittable torque, and limiting wheel torque to the maximum torque when the received torque is greater than the maximum torque.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.As described above, according to the configuration of the present invention, the following effects can be expected.

초기 토크가 우수한 전기차나 고성능차의 경우, 타이어와 노면의 마찰력보다 큰 토크를 발생시켜 결국 휠 슬립이 일어나서 초기 출발 시 발진 성능이 저하되고, 저속 주행 중 가속 성능을 저하시키며, 결과적으로 에너지 손실을 초래하는 한계가 있는 바, 이러한 차량의 초기 토크 성능을 감안하여 출발 시 혹은 가속 시 휠 슬립을 사전에 예방하고자 타이어와 노면의 마찰력이 외기 온도에 따라 변화하는 마찰 특성을 정량적으로 계산하고, 이를 최대 토크 결정에 반영함으로써, 초기 발진 성능 및 가속 성능을 개선하고, 에너지 손실을 최소화 하며, 특히 발진 시 혹은 가속 시 과도한 토크 증가로 인한 운전자의 불안감을 덜 수 있어, 안전을 원하는 소비자의 욕구를 충족할 수 있다.In the case of electric vehicles or high-performance vehicles with excellent initial torque, they generate torque greater than the friction between the tires and the road surface, which eventually causes wheel slip, which reduces starting performance at initial start, reduces acceleration performance during low-speed driving, and results in energy loss. Considering the initial torque performance of these vehicles, in order to prevent wheel slip when starting or accelerating, we quantitatively calculate the friction characteristics of the friction force between the tire and the road surface depending on the external temperature, and calculate the maximum By reflecting this in the torque decision, initial launch performance and acceleration performance can be improved, energy loss can be minimized, and driver anxiety caused by excessive torque increase, especially during launch or acceleration, can be alleviated, thereby meeting the consumer's desire for safety. You can.

도 1은 본 발명에 의한 온도에 기반한 차량의 발진 및 가속 성능 개선 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 온도에 기반한 차량의 발진 및 가속 성능을 개선하는 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명에 의한 최대 토크와 외기 온도의 상관 관계를 통해서 감속비가 결정되는 그래프이다.
1 is a block diagram of a device for improving starting and acceleration performance of a vehicle based on temperature according to the present invention.
Figure 2 is a flowchart of a method for improving starting and acceleration performance of a vehicle based on temperature according to the present invention.
Figure 3 is a graph in which the reduction ratio is determined through the correlation between maximum torque and external temperature according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. The present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and that common knowledge in the technical field to which the present invention pertains is not limited. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. The sizes and relative sizes of layers and regions in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제어 조건에 따라 제공되는 단계의 변화도 포함하는 것이다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 제어 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.Embodiments described herein will be explained with reference to plan and cross-sectional views, which are ideal schematic diagrams of the present invention. Therefore, the shape of the illustration may be changed depending on manufacturing technology and/or tolerance. Accordingly, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in steps provided according to control conditions. Accordingly, the areas illustrated in the drawings have schematic properties, and the shapes of the areas illustrated in the drawings are intended to illustrate a specific form of the control area and are not intended to limit the scope of the invention.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 차량의 발진/가속 성능 개선 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the device for improving start/acceleration performance of a vehicle according to the present invention having the above-described configuration will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1을 참조하면, 차량의 발진/가속 성능 개선 장치(100)는, 외기 온도(℃)를 검출하는 온도 센서(102), 휠 속도(rpm)를 검출하는 휠 속도 센서(112), 상기 외기 온도에 따른 감속비를 계산하여 최대 토크를 결정하고, 운전자의 토크 명령이 상기 최대 토크보다 크면 휠 토크를 최대 토크로 제한하는 최대 토크 결정부(110), 상기 휠 속도와 상기 차량의 속도를 비교하여 속도 편차가 기준치를 넘는 경우 상기 휠 토크를 제어하여 최적 토크를 결정하는 최적 토크 결정부(120), 및 상기 최적 토크에 따라 상기 휠 토크를 제어하고, 구동축을 브레이킹하는 휠 제동부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the vehicle start/acceleration performance improvement device 100 includes a temperature sensor 102 that detects the outside temperature (°C), a wheel speed sensor 112 that detects the wheel speed (rpm), and the outside air temperature (°C). A maximum torque determination unit 110 determines the maximum torque by calculating the reduction ratio according to temperature, and limits the wheel torque to the maximum torque when the driver's torque command is greater than the maximum torque, and compares the wheel speed with the speed of the vehicle An optimal torque determination unit 120 that controls the wheel torque to determine the optimal torque when the speed deviation exceeds the standard value, and a wheel brake unit 130 that controls the wheel torque according to the optimal torque and brakes the drive shaft. Includes.

상기 외기 온도를 기초로 최대 토크를 결정하는 제어 흐름은 피드-포워드 방식을 가지지만, 휠 속도 센서를 기초로 최적 토크를 결정하여 구동축의 제동력을 제고하는 제어 흐름은 피드-백 방식을 취할 수 있다.The control flow that determines the maximum torque based on the outside temperature has a feed-forward method, but the control flow that determines the optimal torque based on the wheel speed sensor and improves the braking force of the drive shaft can take the feed-back method. .

본 발명은 전기차의 경우, 초기 발진 시 혹은 주행 중 가속 시 발생되는 발진 성능 및 가속 성능 개선을 위한 것으로, 차량의 타이어와 노면의 마찰 상태를 미리 예측하여, 최대 토크를 결정함에 있어서 이를 반영하여 휠 슬립을 방지하고자 하는 것이다. In the case of an electric vehicle, the present invention is intended to improve the starting performance and acceleration performance that occurs during initial starting or acceleration during driving. The present invention predicts the friction state between the vehicle's tires and the road surface in advance and reflects this in determining the maximum torque of the wheel. This is to prevent slip.

따라서, 발진/가속 성능 개선 방법은, 발진 시 토크 제어 단계(S100), 및 주행 시 토크 제어 단계(S200)를 모두 포함할 수 있다.Accordingly, the method for improving start/acceleration performance may include both a torque control step (S100) when starting and a torque control step (S200) when driving.

발진 시 토크 제어 단계(S100)는, 정차 차량이 출발하여 휠 토크가 발생할 때, 휠 토크를 제어하는 단계를 의미한다. 본 단계는 피드-포워드 제어 단계를 포함한다.The torque control step when starting (S100) refers to a step of controlling wheel torque when a stationary vehicle starts and wheel torque is generated. This step includes a feed-forward control step.

주행 시 토크 제어 단계(S200)는, 정차 차량이 출발하여 일정한 속도에 이르렀을 때, 노면의 마찰력의 차이로 인한 트랙션을 제어하는 단계를 의미한다. 본 단계는 피드-백 제어 단계를 포함한다.The torque control step during driving (S200) refers to a step of controlling traction due to the difference in friction force of the road surface when the stopped vehicle starts and reaches a certain speed. This step includes a feedback control step.

발진 시 토크 제어 단계(S100)는, 휠 토크가 제로(zero)가 아닌 상태이면, 토크 제어가 활성화 된다. 또한, 휠 속도에 따라 파라미터가 결정되지 않는다. 다만, 외부 환경에 의하여 결정된다. 가령, 타이어와 노면의 마찰 상태를 예측할 수 있는 외기 온도가 온도 센서(도 1의 102)의 측정 값에 따라 주요 파라미터가 될 수 있다.In the torque control step (S100) when starting, if the wheel torque is not zero, torque control is activated. Additionally, the parameters are not determined based on wheel speed. However, it is determined by the external environment. For example, the outside air temperature, which can predict the friction state between the tire and the road surface, may be a key parameter according to the measured value of the temperature sensor (102 in FIG. 1).

주행 시 토크 제어 단계(S200)는, 차량의 속도와 휠 속도 편차가 휠 슬립을 발생시키는 기준치 이상으로 차이가 나는 경우, 혹은 전륜과 후륜 휠 속도 편차가 기준치 이상인 경우 휠에 설치된 휠 속도 센서(도 1의 112)에 의하여 제공되는 값에 따라 결정될 수 있다.The torque control step (S200) during driving is performed when the vehicle speed and wheel speed deviation are different than the standard value that causes wheel slip, or when the front and rear wheel speed deviation is greater than the standard value, the wheel speed sensor installed on the wheel (see Figure 2). It can be determined according to the value provided by 1 112).

전술한 상황은 초기 발진 시에만 발생하는 문제가 아니다. 즉, 주행 중 고속 주행을 위해 급 가속이 필요한 경우에도 적용될 수 있다. The above-mentioned situation is not a problem that only occurs during initial rash. In other words, it can be applied even when rapid acceleration is required for high-speed driving while driving.

이때, 가속 시 토크 제어 단계(S300)는, 휠 속도 변경 값이 급 가속으로 인하여 기준치 이상으로 큰 경우를 포함할 수 있다. 휠 토크 변경이 큰 경우, 휠 슬립이 발생할 수 있기 때문에, 이러한 경우에도 외기 온도에 따라 최대 토크(Max torque)가 발진 시 토크 제어 단계(S100)와 마찬가지로 제한될 수 있다.At this time, the torque control step during acceleration (S300) may include a case where the wheel speed change value is greater than the reference value due to rapid acceleration. If the change in wheel torque is large, wheel slip may occur, so even in this case, the maximum torque may be limited depending on the outside temperature, similar to the torque control stage (S100) during start-up.

여기서 발명의 대상은 전기차(electric vehicle)뿐만 아니라 초기 토크가 강한 경우, 내연기관차도 포함되는 것으로 한다. 즉, 내연기관차의 경우에도 차종에 따라 발진 성능이 뛰어나고, 초기 가속이 필요한 경우가 있기 때문이다. 또한, 일정한 속도로 주행 중 급 가속이 필요한 경우, 최대 토크를 제어할 필요성은 전기차나 내연기관차를 구분하지 않는다. 따라서, 가솔린 기관(gasoline engine)이나 디젤 기관(diesel engine)등도 가속 성능 개선을 위한 전술한 단계가 적용될 수 있다. Here, the subject of the invention is not only electric vehicles, but also internal combustion engine vehicles when the initial torque is strong. In other words, even in the case of internal combustion engine vehicles, depending on the vehicle type, starting performance is excellent and initial acceleration may be necessary. Additionally, when rapid acceleration is required while driving at a constant speed, the need to control maximum torque does not distinguish between electric vehicles and internal combustion engine vehicles. Accordingly, the above-described steps for improving acceleration performance can also be applied to gasoline engines or diesel engines.

그러나, 여기서는 설명의 편의를 위하여 모터로 구동되는 전기차를 예로 들어 설명하기로 한다.However, here, for convenience of explanation, an electric vehicle driven by a motor will be used as an example.

다시 도 2를 참조하면, 전기차의 휠 슬립을 억제하여 발진/가속 성능을 개선하는 방법에 있어서, 전기차의 발진 성능 개선 방법은, 초기 발진 시 혹은 주행 시 급 가속 차량의 휠 토크가 타이어와 노면의 마찰력보다 커지는 것을 방지하기 위한 트랙션 제어를 수행하는 시작 단계(traction control START), 운전자의 토크 명령을 수신하는 단계(S110), 최대 전달 가능 토크에서 감속비(reduction ratio)를 계산하여 모터의 최대 토크를 계산하는 단계(S120), 및 상기 수신 토크와 상기 최대 토크를 비교하여 작은 값으로 휠 토크를 제어하는 단계(S130)를 포함한다.Referring again to FIG. 2, in the method of improving the start/acceleration performance of an electric vehicle by suppressing wheel slip, the method of improving the start/acceleration performance of an electric vehicle is that the wheel torque of the rapidly accelerating vehicle during initial start or driving is adjusted to the difference between the tires and the road surface. The starting step of performing traction control to prevent the friction force from becoming greater (traction control START), the step of receiving the driver's torque command (S110), and the maximum torque of the motor by calculating the reduction ratio from the maximum transmittable torque. It includes a calculating step (S120), and a step of controlling the wheel torque to a small value by comparing the received torque and the maximum torque (S130).

토크 명령을 수신하는 단계(S110)는, 토크 명령에 따라 모터 토크가 발생하여 제로(zero)가 아닌 상태, 즉 토크가 활성화 되는 단계를 포함한다. 만약, 수신 토크가 존재하지 않은 경우에는 트랙션 제어가 종료된다(traction control END).The step of receiving a torque command (S110) includes a step in which the motor torque is generated according to the torque command and is not zero, that is, the torque is activated. If there is no received torque, traction control ends (traction control END).

상기 최대 전달 가능 토크에서 상기 감속비는 1이고, 최대 토크는 온도에 따라 1보다 작아진다. At the maximum transmittable torque, the reduction ratio is 1, and the maximum torque becomes less than 1 depending on temperature.

가령, 최대 전달 가능 토크가 소정 온도(가령, 70℃)에서 최고 정점을 이룬다고 할 때, 해당 온도 이상 혹은 이하에서 최대 전달 가능 토크()가 감소하기 때문에, 감속비()는 1보다 작아지고, 최대 토크() 역시 감소되어야 하기 때문에, 아래 식(1)과 같이 휠 슬립을 방지하기 위하여 최대 토크를 제어할 수 있게 된다.For example, when the maximum transmittable torque reaches its highest peak at a certain temperature (e.g., 70°C), the maximum transmittable torque above or below that temperature ( ) decreases, the reduction ratio ( ) becomes less than 1, and the maximum torque ( ) must also be reduced, so the maximum torque can be controlled to prevent wheel slip as shown in equation (1) below.

......(1) ......(One)

따라서, 수신되는 운전자의 토크 명령 값보다 최대 토크가 크면, 수신된 명령대로 모터의 토크를 제어하면 되지만, 반대로 토크 명령 값보다 최대 토크가 작으면 해당 외기 온도에 따라 감속비가 결정되고, 감속된 만큼의 최대 토크로 수정 제어될 수 있다. 즉, 전자의 경우 수신 토크로 휠 토크가 제어되고, 후자의 경우 최대 토크로 휠 토크가 제어된다.Therefore, if the maximum torque is greater than the received driver's torque command value, the motor torque can be controlled according to the received command, but on the contrary, if the maximum torque is less than the torque command value, the reduction ratio is determined according to the relevant external temperature, and the deceleration rate is adjusted accordingly. It can be controlled correctively with a maximum torque of . That is, in the former case, the wheel torque is controlled by the received torque, and in the latter case, the wheel torque is controlled by the maximum torque.

한편, 도 3을 참조하면, 최대 토크(Max torque)는 온도에 따라 비례하여 증가하거나 반비례하여 감소하기 때문에, 정량적 제어가 가능하다. 예컨대, 노면과 타이어와의 마찰 계수는 대략 70℃ 정도를 기점으로 해당 온도에 접근할 때까지 비례 관계에 있다가, 해당 온도를 넘어서면 반비례하는 경향이 있다. 해당 기점보다 온도가 낮아지면 노면과 타이어의 마찰 계수가 점차 감소하여 휠 슬립 가능성이 높아지며, 반대로 그 이상의 온도에서는 타이어의 팽창, 노면 가열, 및 습도 증가에 의하여 마찬가지로 휠 슬립 가능성이 높아지기 때문이다.Meanwhile, referring to FIG. 3, the maximum torque (Max torque) increases in proportion or decreases in inverse proportion depending on the temperature, so quantitative control is possible. For example, the coefficient of friction between the road surface and tires is proportional starting from approximately 70°C until the temperature approaches, and then tends to be inversely proportional beyond that temperature. When the temperature drops below that starting point, the coefficient of friction between the road surface and the tire gradually decreases, increasing the possibility of wheel slip. Conversely, at temperatures above that temperature, the possibility of wheel slip also increases due to tire expansion, road surface heating, and increased humidity.

따라서, 외기 온도와 마찰 계수의 관계를 정량적으로 계산할 수 있고, 마찰 계수에 따라 최대 토크를 제어함으로써, 전기차의 초기 발진 및 가속 명령 시 미끄러짐 특성을 그대로 반영하여 휠 토크를 제어할 수 있게 된다. 특히, 최대 토크의 감쇄 정도를 외기 온도에 따라 미리 예측할 수 있기 때문에, 불필요한 에너지 소모를 원천적으로 예방할 수 있다.Therefore, the relationship between the external temperature and the friction coefficient can be quantitatively calculated, and by controlling the maximum torque according to the friction coefficient, it is possible to control the wheel torque by directly reflecting the slip characteristics during the initial start and acceleration commands of the electric vehicle. In particular, since the degree of attenuation of maximum torque can be predicted in advance according to the external temperature, unnecessary energy consumption can be prevented at the source.

본 발명은 초기 출발 내지 주행 중 가속 시 풀 악셀을 방지하기 위한 것으로, 초기 토크가 우수한 전기차의 특성 상 통상적으로는 내연기관차에서 발생하기 곤란한 경우를 제어하기 위한 것이지만, 일단 초반 토크를 제어한 후에는 전륜 및 후륜의 휠 속도 차이로 인한 휠 슬립을 제어하는 것을 방해하지 않는다.The present invention is intended to prevent full accelerator during acceleration during initial starting or driving, and to control cases that are usually difficult to occur in internal combustion engine vehicles due to the characteristics of electric vehicles with excellent initial torque. However, once the initial torque is controlled, It does not interfere with controlling wheel slip due to the difference in wheel speed between the front and rear wheels.

본 발명은 초반 토크를 제어하기 위하여, 피드-포워드 방식으로 풀 악셀을 방지하기 위하여, 운전자의 토크 명령과 외기 온도에 따른 최대 토크 사이의 관계를 고려하여 적정 토크를 넘지 않도록 제어하는 것이며, 주행 중 발생하는 휠 슬립에 대하여는 통상의 피드-백 방식의 토크 제어를 수행할 수 있다.The present invention considers the relationship between the driver's torque command and the maximum torque according to the outside temperature to control the initial torque and prevent full accelerator using a feed-forward method, and controls the torque so as not to exceed the appropriate torque while driving. For wheel slip that occurs, torque control using a normal feedback-back method can be performed.

따라서, 최대 토크 이하로 감쇄되는 단계 이후에, 전후 및/또는 좌우 휠 속도의 편차를 이용하여 최대 토크를 휠 토크에 따라 적절하게 수정하여 최적 토크를 출력하는 단계(S200)를 더 포함할 수 있다. Therefore, after the step of reducing the maximum torque or less, a step (S200) of outputting the optimal torque by appropriately modifying the maximum torque according to the wheel torque using the deviation of front and rear and/or left and right wheel speeds may be further included. .

가령, 각 휠에 구비된 휠 속도 센서를 통해 측정된 전방 휠 속도 및 후방 휠 속도 차이가 기준 값(TBD)보다 같거나 크면(S210), 편차 정도를 반영하여 전륜 혹은 후륜의 토크를 제어할 수 있다(S220). 그리고 구동축 브레이킹을 통해 휠 슬립을 저감한다(S230).For example, if the difference between the front wheel speed and rear wheel speed measured through the wheel speed sensor provided on each wheel is equal to or greater than the reference value (TBD) (S210), the torque of the front or rear wheels can be controlled by reflecting the degree of deviation. There is (S220). And wheel slip is reduced through drive shaft braking (S230).

만약, 기준 값보다 크지 않으면, 트랙션 제어가 완성된 것으로 보고(S240), 트랙션 제어를 종료한다(traction control END).If it is not greater than the reference value, traction control is considered completed (S240), and traction control is terminated (traction control END).

이상에서 살펴본 바와 같이, 이미 발생한 구동력에 대하여 전륜과 후륜의 휠 속도 편차에 따른 피드-백 방식의 토크 제어 방식이 아니고, 외기 온도에 따른 타이어와 노면의 마찰 특성을 미리 예측하여 최대 토크 이상으로 휠 토크가 출력되지 않도록 사전적으로 제어하는 전기차 및 고성능차의 발진/가속 성능을 개선하는 구성을 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.As seen above, it is not a feedback-type torque control method based on the difference in wheel speed between the front and rear wheels for the driving force that has already been generated, but rather predicts the friction characteristics of the tire and the road surface according to the outside temperature in advance to control the wheel by exceeding the maximum torque. It can be seen that the technical idea is to improve the start/acceleration performance of electric vehicles and high-performance vehicles by preemptively controlling torque output. Within the scope of the basic technical idea of the present invention, many other modifications will be possible to those skilled in the art.

100: 차량의 발진 및 가속 성능 개선 장치
110: 최대 토크 결정부 120: 최적 토크 결정부
100: Device for improving vehicle launch and acceleration performance
110: maximum torque determination unit 120: optimal torque determination unit

Claims (10)

외기 온도를 검출하는 온도 센서; 및
상기 외기 온도에 따른 감속비를 계산하여 최대 토크를 결정하고, 운전자의 토크 명령이 상기 최대 토크 보다 크면 휠 토크를 최대 토크로 제한하는 최대 토크 결정부;
를 포함하되,
최대 전달 가능 토크에서 상기 감속비는 1이고,
상기 감속비는 온도 변화에 따라 1보다 작아지고,
상기 최대 전달 가능 토크가 소정 온도에서 정점을 이루고, 상기 소정 온도까지 상기 최대 전달 가능 토크가 온도에 비례하고, 상기 소정 온도 이후부터는 상기 최대 전달 가능 토크가 온도에 반비례하는 것을 특징으로 하는 차량의 발진 및 가속 성능 개선 장치.
A temperature sensor that detects the outside temperature; and
a maximum torque determination unit that determines maximum torque by calculating a reduction ratio according to the outside temperature, and limits wheel torque to the maximum torque when a driver's torque command is greater than the maximum torque;
Including,
At the maximum transmittable torque, the reduction ratio is 1,
The reduction ratio becomes smaller than 1 as temperature changes,
The maximum transmittable torque peaks at a predetermined temperature, the maximum transmittable torque is proportional to the temperature up to the predetermined temperature, and the maximum transmittable torque is inversely proportional to the temperature after the predetermined temperature. and acceleration performance improvement device.
제 1 항에 있어서,
차량의 휠 속도를 검출하는 휠 속도 센서;
상기 휠 속도와 상기 차량의 속도를 비교하여 속도 편차가 휠 슬립의 원인이 되는 경우 상기 휠 토크를 제어하여 최적 토크를 결정하는 최적 토크 결정부; 및
상기 최적 토크에 따라 상기 휠 토크를 제어하고, 구동축을 브레이킹하는 휠 제동부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 차량의 발진 및 가속 성능 개선 장치.
According to claim 1,
A wheel speed sensor that detects the wheel speed of the vehicle;
an optimal torque determination unit that compares the wheel speed with the speed of the vehicle and determines an optimal torque by controlling the wheel torque when the speed deviation causes wheel slip; and
An apparatus for improving starting and acceleration performance of a vehicle, comprising a wheel brake unit that controls the wheel torque according to the optimal torque and brakes the drive shaft.
제 1 항에 있어서,
상기 차량은 초기 토크가 강한 전기차, 발진 성능이 우수하여 초기 가속이 필요한 내연기관차, 및 주행 중 급 가속이 필요한 가솔린 기관이나 디젤 기관차를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 차량의 발진 및 가속 성능 개선 장치.
According to claim 1,
The vehicle includes an electric vehicle with strong initial torque, an internal combustion locomotive with excellent starting performance that requires initial acceleration, and a gasoline engine or diesel locomotive that requires rapid acceleration while driving. A device for improving starting and acceleration performance of a vehicle.
초기 발진 시 혹은 주행 중 가속 시 휠 슬립을 방지하기 위한 차량의 발진 성능 개선 방법에 있어서,
발진 시 토크 제어 단계; 및
주행 시 토크 제어 단계;
를 포함하되,
상기 발진 시 토크 제어 단계는, 정차 차량이 출발하여 휠 토크가 발생할 때, 상기 휠 토크를 제어하는 단계를 포함하고,
상기 주행 시 토크 제어 단계는, 상기 출발 후 주행 차량이 일정한 속도에 이르렀을 때, 상기 휠 토크를 제어하는 단계를 포함하고,
상기 발진 시 및 주행 시 토크 제어 단계는 온도 센서에 의해 검출한 외기 온도에 따른 감속비를 계산하여 최대 토크를 결정하되,
최대 전달 가능 토크에서 상기 감속비는 1이고,
상기 감속비는 온도 변화에 따라 1보다 작아지고,
상기 최대 전달 가능 토크가 소정 온도에서 정점을 이루고, 상기 소정 온도까지 상기 최대 전달 가능 토크가 온도에 비례하고, 상기 소정 온도 이후부터는 상기 최대 전달 가능 토크가 온도에 반비례하는 것을 특징으로 하는 차량의 발진 및 가속 성능 개선 방법.
In a method of improving the starting performance of a vehicle to prevent wheel slip during initial starting or acceleration during driving,
Torque control stage during launch; and
Torque control phase during driving;
Including,
The torque control step when starting includes controlling the wheel torque when the stationary vehicle starts and wheel torque is generated,
The driving torque control step includes controlling the wheel torque when the driving vehicle reaches a certain speed after starting,
The torque control step during starting and driving determines the maximum torque by calculating the reduction ratio according to the external temperature detected by the temperature sensor,
At the maximum transmittable torque, the reduction ratio is 1,
The reduction ratio becomes smaller than 1 as temperature changes,
The maximum transmittable torque peaks at a predetermined temperature, the maximum transmittable torque is proportional to the temperature up to the predetermined temperature, and the maximum transmittable torque is inversely proportional to the temperature after the predetermined temperature. and methods for improving acceleration performance.
제 4 항에 있어서,
상기 발진 시 토크 제어 단계는, 상기 휠 토크가 제로(0)가 아닌 상태이면, 토크 제어가 활성화 되고, 타이어와 노면의 마찰 상태를 예측할 수 있는 상기 외기 온도에 의해 상기 토크 제어가 수행되고,
상기 주행 시 토크 제어 단계는, 상기 차량의 속도와 각 휠 속도 편차가 기준치 이상이거나 혹은 전륜과 후륜 휠 속도 편차가 기준치 이상인 경우에 상기 토크 제어가 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 발진 및 가속 성능 개선 방법.
According to claim 4,
In the torque control step when starting, if the wheel torque is not zero, torque control is activated, and the torque control is performed according to the outside temperature that can predict the friction state between the tire and the road surface,
The torque control step during driving improves starting and acceleration performance of the vehicle, wherein the torque control is performed when the speed of the vehicle and the speed difference between each wheel are greater than or equal to a reference value or when the speed difference between the front and rear wheel wheels is greater than or equal to a reference value. method.
제 4 항에 있어서,
상기 발진 시 토크 제어 단계는,
상기 차량의 주행 중 고속 주행을 위하여 급 가속 시 휠 토크가 발생할 때, 상기 휠 토크를 제어하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 차량의 발진 및 가속 성능 개선 방법.
According to claim 4,
The torque control step during oscillation is,
A method of improving starting and acceleration performance of a vehicle, comprising the step of controlling wheel torque when wheel torque occurs during rapid acceleration for high-speed driving of the vehicle.
운전자의 토크 명령을 수신하는 단계;
최대 전달 가능 토크에서 감속비를 계산하여 휠의 최대 토크를 계산하는 단계; 및
상기 수신한 토크 명령이 상기 최대 토크보다 큰 경우에 휠 토크는 상기 최대 토크로 제한되는 단계;
를 포함하되,
상기 최대 전달 가능 토크에서 상기 감속비는 1이고,
상기 감속비는 온도 변화에 따라 1보다 작아지고,
상기 최대 전달 가능 토크가 소정 온도에서 정점을 이루고, 상기 소정 온도까지 상기 최대 전달 가능 토크가 온도에 비례하고, 상기 소정 온도 이후부터는 상기 최대 전달 가능 토크가 온도에 반비례하는 것을 특징으로 하는 차량의 발진 및 가속 성능 개선 방법.
Receiving a torque command from the driver;
Calculating the maximum torque of the wheel by calculating the reduction ratio from the maximum transmittable torque; and
limiting wheel torque to the maximum torque when the received torque command is greater than the maximum torque;
Including,
The reduction ratio at the maximum transmittable torque is 1,
The reduction ratio becomes smaller than 1 as temperature changes,
The maximum transmittable torque peaks at a predetermined temperature, the maximum transmittable torque is proportional to the temperature up to the predetermined temperature, and the maximum transmittable torque is inversely proportional to the temperature after the predetermined temperature. and methods for improving acceleration performance.
삭제delete 삭제delete 제 7 항에 있어서,
상기 휠 토크는 상기 최대 토크로 제한되는 단계 이후에,
상기 차량의 속도와 각 휠 속도차가 기준치를 넘거나 혹은 상기 차량의 전륜 및 후륜의 휠 속도차가 기준치를 넘는 경우 상기 휠 속도를 최적화하기 위하여 최적 토크를 출력하는 단계; 및
상기 최적 토크에 따라 구동축 브레이킹을 수행하는 단계;
를 더 포함함으로 하는 차량의 발진 및 가속 성능 개선 방법.
According to claim 7,
After the wheel torque is limited to the maximum torque,
outputting optimal torque to optimize the wheel speed when the speed difference between the vehicle speed and each wheel exceeds a reference value or when the wheel speed difference between the front and rear wheels of the vehicle exceeds the reference value; and
performing drive shaft braking according to the optimal torque;
A method of improving starting and acceleration performance of a vehicle further comprising:
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