KR20100094847A - 전기자동차의 주행모드 자동제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차의 주행모드 자동제어방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 전기자동차의 주행모드 자동제어방법은 모터에 의해 구동되는 전기자동차의 주행모드 자동제어방법에 관한 것으로, 상기 모터는 복수의 콘트롤러에 의한 복수의 주행모드를 가지는 제어부에 의해 제어되고, 상기 각 주행모드는, 상기 모터가 서로 다른 RPM에서 최대 토크값을 가지도록 구성되며, 상기 제어부는, 상기 모터의 RPM이 파워모드상태값인지 여부를 센서부로 하여금 센싱하게 하고, 그 센싱된 결과 상기 모터의 RPM이 파워모드상태값에 해당하는 경우에, 상기 모터가, 상기 각 주행모드를 유지시킴과 동시에 전류가 불연속적으로 인가되는 상태에서 그 모터의 회전을 가능하게 하는 파워모드를, 수행하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

전기자동차, 모터, 주행모드, 파워모드

Description

전기자동차의 주행모드 자동제어방법{Electric automobile driving mode automatic control method}

본 발명은 전기자동차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터에 의해 구동되는 전기자동차에 있어서 모터 구동에 따른 소비전력을 절감시킬 수 있도록 제어기능이 개선된 전기자동차의 주행모드 자동제어방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 자동차 엔진의 RPM 대 토크 곡선이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 일반적인 자동차에 채용되는 가솔린 엔진은, 그 엔진의 최대 토크에 도달하기 전까지 RPM이 지속적으로 상승하다가 최대 토크에 도달된 이후 RPM이 증가하게 되면, 점점 토크가 작아지게 되어 엔진의 회전력이 작아지게 된다.

이와 같이, 가솔린 엔진은 최대 토크에 도달하기까지 상당한 시간이 걸리게 되고 기어변속을 통해 각 RPM영역에서 최대 토크에 도달하기 위한 구성이 마련되어 있기는 하지만 RPM의 급속한 하락과 상승이 반복되기 때문에 엔진의 파워 밴드를 효율적으로 사용하지 못하는 단점을 가진다.

한편, 근자에는 대체에너지 개발 및 환경오염 방지 등의 목적으로 전기자동 차의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 전기자동차의 구동원은 모터이며, 이 모터에 콘트롤러가 채용됨으로써 나타나는 RPM 대 토크 곡선이 도 2에 잘 도시되어 있다.

도 2에 도시된 실선은, 상기 모터가 2000 RPM에서 최대토크에 도달될 수 있도록 그 모터에 어느 하나의 콘트롤러가 채용됨으로써 나타나는 곡선이다. 그리고,도 2에 도시된 점선은, 상기 모터가 3000 RPM에서 최대토크에 도달될 수 있도록 그 모터에 다른 하나의 콘트롤러가 채용됨으로써 나타나는 곡선이다. 이와 같이, 모터에 관한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 모터를 콘트롤러에 제어함으로써, 도 2에 도시된 RPM 대 토크 곡선을 쉽게 구현할 수 있음은 물론이다.

그러나, 도 2에 도시된 실선 또는 점선과 같이 하나의 콘트롤러에 의해 모터를 제어하는 경우에는 도 1에 도시된 일반적인 엔진과 마찬가지로 모터의 최대 토크에 도달되기까지 상대적으로 많은 시간이 걸리게 되고 RPM의 급격한 하락과 상승이 반복됨에 따라 모터의 파워밴드를 효율적으로 사용하지 못하는 단점이 있다.

한편, 상기 모터는 그 회전관성에 의하여 전류가 일시적으로 인가되지 않는 경우에도 회전을 할 수 있게 된다. 이러한 모터의 특성을 이용하여, 상기 모터의 RPM이 급속하게 상승 또는 하락하지 않고 일정시간동안 소정의 변동폭 범위 내에서 일정하게 유지되는 경우에 상기 모터에 불연속적으로 전류를 인가해 줌으로써 상기 모터의 소비전력을 절감시킬 수 있게 된다.

전기자동차에 있어서 소비전력의 절감을 위한 설계는, 전기자동차의 전기자동차에 채용되는 연료전지의 수명을 길게 하여 주는 결과를 낳기 때문에 반드시 지 향되어야 한다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 소비전력을 절감시킬 수 있는 전기자동차의 주행모드 자동제어방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전기자동차의 구동원인 모터를 복수의 콘트롤러에 의해 제어하도록 하고 모터가 RPM의 큰 변화없이 짧은 시간에 최대토크에 도달될 수 있게 하는 전기자동차의 주행모드 자동제어방법에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모터에 의해 구동되는 전기자동차의 주행모드 자동제어방법에 관한 것으로, 상기 모터는 복수의 콘트롤러에 의한 복수의 주행모드를 가지는 제어부에 의해 제어되고, 상기 각 주행모드는, 상기 모터가 서로 다른 RPM에서 최대 토크값을 가지도록 구성되며, 상기 제어부는, 상기 모터의 RPM이 파워모드상태값인지 여부를 센서부로 하여금 센싱하게 하고, 그 센싱된 결과 상기 모터의 RPM이 파워모드상태값에 해당하는 경우에, 상기 모터가, 상기 각 주행모드를 유지시킴과 동시에 전류가 불연속적으로 인가되는 상태에서 그 모터의 회전을 가능하게 하는 파워모드를, 수행하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 파워모드상태는 상기 RPM이 10초 동안 100 RPM 이내의 변동폭을 가지는 상태인 것이 바람직하다.

상기 제어부는, 상기 모터의 RPM이 파워모드상태값이 해당하지 않는 경우에, 상기 센서부로 하여금 상기 모터의 RPM이 스위칭 포인트값과 동일한지 여부를 센싱하게 하고, 그 센싱된 결과 상기 모터의 RPM이 상기 스위칭 포인트값과 일치하는 경우에, 상기 제어부는 상기 모터의 주행모드를 변환시키도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 각 주행모드의 RPM 대 토크 곡선은, 상기 각 최대 토크값을 가지는 RPM 이전의 영역에서는 RPM 증가시 토크값이 점진적으로 증가되고, 상기 각 최대 토크값을 가지는 RPM 이후의 영역에서는 RPM 증가시 토크값이 점진적으로 감소되는 형태를 가지고, 상기 제어부는, 상기 복수의 스위칭 포인트값이, 상기 각 주행모드의 RPM 대 토크 곡선들 중 인접하게 배치된 두 개의 곡선이 서로 교차되는 교차점에 해당하는 RPM이 되도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 센서부에 의한 센싱결과 상기 모터의 RPM이 상기 스위칭 포인트값과 일치하는 경우에, 상기 제어부는, 상기 모터의 RPM이 점진적으로 증가되고 있는지를 상기 센서부로 하여금 감지하게 하고, 그 감지된 결과 점진적 증가의 경우에 상기 모터로 하여금 RPM 증가모드에서의 모드변환을 수행하게 하고 점진적 감소의 경우에 RPM 감소모드에서의 모드변환을 수행하도록 구성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 전기자동차의 주행모드 자동제어방법은 모터의 RPM이 파워모드상태인지를 센싱하여 그 모터의 RPM이 파워모드상태에서와 같이 어느 정도 일정하게 유지되는 경우에 전류를 불연속적으로 인가시켜 줄 수 있도록 구성됨으로써, 전력손실을 억제시킬 수 있게 된다. 결국, 본 발 명은 모터의 소비전력을 절감하여 전기자동차에 채용되는 연료전지의 수명을 길게 하여 줌으로써 저용량 연료전지의 개발을 가능하게 하는데 일조할 수 있는 효과를 가진다.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따르면, RPM이 스위칭 포인트 값인 경우인지를 센싱하여 상기 모터의 모드변환이 이루어지도록 구성됨으로써, 모든 RPM 영역에서 최대 토크에 도달하기까지의 시간이 단축시킬 수 있어서 모터의 파워밴드를 효율적으로 운영할 수 있는 효과도 있다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 주행모드 자동제어방법 을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 주행모드 자동제어방법의 RPM 대 토크 곡선이고, 도 4는 본 발명 일실시예의 제어과정을 보인 제어흐름도이며, 도 5는 본 발명 일실시예의 파워모드 상태의 전압 대 전류 곡선이다.

먼저, 본 발명에 의한 전기자동차의 주행모드 자동제어방법을 설명하기 앞서, 본 발명에 채용되는 주행모드와 모터의 RPM 대 토크 곡선에 대해 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 전기자동차의 주행모드 자동제어방법은 모터에 의해 구동되는 전기자동차의 주행모드를 전기적인 신호에 기초하여 자동으로 제어하기 위한 것으로, 상기 모터는 복수의 콘트롤러에 의한 복수의 주행모드를 가지는 제어부에 의해 제어된다.

상기 각 콘트롤러는, 도 3에 잘 도시된 바와 같이 상기 모터가 서로 다른 RPM에서 최대 토크값을 갖도록, 상기 모터를 제어하도록 구성되며, 상기 제어부는 아래에서 설명될 센서부의 센싱 결과에 기초하여 상기 모터가 상기 콘트롤러들 중 어느 하나의 콘트롤러에 의해 제어될 수 있도록 구성된다.

본 실시예에서, 상기 각 콘트롤러에 의한 주행모드는 M1모드, M2모드,M3모드 및 M4모드로 구성되나, 더 많은 주행모드가 추가될 수 있음은 물론이다. 상기 M1모드는 RPM이 0~R1 인 경우에 해당하고, 상기 M2모드는 RPM이 R1~R2 인 경우에 해당하며, 상기 M3모드는 RPM이 R2~R3 인 경우에 해당하며, 상기 M4모드는 RPM이 R3이상인 경우에 해당한다. 그리고, 상기 각 주행모드는 상기 모터가 서로 다른 RPM에서 최대 토크값을 갖도록 구성된다.

여기서, 상기 각 주행모드의 RPM 대 토크 곡선에 대해 설명하기로 한다. 상기 RPM 대 토크 곡선은, 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 최대 토크값을 가지는 RPM 이전의 영역에서는 RPM 증가시 토크값이 점진적으로 증가되고, 상기 최대 토크값을 가지는 RPM 이후의 영역에서는 RPM 증가시 토크값이 점진적으로 감소하는 모양으로 형성된다.

이하, 본 발명에 의한 전기자동차의 주행모드 자동제어방법에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

즉, 상기 제어부는, 상기 모터의 RPM이 파워모드상태값인지 여부를 센서부로 하여금 센싱하게 하고, 그 센싱된 결과 상기 모터의 RPM이 파워모드상태값에 해당하는 경우에, 상기 모터가, 상기 각 주행모드를 유지시킴과 동시에 전류가 불연속 적으로 인가되는 상태에서 그 모터의 회전을 가능하게 하는 파워모드를, 수행하도록 구성된다.

여기서, 상기 파워모드상태는 상기 모터의 RPM이 10초 동안 100RPM의 변동폭을 가지는 상태이고, 상기 파워모드는, 상기 모터가 상기 주행모드를 유지시킴과 동시에 상기 모터에 인가되는 전류가, 도 5에 잘 도시된 바와 같이 불연속적으로 인가되는 상태를 의미한다.

상기 모터는 그 회전관성에 의하여 전류가 일시적으로 인가되지 않는 경우에도 회전을 할 수 있게 된다. 이러한 모터의 특성을 이용하여, 상기 모터의 RPM이 파워모드상태에서와 같이 어느 정도 일정하게 유지되는 경우에 전류를 불연속적으로 인가시켜 줌으로써, 도 5에 도시된 W 만큼의 전력손실을 억제시킬 수 있게 된다. 이러한 모터의 소비전력의 절감은, 전기자동차에 채용되는 연료전지의 수명을 길게 하여 줌으로써, 상기 저용량 연료전지의 개발을 가능하게 하는데 일조할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 실시예는, 상기 모터가 상기 제어부에 의해 상기 각 주행모드의 RPM 대 토크 곡선 특성을 갖도록 함과 동시에, 주행시 RPM의 큰 변화없이 짧은 시간 내에 최대 토크에 도달할 있도록 주행모드의 변환이 가능하도록 구성된다.

즉, 상기 제어부는, 차량 주행중에 상기 모터가 각 주행모드들 중 어느 하나의 모드에서 동작되도록 구성되고, 상기 모터의 RPM이 파워모드상태값에 해당하지 않는 경우에, 주행 중 모터의 RPM이 스위칭 포인트(S1)(S2)(S3)값과 동일한지 여부를 센서부로 하여금 센싱하게 하여, 그 센싱된 결과 상기 모터의 RPM이 스위칭 포 인트(S1)(S2)(S3)값과 일치하는 경우에는 상기 모터의 주행모드를 변환시키도록 구성된다.

본 실시예에서, 상기 스위칭 포인트(S1)(S2)(S3)는 3개로 이루어지고, 설명의 편의상 제1스위칭 포인트(S1)와 제2스위칭 포인트(S2)와 제3스위칭 포인트(S3)로 명명하기로 한다.

상기 제어부는, 상기 각 스위칭 포인트(S1)(S2)(S3)가 상기 각 주행모드의 RPM 대 토크 곡선들 중 인접하게 배치된 두 개의 곡선이 서로 교차되는 점에 해당하도록 구성됨으로써, 상기 각 스위칭 포인트(S1)(S2)(S3)값은 결국 그 교차점에 해당하는 RPM이 된다.

상기 센서부에 의한 센싱결과 상기 모터의 RPM이 상기 스위칭 포인트(S1)(S2)(S3)값과 일치하는 경우에, 상기 제어부는 상기 모터의 주행모드를 변환시키게 된다.

한편, 상기 모터의 주행모드의 변환은 RPM 증가모드에서의 변환과 RPM 감소모드에서의 변환으로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 모터의 RPM이 도 3의 X축의 양의 방향을 따라 점진적으로 증가되는 경우에는 모드변환이 양의 방향을 따라 이루어지고, RPM이 음의 방향을 따라 점짐적으로 감소되는 경우에는 모드변환이 음의 방향을 따라 이루어져야 한다.

따라서, 본 실시예에서는 도 4의 제어흐름도에 도시된 바와 같이, 상기 제어부는 센서부로 하여금 상기 모터의 RPM이 점진적으로 증가되고 있는지를 감지하게 하고, 감지된 결과 점진적 증가인 경우에는 상기 모드변환이 RPM 증가모드, 즉 X축 의 양의 방향으로의 모드변환이 이루어지도록 하고, 점진적 감소의 경우에는 상기 모드변환이 RPM 감소모드, 즉 X축 음의 방향으로의 모드변환이 이루어지도록 한다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는, RPM이 스위칭 포인트(S1)(S2)(S3) 값인 경우인지를 센싱하여 상기 모터의 모드변환이 이루어지도록 구성됨으로써, RPM의 급격하게 감소되어 최대토크의 도달의 지연 및 상기 모터의 파워밴드의 비효율적인 운용을 방지할 수 있게 된다. 즉, 본 실시예에 따르면, 모든 RPM 영역에서 최대 토크에 도달하기까지의 시간이 단축시킬 수 있어서 모터의 파워밴드를 효율적으로 운영할 수 있는 장점이 있다.

이상, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며 본 발명이 속하는 기술분야에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있음은 자명하다.

도 1은 일반적인 자동차 엔진의 RPM 대 토크 곡선.

도 2는 일반적인 모터의 RPM 대 토크 곡선.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 주행모드 자동제어방법의 RPM 대 토크 곡선.

도 4는 본 발명 일실시예의 제어과정을 보인 제어흐름도.

도 5는 본 발명 일실시예의 파워모드 상태의 전압 대 전류 곡선.

Claims (5)

1. 모터에 의해 구동되는 전기자동차의 주행모드 자동제어방법에 관한 것으로,

   상기 모터는 복수의 콘트롤러에 의한 복수의 주행모드를 가지는 제어부에 의해 제어되고,

   상기 각 주행모드는, 상기 모터가 서로 다른 RPM에서 최대 토크값을 가지도록 구성되며,

   상기 제어부는, 상기 모터의 RPM이 파워모드상태값인지 여부를 센서부로 하여금 센싱하게 하고, 그 센싱된 결과 상기 모터의 RPM이 파워모드상태값에 해당하는 경우에, 상기 모터가, 상기 각 주행모드를 유지시킴과 동시에 전류가 불연속적으로 인가되는 상태에서 그 모터의 회전을 가능하게 하는 파워모드를, 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 주행모드 자동제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 파워모드상태는 상기 RPM이 10초 동안 100 RPM 이내의 변동폭을 가지는 상태인 것을 특징으로 하는 전기자동차의 주행모드 자동제어방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는, 상기 모터의 RPM이 파워모드상태값이 해당하지 않는 경우에, 상기 센서부로 하여금 상기 모터의 RPM이 스위칭 포인트값과 동일한지 여부를 센싱 하게 하고,

   그 센싱된 결과 상기 모터의 RPM이 상기 스위칭 포인트값과 일치하는 경우에, 상기 제어부는 상기 모터의 주행모드를 변환시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 주행모드 자동제어방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 각 주행모드의 RPM 대 토크 곡선은,

   상기 각 최대 토크값을 가지는 RPM 이전의 영역에서는 RPM 증가시 토크값이 점진적으로 증가되고, 상기 각 최대 토크값을 가지는 RPM 이후의 영역에서는 RPM 증가시 토크값이 점진적으로 감소되는 형태를 가지고,

   상기 제어부는, 상기 복수의 스위칭 포인트값이, 상기 각 주행모드의 RPM 대 토크 곡선들 중 인접하게 배치된 두 개의 곡선이 서로 교차되는 교차점에 해당하는 RPM이 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 주행모드 자동제어방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 센서부에 의한 센싱결과 상기 모터의 RPM이 상기 스위칭 포인트값과 일치하는 경우에,

   상기 제어부는, 상기 모터의 RPM이 점진적으로 증가되고 있는지를 상기 센서부로 하여금 감지하게 하고, 그 감지된 결과 점진적 증가의 경우에 상기 모터로 하여금 RPM 증가모드에서의 모드변환을 수행하게 하고 점진적 감소의 경우에 RPM 감 소모드에서의 모드변환을 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 주행모드 자동제어방법.

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