KR20120064344A

KR20120064344A - 친환경 자동차의 트랙션 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR20120064344A
Application number: KR1020100125530A
Authority: KR
Inventors: 권순우; 이규일; 권상욱; 유성필; 류정환
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2012-06-19

Abstract

본 발명은 모터의 전류 변화율을 적용하여 트랙션 제어의 진입 여부를 결정할 수 있도록 하는 친환경 자동차의 트랙션 제어장치 및 방법이 개시된다.
본 발명은 모타 파워 맵을 적용하여 운전자의 요구토크에 따른 소비파워를 산출하고, 소비파워를 모터에 입력되는 전압으로 연산하여 소비전류를 산출하는 과정, 소비전류를 단위 시간으로 분석하여 모터의 전류 변화율을 산출하고, 모터의 전류 변화율이 트랙션 제어 진입조건을 만족하는지 판단하는 과정, 모터의 전류 변화율이 트랙션 제어 진입조건을 만족하면 슬립 발생으로 판정하고 네트워크로 연결되는 트랙션 제어기를 연동시켜 슬립이 발생되지 않도록 트랙션 제어를 실행하는 과정을 포함한다.

Description

친환경 자동차의 트랙션 제어장치 및 방법{TRACTION CONTROL SYSTEN OF GREEN CAR}

본 발명은 친환경 자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터의 전류 변화율을 적용하여 트랙션 제어(Traction Control)의 진입 여부를 결정할 수 있도록 하는 친환경 자동차의 트랙션 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

차량에 대한 연비 향상의 요구와 배출가스 규제의 강화에 따라 친환경 자동차가 제공되고 있다.

친환경 자동차로는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 연료전지의 동력을 운행되는 연료전지 자동차, 배터리만의 전압으로 운행되는 전기 자동차, 연료전지와 배터리 혹은 엔진과 배터리를 적용하여 두 개의 동력을 동시에 사용하거나 배터리의 동력만을 사용하여 운행하는 하이브리드 자동차로 구분될 수 있다.

이러한 친환경 자동차에서 하나 혹은 두 개로 구성되는 동력원을 어떻게 조화롭게 동작시키느냐에 따라 최적의 출력토크를 확보하고, 추가적인 연비 향상을 도모할 수 있다.

이러한 친환경 자동차에도 내연기관 자동차와 마찬가지로 눈길이나 흙길 등 미끄러운 노면에서 앞뒤, 좌우 바퀴의 회전수 차이가 발생될 때 타이어의 공회전을 억제하여 미끄러짐을 방지함으로써, 조향성능과 주행성능을 제공하며 미끄러운 노면에서 탈출할 수 있도록 하는 트랙션 제어기능이 적용된다.

종래의 친환경 자동차에서는 타이어의 슬립(Sleep) 상태를 적용하여 트랙션 제어의 진입 조건으로 설정하거나 모터의 회전율을 바탕으로 트랙션 제어의 진입 조건으로 설정하고 있다.

이러한 종래의 기술은 타이어의 슬립이나 모터의 회전을 실질적으로 검출하여 트랙션 제어의 진입여부를 결정하는 방식으로 타이어 슬립을 검출하는 센서, 모터의 회전을 검출하는 센서의 고장이 발생되는 경우 트랙션 제어가 실행되지 못하는 문제점을 발생시킨다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 모터의 전류 변화율을 적용하여 트랙션 제어의 진입 여부를 결정할 수 있도록 함으로써, 능동적인 트랙션 제어의 실행이 제공될 수 있도록 하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징에 따르면, 시프트 레버로 선택되는 변속단의 위치 정보를 차량제어기에 제공하는 변속단검출부; 운전자의 요구토크를 차량제어기에 제공하는 요구토크검출부; 모터에 입력되는 전압 정보를 차량제어기에 제공하는 전압검출부; 주행변속단에서 모터의 속도와 요구토크 및 입력전압을 검출하여 모터의 구동에 따른 소비파워, 소비전류를 산출한 다음 전류 변화율을 계산하여 트랙션 제어 진입조건을 만족하면 네트워크로 연결되는 트랙션 제어기를 연동하여 트랙션 제어를 실행하는 차량제어기를 포함하는 친환경 자동차의 트랙션 제어장치가 제공된다.

상기 차량제어기는 모터 파워 맵이 테이블로 저장되며, 운전자의 요구토크를 모터 파워 맵에 적용하여 소비파워를 산출하고, 소비파워를 모터에 공급되는 현재 전압으로 나누어 소비전류를 계산하며, 단위 시간당 소비전류를 계산하여 전류 변화율을 추출할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 주행상태에서 운전자의 요구토크와 모터속도, 모터에 입력되는 전압을 검출하는 과정; 모타 파워 맵을 적용하여 운전자의 요구토크에 따른 소비파워를 산출하고, 소비파워를 모터에 입력되는 전압으로 연산하여 소비전류를 산출하는 과정; 소비전류를 단위 시간으로 분석하여 모터의 전류 변화율을 산출하고, 모터의 전류 변화율이 트랙션 제어 진입조건을 만족하는지 판단하는 과정; 모터의 전류 변화율이 트랙션 제어 진입조건을 만족하면 슬립 발생으로 판정하고 네트워크로 연결되는 트랙션 제어기를 연동시켜 슬립이 발생되지 않도록 트랙션 제어를 실행하는 과정을 포함하는 친환경 자동차의 트랙션 제어방법이 제공된다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 친환경 자동차에서 트랙션 제어의 진입에 모터의 실질적인 회전이 정확하게 적용됨으로서 트랙션 제어의 진입에 정확성이 제공되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 자동차의 트랙션 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 자동차의 트랙션 제어절차를 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 자동차의 트랙션 제어장치에 적용되는 모터 파워 맵을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 자동차의 트랙션 제어장치에 적용되는 트랙션 제어 진입조건을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 자동차의 트랙션 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 변속단검출부(101), 요구토크검출부(102), 전압검출부(103), 차량제어기(104), 인버터(105), 모터(106), 속도검출기(107) 및 트랙션 제어기(200)를 포함한다.

변속단검출부(101)는 시프트 레버로 선택되는 변속단의 위치를 검출하여 그에 대한 정보를 차량제어기(104)에 제공한다.

요구토크검출부(102)는 예를 들어 가속페달센서로 적용될 수 있으며, 운전자가 요구하는 출력토크를 검출하여 그에 대한 정보를 차량제어기(104)에 제공한다.

전압검출부(103)는 모터(106)의 구동속도 및 토크를 제어하는 과정에서 에너지 저장장치, 예를 들어 배터리 혹은 연료전지 스택에서 모터(106)에 입력되는 전압을 검출하여 그에 대한 정보를 차량제어기(104)에 제공한다.

차량제어기(104)는 시프트 레버로 선택되는 변속단이 주행 위치("D"레인지 혹은 "R"레인지)의 선택이면 모터(106)의 속도와 요구토크 및 입력전압을 검출하여 모터(106)의 구동에 따른 소비파워를 산출하고, 소비파워를 적용하여 소비전류를 산출한 다음 모터(106)의 구동에 따른 전류 변화율을 계산한다.

그리고, 전류 변화율이 설정된 트랙션 제어의 진입조건을 만족하는지 판단하여 트랙션 제어의 진입조건을 만족하면 네트워크로 연결되는 트랙션 제어기(200)를 연동하여 트랙션 제어를 실행시킨다.

상기 차량제어기(104)에는 도 3과 같이 설정되는 모터 파워 맵이 테이블로 저장되며, 운전자의 요구토크를 모터 파워 맵에 적용하여 소비파워를 산출한다.

또한, 차량제어기(104)는 산출되는 소비파워를 모터(106)에 입력되는 전압으로 나누어 소비전류를 계산하고, 단위 시간당 소비전류를 계산하여 전류 변화율을 추출한다.

그리고, 추출된 전류 변화율이 도 4와 같이 설정되는 트랙션 제어 진입조건을 만족하는지 판단하여 트랙션 제어 진입조건을 만족하면 네트워크로 연결되는 트랙션 제어(200)를 연동시켜 트랙션 제어를 실행한다.

인버터(104)는 차량제어기(104)에서 인가되는 PWM신호에 따라 연료전지스택에서 공급되는 직류전원을 3상 전원으로 상변환시켜 모터(106)에 구동전원으로 공급한다.

따라서, 모터(106)는 인버터(104)에서 인가되는 3상 전원에 의해 동작되어 운전자가 요구하는 토크와 속도를 추종시킨다.

속도검출기(107)는 예를 들어 레졸버(Resolver)로 구성될 수 있으며, 모터(106)의 회전에 따른 위상각과 속도를 검출하여 피드백 제어를 위한 정보로 차량제어기(104)에 제공한다.

트랙션제어기(200)는 차량제어기(104)와 네트워크로 연결되어 차량제어기(104)의 요청에 따라 트랙션 제어에 진입하여 미끄러운 지역에서의 용이한 탈출이 제공될 수 있도록 한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작은 다음과 같이 실행된다.

본 발명이 적용되는 친환경 자동차가 운행되는 상태에서 차량제어기(104)는 시프트 레버로 선택되는 변속단의 위치를 검출하여(S101) 주행변속단('D'레인지 혹은 'R'레인지)를 선택하고 있는지를 판단한다(S102).

상기 S102의 판단에서 주행변속단의 선택으로 판단되면 요구토크검출부(102)로부터 운전자의 요구토크를 검출하고, 전압검출부(103)로부터 모터(106)에 입력되는 전압을 검출하며, 속도검출기(107)로부터 모터(106)의 구동속도를 검출한다(S103).

이후, 도 3과 같이 설정되는 모터 파워 맵에 운전자의 요구토크를 적용하여 모터(196)의 소비파워를 산출한다(S104).

운전자의 요구토크에 비례하여 모터파워를 출력하게 되므로, 예를 들어 운전자의 요구토크가 50%인 경우 모터(106)는 그 순간의 속도에 해당하는 모터 파워맵의 50%에 해당하는 파워를 소비하게 된다.

즉, 모터(106)의 최대 소비파워가 100KW라고 가정하면 운전자의 요구토크가 50%이면 50KW의 파워를 소비하게 된다.

그러므로, 이러한 원리를 통해 현재의 속도와 운전자의 요구토크를 통해 모터(106)의 소비파워를 계산할 수 있게 된다.

상기 S104에서 모터(106)의 소비파워가 계산되면 소비파워를 모터(106)에 입력되는 전압으로 나누어 소비전류를 산출한다(S105).

이후, 단위 시간단 소비전류를 계산하여 모터(106)의 전류변화율을 산출하여(S106), 모터(106)의 전류변화율이 도 4에 도시된 바와 같이 트랙션 제어 진입조건을 판정하기 위해 설정한 임계값을 초과하였는지 판단한다(S107).

상기 S107의 판단에서 모터(106)의 전류변화율이 트랙션 제어 진입조건을 만족하지 못하면 현재의 운전조건을 유지하는 정상제어를 실행하고(S108), 모터(106)의 전류변화율이 트랙션 제어 진입조건을 만족하면 슬립 발생으로 판정한다(S109).

이후, 네트워크로 연결되는 트랙션 제어기(200)를 연동시켜 슬립 제어를 실행한다(S110).

이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 추가, 삭제 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 포함된다고 할 것이다.

101 : 변속단검출부 102 : 요구토크검출부
103 : 전압검출부 104 : 차량제어기
105 : 인버터 106 : 모터
107 : 속도검출기 200 : 트랙션 제어기

Claims

시프트 레버로 선택되는 변속단의 위치 정보를 차량제어기에 제공하는 변속단검출부;
운전자의 요구토크를 차량제어기에 제공하는 요구토크검출부;
모터에 입력되는 전압 정보를 차량제어기에 제공하는 전압검출부;
주행변속단에서 모터의 속도와 요구토크 및 입력전압을 검출하여 모터의 구동에 따른 소비파워, 소비전류를 산출한 다음 전류 변화율을 계산하여 트랙션 제어 진입조건을 만족하면 네트워크로 연결되는 트랙션 제어기를 연동하여 트랙션 제어를 실행하는 차량제어기;
를 포함하는 친환경 자동차의 트랙션 제어장치.
제1항에 있어서,
상기 차량제어기는 모터 파워 맵이 테이블로 저장되며, 운전자의 요구토크를 모터 파워 맵에 적용하여 소비파워를 산출하고,
소비파워를 모터에 공급되는 현재 전압으로 나누어 소비전류를 계산하며,
단위 시간당 소비전류를 계산하여 전류 변화율을 추출하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 트랙션 제어장치.
주행상태에서 운전자의 요구토크와 모터속도, 모터에 입력되는 전압을 검출하는 과정;
모타 파워 맵을 적용하여 운전자의 요구토크에 따른 소비파워를 산출하고, 소비파워를 모터에 입력되는 전압으로 연산하여 소비전류를 산출하는 과정;
소비전류를 단위 시간으로 분석하여 모터의 전류 변화율을 산출하고, 모터의 전류 변화율이 트랙션 제어 진입조건을 만족하는지 판단하는 과정;
모터의 전류 변화율이 트랙션 제어 진입조건을 만족하면 슬립 발생으로 판정하고 네트워크로 연결되는 트랙션 제어기를 연동시켜 슬립이 발생되지 않도록 트랙션 제어를 실행하는 과정;
을 포함하는 친환경 자동차의 트랙션 제어방법.