KR20150029115A - 밀림 방지 기능을 갖는 전기자동차 및 구동모터 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차에 관한 것으로서, 더 상세하게는 경사 구간에서 후방밀림이 방지되는 전기자동차에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전기자동차는, 차량의 속도를 감지하는 속도감지부와, 차량의 주행 또는 정지모드 상태를 감지하는 기어감지부와, 차량의 기울기를 감지하는 기울기감지부와, 속도감지부의 속도가 0이 되는 경우에 기어감지부와 기울기감지부로부터 전달되는 정보를 이용하여 토크제어 또는 위치제어 모드를 선택하는 모드제어부와, 모드제어부의 선택에 따라 차량을 구동시키는 구동모터의 토크를 제어함으로써 차량의 밀림을 방지하는 모터제어부를 포함한다.

Description

밀림 방지 기능을 갖는 전기자동차{Electric vehicle}

본 발명은 전기자동차에 관한 것으로서, 더 상세하게는 경사 구간에서 후방밀림이 방지되는 전기자동차에 관한 것이다.

전기자동차는 경유나 가솔린 같은 화석연료를 사용하지 않고 전기에너지로부터 구동력을 발생시키는 자동차로서, 배기가스나 소음이 전혀 없어 전 세계적으로 친환경 자동차에 대한 필요가 증대됨에 따라 급격한 발전을 이루고 있다.

이러한 전기자동차는 가솔린 자동차의 가솔린 대신 배터리가 장착되고, 엔진 대신 구동모터가 장착되어, 배터리로부터 전기를 공급받아 구동모터의 동력을 발생시켜 차량을 움직인다는 점에 가장 큰 차이가 있다. 따라서 전기자동차는 가솔린 자동차에 필연적으로 들어가는 엔진과 미션이 불필요하며, 이러한 차이에 의해 가솔린 자동차에 적용되는 크립 주행 기술이 적용되기 어려운 문제가 있다.

다시 말해, 일반적인 가솔린 자동차는 차량의 시동중 상시 엔진이 구동중이기 때문에 이러한 구동력이 변속기로 전달되어 가속 페달을 밟지 않아도 차량이 서서히 움직이는 크립 주행을 한다. 이러한 특성을 이용하여 가솔린 자동차는 오르막에서의 차량의 밀림 현상을 방지하고 정지 상태에서 차량의 급격한 출발을 방지하기 위한 크립 주행 기술이 적용될 수 있지만, 전기자동차는 엔진이 없기 때문에 차량이 정지한 경우에는 구동력이 전혀 발생하지 않기 때문에 이러한 크립 주행 기술이 적용될 수 없다.

따라서, 오르막길에서 차량이 정지한 경우에 차량이 출발하기 위한 브레이크 페달의 팁 아웃시 차량이 순간적으로 밀리는 현상이 발생될 수 있으며, 이러한 밀림 현상은 초보 운전자에게 상당한 부담이 될 수 있다.

또한 평지에서 차량이 정지하였다가 출발하는 경우에도 크립 주행이 일어나지 않기 때문에 가속 페달을 밟아 차량이 출발하는 순간 관성에 의한 충격이 운전자에게 전달됨으로써 차량의 승차감이 나빠지는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차량의 정지 후 출발시 밀림이 방지되는 전기자동차를 제공함에 목적이 있다.

전술한 본 발명의 목적은, 차량의 속도를 감지하는 속도감지부와, 상기 차량의 주행 또는 정지모드 상태를 감지하는 기어감지부와, 상기 차량의 기울기를 감지하는 기울기감지부와, 상기 속도감지부의 속도가 0이 되는 경우에 상기 기어감지부와 상기 기울기감지부로부터 전달되는 정보를 이용하여 토크제어 또는 위치제어 모드를 선택하는 모드제어부와, 상기 모드제어부의 선택에 따라 상기 차량을 구동시키는 구동모터의 토크를 제어함으로써 상기 차량의 밀림을 방지하는 모터제어부를 포함하는 전기자동차를 제공함에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 모터제어부는 상기 차량의 구동모터의 위치 변화를 감지하는 위치검출기와, 상기 위치검출기로부터 발생되는 신호를 증폭시키는 제1신호증폭기와, 상기 증폭기로부터 신호를 전달받아 필요토크를 연산하는 제어연산기와, 상기 제어연산기로부터 발생되는 신호를 증폭시키는 제2신호증폭기와, 상기 제2신호증폭기로부터 신호를 전달받아 상기 구동모터에 토크를 인가하는 토크발생기를 포함할 수 있다.

한편, 전술한 본 발명의 목적은, 차량의 속도가 0이 되는 경우에 상기 차량이 주행모드에 있는지 정지모드에 있는지 판단하는 단계와, 상기 차량이 주행모드에 있는 경우에 상기 차량의 기울기를 판단하여 토크제어모드 또는 위치제어모드를 결정하는 단계와, 위치제어모드 진입시 구동모터의 위치 변화를 감지하는 단계와, 감지되는 위치 변화 신호로부터 차량의 위치 유지를 위한 필요토크를 연산하는 단계와, 필요토크를 구동모터에 인가하는 단계와, 발생된 토크에 의한 구동모터의 위치 변화를 재감지하는 단계를 포함하는 전기자동차의 구동모터 제어방법을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.

여기에서, 상기 구동모터는 상기 차량의 기울기가 양의 각도를 이루면 위치제어모드로 진입되고, 0 또는 음의 각도를 이루면 토크제어모드로 진입될 수 있다.

또한, 상기 차량의 토크제어모드시 브레이크 팁 아웃이 발생하면 상기 구동모터에 크립토크가 인가될 수 있으며, 위치제어모드시 가속 페달이 팁 인되면 상기 구동모터는 바로 토크제어모드로 전환될 수 있다.

본 발명에 따른 전기자동차에 의하면, 차량이 정지된 경우 차량의 주행모드 및 기울기로부터 위치제어모드 또는 토크제어모드를 결정하여 구동모터에 적정 토크를 인가시킴으로써 차량 출발시의 후방 밀림이 방지된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 전기자동차의 구동모터 제어방법에 따른 제어순서도.
도 3은 도 1에 도시된 전기자동차의 초기 토크값을 계산하는 참고도.

이하에서는 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차에 관하여 설명한다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차는 속도감지부(100), 기어감지부(200), 기울기감지부(300), 모드제어부(400), 모터제어부(500)를 포함한다.

속도감지부(100)는 차량의 속도를 감지하며, 감지되는 속도를 전기 신호로 변환한다.

기어감지부(200)는 차량의 주행모드상태 또는 정지모드상태를 감지한다. 이러한 기어감지부(200)는 차량의 운전자가 기어를 주행(D)에 놓았는지 또는 정지(P)에 놓았는지를 감지하여 신호를 발생시키며, 특정 모드의 실행중에 모드가 변경되면 실시간으로 이를 반영하여 신호를 변경한다.

기울기감지부(300)는 차량의 주행방향을 기준으로 차량의 기울어짐 정도를 감지하는 구성으로서, 등판각 또는 등판율을 기준으로 신호를 발생시킬 수 있다.

모드제어부(400)는 속도감지부(100), 기어감지부(200), 기울기감지부(300)로부터 전달되는 신호를 취합하여 분석하며, 분석되는 데이터를 기준으로 차량 구동모터(M)를 토크제어모드로 제어할지 또는 위치제어모드로 제어할지를 결정한다.

이때, 판단하는 기준은 속도감지부(100)로부터 전달되는 신호에서 차량의 속도가 0이 되는 순간 모드제어부(400)는 기어감지부(200)의 신호를 확인한다. 여기에서, 기어감지부(200)에서 전달되는 신호가 주행모드이고, 기울기감지부(300)에서 전달되는 신호가 차량이 오르막에 있음을 표시하면 모드제어부(400)는 위치제어모드 신호를 발생시킨다. 또한 기어감지부(200)에서 전달되는 신호가 후진모드이고, 기울기감지부(300)에서 전달되는 신호가 차량이 내리막에 있음을 표시하면 모드제어부(400)는 위치제어모드 신호를 발생시킨다.

한편, 기어감지부(200)에서 전달되는 신호가 주행모드이고, 기울기감지부(300)에서 전달되는 신호가 차량이 평지 또는 내리막에 있음을 표시하면 모드제어부(400)는 토크제어모드 신호를 발생시키며, 반대로 기어감지부(200)에서 전달되는 신호가 후진모드이고, 기울기감지부(300)에서 전달되는 신호가 차량이 평지 또는 오르막에 있음을 표시할때에도 모드제어부(400)는 토크제어모드 신호를 발생시킨다.

모터제어부(500)는 모드제어부(400)로부터 신호를 받아 구동모터의 토크를 제어하며 위치검출기(510), 제1신호증폭기(520), 제어연산기(530), 제2신호증폭기(540), 토크발생기(550)를 포함한다.

위치검출기(510)는 구동모터의 위치를 감지하여 신호를 발생시키며, 광학식 또는 기계식으로 위치를 검출할 수 있다. 위치검출기(510)는 차량의 속도가 0이 되는 순간의 위치를 기억하여 신호를 발생시킬 수 있으며 또한,실시간으로 구동모터의 회전량을 감지하여 차량의 주행거리를 산출하는 용도로 사용될 수도 있다.

제1신호증폭기(520)는 위치검출기(510)와 전기적으로 연결되며, 위치검출기(510)에서 발생되는 신호를 증폭하는 역할을 한다.

제어연산기(530)는 제1신호증폭기(520)로부터 신호를 전달받아 구동모터에 필요한 토크를 계산하는 구성으로서, 위치검출기(510)로부터 발생되는 신호를 실시간으로 분석하여 적정 토크값을 연산한다.

이때, 제어연산기(530)는 차량의 속도가 0이 되는 순간 기울기감지부(200)의 신호를 이용하여 미리 설정된 토크값을 기준으로 적정 토크값을 연산할 수 있다.

다시 말해, 차량이 경사 구간에 있을 때 제어연산기(530)는 기울기감지부(200)로부터 기울기값을 가져올 수 있으며, 이때 기울기값을 기준으로 차량의 기본 중량에 따라 미리 계산된 토크값을 산정한 후 이를 기준으로 최초 토크값을 정할 수 있다. 최초 토크값은 차량에 가해지는 합력이 0이 되도록하는 간단한 등식에 의하여 구해질 수 있다. 이를 자세히 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 토크값 즉 바퀴에 가해지는 모멘트값은 차량의 중량과 각도로부터 mgsin(기울기)-(일반노면의 구름저항계수)mgcos(기울기)sin(변위값)으로부터 계산될 수 있으며, 이때 차량이 경사가 오르막이면 sin(기울기)값은 양의 값이 되고 경사가 내리막이면 sin(기울기)값은 음이 된다.

이후, 최초 토크값을 기준으로 구동모터에 토크가 인가되고 이에 따라 위치검출기(510)로부터 신호가 발생되면 이러한 신호를 바탕으로 최초 토크값에 적정값을 가감 연산하여 토크값 신호를 발생시킬 수 있다.

제어연산기(530)로부터 발생된 토크값 신호는 제2증폭기(540)에 의해 증폭되어 토크발생기(550)로 전달되고, 토크발생기(550)는 전달된 토크값 신호에 따라 구동모터에 해당 토크를 인가한다.

여기에서, 모드제어부(400)에 의해 차량이 토크제어모드 진입 상태이면 제어연산기(530)는 크립 토크를 발생시키고, 따라서 차량은 가속 페달을 밟지 않더라도 앞으로 서서히 전진할 수 있다.

한편, 모드제어부(400)에 의해 차량이 위치제어모드 진입 상태이면 제어연산기(530)의 최초 토크값은 경사로의 기울기와 중력에 따른 차량의 후방으로의 합력이 되며, 최초 토크값이 인가되는 구동모터로부터 위치검출기(510)에 의해 발생되는 신호를 기준으로 지속적으로 토크값이 연산되어 보정됨으로써 차량은 경사로에서 후방으로의 밀림이 방지될 수 있다.

도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 구동모터 제어방법에 관하여 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 구동모터 제어방법은 차량의 속도가 0이 되는 경우에 상기 차량이 주행모드에 있는지 정지모드에 있는지 판단하는 단계와, 차량이 주행모드에 있는 경우에 차량의 기울기를 판단하여 토크제어모드 또는 위치제어모드를 결정하는 단계와, 위치제어모드 진입시 구동모터의 위치변화를 감지하는 단계와, 감지되는 위치 변화 신호로부터 필요토크를 연산하는 단계와, 계산되는 필요토크를 구동모터에 인가하는 단계와, 인가되는 토크에 의한 구동모터의 위치 변화를 재감지하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 구동모터 제어방법에 따르면, 속도감지부(100)는 차량의 속도를 감지하여 신호를 발생시키며, 모드제어부(400)는 전달되는 신호를 받아 현재 차량의 속도를 체크한다. 한편, 속도감지부(100)에서 전달되는 신호에서 차량의 속도가 0이 되면 모드제어부(400)는 기어감지부(200)로부터 각각 현재 주행모드가 주행모드상태인지 혹은 정지모드상태인지를 파악한다.

여기에서, 차량이 주행모드상태인 경우에 모드제어부(400)는 기울기감지부(300)로부터 차량의 현재의 기울기값을 읽어들인다. 이때, 차량의 기울기가 차량의 진행방향을 기준으로 양의 각도를 이루면 위치제어모드로 진입시키고, 차량의 기울기가 0 또는 음의 각도를 이루면 토크제어모드로 진입시킨다.

차량이 위치제어모드로 진입되는 경우에, 모터제어부(500)의 위치검출기(510)는 차량의 현재 위치값을 읽어들이며, 동시에 제어연산기(530)는 기울기감지부(300)로부터 읽어들인 기울기값에 대응되는 최초토크값을 연산하여 신호를 발생시킨다. 이렇게 발생되는 신호는 제2신호증폭기(540)에 의해 토크발생기(550)로 전달되고, 토크발생기(550)는 전달되는 신호를 기초로 구동모터에 해당 토크를 인가한다. 또한, 동시에 위치검출기(510)는 실시간으로 구동모터의 위치 변화를 감지한다.

여기에서, 발생되는 토크에 의해 구동모터에 위치 변화가 생길 수 있으며, 이러한 위치변화는 위치검출기(510)에 의해 감지되어 제1신호증포기(520)를 거쳐 다시 제어연산기(530)로 전달되며, 제어연산기(530)는 전달되는 신호를 기초로 최초토크값에 연산된 값을 가감하여 필요토크 신호를 발생시킨다. 이렇게 발생되는 신호는 다시 제2신호증폭기(540)를 통해 토크발생기(550)로 전달되며 이러한 과정이 반복됨으로써 구동모터는 차량의 무게 등의 상태가 변동되더라도 차량이 후방으로 밀리지 않고 현재 위치를 유지할 수 있도록 한다.

여기에서, 모드제어부(400)는 차량의 가속 페달의 상태를 실시간으로 감지하고 있으며, 가속 페달의 팁 인이 일어나면 모드제어부(400)는 차량의 위치제어모드를 해제하고 토크제어모드로 전환시킴으로써 차량이 전방으로 전진할 수 있도록 한다.

한편, 차량이 토크제어모드로 진입되는 경우에 모터제어부(500)는 차량의 브레이크 페달의 상태를 확인한다. 이때, 브레이크 페달이 팁 아웃이 일어나면 모터제어부(500)의 토크발생기(550)는 크립토크 신호를 발생시키며, 따라서 구동모터에 크립토크가 인가되고 따라서 차량은 전방으로 서서히 전진하는 크립주행을 하게 된다. 따라서 운전자는 차량의 기어가 주행모드 상태인지 아닌지를 판단할 수 있게 되며, 또한 출발시 관성에 의한 충격을 완화함으로써 차량의 승차감을 증대시킬 수 있다.

이러한 방법으로 차량은 오르막에 있는 경우에 차량의 후방 밀림을 방지될 수 있으며, 차량이 평지 또는 내리막에 있는 경우에 차량의 크립 주행을 가능할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

100 : 속도감지부
200 : 기어감지부
300 : 기울기감지부
400 : 모드제어부
500 : 모터제어부
510 : 위치검출기
520 : 제1신호증폭기
530 : 제어연산기
540 : 제2신호증폭기
550 : 토크발생기

Claims (6)

1. 차량의 속도를 감지하는 속도감지부;
   상기 차량의 주행 또는 정지모드 상태를 감지하는 기어감지부;
   상기 차량의 기울기를 감지하는 기울기감지부;
   상기 속도감지부의 속도가 0이 되는 경우에 상기 기어감지부와 상기 기울기감지부로부터 전달되는 정보를 이용하여 토크제어 또는 위치제어 모드를 선택하는 모드제어부; 및
   상기 모드제어부의 선택에 따라 상기 차량을 구동시키는 구동모터의 토크를 제어함으로써 상기 차량의 밀림을 방지하는 모터제어부를 포함하는 밀림 방지 기능을 갖는 전기자동차.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 모터제어부는 상기 차량의 구동모터의 위치 변화를 감지하는 위치검출기와, 상기 위치검출기로부터 발생되는 신호를 증폭시키는 제1신호증폭기와, 상기 증폭기로부터 신호를 전달받아 필요토크를 연산하는 제어연산기와, 상기 제어연산기로부터 발생되는 신호를 증폭시키는 제2신호증폭기와, 상기 제2신호증폭기로부터 신호를 전달받아 상기 구동모터에 토크를 인가하는 토크발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차.
3. 차량의 속도가 0이 되는 경우에 상기 차량이 주행모드에 있는지 정지모드에 있는지 판단하는 단계;
   상기 차량이 주행모드에 있는 경우에 상기 차량의 기울기를 판단하여 토크제어모드 또는 위치제어모드를 결정하는 단계;
   위치제어모드 진입시 구동모터의 위치 변화를 감지하는 단계;
   감지되는 위치 변화 신호로부터 차량의 위치 유지를 위한 필요토크를 연산하는 단계;
   필요토크를 구동모터에 인가하는 단계; 및
   발생된 토크에 의한 구동모터의 위치 변화를 재감지하는 단계를 포함하는 전기자동차의 구동모터 제어방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 차량의 기울기가 양의 각도를 이루면 위치제어모드로 진입되고, 0 또는 음의 각도를 이루면 토크제어모드로 진입되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 구동모터 제어방법.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 차량의 토크제어모드시 브레이크 팁 아웃이 발생하면 상기 구동모터에 크립토크가 인가되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 구동모터 제어방법.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 차량의 위치제어모드시 가속 페달이 팁 인되면 바로 토크제어모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 구동모터 제어방법.

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