KR20150049819A - 전기자동차의 크립토크 제어방법 - Google Patents

Abstract

차량 운행중 정지상태에서 등판각 센서(G센서)와 제동페달 값만으로 크립토크를 제어하여 등판 출발시의 밀림을 방지할 수 있도록 한 전기자동차의 크립토크 제어방법에 관한 것으로서, (a) 차속을 통해 차량이 정지상태인지를 확인하는 단계; (b) 차량이 정지상태에서 등판각 센서의 값을 기초로 경사각을 판별하고, 상기 경사각에 대응하는 최대 크립 토크를 결정하는 단계; (c) 상기 경사각에서 밀림 시작점과 제어 시작점을 결정하는 단계; (d) 결정한 제어 시작점을 기준으로 브레이크 페달이 이완되는 값에 따라 크립 토크 값을 결정하고, 결정한 크립 토크 값으로 토크를 제어하는 단계를 수행함으로써, 전기자동차에서 차량 운행중 정지상태에서 등판각 센서(G센서)와 제동페달 값만으로 크립 토크를 제어하여 등판 출발시의 밀림을 방지할 수 있으며, 전기자동차에서 차량 운행중 정지상태에서 토크를 서서히 증가시켜 토크 충격을 회피하고 등판출발시 밀림을 방지하게 된다.

Description

전기자동차의 크립토크 제어방법{Control method for creep torque of electric vehicle}

본 발명은 전기자동차의 크립토크(creep torque) 제어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 운행중 정지상태에서 등판각 센서(G센서)와 제동페달 값만으로 크립토크를 제어하여 등판 출발시의 밀림을 방지할 수 있도록 한 전기자동차의 크립토크 제어방법에 관한 것이다.

오늘날 화석연료를 사용하는 가솔린, 디젤 등의 엔진 차량은 배기가스로 인한 환경오염, 이산화탄소로 인한 지구온난화, 오존 생성 등으로 인한 호흡기 질환 유발, 연료 고갈 등의 여러 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 배터리를 동력원으로, 구동모터를 구동원으로 사용하여 주행하는 순수 전기자동차(Electric Vehicle, EV)나, 엔진과 구동모터를 구동원으로 사용하여 주행하는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 연료전지와 구동모터를 동력원과 구동원으로 사용하여 주행하는 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV) 등의 친환경 전기자동차가 개발되어 왔다.

일반적인 가솔린 엔진 차량은 주행 중 엑셀 페달과 브레이크 페달을 밟지 않는 상황에서도 엔진의 아이들 토크가 토크 컨버터 및 변속기로 전달되기 때문에 차량이 서서히 작은 속도를 유지하면서 주행하는 크립(creep) 주행이 이루어진다.

등판길 주행상황에 있는 차량은 구름저항뿐만 아니라 mgsinθ 만큼의 경사저항을 받게 되며, 이러한 경사저항으로 인해 브레이크 페달 조작에 따른 마찰제동력으로 차량이 등판 길에서 멈춘 뒤 운전자가 다시 브레이크 페달을 해제하게 되면 차량이 뒤로 밀리게 된다. 차량이 뒤로 밀리는 상황을 벗어나기 위해서는 운전자가 다시 브레이크 페달을 밟거나 엑셀 페달을 조작하는 등 차량의 밀림 방지를 위한 조작을 하게 된다.

이렇게 등판길 주행에서 차량이 뒤로 밀리는 것을 방지하기 위한 조작의 불편함을 없애기 위해 엑셀 페달 및 브레이크 페달을 밟지 않는 상황에서도 후방 밀림을 방지하고 운전자가 엑셀 페달을 밟게 되면 정상 운전상황으로 전환하는 크립 제어 기술이 도입되어 있다.

반면, 전기자동차는 별도의 엔진 없이 모터 구동시스템(모터, 감속기, 바퀴)의 구성만으로 주행하기 때문에 차량 정지시 모터에 의한 아이들 토크가 자동으로 발생하지 않으므로 가솔린 엔진 차량과 같은 크립이 발생하지 않는다.

따라서, 전기자동차에서는 가솔린 엔진 차량의 크립 기능을 만들어 주기 위해 모터 토크 제어를 통하여 크립 기능을 구현해야 한다.

즉, 연료전지 차량을 비롯한 모터로 구동되는 순수 전기자동차에서는 일반 가솔린 양산 차와 동일한 주행 감을 만족시키기 위해 엔진 아이들 토크와 유사한 토크를 생성하기 위한 크립 제어 알고리즘이 필요하고, 크립 운행시 주행감 향상을 위한 크립 제어 알고리즘의 개발과 더불어 등판 길에서의 정지 후 재출발시 밀림을 방지하는 기술이 연구되고 있다.

전기자동차에서 등판출발시 밀림을 방지하기 위한 종래의 기술들이 하기의 <특허문헌 1> 대한민국 등록특허 등록번호 10-1230903호(2013.02.07. 공고), <특허문헌 2> 대한민국 공개특허 공개번호 특1998-013781호(1998.05.15. 공개), <특허문헌 3> 대한민국 공개특허 공개번호 10-2011-0012160호(2011.02.09. 공개) 및 <특허문헌 4> 대한민국 공개특허 공개번호 10-2011-0012162호(2011.02.09. 공개)에 개시되었다.

<특허문헌 1>은 차속과 페달깊이, G센서의 값을 이용해 순간순간의 크립토크를 결정하는 방법을 이용한다. 크립토크는 초기출발 값 대비 속도가 증가함에 따라 감소하는 식의 제어가 일반적이며, 상기 <특허문헌 1>도 차량이 가속되는 동안 크립토크가 어떻게 변화하는지를 보여주고 있다.

<특허문헌 2>는 브레이크페달에 가변저항기를 달아 페달의 밟는 깊이에 따라 회생제동량이 정해지도록 함으로써 등판출발시에 차량이 뒤로 밀리는 현상을 해결한다. <특허문헌 2>는 브레이크 페달 깊이 20%를 기준으로 구동 토크를 출력한다.

<특허문헌 3>은 브레이크 페달 해제 여부를 판단하고, 모터위치 제어 로직으로 모터 위치 제어를 유지하는 시간을 결정하고, 모터 위치를 유지하기 위한 모터 토크를 계산하여 모터의 위치를 유지시키고, 모터의 크립 토크를 시간 지연을 통해 발생시키는 동시에 모터속도를 일정하게 하는 수준으로 제어하여, 등판 길에서 정지 후 재출발시 밀림 및 급출발을 방지하게 된다.

<특허문헌 4>는 주행중 차량이 정지한 상태에서 브레이크를 해제하면, 밀림 판단 로직이 실행되어 정지된 위치를 유지하기 위한 모터 위치 제어가 이루어지거나, 크립 토크 제어가 이루어지도록 함으로써 등판 길에서 정지 후 재출발시 밀림 및 급출발을 방지하게 된다.

대한민국 등록특허 등록번호 10-1230903호(2013.02.07. 공고) 대한민국 공개특허 공개번호 특1998-013781호(1998.05.15. 공개) 대한민국 공개특허 공개번호 10-2011-0012160호(2011.02.09. 공개) 대한민국 공개특허 공개번호 10-2011-0012162호(2011.02.09. 공개)

그러나 상기와 같은 종래기술은 차속에 따라 변화하는 G값을 지속적으로 계산해야하는 복잡함이 있었다.

또한, 상기와 같은 종래기술은 경사각에 따라 토크 출력이 달라져야 하는 데, 일정한 브레이크 페달 깊이를 기준으로 구동 토크를 출력하기 때문에 등판 길에서 차량 출발시 경사각에 따라 차량 밀림을 완전하게 방지할 수 없는 단점이 있었다.

또한, 모터 위치를 고정하여 정지 또는 밀림방지를 제어하는 종래기술은 차량 밀림 량과 토크 량이 정확히 일치해야만 가능한 제어 방식이므로, 차량에 실제 적용하는 것이 불가능하다는 단점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기자동차에서 차량 운행중 정지상태에서 등판각 센서(G센서)와 제동페달 값만으로 크립토크를 제어하여 등판 출발시의 밀림을 방지할 수 있도록 한 전기자동차의 크립토크 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기자동차에서 차량 운행중 정지상태에서 토크를 서서히 증가시켜 토크 충격을 회피하고 등판출발시 밀림을 방지하도록 한 전기자동차의 크립토크 제어방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기자동차의 크립토크 제어방법은 (a) 차속을 통해 차량이 정지상태인지를 확인하는 단계; (b) 차량이 정지상태에서 등판각 센서의 값을 기초로 경사각을 판별하고, 상기 경사각에 대응하는 최대 크립 토크를 결정하는 단계; (c) 상기 경사각에서 밀림 시작점과 제어 시작점을 결정하는 단계; (d) 결정한 제어 시작점을 기준으로 브레이크 페달이 이완되는 값에 따라 크립 토크 값을 결정하고, 결정한 크립 토크 값으로 토크를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (c)단계는 메모리에 미리 등록된 등판각도별 브레이크 페달을 이완시킬 때 밀리기 시작하는 브레이크 페달 깊이 데이터를 기반으로 밀림 시작점 및 제어 시작점을 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (d)단계는 브레이크 페달이 이완되는 값에 따라 크립 토크를 서서히 증가시켜 토크 충격을 회피하고 차량 밀림을 방지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 전기자동차에서 차량 운행중 정지상태에서 등판각 센서(G센서)와 제동페달 값만으로 크립 토크를 제어하여 등판 출발시의 밀림을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 전기자동차에서 차량 운행중 정지상태에서 토크를 서서히 증가시켜 토크 충격을 회피하고 등판출발시 밀림을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 크립토크 제어방법이 적용되는 크립토크 제어장치의 블록도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 크립토크 제어방법을 보인 흐름도,
도 3은 본 발명에서 경사각과 브레이크 페달의 깊이와의 관계도,
도 4는 본 발명에서 브레이크 이완에 따른 크립 토크 제어관계도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기자동차의 크립토크 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 전기자동차의 크립토크 제어장치의 개략 구성도로서, 등판각을 검출하기 위한 등판각 센서인 G센서(10), 차량 속도를 검출하기 위한 차속 센서(20), 브레이크 페달 깊이를 감지하기 위한 브레이크 페달 깊이 감지부(30), 차량의 경사각도에 따른 밀림 시작점 및 토크 제어시작점을 결정하기 위한 데이터가 저장된 메모리(40), 경사도에 따라 최대 크립토크 값을 결정하고, 상기 경사도에서 밀림시작점과 제어시작점을 결정하며, 브레이크 페달이 이완되는 값에 따라 크립토크를 서서히 증가시켜 크립토크를 제어하는 제어부(50)를 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 전기자동차의 크립토크 제어방법을 보인 흐름도로서, S는 단계(Step)를 나타내며, 도 1의 제어부(50)에서 소프트웨어적으로 크립토크를 제어하는 과정을 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기자동차의 크립토크 제어방법은 (a) 차속을 통해 차량이 정지상태인지를 확인하는 단계(S10, ~ S20); (b) 차량이 정지상태에서 등판각 센서의 값을 기초로 경사각을 판별하고, 상기 경사각에 대응하는 최대 크립 토크를 결정하는 단계(S30 ~ S40); (c) 상기 경사각에서 밀림 시작점과 제어 시작점을 결정하는 단계(S50); (d) 결정한 제어 시작점을 기준으로 브레이크 페달이 이완되는 값에 따라 크립 토크 값을 결정하고, 결정한 크립 토크 값으로 토크를 제어하는 단계(S60 ~ S70)를 포함한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기자동차의 크립토크 제어방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량이 운행중인 상태에서 단계 S10에서와 같이 차속 센서(20)로부터 차량 속도 값을 검출하고, 단계 S20에서 상기 검출한 차량 속도를 기초로 차량이 정지상태인지를 확인한다.

상기 확인 결과 차량이 운행중 정지상태이면 단계 S30으로 이동하여 G센서(10)의 출력 값을 입력받게 되고, 단계 S40에서 상기 G센서(10)로부터 입력받은 출력 값을 기초로 경사각을 판별하고, 상기 경사각에 대응하는 최대 크립 토크를 결정한다. 여기서 경사각에 대응하는 최대 크립토크 값은 메모리(40)에 미리 등록된 경사각 대비 크립토크 값 데이터를 이용하는 것이 바람직하다.

다음으로, 단계 S50에서는 상기 G센서(10)를 통해 검출한 경사도에 따른 밀림 시작점과 제어시작점을 결정한다. 여기서 밀림시작점과 제어시작점도 메모리(40)에 미리 등록된 경사도에 따라 밀림시작점 및 제어시작점 데이터를 기반으로 결정하는 것이 바람직하다.

도 3은 경사도에 따른 브레이크 페달의 깊이 관계를 나타낸 것이다. 기울기를 가진 직선이 경사각의 크기를 나타내며, 가장 기울어진 직선의 A점에서 브레이크 페달을 서서히 이완시키면 B점에서 차가 밀리기 시작한다. 따라서 밀림을 방지하기 위해서는 C점에서 토크 제어가 시작되어야 한다. 따라서 브레이크 페달의 깊이와 경사각에 따른 밀림시작점 및 제어시작점 결정 데이터를 미리 메모리에 등록해 놓고, 경사도에 따라 밀림시작점 및 제어시작점을 결정하는 것이 바람직하다.

다음으로, 단계 S60에서 제어시작점을 기반으로 브레이크 페달 깊이 감지부(30)를 통해 브레이크 페달 이완 값을 검출하고, 상기 검출한 브레이크 페달 이완 값에 따라 크립토크를 결정하고, 단계 S70에서 결정한 크립토크 값으로 출력하여 토크를 제어하게 된다.

예컨대, 도 4에 도시한 바와 같이, 브레이크 페달을 이완하는 동안 밀림시작점 도달 이전에 크립토크가 발생 되어야 하며, 에너지 소비를 막기 위해 제어시작점 이전부터 토크를 발생해서는 안 된다. 크립 토크 제어시에는 도 4에 도시한 바와 같이, 크립토크를 서서히 증가시키는 데, 그 기울기는 차종에 따라 조절하는 것이 바람직하다. 여기서 크립토크의 증가속도는 차종과 경사도에 따라 달라질 수 있다. 그리고 차량이 움직이기 시작하면 속도에 따른 크립토크 제어를 하게 된다.

상기에서 크립토크 제어는 차량이 움직이기 전까지 토크를 서서히 증가시켜 토크 충격을 회피하고, 차량 밀림을 방지하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 본 발명은 전기자동차에서 차량 운행중 정지상태에서 등판각 센서(G센서)와 제동페달 값만으로 크립 토크를 제어하여 등판 출발시의 밀림을 방지할 수 있으며, 전기자동차에서 차량 운행중 정지상태에서 토크를 서서히 증가시켜 토크 충격을 회피하고 등판출발시 밀림을 방지하게 되는 것이다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10 : G센서 20 : 차속 센서
30 : 브레이크 페달 깊이 감지부 40 : 메모리
50 : 제어부

Claims (3)

1. (a) 차속을 통해 차량이 정지상태인지를 확인하는 단계;
   (b) 차량이 정지상태에서 등판각 센서의 값을 기초로 경사각을 판별하고, 상기 경사각에 대응하는 최대 크립 토크를 결정하는 단계;
   (c) 상기 경사각에서 밀림 시작점과 제어 시작점을 결정하는 단계;
   (d) 결정한 제어 시작점을 기준으로 브레이크 페달이 이완되는 값에 따라 크립 토크 값을 결정하고, 결정한 크립 토크 값으로 토크를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 크립토크 제어방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 (c)단계는 메모리에 미리 등록된 등판각도별 브레이크 페달을 이완시킬 때 밀리기 시작하는 브레이크 페달 깊이 데이터를 기반으로 밀림 시작점 및 제어 시작점을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 크립토크 제어방법.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 (d)단계는 브레이크 페달이 이완되는 값에 따라 크립 토크를 서서히 증가시켜 토크 충격을 회피하고 차량 밀림을 방지하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 크립토크 제어방법.

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