KR20170115825A - 전기 자동차의 토크 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

전기 자동차의 토크 제어 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 토크 제어 시스템은, 전기 자동차의 운행에 따른 차량 속도 및 가속페달 작동 신호를 검출하는 운전정보 검출부; 상기 전기 자동차의 크립 주행을 위해 설정된 기본 크립 토크 라인에 운전자로부터 입력된 오프셋 토크를 더하여 상기 기본 크립 토크 라인이 음(-)의 토크 방향으로 가변된 운전자 오프셋 토크 라인을 설정하는 오프셋 토크 설정부; 및 상기 오프셋 토크의 입력이 없으면 상기 기본 크립 토크 라인을 토대로 상기 차량 속도에 따른 기본 크립 토크를 계산하고, 상기 오프셋 토크가 입력되면 상기 오프셋 토크 라인을 토대로 상기 차량 속도에 따른 운전자 크립 토크를 계산하는 차량 제어부를 포함한다.

Description

전기 자동차의 토크 제어 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TORQUE CONTROL OF ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기 자동차의 토크 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 기존의 엔진구동 차량과는 다르게 친환경 차량인 전기 자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 및 연료전지 차량은 배터리 전원에 의한 모터의 힘으로 운행된다.
여기서, 하이브리드 차량은 연료를 사용하여 구동력을 얻는 엔진과 배터리의 전력으로 구동되는 모터에 의해 구동력을 얻는 차량이며, 연료전지 차량은 연료전지에 의해 생산된 전기로 모터를 작동시켜 구동하는 차량을 말한다.
이하, 상기 전기 자동차, 하이브리드 차량 및 연료전지 차량은 모두 전기 에너지를 이용하여 모터를 구동하는 공통점을 가지므로 전기 자동차라 명명한다.
일반적으로 엔진구동 차량에서는 주행 중 가속 페달과 브레이크 페달을 밟지 않는 상황에서도 엔진의 아이들 토크가 토크 컨버터 및 변속기로 전달되기 때문에 저속에서는 일정 작은 속도까지 가속(+토크)되고 일정 속도 이상에서는 서서히 감속(-토크, 로드로 작동함)되는 크립(Creep) 주행이 이루어진다.
이러한 크립 주행은 기존 엔진구동 차량의 엔진이 작동 중에 있으면 특별한 제어 없이 자연스럽게 이루어지는 현상이며, 이와 다르게 엔진이 없는 전기 자동차에서는 자연스러운 크립 주행이 불가하다.
그러므로, 전기 자동차에서는 기존 엔진구동 차량의 크립 주행과 유사한 주행감을 만들어 주기 위하여 가속 페달 및 브레이크 페달의 오프(Off) 시 크립 토크라는 이름으로 모터에 해당 토크를 출력하고 있다.
한편, 전기 자동차는 일정속도 이상에서 가속 페달 및 브레이크 페달을 오프(Off)하여 관성에 의한 주행 시 관성 에너지를 구동모터의 발전을 통해 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(Regenerative Braking) 모드로 동작한다.
그리고, 전기 자동차는 브레이크 페달 작동에 의한 제동 시 상기 회생제동 및 유압 제동장치의 마찰력에 의한 유압 제동력의 두 가지 방법을 사용하여 감속하게 된다.
이 때, 전기 자동차의 총 제동력은 유압 제동력 및 회생제동력의 합으로 결정되므로 브레이크 페달 작동에 의한 유압 제동력이 클수록 회생제동에 의한 에너지 회수량이 감소되는 단점이 있다.
특히, 일반적인 운행에서 빈번하게 발생되는 정체, 지체 및 서행 구간에서의 저속 주행 시 빈번한 브레이크 페달 작동은 유압 제동력이 늘어나 에너지 회수량을 감소시키는 문제점이 있다.
또한, 이는 크립 토크에 의한 가속력이 유압 제동력에 의해 상쇄되어 에너지 손실을 유발하는 문제점이 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
특허문헌 1 : 한국공개특허 제2013-0009083호 (2013.01.23. 공개)
본 발명의 실시 예는 차량 내 기본 크립 토크 라인을 운전자의 오프셋 토크설정으로 가변하여 회생 제동량을 증가시킴으로써 유압 제동에 의한 에너지 손실을 최소화하고 운전자만의 가속감을 제공하는 전기 자동차의 토크 제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전기 자동차의 토크 제어 시스템은, 전기 자동차의 운행에 따른 차량 속도 및 가속페달 작동 신호를 검출하는 운전정보 검출부; 상기 전기 자동차의 크립 주행을 위해 설정된 기본 크립 토크 라인에 운전자로부터 입력된 오프셋 토크를 더하여 상기 기본 크립 토크 라인이 음(-)의 토크 방향으로 가변된 운전자 오프셋 토크 라인을 설정하는 오프셋 토크 설정부; 및 상기 오프셋 토크의 입력이 없으면 상기 기본 크립 토크 라인을 토대로 상기 차량 속도에 따른 기본 크립 토크를 계산하고, 상기 오프셋 토크가 입력되면 상기 오프셋 토크 라인을 토대로 상기 차량 속도에 따른 운전자 크립 토크를 계산하는 차량 제어부를 포함한다.
또한, 상기 운전자 크립 토크는, 동일한 차량 속도 조건의 상기 기본 크립 토크 대비 증가된 회생 제동량을 가질 수 있다.
또한, 상기 오프셋 토크 설정부는, 상기 기본 크립 토크 라인을 음(-)의 토크 방향으로 이동 하여 소정 최대 오프셋 토크 라인까지 감소시킬 수 있는 오프셋 토크 설정 허용 범위를 저장할 수 있다.
또한, 상기 오프셋 토크는, 상기 기본 크립 토크 라인을 기준으로 양(+)의 토크 방향으로는 가변 할 수 없으며, 상기 오프셋 토크 설정 허용 범위 내에서만 증감 설정이 가능할 수 있다.
또한, 상기 오프셋 토크 설정부는, 상기 차량 속도가 0 kph 조건인 기본 크립 토크 값은 절대 값으로 고정하여 상기 오프셋 토크 입력으로 가변 되지 않도록 할 수 있다.
또한, 상기 오프셋 토크 설정부는, 아날로그 및 디지털 중 적어도 하나의 입력 방식으로 일정 레벨의 운전자의 오프셋 토크를 입력 및 해제(Reset)하는 조작수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어부는, 상기 가속페달 작동 신호에 기초하여 운전자 요구 토크를 계산하고, 상기 운전자 요구 토크와 운전자 크립 토크를 합산하여 모터 제어를 위한 최종 토크를 출력할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어부는, 운전자가 원하는 오프셋 토크 라인을 일정 레벨로 설정하여 가속 페달을 밟는 깊이로 원하는 속도를 유지하는 원풋 드라이브를 지원할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 크립 주행을 위한 기본 크립 토크 라인이 설정된 전기 자동차의 토크 제어 방법은, a) 시동 온(ON)되면 조작수단을 통한 운전자의 오프셋 토크 입력 여부를 판단하는 단계; b) 상기 오프셋 토크가 입력되면, 상기 기본 크립 토크 라인에 상기 오프셋 토크를 더하여 상기 기본 크립 토크 라인이 음(-)의 토크 방향으로 가변된 운전자 오프셋 토크 라인을 설정하는 단계; c) 상기 오프셋 토크 라인을 토대로 차량 속도에 따른 운전자 크립 토크를 계산하는 단계; 및 d) 운전자의 가속페달 작동 신호에 따른 운전자 요구 토크를 계산하고, 상기 운전자 요구 토크와 운전자 크립 토크를 합산하여 모터 제어를 위한 제2 최종 토크를 출력하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 b) 단계는, 상기 오프셋 토크가 입력되지 않으면, 상기 기본 크립 토크 라인을 토대로 차량 속도에 따른 기본 크립 토크를 계산하는 단계; 및 운전자의 가속페달 작동 신호에 따른 운전자 요구 토크와 상기 기본 크립 토크를 합산하여 모터 제어를 위한 제1 최종 토크를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 최종 토크는, 동일한 차량 속도 조건의 상기 기본 크립 토크 라인을 토대로 계산된 제1 최종 토크 대비 증가된 회생 제동량을 가질 수 있다.
또한, 상기 d) 단계는, 상기 가속페달 작동 신호가 입력되지 않으면 상기 운전자 크립 토크만을 이용하여 모터 토크를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계 이후에, 운전자의 입력에 따른 상기 오프셋 토크 증가 또는 감소의 변동이 발생하면 오프셋 토크 설정 허용 범위 내에서 운전자 오프셋 토크 라인을 재설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계 이후에, 상기 오프셋 토크가 0으로 변동되거나 리셋되면 상기 기본 크립 토크 라인을 토대로 기본 크립 토크 제어를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계 이후에, 상기 전기 자동차가 시동 오프(OFF) 되면 마지막으로 설정된 오프셋 토크를 저장하고 다음 시동 온(ON)시 저장된 오프셋 토크를 적용할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 차량 제조사에서 설정된 기본 크립 토크 라인을 운전자가 원하는 오프셋 토크 입력으로 가변 하여 회생 제동량을 증가시킴으로써 에너지 회수량을 증가시키고 유압 브레이크 제동에 의한 에너지 손실을 방지하여 주행 거리를 증가시킬 수 있다.
또한, 기본 크립 토크 라인이 아닌 교통상황 및 운전패턴에 맞게 운전자만의 오프셋 토크 라인을 설정하여 운전자에 개인화된 가속감을 제공함으로써 고객 만족도를 향상시킬 수 있다.
또한, 차량 정체, 지체, 서행 등의 다양한 차속의 저속 구간에서 오프셋 토크 입력으로 오프셋 토크 라인의 레벨 설정을 통한 원풋 드라이브를 지원함으로써 복잡하고 빈번한 페달 조작에 따른 운전자의 피로도를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 토크 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 오프셋 토크 설정 허용 범위를 예시를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 운전자의 오프셋 토크가 설정되지 않은 상태에서의 기존 모터 토크 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 운전자의 오프셋 토크가 설정된 상태에서의 모터 토크 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
명세서 전체에서 사용된 전기 자동차는 순수 전기 자동차뿐 아니라 하이브리드 차량 및 연료전지가 장착된 연료전지 차량 등 차량 구동을 위한 전기모터가 장착되고 회생 제동이 수행되는 전기차량을 모두 포함하는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 토크 제어 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
전술한 바와 같이 기존 전기 자동차에서는 브레이크 작동 시 브레이크 페달 작동에 의한 유압 제동력이 클수록 회생제동에 의한 에너지 회수량이 감소되는 문제가 존재하였다.
이를 역으로 고려할 때 제동 시 회생제동만으로 제동하거나 회생 제동량을 상대적으로 증가시키면 유압 제동력을 감소시킬 수 있으므로 에너지 회수량이 늘어나 운행거리의 증가 및 전기 에너지를 절약할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 토크 제어 시스템은 디폴트로 설정된 기본 크립 토크 라인을 운전자의 오프셋 토크 입력으로 가변하여 회생 제동량을 증가시킴으로써 유압제동에 의한 에너지 손실을 방지하고 운전자만의 가속감으로 운전성을 향상시킬 수 있는 방법을 제안한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 토크 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 토크 제어 시스템(100)은 운전정보 검출부(110), 오프셋 토크 설정부(120), 모터 제어부(130) 및 차량 제어부(Vehicle Control Unit, VCU)(140)를 포함한다.
운전정보 검출부(110)는 차속 센서(11), 가속 페달 센서(Accelerator Position Sensor, APS)(12), 브레이크 페달 센서(Brake pedal Sensor, BPS)(13), 기울기 센서(14) 중 적어도 하나와 연동하여 차량의 운행에 따른 운전정보를 검출한다.
운전정보 검출부(110)는 차속 센서(11)를 통해 차량 속도를 검출하여 차량 제어부(140)에 제공한다.
운전정보 검출부(110)는 APS(12)를 통해 운전자의 가속 페달 작동 상태를 검출하고, BPS(13)를 통해 브레이크 작동 상태를 검출하여 차량 제어부(140)에 제공한다.
운전정보 검출부(110)는 기울기 센서(14)를 통해 주행중인 도로의 오르막, 내리막 평지 등의 경사도를 측정하여 차량 제어부(140)에 제공한다.
오프셋 토크 설정부(120)는 기본 크립 토크 라인에 조작수단을 통해 입력된 운전자의 오프셋 토크를 더하여 상기 기본 크립 토크 라인이 음(-)의 토크 방향으로 가변된 운전자 오프셋 토크 라인을 설정한다
여기서, 상기 오프셋 토크는 디폴트로 설정된 기본 크립 토크 라인에 더해져 상기 기본 크립 토크 라인을 오프셋 토크만큼 음(-)의 토크 방향으로 가변 시키는 운전자에 개인화된 오프셋 토크 라인 설정 값을 의미한다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 오프셋 토크 설정 허용 범위의 예시를 나타낸 그래프이다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시 예에 따른 오프셋 토크 설정 허용 범위를 예시를 나타낸 그래프이다.
첨부된 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차(100)는 기존 엔진 구동 차량과 동일한 크립 주행감을 주기 위하여 기본 크립 토크 라인이 설정되어 있다.
기본 크립 토크 라인은 차량 속도에 따라 0 내지 10 kph 내외의 저속구간에서 엔진 구동차량과 같이 자연스럽게 차량이 앞으로 전진하는 기본 크립 토크(+방향 토크)를 발생하고, 상기 저속구간 이외의 속도 구간에서는 N단 주행으로 0토크를 발생할 수 있다.
오프셋 토크 설정부(120)는 상기 기본 크립 토크 라인을 음(-)의 토크 방향으로 이동 하여 최대 오프셋 토크 라인까지 감소시킬 수 있는 오프셋 토크 설정 허용 범위를 저장한다.
그리고, 오프셋 토크 설정부(120)는 운전자의 오프셋 토크 입력에 따라 상기 기본 크립 토크 라인을 상기 오프셋 토크 설정 허용 범위 내에서 자유롭게 가변 한다.
이 때, 상기 오프셋 토크는 기본 적으로 음(-)의 값을 가지므로, 기본 크립 토크 라인을 기준으로 양(+)의 토크 방향으로는 가변 할 수 없으며, 상기 오프셋 토크 설정 허용 범위 내에서만 증감(+/-) 입력이 가능하다.
다만, 오프셋 토크 설정부(120)는 차량 속도가 0 kph 조건에서의 기본 크립 토크 값은 절대 값으로 고정하여 오프셋 토크 입력으로 가변되지 않도록 함으로써 차량의 뒷밀림을 방지할 수 있다.
한편, 오프셋 토크 설정부(120)는 도면에서는 생략되었으나 아날로그 및 디지털 중 적어도 하나의 입력 방식으로 일정 레벨의 운전자의 오프셋 토크를 입력 및 해제(Reset)하는 조작수단(미도시)을 포함할 수 있다.
예컨대, 오프셋 토크 설정부(120)는 스티어링 휠 또는 센터페시아 영역에 설치된 상/하(+/-) 입력방식의 버튼, 조이스틱(+/-), 노브 식 아나로그 조작계 및 AVN의 터치스크린 기반 디지털 조작방식으로 입력이 가능하다.
하나의 예로 이러한 운전자 오프셋 토크의 입력(즉, 운전자 오프셋 토크 라인 설정)은 메뉴(기능) 선택을 통해 기존 스마트 크루즈 컨트롤 조작계에서 가감속 조작에 사용되는 조이스틱(+/-) 및 온/오프(ON/OFF) 버튼을 활용할 수 있도록 구현할 수 있다.
또한, 오프셋 토크 설정부(120)는 현재 오프셋 토크의 설정 상태 및 해제 여부를 클러스터 또는 AVN을 통해 표시할 수 있다.
모터 제어부(130)는 차량 제어부(140)에서 인가되는 제어신호에 따라 배터리(미도시)에서 공급되는 직류전압을 3상 교류전압으로 변환시켜 모터를 구동한다.
상기 모터는 모터 제어부(130)에서 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시키고, 제동 및 관성 주행 시 발전기로 동작되어 회생제동 에너지를 배터리에 공급한다.
차량 제어부(140)는 전기 자동차의 전반적인 동작을 제어하는 상위 제어기로 상기 각부의 동작을 제어한다. 가령, 하이브리드 차량의 경우 차량 제어부(140)는 HCU(Hybrid Control Unit)에 대응될 수 있다.
차량 제어부(140)는 운전정보 검출부(110)에서 검출된 운전정보를 수신하여 입력된 APS 신호에 기초한 운전자 요구 토크를 산출한다.
또한, 차량 제어부(140)는 디폴트로 설정된 기본 크립 토크 라인을 토대로 현재 차량 속도에 따른 기본 크립 토크를 계산한다.
차량 제어부(140)는 상기 운전자 요구 토크와 기본 크립 토크를 합산하여 최종 토크(이하, 제1 최종 토크라 명명함)를 산출하고, 상기 제1 최종 토크에 따른 토크 지령을 모터 제어부(130)로 전달하여 모터 토크를 제어한다.
특히, 차량 제어부(140)는 오프셋 토크 설정부(120)를 통해 운전자의 오프셋 토크가 입력되면, 상기 기본 크립 토크 라인에 상기 오프셋 토크를 반영하여 가변된 운전자 오프셋 토크 라인을 생성한다.
즉, 상기 운전자 오프셋 토크 라인은 운전자가 오프셋 토크 설정부(120)를 통해 입력한 오프셋 토크에 따라 기본 크립 토크 라인 기준 음(-)의 토크 방향으로 가변된 운전자 크립 토크 제어 라인이다.
차량 제어부(140)는 상기 운전자 오프셋 토크 라인을 토대로 현재 차량 속도에 따른 운전자 크립 토크를 계산하고, 상기 운전자 요구 토크와 운전자 크립 토크를 합산하여 최종 토크(이하, 제2 최종 토크라 명명함)을 출력한다.
이 때, 상기 제2 최종 토크는 상기 제1 최종 토크 대비 오프셋 토크 설정 값에 따라 증가된 회생 제동량을 갖는다.
이는 전기 자동차의 운행시 회생 제동량을 늘리고 상대적인 유압 브레이크의을 이용을 축소시킴으로써 에너지 회수량을 극대화할 수 있는 이점이 있다.
예를 들면, 차량이 정체되는 저속 구간에서는 운전자가 의도한 오프셋 토크 라인을 설정함으로써 불필요한 크립 토크의 발생을 방지하고 증가된 회생 제동만으로도 차량 제동이 가능한 이점이 있다.
또한, 전기 자동차가 지속적인 내리막 경사로를 주행하는 경우 최대 오프셋 토크라인을 설정으로 회생 제동량을 극대화 하여, 마치 엔진 브레이크를 사용하는 것과 같은 효과를 누릴 수 있다.
한편, 차량 제어부(140)는 운전자의 오프셋 토크 라인 설정을 통해 원풋 드라이브를 구현할 수 있으며, 이를 통해 운전자 자신만의 개인화된 가속감을 갖도록 차량 토크를 제어할 수 있다.
원풋드라이브는 가속 페달만을 사용하여 밟힌 정도에 따라 가감속이 이루어지는 기술을 의미하며, 일정한 속도 유지를 위해서는 가속 페달을 일정한 깊이로 밟아줘야 한다.
기존 엔진 구동 차량은 기본 크립 토크 라인에 따른 기본 크립 토크로 인해 정차 구간에서의 가속 페달과 브레이크 페달의 입력이 반복되어 연비에 불리할 뿐 아니라 운전 피로도가 증가하는 단점이 있다.
이에 차량 제어부(140)는 정체구간의 차량 흐름에 맞게 운전자가 원하는 오프셋 토크 라인을 일정 레벨로 설정하여 가속 페달을 밟는 깊이로 원하는 속도를 유지하고 가속 페달의 오프(OFF)로 증가된 회생제동을 수행한다.
따라서, 운전자의 오프셋 토크 라인 설정으로 가속 페달만을 이용한 원풋 드라이브를 지원할 수 있다.
이는 운전자의 간단한 오프셋 토크 입력만으로 정체 구간에서 불필요한 크립 토크 방지, 회생 제동 증가에 의한 에너지 회수량 극대화 및 운전자만의 가속감 설정을 통한 운전성 향상 등의 효과를 기대할 수 있다.
한편, 전술한 전기 자동차의 토크 제어 시스템(100)의 구성을 바탕으로, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차의 토크 제어 방법을 다음의 도 4 및 도 5를 통해 설명한다.
전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차의 토크 제어 시스템(100)은 설명의 이해를 위해 각부의 구성을 세분화 하였지만 하나의 시스템으로 통합될 수 있다.
따라서, 이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차의 토크 제어 방법을 설명함에 있어서, 각 단계의 주체는 해당 세부 구성이 아닌 토크 제어 시스템(100)을 주체로 하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 운전자의 오프셋 토크가 설정되지 않은 상태에서의 기존 모터 토크 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 운전자의 오프셋 토크가 설정된 상태에서의 모터 토크 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저, 첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 토크 제어 시스템(100)은 전기 자동차가 시동 온(ON)되면 운전자의 오프셋 토크 입력 여부를 판단한다(S101).
토크 제어 시스템(100)은 운전자의 오프셋 토크가 입력되지 않으면(S101; 아니오), 디폴트로 설정된 기본 크립 토크 라인을 토대로 현재 차량 속도에 따른 기본 크립 토크를 계산한다(S102).
즉, 토크 제어 시스템(100)은 오프셋 토크가 영(0)이면 오프셋 토크가 입력되지 않은 것으로 판단하여 기본 크립 토크 라인을 활용한 모터 제어를 실시한다.
토크 제어 시스템(100)은 운전자의 가속 페달 조작에 따른 APS 신호 입력 여부를 판단하여 상기 APS 신호가 입력되지 않으면(S103; 아니오), 상기 기본 크립 토크만을 이용하여 모터 토크를 제어한다(S105).
반면, 토크 제어 시스템(100)은 상기 ASP 신호가 입력되면(S103; 예), 상기 APS 신호에 기초한 운전자 요구 토크를 산출하고, 상기 운전자 요구 토크와 기본 크립 토크를 합산하여 제1 최종 토크를 출력한다(S104). 그리고, 토크 제어 시스템(100)은 상기 제1 최종 토크를 이용하여 모터 토크를 제어한다(S105).
다음, 첨부된 도 5를 참조하면, 토크 제어 시스템(100)은 상기 S101 단계에서 운전자로부터 오프셋 토크가 입력되면(S101; 예), 기본 크립 토크 라인에 운전자의 오프셋 토크를 더하여 기본 크립 토크 라인이 음(-)의 토크 방향으로 가변된 운전자 오프셋 토크 라인을 설정한다(S106).
즉, 토크 제어 시스템(100)은 상기 오프셋 토크가 0보다 큰 유효 값이면 해당 오프셋 레벨의 운전자 오프셋 토크 라인을 활용한 모터 제어를 실시한다.
토크 제어 시스템(100)은 설정된 운전자 오프셋 토크 라인을 토대로 현재 차량 속도에 따른 운전자 크립 토크를 계산한다(S107). 이 때, 계산된 상기 운전자 크립 토크는 동일한 차량 속도 조건으로 계산했을 때 상기 기본 크립 토크 대비 증가된 회생 제동량을 갖는다.
토크 제어 시스템(100)은 운전자의 가속 페달 조작에 따른 APS 신호 입력 여부를 판단하여, 상기 APS 신호가 입력되지 않으면(S108; 아니오), 상기 운전자 크립 토크만을 이용하여 모터 토크를 제어한다(S110).
반면, 토크 제어 시스템(100)은 상기 ASP 신호가 입력되면(S108; 예), 상기 APS 신호에 기초한 운전자 요구 토크를 산출하고, 상기 운전자 요구 토크와 운전자 크립 토크를 합산하여 제2 최종 토크를 출력한다(S109). 그리고, 토크 제어 시스템(100)은 상기 제2 최종 토크를 이용하여 모터 토크를 제어한다(S110). 이 때, 상기 제2 최종 토크는 동일한 차량 속도 조건으로 계산했을 때 상기 제1 최종 토크 대비 증가된 회생 제동량을 갖는다.
이후, 토크 제어 시스템(100)은 운전자의 입력에 따른 오프셋 토크의 변동이 없으면(S111; 아니오), 상기 S107 단계로 돌아가 기 설정된 오프셋 토크 라인에 따른 토크 제어를 계속한다.
반면, 토크 제어 시스템(100)은 운전자의 입력에 따른 오프셋 토크 증가 또는 감소의 변동이 발생하거나, 오프셋 토크 해제/리셋(OFF/RESET)이 입력되면(S111; 예), 상기 S101 단계로 돌아가 오프셋 토크 입력 여부에 따른 모터 제어를 시동 오프(OFF) 시까지 계속한다. 이 때, 변동결과 오프셋 토크가 0보다 크면 변동된 오프셋 토크에 따른 오프셋 크립 토크 라인을 재설정하고, 변동결과 오프셋 토크가 0이면 기본 크립 토크 라인을 토대로 토크 제어를 수행한다.
이상의 설명에서, 토크 제어 시스템(100)은 차량이 시동 오프(OFF)되면 기본 적으로 오프셋 토크를 초기화하여 기본 크립 토크 라인(오프셋 토크 = 0)으로 복구할 수 있다.
또한, 토크 제어 시스템(100)은 AVN을 이용한 운전자의 오프셋 토크 환경설정을 통해 차량 시동 오프 시 마지막으로 설정된 오프셋 토크를 저장하고 다음 시동 온(ON)시 저장된 오프셋 토크를 불러와 그대로 적용할 수 있다.
따라서, 운전자가 자신만의 운전감에 맞도록 설정된 오프셋 토크 라인을 유지시킴으로써 매번 차량 시동시마다 오프셋 토크를 입력해야 하는 번거로움을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 전기 자동차에 설정된 기본 크립 토크 라인을 운전자가 원하는 오프셋 토크로 가변하여 회생 제동량을 증가시킴으로써 에너지 회수량을 증가시키고 유압 브레이크 제동에 의한 에너지 손실을 방지하여 주행 거리를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 차량 제조사에서 설정된 기본 크립 토크라인이 아닌 교통상황 및 운전패턴에 맞게 운전자만의 오프셋 토크 라인을 설정하여 운전자에 개인화된 가속감을 제공함으로써 고객 만족도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 차량 정체, 지체, 서행 등의 다양한 저속 구간에서 오프셋 토크 라인의 레벨 설정을 통해 원풋 드라이브가 가능하도록 하여 복잡한 페달 조작에 따른 운전자의 피로도를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 토크 제어 시스템 110: 운전정보 검출부
120: 오프셋 토크 설정부 130: 모터 제어부
140: 차량 제어부

Claims (15)

  1. 전기 자동차의 운행에 따른 차량 속도 및 가속페달 작동 신호를 검출하는 운전정보 검출부;
    상기 전기 자동차의 크립 주행을 위해 설정된 기본 크립 토크 라인에 운전자로부터 입력된 오프셋 토크를 더하여 상기 기본 크립 토크 라인이 음(-)의 토크 방향으로 가변된 운전자 오프셋 토크 라인을 설정하는 오프셋 토크 설정부; 및
    상기 오프셋 토크의 입력이 없으면 상기 기본 크립 토크 라인을 토대로 상기 차량 속도에 따른 기본 크립 토크를 계산하고, 상기 오프셋 토크가 입력되면 상기 오프셋 토크 라인을 토대로 상기 차량 속도에 따른 운전자 크립 토크를 계산하는 차량 제어부
    를 포함하는 전기 자동차의 토크 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 운전자 크립 토크는,
    동일한 차량 속도 조건의 상기 기본 크립 토크 대비 증가된 회생 제동량을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 토크 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오프셋 토크 설정부는,
    상기 기본 크립 토크 라인을 음(-)의 토크 방향으로 이동 하여 소정 최대 오프셋 토크 라인까지 감소시킬 수 있는 오프셋 토크 설정 허용 범위를 저장하는 전기 자동차의 토크 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 오프셋 토크는,
    상기 기본 크립 토크 라인을 기준으로 양(+)의 토크 방향으로는 가변 할 수 없으며, 상기 오프셋 토크 설정 허용 범위 내에서만 증감 설정이 가능한 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 토크 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 오프셋 토크 설정부는,
    상기 차량 속도가 0 kph 조건인 기본 크립 토크 값은 절대 값으로 고정하여 상기 오프셋 토크 입력으로 가변 되지 않도록 하는 전기 자동차의 토크 제어 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 오프셋 토크 설정부는,
    아날로그 및 디지털 중 적어도 하나의 입력 방식으로 일정 레벨의 운전자의 오프셋 토크를 입력 및 해제(Reset) 하는 조작수단을 포함하는 전기 자동차의 토크 제어 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량 제어부는,
    상기 가속페달 작동 신호에 기초하여 운전자 요구 토크를 계산하고, 상기 운전자 요구 토크와 운전자 크립 토크를 합산하여 모터 제어를 위한 최종 토크를 출력하는 전기 자동차의 토크 제어 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량 제어부는,
    운전자가 원하는 오프셋 토크 라인을 일정 레벨로 설정하여 가속 페달을 밟는 깊이로 원하는 속도를 유지하는 원풋 드라이브를 지원하는 전기 자동차의 토크 제어 시스템.
  9. 크립 주행을 위한 기본 크립 토크 라인이 설정된 전기 자동차의 토크 제어 방법에 있어서,
    a) 시동 온(ON)되면 조작수단을 통한 운전자의 오프셋 토크 입력 여부를 판단하는 단계;
    b) 상기 오프셋 토크가 입력되면, 상기 기본 크립 토크 라인에 상기 오프셋 토크를 더하여 상기 기본 크립 토크 라인이 음(-)의 토크 방향으로 가변된 운전자 오프셋 토크 라인을 설정하는 단계;
    c) 상기 오프셋 토크 라인을 토대로 차량 속도에 따른 운전자 크립 토크를 계산하는 단계; 및
    d) 운전자의 가속페달 작동 신호에 따른 운전자 요구 토크를 계산하고, 상기 운전자 요구 토크와 운전자 크립 토크를 합산하여 모터 제어를 위한 제2 최종 토크를 출력하는 단계
    를 포함하는 전기 자동차의 토크 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 오프셋 토크가 입력되지 않으면, 상기 기본 크립 토크 라인을 토대로 차량 속도에 따른 기본 크립 토크를 계산하는 단계; 및
    운전자의 가속페달 작동 신호에 따른 운전자 요구 토크와 상기 기본 크립 토크를 합산하여 모터 제어를 위한 제1 최종 토크를 출력하는 단계를 포함하는 전기 자동차의 토크 제어 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 최종 토크는,
    동일한 차량 속도 조건의 상기 기본 크립 토크 라인을 토대로 계산된 제1 최종 토크 대비 증가된 회생 제동량을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 토크 제어 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    상기 가속페달 작동 신호가 입력되지 않으면 상기 운전자 크립 토크만을 이용하여 모터 토크를 제어하는 단계를 포함하는 전기 자동차의 토크 제어 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 d) 단계 이후에,
    운전자의 입력에 따른 상기 오프셋 토크 증가 또는 감소의 변동이 발생하면 오프셋 토크 설정 허용 범위 내에서 운전자 오프셋 토크 라인을 재설정하는 단계를 더 포함하는 전기 자동차의 토크 제어 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 d) 단계 이후에,
    상기 오프셋 토크가 0으로 변동되거나 리셋되면 상기 기본 크립 토크 라인을 토대로 기본 크립 토크 제어를 수행하는 단계를 더 포함하는 전기 자동차의 토크 제어 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 d) 단계 이후에,
    상기 전기 자동차가 시동 오프(OFF) 되면 마지막으로 설정된 오프셋 토크를 저장하고 다음 시동 온(ON)시 저장된 오프셋 토크를 적용하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 토크 제어 방법.

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