KR20180107666A - 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법 - Google Patents

하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법 Download PDF

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Abstract

하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법은 스마트 크루즈 컨트롤 모드에서, SCC(Smart Cruise Control) 제어부가 전방 물체와의 거리를 이용하여 가감속 제어명령을 생성하는 단계; 인휠 제어부가 가감속 제어명령에 따른 필요토크를 검출하는 단계; 및 상기 인휠 제어부가 필요 토크에 따른 보상토크를 검출하고 모터의 모터토크를 제어하여 보상토크를 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING SMART CRUISE CONTROL OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인휠 시스템이 장착된 하이브리드 전기 자동차의 차속을 모터를 이용하여 제어하는 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법에 관한 것이다.
스마트 크루즈 컨트롤 시스템은 운전 중 운전자의 편의성 증대를 위한 시스템으로, 차량에 장착된 전방 감지 센서로 앞 차량과의 거리를 유지하며 가감속을 자동화하여 주행부하를 조정하는 방식이다.
또한 스마트 크루즈 컨트롤 이전의 어댑티브 크루즈 컨트롤 시스템은 운전자가 특정 속도를 설정하며 일정 속도로만 주행을 하는 방식이다. 현재 대부분의 양산차량에는 크루즈 컨트롤이 장착되어 있다.
이러한 스마트 크루즈 컨트롤 시스템과 어댑티브 크루즈 컨트롤 시스템은 계산된 목표속도에 맞춰 엔진토크를 조절하거나 제동압을 조절하여 추종제어 및 프리 크루즈 컨트롤을 제어하고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2014-0085800호(2014.07.08)의 '차량의 통합 제어방법'에 개시되어 있다.
종래의 스마트 크루즈 컨트롤 시스템 및 어댑티브 크루즈 컨트롤 시스템은 센서에 의해 감지된 차량이 Cut-in으로 끼어드는 새로운 차량으로 인해 그 타겟이 갑자기 변경될 경우 거리 유지를 위해 급감속을 유발하고, 응답성이 늦어 접촉사고도 유발할 수 있다. 게다가, 지속적으로 요구 엔진토크를 조절하기 때문에 목적지까지 소비되는 연료는 오히려 더 많아지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 시스템들은 감속의 경우 브레이크 패드를 이용하고, 가속의 경우 연료를 사용하기 때문에 편의성으로 인해 소비되는 자원이 많아 효율적이지 못한 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 인휠 시스템이 장착된 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤시, 가감속 제어를 위한 보상 토크를 인휠 시스템의 모터로 보상하는 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면에 따른 목적은 인휠 시스템이 하이브리드 전기 자동차의 차속을 모터로 제어하여 차간 거리를 적절하게 유지하고, 엔진 효율 곡선에 따른 토크 제어로 연비를 향상시킨 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법은 스마트 크루즈 컨트롤 모드에서, SCC(Smart Cruise Control) 제어부가 전방 물체와의 거리를 이용하여 가감속 제어명령을 생성하는 단계; 인휠 제어부가 가감속 제어명령에 따른 필요토크를 검출하는 단계; 및 상기 인휠 제어부가 필요 토크에 따른 보상토크를 검출하고 모터의 모터토크를 제어하여 보상토크를 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 보상토크는 필요토크와 기 정의된 효율 토크 곡선의 효율토크의 차이값인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 인휠 제어부는 모터토크를 기 설정된 기울기 범위 내로 단계적으로 변화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 모터의 모터토크를 제어하여 보상토크를 보상하는 단계에서, 엔진 제어부는 엔진토크가 기 정의된 효율 토크 곡선을 추종하도록 엔진토크를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 모터의 모터토크를 제어하여 보상토크를 보상하는 단계에서, 상기 인휠 제어부는 감속 제어명령 입력시 마이너스 토크를 입력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 고장 진단부를 통해 모터 고장을 진단하고 진단 결과 모터에 고장이 발생하면, 상기 인휠 제어부는 고장 상태의 모터를 턴오프시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 엔진 제어부가 엔진의 엔진토크가 필요토크를 추종하도록 엔진토크를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 모터 진단 결과 일부 모터에만 고장이 발생하면, 정상 상태의 모터를 제어하는 인휠 제어부는 엔진의 엔진토크가 필요토크에 도달할 때까지 정상 상태의 모터의 모터토크를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법은 인휠 시스템이 장착된 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤시, 가감속 제어를 위한 필요 토크를 인휠 시스템의 모터로 보상하여 차간 거리를 적절하게 유지하고, 엔진 효율 곡선에 따른 토크 제어로 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 효율 곡선을 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법의 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 효율 곡선을 도시한 도면이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 장치는 전방 감지 센서(10), 차속 센서(20), SCC(Smart Cruise Control) 제어부(30), 인휠 시스템(40) 및 엔진 시스템(50)을 포함한다.
전방 감지 센서(10)는 차량의 전방에 위치한 물체와의 거리를 감지한다. 여기서, 차량은 인휠 시스템(40)을 탑재한 하이브리드 전기 자동차이다. 전방 감지 센서(10)에 의해 감지되는 물체로는 차량이나 장애물 등이 포함될 수 있다.
차속 센서(20)는 차속을 감지한다.
SCC 제어부(30)는 차량이 운전자에 의해 스마트 크루즈 컨트롤 모드가 설정되면 전방 감지 센서(10)에 의해 감지된 물체와의 거리 및 차속 센서(20)에 의해 감지된 차속을 이용하여 차량의 속도를 제어하며, 이 경우 설정 차속을 유지하도록 하거나 전방 물체와의 거리를 설정 거리로 유지하도록 한다.
이를 위해, SCC 제어부(30)는 상기한 차속 및 전방 물체와의 거리를 토대로 가감속 제어 명령을 생성하고, 이 가감속 제어 명령을 인휠 시스템(40) 및 엔진 시스템(50)에 각각 입력하며, 이들 인휠 시스템(40) 및 엔진 시스템(50)을 통해 차량의 속도를 제어한다.
인휠 시스템(40)은 SCC 제어부(30)로부터 입력된 가감속 제어 명령에 따라 필요 토크를 검출하고, 검출된 필요 토크를 토대로 보상토크를 생성한 후, 이 보상토크에 따라 모터토크를 제어한다.
여기서, 필요토크는 가감속 제어 명령에 따라 생성된 목표 엔진토크값이다.
보상토크는 필요토크와 기 정의된 효율 토크 곡선의 효율토크의 차이값이다.
효율 토크 곡선은 스마트 크루즈 컨트롤 모드에서 연비 향상을 위해 기 설정된 엔진회전수별 엔진토크를 정의한 것이다.
한편, 엔진 시스템(50)은 SCC 제어부(30)로부터 입력된 가감속 제어 명령에 따라 기 설정된 효율 토크 곡선을 추종한다.
즉, 가감속 제어 명령에 대응되는 필요 토크가 생성되면, 인휠 시스템(40)은 필요 토크와 효율 토크 곡선의 엔진토크를 통해 보상토크를 생성하고, 이 보상토크를 모터(43)를 제어하여 보상한다. 즉, 차속 변화에 대응되는 보상토크를 인휠 시스템(40)의 모터(43)로 보상한다.
이때, 엔진 제어부(51)는 엔진토크가 효율 토크 곡선을 그대로 추종하도록 함으로써, 엔진(52)의 연비를 최소화시킬 수 있게 된다.
따라서, 스마트 크루즈 컨트롤 모드에서, 전방 물체와의 거리 등에 따라 차속을 적절하게 제어하면서도 연비를 향상시킬 수 있게 된다.
먼저, 인휠 시스템(40)은 SCC 제어부(30)로부터 입력된 가감속 제어 명령에 따라 필요토크를 검출하고 이 필요토크에 따라 보상토크를 검출한 후, 검출된 보상토크에 따라 모터(43)를 제어한다.
인휠 시스템(40)은 인휠 제어부(41), 인버터(42), 모터(43) 및 고장 진단부(44)를 포함한다. 인휠 시스템(40)은 전륜이나 후륜에만 설치되거나, 또는 4륜 모두에 설치될 수 있다.
따라서, 인휠 시스템(40)은 차량 내부에 복수 개가 설치될 수 있으며, 각각은 SCC 제어부(30)의 제어신호에 따라 독립적으로 동작한다.
모터(43)는 인버터(42)로부터 입력된 3상 제어전류에 따라 휠을 회전시킨다.
인버터(42)는 인휠 제어부(41)로부터 입력된 제어신호에 따라 모터(43)에 3상 제어전류를 인가하여 모터(43)를 구동시킨다.
고장 진단부(44)는 모터(43)를 진단한다. 예를 들어, 고장 진단부(44)는 모터(43)의 온도가 예를 들어 180℃ 이상이거나, 휠 스피드의 신호가 비정상적으로 입력되거나, 또는 배터리 모듈이 과충전 또는 과방전 코드가 검출되면 모터 고장으로 진단한다. 또한, 고장 진단부(44)는 인버터 고장 코드, 예를 들어 모터 3상 과전류, 단선, 레졸버 고장, CAN 버스 오프 중 적어도 하나 이상의 코드가 검출되더라도 모터 고장으로 진단한다.
도 2 를 참조하면, 인휠 제어부(41)는 SCC 제어부(30)로부터 가감속 제어 명령을 입력받고, 이 가감속 제어 명령에 따라 필요토크를 검출하며, 필요토크와 효율 토크 곡선의 효율토크를 이용하여 보상토크를 검출한다.
이어 인휠 제어부(41)는 상기한 바와 같이 검출된 보상토크에 따라 모터(43)를 제어함으로써, 가감속 제어명령에 따른 차속의 증가 또는 감속을 모터(43)로만 제어하게 된다.
이 경우, 인휠 제어부(41)는 가속시에는 모터토크를 보상토크만큼 증가시키고, 감속시에는 모터토크를 보상토크만큼 감소시키는데, 특히 감속시에는 마이너스 토크를 입력함으로써 회생 에너지를 획득할 수 있도록 한다.
더욱이, 인휠 제어부(41)는 모터토크를 기 설정된 기울기 범위 내로 단계적으로 변화시킴으로써, 엔진토크가 급격하게 변화되는 것을 방지한다. 그 결과, 스마트 크루즈 컨트롤 모드에서, 타겟이 갑자기 변경되더라도 차속이 급격하게 증가하거나 감소하지 않게 된다.
또한, 인휠 제어부(41)는 고장 진단부(44)의 진단 결과 모터(43)에 고장이 발생하면, SCC 제어부(30)에 모터 고장 상태임을 전달하고, 고장 상태의 모터(43)를 턴오프시킨다. 인휠 시스템(40)은 전륜이나 후륜 또는 4사륜 등에 각각 구비되어 독립적으로 동작하는 바, 이들 인휠 시스템(40)의 각 모터(43) 중 어느 하나 이상에 고장이 발생할 수 있다.
이에, 인휠 제어부(41)가 해당 모터(43)를 턴오프시키더라도, 나머지 정상 상태의 모터(43)는 정상적으로 동작할 수 있으며, 이 경우 엔진토크가 필요토크에 도달할 때까지 정상 상태의 모터(43)의 모터토크를 제어한다.
엔진 시스템(50)은 SCC 제어부(30)로부터 입력된 가감속 제어 명령이 입력되면 엔진토크가 기 설정된 효율 토크 곡선을 추종하돌고 엔진토크를 제어한다. 또한 엔진 시스템(50)은 인휠 시스템(40)의 모터(43)에 고장이 발생하면 가감속 제어 명령에 따라 필요토크를 검출하고, 검출된 필요토크에 따라 엔진토크를 제어한다.
엔진 시스템(50)은 엔진 제어부(51) 및 엔진(52)을 포함하는데, 도 2 를 참조하면, 엔진 제어부(51)는 인휠 제어부(41)로부터 가감속 제어 명령이 입력되면 이 가감속 제어 명령에 따라 엔진토크가 기 정의된 효율 토크 곡선을 추종하도록 엔진토크를 제어한다. 이때, 인휠 시스템(40)의 모터(43)에 고장이 발생되면, 엔진 제어부(51)는 가감속 제어 명령에 따라 필요토크를 검출하고, 검출된 필요토크에 따라 엔진토크를 제어한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법을 도 3 을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법의 순서도이다.
도 3 을 참조하면, 차량이 운전자에 의해 스마트 크루즈 컨트롤이 설정된 상태에서, 전방 감지 센서(10)는 차량의 전방에 위치한 물체와의 거리를 감지하고(S10), 차속 센서(20)는 차속을 감지한다(S20).
SCC 제어부(30)는 전방 감지 센서(10)에 의해 감지된 물체와의 거리 및 차속 센서(20)에 의해 감지된 차속에 따라, 차속이 설정 차속을 유지하도록 하거나 전방 물체와의 거리를 설정 거리로 유지하도록 한다.
이를 위해, SCC 제어부(30)는 상기한 차속 및 전방 물체와의 거리를 토대로 가감속 제어 명령을 생성하고, 이 가감속 제어 명령을 인휠 시스템(40) 및 엔진 시스템(50)에 입력한다.
SCC 제어부(30)로부터 가감속 제어 명령을 입력받음에 따라, 인휠 제어부(41)와 엔진 제어부(51)는 가감속 제어 명령에 따라 필요토크를 각각 검출한다(S30).
엔진 제어부(51)는 가감속 제어 명령에 따라 엔진토크가 기 정의된 효율 토크 곡선을 추종하도록 엔진토크를 제어하고, 인휠 제어부(41)는 필요토크와 효율 토크 곡선의 효율토크를 이용하여 보상토크를 검출한 후, 검출된 보상토크에 따라 모터(43)를 제어함으로써 보상토크를 인휠 시스템(40)의 모터(43)로 보상한다(S40).
이 경우, 인휠 제어부(41)는 가감속 제어명령에 따른 차속의 증가 또는 감속을 모터(43)로만 제어하게 되는데, 모터토크를 기 설정된 기울기 범위 내로 단계적으로 변화시킴으로써, 엔진토크가 급격하게 변화되는 것을 방지한다.
예를 들어, 인휠 제어부(41)는 가속시에는 모터토크를 보상토크만큼 증가시키고, 감속시에는 모터토크를 보상토크만큼 감소시키는데, 감속시에 마이너스 토크를 입력함으로써 회생 에너지를 획득할 수 있도록 한다.
한편, 상기한 바와 같이 모터(43)를 제어하는 과정에서, 인휠 제어부(41)는 고장 진단부(44)를 통해 모터(43)를 진단한다(S50). 이 경우, 고장 진단부(44)는 모터(43)의 온도가 예를 들어 180℃ 이상이거나, 휠 스피드의 신호가 비정상적으로 입력되거나, 또는 배터리 모듈이 과충전 또는 과방전 코드가 검출되면 모터 고장으로 진단한다. 또한, 고장 진단부(4) 는 인버터(42) 고장 코드, 예를 들어 모터 3상 과전류, 단선, 레졸버 고장, CAN 버스 오프 등의 코드가 검출되면 모터 고장으로 진단한다.
상기한 진단 결과 모터(43)에 고장이 발생한 것으로 판단되면(S60), 인휠 제어부(41)는 SCC 제어부(30)에 모터 고장 상태임을 전달하고, 고장 상태의 모터(43)를 턴오프시킨다(S70).
상기한 바와 같이 인휠 시스템(40)의 모터(43)에 고장이 발생됨에 따라, 엔진 제어부(51)는 가감속 제어 명령에 따라 엔진토크가 검출된 필요토크를 추종하도록 엔진토크를 제어한다(S80).
이 경우 모터(43) 중 일부에만 고장이 발생될 수 있는 바, 인휠 제어부(41)는 정상 상태의 모터(43)의 모터토크에 대해서는 엔진토크가 필요토크에 도달할 때까지 제어한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법은 인휠 시스템(40)이 장착된 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤시, 가감속 제어를 위한 필요 토크를 인휠 시스템(40)의 모터(43)로 보상하여 차간 거리를 적절하게 유지하고, 엔진 효율 곡선에 따른 토크 제어로 연비를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 전방 감지 센서
20: 차속 센서
30: SCC 제어부
40: 인휠 시스템
41: 인휠 제어부
42: 인버터
43: 모터
44: 고장 진단부
50: 엔진 시스템
51: 엔진 제어부
52: 엔진

Claims (8)

  1. 스마트 크루즈 컨트롤 모드에서, SCC(Smart Cruise Control) 제어부가 전방 물체와의 거리를 이용하여 가감속 제어명령을 생성하는 단계;
    인휠 제어부가 가감속 제어명령에 따른 필요토크를 검출하는 단계; 및
    상기 인휠 제어부가 필요 토크에 따른 보상토크를 검출하고 모터의 모터토크를 제어하여 보상토크를 보상하는 단계를 포함하는 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보상토크는 필요토크와 기 정의된 효율 토크 곡선의 효율토크의 차이값인 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 인휠 제어부는 모터토크를 기 설정된 기울기 범위 내로 단계적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 모터의 모터토크를 제어하여 보상토크를 보상하는 단계에서, 엔진 제어부는 엔진토크가 기 정의된 효율 토크 곡선을 추종하도록 엔진토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 모터의 모터토크를 제어하여 보상토크를 보상하는 단계에서, 상기 인휠 제어부는 감속 제어명령 입력시 마이너스 토크를 입력하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 고장 진단부를 통해 모터 고장을 진단하고 진단 결과 모터에 고장이 발생하면, 상기 인휠 제어부는 고장 상태의 모터를 턴오프시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 엔진 제어부가 엔진의 엔진토크가 필요토크를 추종하도록 엔진토크를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 모터 진단 결과 일부 모터에만 고장이 발생하면, 정상 상태의 모터를 제어하는 인휠 제어부는 엔진의 엔진토크가 필요토크에 도달할 때까지 정상 상태의 모터의 모터토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 스마트 크루즈 컨트롤 제어 방법.
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