KR20190051451A

KR20190051451A - 전기 자동차에서 변속감을 표현하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20190051451A
Application number: KR1020170147148A
Authority: KR
Inventors: 민경우; 고홍기
Original assignee: 르노삼성자동차 주식회사
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-05-15

Abstract

본 발명은 전기 자동차에서 변속감을 표현하는 방법에 관한 것입니다.
전기 자동차의 모터 구동을 제어하는 제어부는 가속 페달의 포지션에 관한 데이터를 수집하게 됩니다. 운전자는 변속 주행 모드를 선택할 수 있습니다. 특정 차속에 이르면, 그 차속에 대해 미리 설정한 크기 및 미리 설정한 시간만큼 인버터를 통해 모터 구동력을 하강시킬 수 있습니다. 또한 그렇게 해서 발생한 모터 구동력의 변화를 스피커를 통해 미리 저장되어 있는 내연기관의 엔진사운드로 표현할 수 있습니다. 클러스터 디스플레이를 통해서도 모터의 RPM의 변화를 표현할 수도 있습니다.

Description

전기 자동차에서 변속감을 표현하기 위한 방법{A METHOD OF MAKING A FEEL OF GEAR SHIFTING FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기 자동차에 관하며, 특히 전기 자동차의 모터 구동을 제어하는 기술에 관한다.

기존의 AT 혹은 MT 자동차를 운전하던 사용자가 전기 자동차를 운전하게 되면 탁월한 정속성을 체감할 수 있다. 내연기관의 엔진 없이 배터리 전기를 사용하여 모터를 구동하기 때문에 소음이 거의 발생하지 않는다. 순수하게 기술 관점만 생각한다면 빼어난 장점이겠으나 운전자에 익숙한 습관과 가속에 따른 운전자의 기대 심리 관점에서 생각하면 뭔가 부족한 기분이 들게 한다.

내연기관을 사용하는 자동차를 운전하는 경우 변속에 따라 클러스터를 통해서 변속상황이 표시된다. 또한 엔진소음이 운전자에게 변속상황을 생동감 있게 알려주기 때문에, 운전자는 운전하는 차량과 일체감을 느낄 수 있다. 그러나 전기 자동차의 경우에는 가속을 위해 가속 페달을 밟아도 엔진이 없기 때문에 엔진소음이 발생하지 않으며 가속 변속기가 없기 때문에 운전자가 변속을 느낄 수 없다. 그 때문에 전기 자동차 클러스터에는 일반 자동차와 달리 rpm을 나타내는 계기판이 없는 것이다.

그러나 역동적인 드라이브를 선호하는 상당수의 운전자에게는 매우 재미없는 승차감이라는 인상을 준다. 운전자에게 주어지는 주행 현장감이 떨어질 수밖에 없다. 드라이빙 관점에서는 상품성이 떨어지고 마는 문제점이 있었다. 본 발명의 발명자들은 이러한 문제를 개선하기 위해 연구하고 개발한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

그러므로 본 발명의 목적은 전기 자동차의 모터 구동력을 제어함으로써 운전자에게 변속감을 느낄 수 있도록 하는 방법을 제공함에 있다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전기 자동차에서 변속감을 표현하는 방법으로서:

전기 자동차의 모터 구동을 제어하는 제어부가 가속 페달의 포지션을 측정하여 가속페달의 포지션마다 정해지는 특정 차속 또는 특정 모터 회전수에서 미리 설정한 크기 및 미리 설정한 시간만큼 모터 구동력을 하강시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 방법에 있어서, 일반 주행 모드 및 변속 주행 모드 중에서 변속 주행 모드를 선택하는 단계를 포함하며, 변속 주행 모드에 진입하면 상기 모터 구동력의 크기에 따라 미리 저장되어 있는 내연기관 엔진 사운드를 스피커를 통해 출력되도록 하는 단계를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 방법에 있어서, 변속 주행 모드 진입 후, 클러스터를 통해 상기 모터 구동력의 크기에 따라 RPM 변동을 시각화는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 전기 자동차를 운전하는 운전자가 마치 내연기관의 엔진으로 구동되는 자동차를 운전할 때의 익숙한 느낌처럼 가속 상황에서 변속감을 느낄 수 있다는 장점이 있다. 이런 효과는 변속 주행 모드와 일반 주행 모드를 운전자가 선택할 수 있도록 구성함으로써 전기 자동차 특유의 정숙성을 해치는 부작용도 낳지 않는다. 본 발명에 따라 운전자는 조용히 운전할 수도 있으며, 경우에 따라 다이내믹하게 운전할 수도 있다. 이로써 전기 자동차 주행의 효용과 흥미를 높이는 것이다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 전기 자동차의 변속감 표현을 위한 시스템 구성 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 원리를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 전기 자동차에서 변속감을 표현하는 프로세스를 나타내었다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 안내하는 본 발명의 구성과 그 구성으로부터 비롯되는 효과에 대해 살펴본다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 전기 자동차에서 변속감을 표현하는 방법에 관한 것이며, 도 1은 본 발명의 방법을 실시하는 장치의 내부 전자적 구성 예를 개략적으로 나타낸다.

전기 자동차의 파워 플로우(Power Flow)는 차량에 내장된 배터리(120)의 전력을 인버터(130)를 통해 모터(140)로 전달된다. 전기 자동차의 배터리(120)는 통상 DC 400V DC 전원을 사용하며, 모터(140)는 3상 380V AC 전원으로 구동된다. 인버터(130)는 DC 전기를 AC 전기로 변환하며, 배터리(120)의 전압강하가 발생하더라도 AC 모터(140)로 공급되는 전략을 380V로 동일하게 유지되도록 하는 기능을 수행한다. 본 발명에서 제어부 역할을 하는 ECU(100)는 상기 인버터(130)의 동작을 제어한다.

ECU(100)는 미리 설치되어 있는 소프트웨어 모듈을 통해 인버터(130)를 제어한다. 예컨대 가속 페달(110)을 통해 입력되는 포지션 데이터에 따라 모터(140)로 가해지는 AC 380V 주파수를 증가시킴으로써 모터 회전수를 증가시킬 수 있다. 또한 마찬가지로 가속 페달(110)의 포지션 데이터에 따라 모터(140)로 전하는 주파수 전압을 저감하여 모터 회전수를 감소시킬 수 있다.

도시되어 있는 것처럼, 가속 페달(110)의 포지션 데이터, 즉 운전자가 얼마나 가속 페달(110)을 밟았는지에 관한 위치 값이 ECU(100)에 전달된다. 그 포지션 데이터를 일컬어 통상 가속 페달 개도량이라 일컫는다. 운전자가 가속 페달(110)을 일정한 압력으로 밟은 상태가 유지되면, 가속 페달 개도량이 증가하여 일정한 크기로 유지된다.

한편, 주행 모드 선택 스위치(101)는 본 명세서에서 설명되는 변속 주행 모드 및 일반 주행 모드 중 어느 하나를 선택하는 제어명령을 ECU(100)에 전달한다. 일반 주행 모드는 평범한 전지 자동차의 운행에 관한 것이므로 차량은 일반 주행 모드로 설정되어 있는 것이 좋다. 변속 주행 모드는 본 발명의 기술사상에 의해 전기 자동차임에도 내연기관 자동차처럼 변속감을 느낄 수 있도록 하는 차량 상태를 뜻한다.

상기 주행 모드 선택 스위치(101)에서 변속 주행 모드가 선택되면, 전술한 바와 같이, 그리고 도 2를 통해 자세히 설명되는 바와 같이, ECU(100)가 모터(140)의 회전수를 특정 차속에 일시적으로 하강시키도록 인버터(130)를 제어하게 된다. 그리고 그때 발생하는 모터 구동력의 강하를 현장감 있게 표현하기 위해서 스피커(150)를 통해 미리 설정되어 있는 엔진 사운드를 출력할 수 있으며, 클러스터 디스플레이(160)를 통해 모터(140)의 RPM을 시각화해서 나타낼 수도 있다. 대부분의 전기 자동차에의 클러스터 디스플레이(160)에는 RPM의 변화를 표현하지 않는다. 반면 모든 내연기관의 자동차의 클러스터에는 RPM의 변화를 표현한다. 즉, 본 발명에 따르면 클러스터 디스플레이는 적어도 두 개의 모드에 따라 다르게 시각화될 수 있다. 일반 주행 모드에서는 RPM의 변화를 시각화하지 않는다. 그러나 변속 주행 모드가 선택되면, 변속 주행 모드에 대응하는 클러스터 화면으로 변경되고, 그 화면에서 RPM의 변화를 시각화해 줄 수 있게 된다.

도 2는 본 발명을 통해 차속이 증가함에 따라 모터 구동력을 어떻게 제어해서 변속감을 표현할지에 대해 그 원리를 보여주는 실시예를 개략적으로 나타낸다.

도 2(a)는 주행 모드 선택 스위치(101)를 통해서 변속 주행 모드를 온(ON)한 상태를 나타낸다. 이런 상태에서 도 2(b)처럼 운전자가 가속 페달을 계속 밟음에 따라 가속 페달의 개도량이 일정하게 증가한 상태를 나타낸다. 예컨대 가속 페달 포지션 값이 90%에 이를 때의 특정 차속의 변화를 생각해 볼 수 있다. 도 2(b) 상태라면 도 2(c)의 그래프처럼 전기 자동차의 차속이 증가할 것이다.

도 2의 실시예에서는 두 개의 특정 차속 지점에서 변속감을 표현했다. 도 2(c)에 나타난 것처럼, t₁에서 차속 V1, t₂에서 차속 V2에서 변속감을 표현하도록 ECU에 미리 설정하는 것이다.

변속감의 표현은 시간 간격(△t) 및 모터 구동력 하강 크기(△F)에 의해서 정해질 수 있다. 예컨대 도 2(d)에 나타난 것처럼, 차속 V1에서는 △t₁ 동안에 모터 구동력을 △F₁ 떨어트린다. 또한 V2에서는 △t₂ 동안에 모터 구동력을 △F₂떨어트린다. 각각의 수치에 관해서, 본 발명자들이 실험을 통해 얻은 최적의 예시 값 중의 하나를 정리하면 아래의 표 1과 같다. 운전자들이 가장 많이 경험하는 속도를 특정 차속으로 설정했으며, 그 결과 V1은 50km/h, V2는 80km/h에서 실험했다.

	V1(50km/h)	V2(80km/h)
△t	0.5s	1.0s
△F	120Nm	100Nm

운전자가 가속 페달을 밟아 차량의 차속이 미리 설정되어 있는 특정 차속인 50km/h에 이르면, 제어부인 ECU는 인버터의 동작을 제어해서 0.5초 동안 모터 구동력을 120Nm 떨어트린다. 그러면 도 2(e)에 나타난 것처럼, "A" 지점에서 급속한 모터 구동력의 변화에 따른 변속감이 나타난다. 0.5초가 지나면 모터 구동력을 일반 모드의 주행처럼 원래대로 회복한다.

다음으로 도 2(b)의 상태가 유지되어 차량의 차속이 증가하면서 80km/h에 이르면, ECU는 인버터의 동작을 제어해서 1.0초 동안 모터 구동력을 100Nm 떨어트린다. 그러면 도 2(e)에 나타난 것처럼, "B" 지점에서 급속한 모터 구동력의 변화에 따른 변속감이 나타난다. 1초가 지나면 모터 구동력을 일반 모드의 주행처럼 원래대로 회복한다.

위와 같은 구성과 실시예를 통해 본 발명의 원리는 충분히 이해되었다. 위 실시예에서는 특정 차속을 기준으로 변속감을 표현하는 원리를 중심으로 설명했으나, 특정 모터 회전 수를 기준으로 변속감을 표현할 수도 있다. 전기 자동차의 차속은 모터 회전 수와 비례하므로 그 본질은 동일하다.

이제 프로세스 관점으로 본 발명에 따른 전기 자동차에서 변속감을 표현하는 방법을 정리해 보자. 도 3을 참조한다.

전기 자동차의 운전자는 일반 주행 모드에서 차량을 운전하고 있다(S100). 이 상태에서 운전자는 변속 주행 모드 스위치를 온한다(S110). 변속 주행 모드 스위치는 운전자가 보기 쉽고 조작하기 쉬운 위치에 설치되는 것이 좋다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 변속 주행 모드 스위치를 온하면, ECU는 변속 주행 모드로 전기 자동차 상태를 변경하여 스피커 및/또는 클러스터를 변속 주행 모드로 전환한다(S120).

도 1 및 도 2에서 상세히 설명한 바와 같이 전기 자동차의 ECU는 인버터를 통해서 모터 구동력을 제어하게 되는데(S130), 그 프로세스는 운전자가 가속 페달을 밟음으로써, 가속 페달의 포지션이 변경되어 차속이 증가하는 것을 가정한다. 그렇다면, 전기 자동차의 제어부가 가속 페달의 포지션에 따르는 차속에 관한 데이터를 수집하는 단계, 미리 정해진 특정 차속에서 미리 설정한 크기 및 미리 설정한 시간만큼 모터 구동력을 하강시키는 단계, 모터 구동력의 하강에 따른 변속감을 스피커 및/또는 클러스터 디스플레이를 통해서 표현하는 단계, 미리 설정한 시간이 경과하면 다시 모터 구동력을 회복시키고, 스피커 및/또는 클러스터 디스플레이의 표현을 변경하는 단계가 시계열적으로 실행될 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차에서 변속감을 표현하는 방법은 ECU에 의해 실행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현된 소프트웨어 모듈로 ECU에 미리 설치되어 있다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 특히 수치는 임의적이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims

전기 자동차의 모터 구동을 제어하는 제어부가 가속 페달의 포지션을 측정하여 가속페달의 포지션마다 정해지는 특정 차속 또는 특정 모터 회전수에서 미리 설정한 크기 및 미리 설정한 시간만큼 모터 구동력을 하강시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차에서 변속감을 표현하는 방법.
제1항에 있어서,
일반 주행 모드 및 변속 주행 모드 중에서 변속 주행 모드를 선택하는 단계를 포함하며, 변속 주행 모드에 진입하면 상기 모터 구동력의 크기에 따라 미리 저장되어 있는 내연기관 엔진 사운드를 스피커를 통해 출력되도록 하는, 전기 자동차에서 변속감을 표현하는 방법.
제2항에 있어서,
변속 주행 모드 진입 후, 클러스터를 통해 상기 모터 구동력의 크기에 따라 RPM 변동을 시각화는 단계를 더 포함하는, 전기 자동차에서 변속감을 표현하는 방법.