KR20200121436A - Sbw 시스템이 구비된 차량 및 sbw 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법 - Google Patents

Sbw 시스템이 구비된 차량 및 sbw 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법 Download PDF

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양대원
김경철
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Abstract

본 발명에 따른 SBW 시스템이 구비된 차량은 차량의 속도를 검출하는 속도 검출부; 상기 차량의 변속단을 변경시키는 모터; 상기 모터가 구동되도록 전원을 공급하는 배터리; 릴레이 및 릴레이 코일을 포함하며, 상기 릴레이 코일에 전류가 흐름에 따라 상기 릴레이가 구동되어 상기 배터리와 상기 모터를 전기적으로 연결 또는 차단시키는 릴레이부; 및 상기 검출된 차량의 속도를 기 설정된 제1 속도 및 제2 속도와 비교하고 비교 결과에 따라 상기 릴레이 코일에 인가되는 전류를 조절하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

SBW 시스템이 구비된 차량 및 SBW 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법{VEHICLE INCLUDING SBW SYSTEM AND CONTROLLING METHOD FOR IMPROVING FUEL EFFICIENCY OF VEHICLE INCLUDING SBW SYSTEM}
본 발명은 SBW 시스템이 구비된 차량 및 SBW 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주행 중인 차량의 속도에 따라 릴레이 코일에 인가되는 전류를 조절함으로써 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 SBW 시스템이 구비된 차량 및 SBW 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법에 관한 것이다.
차량의 개발에 있어서 기계식 장치들을 대신하여 X-BY-WIRE 기술이 점차적으로 채택되고 있다. X-BY-WIRE 기술은 전기적으로 차량을 제어하는 구조를 가짐으로써 기계적으로 제어가 이루어지던 종래의 구조와 대비하여 차량 설계의 자유도를 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 운전자의 판단 오류나 오작동 여부를 차량에서 감지할 수 있고, 조향장치, 제동장치, 변속장치 및 서스펜션 장치를 통합적으로 연동하여 제어할 수 있는 장점이 있다.
그 중에서 차량용 전자식 변속 시스템인 SBW(Shift-By-Wire) 시스템은 기존의 기계식 변속시스템과는 달리, 변속기와 변속 레버간에 케이블과 같은 기계적인 연결구조가 없는 전자식 변속 시스템으로, 전자식 변속레버 또는 버튼의 조작 시 발생된 센서 값이 변속제어기(TCU: Transmission Control Unit)에 전달되면, TCU에서 명령된 전자신호에 의해 솔레노이드 또는 전기모터가 동작하고, 솔레노이드 또는 전기모터의 동작에 의해 각 변속단별 유압회로에 유압이 인가되거나 차단됨으로써, 전자적으로 변속 제어가 수행되는 시스템이다. 이에 따라, SBW를 기반으로 하는 자동변속기는 전자식 변속레버 또는 버튼의 간단한 조작을 통해 운전자의 변속의지를 TCU에 전기신호로 전달함으로써, 전진(D), 후진(R), 중립(N) 및 파킹(P) 단 등으로의 변속조작이 보다 수월하게 진행될 수 있다.
한편, SBW 시스템에서 각 변속단을 변경하기 위해 동작하는 전기모터는 릴레이 코일에 인가되는 전류에 따라 릴레이가 온 또는 오프되어 배터리로부터 구동전원을 공급받는다. 하지만, 종래의 SBW 시스템에서는 시스템의 응답성 및 릴레이의 기계적 내구를 위해 SBW 시스템이 온 되어 있는 시간 동안 실제 전기모터의 구동이 이루어지지 않는 구간에서도 릴레이 코일에 전류가 인가되어 전력 소모가 발생하고, 그 결과 차량의 연비 저하와 같은 문제점이 발생하게 된다.
KR 10-2018-0076737
상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은 차량의 주행 속도에 기반하여 릴레이 코일에 인가되는 전류를 조절함으로써 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 SBW 시스템이 구비된 차량 및 SBW 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 SBW 시스템이 구비된 차량은 차량의 속도를 검출하는 속도 검출부; 상기 차량의 변속단을 변경시키는 모터; 상기 모터가 구동되도록 전원을 공급하는 배터리; 릴레이 및 릴레이 코일을 포함하며, 상기 릴레이 코일에 전류가 흐름에 따라 상기 릴레이가 구동되어 상기 배터리와 상기 모터를 전기적으로 연결 또는 차단시키는 릴레이부; 및 상기 검출된 차량의 속도를 기 설정된 제1 속도 및 제2 속도와 비교하고 비교 결과에 따라 상기 릴레이 코일에 인가되는 전류를 조절하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 속도는 특정 크기 이상의 속도이며, 상기 차량의 변속단의 P단 변경이 불가능한 속도일 수 있다.
상기 제2 속도는 특정 크기 이하의 상기 차량의 변속단의 P단 변경이 가능한 속도일 수 있다.
상기 제어부는, 상기 검출된 차량의 속도가 상기 제1 속도보다 크면, 상기 릴레이 코일에 인가되는 전류를 차단하여 상기 릴레이를 오프시켜, 상기 배터리와 상기 모터가 전기적으로 차단되도록 할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 검출된 차량의 속도가 상기 제2 속도보다 작으면, 상기 릴레이 코일에 전류를 인가하여 상기 릴레이를 온시켜, 상기 배터리와 상기 모터가 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
상술한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 SBW 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법은 (1) 차량의 속도를 검출하는 단계; 및 (2) 검출된 차량의 속도를 기 설정된 제1 속도 및 제2 속도와 비교하고 비교 결과에 따라 릴레이 코일에 인가되는 전류를 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1 속도는 특정 크기 이상의 속도이며, 상기 차량의 변속단의 P단 변경이 불가능한 속도일 수 있다.
상기 제2 속도는 특정 크기 이하의 속도이며, 상기 차량의 변속단의 P단 변경이 가능한 속도일 수 있다.
상기 단계 (2)에서, 상기 검출된 차량의 속도가 상기 제1 속도보다 크면, 상기 릴레이 코일에 인가되는 전류를 차단하여 상기 릴레이를 오프시켜, 상기 배터리와 상기 모터가 전기적으로 차단되도록 할 수 있다.
상기 단계 (2)에서, 상기 검출된 차량의 속도가 상기 제2 속도보다 작으면, 상기 릴레이 코일에 전류를 인가하여 상기 릴레이를 온시켜, 상기 배터리와 상기 모터가 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
본 발명에 따르면 검출된 차량의 속도가 제1 속도보다 크면 릴레이 코일에 인가되는 전류를 차단하여 릴레이를 오프시켜 배터리와 모터가 전기적으로 차단되도록 함으로써, 모터의 구동이 필요 없는 영역 또는 시간 동안 불필요하게 릴레이 코일에 전류를 인가함으로써 소모되는 전력을 절감할 수 있고, 그에 따라 전체적인 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 SBW 시스템이 구비된 차량의 구성을 블록도로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 SBW 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법의 흐름을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 SBW 시스템이 구비된 차량 및 SBW 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 SBW 시스템이 구비된 차량의 구성을 블록도로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 SBW 시스템이 구비된 차량은 속도 검출부(100), 모터(200), 배터리(300), 릴레이부(400) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다. 아울러, 도 1에 상세히 도시되지는 않았으나, SBW 시스템이 구비된 차량은 전자식 변속레버 또는 변속버튼, 전자식 변속레버 또는 버튼의 조작시 발생된 센서 값에 따라 모터(200)를 동작시켜 전진(D), 후진(R), 중립(N) 및 파킹(P)단 등으로 변속단을 변경시키는 변속 제어기(TCU) 등을 포함할 수 있다. 이와 같은 SBW 시스템의 일반적인 구성은 기 공지된 기술이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
구체적으로, 속도 검출부(100)는 주행 중인 차량의 속도를 검출하는 역할을 한다. 실시예에 따라, 속도 검출부(100)는 홀 타입 방식의 차속 센서, 광 센서 방식의 차속 센서 또는 자기센서 방식의 차속 센서일 수 있다. 아울러, 속도 검출부(100)에서 검출된 차량의 속도는 추후 설명할 제어부(500)로 CAN 통신을 통해 전달되어 제어부(500)에서 릴레이 코일(420)에 인가되는 전류를 조절하는데 사용될 수 있다.
모터(200)는 차량의 변속단(600)을 변경시키는 역할을 한다. 구체적으로, 모터(200)는 전자식 변속레버 등의 조작시 발생된 센서 값이 변속 제어기(TCU)에 전달되면, 변속 제어기에서 명령된 전자신호에 의해 동작할 수 있으며, 모터(200)가 동작함에 따라 변속단(600)을 변경시킬 수 있다.
배터리(300)는 모터(200)가 구동되도록 전원을 공급할 수 있다. 실시예에 따라, 배터리(300)는 저전압 배터리(예:12V)일 수 있다.
릴레이부(400)는 릴레이(410) 및 릴레이 코일(420)을 포함하며, 릴레이 코일(420)에 전류가 흐름에 따라 릴레이(410)가 구동되어 배터리(300)와 모터(200)를 전기적으로 연결 또는 차단시킬 수 있다. 실시예에 따라, 릴레이(410)는 하단에 전자석부를 포함할 수 있으며, 릴레이 코일(420)에 전류가 흐름에 따라 전자석부가 이동하여 릴레이(410)를 통해 배터리(300)와 모터(200)를 전기적으로 연결할 수 있다. 구체적으로, 릴레이(410)의 하단에 형성된 전자석부는 배터리(300)에서 릴레이 코일(420)에 전원을 공급하여 릴레이 코일(420)에 전류가 흘러 자기력이 발생하면 구동되어 배터리(300)의 일단 접점부와 모터(200)의 타단의 접점부에 접합되어 배터리(300)와 모터(200)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 반대로, 릴레이 코일(420)에 전류를 인가하지 않으면, 배터리(300)와 모터(200)는 전기적으로 차단된 상태일 수 있다.
여기서, 릴레이(410)가 구동된다는 것은 릴레이 코일(420)에 전류가 흘러 자기력이 발생함에 따라 릴레이(410)의 전자석부가 릴레이 코일(420) 측으로 이동하는 것을 의미할 수 있다.
제어부(500)는 속도 검출부(100)에서 검출된 차량의 속도를 기 설정된 제1 속도 및 제2 속도와 비교하고, 비교 결과에 따라 릴레이 코일(420)에 인가되는 전류를 조절하는 역할을 한다. 여기서, 제1 속도는 특정 크기 이상의 속도로서 차량의 변속단의 P(주차)단 변경이 불가능한 속도를 의미할 수 있으며, 제2 속도는 특정 크기 이하의 속도로서 차량의 변속단의 P(주차)단 변경이 가능한 속도를 의미할 수 있다. 아울러, 제1 속도 및 제2 속도는 운전자의 안전 및 변속기의 설계 사양에 따라 결정되는 실험 값으로 차량의 종류 및 사양에 따라 변경될 수 있다.
종래의 SBW 시스템에서는 시스템의 응답성 및 릴레이의 기계적 내구를 위해 SBW 시스템이 온되어 있는 시간 동안 실제로 모터(200)의 구동이 이루어지지 않는 구간에서도 릴레이 코일(420)에 전류가 인가되어 전력 소모가 발생하였으며, 그 결과 차량의 연비 저하와 같은 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 개선하기 위해, 본 발명에 따른 제어부(500)에서는 속도 검출부(100)에서 검출된 차량의 속도를 기 설정된 제1 속도 및 제2 속도와 비교하고, 비교 결과에 따라 릴레이 코일(420)에 인가되는 전류를 조절함으로써, 불필요하게 소모되는 전력을 절감하여 차량의 전체적인 연비를 향상시킬 수 있다.
구체적으로, SBW 시스템은 변속 시스템으로 차량의 정차 시에 사용하는 것이 바람직한 시스템이다. 이에 따라, 차량의 주행속도가 일정크기 이상에서는 SBW 시스템이 온되어 있는 동안 변속단의 변경은 이루어지지 않는 것이 바람직할 수 있다. 다시 말해, 차량이 제1 속도 이상으로 주행하고 있는 경우에는 변속이 이루어지지 않을 수 있으므로 변속단(600)을 변경시키는 모터(200)와 배터리(300)를 전기적으로 차단시킬 수 있다. 이처럼, 본 발명에 따른 제어부(500)에서는 검출된 차량의 속도가 제1 속도보다 크면 릴레이 코일(420)에 인가되는 전류를 차단하여 릴레이(410)를 오프시켜 배터리(300)와 모터(200)가 전기적으로 차단되도록 함으로써, 모터(200)의 구동이 필요 없는 시간 동안 불필요하게 릴레이 코일(420)에 전류를 인가함으로써 소모되는 전력을 절감할 수 있고, 그에 따라 전체적인 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
반대로, 제어부(500)는 검출된 차량의 속도가 제2 속도보다 작으면 릴레이 코일(420)에 전류를 인가하여 릴레이(410)를 온시켜, 배터리(300)와 모터(200)가 전기적으로 연결되도록 할 수 있다. 다시 말해, 제어부(500)는 검출된 차량의 속도가 제2 속도보다 작은 경우, 릴레이 코일(420)에 전류를 인가하여 릴레이(410)를 온시켜, 배터리(300)와 모터(200)가 전기적으로 연결되도록 하여 모터(200)에 의해 변속단(600)의 변경이 준비되도록 함으로써, 변속단의 변경이 지연되는 것을 사전에 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 SBW 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법의 흐름을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, SBW 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법은, (1) 차량의 속도를 검출하는 단계 및 (2) 검출된 차량의 속도를 기 설정된 제1 속도 및 제2 속도와 비교하고 비교 결과에 따라 릴레이 코일에 인가되는 전류를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 차량의 속도를 검출하는 단계 이전에 차량의 시스템, SBW 시스템 및 릴레이는 온되어 있는 상태일 수 있다. 여기서 차량의 시스템이란 차량에 탑재된 다양한 종류의 전기장치 등일 수 있다.
구체적으로, 제1 속도는 특정 크기 이상의 속도로서 차량의 변속단의 P(주차)단 변경이 불가능한 속도를 의미할 수 있으며, 제2 속도는 특정 크기 이하의 속도로서 차량의 변속단의 P(주차)단 변경이 가능한 속도를 의미할 수 있다. 아울러, 제1 속도 및 제2 속도는 운전자의 안정 및 변속기의 설계 사양에 따라 결정되는 실험 값으로 차량의 종류 및 사양에 따라 변경될 수 있다.
한편, 단계 (2)에서는, 검출된 차량의 속도가 제1 속도보다 크면, 릴레이 코일에 인가되는 전류를 차단하여 릴레이를 오프시켜, 배터리와 모터가 전기적으로 차단되도록 할 수 있다. 이처럼, 본 발명에 따르면 검출된 차량의 속도가 제1 속도보다 크면 릴레이 코일에 인가되는 전류를 차단하여 릴레이를 오프시켜 배터리와 모터가 전기적으로 차단되도록 함으로써, 모터의 구동이 필요 없는 영역 또는 시간 동안 불필요하게 릴레이 코일에 전류를 인가함으로써 소모되는 전력을 절감할 수 있고, 그에 따라 전체적인 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
아울러, 단계 (2)에서는, 검출된 차량의 속도가 제2 속도보다 작으면, 상기 릴레이 코일에 전류를 인가하여 상기 릴레이를 온시켜, 상기 배터리와 모터가 전기적으로 연결되도록 할 수 있다. 이처럼, 본 발명에 따르면 검출된 차량의 속도가 제2 속도보다 작은 경우, 릴레이 코일에 전류를 인가하여 릴레이를 온시켜, 배터리와 모터가 전기적으로 연결되도록 하여 모터에 의해 변속단의 변경이 준비되도록 함으로써, 변속단의 변경이 지연되는 것을 사전에 방지할 수 있다.
100: 속도 검출부 200: 모터
300: 배터리 400: 릴레이부
410: 릴레이 420: 릴레이 코일
500: 제어부 600: 변속단

Claims (10)

  1. 차량의 속도를 검출하는 속도 검출부;
    상기 차량의 변속단을 변경시키는 모터;
    상기 모터가 구동되도록 전원을 공급하는 배터리;
    릴레이 및 릴레이 코일을 포함하며, 상기 릴레이 코일에 전류가 흐름에 따라 상기 릴레이가 구동되어 상기 배터리와 상기 모터를 전기적으로 연결 또는 차단시키는 릴레이부; 및
    상기 검출된 차량의 속도를 기 설정된 제1 속도 및 제2 속도와 비교하고 비교 결과에 따라 상기 릴레이 코일에 인가되는 전류를 조절하는 제어부;를 포함하는 SBW 시스템이 구비된 차량.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 속도는 특정 크기 이상의 속도이며, 상기 차량의 변속단의 P단 변경이 불가능한 속도인 것을 특징으로 하는 SBW 시스템이 구비된 차량.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 속도는 특정 크기 이하의 상기 차량의 변속단의 P단 변경이 가능한 속도인 것을 특징으로 하는 SBW 시스템이 구비된 차량.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 검출된 차량의 속도가 상기 제1 속도보다 크면, 상기 릴레이 코일에 인가되는 전류를 차단하여 상기 릴레이를 오프시켜, 상기 배터리와 상기 모터가 전기적으로 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템이 구비된 차량.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 검출된 차량의 속도가 상기 제2 속도보다 작으면, 상기 릴레이 코일에 전류를 인가하여 상기 릴레이를 온시켜, 상기 배터리와 상기 모터가 전기적으로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템이 구비된 차량.
  6. (1) 차량의 속도를 검출하는 단계; 및
    (2) 검출된 차량의 속도를 기 설정된 제1 속도 및 제2 속도와 비교하고 비교 결과에 따라 릴레이 코일에 인가되는 전류를 조절하는 단계;를 포함하는 SBW 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 속도는 특정 크기 이상의 속도이며, 상기 차량의 변속단의 P단 변경이 불가능한 속도인 것을 특징으로 하는 SBW 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 속도는 특정 크기 이하의 속도이며, 상기 차량의 변속단의 P단 변경이 가능한 속도인 것을 특징으로 하는 SBW 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 단계 (2)에서, 상기 검출된 차량의 속도가 상기 제1 속도보다 크면, 상기 릴레이 코일에 인가되는 전류를 차단하여 상기 릴레이를 오프시켜, 상기 배터리와 상기 모터가 전기적으로 차단되도록 하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 단계 (2)에서, 상기 검출된 차량의 속도가 상기 제2 속도보다 작으면, 상기 릴레이 코일에 전류를 인가하여 상기 릴레이를 온시켜, 상기 배터리와 상기 모터가 전기적으로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법.
KR1020190043913A 2019-04-15 2019-04-15 Sbw 시스템이 구비된 차량 및 sbw 시스템이 구비된 차량의 연비를 향상시키는 제어 방법 KR20200121436A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180076737A (ko) 2016-12-28 2018-07-06 현대자동차주식회사 버튼시동장치 및 sbw 시스템을 구비하는 차량의 전원 제어장치 및 전원 제어방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180076737A (ko) 2016-12-28 2018-07-06 현대자동차주식회사 버튼시동장치 및 sbw 시스템을 구비하는 차량의 전원 제어장치 및 전원 제어방법

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