KR20210073632A - 전기 모터를 구비하는 차량 및 그를 위한 제동등 제어 방법 - Google Patents

전기 모터를 구비하는 차량 및 그를 위한 제동등 제어 방법 Download PDF

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손희운
문성욱
박송일
전성배
유성훈
박준영
이찬호
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 회생제동에 따른 제동등의 채터링을 방지할 수 있는 전기 모터를 구비하는 차량 및 그를 위한 제동등 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터를 동력원으로 구비한 차량의 제동등 제어 방법은, 상기 전기모터를 통한 회생제동에 의한 차량 감속도가 제동등의 소등 기준이 되는 소등 임계기준과 상기 제동등의 점등 기준이 되는 점등 임계기준 사이의 히스테리시스 구간에 있는지 여부를 판단하는 단계; 상기 차량 감속도가 상기 히스테리시스 구간에 있는 경우, 상기 차량 감속도가 상기 히스테리시스 구간에 진입하기 전에 상기 제동등의 상태를 판단하는 단계; 및 상기 히스테리시스 구간에 진입하기 전에 상기 제동등이 상기 회생제동 이외의 원인으로 점등 또는 소등된 상태로 판단된 경우, 상기 판단된 제동등의 상태에 대응하여 회생제동에 의한 제동등 점등 요청을 설정하거나 해제하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

전기 모터를 구비하는 차량 및 그를 위한 제동등 제어 방법{VEHICLE HAVING ELECTRIC MOTOR AND METHOD OF CONTROLLING BRAKING SIGNAL FOR THE SAME}
본 발명은 경사를 고려하여 회생제동에 따른 제동등 점등 제어를 수행할 수 있는 전기 모터를 구비하는 차량 및 그를 위한 제동등 제어 방법에 관한 것이다.
타력주행이란 사전적으로는 구동력을 출력하지 않고 주행해 온 타력에 의해 계속 운전하는 것을 의미하며, 일반적으로 가속페달(APS) 및 브레이크 페달(BPS)이 조작되지 않는 상태의 주행을 의미한다.
이러한 타력주행이 수행될 때 구동축에 걸리는 토크를 타력 토크, 또는 코스팅(Coasting Torque)라 칭할 수 있다. 일반적인 내연기관 차량에서는 APS와 BPS가 밟히지 않은 상태에서도 토크 컨버터와 변속기에 의해 엔진의 아이들 토크(idle torque)가 구동축으로 전달된다. 이를 크립(creep) 토크라고도 한다.
타력 주행 중에는 엔진에 의해 이러한 크립 토크가 구동축으로 전달되면서, 한편으로는 차속에 따른 주행 부하가 크립 토크의 역방향으로 작용하면서, 둘의 총합이 타력 토크를 구성한다. 이를 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 일반적인 차량에서 타력주행이 수행될 경우 코스팅 토크와 차속 관계의 일례를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 차속이 낮은 경우에는 일반적으로 변속기가 저단에 있으므로 변속기 입력단 속도가 엔진의 아이들 RPM보다 낮은 경우 엔진의 아이들 토크가 전달되어 크립 토크에 의해서도 차량이 앞으로 주행하게 된다. 이와 달리, 높은 차속에서는 변속기가 비교적 고단에 있게 되어 변속기 입력단 속도가 엔진의 아이들 RPM보다 높아지면 엔진의 연료 차단(fuel cut)에 의한 드래그(drag)가 전달되어 코스팅 토크가 발생하게 된다.
한편, 환경에 대한 관심이 최근 높아지면서 전기 모터를 구동원으로 사용하는 하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)나 전기 자동차(EV: Electric Vehicle)에 대한 많은 개발이 이루어지고 있다.
이러한 전기 모터를 구비한 차량에서는 엔진이 없거나 상시 엔진이 켜져 있지 않으므로, 엔진에 의한 크립 토크는 발생하지 않는다. 하지만, 일반적인 내연기관의 특성을 구현하기 위해 모터를 구동하여 크립 토크를 발생시키는 제어가 수행되는 것이 보통이다. 따라서, 전기 모터를 구비한 차량에서도 도 1과 유사하게 저속 상황에서는 내연 기관의 아이들 추진력과 토크 컨버터의 토크 증배 효과에 의한 정방향 토크가 모사되고, 고속 상황에서는 연료 분사가 중단된 엔진의 드래그에 의한 역방향 토크가 모사된다. 이와 같이 정방향 토크가 모사되는 영역을 크립 영역이라 칭할 수 있고, 역방향 토크가 모사되는 영역을 코스팅 영역이라 칭할 수 있다. 이때, 역방향 토크는 회생 제동으로 구현될 수 있다.
하이브리드 자동차(HEV)나 전기차(EV)와 같이 전기 모터를 동력원으로 갖는 차량에서는 제동 시 기존의 유압 마찰 브레이크와 더불어 모터를 발전기로 작동시킴으로써, 차량의 운동에너지를 전기에너지로 변환시켜 제동할 수 있는데, 이러한 형태의 제동을 회생 제동이라 칭한다.
현재 출시된 일부 친환경 차량에서는 패들 쉬프트 레버로 회생제동량, 즉 코스팅 레벨을 가변하여 주행의 재미와 실도로 연비 개선 효과를 동시 누릴 수 있는 기능이 있다.
도 2는 일반적인 코스팅 레벨의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 차속과 차축에 걸리는 총 토크의 관계가 서로 다른 5개의 코스팅 토크별로 도시된다. 구체적으로, 패들 쉬프트 레버의 '-' 측을 한 번 당길 때마다 회생제동량이 1단계식 상승하면서 차량 감속도가 커지고, '+' 측을 한 번 당길 때마다 회생제동량이 1단계씩 내려가면서 차량 감속도가 작아진다. 따라서, 코스팅 레벨이 높을 수록, 차속이 낮을수록 차량에는 회생제동에 의해 큰 감속도가 발생하게 된다.
한편, 원 페달 드라이빙(One-pedal Driving)이라 칭해지는 기술도 있다. 이는 전자식 기어 시프트를 특정 포지션에 위치시킬 경우 활성화되는 기능으로, 브레이크 페달의 조작 없이 가속 페달만으로 가속과 감속을 조절할 수 있으며, 가속페달에서 발을 완전히 떼면 정차까지 가능하다. 본 기능 또한 회생제동에 의한 감속도를 이용한다.
그런데, 최근 친환경 차량과 같이 회생제동으로 감속도를 발생시키는 차량이 증가함에 따라, 감속도에 따른 제동등의 점등 기준에 대한 법규도 마련되었다. 구체적으로, ECE R-13H 규정의 5.2.22.4항은 가속 페달 해제(Release) 시 감속력(Retarding force)를 발생시키는 전기회생제동장치(e-Braking)를 적용한 차량의 경우, 아래 표 1에서 정의된 바와 같은 차량 감속도 값에 따라 제동등이 작동(점/소등)되어야 함을 규정한다.
감속도 작동기준 비고
감속도≤ 0.7 작동되지말것 -
0.7 < 감속도≤ 1.3 점등가능 감속도< 0.7 m/s2으로 감속 전
1.3 < 감속도 점등될것 소등될 것
이러한 법규의 감속도 기준은 전기회생제동장치에 의해 발생한 감속도만을 고려해야 하며, 감속도는 일반적으로 회생토크의 크기나 가속도 센서(G Sensor) 값으로 연산될 수 있다. 그러나, 주행시 등강판 등 경사로 주행 상황에서는 경사에 의한 가속도가 연산 과정에 영향을 미치게 된다.
예컨대, 회생토크의 크기로 감속도를 결정하는 경우, 'a=F/m, a는 전기회생제동장치의 감가속도, F는 전기회생제동시 휠에 작용하는 힘, m은 차량 중량'과 같이 감가속도가 연산될 수 있으나, 엔진 브레이크나 변속기 클러치 슬립 등에 의해 모터의 출력 토크와 휠에 전달되는 토크가 달리질 수 있다. 또한, 노이즈가 비교적 많아 필터를 사용하는 가속도 센서를 이용하는 경우, 필터에 의한 랙(Lag) 문제로 경사로급변 구간에서 감지 값이 안정(saturation)될 때까지 10초 이상 소요되기도 한다.
따라서, 경사로 주행 상황에서 순수 전기회생제동장치에 의한 감속도를 효과적으로 판단할 방법이 요구된다.
본 발명은 경사로 주행 상황에서 회생제동에 의한 제동등 제어를 보다 정확하게 수행할 수 있는 전기 모터를 구비하는 차량 및 그를 위한 제동등 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터를 동력원으로 구비한 차량의 제동등 제어 방법은, 가속 페달 또는 브레이크 페달의 조작 없이 상기 전기모터를 통한 회생제동이 수행될 때, 변속의 필요성과 전방 경사 급변 구간의 존재 여부를 판단하는 단계; 상기 변속이 필요하고, 상기 전방 경사 급변 구간이 존재하면 변속 한계를 초과하기 전까지 상기 변속을 지연시키는 단계; 상기 변속이 지연되는 동안 회생제동 토크를 기반으로 가속도를 연산하는 단계; 및 상기 연산된 가속도를 기반으로 제동등을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 전기모터를 동력원으로 구비한 차량의 제동등 제어 방법은, 가속 페달 또는 브레이크 페달의 조작 없이 상기 전기모터를 통한 회생제동이 수행될 때, 변속의 필요성과 차속이 기 설정된 임계 속도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 상기 변속이 필요하고, 상기 차속이 상기 임계 속도를 초과하는 경우 변속 한계를 초과하기 전까지 상기 변속을 지연시키는 단계; 상기 변속이 지연되는 동안 회생제동 토크를 기반으로 가속도를 연산하는 단계; 및 상기 연산된 가속도를 기반으로 제동등을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기모터를 구비한 차량은, 회생제동력을 제공하는 전기모터; 및 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 가속 페달 또는 브레이크 페달의 조작 없이 상기 전기모터를 통한 회생제동이 수행될 때, 변속의 필요성과 전방 경사 급변 구간의 존재 여부를 판단하고, 상기 변속이 필요하며 상기 전방 경사 급변 구간이 존재하면 변속 한계를 초과하기 전까지 상기 변속을 지연시키고, 상기 변속이 지연되는 동안 회생제동 토크를 기반으로 가속도를 연산하여, 상기 연산된 가속도를 기반으로 제동등을 제어할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 모터를 구비한 차량은, 회생제동력을 제공하는 전기모터; 및 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 가속 페달 또는 브레이크 페달의 조작 없이 상기 전기모터를 통한 회생제동이 수행될 때, 변속의 필요성과 차속이 기 설정된 임계 속도를 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 변속이 필요하며 상기 차속이 상기 임계 속도를 초과하는 경우 변속 한계를 초과하기 전까지 상기 변속을 지연시키고, 상기 변속이 지연되는 동안 회생제동 토크를 기반으로 가속도를 연산하여, 상기 연산된 가속도를 기반으로 제동등을 제어할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 차량은 회생 제동 토크에 기반하여 연산된 가속도와 가속도 센서에서 감지된 가속도를 기반으로 가속도 값을 보정하므로 보다 정확한 가속도 기반 제동등 제어를 수행할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 차량에서 타력주행이 수행될 경우 코스팅 토크와 차속 관계의 일례를 나타낸다.
도 2는 일반적인 코스팅 레벨의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실시예들에 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차 구성의 일례를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차가 경사 급변 구간 인식을 통해 회생제동에 의한 가속도를 획득하는 형태의 일례를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차에서 회생제동에 의한 가속도를 획득하는 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 자동차에서 회생제동에 의한 가속도를 획득하는 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
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 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
전술된 바와 같이, 회생 토크 기반의 가속도 산출 방법은 노이즈로 인한 필터링 지연 문제에서는 비교적 자유로우나 엔진 브레이크 동작이나 변속 상황과 같이 모터 토크와 휠토크가 상이해지는 상황에서 신뢰성이 문제된다. 또한, 가속도 센서 기반의 가속도 산출 방법은 엔진 브레이크나 변속에 의한 영향에서는 비교적 자유로우나 노이즈로 인한 필터의 영향으로 경사 급변 상황에서 랙(Lag) 현상이 존재한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 전방에 소정 조건을 만족하는 경사로가 존재할 경우 회생제동이 수행되는 동안은 변속을 지연시키면서 회생 토크 기반으로 가속도를 산출하고, 변속 지연 한계에 도달한 경우 가속도 센서 값을 보정하여 가속도를 산출할 것을 제안한다.
본 발명의 실시예들에 따른 구체적인 가속도 산출 방법을 설명하기 앞서, 실시예들에 적용될 수 있는 차량 구성을 먼저 설명한다.
도 3은 실시예들에 적용될 수 있는 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 내연기관 엔진(ICE, 110)과 변속기(150) 사이에 전기모터(또는 구동용 모터, 140)와 엔진클러치(130)를 장착한 병렬형(Parallel Type) 하이브리드 시스템을 채용한 하이브리드 자동차의 파워 트레인이 도시된다.
이러한 차량에서는 일반적으로 시동후 운전자가 엑셀레이터를 밟는 경우(즉, 가속 페달 센서 on), 엔진 클러치(130)가 오픈된 상태에서 먼저 배터리의 전력을 이용하여 모터(140)가 구동되고, 모터의 동력이 변속기(150) 및 종감속기(FD: Final Drive, 160)를 거쳐 바퀴가 움직이게 된다(즉, EV 모드). 차량이 서서히 가속되면서 점차 더 큰 구동력이 필요하게 되면, 보조 모터(또는, 시동발전 모터, 20)가 동작하여 엔진(110)을 구동할 수 있다.
그에 따라 엔진(110)과 모터(140)의 회전속도가 동일해 지면 비로소 엔진 클러치(130)가 맞물려 엔진(110)과 모터(140)가 함께 차량를 구동하게 된다(즉, EV 모드에서 HEV 모드 천이). 차량이 감속되는 등 기 설정된 엔진 오프 조건이 만족되면, 엔진 클러치(130)가 오픈되고 엔진(110)은 정지된다(즉, HEV 모드에서 EV 모드 천이). 이때 차량은 휠의 구동력을 이용하여 모터(140)를 통해 배터리(170)를 충전하며 이를 제동에너지 회생, 또는 회생 제동이라 한다. 따라서, 시동발전 모터(120)는 엔진에 시동이 걸릴 때에는 스타트 모터의 역할을 수행하며, 시동이 걸린 후 또는 시동 오프시 엔진의 회전 에너지 회수시에는 발전기로 동작하기 때문에 하이브리드 스타터 제너레이터(HSG:Hybrid Starter Generator)라 칭할 수 있다.
일반적으로 변속기(150)는 유단 변속기나 다판클러치, 예컨대 듀얼클러치 변속기(DCT)가 사용될 수 있다.
물론, 도 3에 도시된 파워 트레인 구성은 전기 모터를 구비하여 회생제동이 가능한 차량의 일 구성례로 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이와 다른 직/병렬형 하이브리드 시스템이나 엔진이 구비되지 않은 전기차 등에도 본 실시예의 적용이 가능함은 당업자에 자명하다.
다음으로, 실시예에 따른 제어기 구성을 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차 구성의 일례를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 하이브리드 자동차는 가속도 센서(211), 엔진(110)을 제어하는 엔진 제어기(EMS: Enging Management System, 212), 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit, 213), 엔진 클러치(130)를 제어하는 클러치 제어기(214), 변속기(150)를 제어하는 변속기 제어기(TCU: Transmission Control Unit, 215), 네비게이션 시스템(216) 및 하이브리드 제어기(240)를 포함할 수 있다.
가속도 센서(211)는 센싱된 가속도 값을 제공할 수 있으며, 전자 자세제어 시스템(예컨대, ESP: Electronic Stability Program)에 구비된 것일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
엔진 제어기(212)는 차속 정보를 제공할 수 있으며, 모터 제어기(213)는 회생제동 토크값을 제공할 수 있다. 또한, 클러치 제어기(214)는 엔진 클러치(130)의 상태를 변경하는 유압 클러치 액츄에이터(HCA: Hydrostatic Clutch Actuator)의 상태(즉, 엔진 클러치 상태) 정보를 제공할 수 있다. 변속기 제어기(215)는 현재 변속단, 변속 필요 여부 등 변속 상태에 대한 정보를 제공할 수 있으며, 네비게이션 시스템(216)은 전방 경로에 대한 경사도 정보를 제공할 수 있다.
한편, 하이브리드 제어기(240)는 모터 제어기(213)가 제공한 회생 토크 정보를 기반으로 가속도를 연산하는 회생 토크 기반 가속도 연산부(241), 가속도 센서(211)가 제공한 가속도 값을 보정하는 가속도 센서 보정부(242), 회생 토크 기반 가속도 연산부(241)가 연산한 가속도와 가속도 센서 보정부(242)가 제공한 보정된 가속도 값을 기반으로 제동등 점등 제어에 적용될 최종 가속도를 결정하는 회생 제동 가속도 보정부(243) 및 경사도가 급변하는 경사로에서 변속 한계까지 변속 지연을 결정하는 변속지연 결정부(244)를 포함할 수 있다.
이하, 하이브리드 제어기(240)의 각 구성요소의 동작을 보다 상세히 설명한다.
회생 토크 기반 가속도 연산부(241)는 가속도에 대한 물리 법칙을 통해 가속도를 아래와 같이 연산할 수 있다.
먼저, 회생제동에 의한 가속도(a)는 휠에 가해지는 힘(F)을 차량의 질량(m)으로 나누어 구해질 수 있다. 여기서 질량(m)은 차량 제원을 기반으로 미리 결정된 값일 수도 있고, 차량의 출력 대비 가속도를 기반으로 연산될 수도 있다. 또한, 힘(F)은 휠토크(T)를 타이어의 동반경으로 나눈 값이 되며, 타이어의 동반경은 차량 제원에 따라 미리 저장된 값이 참조될 수 있다. 휠토크(T)는 다시 모터의 회생 제동 토크에 변속기(150)의 현재 단에 대응되는 기어비(r)를 곱한 값이 된다.
다시 말해, 회생제동에 의한 가속도는 회생토크와 기어비를 통해 구해진 출력토크(즉, 휠토크)를 바퀴의 동반경으로 나누어 바퀴에 전달되는 힘을 구하고, 이를 다시 차량의 질량으로 나누어 구해질 수 있다. 이때, 엔진 브레이크에 의한 오차를 줄이고 회생량을 극대화하기 위해 회생 토크 기반 가속도 연산부(241)는 회생 제동시 클러치 제어기(214)를 통해 엔진 클러치(130)의 상태를 확인하고, 체결 상태인 경우 클러치 제어기(214)에 엔진 클러치 해제를 요청할 수 있다.
가속도 센서 보정부(242)는 변속 시와 같이 회생 토크 기반 가속도 연산부(241)의 가속도가 정확하지 못한 상황에서 가속도 센서(211)의 감지값을 회생 토크 기반 가속도 연산부(241)의 가속도를 이용하여 보정할 수 있다.
구체적으로, 가속도 센서 보정부(242)는 변속 시작과 동시에 가속도 센서(211)의 값을 보정하되, 가속도 센서(211)에 의한 초기 경사도를 회생 토크 기반 가속도 연산부(241)에서 연산된 가속도로 보정하여 랙(Lag) 현상을 최소화할 수 있다. 예컨대, 경사로에서 가속도 센서(211)가 감지한 가속도는 회생제동에 의한 가속도와 경사에 의한 가속도(gsinθslope, 여기서 g는 중력 가속도이고 θslope는 경사도임)의 합이 된다. 따라서, 초기 경사도의 사인 값(sinθslope,initial)은 가속도 센서가 감지한 가속도에서 회생제동에 의한 가속도를 차감한 값을 중력 가속도로 나눈 값이 된다.
회생 제동 가속도 보정부(243)는 변속지연 결정부(244)가 경사 급변동 상황에서 변속을 지연시키는 데까지는 회생 토크 기반 가속도 연산부(241)가 연산한 가속도를 적용하고, 변속이 시작되면 가속도 센서 보정부(242)의 보정 가속도를 사용하여 제동등의 점등 제어에 적용할 최종 가속도를 결정할 수 있다. 경사 급변동 상황을 제외하면, 회생 제동 가속도 보정부(243)는 가속도 센서(211)의 가속도 값을 이용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 변속지연 결정부(244)는 네비게이션 시스템(216)을 통해 전방의 경사 급변동을 감지하는 경우, 차속과 현재 변속단을 기반으로 변속 지연 여부를 판단하고, 변속 지연 결정시 변속기 제어기(215)에 변속 지연을 요청하고 이를 회생 제동 가속도 보정부(243)에 통지한다. 이는 전술한 바와 같이 변속 시 회생토크 기반 가속도 연산이 부정확 하기 때문에 가속도 센서(211) 값을 사용해야 하나, 경사도 급변시 이 또한 부정확하다. 따라서, 네비게이션 시스템(216)의 구배 정보에서 전방 경사의 변화가 미리 설정된 임계값을 초과하며, 경사 급변까지 남은 거리와 차속을 기반으로 전방 경사 변화 구간 전 변속을 끝낼 수 없다고 판단하면, 변속 지연을 요청하고 회생토크 기반 가속도 연산부(241)가 연산한 가속도 값을 회생 제동 가속도 보정부(243)가 사용하도록 하는 것이다. 이러한 제어의 구체적 예를 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차가 경사 급변 구간 인식을 통해 회생제동에 의한 가속도를 획득하는 형태의 일례를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 변속지연 결정부(244)에서 네비게이션 시스템(216)의 구배 정보를 기반으로 20미터 전방에 경사 급변 구간을 인식한 상황에서, 변속에 필요한 시간이 1초인 경우 현재 차속이 '72kph(=20m/s)-α'를 초과할 경우 변속을 지연한다. 여기서, α는 속도변화에 대한 마진이다. 다시 말해, 현재 시점에서 72kph에서 마진을 차감한 값보다 차속이 크면 경사 급변 구간에 도달하기 전에 변속을 마칠 수 없으므로 이대로 진행하면 변속으로 인해 경사 급변 구간에서 회생 토크 기반 가속도 연산부(241)의 가속도 값이 부정확하며, 가속도 센서(211)의 가속도 또한 랙 현상이 예상되는 상황임을 의미한다. 이러한 상황을 방지하기 위하여 변속지연 결정부(244)는 차속이 80kph 이므로 경사 급변 구간 이전에 변속을 마칠 수 없음을 판단하고 변속 지연을 결정한다.
다만, 강판에 의한 가속으로 변속 한계를 초과한 경우 변속지연 결정부(244)는 변속을 결정하며, 그에 따라 회생 제동 가속도 보정부(243)는 변속 시작과 함께 가속도 센서 보정부(242)의 가속도 보정값을 최종 가속도로 적용한다.
예를 들어, 페달 조작이 없는 상황에서 운전자 요구 토크 저하로 EV 모드가 채택되고, 엔진 클러치(130)가 해제된 경우 감속에 대한 변속 한계는 없으나, 강판로 주행에 따라 차량이 가속되는 경우 현재 변속단의 기어비 대비 차속이 모터의 최고 RPM에 도달한 경우 상단 변속이 수행되어야 한다. 보다 구체적으로, 급강판로에서 변속기가 1단인 상황에서 회생제동이 동작하더라도 차량 가속이 일어나 속력이 40kph를 초과하면 모터의 최대 RPM인 6000rpm을 초과할 수 있다. 이러한 경우 변속지연 한계를 초과한 것으로 볼 수 있으며, 상단 변속이 수행되어야 한다.
지금까지 설명한 실시예에 따른 가속도 판단 과정을 순서도로 정리하면 도 6과 같다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차에서 회생제동에 의한 가속도를 획득하는 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 페달 조작 없이(즉, e-braking) 회생제동이 시작된 경우(S610), 하이브리드 제어기(240)에서 변속 필요 여부가 판단될 수 있다(S620). 변속 필요 여부는 변속기 제어기(215)에서 APS 값과 차속을 미리 설정된 변속맵에 대입하여 변속이 필요한지 여부를 먼저 판단하고, 변속기 제어기(215)의 변속 요청이 하이브리드 제어기(240)에 수신되는지 여부로 판단할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
변속이 필요하지 않은 경우는(S620의 No), 회생토크 기반의 가속도가 제동등 제어에 적용될 수 있다(S660).
이와 달리, 하이브리드 제어기(240)는 변속이 필요하며(S620의 Yes), 네비게이션 시스템(216)의 지도 정보를 기반으로 전방 경사가 급변하는 경우(S630의 Yes), 변속 한계를 초과하기 전까지(S640의 No) 변속기 제어기(215)에 변속 지연을 요청하고(S650), 변속이 지연되는 동안 회생 토크 기반의 가속도로 제동등 제어를 수행할 수 있다(S660). 이때, 경사 급변 여부의 판단은 단위 거리당 경사 변동량의 합과 가속도 센서(211)의 랙이 증가하는 기 설정된 기준을 비교하는 형태로 수행될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
만일, 전방에 경사 급변이 없거나(S630의 No), 차속이 변속 한계를 초과한 경우(S640의 Yes) 변속이 수행되며(S670), 변속 개시와 함께 가속도 센서(211) 값의 초기 경사도를 회생 토크 기반 가속도로 보정한 가속도 값이 제동등 제어에 적용될 수 있다(S680).
한편, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 네비게이션 업데이트 부재나 GPS 음영 주행시와 같이 전방 구배 정보가 획득될 수 없는 경우 차속을 기반으로 변속 여부를 결정할 수도 있다.
전방에 경사 급변화 구간이 있더라도 차량의 속도가 현저히 느릴 경우 시간 당 경사의 변화율은 매우 작을 수 있다. 따라서 변속을 수행하고 보정된 가속도 센서(211) 값을 사용하더라도 랙(Lag) 현상에 의한 오차는 미미하므로 가속도 센서(211) 값이 신뢰될 수 있다. 따라서, EV 주행 중 가속에 의한 상한변속의 한계만 존재하는 바, 이러한 상황은 비교적 고속에서만 나타나므로 공기저항에 의한 감속도가 주요하며, 회생제동(e-Braking)에 의한 회생토크를 감소시키더라도 운전성에 크게 악영향을 미치지 않는다. 따라서 회생토크의 감소를 통해 회생제동에 의한 제동등을 미작동 시킬 수도 있다. 이를 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 자동차에서 회생제동에 의한 가속도를 획득하는 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 6 대비 S630 단계가 차속을 임계속도와 비교하는 과정(S630')으로 대체된 점과, 변속 한계 초과시 회생토크를 보정하는 과정(S690)이 신설된 점을 제외하면 도 6과 동일하므로 중복되는 기재는 생략하고 차이점을 위주로 설명한다.
먼저 S630' 단계에서는 차속이 기 설정된 임계속도보다 큰지 여부가 판단된다. 이때 임계 속도는 경사 급변동 구간에서도 가속도 센서(211)의 감지값에 일정 수준 이하의 랙(Lag)을 발생시키는 값(예컨대, 실험값)으로 결정될 수 있다.
또한, 하이브리드 제어기는 S640 단계에서 변속 한계를 초과한 경우(S640의 Yes) 회생토크를 줄이는 보정(예컨대, 0으로 보정)을 수행할 수 있다(S690). 이는 전술한 바와 같이 회생제동 토크를 낮추어 회생제동으로 인한 가속도를 정확히 계산하기보다는 회생제동으로 인한 점등 자체를 방지하는 제어 방식이다.
지금까지 설명한 실시예들에 의하면, 페달 조작 없는 회생제동시(e-Braking) 등강판에 의한 가속도 보정의 신뢰성을 높여 법규에 효과적으로 대응할 수 있으며, 적절한 제동등 작동으로 후방 운전자에게 감속 여부를 전달하여 차량 안정성 및 상품성을 높일 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 전환은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (17)

  1. 전기모터를 동력원으로 구비한 차량의 제동등 제어 방법에 있어서,
    가속 페달 또는 브레이크 페달의 조작 없이 상기 전기모터를 통한 회생제동이 수행될 때, 변속의 필요성과 전방 경사 급변 구간의 존재 여부를 판단하는 단계;
    상기 변속이 필요하고, 상기 전방 경사 급변 구간이 존재하면 변속 한계를 초과하기 전까지 상기 변속을 지연시키는 단계;
    상기 변속이 지연되는 동안 회생제동 토크를 기반으로 가속도를 연산하는 단계; 및
    상기 연산된 가속도를 기반으로 제동등을 제어하는 단계를 포함하는, 차량의 제동등 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 변속 한계를 초과하면 상기 변속을 수행하는 단계;
    상기 변속의 시작과 함께 가속도 센서의 가속도 값을 상기 회생제동 토크를 기반으로 연산된 가속도를 이용하여 보정하는 단계; 및
    상기 보정된 가속도를 기반으로 상기 제동등을 제어하는 단계를 포함하는, 차량의 제동등 제어 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 보정하는 단계는,
    상기 회생제동 토크를 기반으로 연산된 가속도로 초기 경사도를 연산하는 단계; 및
    상기 초기 경사도를 이용하여 상기 가속도 센서의 가속도 값을 보정하는 단계를 포함하는, 차량의 제동등 제어 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 변속 한계의 초과 여부는,
    차속, 현재 변속단의 기어비 및 최대 모터 회전수를 기반으로 판단되는, 차량의 제동등 제어 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 변속을 지연시키는 단계는,
    상기 전방 경사 급변 구간까지의 잔존 거리, 차속 및 변속에 소요되는 시간을 기반으로 상기 전방 경사 급변 구간까지 변속 완료 가능 여부를 판단하는 단계; 및
    변속 완료 불가능시, 상기 변속을 지연시키는 단계를 포함하는, 차량의 제동등 제어 방법.
  6. 전기모터를 동력원으로 구비한 차량의 제동등 제어 방법에 있어서,
    가속 페달 또는 브레이크 페달의 조작 없이 상기 전기모터를 통한 회생제동이 수행될 때, 변속의 필요성과 차속이 기 설정된 임계 속도를 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 변속이 필요하고, 상기 차속이 상기 임계 속도를 초과하는 경우 변속 한계를 초과하기 전까지 상기 변속을 지연시키는 단계;
    상기 변속이 지연되는 동안 회생제동 토크를 기반으로 가속도를 연산하는 단계; 및
    상기 연산된 가속도를 기반으로 제동등을 제어하는 단계를 포함하는, 차량의 제동등 제어 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 변속 한계를 초과하면 상기 회생제동 토크를 하향 보정하는 단계를 더 포함하는, 차량의 제동등 제어 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 변속 한계의 초과 여부는,
    차속, 현재 변속단의 기어비 및 최대 모터 회전수를 기반으로 판단되는, 차량의 제동등 제어 방법.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 따른 차량의 제동등 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.
  10. 회생제동력을 제공하는 전기모터; 및
    제어기를 포함하되,
    상기 제어기는,
    가속 페달 또는 브레이크 페달의 조작 없이 상기 전기모터를 통한 회생제동이 수행될 때, 변속의 필요성과 전방 경사 급변 구간의 존재 여부를 판단하고, 상기 변속이 필요하며 상기 전방 경사 급변 구간이 존재하면 변속 한계를 초과하기 전까지 상기 변속을 지연시키고, 상기 변속이 지연되는 동안 회생제동 토크를 기반으로 가속도를 연산하여, 상기 연산된 가속도를 기반으로 제동등을 제어하는, 전기 모터를 구비한 차량.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 변속 한계를 초과하면 상기 변속을 허용하고, 상기 변속의 시작과 함께 상기 회생제동 토크를 기반으로 연산된 가속도를 이용하여 가속도 센서의 가속도 값을 보정하여, 상기 보정된 가속도를 기반으로 상기 제동등을 제어하는, 전기 모터를 구비한 차량.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 상기 회생제동 토크를 기반으로 연산된 가속도로 초기 경사도를 연산하고, 상기 초기 경사도를 이용하여 상기 가속도 센서의 가속도 값을 보정하는, 전기 모터를 구비한 차량.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    차속, 현재 변속단의 기어비 및 최대 모터 회전수를 기반으로 상기 변속 한계의 초과 여부를 판단하는, 전기 모터를 구비한 차량.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 전방 경사 급변 구간까지의 잔존 거리, 차속 및 변속에 소요되는 시간을 기반으로 상기 전방 경사 급변 구간까지 변속 완료 가능 여부를 판단하고, 변속 완료 불가능시, 상기 변속을 지연시키는, 전기 모터를 구비한 차량.
  15. 회생제동력을 제공하는 전기모터; 및
    제어기를 포함하되,
    상기 제어기는,
    가속 페달 또는 브레이크 페달의 조작 없이 상기 전기모터를 통한 회생제동이 수행될 때, 변속의 필요성과 차속이 기 설정된 임계 속도를 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 변속이 필요하며 상기 차속이 상기 임계 속도를 초과하는 경우 변속 한계를 초과하기 전까지 상기 변속을 지연시키고, 상기 변속이 지연되는 동안 회생제동 토크를 기반으로 가속도를 연산하여, 상기 연산된 가속도를 기반으로 제동등을 제어하는, 전기 모터를 구비한 차량.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 변속 한계를 초과하면 상기 회생제동 토크를 하향 보정하는, 전기 모터를 구비한 차량.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    차속, 현재 변속단의 기어비 및 최대 모터 회전수를 기반으로 상기 변속 한계의 초과 여부를 판단하는, 전기 모터를 구비한 차량.
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