KR100906868B1 - 조향각에 따른 하이브리드 차량의 후륜 모터 어시스트제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조향각에 따른 하이브리드 차량의 후륜 모터 어시스트 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선회각(또는 조향각)을 이용하여 후륜 전기모터를 사용하는 하이브리드 차량의 구동시스템에서 모터보조량을 제어하는 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 운전자 요구파워, 차량 속도, 배터리 SOC에 따른 모터보조를 수행하는 단계;

조향각센서 및 차속센서로부터 신호를 입력받아 조향각 및 조향각 변화율, 차량 속도를 모니터링 하는 단계; 상기 단계에서 조향각이 기준값 이상인지(급선회 여부)를 판단하는 단계; 상기 조향각이 기준값 이상인 경우에 미리 구한 표로부터 조향각에 따른 최대계수 및 최소계수와, 조향각 변화율에 따른 최대계수 및 최소계수를 계산하는 단계; 상기 단계에서 계산된 조향각 및 조향각 변화율에 따른 최대계수 및 최소계수를 이용하여 모터보조량을 제한하는 최대값 및 최소값을 결정하는 단계; 및 상기 운전자 요구파워, 차량 속도, 배터리 SOC에 따른 모터보조량에 조향각에 따른 모터보조량 최대값 및 최소값 제한을 합산하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후륜 모터 어시스트 제어방법을 제공한다.

모터 보조(Assist), 조향각(선회각)

Description

조향각에 따른 하이브리드 차량의 후륜 모터 어시스트 제어방법{Rear motor assist control method for hybrid electric vehicle with steering wheel angle}

본 발명은 조향각에 따른 하이브리드 차량의 후륜 모터 어시스트 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선회각(또는 조향각)을 이용하여 후륜 전기모터를 사용하는 하이브리드 차량의 구동시스템에서 모터보조량을 제어하는 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 하이브리드 전기 차량에서 연료 소모량을 최소화하기 위해 모터 보조(assist)량을 최적화하는 것은 매우 중요한 개발목표 중의 하나이다.

이러한 최적의 모터 보조량을 결정하기 위해 특정 주행 모드 상에서의 수학적 최적화 기법을 이용하여 최적의 모터 보조 패턴을 찾거나, 엔진의 과도 특성을 고려하여 빠른 응답은 모터로, 정상 상태에서의 응답은 엔진으로 부담하는 등의 다양한 최적의 모터 보조 알고리즘들이 제안되고 있다.

그러나, 종래의 모터 보조 알고리즘은 연비 향상에만 목표를 맞추어 차량의 가속 성능을 충분히 발휘하기가 어려우며, 차량의 가속 성능을 위주로 작성된 알고리즘은 배터리 밸런스를 맞추지 못하거나 연비 최적화에 위배되기 쉽다.

또한, 이 두 가지 성능 지수(연비, 가속 성능)를 동시에 최적화시키기 위해서는 다목적 최적화(Multi-Objective Optimization)가 필요하나 이는 매우 비용이 많이 드는 방법이며, 사용자의 직관이 상당 부분 작용해야 하는 문제점이 있었다.

한편, 후륜 전기모터를 사용하는 구동시스템에서 모터 보조량은 전륜 전기모터 어시스트와 달리, 차량의 조향 안정성에 커다란 영향을 미칠 수 있다.

그런데, 종래에는 도 1에 도시한 바와 같이 선회에 따른 모터보조량 제한값의 변화가 없으므로, 선회로 인해 모터보조량의 감소가 필요할 때 정상적인 주행 시와 같이 모터보조량이 제어됨으로써, 차량의 조향 안정성에 악영향을 미칠 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 조향각 최대/최소계수와, 조향각 변화율 최대/최소계수를 이용하여 모터보조량의 최대값과 최소값을 제한함으로써, 모터보조량을 감소시켜 조향 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 조향각에 따른 하이브리드 차량의 후륜 모터 어시스트 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하이브리드 차량의 후륜 모터 어시스트 제어방법에 있어서,

차량의 급선회시 조향각 및 조향각 변화율을 이용하여 후륜모터의 모터보조량을 감소시켜 후륜의 구동력을 제어하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 운전자 요구파워, 차량 속도, 배터리 SOC에 따른 모터보조를 수행하는 단계; 조향각센서 및 차속센서로부터 신호를 입력받아 조향각 및 조향각 변화율, 차량 속도를 모니터링 하는 단계; 상기 단계에서 조향각이 기준값 이상인지(급선회 여부)를 판단하는 단계; 상기 조향각이 기준값 이상인 경우에 미리 구한 표로부터 조향각에 따른 최대계수 및 최소계수와, 조향각 변화율에 따른 최대계수 및 최소계수를 계산하는 단계; 상기 단계에서 계산된 조향각 및 조향각 변화율에 따른 최대계수 및 최소계수를 이용하여 모터보조량을 제한하는 최대값 및 최소값을 결정하는 단계; 및 상기 운전자 요구파워, 차량 속도, 배터리 SOC에 따른 모터보조량에 조향각에 따른 모터보조량 최대값 및 최소값 제한을 합산하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 모터보조량 최대값은 조향각에 따른 최대계수와 조향각 변화율에 따른 최대계수 중 작은 값과, 정상상태 모터보조 최대값의 곱으로 구해지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모터보조량 최소값은 조향각에 따른 최소계수와 조향각 변화율에 따른 최소계수 중 큰 값과 정상상태 모터보조 최소값의 곱으로 구해지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 조향각에 따른 하이브리드 차량의 후륜 모터 어시스트 제어방법에 의하면, 운전자 요구 토크, 차량 속도, 배터리 SOC에 의해 계산된 모터보조량에 선회로 인한 모터보조량 제한을 합산함으로써, 연비향상과 조향 안정성을 동시에 만족시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선회각을 이용한 모터보조량 변화곡선을 나타내는 그래프이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선회각을 이용한 모터보조량 제한을 설명하기 위한 블럭 다이어그램이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 모터보조량 제어방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명은 기존의 모터보조제어에 선회로 인한 모터보조량 제한을 합산하여 제어함으로써, 연비향상과 조향안전성을 모두 만족시킬 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

기존의 4륜구동 시스템은 도로 조건에 따라 동력 분배 기준이 변화한다.

예를 들어, 급출발 할 경우에는 전륜과 후륜에 각각 50:50, 일반주행 제어 일 경우에는 0:100~50:50, 추월 가속 제어 일 경우에는 30:70~50:50, 일반로 선회 제어일 경우에는 20:80~30:70, 미끄러운 도로 주행 및 선회제어일 경우에는 30:70~40:60, 주차 시 선회성 확보 제어일 경우에는 5:95~20:80로 동력이 분배되게 된다.

특히, 차량이 급선회할 경우에는 조향 안전성을 확보하기 위해 후륜모터의 보조량을 감소시켜 후륜의 구동력을 조절할 필요가 있다.

본 발명이 적용가능한 시스템의 구성은 다음과 같다.

1. 전자식 조향 보조 장치(Electric Assist Steering Wheel or Motor Drive Power Steering)가 있거나, 조향 휠 각속도 센서를 갖추고,

2. 전륜은 엔진, 복합된 장치(엔진+모터) 또는 전기 모터로 구동하고, 후륜은 별개의 전기모터를 이용해서 구동되는 구동시스템으로 구성된다.

본 발명의 일실시예에 따른 선회각을 이용한 모터보조제어방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 운전자 요구파워, 차량 속도, SOC 등에 따른 모터 어시스트 수행하고, 조향각 및 조향각 변화율, 차량속도를 모니터링한다.

조향각 센서 및 차속센서로부터 현재 조향각 및 차속을 감지하고, 조향각 변화율을 계산하여 차량이 급선회(기준값 초과)하는지 여부를 판단한다.

만약 현재 차량이 급선회하는 경우에는 미리 구해놓은 표로부터 조향각에 따른 최대 계수(MAXIMUM FACTOR), 최소 계수(MINIMUM FACTOR)를 계산한다.

또한 미리 구해놓은 표로부터 조향각 변화율에 따른 최대 계수 및 최소 계수를 계산한다.

상기 계산된 조향각 및 조향각 변화율의 최대계수 및 최소계수를 다음식에 대입하여 모터보조량의 최대값 및 최소값을 결정한다.

모터보조량의 최대값 = Min(조향각 최대계수, 조향각 변화율 최대계수)×정상상태 모터보조량 최대값

상기 수학식 1에서 Min(조향각 최대계수, 조향각 변화율 최대계수)은 조향각 최대계수와 조향각 변화율 최대계수 중 작은 값으로 선택한다는 의미이다.

모터보조량의 최소값 = Max(조향각 최소계수, 조향각 변화율 최소계수)×정상상태 모터보조량 최소값

상기 수학식 2에서 Max(조향각 최소계수, 조향각 변화율 최소계수)는 조향각 최소계수와 조향각 변화율 최소계수 중 큰 값으로 선택한다는 의미이다.

이와 같이 조향각 최대/최소계수와, 조향각 변화율 최대/최소계수를 이용하여 모터보조량의 최대값과 최소값을 결정함으로써, 모터보조량을 감소시켜 조향 안정성을 향상시킬 수 있다.

즉, 본 발명은 운전자 요구 토크, 차량 속도, 배터리 SOC에 의해 계산된 모터보조량 + 선회로 인한 모터보조량 제한(최대, 최소)값을 합산함으로써, 연비향상은 물론 조향 안정성을 향상시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 종래기술에 따른 모터보조량 변화곡선을 나타내는 그래프이고,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선회각을 이용한 모터보조량 변화곡선을 나타내는 그래프이고,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선회각을 이용한 모터보조량 제한을 설명하기 위한 블럭 다이어그램이고,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 모터보조량 제어방법을 나타내는 순서도이다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 하이브리드 차량의 후륜 모터 어시스트 제어방법에 있어서,

   차량의 급선회시 조향각 및 조향각 변화율을 이용하여 후륜모터의 모터보조량을 감소시켜 후륜의 구동력을 제어하되,

   운전자 요구파워, 차량 속도, 배터리 SOC에 따른 모터보조를 수행하는 단계;

   조향각센서 및 차속센서로부터 신호를 입력받아 조향각 및 조향각 변화율, 차량 속도를 모니터링 하는 단계;

   상기 단계에서 조향각이 기준값 이상인지(급선회 여부)를 판단하는 단계;

   상기 조향각이 기준값 이상인 경우에 미리 구한 표로부터 조향각에 따른 최대계수 및 최소계수와, 조향각 변화율에 따른 최대계수 및 최소계수를 계산하는 단계;

   상기 단계에서 계산된 조향각 및 조향각 변화율에 따른 최대계수 및 최소계수를 이용하여 모터보조량을 제한하는 최대값 및 최소값을 결정하는 단계; 및

   상기 운전자 요구파워, 차량 속도, 배터리 SOC에 따른 모터보조량에 조향각에 따른 모터보조량 최대값 및 최소값 제한을 합산하는 단계;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후륜 모터 어시스트 제어방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 모터보조량 최대값은 조향각에 따른 최대계수와 조향각 변화율에 따른 최대계수 중 작은 값과, 정상상태 모터보조 최대값의 곱으로 구해지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후륜 모터 어시스트 제어방법.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 모터보조량 최소값은 조향각에 따른 최소계수와 조향각 변화율에 따른 최소계수 중 큰 값과 정상상태 모터보조 최소값의 곱으로 구해지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 후륜 모터 어시스트 제어방법.

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