KR20120122599A - 차량 및 이의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량은, 구동휠로 토크를 전달하는 모터를 제어하는 모터제어기, 및 운전조건에 따라서 상기 구동휠이 지면과 슬립되는 것으로 판단되면, TSC제어를 수행하여, 상기 구동휠로 전달되는 회전력을 감소시켜, 상기 구동휠이 지면과 슬립되지 않도록 하고, 슬립이 발생되지 않는 것으로 판단되면, TCS제어를 해제하고, 상기 모터에서 상기 구동휠로 전달되는 모터토크를 설정된 라인을 따라서 서서히 증가시키는 TCS제어기를 포함할 수 있다.
따라서, TCS(traction control system)제어가 해제될 때, 모터에서 출력되는 모터토크를 설정된 기울기로 서서히 증가시킴으로써, 구동휠이 슬립되는 것을 방지하고, 구동계의 진동을 저감시킨다. 아울러, TCS제어가 해제될 때, 모터의 속도진동에 반대되는 액티브댐핑토크(active damping torque)를 추가로 발생시켜, 모터의 속도진동을 저감시켜, 구동계의 진동을 신속하게 저감시킬 수 있다.

Description

차량 및 이의 제어방법{VEHICLE AND CONTTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 주행 중 구동휠(타이어)이 지면과 슬립되는 경우, TCS제어기를 이용하여 그 슬립양을 줄여서 주행 중 운전 안정성을 향상시키는 차량 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료(가솔린 등 화석연료)를 연소시켜 회전력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 회전력을 얻는 전기모터에 의해 구동하는 차량을 의미한다.
이러한 하이브리드 차량은 엔진뿐만 아니라 전기모터를 보조동력원으로 채택하여 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 미래형 차량으로, 연비를 개선하고 환경친화적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여 더욱 활발한 연구가 진행되고 있다.
하이브리드 차량에서는, 엔진, 전기모터(구동모터), 자동변속기가 일렬로 배열되는 레이아웃을 가진다. 특히, 엔진과 구동모터는 엔진 클러치를 개재한 상태로 동력 전달 가능하게 연결되고, 구동모터와 자동변속기는 서로 직결된다.
또한 시동시 엔진으로 회전력을 제공하는(즉, 크랭킹 토크를 출력하는) 통합형 시동발전기, 즉 ISG(Integrated Starter & Generator)가 상기 엔진에 연결되어 구비된다.
이러한 구성에서 엔진 클러치가 오픈(Open)되어 있으면 구동모터에 의해 구동축이 구동되고, 엔진 클러치가 락(Lock)되어 있으면 엔진과 구동모터에 의해 구동축이 구동한다.
차량 출발시나 저속 주행시에는 구동모터에 의해서만 구동력을 얻게 되는데, 초기 출발시에는 엔진 효율이 모터효율에 비해 떨어지기 때문에 엔진보다는 효율이 좋은 구동모터를 사용하여 차량의 초기 출발(차량 발진)을 시작하는 것이 차량의 연비 측면에서 유리하다. 차량 출발 후에는 ISG가 엔진을 시동하여 엔진 출력과 모터 출력을 동시에 이용할 수 있도록 한다.
이와 같이 하이브리드 차량은 구동을 위해 구동모터의 회전력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(Electric Vehicle) 모드, 및 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 구동모터의 회전력을 보조동력으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드 등의 운전모드로 주행하며, ISG에 의한 엔진의 시동(Cranking)으로 EV 모드에서 HEV 모드로의 모드 변환이 이루어진다.
하이브리드 차량에서 EV 모드와 HEV 모드 간의 모드 변환은 주요한 기능 중의 하나로서, 하이브리드 차량의 운전성, 연비, 동력성능에 영향을 끼치는 요소이다. 특히, 엔진, 구동모터, 자동변속기, ISG, 클러치가 포함된 하이브리드 시스템에서는 보다 정교한 모드 변환 제어가 필수적이며, 주행 상황에 맞는 최적의 모드 변환 알고리즘이 필요하다.
한편, TCS(traction control system)은 미끄러운 노면에서 구동휠의 슬립이 발생할 경우, 브레이크 유압을 인가하거나 모터의 출력토크(가속토크)를 저감시켜 구동휠의 슬립을 최소화하는 것이다.
구동휠의 슬립을 감지했을 경우, TCS제어기는 브레이크의 유압을 제어함과, 모터의 출력토크를 제어하는데, 구동휠의 슬립량이 설정수치 이하로 떨어지면, TCS제어는 해제된다. TCS제어가 해제되는 순간, 모터에서 출력되는 출력토크(가속토크)가 갑자기 커지면, 구동휠의 슬립량이 갑자기 증가하거나, 구동계가 진동하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 TCS제어를 수행하고, 구동휠의 슬립량이 설정수치 이하로 떨어지면, TCS제어를 종료하되, 종료되는 시점에서 모터의 출력토크가 갑자기 증가하여 발생되는 구동휠의 슬립량 증가와 구동계가 진동하는 것을 감소시킬 수 있는 차량 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량은, 구동휠로 토크를 전달하는 모터를 제어하는 모터제어기, 및 운전조건에 따라서 상기 구동휠이 지면과 슬립되는 것으로 판단되면, TSC제어를 수행하여, 상기 구동휠로 전달되는 회전력을 감소시켜, 상기 구동휠이 지면과 슬립되지 않도록 하고, 슬립이 발생되지 않는 것으로 판단되면, TCS제어를 해제하고, 상기 모터에서 상기 구동휠로 전달되는 모터토크를 설정된 라인을 따라서 서서히 증가시키는 TCS제어기를 포함할 수 있다.
상기 구동휠로 토크를 선택적으로 전달하는 내연기관을 포함할 수 있다.
상기 모터는, 상기 내연기관과 함께 상기 구동휠로 토크를 전달할 수 있다.
전기가 충전된 배터리를 포함하고, 상기 모터는 상기 배터리의 전기를 이용하여 상기 구동휠로 토크를 전달할 수 있다.
상기 배터리는 상기 내연기관에 의해서 충전될 수 있다.
상기 TCS제어기는, 상기 모터에서 상기 구동휠로 전달되는 토크를 서서히 증가시키는 동안, 상기 모터의 회전속도를 감지하여, 속도진동을 연산하고, 상기 모터제어기는, 상기 모터로 하여금 상기 속도진동의 반대방향으로 액티브댐핑토크를 형성하도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 제어방법은, 구동휠이 지면과 슬립되는 지를 판단하는 단계, 상기 구동휠이 지면과 슬립되는 것으로 판단되면, TCS제어를 수행하는 단계, 및 상기 구동휠이 지면과 슬립되지 않으면, 상기 TCS제어를 해제하고, 모터에서 상기 구동휠로 전달되는 출력토크를 서서히 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 모터의 회전속도를 이용하여, 속도진동을 연산하는 단계, 및 상기 속도진동에 대해서, 상기 모터의 출력토크를 반대방향으로 형성하여, 상기 속도진동을 감소시키는 액티브댐핑모드를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
앞에서 기재된 바와 같이 본 발명에 따른 차량에서, TCS(traction control system)제어가 해제될 때, 모터에서 출력되는 모터토크를 설정된 기울기로 서서히 증가시킴으로써, 구동휠이 슬립되는 것을 방지하고, 구동계의 진동을 저감시킨다.
아울러, TCS제어가 해제될 때, 모터의 속도진동에 반대되는 액티브댐핑토크(active damping torque)를 추가로 발생시켜, 모터의 속도진동을 저감시켜, 구동계의 진동을 신속하게 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량을 제어하기 위한 플로우차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 TCS제어를 설명하는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량에서 모터의 진동성분을 추출하는 방법을 보여주는 도표이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량에서 모터의 속도진동을 추출하는 과정을 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 차량은 TCS제어기(100), 브레이크제어기(110, 도1에서는 '브레이크토크제어기'로 표시), 및 모터제어기(120, 도 1에서는 '모터토크제어기'로 표시)를 포함하고, 상기 브레이크제어기(110)는 브레이크(112)를 제어하고, 상기 모터제어기(120)는 모터(122)를 제어한다.
상기 TCS제어기(100)는 차량의 운전조건을 감지하고, 차량의 속도와 구동휠의 회전속도를 이용하여 구동휠(타이어)의 슬립이 감지되면, 상기 브레이크제어기(110)와 상기 모터제어기(120)를 제어하여, 상기 구동휠의 슬립을 줄인다. 이렇게, 구동휠의 슬립을 방지하는 것을 TCS제어(traction control system)라 부를 수 있다.
TCS제어가 수행되면, 상기 브레이크제어기(110)는 구동휠의 슬립을 방지하기 위해서 상기 브레이크(112)를 설정된 힘으로 작동시키거나, 상기 모터제어기(120)는 마찬가지로 구동휠의 슬립을 방지하기 위해서 상기 모터(122)에서 출력되는 모터토크를 줄이거나 배터리 충전을 실시한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 TCS제어가 해제되는 순간, 상기 모터제어기(120)를 이용하여 상기 모터(122)에서 출력되는 모터토크를 서서히 증가시켜, 차량의 구동시스템에서 발생되는 진동을 줄인다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량을 제어하기 위한 플로우차트이다.
도 2를 참조하면, S200에서 제어가 시작되고, S210에서 TCS제어가 작동되는 지 판단된다.
TCS제어가 작동되는 것으로 판단되면, S220에서 출력토크가 조절된다. 여기서, 구동휠의 슬립에 따른 브레이크요구토크에 따라서 상기 브레이크제어기(110)에 의해서 상기 브레이크(112)가 작동되거나, 상기 모터제어기(120)에 의해서 상기 모터(122)에서 출력되는 모터토크가 제어된다.
S230에서 구동휠의 슬립량이 설정된 수치로 떨어지면, TCS제어가 완료된 것인지 판단된다. 본 발명의 실시예에서, 출력토크는 상기 브레이크(112)와 상기 모터(122)에 의해서 동시에 제어될 수 있다.
TCS제어가 완료된 것으로 판단되면, S240에서 출력토크를 제어하는데, 이때, 상기 모터(122)에서 출력되는 모터토크가 일정한 기울기를 따라서 변하도록 제어한다.
아울러, 상기 모터(122)에서 출력되는 모터토크에 의한 속도진동을 감소시키기 위해서 액티브댐핑토크를 추가로 발생시킨다. 이 액티브댐핑토크에 대해서는 도 4,5를 참조하여 후술된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 TCS제어를 설명하는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 구동휠의 슬립량(WHEEL SLIP)과 상기 모터(122)에서 출력되는 모터토크(TORQUE)를 나타낸다.
도시한 바와 같이, TCS제어에 진입하면, 상기 TCS제어기(100)의 요청량(A)이 설정수치로 감소하고, 상기 모터(122)에서 출력되는 모터토크(C)가 감소한다. 여기서, 상기 모터(122)는 지속적으로 작동되므로, 모터토크지령(B)은 일정하게 유지된다.
TCS제어가 시작되면, 구동휠의 슬립량(D, WHEEL SLIP)이 증가하지 않고, 감소하게 되며, 그 슬립량(D)이 일정한 수치 이하로 떨어지면, TCS제어는 해제된다.
전술한 바와 같이, TCS제어가 해제되면, 상기 TCS제어기(100)의 요청량(A)이 설정수치로 증가하고, 상기 모터(122)에서 출력되는 모터토크(C)도 증가한다.
좀 더 상세하게 설명하면, 상기 모터토크(C)는 일정한 기울기를 갖는 토크프로파일링(TORQUE PROFILING) 라인을 따라서 서서히 증가한다. 따라서, 상기 모터토크(C)가 갑자기 증가함으로써 발생되는 진동을 감소시킨다.
아울러, 모터토크(C)에 의한 속도진동을 감소시키기 위해서 액티브댐핑토크(ACTIVE DAMPING TORQUE)를 추가로 발생시킨다. 상기 액티브댐핑토크는 상기 모터제어기(120)에 의해서 상기 모터(122)가 추가로 발생시키는 토크이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량에서 모터의 진동성분을 추출하는 방법을 보여주는 도표이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량에서 모터의 속도진동을 추출하는 과정을 보여주는 그래프이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, #1은 상기 모터(122)의 실제속도를 나타내고, #2는 LPF1에 의해서 상기 모터(122)의 실제속도를 필터링한 속도라인이다. 아울러, #3은 필터링값과 실제속도 사이의 속도편차를 나타내고, #4는 LPF2에 의해서 속도편차를 필터링한 평균값이다. 또한, #5는 상기 속도편차와 상기 편균값을 이용하여 상기 모터(122)의 속도진동값을 나타낸다.
상기 속도진동값이 플러스 인 경우에, 상기 모터(122)의 속도가 증가하는 기간이고, 상기 속도진동값이 마이너스 인 경우에, 상기 모터(122)의 속도가 감소하는 기간이다.
따라서, 상기 모터제어기(120)는 상기 모터(122)를 제어하여, 상기 속도진동값에 따라서 액티브댐핑토크(active damping torque)를 추가로 발생시킨다.
상기 액티브댐핑토크는 상기 모터(122)의 속도진동값의 반대방향의 토크(torque)를 상기 모터(122)에서 추가로 출력시키는 것으로, 상기 액티브댐핑토크에 의해서 속도진동값은 최소화된다.
본 발명의 실시예에서, 전기자동차(EV), 하이브리드자동차(HEV), 및 연료전지차(FCEV)에 선택적으로 적용될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: TCS제어기
110: 브레이크제어기
112: 브레이크
120: 모터토크제어기
122: 모터

Claims (9)

  1. 구동휠로 토크를 전달하는 모터를 제어하는 모터제어기; 및
    상기 구동휠이 지면과 슬립되는 것으로 판단되면, TSC제어를 수행하여, 상기 구동휠로 전달되는 회전력을 감소시켜, 상기 구동휠이 지면과 슬립되지 않도록 하고,
    슬립이 발생되지 않는 것으로 판단되면, TCS제어를 해제하고, 상기 모터에서 상기 구동휠로 전달되는 모터토크를 설정된 라인을 따라서 서서히 증가시키도록 하는 TCS제어기; 를 포함하는 차량.
  2. 제1항에서,
    상기 구동휠로 토크를 선택적으로 전달하는 내연기관을 포함하는 차량.
  3. 제2항에서,
    상기 모터는, 상기 내연기관과 함께 상기 구동휠로 토크를 전달하는 것을 특징으로 하는 차량.
  4. 제2항에서,
    전기가 충전된 배터리; 를 포함하고, 상기 모터는 상기 배터리의 전기를 이용하여 상기 구동휠로 토크를 전달하는 하는 것을 특징으로 하는 차량.
  5. 제4항에서,
    상기 배터리는 상기 내연기관에 의해서 충전되는 것을 특징으로 하는 차량.
  6. 제4항에서,
    상기 배터리는 연료전지인 것을 특징으로 하는 차량.
  7. 제1항에서,
    상기 TCS제어기는,
    상기 모터에서 상기 구동휠로 전달되는 토크를 서서히 증가시키는 동안, 상기 모터의 회전속도를 감지하여, 속도진동을 연산하고, 상기 모터제어기는, 상기 모터로 하여금 상기 속도진동의 반대방향으로 액티브댐핑토크를 형성시키는 것을 특징으로 하는 차량.
  8. 구동휠이 지면과 슬립되는 지를 판단하는 단계;
    상기 구동휠이 지면과 슬립되는 것으로 판단되면, TCS제어를 수행하는 단계; 및
    상기 구동휠이 지면과 슬립되지 않으면, 상기 TCS제어를 해제하고, 모터에서 상기 구동휠로 전달되는 출력토크를 서서히 증가시키는 단계; 를 포함하는 차량의 제어방법.
  9. 제8항에서,
    상기 모터의 회전속도를 이용하여, 속도진동을 연산하는 단계; 및
    상기 속도진동에 대해서, 상기 모터의 출력토크를 반대방향으로 형성하여, 상기 속도진동을 감소시키는 액티브댐핑모드를 수행하는 단계; 를 포함하는 차량의 제어방법.
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