KR20230104378A - 전기차의 후진 기어에서의 전진 주행 시 차량 및 운전자 보호를 위한 차량 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

전기차의 후진 기어에서의 전진 주행 시 차량 및 운전자 보호를 위한 차량 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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권도인
신형진
전영호
추정묵
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Abstract

본 발명에 따른, 전기차의 후진 기어에서의 전진 주행 시 차량 및 운전자 보호를 위한 차량 제어 방법은, 차량의 기어 위치를 감지하는 단계; 상기 기어 위치가 R단으로 감지되어 상기 차량의 모터에 대한 음의 토크 지령을 발생시키는 단계; 상기 차량의 차속을 감지하는 단계; 상기 차속이 양의 차속으로 감지된 경우, 상기 차량의 클러스터를 통해 경고등을 표시하거나 경고음을 발생시키는 단계를 포함한다.

Description

전기차의 후진 기어에서의 전진 주행 시 차량 및 운전자 보호를 위한 차량 제어 시스템 및 방법{Vehicle control system and method for protecting vehicle and driver when forward driving with reverse gear for electric vehicle}
본 발명은 전기차를 위한 차량 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기차의 후진 기어에서의 전진 주행 시 차량 및 운전자 보호를 위한 차량 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
경사로에서 내리막 주행을 하는 경우, 운전자가 기어 조작 미숙으로 기어 위치를 R단(후진 기어)으로 놓았음에도 불구하고 중력으로 인하여 차량이 전진 주행을 하는 상황이 발생할 수 있다. 최근에 내연 기관 차량에서 이러한 상황이 발생하여 이슈가 된 적이 있다. 차량은 운전자에게 이상 상황에 대해 경고를 하였지만 운전자가 이를 인지하지 못하였고, 내연 기관 차량의 특성상 엔진에 걸리는 부하로 인해 차량의 시동이 꺼지고 보조 동력 없이 유압 브레이크를 작동시켜야 하는 상황에서 운전자의 제동 수행 능력 부족으로 인해 사고가 발생한 것이다.
따라서 내리막 주행 시 운전자가 착오로 기어 위치를 R단으로 놓은 상태에서 차량이 전진 주행하는 것을 방지하면서 운전자와 차량을 보호하기 위한 기술이 요구되고 있으며, 이러한 요구는 내연 기관 차량 뿐만 아니라 전기차의 경우도 마찬가지이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전기차에 있어서 내리막 주행 시 운전자가 착오로 기어 위치를 R단으로 놓은 상태에서 차량이 전진 주행하는 경우에 운전자와 차량을 보호할 수 있는 차량 제어 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른, 전기차의 후진 기어에서의 전진 주행 시 차량 및 운전자 보호를 위한 차량 제어 방법은, 차량의 기어 위치를 감지하는 단계; 상기 기어 위치가 R단으로 감지되어 상기 차량의 모터에 대한 음의 토크 지령을 발생시키는 단계; 상기 차량의 차속을 감지하는 단계; 상기 차속이 양의 차속으로 감지된 경우, 상기 차량의 클러스터를 통해 경고등을 표시하거나 경고음을 발생시키는 단계를 포함한다.
상기 차량 제어 방법은, 상기 차량의 브레이크 페달의 작동을 감지하는 단계; 및 상기 브레이크 페달의 작동이 감지되지 않으면 0 토크 지령을 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 0 토크 지령을 발생시키는 단계는, 상기 차량의 가속 페달의 작동 여부와 무관하게 상기 0 토크 지령을 발생시킬 수 있다.
상기 차량 제어 방법은, 상기 브레이크 페달의 작동이 감지되지 않으면 더욱, 회생제동 지령을 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 차량 제어 방법은, 상기 차량의 배터리의 SOC(state of charge)가 기준값 이하인 경우 회생제동 지령을 발생시키고, 그렇지 않은 경우 상기 0 토크 지령을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른, 전기차의 후진 기어에서의 전진 주행 시 차량 및 운전자 보호를 위한 차량 제어 시스템은, 차량의 기어 위치를 감지하는 기어 감지부; 상기 차량의 차속을 감지하는 차속 감지부; 및 상기 차량의 모터에 대한 토크 지령을 발생시키는 차량 제어부를 포함하고, 상기 차량 제어부는, 상기 기어 위치가 R단으로 감지되어 음의 토크 지령을 발생시켰는데 상기 차속이 양의 차속으로 감지된 경우, 상기 차량의 클러스터를 통해 경고등을 표시하거나 경고음을 발생시킨다.
상기 차량 제어 시스템은, 상기 차량의 브레이크 페달의 작동을 감지하는 브레이크 페달 감지부를 더 포함하고, 상기 차량 제어부는, 상기 브레이크 페달의 작동이 감지되지 않으면 0 토크 지령을 발생시킬 수 있다.
상기 차량 제어 시스템은, 상기 차량의 가속 페달의 작동을 감지하는 가속 페달 감지부를 더 포함하고, 상기 차량 제어부는, 상기 브레이크 페달의 작동이 감지되지 않으면 상기 가속 페달의 작동 여부와 무관하게 상기 0 토크 지령을 발생시킬 수 있다.
상기 차량 제어부는, 상기 브레이크 페달의 작동이 감지되지 않으면 더욱, 회생제동 지령을 발생시킬 수 있다.
상기 차량 제어부는, 상기 차량의 배터리의 SOC(state of charge)가 기준값 이하인 경우 회생제동 지령을 발생시키고, 그렇지 않은 경우 상기 0 토크 지령을 유지할 수 있다.
상기된 본 발명에 의하면, 전기차에 있어서 내리막 주행 시 운전자가 착오로 기어 위치를 R단으로 놓은 상태에서 차량이 전진 주행하는 경우에 운전자와 차량을 효과적으로 보호할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 차량의 내리막 주행 상황을 보여준다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 방법의 흐름도를 나타낸다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 차량(전기차)의 내리막 주행 상황을 보여준다. 도시된 바와 같이, 차량(1)의 내리막 주행 시 운전자가 착오로 기어 위치를 R단으로 놓은 상태에서 가속 페달을 밟지 않고 크립 주행을 하는 경우(혹은 가속 페달을 충분히 밟지 않은 경우), 기어 위치가 R단임에도 불구하고 중력으로 인하여 차량이 전진 주행을 하는 상황이 발생할 수 있다. 본 발명은 이러한 상황에서 운전자와 차량을 보호할 수 있는 차량 제어 시스템 및 방법을 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 시스템의 블록도를 나타낸다. 본 실시예에 따른 차량 제어 시스템은, 기어 감지부(10), 차속 감지부(20), 브레이크 페달 감지부(30), 가속 페달 감지부(40), BMS(battery management system)(50), 차량 제어부(60), 클러스터(70), 모터 제어부(80), 모터(90)를 포함한다.
기어 감지부(10)는 차량(1)의 기어 위치를 감지하여, 기어 위치에 상응하는 신호를 출력한다.
차속 감지부(20)는 차량(1)의 차속을 감지하여 차속에 상응하는 신호를 출력한다. 차속 감지부(20)는 차량(1)의 휠의 속도를 감지하는 센서로 구성될 수 있다.
브레이크 페달 감지부(30)는 브레이크 페달의 작동을 감지하여 브레이크 페달의 작동량에 상응하는 신호를 출력한다.
가속 페달 감지부(40)는 가속 페달의 작동을 감지하여 가속 페달의 작동량에 상응하는 신호를 출력한다.
BMS(50)는 배터리의 모니터링, 제어 및 관리를 수행하며, 배터리의 SOC(state of charge)를 측정하여 그에 상응하는 신호를 출력한다.
차량 제어부(60)는 기어 감지부(10), 차속 감지부(20), 브레이크 페달 감지부(30), 가속 페달 감지부(40), BMS(50) 등으로부터의 신호에 기초하여, 주행 모드를 결정하고 모터(90)에 대한 토크 지령 또는 회생제동 지령을 발생시켜 모터 제어부(80)로 출력한다. 차량 제어부(60)는 주행 모드(가속, 감속, 코스팅, 크루즈, 크립 등), 전후륜 분배비, 차량 상태 등을 고려하여 요구 토크를 계산할 수 있다.
모터 제어부(80)는 차량 제어부(60)로부터의 토크 지령 또는 회생제동 지령에 따라 모터(90)의 토크를 제어하거나 회생제동을 수행한다.
본 실시예에 따른 차량 제어 시스템의 구체적인 동작은 이하에서 도 3을 함께 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 방법의 흐름도를 나타낸다.
110단계에서, 차량 제어부(60)는 기어 감지부(10)를 통해 차량(1)의 기어 위치를 감지한다.
115단계에서 운전자의 기어 레버(혹은 버튼) 조작 실수로 기어 위치가 R단으로 감지되면, 120단계에서 차량 제어부(60)는 음의(즉, 역방향의) 토크 지령을 발생시키게 된다. 즉, 가속 페달 감지부(40)에 의해 가속 페달의 작동이 감지되면 그에 상응하는 음의 토크 지령이 발생되고, 가속 페달의 작동이 감지되지 않으면 음의 크립 토크 지령이 발생된다.
125단계에서, 차량 제어부(60)는 차속 감지부(20)를 통해 차량(1)의 차속을 감지한다.
정상적인 R단에서의 후진 주행 상황이라면 음의 토크가 발생되는 경우 차속 또한 음의 차속이 발생할 것이다. 그러나 음의 토크가 발생하였는데 양의 차속이 발생한다면, 차량(1)은 내리막을 전진 주행하면서 모터(90)는 반대로 회전하는 상황이 된다. 이처럼 외력이 가해져 일 방향으로 회전하려는 모터(90)가 반대 방향으로 회전되면 모터(90)에 심각한 손상이 발생할 수 있고, 이는 차량 고장으로 인한 손실과 운전자의 주행 안전을 위협하는 요소가 된다.
따라서 130단계에서 차량(1)의 차속이 양의(즉, 정방향의) 차속으로 감지되면, 135단계에서 차량 제어부(60)는 이상 상황으로 판단한다. 그리고 140단계에서 차량 제어부(60)는 차량(1)의 클러스터(70)를 통해 경고등을 표시하고 경고음을 발생시켜 운전자에게 이상 상황임을 알린다.
145단계에서, 차량 제어부(60)는 브레이크 페달 감지부(30)를 통해 브레이크 페달의 작동을 감지한다.
운전자가 경고등 또는 경고음에 반응하여 150단계에서 브레이크 페달을 작동시키면, 155단계에서 차량 제어부(60)는 경고등 및 경고음을 해제한다.
그러나 150단계에서 브레이크 페달의 작동이 감지되지 않으면, 160단계에서 차량 제어부(60)는 운전자의 제동 의지가 없는 것으로 판단하고, 165단계에서 0 토크 지령을 발생시킨다. 이때 차량 제어부(60)는, 가속 페달 감지부(40)에 의한 가속 페달의 작동 여부와 무관하게, 즉 운전자가 가속 페달을 밟든 밟지 않든 0 토크 지령을 발생시킨다. 그러면 모터 제어부(80)는 모터(90)의 토크를 0으로 제어하여, 차량(1)은 타력 주행을 하는 상태가 된다. 이때 차량(1)은 내리막을 주행 중이므로 차속은 양의 값을 가지게 된다.
그리고 170단계에서, BMS(50)로부터 감지되는 SOC가 소정의 기준값(예컨대, 90% 내외) 이하인 경우(즉, 회생제동이 가능한 경우), 175단계에서 차량 제어부(60)는 회생제동 지령을 발생시킨다. 그러면 모터 제어부(80)는 모터(90)의 회생제동을 수행하게 된다. 운전자가 이상 상황임을 인지하지 못하고 내리막을 주행하는 중에 회생제동이 수행되면, 운전자는 순간 차량(1)이 뒤에서 끌어당겨지는 느낌을 받게 된다. 이것은 운전자가 의도하지 않은 상황으로서, 운전자가 가속 페달을 밟는 등 가속 의지를 보이더라도 차량(1)은 가속이 되지 않고 차량(1)의 속도가 줄어드는 주행감의 변화가 일어나므로, 운전자는 이상 상황임을 인지할 수 있게 된다. 즉, 경고등이나 경고음을 간과한 운전자라도 이상 상황임을 시청각이 아닌 몸 전체의 느낌을 통해 인지할 수 있는 것이다.
170단계에서 BMS(50)로부터의 SOC가 기준값(예컨대, 90% 내외) 이하가 아니어서 회생제동을 수행할 수 없는 경우, 180단계에서 차량 제어부(60)는 0 토크 지령을 유지함으로써 타력 주행 상태를 유지한다. 타력 주행 상태에서는 모터(90)의 기능에 손상이 발생하지 않으므로 브레이크 기능 또한 정상적으로 동작할 수 있다. 따라서 운전자가 이상 상황임을 인지하지 못하고 주행을 하더라도 차량의 손실이나 사고 없이 운전자는 차량의 제어권을 유지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 전기차에 있어서 운전자의 착오로 기어 위치가 R단인 상태에서 내리막 전진 주행을 하는 경우 경고등이나 경고음을 통해 운전자에게 이상 상황임을 알릴 수 있고, 이때 운전자가 이상 상황을 인지하지 못하더라도 회생제동을 통해 주행감 변화를 주어 운전자에게 몸 전체의 느낌을 통해 이상 상황을 인지하도록 할 수 있으며, 회생제동이 불가능한 경우라도 0 토크 지령을 발생 및 유지시킴으로써 차량의 모터의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명에 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 전기차의 후진 기어에서의 전진 주행 시 차량 및 운전자 보호를 위한 차량 제어 방법으로서,
    차량의 기어 위치를 감지하는 단계;
    상기 기어 위치가 R단으로 감지되어 상기 차량의 모터에 대한 음의 토크 지령을 발생시키는 단계;
    상기 차량의 차속을 감지하는 단계;
    상기 차속이 양의 차속으로 감지된 경우, 상기 차량의 클러스터를 통해 경고등을 표시하거나 경고음을 발생시키는 단계를 포함하는,
    차량 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 브레이크 페달의 작동을 감지하는 단계; 및
    상기 브레이크 페달의 작동이 감지되지 않으면 0 토크 지령을 발생시키는 단계(165)를 더 포함하는,
    차량 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 0 토크 지령을 발생시키는 단계는, 상기 차량의 가속 페달의 작동 여부와 무관하게 상기 0 토크 지령을 발생시키는,
    차량 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 브레이크 페달의 작동이 감지되지 않으면 더욱, 회생제동 지령을 발생시키는 단계를 더 포함하는,
    차량 제어 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 차량의 배터리의 SOC(state of charge)가 기준값 이하인 경우 회생제동 지령을 발생시키고, 그렇지 않은 경우 상기 0 토크 지령을 유지하는 단계를 더 포함하는,
    차량 제어 방법.
  6. 전기차의 후진 기어에서의 전진 주행 시 차량 및 운전자 보호를 위한 차량 제어 시스템으로서,
    차량의 기어 위치를 감지하는 기어 감지부;
    상기 차량의 차속을 감지하는 차속 감지부; 및
    상기 차량의 모터에 대한 토크 지령을 발생시키는 차량 제어부를 포함하고,
    상기 차량 제어부는, 상기 기어 위치가 R단으로 감지되어 음의 토크 지령을 발생시켰는데 상기 차속이 양의 차속으로 감지된 경우, 상기 차량의 클러스터를 통해 경고등을 표시하거나 경고음을 발생시키는,
    차량 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 차량의 브레이크 페달의 작동을 감지하는 브레이크 페달 감지부를 더 포함하고,
    상기 차량 제어부는, 상기 브레이크 페달의 작동이 감지되지 않으면 0 토크 지령을 발생시키는,
    차량 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 차량의 가속 페달의 작동을 감지하는 가속 페달 감지부를 더 포함하고,
    상기 차량 제어부는, 상기 브레이크 페달의 작동이 감지되지 않으면 상기 가속 페달의 작동 여부와 무관하게 상기 0 토크 지령을 발생시키는,
    차량 제어 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 차량 제어부는, 상기 브레이크 페달의 작동이 감지되지 않으면 더욱, 회생제동 지령을 발생시키는,
    차량 제어 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 차량 제어부는, 상기 차량의 배터리의 SOC(state of charge)가 기준값 이하인 경우 회생제동 지령을 발생시키고, 그렇지 않은 경우 상기 0 토크 지령을 유지하는,
    차량 제어 시스템.
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