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KR101449213B1 - 연료전지 차량의 안티 노즈다운 토크 제어 방법 - Google Patents

연료전지 차량의 안티 노즈다운 토크 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지 차량의 안티 노즈다운 토크 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 차량을 비롯한 전기자동차의 제동시 차량의 앞부분이 수그러지는 노즈다운 현상을 방지할 수 있도록 한 연료전지 차량의 안티 노즈다운 토크 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 모터 구동에 의하여 주행하는 연료전지 자동차의 제동이 이루어지는 단계와; 제동 말기의 감속도 및 차속에 따라 전진 방향의 안티 노즈다운 토크를 모터에 인가하는 단계와; 안티 노즈다운 토크에 의하여 제동 감속도가 감소되어 노즈다운 현상이 저감되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 안티 노즈다운 토크 제어 방법을 제공한다.

Description

연료전지 차량의 안티 노즈다운 토크 제어 방법{Anti-nose down torque control method for fuel cell vehicle}
본 발명은 연료전지 차량의 안티 노즈다운 토크 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료전지 차량을 비롯한 전기자동차의 제동시 차량의 앞부분이 수그러지는 노즈다운 현상을 방지할 수 있도록 한 연료전지 차량의 안티 노즈다운 토크 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 주행중 제동조작을 하면, 제동에 따른 감속도에 따라 차체의 앞부분이 가라앉는 현상, 이른바 노즈 다운(nose down) 현상이 발생하며, 이러한 노즈 다운 현상의 원인은 자동차의 중심위치보다 낮은 타이어 접지면에 제동력이 뒤로 향하여 작용하므로 머리가 스그러지는 모멘트가 발생하기 때문이다.
즉, 주행 중인 자동차에 제동을 걸면 자동차의 무게중심에서 차의 진행방향으로 관성력이 작용하고, 바퀴에서는 역방향으로 제동력이 발생하여 자동차 전체로서 회전 모멘트가 생기기 때문에 자동차의 앞 부분이 수그러지는 노즈다운(Nose-down) 현상이 일어난다.
특히, 연료전지 자동차 또는 전기자동차는 내연기관 자동차와 달리 엔진이 없기 때문에 레이아웃 설계상 엔진 차량에 비해 무게중심의 위치가 앞쪽 상부에 치우쳐 있는 특징이 있고, 또한 엔진 차량과 달리 아이들 상태 토크가 없기 때문에 정지 직전 노즈다운 현상이 과도하게 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 주행 구동원으로서 모터를 탑재한 연료전지 자동차 및 전기 자동차의 제동 말기에 안티-노즈다운 토크라고 하는 전진 방향 토크를 모터에 인가하여 제동 감속도를 감소시켜줌으로써, 차량의 노즈다운 현상을 완화시킬 수 있도록 한 연료전지 차량의 안티 노즈다운 토크 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 모터 구동에 의하여 주행하는 연료전지 자동차의 제동이 이루어지는 단계와; 제동 말기의 감속도 및 차속에 따라 전진 방향의 안티 노즈다운 토크를 모터에 인가하는 단계와; 안티 노즈다운 토크에 의하여 제동 감속도가 감소되어 노즈다운 현상이 저감되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 안티 노즈다운 토크 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 구현예로서, 상기 안티 노즈다운 토크를 모터에 인가하는 단계는: 제동 감속도-토크 맵으로부터 안티 노즈다운 토크 최대치가 산출되는 과정과; 산출된 안티-노즈다운 토크 최대치 및 토크 제로점 대비 모터 회전속도를 나타낸 모터 회전속도-토크맵을 이용하여 안티 노즈다운 토크를 결정하는 과정과; 결정된 안티 노즈다운 토크를 모터에 인가하는 과정; 으로 진행되는 것을 특징으로 한다.
특히, 제동시, 모터 회전속도의 제1일정속도 이하부터 안티 노즈다운 토크를 제로(0)에서 점차 증가시키고, 보다 낮은 제2일정속도에서 정지시까지 안티 노즈다운 토크를 최대치로 유지시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 차량의 정지 직후 감속도가 제로(0)이므로, 안티 노즈다운 토크는 소멸되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 주행 구동원으로서 모터를 탑재한 연료전지 자동차 및 전기 자동차의 제동시, 안티 노즈다운 토크라고 하는 전진 방향 토크를 모터에 인가하여 노즈다운 현상을 완화시킬 수 있다.
즉, 제동 말기에 안티 노즈다운 토크를 서서히 증가시키고, 일정속도 이하에서는 안티 노즈다운 토크 최대치를 인가하여 제동 감속도를 감소시켜줌으로써, 연료전지 및 전기자동차의 노즈다운 현상을 완화시킬 수 있다.
도 1은 연료전지 차량의 안티 노즈다운 토크 인가 방향을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 안티 노즈다운 토크 결정을 위한 1차 감속도-토크맵,
도 3은 본 발명에 따른 안티 노즈다운 토크 결정을 위한 2차 모터 회전속도-토크맵,
도 4는 본 발명에 따른 안티 노즈다운 토크의 작동 프로파일
도 5 및 도 6은 안티 노즈다운 토크의 적용 전 및 적용 후의 토크와, 감속도 및 가속도 변화를 나타낸 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 주행 구동원으로서 모터를 탑재한 연료전지 자동차 및 전기 자동차의 제동시, 안티 노즈다운 토크라고 하는 전진 방향 토크를 모터에 인가하여 차체가 앞으로 수그러지는 노즈다운 현상을 완화시킬 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
통상적으로, 연료전지 자동차를 비롯한 전기자동차에는 엔진이 탑재되지 않아 레이아웃 설계상 엔진 차량에 비해 무게중심의 위치가 앞쪽 상부에 치우쳐 있고, 또한 엔진 차량과 달리 아이들 상태 토크가 없기 때문에 정지 직전 노즈다운 현상이 과도하게 발생하는 문제점이 있다.
이를 해결하고자, 모터 구동에 의하여 주행하는 연료전지 자동차의 제동이 이루어질 때, 제동 말기에 감속도 및 차속에 따라 안티 노즈다운 토크라고 하는 전진 방향 토크를 모터에 인가한다.
이렇게 안티 노즈다운 토크가 모터에 인가됨으로써, 안티 노즈다운 토크에 의하여 제동 감속도가 감소되어 노즈다운 현상이 저감된다.
여기서, 제동시 안티 노즈다운 토크를 산출하여 모터에 인가하는 과정을 좀 더 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제동 감속도-토크 맵으로부터 안티 노즈다운 토크 최대치가 산출된다.
상기 제동 감속도-토크 맵은 첨부한 도 2에 도시된 바와 같이, 차량 시험을 통하여 감속도별 노즈다운을 완화시킬 수 있는 안티 노즈다운 토크를 산출한 데이터 맵으로서, 이 맵으로부터 제동시 현재 감속도에 따른 안티-노즈다운 토크 최대치(T%)가 산출된다.
다음으로, 위와 같이 산출된 안티 노즈다운 토크 최대치(T%)에 의해 첨부한 도 3에 도시된 바와 같은 모터 회전속도-토크맵의 토크 커브가 결정된다.
즉, 도 3에서 X축은 제동시 모터 회전속도 변화를 나타내고, Y축은 안티 노즈다운 토크 제로(0)점에서 최대치까지를 나타내며, 토크 커브는 일정속도에서 제로에서 점차 증가한 후, 안티 노즈다운 토크 최대치(T%)까지 상승하여 유지되는 특성을 갖는다.
따라서, 상기 모터 회전속도-토크맵 즉, 안티-노즈다운 토크 최대치 및 토크 제로점 대비 모터 회전속도를 나타낸 모터 회전속도-토크맵을 이용하여 제동 말기시 안티 노즈다운 토크를 결정하게 되고, 결정된 안티 노즈다운 토크를 모터에 인가하게 된다.
보다 상세하게는, 제동시 모터 회전속도의 제1일정속도 이하부터 안티 노즈다운 토크를 제로(0)에서 점차 증가시키고, 보다 낮은 제2일정속도에서 차량 정지시까지 안티 노즈다운 토크를 최대치로 유지시키는 안티 노즈다운 토크 제어가 이루어진다.
바람직한 실시예로서, 도 3의 모터 회전속도-토크맵에서 보듯이 제동시 제1일정속도(A: 예를들어, 600r/min) 이하부터 안티-노즈다운 토크가 0에서 점차 증가하기 시작하고, 제2 일정속도(B: 예를들어, 300r/min)에서 감속도-토크맵에서 산출된 안티 노즈다운 토크 최대치(T%)에 도달하면, 이 안티 노즈다운 토크 최대치(T%)를 정지시 까지 유지시키는 안티 노즈다운 토크 제어가 이루어진다.
이때, 상기 차속 대비 안티 노즈다운 토크에 대한 작동 프로파일을 나타내는 첨부한 도 4에서 보듯이, 제동말기에 감속도/차속에 따른 안티 노즈다운 토크가 제로에서 서서히 증가하여 최대치까지 증가함을 볼 수 있다.
이렇게 제동 말기에 안티 노즈다운 토크를 서서히 증가시키고, 일정속도 이하에서는 안티 노즈다운 토크 최대치를 인가하여 제동 감속도를 감소시켜줌으로써, 연료전지 및 전기자동차의 노즈다운 현상을 완화시킬 수 있고, 그에 따라 제동시 승차감을 향상시킬 수 있다.
첨부한 도 5의 안티 노즈다운 토크 적용 전 토크 및 감속도 선도에서 보듯이, 차량이 제동되어 정지되는 시점에서 피크 가속도(약 0.11g)가 작용하여 노즈다운 현상이 발생되었지만, 도 6의 안티 노즈다운 토크 적용 전 토크 및 감속도 선도에서 보듯이, 차량이 제동되어 정지되는 시점에서 피크 가속도(약 0.11g)가 작용하더라도 안티 노즈다운 토크가 동일 제동 시점에 작용하여 노즈다운 현상을 완화시킴을 알 수 있었다.
또한, 안티 노즈다운 토크 적용 전에 비해 적용 후에는 제동 말기 감속도 둔화 효과가 뚜렷이 관찰되고, 정지시점의 피크 가속도에 의한 쇽(shock) 진동이 더 빨리 감쇠되는 것을 알 수 있고, 그에 따라 제동시 승차감을 향상시킬 수 있다.
한편, 차량의 제동에 따른 정지 직후 감속도가 제로(0)가 되므로, 안티 노즈다운 토크를 최소로 줄여서 소멸되도록 한다.

Claims (4)

  1. 모터 구동에 의하여 주행하는 연료전지 자동차의 제동이 이루어지는 단계와;
    제동 말기의 감속도 및 차속에 따라 전진 방향의 안티 노즈다운 토크를 모터에 인가하는 단계와;
    안티 노즈다운 토크에 의하여 제동 감속도가 감소되어 노즈다운 현상이 저감되는 단계;
    를 포함하고,
    상기 안티 노즈다운 토크를 모터에 인가하는 단계는:
    제동 감속도-토크 맵으로부터 안티 노즈다운 토크 최대치가 산출되는 과정과;
    산출된 안티-노즈다운 토크 최대치 및 토크 제로점 대비 모터 회전속도를 나타낸 모터 회전속도-토크맵을 이용하여 안티 노즈다운 토크를 결정하는 과정과,
    결정된 안티 노즈다운 토크를 모터에 인가하는 과정;
    으로 진행되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 안티 노즈다운 토크 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    제동시, 모터 회전속도의 제1 일정속도 이하부터 안티 노즈다운 토크를 제로(0)에서 점차 증가시키고, 보다 낮은 제2 일정속도에서 정지시까지 안티 노즈다운 토크를 최대치로 유지시키는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 안티 노즈다운 토크 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    차량의 정지 직후 감속도가 제로(0)이므로, 상기 안티 노즈다운 토크는 소멸되는 것을 특징으로 하는 연료전지 차량의 안티 노즈다운 토크 제어 방법.
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