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KR20210157732A - 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치 및 방법 - Google Patents

전기자동차의 디스커넥터 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Publication number
KR20210157732A
KR20210157732A KR1020200075887A KR20200075887A KR20210157732A KR 20210157732 A KR20210157732 A KR 20210157732A KR 1020200075887 A KR1020200075887 A KR 1020200075887A KR 20200075887 A KR20200075887 A KR 20200075887A KR 20210157732 A KR20210157732 A KR 20210157732A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
speed
disconnector
vehicle speed
processor
torque
Prior art date
Application number
KR1020200075887A
Other languages
English (en)
Inventor
조우철
최원석
이경현
한유정
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
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Priority to EP20206396.2A priority patent/EP3929010B1/en
Priority to JP2020189812A priority patent/JP7499158B2/ja
Priority to US17/103,162 priority patent/US20210394738A1/en
Priority to CN202011336581.8A priority patent/CN113895242A/zh
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Abstract

본 발명은 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 차륜구동방식을 전환하는 디스커넥터, 및 차량의 주행 조건을 인식하고 인식된 주행 조건에서 상기 디스커넥터의 작동과 관련된 적어도 하나의 인자를 획득하고 획득된 적어도 하나의 인자에 기반하여 상기 디스커넥터를 제어하는 프로세서를 포함한다.

Description

전기자동차의 디스커넥터 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING DISCONNECTOR OF ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
전기차 및 하이브리드 차량 등과 같은 친환경차량에는 디스커넥터 시스템이 적용되고 있다. 디스커넥터 시스템은 모터에서 차륜(wheel)로 전달되는 역구동력을 단속하여 드래그를 저감하는 장치이다. 4륜구동(4 Wheel Drive, 4WD)의 전기자동차는 전륜 또는 후륜에 디스커넥터를 장착하여 필요에 따라 모터의 동력을 전달하거나 단속할 수 있다. 즉, 디스커넥터 시스템이 장착된 구동축의 모터를 통해 차량을 가속하거나 감속하는 경우에는 디스커넥터를 체결하여 모터 토크를 휠로 전달하고, 디스커넥터 시스템이 장착된 구동축의 모터를 사용하지 않는 경우에는 디스커넥터를 해제하여 모터 및 감속기에서 발생하는 드래그 예컨대, 모터 역기전력 및 감속기 드래그 등을 저감한다.
디스커넥터 해제 상태로 주행 시 드래그 저감으로 연비가 개선되지만 긴급한 차량 제어를 위해 디스커넥터를 체결하는 경우 디스커넥터의 작동 모드를 해제 상태에서 체결 상태로 전환하는데 시간이 소요되어 차량 제어의 성능이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 차량의 주행 조건 및 디스커넥터의 작동에 영향을 미치는 인자에 기반하여 디스커넥터의 체결 및 해제를 제어하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치는 차륜구동방식을 전환하는 디스커넥터, 및 차량의 주행 조건을 인식하고 인식된 주행 조건에서 상기 디스커넥터의 작동과 관련된 적어도 하나의 인자를 획득하고 획득된 적어도 하나의 인자에 기반하여 상기 디스커넥터를 제어하는 프로세서를 포함한다.
상기 주행 조건은, 강판 주행 조건, 선회 주행 조건 및 정속 주행 조건 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 주행 조건이 상기 강판 주행 조건인 경우, 내비게이션 장치 및 센싱 장치 중 적어도 하나를 이용하여 노면 경사도, 회생제동 토크, 및 전륜과 후륜의 휠 속도 차이를 획득하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 노면 경사도, 상기 회생제동 토크, 및 상기 전륜과 후륜의 휠 속도 차이 각각에 대한 점수를 산정하여 제1 작동 점수를 산출하고 산출된 제1 작동 점수가 제1 기준 점수 이상이면 상기 디스커넥터를 체결시키는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 주행 조건이 상기 선회 주행 조건인 경우, 내비게이션 장치 및 센싱 장치 중 적어도 하나를 이용하여 스티어링 각도, 스티어링 각속도, 및 차량의 요레이트 오차를 획득하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 스티어링 각도, 상기 스티어링 각속도, 및 상기 차량의 요레이트 오차 각각에 대한 점수를 산정하여 제2 작동 점수를 산출하고 산출된 제2 작동 점수가 제2 기준 점수 이상이면 상기 디스커넥터를 체결시키는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 주행 조건이 상기 정속 주행 조건인 경우, 정속 주행 차속과 제1 기준 차속 간의 속도차 또는 상기 정속 주행 차속과 제2 기준 차속 간의 속도차가 임계 차속 범위 내인지를 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 정속 주행 차속와 제1 기준 차속 간의 속도차가 상기 임계 차속 범위 내인 경우, 상기 제1 기준 차속의 초기값, 정속 유지 시간, 및 정속 유지 속도에 기반하여 상기 제1 기준 차속을 하향 조정하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 정속 주행 차속와 제2 기준 차속 간의 속도차가 상기 임계 차속 범위 내인 경우, 상기 제2 기준 차속의 초기값, 정속 유지 시간, 및 정속 유지 속도에 기반하여 상기 제2 기준 차속을 상향 조정하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 정속 주행 차속이 상기 제1 기준 차속 초과이며 상기 제2 기준 차속 이하이며 정속 주행 토크가 기준 토크와 임계 토크 범위 내 차이가 있는 경우, 상기 기준 토크의 초기값, 요구토크 변화 빈도, 및 중속 구간에서 고 요구토크 유지 시간을 획득하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 기준 토크의 초기값, 상기 요구토크 변화 빈도, 및 상기 중속 구간에서 고 요구토크 유지 시간에 기반하여 상기 기준 토크를 하향 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법은 차량의 주행 조건을 인식하는 단계, 상기 주행 조건에서 디스커넥터의 작동과 관련된 적어도 하나의 인자를 획득하는 단계, 상기 적어도 하나의 인자에 기반하여 상기 디스커넥터의 작동 모드를 결정하는 단계, 및 상기 결정에 따라 상기 디스커넥터를 제어하는 단계를 포함한다.
상기 주행 조건을 인식하는 단계는, 강판 주행 조건, 선회 주행 조건 및 정속 주행 조건 중 어느 하나를 상기 주행 조건으로 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 인자를 획득하는 단계는, 상기 강판 주행 조건에서 내비게이션 장치 및 센싱 장치 중 적어도 하나를 이용하여 노면 경사도, 회생제동 토크, 및 전륜과 후륜의 휠 속도 차이를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 디스커넥터의 작동 모드를 결정하는 단계는, 상기 노면 경사도, 상기 회생제동 토크, 및 상기 전륜과 후륜의 휠 속도 차이 각각에 대한 점수를 산정하여 제1 작동 점수를 산출하는 단계, 상기 제1 작동 점수를 제1 기준 점수와 비교하는 단계, 및 상기 제1 작동 점수가 상기 제1 기준 점수 이상인 경우 상기 디스커넥터의 체결을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 인자를 획득하는 단계는, 상기 선회 주행 조건에서 내비게이션 장치 및 센싱 장치 중 적어도 하나를 이용하여 스티어링 각도, 스티어링 각속도, 및 차량의 요레이트 오차를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 디스커넥터의 작동 모드를 결정하는 단계는, 상기 스티어링 각도, 상기 스티어링 각속도, 및 상기 차량의 요레이트 오차 각각에 대한 점수를 산정하여 제2 작동 점수를 산출하는 단계, 상기 제2 작동 점수와 제2 기준 점수를 비교하는 단계, 및 상기 제2 작동 점수가 상기 제2 기준 점수 이상인 경우 상기 디스커넥터의 체결을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 인자를 획득하는 단계는, 상기 정속 주행 조건에서 정속 주행 차속와 제1 기준 차속 간의 속도차가 임계 차속 범위 내인지를 확인하는 단계, 상기 정속 주행 차속과 제2 기준 차속 간의 속도차가 임계 차속 범위 내인지를 확인하는 단계, 및 상기 정속 주행 차속와 제1 기준 차속 간의 속도차 또는 상기 정속 주행 차속과 제2 기준 차속 간의 속도차가 상기 임계 차속 범위 내인 경우, 상기 제1 기준 차속 또는 상기 제2 기준 차속의 초기값, 정속 유지 시간, 및 정속 유지 속도를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 디스커넥터의 작동 모드를 결정하는 단계는, 상기 제1 기준 차속의 초기값, 상기 정속 유지 시간, 및 상기 정속 유지 속도에 기반하여 상기 제1 기준 차속을 하향 조정하는 단계, 및 조정된 제1 기준 차속에 기반하여 상기 디스커넥터의 체결 또는 해제를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 디스커넥터의 작동 모드를 결정하는 단계는, 상기 제2 기준 차속의 초기값, 상기 정속 유지 시간, 및 상기 정속 유지 속도에 기반하여 상기 제2 기준 차속을 상향 조정하는 단계, 및 상기 조정된 제2 기준 차속을 기반으로 상기 디스커넥터의 체결 또는 해제를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 인자를 획득하는 단계는, 상기 정속 주행 조건에서 상기 정속 주행 차속이 상기 제1 기준 차속 초과이며 상기 제2 기준 차속 이하이면 정속 주행 토크와 기준 토크의 차이가 임계 토크 범위 내인지를 확인하는 단계, 및 상기 정속 주행 토크와 상기 기준 토크의 차이가 상기 임계 토크 범위 내이면 상기 기준 토크의 초기값, 요구토크 변화 빈도, 및 중속 구간에서 고 요구토크 유지 시간을 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 디스커넥터의 작동 모드를 결정하는 단계는, 상기 기준 토크의 초기값, 상기 요구토크 변화 빈도, 및 상기 중속 구간에서 고 요구토크 유지 시간에 기반하여 상기 기준 토크를 하향 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량의 주행 조건 및 디스커넥터의 작동에 영향을 미치는 인자에 기반하여 디스커넥터의 체결 및 해제를 제어하므로, 실도로 연비 및 운전성(차량 안전성)을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 전기자동차를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 블록구성도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정속 주행 시 디스커넥터 체결 및 해제 전략을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 디스커넥터 해제 유보 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명과 관련된 전기자동차를 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 전기자동차(이하, 차량)(100)는 제1 모터(110), 제2 모터(120), 제1 감속기(130), 제2 감속기(140), 제1 차동 기어(differential gear)(150), 제2 차동 기어(160), 디스커넥터(disconnector)(170) 및 배터리(180)를 포함한다.
제1 모터(110) 및 제2 모터(120)는 전기 에너지를 운동 에너지로 전환하여 차륜(FW1, FW2, RW1 및 RW2)을 구동하는데 필요한 동력을 발생시키는 구동장치이다. 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)는 MCU(Motor Control Unit)의 지시에 따라 회전 방향 및 회전 속도(Revolution Per Minute, RPM) 등을 조정하여 출력 토크를 조절할 수 있다. 제1 모터(110)는 후륜(RW1 및 RW2)에 동력을 공급하고, 제2 모터(120)는 전륜(FW1 및 FW2)에 동력을 공급한다. 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)는 배터리 잔량(State Of Charge, SOC)이 부족하거나 또는 회생 제동 시 역기전력을 발생시켜 배터리(180)를 충전하는 발전기로 사용될 수 있다.
제1 감속기(130) 및 제2 감속기(140)는 모터(110 및 120)에서 발생되는 동력을 차륜(FW1, FW2, RW1 및 RW2)에 효율적으로 전달하기 위하여 고안된 일종의 변속기이다. 제1 감속기(130)는 제1 모터(110)의 회전수(모터 토크)를 조정하여 후륜(RW1 및 RW2)으로 전달하고, 제2 감속기(140)는 제2 모터(120)의 회전수를 조정하여 전륜(FW1 및 FW2)에 전달한다.
제1 차동 기어(150) 및 제2 차동 기어(160)는 제1 감속기(130) 및 제2 감속기(140)의 출력단에 각각 연결되어 제1 감속기(130) 및 제2 감속기(140)의 출력 토크를 차륜(FW1, FW2, RW1 및 RW2)에 분배하여 전달한다. 제1 차동 기어(150)는 제1 모터(110)에서 발생되는 동력을 양 전륜(FW1 및 FW2)에 분배하여 전달한다. 또한, 제2 차동 기어(160)는 제2 모터(120)에서 발생되는 동력을 양 후륜(RW1 및 RW2)에 분배하여 전달한다.
디스커넥터(170)는 액슬 샤프트(axle shaft) 상에 장착되며 차동 기어(150 또는 160)와 차륜(FW1, FW2, RW1, 또는 RW2) 사이에 배치될 수 있다. 본 실시 예에서는 설명의 이해를 돕기 위해 디스커넥터(170)가 프론트 액슬 드라이브 샤프트(front axle drive shaft)에 배치되는 것을 예로 들어 설명하나, 리어 액슬 드라이브 샤프트(rear axle drive shaft)에 배치될 수도 있다.
디스커넥터(170)는 제2 모터(120)와 제2 감속기(140)로부터의 동력을 전륜(FW1과 FW2)에 전달하거나 차단할 수 있다. 디스커넥터(170)는 후술될 디스커넥터 제어 장치(240)의 지시에 따라 체결되거나 해제될 수 있다. 디스커넥터(170)가 체결되는 경우, 차량(100)은 4륜구동(Four-Wheel Drive, 4WD) 즉, 총륜구동(All-Wheel Drive, AWD) 방식으로 주행할 수 있다. 또한, 디스커넥터(170)가 해제되는 경우, 차량(100)은 후륜구동(Rear-Wheel Drive)방식으로 주행할 수 있다.
배터리(180)는 차량 구동에 필요한 전력을 공급하는 것으로, 고전압 배터리로 구현될 수 있다. 배터리(180)는 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)에 전원을 공급한다. 배터리(180)는 모터(110 및 120)에서 발생되는 회생 에너지에 의해 충전될 수 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 차량(100)에는 배터리(180)의 충전 및 방전 상태를 감시하고, 배터리(180)에 발생하는 이상을 감지하여 적절한 조치를 취하는 역할을 수행하는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)이 더 구비될 수 있다. 또한, 차량(100)에는 배터리(180)로부터 출력되는 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 공급하는 전력변환기(power converter)가 더 구비될 수도 있다. 전력변환기는 배터리(180)의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터(110 및 120)의 속도를 제어하는 인버터, 및 배터리(180)로부터 출력되는 고전압을 저전압으로 변환하여 전장 시스템에 전력을 공급하는 LDC(Low voltage DC-DC Converter) 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 블록구성도를 도시하고,도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정속 주행 시 디스커넥터 체결 및 해제 전략을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 전기자동차(이하, 차량)(100)는 버스(200)를 통해 연결되는 내비게이션 장치(210), 센싱 장치(220), 출력 장치(230) 및 디스커넥터 제어 장치(240)를 포함할 수 있다. 버스(200)는 CAN(Controller Area Network), MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크, LIN(Local Interconnect Network), 이더넷(ethernet) 및/또는 X-by-Wire(Flexray) 등으로 구현된다.
내비게이션 장치(210)는 목적지가 설정되면 목적지까지의 주행경로를 탐색하여 안내한다. 내비게이션 장치(210)는 주행경로 탐색 시 실시간 교통정보를 반영하여 최적의 경로를 검색한다. 내비게이션 장치(210)는 도로 정보 예컨대, 도로 경사도(구배), 도로 곡률(선회 반경 및/또는 선회각), 및/또는 사고 다발 구간 등을 디스커넥터 제어 장치(240)에 전송할 수 있다. 내비게이션 장치(210)는 도면에 도시하지 않았으나, 지도 데이터를 저장하는 메모리, 차량 위치를 측정하는 GPS(Global Positioning System) 수신기, 외부로부터 교통정보를 수신하기 위한 통신 모듈 및 주행경로를 탐색하고 탐색된 주행경로를 따라 경로 안내를 수행하는 프로세서를 포함할 수 있다.
센싱 장치(220)는 차량(100)에 탑재되는 적어도 하나의 센서를 이용하여 주행 정보를 획득할 수 있다. 센싱 장치(220)는 조향각 센서, 휠속 센서, 차속 센서, 3축 가속도계, IMU(Inertial Measurement Unit), 가속 페달 위치 센서, 이미지 센서, 레인(rain) 센서, 요레이트 센서 및/또는 온도 센서 등의 센서들 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 주행 정보는 차량 속도(차속), 휠 속도(휠속), 모터 회전 속도(Revolution Per Minute, RPM), 도로 경사도(구배), 선회각(도로 곡률), 요레이트(yaw rate), 강우 및 온도 등을 포함할 수 있다.
출력 장치(230)는 각종 정보를 출력하기 위한 것으로, 디스커넥터 상태 정보(즉, 체결 또는 해제), 모터 RPM, 차량 속도(차속), 주행가능거리(Distance To Empty, DTE) 및/또는 경고 등을 출력할 수 있다. 출력 장치(230)는 디스플레이, 스피커 및 촉각 신호 출력 장치(예: 진동자 등) 등을 포함할 수 있다. 디스플레이는 액정 디스플레이(LCD: liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(TFT-LCD: thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(OLED: organic light-emitting diode) 디스플레이, 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 투명디스플레이, 헤드업 디스플레이(HUD: head-up display), 터치스크린 및 클러스터(cluster) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
디스커넥터 제어 장치(240)는 차량(100)의 현재 주행 조건을 인식하여 해당 주행 조건에서 디스커넥터(170)의 작동과 관련된 적어도 하나의 인자를 획득한다. 디스커넥터 제어 장치(240)는 획득된 적어도 하나의 인자에 기반하여 디스커넥터(170)를 체결하거나 해제하여 차륜구동방식을 전환(스위칭)한다. 이러한 디스커넥터 제어 장치(240)는 프로세서(241) 및 메모리(242)를 포함할 수 있다. 프로세서(241)는 디스커넥터 제어 장치(240)의 전반적인 동작을 제어하는 것으로, ASIC(Application Specific Integrated Circuit), DSP(Digital Signal Processor), PLD(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), CPU(Central Processing unit), 마이크로 컨트롤러(microcontrollers) 및 마이크로 프로세서(microprocessors) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 메모리(242)는 프로세서(241)에 의해 실행되는 명령어들(instructions)을 저장하는 저장매체(non-transitory storage medium)일 수 있다. 메모리(242)는 프로세서(241)의 동작에 따라 발생되는 입력 데이터 및/또는 출력 데이터를 저장할 수도 있다. 또한, 메모리(242)는 각종 설정 정보를 저장할 수 있다. 메모리(242)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), SD 카드(Secure Digital Card), 램(RAM: Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM: Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), EPROM(Erasable and Programmable ROM), 레지스터 및 캐시 메모리(cache memory) 등의 저장매체(기록매체) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
프로세서(241)는 내비게이션 장치(210) 및/또는 센싱 장치(220)를 통해 차량(100)의 주행 조건(주행 상황)을 인식할 수 있다. 주행 조건은 디스커넥터(170)의 체결 및 해제 시점 조정이 필요할 수 있는 상황으로, 강판(내리막길) 주행, 선회 주행 및 정속 주행 등으로 구분될 수 있다. 다시 말해서, 주행 조건은 디스커넥터(170)의 체결과 해제 간 전환이 빈번하게 발생할 가능성이 상황을 의미한다. 프로세서(241)는 인식된 주행 조건에서 디스커넥터(170)의 작동(체결 또는 해제)에 영향을 미치는 인자(관련인자)를 확인하고 그 확인결과에 기반하여 디스커넥터 제어 전략을 결정할 수 있다. 프로세서(241)는 결정된 디스커넥터 제어 전략에 따라 디스커넥터(170)를 제어한다.
이하에서는 주행 조건별 디스커넥터 제어 전략을 결정하는 방법을 구체적으로 설명한다.
# 강판 주행 조건
도 1에 도시된 바와 같이, 전륜(FW1 및 FW2)에 디스커넥터(170)가 장착되는 차량(100)이 디스커넥터(170)가 해제된 상태에서 내리막길(강판로)을 주행하는 경우, 차량(100)의 무게 중심이 전륜(FW1 및 FW2)으로 이동하여 후륜(RW1 및 RW2)의 접지력이 떨어져 후륜(RW1 및 RW2)에 슬립이 쉽게 발생할 수 있다. 이에, 디스커넥터(170)를 조기에 체결하여 전륜 및 후륜 회생제동을 분배하는 것이 필요하다.
이를 위해, 프로세서(241)는 차량(100)이 강판 주행을 수행해야 하는 경우 도로 경사도, 회생제동 토크 및/또는 전륜과 후륜의 휠 속도 차이를 관련인자(제1 관련인자)로 획득할 수 있다. 프로세서(241)는 도로 경사도를 내비게이션 장치(210)로부터 제공받거나 센싱 장치(220)를 통해 측정할 수 있다. 또한, 프로세서(241)는 도로 경사도(노면 경사도) 및 차량 속도 등에 기반하여 회생제동 토크를 추정할 수 있다. 전륜(FW1 및 FW2)과 후륜(RW1 및 RW2)의 휠 속도 차이는 전륜(FW1 및 FW2)과 후륜(RW1 및 RW2)에 배치되는 휠속 센서를 이용하여 산출할 수 있다.
프로세서(241)는 획득된 각 인자에 대해 점수를 매길 수 있다. 이때, 프로세서(241)는 메모리(242)에 기저장된 [표 1]과 같은 점수 산정 기준 테이블을 참조하여 인자별 점수를 정할 수 있다. 프로세서(241)는 정해진 인자별 점수를 합산하여 제1 작동 점수를 산정(산출)한다. 프로세서(241)는 산정된 제1 작동 점수가 제1 기준 점수 이상이면 디스커넥터(170)의 조기 체결을 결정하고 산정된 제1 작동 점수가 제1 기준 점수를 초과하면 디스커넥터(170)의 해제를 결정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(241)는 노면 경사도가 -10%이고, 회생제동 토크가 100Nm이며 전륜과 후륜의 휠 속도 차가 2.5kph인 경우, 각 인자에 대한 점수를 5점, 0점, 및 5점으로 정하고, 그 정해진 점수의 합 즉, 10점을 산출한다. 프로세서(241)는 산출된 점수의 합 10점이 기준 점수인 10점 이상이므로, 디스커넥터 체결을 결정할 수 있다.
노면 경사도
[%]		 회생제동 토크
[Nm]		 전/후륜 휠 속도 차이
[kph]		 디스커넥터
체결 유무
0
(0점)		 100
(0점)		 0 (0점) 해제
2.5 (5점) 해제
5 (10점) 체결
200
(5점)		 0 (0점) 해제
2.5 (5점) 체결
5 (10점) 체결
-10
(5점)		 100
(0점)		 0 (0점) 해제
2.5 (5점) 체결
5 (10점) 체결
200
(5점)		 0 (0점) 체결
2.5 (5점) 체결
5 (10점) 체결
-10
(10점)		 100
(0점)		 0 (0점) 체결
2.5 (5점) 체결
5 (10점) 체결
200
(5점)		 0 (0점) 체결
2.5 (5점) 체결
5 (10점) 체결
# 선회 주행 조건
후륜구동 차량의 경우에는 선회 시 오버스티어(oversteer) 경향이 나타나고, 전륜구동 차량의 경우에는 선회 시 언더스티어(understeer) 경향이 나타나지만, 4륜구동 차량의 경우에는 선회 시 전륜 및 후륜에 동력을 분배하여 뉴트럴 스티어(neutral steer)를 구현할 수 있다. 따라서, 차량(100)의 디스커넥터(170)가 해제된 상태 즉, 2류구동으로 주행하는 중에 긴급 선회 시 디스커넥터 체결이 지연되면 뉴트럴 스티어를 구현하기 어려워 선회 성능이 저하될 수 있다. 이에, 차량 선회 시 디스커넥터(170)를 조기에 체결하는 것이 필요하다.
이를 위해, 프로세서(241)는 차량(100)이 선회해야 하는 경우, 스티어링 각도, 스티어링 각속도, 및/또는 차량(100)의 요레이트 오차를 관련인자(제2 관련인잔)로 획득할 수 있다. 프로세서(241)는 도로 곡률(선회 반경)를 고려하여 선회를 위한 스티어링 각도 및 스티어링 각속도를 추정할 수 있다. 이때, 도로 곡률은 내비게이션 장치(210)로부터 제공받거나 또는 센싱 장치(220)를 통해 측정할 수 있다. 또한, 프로세서(241)는 조향각 센서 및 요레이트 센서 등을 이용하여 차량(100)의 요레이트 오차를 확인할 수 있다.
프로세서(241)는 획득된 각 인자에 대해 점수를 매길 수 있다. 이때, 프로세서(241)는 메모리(242)에 기저장된 [표 2]와 같은 점수 산정 기준 테이블을 참조하여 인자별 점수를 정할 수 있다. 프로세서(241)는 정해진 인자별 점수를 합산하여 제2 작동 점수를 산정(산출)한다. 프로세서(241)는 산정된 제2 작동 점수가 제2 기준 점수(예: 10점) 이상이면 디스커넥터(170)의 조기 체결을 결정하고 산정된 제2 작동 점수가 제2 기준 점수를 초과하면 디스커넥터(170)의 해제를 결정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(241)는 스티어링 각도가 30deg이고, 스티어링 각속도가 60deg/s이며 요레이트 오차가 2.5deg/s인 경우, 각 인자에 대한 점수를 0점, 5점 및 10점으로 정하고, 그 정해진 점수의 합 즉, 15점을 산출한다. 프로세서(241)는 산출된 점수의 합이 기준 점수인 10점 이상이므로, 디스커넥터 체결을 결정할 수 있다.
스티어링 각도
[Deg]		 스티어링 각속도
[Deg/s]		 요레이트 오차
[Deg/s]		 디스커넥터
체결 유무
30
(0점)		 30
(0점)		 0 (0점) 해제
1.5 (5점) 해제
2.5 (10점) 체결
60
(5점)		 0 (0점) 해제
1.5 (5점) 체결
2.5 (10점) 체결
60
(5점)		 30
(0점)		 0 (0점) 해제
1.5 (5점) 체결
2.5 (10점) 체결
60
(5점)		 0 (0점) 체결
1.5 (5점) 체결
2.5 (10점) 체결
90
(10점)		 30
(0점)		 0 (0점) 체결
1.5 (5점) 체결
2.5 (10점) 체결
60
(5점)		 0 (0점) 체결
1.5 (5점) 체결
2.5 (10점) 체결
# 정속 주행 조건 - 저속 또는 고속
디스커넥터(170)가 장착된 듀얼 모터 전기자동차(100)의 경우 디스커넥터(170)가 미체결된 상태에서는 디스커넥터(170)와 연결된 제2 모터(120)를 사용하지 못하여 높은 출력을 구현할 수 없다. 이에, 운전자의 요구토크(즉, 가속 페달 밟은 양)와 차량 속도(차속)를 고려하여 디스커넥터(170)의 체결 및 해제 시점을 결정해야 한다. 다시 말해서, 운전자가 가속 페달을 많이 밟는 경우에는 디스커넥터(170)를 체결시켜 높은 수준의 출력을 구현하고, 운전자가 가속 페달을 적게 밟은 경우에는 디스커넥터(170)를 해제시켜 드래그를 저감하고 연비를 향상시킬 수 있다. 그러나, 운전자의 요구토크와 차속에 따른 디스커넥터(170)의 체결 및 해제 시점을 고정시킬 경우 디스커넥터 체결 및 해제 시점에서 정속 주행 시 디스커넥터(170)의 체결 및 해제가 빈번하게 발생한다. 이와 같이, 디스커넥터(170)의 체결 및 해제가 빈번하게 발생하는 경우 디스커넥터(170)의 체결과 해제 간 전환에 사용되는 에너지 소모량이 증가하여 연비를 저하시킬 수 있고, 모터에 의한 최대 출력이 빈번하게 변하여 운전자에게 불편함을 야기할 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 디스커넥터(170)의 체결 및 해제 시점을 운전자 성향에 따라 변경하는 것이 필요하다.
이를 위해, 프로세서(241)는 정속 주행 시 차량(100)의 정속 주행 속도를 확인한다. 프로세서(241)는 정속 주행 속도를 제1 기준 차속 및 제2 기준 차속과 비교한다. 여기서, 제1 기준 차속 및 제2 기준 차속은 디스커넥터(170)의 체결 및 해제를 결정하는 기준이 되는 차속으로, 디스커넥터(170)의 체결 및 해제 시점에 해당한다. 여기서, 제1 기준 차속은 제2 기준 차속 보다 작다. 프로세서(241)는 비교결과 정속 주행 속도와 제1 기준 차속의 차이가 임계 범위(예: -10kph 이상 10kph 이하) 내 인지를 확인한다. 또한, 프로세서(241)는 비교결과 정속 주행 속도와 제2 기준 차속의 차이가 임계 범위 내 인지를 확인한다. 여기서, 임계 범위는 제1 기준 차속 및 제2 기준 차속과 함께 시스템 사용자에 의해 사전에 설정될 수 있다.
프로세서(241)는 정속 주행 속도과 제1 기준 차속의 차이 또는 정속 주행 속도와 제2 기준 차속의 차이가 임계 범위(임계 차속 범위) 내인 경우, 제1 기준 차속 및/또는 제2 기준 차속의 초기값 즉, 현재 설정값, 정속 유지 시간 및 정속 유지 속도를 관련인자(제3 관련인자)로 획득한다. 프로세서(241)는 획득된 관련인자를 활용하여 운전자 성향을 파악하여 디스커넥터(170)의 체결 및 해제 시점을 조절한다. 다시 말해서, 프로세서(241)는 획득된 관련인자에 기반하여 제1 기준 차속 및/또는 제2 기준 차속을 조정한다.
보다 구체적으로, 도 3을 참조하면, 차량(100)의 정속 주행 속도(정속 주행 차속)가 제1 기준 차속의 초기값 a와 유사한 경우, 디스커넥터(170)의 체결과 해제 간 전환이 빈번하게 발생하여 연비를 악화시킨다. 이에, 프로세서(241)는 다음 [수학식 1]을 이용하여 제1 기준 차속을 a에서 b로 변경하여 차량(100)이 2륜구동으로 주행하게 하여 연비를 향상시킬 수 있다. 제1 기준 차속은 저속 구간의 상한 차속이다.
Figure pat00001
여기서, b는 저속 구간에서 변경된 제1 기준 차속, a는 저속 구간에서 초기 제1 기준 차속, a'은 저속 구간에서 정속 유지 차속, α는 저속 구간에서 디스커넥터 체결 가중치, t1은 저속 구간에서 정속 유지 시간이다.
정속 주행 차속이 제2 기준 차속의 초기값 c와 유사한 경우, 디스커넥터(170)의 체결과 해제 간 전환이 빈번하게 일어나 연비를 악화시킨다. 이에, 프로세서(241)는 다음 [수학식 2]를 이용하여 제2 기준 차속을 c에서 d로 변경하여 차량(100)이 2륜구동으로 주행하게 하여 연비를 향상시킬 수 있다. 제2 기준 차속은 고속 구간의 하한 차속이다.
Figure pat00002
여기서, d는 고속 구간에서 변경된 제2 기준 차속, c는 고속 구간에서 초기 제2 기준 차속, c'은 고속 구간에서 정속 유지 차속, β는 고속 구간에서 디스커넥터 체결 가중치, t2는 고속 구간에서 정속 유지 시간이다.
이후, 프로세서는 변경된 제1 기준 차속 또는 제2 기준 차속을 기반으로 정속 주행 속도에 따라 디스커넥터(170)를 체결시키거나 해제시킬 수 있다
# 정속 주행 조건 - 중속
정속 주행 차속이 중속 구간 즉, 제1 기준 차속 초과이며 제2 기준 차속 이하인 경우, 프로세서(241)는 운전자의 요구토크를 확인한다. 중속 구간에서 가속이나 추월을 위해 고 요구토크가 발생하면 높은 출력을 위해 4WD 주행이 필수적이므로 디스커넥터(170)를 체결시켜 4WD 주행이 가능하게 해야 한다. 반면, 중속 구간에서 저 요구토크가 발생하면 드래그 저감을 통한 연비 향상을 위해 디스커넥터(170)를 해제시켜 2WD로 주행하도록 해야 한다. 이때, 디스커넥터(170)의 체결 및 해제 시점을 고정시키는 경우, 디스커넥터(170)의 체결과 해제 간 전환에 사용되는 에너지 소모량이 증가하여 연비를 저하시킬 수 있고, 모터에 의한 최대 출력이 빈번하게 변하여 운전자에게 불편함을 야기할 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 디스커넥터(170)의 체결 및 해제 시점을 운전자 성향에 따라 변경하는 것이 필요하다.
프로세서(241)는 정속 주행 토크를 기설정된 기준 토크와 비교한다. 프로세서(241)는 정속 주행 토크와 기준 토크의 차이가 임계 범위 내인 경우 기준 토크의 초기값, 요구토크 변화 빈도, 및 중속 구간에서 고 요구토크 유지 시간을 관련인자(제4 관련인자)로 획득한다.
도 3을 참조하면, 프로세서(241)는 정속 주행 토크가 기준 토크의 초기값 e와 유사한 경우, [수학식 3]을 이용하여 기준 토크를 e에서 f로 변경한다.
Figure pat00003
여기서, f는 변경된 기준 토크, e는 초기 기준 토크, e'은 중속 유지 토크, γ는 체결 빈도(요구토크 변화 빈도), t3은 중속 구간에서 고 요구토크 유지 시간이다.
이후, 프로세서는 변경된 기준 토크를 기반으로 정속 주행 토크에 따라 디스커넥터(170)를 체결시키거나 해제시킬 수 있다.
# 외부 요인에 의한 디스커넥터 체결 및 해제 제어
디스커넥터(170)가 해제된 상태에서 차량(100)이 주행하는 중 급작스러운 날씨 변화, 도로 상황 변화 및 사고 다발 구간 등 외부 요인이 급격히 변화하는 경우, 디스커넥터 체결 과정에서 시간이 소요되어 체결되는 도중의 안전성을 확보할 수 없다. 이에, 외부 요인을 미리 인지하여 디스커넥터를 체결하는 제어 전략이 필요하다.
이를 위해, 프로세서(241)는 내비게이션 장치(210)를 활용하여 도로 정보(예컨대, 선회, 등판 및/또는 강판 등) 및 사고 다발 구간 등의 정보를 미리 인지할 수 있다. 프로세서(241)는 도로 구배가 기준 구배를 초과하면 디스커넥터(170)를 체결시키고, 도로 구배가 기준 구배 이하이면 디스커넥터(170)의 해제를 유지하게 한다.
또한, 프로세서(241)는 도로의 선회 반경이 기준 반경을 초과하면, 디스커넥터(170)의 해제를 유지하게 하고, 도로의 선회 반경이 기준 반경 이하이면 디스커넥터(170)를 체결시킨다.
또한, 프로세서(241)는 차량(100)이 사고 다발 구간에 진입 예정인 경우, 디스커넥터(170)를 체결시키고, 사고 다발 구간에 미진입 예정인 경우 디스커넥터(170)의 해제를 유지시킨다.
이외에서, 프로세서(241)는 레인 센서 및 외기 온도 센서 등을 이용하여 디스커넥터(170)의 체결 및 해제를 제어할 수 있다. 프로세서(241)는 레인 센서에 의해 강수가 감지되면 디스커넥터(170)를 체결시키고, 강수가 감지되지 않으면 디스커넥터(170)의 해제를 유지시킨다.
또한, 프로세서(241)는 외기 온도 센서에 의해 측정된 외기 온도가 기준 온도(예: 0 ℃) 이하인 경우 디스커넥터(170)를 체결시키고, 외기 온도가 기준 온도를 초과하는 경우 디스커넥터(170)의 해제를 유지시킨다.
# 디스커넥터 해제 유보 제어
디스커넥터(170) 체결 시 4WD 주행을 통한 높은 출력과 주행 안정성을 구현할 수 있으나, 디스커넥터(170) 체결 중 해제 시점에서 곧바로 해제할 경우 빈번한 체결 및 해제로 인해 연비가 악화될 수 있다. 또한, 디스커넥터(170)가 해제되는 순간의 지면 상황 변화, 급격한 선회 및/또는 등판 또는 강판 등의 다양한 외부 요인들에 신속하게 대응할 수 없다. 이에, 디스커넥터(170) 해제 시 디스커넥터(170)의 해제를 유보하는 제어가 필요하다.
이를 위해, 프로세서(241)는 디스커넥터(170)가 체결된 상태에서 디스커넥터 해제를 지시하는 신호(해제 신호)가 발생하는 경우, 기정해진 시간 경과 및/또는 기정해진 거리 이동 때까지 디스커넥터(170)의 해제를 유보한다. 프로세서(241)는 디스커넥터(170)의 해제를 유보한 상태에서 등판, 강판, 선회, 및/또는 저마찰로 등을 주행함에 따라 디스커넥터(170)의 체결을 지시하는 신호(체결 신호)가 발생하는 경우 다음 해제 신호가 발생할 때까지 디스커넥터(170)의 체결을 유지한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
디스커넥터 제어 장치(240)의 프로세서(241)는 차량(100)의 주행 조건을 인식한다(S110). 프로세서(241)는 내비게이션 장치(210) 및/또는 센싱 장치(220)를 통해 주행 조건을 인식할 수 있다. 여기서, 주행 조건은 디스커넥터(170)의 체결 및 해제 시점 조정이 필요할 수 있는 상황으로, 강판 주행, 선회 주행 및 정속 주행 등으로 구분될 수 있다.
프로세서(241)는 차량(100)의 주행 조건이 강판 주행인지를 확인한다(S120). 다시 말해서, 프로세서(241)는 차량(100)이 내리막길 주행 조건에 있는지를 확인할 수 있다.
프로세서(241)는 차량(100)이 강판 주행 조건이면, 제1 관련인자를 획득한다(S130). 제1 관련인자는 도로 경사도, 회생제동 토크 및/또는 전륜과 후륜의 휠 속도 차이를 포함할 수 있다. 프로세서(241)는 내비게이션 장치(210) 및/또는 센싱 장치(220)를 이용하여 제1 관련인자를 획득할 수 있다.
프로세서(241)는 제1 관련인자에 기반하여 작동 점수를 산정한다(S140). 프로세서(241)는 메모리(242)에 저장된 점수 산정 테이블을 참조하여 인자별 점수를 정할 수 있다. 프로세서(241)는 정해진 인자별 점수를 합하여 제1 작동 점수를 산출한다.
프로세서(241)는 산정된 작동 점수가 제1 기준 점수 이상인지를 확인한다(S150). 여기서, 제1 기준 점수는 시스템 설계자에 의해 사전에 설정되는 값이다.
프로세서(241)는 산정된 제1 작동 점수가 제1 기준 점수 이상이면, 디스커넥터 체결을 결정한다(S160). 예를 들어, 기준 점수가 10점인 경우, 프로세서(241)는 산정된 제1 작동 점수가 15점 이면 디스커넥터 체결을 결정할 수 있다.
한편, 프로세서(241)는 산정된 제1 작동 점수가 제1 기준 점수 미만이면, 디스커넥터 해제(디스커넥터 미체결)를 결정한다(S170). 예컨대, 프로세서(241)는 산정된 제1 작동 점수가 5점으로 제1 기준 점수 10점 미만인 경우 디스커넥터 해제를 결정할 수 있다.
프로세서(241)는 디스커넥터 체결 및 해제 결정에 따라 디스커넥터(170)를 제어한다(S180). 프로세서(241)는 S170에서의 결정에 따라 디스커넥터(170)를 체결시키거나 해제시킬 수 있다.
프로세서(241)는 S120에서 주행 조건이 강판 주행에 해당하지 않는 경우, 주행 조건이 선회 주행인지를 확인한다(S210).
프로세서(241)는 주행 조건이 선회 주행에 해당하는 경우, 제2 관련인자를 획득한다(S220). 제2 관련인자는 스티어링 각도, 스티어링 각속도, 및 차량(100)의 요레이트 오차를 포함할 수 있다. 프로세서(241)는 내비게이션 장치(210) 및/또는 센싱 장치(220)를 이용하여 획득한 도로 곡률(선회 반경)를 고려하여 선회를 위한 스티어링 각도 및 스티어링 각속도를 추정할 수 있다. 또한, 프로세서(241)는 조향각 센서 및 요레이트 센서 등을 이용하여 차량(100)의 요레이트 오차를 확인할 수 있다.
프로세서(241)는 제2 관련인자에 기반하여 제2 작동 점수를 산정한다(S230). 프로세서(241)는 메모리(242)에 기저장된 점수 산정 기준 테이블을 참조하여 인자별 점수를 정할 수 있고, 정해진 인자별 점수를 합산하여 제2 작동 점수를 산정(산출)한다.
프로세서(241)는 산정된 작동 점수가 제2 기준 점수 이상인지를 확인한다(S240). 여기서, 제2 기준 점수는 제1 기준 점수와 같거나 상이할 수 있다.
프로세서(241)는 산정된 제2 작동 점수가 제2 기준 점수 이상이면, 디스커넥터 체결을 결정한다(S250). 프로세서(241)는 산정된 제2 작동 점수가 제2 기준 점수 미만이면, 디스커넥터 해제를 결정한다(S260).
프로세서(241)는 디스커넥터 체결 및 해제 결정에 따라 디스커넥터(170)를 제어한다(S270). 프로세서(241)는 디스커넥터 체결이 결정되면 디스커넥터(170)를 체결시켜 4륜구동으로 주행하게 하고, 디스커넥터 해제가 결정되면 디스커넥터(170)를 해제시켜 2륜구동으로 주행하게 한다.
S210에서 주행 조건이 선회 주행에 해당하지 않는 경우, 프로세서(241)는 주행 조건이 정속 주행에 해당하는지를 확인한다(S310). 이때, 프로세서(241)는 정속 주행이 저속 정속 주행인지, 중속 정속 주행인지, 또는 고속 정속 주행인지를 결정할 수 있다. 프로세서(241)는 차량(100)의 정속 주행 속도 즉, 정속 주행 차속이 저속 구간, 중속 구간 및 고속 구간 중 어느 하나의 구간에 속하는지를 확인하고 그에 따라 저속 정속 주행, 중속 정속 주행 또는 고속 정속 주행으로 판단할 수 있다. 여기서, 저속 구간은 제1 기준 차속 이하인 차속 구간이고, 고속 구간은 제2 기준 차속 초과인 차속 구간이며, 중속 구간은 제1 기준 차속 초과 제2 기준 차속 이하인 차속 구간이다.
프로세서(241)는 주행 조건이 정속 주행에 해당하는 경우, 차량(100)의 정속 주행 속도 즉, 정속 주행 차속이 제1 기준 차속과 유사한지를 확인한다(S320). 프로세서(241)는 정속 주행 차속과 제1 기준 차속의 차이가 임계 범위 내인지를 확인한다.
프로세서(241)는 정속 주행 차속이 제1 기준 차속과 유사하지 않은 경우, 정속 주행 차속이 제2 기준 차속과 유사한지는 확인한다(S330). 프로세서(241)는 정속 주행 차속과 제2 기준 차속의 차이가 임계 범위 내인지를 확인한다.
프로세서(241)는 S320에서 정속 주행 차속이 제1 기준 차속과 유사하거나 또는 S330에서 정속 주행 차속이 제2 기준 차속과 유사한 경우, 제3 관련인자를 획득한다(S340). 제3 관련인자는 제1 기준 차속 및/또는 제2 기준 차속의 초기값(또는 현재 설정값), 정속 유지 시간 및 정속 유지 속도를 관련인자로 획득한다.
프로세서(241)는 제3 관련인자를 활용하여 디스커넥터 체결 및 해제 시점을 조정한다(S350). 프로세서(241)는 제3 관련인자를 활용하여 제1 기준 차속 또는 제2 기준 차속을 변경할 수 있다. 프로세서(241)는 정속 주행 차속이 제1 기준 차속과 유사한 경우, 제3 관련인자에 기반하여 제1 기준 차속을 하향 조정할 수 있다. 프로세서(241)는 정속 주행 차속이 제2 기준 차속과 유사한 경우, 제3 관련 인자를 기반으로 제2 기준 차속을 상향 조정할 수 있다.
프로세서(241)는 조정된 디스커넥터 체결 및 해제 시점에 근거하여 디스커넥터(170)를 제어한다(S360). 프로세서(241)는 변경된 제1 기준 차속 및 제2 기준 차속에 기반하여 디스커넥터(170)를 체결하거나 해제할 수 있다. 프로세서(241)는 정속 주행 차속이 변경된 제1 기준 차속 이하이거나 또는 변경된 제2 기준 차속을 초과하는 경우 디스커넥터(170)를 체결시킬 수 있다. 프로세서(241)는 변경된 제1 기준 차속 초과 또는 변경된 제2 기준 차속 이하인 경우 디스커넥터(170)를 해제시킬 수 있다.
이와 같이, 저속 정속 주행 조건에서 정속 주행 차속이 제1 기준 차속 또는 제2 기준 차속과 유사한 경우 제1 기준 차속을 하향 조정하거나 제2 기준 차속을 상승 조정하므로, 디스커넥터(170)의 체결과 해제 간 전환 없이 2륜구동으로 주행할 수 있어 연비를 개선할 수 있다.
프로세서(241)는 S330에서 정속 주행 차속이 제2 기준 차속과 유사하지 않으면 정속 주행 차속이 제1 기준 차속 초과 제2 기준 차속 이하 인지를 확인한다(S410). 프로세서(241)는 정속 주행 차속이 제1 기준 차속 및 제2 기준 차속과 유사하지 않으면 중속 구간에 속하는지를 확인할 수 있다. 다시 말해서, 프로세서(241)는 차량(100)의 주행 조건이 중속 정속 주행에 해당하는지를 확인할 수 있다.
프로세서(241)는 정속 주행 차속이 제1 기준 차속 초과이며 제2 기준 차속 이하인 경우, 정속 주행 토크가 기준 토크와 유사한지를 확인한다(S420). 프로세서(241)는 차량(100)이 중속 정속 주행 중이면 정속 주행 토크와 기준 토크의 차이가 임계 범위(임계 토크 범위) 내인지를 확인한다.
프로세서(241)는 정속 주행 토크가 기준 토크와 유사한 경우, 제4 관련인자를 획득한다(S430). 프로세서(241)는 정속 주행 토크와 기준 토크의 차이가 임계 범위 내인 경우, 기준 토크의 초기값, 요구토크 변화 빈도, 및 중속 구간에서 고 요구토크 유지 시간을 관련인자로 획득한다.
프로세서(241)는 제4 관련인자를 이용하여 디스커넥터 체결 및 해제 시점을 조정한다(S440). 프로세서(241)는 제4 관련인자를 이용하여 기준 토크를 하향 조정할 수 있다.
프로세서(241)는 조정된 디스커넥터 체결 및 해제 시점에 기반하여 디스커넥터(170)를 제어한다(S450). 프로세서(241)는 정속 주행 토크와 변경된 기준 토크를 비교하고 그 비교결과에 따라 디스커넥터(170)를 체결시키거나 해제시킬 수 있다. 하향 조정된 기준 토크에 기반하여 디스커넥터(170)를 제어하므로, 디스커넥터(170)의 체결과 해제 간 전환 없이 2륜구동으로 주행할 수 있어 연비를 개선할 수 있다.
프로세서(241)는 S410에서 정속 주행 차속이 제1 기준 차속 이하이거나 제2 기준 차속 초과인 경우, 또는 S420에서 정속 주행 토크가 기준 토크와 유사하지 않는 경우, 기존 디스커넥터 체결 및 해제 시점에 기반하여 디스커넥터(170)를 제어한다(S460). 프로세서(241)는 기설정된 제1 기준 차속, 제2 기준 차속 및 기준 토크에 기반하여 디스커넥터(170)의 체결 및 해제를 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법을 도시한 흐름도이다. 본 실시 예는 내비게이션 정보를 이용하여 디스커넥터(170)를 제어하는 방법을 설명한다.
도 5를 참조하면, 프로세서(241)는 디스커넥터(170)가 해제된 상태에서 내비게이션 장치(210)로부터 내비게이션 정보를 수집한다(S510). 이때, 프로세서(241)는 내비게이션 장치(210)로부터 차량(100)의 전방 도로 정보를 제공받을 수 있다. 전방 도로 정보는 전방 도로의 선회각, 구배 및 사고 다발 구간 유무 등을 포함할 수 있다.
프로세서(241)는 내비게이션 정보 내 전방 선회각이 기준 선회각을 초과하는지를 확인한다(S520). 또한, 프로세서(241)는 내비게이션 정보 내 전방 구배가 기준 구배를 초과하는지를 확인한다(S530). 또한, 프로세서(241)는 내비게이션 정보에 기반하여 차량(100)이 사고 다발 구간에 진입하는지를 확인할 수 있다(S540).
프로세서(241)는 전방 선회각이 기준 선회각을 초과하는 경우, 전방 구배가 기준 구배 이하인 경우, 및/또는 사고 다발 구간에 진입하지 않는 경우, 디스커넥터(170)의 해제 상태를 유지한다(S550).
한편, 프로세서(241)는 전방 선회각이 기준 선회각 이하인 경우, 전방 구배가 기준 구배를 초과하는 경우, 및/또는 사고 다발 구간에 진입하는 경우 디스커넥터(170)를 체결시킨다(S560).
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법을 도시한 흐름도이다. 본 실시 예는 차량(100)에 탑재되는 센서들을 이용하여 디스커넥터(170)를 제어하는 방법을 설명한다.
프로세서(241)는 디스커넥터(170)가 해제된 상태에서 차량(100)에 탑재된 센서들을 이용하여 센서 정보를 수집한다(S610). 프로세서(241)는 레인 센서 및/또는 온도 센서를 이용하여 강수량 및 외기 온도(외기온)를 획득할 수 있다.
프로세서(241)는 레인 센서를 이용하여 강수가 감지되는지를 확인한다(S620). 또한, 프로세서(241)는 온도 센서에 의해 측정된 외기온이 기준 온도(예: 0 ℃) 이하인지를 확인한다(S630).
프로세서(241)는 레인 센서에 의해 강수가 감지되는 경우 및/또는 외기온이기준 온도 이하인 경우 디스커넥터(170)를 체결시킨다(S640).
한편, 프로세서(241)는 강수가 감지되지 않거나 및/또는 외기온이 기준 온도를 초과하는 경우 디스커넥터(170)의 해제 상태를 유지시킨다(S650).
본 실시 예에서는 레인 센서에 의한 강수 감지 여부에 따라 디스커넥터(170)의 체결 및 해제를 결정하는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 레인 센서에 의해 감지되는 강수량에 근거하여 디스커넥터(170)의 체결 및 해제를 결정하도록 구현할 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(241)는 레인 센서에 의해 측정된 강수량이 기준 강수량을 초과하면 디스커넥터(170)의 체결을 결정하고, 측정된 강수량이 기준 강수량 이하이면 디스커넥터(170)의 해제를 결정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 디스커넥터 해제 유보 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
프로세서(241)는 차량(100)이 디스커넥터(170)가 체결된 상태로 주행하는 중 디스커넥터 해제 신호 발생을 인식한다(S710). 프로세서(241)는 앞서 설명된 디스커넥터 제어 방법에 따라 디스커넥터 체결 또는 해제를 결정하는 알고리즘(프로그램)에서 디스커넥터 해제 신호가 출력되면 이를 감지한다.
프로세서(241)는 디스커넥터 해제 신호가 발생된 상태에서 디스커넥터 체결 신호 발생 여부를 확인한다(S720). 프로세서(241)는 디스커넥터 체결 또는 해제를 결정하는 알고리즘에서 디스커넥터 체결 신호가 출력되는지를 확인한다.
프로세서(241)는 디스커넥터 체결 신호가 발생하지 않는 경우 디스커넥터 해제 유보 조건을 만족하는지를 확인한다(S730). 프로세서(241)는 디스커넥터 해제 신호 발생 후 기정해진 시간이 경과했는지 및/또는 차량(100)이 기정해진 거리 이상을 이동했는지를 확인한다.
프로세서(241)는 차량(100)이 디스커넥터 해제 유보 조건을 만족하는 경우, S720로 돌아가 디스커넥터 체결 신호 발생 여부를 재확인한다. 프로세서(241)는 재확인 결과에 따라 이후 절차를 수행할 수 있다. 즉, 프로세서(241)는 디스커넥터 해제 신호 발생 후 기정해진 시간 경과 및/또는 기정해진 거리 이상 이동때까지 디스커넥터(170)의 해제를 유보할 수 있다.
프로세서(241)는 디스커넥터 해제 유보 조건을 만족하지 않는 경우 디스커넥터(170)를 해제시킨다(S740). 프로세서(241)는 디스커넥터 해제 신호 발생 후 기정해진 시간 경과 및/또는 기정해진 거리 이상 이동한 경우 디스커넥터(170)의 작동 모드를 체결 상태에서 해제 상태로 전환한다.
프로세서(241)는 S720에서 디스커넥터 체결 신호가 발생한 경우 디스커넥터(170)의 체결 상태를 유지한다(S750). 프로세서(241)는 디스커넥터(170)의 체결을 지시하는 신호(체결 신호)가 발생하는 경우 다음 해제 신호가 발생할 때까지 디스커넥터(170)의 체결을 유지한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory)(1310) 및 RAM(Random Access Memory)(1320)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서(1100) 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서(1100) 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (22)

  1. 차륜구동방식을 전환하는 디스커넥터; 및
    차량의 주행 조건을 인식하고 인식된 주행 조건에서 상기 디스커넥터의 작동과 관련된 적어도 하나의 인자를 획득하고 획득된 적어도 하나의 인자에 기반하여 상기 디스커넥터를 제어하는 프로세서를 포함하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주행 조건은,
    강판 주행 조건, 선회 주행 조건 및 정속 주행 조건 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 주행 조건이 상기 강판 주행 조건인 경우, 내비게이션 장치 및 센싱 장치 중 적어도 하나를 이용하여 노면 경사도, 회생제동 토크, 및 전륜과 후륜의 휠 속도 차이를 획득하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 노면 경사도, 상기 회생제동 토크, 및 상기 전륜과 후륜의 휠 속도 차이 각각에 대한 점수를 산정하여 제1 작동 점수를 산출하고 산출된 제1 작동 점수가 제1 기준 점수 이상이면 상기 디스커넥터를 체결시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 주행 조건이 상기 선회 주행 조건인 경우, 내비게이션 장치 및 센싱 장치 중 적어도 하나를 이용하여 스티어링 각도, 스티어링 각속도, 및 차량의 요레이트 오차를 획득하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 스티어링 각도, 상기 스티어링 각속도, 및 상기 차량의 요레이트 오차 각각에 대한 점수를 산정하여 제2 작동 점수를 산출하고 산출된 제2 작동 점수가 제2 기준 점수 이상이면 상기 디스커넥터를 체결시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 주행 조건이 상기 정속 주행 조건인 경우, 정속 주행 차속과 제1 기준 차속 간의 속도차 또는 상기 정속 주행 차속과 제2 기준 차속 간의 속도차가 임계 차속 범위 내인지를 확인하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 정속 주행 차속와 제1 기준 차속 간의 속도차가 상기 임계 차속 범위 내인 경우, 상기 제1 기준 차속의 초기값, 정속 유지 시간, 및 정속 유지 속도에 기반하여 상기 제1 기준 차속을 하향 조정하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 정속 주행 차속와 제2 기준 차속 간의 속도차가 상기 임계 차속 범위 내인 경우, 상기 제2 기준 차속의 초기값, 정속 유지 시간, 및 정속 유지 속도에 기반하여 상기 제2 기준 차속을 상향 조정하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 정속 주행 차속이 상기 제1 기준 차속 초과이며 상기 제2 기준 차속 이하이며 정속 주행 토크가 기준 토크와 임계 토크 범위 내 차이가 있는 경우, 상기 기준 토크의 초기값, 요구토크 변화 빈도, 및 중속 구간에서 고 요구토크 유지 시간을 획득하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 기준 토크의 초기값, 상기 요구토크 변화 빈도, 및 상기 중속 구간에서 고 요구토크 유지 시간에 기반하여 상기 기준 토크를 하향 조정하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 장치.
  12. 차량의 주행 조건을 인식하는 단계;
    상기 주행 조건에서 디스커넥터의 작동과 관련된 적어도 하나의 인자를 획득하는 단계;
    상기 적어도 하나의 인자에 기반하여 상기 디스커넥터의 작동 모드를 결정하는 단계; 및
    상기 결정에 따라 상기 디스커넥터를 제어하는 단계를 포함하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 주행 조건을 인식하는 단계는,
    강판 주행 조건, 선회 주행 조건 및 정속 주행 조건 중 어느 하나를 상기 주행 조건으로 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인자를 획득하는 단계는,
    상기 강판 주행 조건에서 내비게이션 장치 및 센싱 장치 중 적어도 하나를 이용하여 노면 경사도, 회생제동 토크, 및 전륜과 후륜의 휠 속도 차이를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 디스커넥터의 작동 모드를 결정하는 단계는,
    상기 노면 경사도, 상기 회생제동 토크, 및 상기 전륜과 후륜의 휠 속도 차이 각각에 대한 점수를 산정하여 제1 작동 점수를 산출하는 단계;
    상기 제1 작동 점수를 제1 기준 점수와 비교하는 단계; 및
    상기 제1 작동 점수가 상기 제1 기준 점수 이상인 경우 상기 디스커넥터의 체결을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인자를 획득하는 단계는,
    상기 선회 주행 조건에서 내비게이션 장치 및 센싱 장치 중 적어도 하나를 이용하여 스티어링 각도, 스티어링 각속도, 및 차량의 요레이트 오차를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 디스커넥터의 작동 모드를 결정하는 단계는,
    상기 스티어링 각도, 상기 스티어링 각속도, 및 상기 차량의 요레이트 오차 각각에 대한 점수를 산정하여 제2 작동 점수를 산출하는 단계;
    상기 제2 작동 점수와 제2 기준 점수를 비교하는 단계; 및
    상기 제2 작동 점수가 상기 제2 기준 점수 이상인 경우 상기 디스커넥터의 체결을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인자를 획득하는 단계는,
    상기 정속 주행 조건에서 정속 주행 차속와 제1 기준 차속 간의 속도차가 임계 차속 범위 내인지를 확인하는 단계;
    상기 정속 주행 차속과 제2 기준 차속 간의 속도차가 임계 차속 범위 내인지를 확인하는 단계; 및
    상기 정속 주행 차속와 제1 기준 차속 간의 속도차 또는 상기 정속 주행 차속과 제2 기준 차속 간의 속도차가 상기 임계 차속 범위 내인 경우, 상기 제1 기준 차속 또는 상기 제2 기준 차속의 초기값, 정속 유지 시간, 및 정속 유지 속도를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 디스커넥터의 작동 모드를 결정하는 단계는,
    상기 제1 기준 차속의 초기값, 상기 정속 유지 시간, 및 상기 정속 유지 속도에 기반하여 상기 제1 기준 차속을 하향 조정하는 단계; 및
    조정된 제1 기준 차속에 기반하여 상기 디스커넥터의 체결 또는 해제를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 디스커넥터의 작동 모드를 결정하는 단계는,
    상기 제2 기준 차속의 초기값, 상기 정속 유지 시간, 및 상기 정속 유지 속도에 기반하여 상기 제2 기준 차속을 상향 조정하는 단계; 및
    상기 조정된 제2 기준 차속을 기반으로 상기 디스커넥터의 체결 또는 해제를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인자를 획득하는 단계는,
    상기 정속 주행 조건에서 상기 정속 주행 차속이 상기 제1 기준 차속 초과이며 상기 제2 기준 차속 이하이면 정속 주행 토크와 기준 토크의 차이가 임계 토크 범위 내인지를 확인하는 단계; 및
    상기 정속 주행 토크와 상기 기준 토크의 차이가 상기 임계 토크 범위 내이면 상기 기준 토크의 초기값, 요구토크 변화 빈도, 및 중속 구간에서 고 요구토크 유지 시간을 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 디스커넥터의 작동 모드를 결정하는 단계는,
    상기 기준 토크의 초기값, 상기 요구토크 변화 빈도, 및 상기 중속 구간에서 고 요구토크 유지 시간에 기반하여 상기 기준 토크를 하향 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 디스커넥터 제어 방법.
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