KR101935055B1

KR101935055B1 - 스마트 전기자동차 및 이의 운용방법

Info

Publication number: KR101935055B1
Application number: KR1020120065490A
Authority: KR
Inventors: 김일한
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2019-01-03
Also published as: KR20130142346A

Abstract

본 발명의 스마트 전기자동차는 후진 주차 시 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 운전자의 조작 없이 신속하게 대응해주는 주차보조제어(PAS; Parking Assist System)가 구현되는 SCU(100,Smart Control Unit)와 MCU(12,Motor Control Unit), ABS(20,Anti Brake System) 및 MDPS(30,Motor Driven Power Steering)와 CAN네트워크(200)로 상호 통신하고, 변속레버의 R변속단을 체크해 주차보조제어(PAS)가 실행될 때 SCU(100)에서 제공된 검출된 장애물 근접 거리에 따라 HMI(Human Machine Interface)로 장애물 근접경고음을 보내며, 검출된 장애물 근접 거리에 따라 계산된 회생토크 값을 MCU(12)로 보내 모터(13)의 속도를 제어하거나 운전자의 가속페달(51)의 조작이 반영되지 않는 제한토크 값을 MCU(12)로 보내 모터(13)의 속도를 제어하는 운용 알고리즘을 갖추고, 차량을 최상위레벨에서 제어하는 VCU(11,Vehicle Control Unit)가 포함됨으로써, 모터(13)의 토크제어로 후진 주차 시 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 신속하게 대응되는 특징을 갖는다.

Description

스마트 전기자동차 및 이의 운용방법{Smart Electric Vehicle and Smart Operation Method thereof}

본 발명은 전기자동차에 관한 것으로, 특히 후방 주차 시 편리한 주차기능을 구현하는 주차보조제어(PAS; Parking Assist System)가 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 운전자의 조작 없이 신속하게 대응할 수 있는 스마트 전기자동차 및 이의 운용방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 고속주행이나 저속주행 또는 주차 이동이든 다양한 외부환경의 지배를 받으면서 운행될 수밖에 없고, 운전자는 이러한 다양한 외부환경에 대해 적극적으로 대응해 자동차를 제어함으로써 어떠한 사고 없이 안전운행을 하게 된다.

하지만, 자동차의 안전운행 여부가 운전자 개개인의 운전 실력과 상황대처능력에 전적으로 의존되면, 생활필수품으로 취급되고 있는 자동차에 대한 운전 미숙자의 접근성이 제한될 수밖에 없다.

그러므로, 운전자의 적극적인 대처 없이도 안전운행이 확보될 수 있도록 발전된 전자 및 제어기술을 기반으로 한 다양한 차량제어기술들이 자동차에 적용됨으로써, 자동차에 대한 운전 미숙자의 접근성을 높이고 특히 운전 능숙자의 제어편리성도 함께 높여 주게 된다.

통상, 상기와 같은 다양한 차량제어기술들을 적용한 자동차는 스마트 자동차로 칭한다.

스마트 자동차에 적용된 차량제어기술의 예로서, 스마트주행제어(ASCC; Advanced Smart Cruse Control)와, 비상제동제어(AEBS; Auto Emergence Braking System), 등판주행제어(HSA; Hill Start Assist), 하강주행제어(HDC; Hill Decent Control), 주차조향제어(SPAS; Smart Parking Assist System) 및 주차보조제어(PAS; Parking Assist System)를 들 수 있다.

상기 스마트주행제어(ASCC)는 주행 시 운전자의 페달조작 없이 주행속도를 자동으로 유지하면서 선행차량과 차간거리도 유지해 안전을 확보해주는 기능이다.

상기 비상제동제어(AEBS)는 주행 시 운전자의 조작 없이도 선행차량과 형성하는 차간거리를 안전하게 확보해주는 기능이다.

상기 등판주행제어(HSA)는 오르막길에서 정지 후 출발할 때 밀림방지로 안전을 확보해주는 기능이고, 상기 하강주행제어(HDC)는 험한 비탈길에서 내리막 주행을 부드럽게 하여 안전을 확보해주는 기능이다.

상기 주차조향제어(SPAS)는 주차 시 변속레버의 시프트 변속 없이도 편리한 후방 주차기능이고, 상기 주차보조제어(PAS)는 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 신속하게 대응해주는 후방 주차기능이다.

이하, 상기 스마트주행제어(ASCC)는 ASCC로 칭하고, 상기 비상제동제어(AEBS)는 AEBS로 칭하며, 상기 등판주행제어(HSA)는 HSA로 칭하고, 상기 하강주행제어(HDC)는 HDC로 칭하고, 상기 주차조향제어(SPAS)는 SPAS로 칭하고, 상기 주차보조제어(PAS)는 PAS로 칭한다.

그러나, ASCC와, AEBS, HSA, HDC, SPAS 및 PAS와 같은 스마트 기능들은 실차에 적용되기 위해선 자동차의 운행에 관련된 전자기기와 협조 제어되도록 특화되어야 하고, 이러한 측면은 친환경차량으로 현재 크게 부각되고 있는 전기자동차에 대한 실차 적용성을 크게 제한하게 된다.

이중 가장 큰 이유는 전기자동차는 내연기관타입 자동차와 달리 변속기(Transmission)가 없음에 기인된다.

일례로, 주행속도를 변화시키기 위해 변속레버를 조작하면, 내연기관타입 자동차에서는 변속레버의 조작이 변속기의 기어단 변환을 가져오는데 반해, 전기자동차에서는 기어단 변환이 아닌 모터 토크 변환을 가져온다.

이에 따라, 전기자동차가 스마트 전기자동차로 개발 및 상품화되기 위해선 ASCC와, AEBS, HSA, HDC, SPAS 및 PAS등이 동력원인 모터와 연계되도록 특화되어야 하고, 특히 모터의 토크제어를 스마트 기능에 맞춰 최적화할 수 있는 기술의 개발이 요구될 수밖에 없다.

국내특허공개10-2009-0042359(2009년04월30일)

상기 특허문헌은 후륜용 모터가 구비된 하이브리드 자동차에서 조향각(또는 선회각)을 기반으로 한 모터 토크의 최적 제어가 구현됨으로써, 하이브리드 차량에서도 스마트 개념(Smart Concept)이 적용될 수 있음을 나타낸다.

이를 위해, 상기 특허문헌은 운전자 요구파워와 차량 속도 및 배터리 SOC를 기반으로 모터보조 수행여부가 판단되고, 조향각과 조향각 변화율 및 차량 속도를 모니터링한 후 조향각이 기준값 이상인지(급선회)여부가 판단되며, 기준값 이상의 조향각에 따른 최대 및 최소계수와 조향각 변화율에 따른 최대 및 최소계수를 계산한 다음 필요한 모터 보조량이 결정되고, 결정된 모터 보조량에 운전자 요구파워와 차량 속도 및 배터리 SOC 조건들을 합산함으로써 모터 토크가 최적 제어된다.

그러므로, 상기 특허문헌은 모터의 토크제어를 통해서 주행시 운전자의 페달조작 없이 주행속도를 자동으로 유지하면서 선행차량과 차간거리도 유지해 안전을 확보해주는 ASCC와 같은 스마트 기능이 구현될 수 있고, 이로부터 모터를 동력원으로 하는 전기자동차가 스마트 전기 자동차로 개발될 수 있음을 나타낸다.

하지만, 전기자동차가 스마트 전기자동차로 개발되기 위해선 모터의 토크제어만으로는 충분할 수 없고, 특히 전기자동차의 운행에 관련된 전자기기와 협조 제어되기 위한 모터 토크 제어기술이 더 요구될 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 주행시 운전자의 페달조작 없이 주행속도를 자동으로 유지하면서 선행차량과 차간거리도 유지해 안전을 확보해주는 ASCC나 또는 주행시 운전자의 조작 없이도 선행차량과 형성하는 차간거리를 안전하게 확보해주는 AEBS나 또는 오르막길에서 정지후 출발할 때 밀림방지로 안전을 확보해주는 HSA나 또는 험한 비탈길에서 내리막 주행을 부드럽게 하여 안전을 확보해주는 HDC나 또는 주차 시 변속레버의 시프트 변속 없이도 편리한 후방 주차기능을 제공해주는 SPAS나 또는 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 토크제어로 신속하게 대응해주는 편리한 후방주차기능을 제공해주는 PAS와 같은 스마트 기능이 구현됨으로써, 내연기관 자동차와 같이 스마트 차량제어기술이 적용되어 상품화될 수 있는 스마트 전기자동차 및 이의 운용방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 후진 주차 시 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 운전자의 조작 없이 신속하게 대응해주는 PAS가 구현될 수 있는 스마트 전기자동차 및 이의 운용방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스마트 전기자동차는 배터리 전력을 이용해 동력을 발생하는 모터와, 상기 모터를 제어하는 MCU(Motor Control Unit)와, 차량 제동을 수행하는 ABS(Anti Brake System)와, 차량 조향을 수행하는 MDPS(Motor Driven Power Steering)와, 차량의 상태를 운전자에게 보여주는 HMI(Human Machine Interface)과 상호 통신하는 CAN네트워크와;

차량의 변속단을 변경하는 변속레버와;

차량 가속을 위한 가속페달과 차량 제동을 위한 브레이크페달과;

상기 CAN네트워크로 상호 통신하고, SPAS버튼의 조작신호와 전후방센서의 장애물 검출신호가 처리되는 LIN네트워크를 갖추고, 상기 CAN네트워크를 이용한 상호 통신으로 후방 주차 시 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 운전자의 조작 없이 신속하게 대응해주는 주차보조제어(PAS; Parking Assist System)가 수행되는 SCU(Smart Control Unit)와;

상기 CAN네트워크로 상호 통신하고, 상기 주차보조제어 실행 시 상기 변속레버의 R변속단을 체크해 상기 주차보조제어가 실행될 때 상기 SCU에서 제공된 검출된 장애물 근접 거리에 따라 상기 HMI로 장애물 근접경고음을 보내며, 검출된 장애물 근접 거리에 따라 계산된 회생토크 값을 상기 MCU로 보내 상기 모터의 속도를 제어하거나 운전자의 상기 가속페달의 조작이 반영되지 않는 제한토크 값을 상기 MCU로 보내 상기 모터의 속도를 제어하는 운용 알고리즘을 갖추고, 차량을 최상위레벨에서 제어하는 VCU(Vehicle Control Unit); 가 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 운용 알고리즘은 주차보조제어모드에 더해 주행시 운전자의 조작 없이도 주행안전을 확보해주는 스마트주행제어모드와, 주행시 운전자의 조작 없이도 선행차량과 형성하는 차간거리를 안전하게 확보해주는 비상제동제어모드와, 내리막길 주행시 상기 운전자의 조작 없이도 안전을 확보하는 하강주행제어모드와, 오르막길 주행시 상기 운전자의 조작 없이도 안전을 확보하는 등판주행제어모드와, 주차 시 변속레버의 시프트 변속 없이도 편리한 후방 주차기능을 제공해주는 주차조향제어모드가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스마트 전기자동차의 운용방법은 버튼의 온(On)조작신호를 감지한 SCU(Smart Control Unit)가 후방 주차 시 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 토크제어로 신속하게 대응해주는 주차보조제어(PAS; Parking Assist System)를 준비하고, 차량을 최상위레벨에서 제어하는 VCU(Vehicle Control Unit)가 변속레버의 R변속단을 확인하는 스마트주차보조진입단계;

상기 SCU는 전후방센서로부터 제공된 후방영역내 장애물을 인식해 설정된 근접거리 안에 들어올 때 운전자에게 경고해주는 경고모드를 수행하고, 상기 VCU는 CAN 통신으로 상기 SCU로부터 획득한 상기 장애물의 근접거리 정보에 따라 회생제동토크나 제한토크를 각각 계산한 다음 MCU(Motor Control Unit)로 제공하며, 상기 MCU는 상기 회생제동토크를 기반으로 모터속도를 제어하거나 상기 제한토크를 기반으로 모터속도를 제어하는 스마트주차보조실행단계;

상기 회생제동토크나 상기 제한토크가 상기 VCU에서 상기 MCU로 제공되지 않으면, 상기 MCU는 모터토크 제어를 중단하는 스마트주차보조완료단계;

가 포함되어 실행되는 것을 특징으로 한다.

상기 스마트주차보조실행단계에서, 상기 SCU는 상기 장애물과의 근접거리 변화에 따라 운전자가 다르게 인식하도록 변화를 준다.

상기 스마트주차보조실행단계에서, 상기 회생제동토크는 상기 근접거리 내에서 돌발장애물이 검출될 때 적용되고, 상기 제한토크는 상기 근접거리 내에서 돌발장애물이 검출되지 않을 때 적용된다.

상기 스마트주차보조실행단계에서, 상기 회생제동토크를 기반으로 제어되는 모터속도는 차량의 영속 제어로 실행되고, 상기 제한토크를 기반으로 제어되는 모터속도는 운전자의 가속페달 조작정도에 영향을 받지 않는다.

이러한 본 발명은 내연기관 자동차와 같이 스마트 차량제어기술이 전기자동차에서 실용화됨으로써, 실질적인 스마트 전기자동차를 통해 상품성이 크게 높아지고 운전자에게는 후진 주차 시 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 운전자의 조작 없이 신속하게 대응해주는 스마트 기능을 활용한 드라이빙 편의성이 제공되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 모터의 토크제어로직 최적화로 PAS가 구현됨으로써 돌발장애물로 인한 운전자의 불편이 해소될 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 모터의 토크제어로직 최적화만으로 PAS가 작동됨으로써, 스마트 전기자동차 구축 시 기기에 대한 설계 변경 없이 그대로 적용될 수 있어 비용 상승 요인이 제거되는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 전기자동차의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 운용 알고리즘을 구현하기 위한 VCU(Vehicle Control Unit)과 MCU(Motor Control Unit) 및 모터의 제어블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 스마트 전기자동차에 적용된 운용 알고리즘이고, 도 4는 본 발명에 따른 스마트 전기자동차의 후진 주차 시 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 토크제어로 신속하게 대응해주는 PAS(Parking Assist System)를 위한 제어로직이며, 도 5는 본 발명에 따른 PAS(Parking Assist System)가 실행되는 스마트 전기자동차의 작동상태이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 스마트 전기자동차의 구성을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 스마트 전기자동차(1)는 고전압 배터리 전력을 이용해 동력을 발생하는 동력유닛(10)과, 차량 제동을 수행하는 ABS(20, Anti Brake System)와, 차량 조향을 수행하는 MDPS(30, Motor Driven Power Steering)와, 차량 주행속도 변경을 위한 변속레버(40)와, 차량을 가속 및 감속하기 위한 페달유닛(50)과, 운전석을 이루어 다양한 정보들을 디스플레이하는 HMI(60,Human Machine Interface)와, 주행도로의 노면상태를 검출하여 제공하는 노면검출센서(70)와, 주행환경변화에 능동적으로 대처함으로써 운전자의 적극적인 대처 없이도 안전운행을 확보해 주는 SCU(100, Smart Control Unit)과, 동력유닛(10)이 SCU(100)과 상호통신하기 위한 CAN네트워크(200)와, SCU(100)의 내부 통신을 위한 LIN네트워크(300)를 포함된다.

상기 동력유닛(10)은 차량 제어를 위한 최상위 레벨에서 변속단 정보와 차량 가속 및 차량 감속 정보가 포함된 다양한 정보로 차량을 제어하는 VCU(11, Vehicle Control Unit)와, VCU(11)에 연계되어 모터 토크를 제어하는 MCU(12, Motor Control Unit)와, MCU(12)의 제어로 모터 출력이 변화되는 모터(13)로 구성된다.

이러한 구성은 일반적인 전기자동차에 구비된 동력유닛의 구성과 동일하다.

하지만, 본 실시예에서 상기 VCU(11)는 스마트 전기자동차를 구현하도록 모터(13)를 제어하는 토크제어로직이 더 구현되는 차이가 있다.

상기 VCU(11)에서 구현되는 토크제어로직은 스마트 기능인 ASCC나 또는 AEBS나 또는 HSA나 또는 HDC나 또는 SPAS나 또는 PAS를 위한 알고리즘과 연계되고, 이는 이후 상세히 기술된다.

전술된 바와 같이, 상기 ASCC는 주행 시 운전자의 페달조작 없이 주행속도를 자동으로 유지하면서 선행차량과 차간거리도 유지해 안전을 확보해주는 스마트주행제어(ASCC; Advanced Smart Cruse Control)기능이다.

상기 AEBS는 주행 시 운전자의 조작 없이도 선행차량과 형성하는 차간거리를 안전하게 확보해주는 비상제동제어(AEBS; Auto Emergence Braking System)기능이다.

상기 HSA는 오르막길에서 정지 후 출발할 때 밀림방지로 안전을 확보해주는 등판주행제어(HSA; Hill Start Assist)기능이고, 상기 HDC는 험한 비탈길에서 내리막 주행을 부드럽게 하여 안전을 확보해주는 하강주행제어(HDC; Hill Decent Control)기능이다.

상기 SPAS는 주차 시 변속레버의 시프트 변속 없이도 편리한 후방 주차기능을 제공하는 주차조향제어(SPAS; Smart Parking Assist System)기능이고, 상기 PAS는 후방 주차 시 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 토크제어로 신속하게 대응해주는 주차보조제어(PAS; Parking Assist System)기능이다.

도 2는 본 실시예에 따른 VCU(11)과 MCU(12) 및 모터(13)가 제어블록을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 제어블록은 VCU(11)가 담당하는 역할과 MCU(12)가 담당하는 역할이 서로 분담되도록 구성되고, 상기 VCU(11)에는 PI(Proportion and Integration)타입 속도PI제어기(11a)가 포함되고, 상기 MCU(12)에는 3상PWM 제어를 위한 3상PWM블록(12a)과, 3상을 2상으로 변환하는 3/2변환기(12b)와, 2상을 3상으로 변환하는 2/3변환기(12c)와, PI(Proportion and Integration)타입 전류PI제어기(12d)가 포함된다.

이로 인해 스마트 기능이 이루어지면, MCU(12)에서는 속도가 연산되어 VCU(11)로 제공되고, VCU(11)에서는 MCU(12)에서 제공된 속도정보를 속도PI제어기(11a)의 피드백 정보로 사용해 지령 속도가 계산된 후 CAN네크워크(200)로 ASCC를 담당하는 SCU(110) 및 MDPS(30)와 상호 통신함으로써 계산된 지령 속도가 최종적으로 확정된다.

반면, 스마트 기능이 해제되면, VCU(11)가 담당하던 속도제어 기능은 비활성화 된다.

한편, 상기 ABS(20, Anti Brake System)는 휠락(Wheel Lock)을 방지하면서 제동을 수행하고, 상기 MDPS(30, Motor Driven Power Steering)는 전동식 조향장치이며, 상기 변속레버(40)는 운전자의 시프트(Shift) 및 셀렉트(Select)로 변속단을 변경하도록 시프트레버를 갖춘 변속수단으로서, 이는 일반적인 전기자동차의 구성과 동일하다.

상기 페달유닛(50)은 차량을 가속하기 위한 가속페달(51)과, 차량을 감속하기 위한 브레이크페달(52)로 구성되고, 이는 일반적인 전기자동차의 구성과 동일하다.

상기 HMI(60,Human Machine Interface)는 차량의 모든 주행상태와 함께 스마트유닛(100)을 통해 구현되는 모든 스마트 기능을 시각 및 청각으로 운전자에게 제공되도록, 일반적인 클러스터(Cluster)에 더해 디스플레이 화면과 부저등이 더 포함된다.

상기 노면검출센서(70)는 오르막길 주행 또는 내리막길 주행 상태가 판단되도록 주행도로의 노면 경사를 검출해 VCU(11)로 제공하는 틸트센서(71)와, 오르막길을 올라가기 위한 스마트 등판모드나 또는 내리막길을 내려가기 위한 스마트 하강모드가 선택될 수 있는 HDC버튼(72)으로 구성된다.

상기 틸트센서(71)의 정보와 상기 HDC버튼(72)의 신호가 VCU(11)로 제공되도록 회로가 구성되지만, 필요시 SCU(100)로 제공되도록 회로가 구성될 수 있다.

본 실시예에서 HDC버튼(72)의 신호가 VCU(11)나 또는 SCU(100)에 입력됨으로써 스마트 기능중 하나인 오르막길 주행시 안전을 확보하는 HSA가 구현되고, 또한 내리막길 주행시 안전을 확보하는 HDC가 구현될 수 있다.

통상, HSA나 HDC는 이를 위한 전용 컨트롤러로서 DSC(Decent Smart Controller)가 적용될 수 있고, SCU(100)을 구성하는 SC(110, Smart Controller)가 상기 DSC(Decent Smart Controller)를 대체할 수 있다.

한편, 상기 SCU(100)는 운전자 의지와 주행차량이 처한 외부조건에 대한 정보를 받아들여 스마트 기능이 구현되는 SC(110, Smart Controller)와, 주행차량이 처한 외부조건에 대한 정보를 검출해 SC(110)로 제공하기 위한 물체감지센서(120)와, 운전자 의지 정보를 SC(110)로 제공하기 위한 모드버튼(130)으로 구성된다.

상기 SC(110)는 ASCC와, AEBS, HSA, HDC, SPAS 및 PAS가 모두 구현될 수 있는 범용 컨트롤러로 작용한다.

하지만, 필요에 따라 상기 SC(110)는 ASCC나 또는 AEBS나 또는 HSA나 또는 HDC나 또는 SPAS나 또는 PAS가 각각 개별적으로 구현하는 컨트롤러로 작용할 수 도 있다.

일례로, ASCC에는 SC(110)대신 ASCC ECU가 적용될 수 있고, AEBS에는 SC(110)대신 ABS ECU가 적용될 수 있으며, HSA와 HDC에는 SC(110)대신 DSC ECU가 적용될 수 있고, SPAS에는 SC(110)대신 SPAS ECU가 적용될 수 있으며, PAS에는 SC(110)대신 PAS ECU가 적용될 수 있다.

그러므로, 본 실시예에서는 ASCC나 또는 AEBS나 또는 HSA나 또는 HDC나 또는 SPAS나 또는 PAS가 전기자동차용으로 별도 개발될 필요가 없고, 내연기관 자동차에 기 적용된 ASCC나 또는 AEBS나 또는 HSA나 또는 HDC나 또는 SPAS나 또는 PAS를 어떠한 기기적인 설계변경이 없이도 전기자동차에 그대로 적용될 수 있다.

한편, 상기 물체감지센서(120)는 차량의 측면에 대한 주변정보를 검출해 SCU(110)로 전송하는 사이드센서(121)와, 차량의 전방과 후방에 대한 주변정보 를 검출해 SCU(110)로 전송하는 전후방센서(122)로 구성된다.

여기서, 상기 사이드센서(121)와 상기 전후방센서(122)는 초음파센서나 레이다가 적용될 수 있으며, 통상 동일한 작용 및 효과가 달성될 수 있는 경우 제한되지 않는다.

상기 모드버튼(130)은 후방 주차 시 스마트 기능이 구현되도록 시작신호를 SC(110)로 전송하도록 ASCC 셋스위치와 레버등이 포함된 SPAS버튼(131)과, 크루즈 주행시 스마트 기능이 구현되도록 시작신호를 SC(110)로 전송하는 ASCC버튼(132)과, 비상제동시 스마트 기능이 구현되도록 시작신호를 SC(110)로 전송하는 AEBS버튼(133)을 포함한다.

여기서, 상기 SPAS버튼(131)은 SPAS 와 PAS와 연계되고, 상기 ASCC버튼(132)은 ASCC와 연계되며, 상기 AEBS버튼(133)은 AEBS와 연계된다.

상기 CAN네트워크(200)는 VCU(11)와, MCU(12), ABS(20), MDPS(30), HMI(60) 및 SC(110)사이의 내부와 외부 통신을 담당하고, 상기 LIN네트워크(300)는 SC(110)와 사이드센서(121) 및 전후방센서(122)사이의 내부 통신을 담당한다.

이를 위한 통신 프로토콜은 정해진 조건에 따라 서로 규약된다.

한편, 도 3은 본 실시예에 따른 스마트 전기자동차에 적용된 운용 알고리즘으로서, 이러한 운용 알고리즘은 VCU(11)나 또는 SC(110)에 탑재될 수 있다.

상기 운용 알고리즘은 S10의 키온(Key-On)을 통해 실행 상태로 전환되고, 운전자 의지로 입력된 S20의 모드작동신호는 S30에서 운용될 실행모드로 선택된다.

여기서, 상기 모드작동신호는 SPAS버튼(131)과, ASCC버튼(132), AEBS버튼(133) 및 HDC버튼(72)의 신호로부터 제공된다.

상기 운용 알고리즘의 실행모드는 S40의 크루즈모드와, S50의 제동모드와, S60의 하강모드와, S70의 등판모드와, S80의 주차모드 및 S90의 장애물모드로 구분된다.

본 실시예에서 정의된 상기 크루즈모드는 ASCC 구현을 위한 알고리즘이고, 상기 제동모드는 AEBS 구현을 위한 알고리즘이며, 상기 하강모드는 HDC 구현을 위한 알고리즘이고, 상기 등판모드는 HSA 구현을 위한 알고리즘이며, 상기 주차모드는 SPAS 구현을 위한 알고리즘이고, 상기 장매물모드는 PAS 구현을 위한 알고리즘이다.

상기 운용 알고리즘의 실행모드는 S100과 같이 운전자 의지를 통해 모드중지신호가 입력됨으로써 중지되고, 상기 운용 알고리즘이 중지되면 S200과 같이 또 다른 모드작동신호가 입력되기 전까지 대기상태로 유지된다.

한편, 도 4는 스마트 전기자동차에 적용된 PAS를 위한 로직으로서, 상기 PAS는 후진 주차 시 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 토크제어로 신속하게 대응해주는 스마트 기능을 나타낸다.

S90은 스마트 전기자동차에서 구현되는 다양한 스마트 기능 중 장매물모드를 의미하고, 상기 장매물모드는 S910내지 S950으로 실행되는 PAS로 구현된다.

S910은 PAS가 구현되는 단계로서, 이를 위해 SC(110)는 SPAS버튼(131)의 조작으로 활성화되고, VCU(11)는 변속레버(40)로부터 신호가 입력되는지 여부를 체크한다.

이때, 상기 SC(110)는 PAS ECU일 수 있다.

이러한 상태는 도 5에 도시된 바와 같이 SC(110)가 SPAS버튼(131)의 온(On)신호(a)를 입력받고, VCU(11)가 변속레버(40)의 변속단 신호(b)를 입력받고, 브레이크페달(52)의 페달조작신호(b)를 입력받음으로써 이루어진다.

본 실시예에서 상기 VCU(11)는 변속단 신호(b)를 통해 변속레버(40)가 R 변속단임을 확인하며, 변속레버(40)가 R단에 있을 경우에 만 PAS를 실행시키게 된다.

그러므로, 상기 변속단 신호(a)와 상기 SPAS버튼신호(a)는 앤드(And)조건으로서, 이들 모두가 만족될 경우 만 PAS가 구현된다.

S910의 체크결과 PAS 실행조건이 만족되면, 상기 PAS는 S920내지 S923으로 실행되는 경고모드(A)와 함께 S930내지 S953로 실행되는 모터모드(B)로 구분되어 동시에 실행된다.

상기 경고모드(A)의 실행은 S921과 같이 전후방센서(122)가 후방영역(Pz)에서 나타날 수 있는 장애물을 검출하고, SC(110)가 상기 전후방센서(122)의 장애물검출신호를 인식함으로써 시작된다.

S922는 상기 SC(110)가 입력된 장애물검출신호로 인식된 장애물과의 근접거리를 계산하는 단계로서, 이를 통해 차량과 장애물사이의 거리 근접이 얼마나 가깝게 되었는지를 판단한다.

S922의 판단결과 거리 근접이 가까워 운전자의 주위가 필요하다고 판단된 경우, S923과 같이 이러한 상태임을 운전자에게 청각수단(또는 시각수단)으로 알려 주의를 환기시켜 준다.

이때, 상기 경고음은 장애물과의 근접거리 정도에 따라 소리 크기나 음주기를 달리하여 준다.

이러한 상태는 도 5에 도시된 바와 같이 전후방센서(122)의 검출신호(c)가 SC(110)로 입력되며, SC(110)는 VCU(11)와 CAN네트워크(200)로 상호통신(d)함으로써 SC(110)에서 요청한 경고음 신호가 VCU(11)에 전달되고, VCU(11)는 HMI(60)로 경고음신호(e)를 내보내줌으로써 이루어진다.

상기 모터모드(B)의 실행은 S930과 같이 후방영역(Pz)의 장애물과 갖는 근접정도에 대한 거리변화를 인식함으로써 시작되며, 이러한 인식은 근접거리 값의 급격한 변화를 기준으로 한다.

일례로, 근접거리 값의 급격한 변화는 가까운 거리에서 급작스럽게 검출되는 돌발장애물을 예로 들 수 있다.

S930의 체크결과 근접거리 값의 변화가 급변하면 VCU(11)는 S941내지 S944와 같이 모터(13)의 토크를 회생제동 가능하도록 제어하고, 반면 S930의 체크결과 근접거리 값의 변화가 급변하지 않으면 VCU(11)는 S951내지 S953와 같이 모터(13)의 토크가 제한되도록 제어한다.

모터(13)를 회생제동토크로 제어하면, S941과 같이 VCU(11)는 회생제동토크를 계산하면, S942와 같이 VCU(11)는 계산된 회생토크 값을 MCU(12)로 전달하고, S943과 같이 MCU(12)가 회생토크 값으로 모터(13)를 제어함으로써 차량 감속과 함께 회생제동을 동시에 구현하는 상태가 된다,

이러한 상태는 도 5에 도시된 바와 같이 VCU(11)가 MCU(12)와 CAN네트워크(200)로 상호 통신하고, 이를 통해 회생토크정보(x)가 VCU(11)로부터 MCU(12)로 전달됨으로써 실행된다.

통상, MCU(12)의 회생제동구현은 전기자동차의 일반적인 기능이다.

S944는 MCU(12)를 통한 회생제동시 모터(13)의 회전속도가 VCU(11)에서 계산된 회생토크 값으로 차량의 영속제어가 수행되는 단계이고, 이는 S930의 체크결과 근접거리 값의 변화가 급변되는 조건이 해소될 때 까지 지속된다.

한편, 모터(13)를 제한 토크로 제어하면, S951과 같이 VCU(11)는 근접정도 값에 따라 토크 제한 값을 계산한다.

이 경우, 가속페달(51)의 조작 신호가 VCU(11)에 입력되더라도 VCU(11)에서는 가속페달(51)의 조작정도를 반영하지 않고 토크 제한 값을 계산한다.

S952는 VCU(11)가 계산된 제한토크 값을 MCU(12)로 전달하는 단계이고, S953은 MCU(12)는 제한토크 값으로 모터(13)를 제어하는 상태가 된다,

이러한 상태는 도 5에 도시된 바와 같이 VCU(11)는 MCU(12)와 CAN네트워크(200)로 상호 통신하여 제한 토크정보(z)를 MCU(12)로 전달함으로써 실행되고, 가속페달(51)의 조작에 따른 페달신호(y)가 VCU(11)로 입력되더라도 VCU(11)는 가속페달(51)의 조작정도를 반영하지 않음으로써 차량은 운전자에 의한 가속페달(51)의 조작정도에 전혀 영향을 받지 않고 제어된다.

통상, 제한된 토크로 모터(13)의 회전속도를 제어 하는 단계는 S930의 체크결과 근접거리 값의 변화가 급변되는 조건이 충족될 때 중지된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 스마트 전기자동차는 후방 주차 시 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 운전자의 조작 없이 신속하게 대응해주는 주차보조제어(PAS; Parking Assist System)가 구현되는 SCU(100,Smart Control Unit)와 MCU(12,Motor Control Unit), ABS(20,Anti Brake System) 및 MDPS(30,Motor Driven Power Steering)와 CAN네트워크(200)로 상호 통신하고, 변속레버의 R변속단을 체크해 주차보조제어(PAS)가 실행될 때 SCU(100)에서 제공된 검출된 장애물 근접 거리에 따라 HMI(Human Machine Interface)로 장애물 근접경고음을 보내며, 검출된 장애물 근접 거리에 따라 계산된 회생토크 값을 MCU(12)로 보내 모터(13)의 속도를 제어하거나 운전자의 가속페달(51)의 조작이 반영되지 않는 제한토크 값을 MCU(12)로 보내 모터(13)의 속도를 제어하는 운용 알고리즘을 갖추고, 차량을 최상위레벨에서 제어하는 VCU(11,Vehicle Control Unit)가 포함됨으로써, 모터(13)의 토크제어로 후진 주차 시 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 신속하게 대응될 수 있다.

1 : 스마트 전기자동차
10 : 동력유닛 11 : VCU(Vehicle Control Unit)
12 : MCU(Motor Control Unit)
13 : 모터 20 : ABS(Anti Brake System)
30 : MDPS(Motor Driven Power Steering)
40 : 변속레버
50 : 페달유닛 51 : 가속페달
52 : 브레이크페달 60 : HMI(Human Machine Interface)
70 : 노면검출센서
71 : 틸트센서 72 : HDC버튼
100 : SCU(Smart Control Unit)
110 : SC(Smart Controller)
120 : 물체감지센서 121 : 사이드센서
122 : 전후방센서
130 : 모드버튼 131 : SPAS버튼
132 : ASCC버튼 133 : AEBS버튼
200 : CAN네트워크 300 : LIN네트워크

Claims

배터리 전력을 이용해 동력을 발생하는 모터와, 상기 모터를 제어하는 MCU(Motor Control Unit)와, 차량 제동을 수행하는 ABS(Anti Brake System)와, 차량 조향을 수행하는 MDPS(Motor Driven Power Steering)와, 차량의 상태를 운전자에게 보여주는 HMI(Human Machine Interface)과 상호 통신하는 CAN네트워크와;
차량의 변속단을 변경하는 변속레버와;
차량 가속을 위한 가속페달과 차량 제동을 위한 브레이크페달과;
상기 CAN네트워크로 상호 통신하고, SPAS버튼의 조작신호와 전후방센서의 장애물 검출신호가 처리되는 LIN네트워크를 갖추고, 상기 CAN네트워크를 이용한 상호 통신으로 후방 주차 시 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 운전자의 조작 없이 신속하게 대응해주는 주차보조제어(PAS; Parking Assist System)가 수행되는 SCU(Smart Control Unit)와;
상기 CAN네트워크로 상호 통신하고, 상기 주차보조제어 실행 시 변속레버의 R변속단을 체크해 상기 주차보조제어가 실행될 때 상기 SCU에서 제공된 검출된 장애물 근접 거리에 따라 상기 HMI로 장애물 근접경고음을 보내며, 검출된 장애물 근접 거리에 따라 계산된 회생토크 값을 상기 MCU로 보내 상기 모터의 속도를 제어하거나 운전자의 상기 가속페달의 조작이 반영되지 않는 제한토크 값을 상기 MCU로 보내 상기 모터의 속도를 제어하는 운용 알고리즘을 갖추고, 차량을 최상위레벨에서 제어하는 VCU(Vehicle Control Unit);
가 포함된 것을 특징으로 하는 스마트 전기자동차.
청구항 1에 있어서, 상기 운용 알고리즘은 주차보조제어모드에 더해 주행시 운전자의 조작 없이도 주행안전을 확보해주는 스마트주행제어모드와, 주행시 운전자의 조작 없이도 선행차량과 형성하는 차간거리를 안전하게 확보해주는 비상제동제어모드와, 내리막길 주행시 상기 운전자의 조작 없이도 안전을 확보하는 하강주행제어모드와, 오르막길 주행시 상기 운전자의 조작 없이도 안전을 확보하는 등판주행제어모드와, 주차 시 변속레버의 시프트 변속 없이도 편리한 후방 주차기능을 제공해주는 주차조향제어모드가
더 포함되는 것을 특징으로 하는 스마트 전기자동차.
버튼의 온(On)조작신호를 감지한 SCU(Smart Control Unit)가 후진 주차 시 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 토크제어로 신속하게 대응해주는 주차보조제어(PAS; Parking Assist System)를 준비하고, 차량을 최상위레벨에서 제어하는 VCU(Vehicle Control Unit)가 변속레버의 R변속단을 확인하는 스마트주차보조진입단계;
상기 SCU는 전후방센서로부터 제공된 후방영역내 장애물을 인식해 설정된 근접거리 안에 들어올 때 운전자에게 경고해주는 경고모드를 수행하고, 상기 VCU는 CAN 통신으로 상기 SCU로부터 획득한 상기 장애물의 근접거리 정보에 따라 회생제동토크나 제한토크를 각각 계산한 다음 MCU(Motor Control Unit)로 제공하며, 상기 MCU는 상기 회생제동토크를 기반으로 모터속도를 제어하거나 상기 제한토크를 기반으로 모터속도를 제어하는 스마트주차보조실행단계;
상기 회생제동토크나 상기 제한토크가 상기 VCU에서 상기 MCU로 제공되지 않으면, 상기 MCU는 모터토크 제어를 중단하는 스마트주차보조완료단계;
가 포함되어 실행되는 것을 특징으로 하는 스마트 전기자동차의 운용방법.
청구항 3에 있어서, 상기 스마트주차보조실행단계에서, 상기 SCU는 상기 장애물과의 근접거리 변화에 따라 운전자가 다르게 인식하도록 변화를 주는 것을 특징으로 하는 스마트 전기자동차의 운용방법.
청구항 3에 있어서, 상기 스마트주차보조실행단계에서, 상기 회생제동토크는 상기 근접거리 내에서 돌발장애물이 검출될 때 적용되고, 상기 제한토크는 상기 근접거리 내에서 돌발장애물이 검출되지 않을 때 적용되는 것을 특징으로 하는 스마트 전기자동차의 운용방법.
청구항 3에 있어서, 상기 스마트주차보조실행단계에서, 상기 회생제동토크를 기반으로 제어되는 모터속도는 차량의 영속 제어로 실행되고, 상기 제한토크를 기반으로 제어되는 모터속도는 운전자의 가속페달 조작정도에 영향을 받지 않는 것을 특징으로 하는 스마트 전기자동차의 운용방법.