KR20110030435A

KR20110030435A - 노면에 존재하는 마찰 계수를 고려하면서 전동식으로 구동되는 자동차의 견인 토크를 조절하기 위한 방법 및 상기 방법을 실행하기 위한 장치

Info

Publication number: KR20110030435A
Application number: KR1020107026389A
Authority: KR
Inventors: 울리히 고트빅; 위르겐 빈더
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2011-03-23
Also published as: EP2280857A1; DE102008001973A1; EP2280857B1; WO2009144064A1; US20110125354A1; CN102066174A

Abstract

본 발명은 전동식으로 구동되는 자동차의 견인 토크를 조절하기 위한 방법에 관한 것이며, 이 경우 조절 장치는 가속 페달의 위치가 상응하게 변동하는 경우 견인 토크에 영향을 미치며 센서 장치는 자동차가 놓인 노면 상의 타이어를 감지해서 연산 장치에 제공하고, 이때 상기 연산 장치는 마찰 계수에 따라 조절 장치가 견인 토크를 조정하도록 한다. 또한 본 발명은 상기 유형의 방법을 실행하기에 적합한 수단을 포함하는 장치에 관한 것이다.

Description

노면에 존재하는 마찰 계수를 고려하면서 전동식으로 구동되는 자동차의 견인 토크를 조절하기 위한 방법 및 상기 방법을 실행하기 위한 장치{METHOD FOR REGULATING A DRAG TORQUE OF A MOTOR VEHICLE DRIVEN BY AN ELECTRIC MOTOR IN CONSIDERATION OF THE FRICTION COEFFICIENT PRESENT ON THE ROADWAY SURFACE, AND DEVICE FOR CARRYING OUT SUCH A METHOD}

본 발명은 전동식으로 구동되는 자동차의 견인 토크를 조절하기 위한 방법에 관한 것이며, 이 경우 조절 장치는 가속 페달의 위치가 상응하게 변동하는 경우 견인 토크에 영향을 미친다.

현재 가장 빈번하게 사용되는 자동차 유형은 내연 기관을 사용하는 것이다. 이러한 유형의 자동차의 일반적인 차량 운전자는 최근 수십 년이 지나는 동안 "가속 페달에서 발을 뗄 때"의 차량의 감속 거동에 익숙해 있다. 그러나 현재, 환경 조건들의 변화로 인해 전동식 차량의 사용이 점점 더 빈번해지고 있는 실정이다.

전동식뿐만 아니라 내연 기관 구동식으로 구동되는 자동차도 가속 페달을 포함하며, 속도를 결정하기 위해 차량 운전자의 발이 가속 페달 상에 작용한다.

그러나 전기 구동 모터를 구비한 차량은 비중 있는 모터 견인 토크를 생성하지 않는다. 이제 전동식으로 구동되는 자동차의 경우에도, 종래의 통상적인 모터 견인 토크 거동을 모방하기 위해, 견인 토크를 상응하게 조절하는 방식으로 전환되고 있다.

통상적인 브레이크 작동 외에, E 기계로도 불리우는 전기 모터 자체에 의해 상기 작동을 실행할 가능성도 있다.

이와 관련하여 공지된 시스템은 외부 구동식 전기 구동 모터의 제너레이터 특성을 이용하면서 재생 및/또는 회생 제동을 동원하여, 예컨대 축전지에 전기 에너지가 공급될 수 있다.

상기 유형의 시스템은 DE 10 2004 023 619 A1호에 공지되어 있다. 제너레이터 작동 시 전기 모터의 이용에 대해 대안적으로, 추가의 전기 소모 장치를 접속하거나 옴 저항을 접속하는 것도 가능하다.

그러나 견인 토크를 재조정하기 위한 조절의 경우, 인위적 견인 토크가 발생하는 중에 예컨대 빙판 또는 눈으로 인해 미끄러운 노면에서 자동차의 휠들이 슬립되는 단점이 발생한다. 그러나 이러한 슬립은 자동차의 정확한 통제가 불리하기 때문에 바람직하지 않다.

제시된 종래 기술의 관점에서 볼 때, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 방지하는 것이다.

일반적으로, 자동차가 놓인 노면의 마찰 계수를 센서 장치가 감지해서 연산 장치에 제공하고, 이때 연산 장치는 마찰 토크에 따라 조절 장치가 견인 토크를 조정하도록 함으로써 상기 목적이 달성된다.

상기의 예방 조치에 의해 주행 거동이 실질적으로 더 안정성을 갖는데, 그 이유는 더 이상 브레이크 슬립이 감지되지 않고 그에 따라 보상되어야 하기 때문이다. 그 밖에 필요한 보호 조치들은 생략될 수 있다. 견인 토크 거동이 차도 상황에 맞게 조정되어 모방됨으로써 휠들, 특히 자동차의 구동 휠들이 블로킹되는 경향이 줄어들므로 자동차는 주행 다이내믹적으로 그리고 안정적으로 거동하게 된다. 차량의 속도가 원하는 대로 감속될 때 휠들이 슬립되는 것을 방지하기 위한 통상의 능동적 가속은 중단될 수 있다. 이로써 자동차의 조작 가능성이 향상된다.

바람직한 실시예들은 이하에서 더 자세히 설명되며 종속항들에서 청구된다.

바람직하게, 센서 장치는 ESP 장치의 일부이다. ESP 장치는 전자식 주행 안정화 프로그램(ESP)의 범위에서 사용되는 모든 장치들의 총체를 의미한다. 센서 장치는 차도 상태에 대한 추론을 허용하는 주행 다이내믹적 측정 변수 및 조절 변수를 검출한다. 이때 바람직하게는 ESP 장치들로부터 제공되어 이용되는 그 밖의 매개 변수들도 사용될 수 있으며, 상기 매개 변수에는 예컨대 주변 온도와, 휠 신호와, 제동 시의 차량 감속과, 휠 브레이크 압력과, 차량 가속과, ESP 작동의 지속 시간 및 수와, 조향각과, 차량 수직축을 중심으로 한 요(yaw) 속도와, 차량 횡방향 가속도와, 경우에 따라서는 네비게이션 시스템의 데이터도 포함된다. 연산 장치에서 상기 매개 변수는 노면의 마찰 계수를 특성화하는 정보로 변환된다.

제너레이터가 접속되거나 전기 모터가 제너레이터 작동으로 전환되도록 조절 장치가 작동할 때, 상기 견인 토크는 특히 양호하게 후속 감지될 수 있도록 구현된다.

조절 장치가 브레이크 작동을 야기할 때, 차량 운전자를 위해 감속되는 요소(이는 내연 기관 구동식으로 작동하는 자동차의 경우 견인 토크에 의해 구현됨)가 특히 양호하게 감지될 수 있으며 특히 간단히 조절될 수 있도록 모방된다.

마찰 계수가 매우 낮을 때 견인 토크의 완만한 추이를 구현하고 경우에 따라 견인 토크를 줄이기 위해서는, 감지된 마찰 계수가 한계값을 초과하는 즉시 견인 토크가 천천히 감소하는 것이 바람직하다.

상기 한계값이 고정적으로 사전 설정되거나 차량 운전자의 주행 거동에 맞게 조정될 때, 각각의 차량을 위해 상기 거동이 재현될 수 있거나 특수한 차량 운전자의 주행 다이내믹적 거동에 맞게 조절 거동이 조정될 수 있다.

자동차가 낮은 마찰 계수를 갖는 차도 구간에서 주행한 이후, 상기 자동차가 높은 마찰 계수를 갖는 차도 구간에서 주행하면, 마찰 계수가 한계값을 초과한 이후 상기 한계값에 다시 미달하는 즉시 견인 토크가 다시 상승하는 것이 바람직하다. 주행 가능한 미끄러운 차도 구간 이후에 주행하게 되는 미끄럽지 않은 차도 구간에서 다시 통상의 감속 토크 즉, 견인 토크로 되돌아 갈 수 있기 위해 상기 실시예는 특히 바람직하다.

이는 상기 토크가 천천히 다시 상승하는 경우에 특히 바람직하다. 이로써 갑작스러운 변동, 토크 불연속 등이 방지된다.

또한 본 발명은 본 발명에 따른 방법을 실행하기에 적합한 수단을 포함하는 장치에 관한 것이다. 이러한 유형의 장치에서의 장점은, 이미 제조된 자동차에도 상기 장치가 추후에 조립되어 사용될 수 있다는 것이다.

후속해서, 도면을 이용하여 본 발명을 더 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 전동식 구동기를 구비한 차량의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 3은 가속 페달, 브레이크 페달의 위치 및 노면 상의 마찰 계수에 따른 견인 토크의 추이를 도시한 그래프이다.

도 1은 전동식으로 구동되는 자동차(1)를 도시하고 있다. 도시된 실시예에는 연료 전지 차량이 도시되어 있다. 자동차(1)는 전기 모터(2)로서 기능하는 전기 기계를 포함한다. 전기 모터(2)는 제너레이터 작동으로 전환될 수 있다. 전기 모터(2)는 제너레이터 작동 시 제너레이터와 마찬가지로 전류를 생성한다.

연료 전지(3)는 수소 탱크(4)로부터 연료를 빼내서 이를 에너지로 변환한다. 에너지는 펄스 인버터(5) 및 전류 컨버터(6)에 제공된다. 전류 컨버터(6)는 DC/DC 컨버터로서 구성된다. 전류 컨버터(6)는 축전지(7)의 충전 특성 및 방전 특성을 조절한다.

연료 전지(3)로부터 제공된 에너지는 펄스 인버터(5)에 의해 전기 모터(2)에 제공되며, 그 후 전기 모터는 클러치 유닛 및 변속기 유닛(8)의 삽입 하에 자동차(1)의 휠(9)에 에너지를 제공한다. 휠(9)은 전기 모터(2)에 의해 회전하며, 이때 에너지는 클러치 유닛 및 변속기 유닛에 의해 상응하게 필요에 따라 제공된다.

힘 곡선은 도 1에 화살표로 표시되어 있다.

도 2에는 본 발명에 따른 방법의 개략적 흐름도가 도시되어 있다. 조절 장치(10)가 연산 장치(11)로부터 트리거 신호를 수신하므로, 조절 장치(10)는 견인 토크를 줄이는 조치(12)를 개시한다. 연산 장치(11)에는 노면 상의 마찰 계수를 나타내는 데이터가 센서 장치(13)로부터 제공된다. 가속 페달 위치 검출 장치(14)는 가속 페달의 위치에 대한 정보와 데이터를 연산 장치(11)에 추가로 제공한다.

가속 페달이 추진을 제어하는 위치로부터 중립 위치 즉, "가속 페달에서 발을 살짝 뗀다"는 의미에서 추가의 가속이 일어나지 않는 위치로 가속 페달이 이동하고, 미끄러운 노면이 센서 장치(13)에 의해 검출되면, 조절 장치(10)는 견인 토크를 줄이는 조치를 취한다.

정상적인 노면 상태에서 즉, 마찰 계수가 충분히 클 때 "가속 페달에서 발을 떼는" 동안, 인위적 감속 즉, 견인 토크의 증가가 야기되므로, 휠(9)의 블로킹을 방지하기 위해서는 이제 단지 약간의 견인 토크가 인위적으로 추가되면 된다. 이러한 특수한 작용 방식은 도 3을 살펴보는 것으로도 분명히 알 수 있다.

도 3에는 노면 상의 마찰 계수의 추이가 그래프(15)로 도시되어 있다. 이때 마찰 계수는 값 0 즉, 큰 마찰 계수가 충분한 것으로서 규정된 값과, 값 1 즉, 존재하는 마찰 계수가 낮은 것으로서 규정된 값 사이에서 도약한다.

그래프(16)는 브레이크 페달의 위치를 나타내는데 즉, 전체 시간 경과(t) 동안 브레이크 페달이 변동하지 않은 채 유지되는 것을 제시한다.

브레이크 페달이 항상 동일한 위치에 유지되는 동안, 그래프(17)에 의해 도시된 바와 같이 가속 페달의 위치는 변동한다. 가속 페달은 눌러진 상태에서의 위치 즉, 위치"1"과 눌러지지 않은 위치 즉, 위치 "0" 사이를 교대한다.

견인 토크의 추이는 그래프(18)에 의해 도시된다.

차량 운전자는 "정상적인" 차도 마찰 계수 즉, 충분히 높게 규정된 마찰 계수를 갖는 차도 상에서 토크(A)까지 자동차를 운전한다. 시점(A)에서, 센서 장치(13)를 포함하는 ESP 장치는 감소한 마찰 계수에 대한 정보를 제공한다. 상기 시점에서부터 시점(F)까지는 낮은 마찰 계수를 전제로 해야 한다.

시점(B)에서, 운전자는 가속 페달로부터 발을 떼며 본 발명에 따른 장치 또는 본 발명에 따른 방법이 사용되지 않는 경우 인위적이면서 높은 즉, 자동차(1)에서 공지되어 있는 견인 토크를 갖는데 이로 인해 휠들은 슬립될 수 있다. 따라서 견인 토크를 줄이기 위한 엔진 회전수의 상승과 같은 종래의 조절 메카니즘이 작용해야 할 수도 있다. 본 발명에 따른 방법은 시점(D)에서 도달된다.

시점(C)에서 다시 가속이 이루어졌던 반면에, 시점(D)에서는 이제 본 발명에 따른 방법이 작용하여 모터 견인 토크는 감소한다. 견인 토크 성분은 감소하며, 이 경우 브레이크의 하중을 줄이고 휠들(9)이 "슬립되는" 것을 방지하기 위해 우선적으로 제동 성분이 생략된다.

브레이크의 연결로 인해 야기된 그 외의 견인 토크 성분이 견인 토크의 감소를 위해 충분히 크지 않다면, 견인 토크 중 제너레이터에 의해 구동되는 성분 역시 제너레이터가 차단되거나 전기 모터가 제너레이터 작동으로 전환되지 않음으로써 계속해서 감소한다.

시점(E)에서 가속되며 시점(F)에서 마찰 계수가 다시 정상값으로 상승한다. 이제 필요에 따라 견인 토크는, 본 실시예의 경우 차량 운전자가 가속 페달에서 다시 발을 떼는 시점(G)에서 최초값에 도달할 때까지 다시 천천히 상승한다.

그래프(15)의 추이 즉, 마찰 계수의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 마찰 계수가 미달되는 것으로 간주되는 때부터 디지털 방식의 구별이 이루어진다. 이러한 경우 상기 그래프는 레벨 "1"을 갖는다.

Claims

전동식으로 구동되는 자동차(1)의 견인 토크를 조절하기 위한 방법이며, 이 경우 조절 장치(10)는 가속 페달의 위치가 상응하게 변동하는 경우 견인 토크에 영향을 미치는, 전동식으로 구동되는 자동차의 견인 토크 조절 방법에 있어서,
센서 장치(13)는 자동차(1)가 놓인 노면의 마찰 계수를 감지해서 연산 장치(11)에 제공하고, 이때 상기 연산 장치(11)는 마찰 계수에 따라 조절 장치(10)가 견인 토크를 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는, 전동식으로 구동되는 자동차의 견인 토크 조절 방법.
제1항에 있어서, 센서 장치(13)는 ESP 장치의 일부인, 전동식으로 구동되는 자동차의 견인 토크 조절 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 조절 장치(10)는 제너레이터가 접속되거나, 전기 모터(2)가 제너레이터 작동으로 전환되도록 하는, 전동식으로 구동되는 자동차의 견인 토크 조절 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 조절 장치(10)는 브레이크 작동을 야기하는, 전동식으로 구동되는 자동차의 견인 토크 조절 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 감지된 마찰 계수가 한계값을 초과할 때 견인 토크가 천천히 감소하는, 전동식으로 구동되는 자동차의 견인 토크 조절 방법.
제5항에 있어서, 한계값이 고정적으로 사전 설정되거나 차량 운전자의 주행 거동에 맞게 조정되는, 전동식으로 구동되는 자동차의 견인 토크 조절 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 마찰 계수가 한계값을 초과한 이후 상기 한계값이 다시 미달될 때 견인 토크가 다시 상승하는, 전동식으로 구동되는 자동차의 견인 토크 조절 방법.
제7항에 있어서, 견인 토크가 천천히 다시 상승하는, 전동식으로 구동되는 자동차의 견인 토크 조절 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기에 적합한 수단을 포함하는 견인 토크 조절 장치.