KR102167612B1 - Method for controlling torque of electric drive device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기구동장치의 토크지령 제어 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 배터리 상태, 회생제동 모드 및 에코 모드 중 적어도 하나에 따라 토크지령을 제한하여 인버터에 입력하는 전기구동장치의 토크지령 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for controlling a torque command of an electric drive device, and more particularly, a torque command control of an electric drive device that is input to an inverter by limiting the torque command according to at least one of a battery state, a regenerative braking mode, and an eco mode. It's about how.
최근 전기구동장치가 개발 중이며 초소형 전기자동차 등 여러 가지 형태의 전기구동장치가 개발되고 있다.Recently, electric drive devices are being developed, and various types of electric drive devices such as micro electric vehicles are being developed.
초소형 전기구동장치의 경우 제조단가를 고려하여 인버터가 스로틀 센서로부터 전압을 읽어 인버터에서 이를 활용하여 구동 토크를 발생시키며, 이때 브레이크가 작동되면 스로틀 센서로부터 입력된 전압을 무시하고 브레이크 센서의 감지값을 우선하여 구동토크를 발생시키지 않는다. In the case of a miniature electric drive, the inverter reads the voltage from the throttle sensor in consideration of the manufacturing cost, and the inverter uses it to generate driving torque, and when the brake is activated, the voltage input from the throttle sensor is ignored and the detected value of the brake sensor is First of all, it does not generate drive torque.
그러나, 종래에는 전기구동장치에 사용되는 배터리는 온도가 낮을 때 성능이 저하되며 전류가 크게 흐르면 전압강하가 크게 발생할 수 있다. 이때 배터리 전압이 배터리의 동작 가능 범위 이하로 전압 강하가 발생하면, 인버터는 동작이 정지될 수 있으며, 그 결과 전기구동장치의 시동이 오프되는 위험한 상황이 발생할 수 있다. However, conventionally, a battery used in an electric drive device deteriorates when the temperature is low, and a large voltage drop may occur when a large current flows. At this time, if a voltage drop occurs when the battery voltage falls below the operating range of the battery, the inverter may stop operating, and as a result, a dangerous situation in which the electric drive device is turned off may occur.
게다가, 배터리 온도가 정상범위 이내라 하더라도, 배터리가 SOC(State of charge)가 낮을 때 배터리의 전압도 낮다. 그 상황에서 전류를 크게 소모하면 전압 강하가 발생한다. 이때에도 배터리 전압에 대한 토크 지령 제어가 필요하다. 이 외에도 에코 모드에서도 RPM 최대값 제한이 필요한 실정이며, 회생모드에서도 역토크 지령을 제어하는 방안이 필요한 실정이다. In addition, even if the battery temperature is within the normal range, the voltage of the battery is also low when the battery has a low state of charge (SOC). In that situation, a voltage drop occurs when a large amount of current is consumed. At this time, it is also necessary to control the torque command for the battery voltage. In addition, it is necessary to limit the maximum RPM value even in the eco mode, and a plan to control the reverse torque command is required even in the regenerative mode.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 10-1517693호(2015.04.28)의 '전기자동차의 배터리 전압예측을 이용한 토크 제어방법'에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1517693 (2015.04.28) in'Torque Control Method Using Battery Voltage Prediction of Electric Vehicles'.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 스로틀 밸브의 위치에 대응되는 토크지령을 배터리 상태, 회생제동 모드 및 에코 모드 중 적어도 하나에 따라 제한하여 인버터에 입력함으로써, 급격한 배터리 전압 강하에 따른 시동 오프 등의 위험상황을 미연에 방지하고 구동 안전성을 확보할 수 있도록 한, 전기구동장치의 토크지령 제어 방법을 제공하는 데 있다. The present invention was invented to improve the above-described problem, and an object according to an aspect of the present invention is to limit the torque command corresponding to the position of the throttle valve according to at least one of a battery state, a regenerative braking mode, and an eco mode, To provide a method for controlling a torque command of an electric drive system by inputting to, to prevent dangerous situations such as start-off due to a sudden drop in battery voltage and to ensure driving safety.
본 발명의 일 측면에 따른 전기구동장치의 토크지령 제어 방법은 제어부가 차량의 주행 상태가 정토크지령 발생 조건을 만족하는지 또는 역토크지령 발생 조건을 만족하는지를 판단하는 단계; 상기 주행 상태가 정토크지령 발생 조건을 만족하면, 상기 제어부가 에코모드에서의 차속, 배터리 전압, 모터 온도, 인버터 온도 및 배터리 온도 중 적어도 하나가 각각에 기 설정된 토크지령 제한 조건을 만족하는지에 따라 상기 토크지령 제한 조건을 만족하는 시점에서의 초기 정토크지령을 제한하는 적어도 하나의 정토크지령을 생성하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 차속, 상기 배터리 전압, 상기 모터 온도, 상기 인버터 온도 및 상기 배터리 온도 중 적어도 하나를 토대로 생성된 상기 정토크지령 중 어느 하나를 목표 정토크지령으로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for controlling a torque command of an electric drive device according to an aspect of the present invention includes: determining, by a controller, whether a driving state of a vehicle satisfies a condition for generating a forward torque command or a condition for generating a reverse torque command; When the driving state satisfies the constant torque command generation condition, the control unit determines whether at least one of vehicle speed, battery voltage, motor temperature, inverter temperature, and battery temperature in the eco mode satisfies the torque command limit condition preset for each. Generating at least one constant torque command limiting an initial constant torque command at a time point when the torque command limit condition is satisfied; And selecting any one of the constant torque command generated based on at least one of the vehicle speed, the battery voltage, the motor temperature, the inverter temperature, and the battery temperature as a target constant torque command. To do.
본 발명의 상기 정토크지령을 생성하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 차속이 상기 에코모드에 기 설정된 속도제한값 이상이면 스로틀 밸브의 위치를 기초로 상기 차속 기반의 정토크지령을 생성하는 것을 특징으로 한다.In the step of generating the constant torque command of the present invention, the controller generates the vehicle speed-based steady torque command based on the position of the throttle valve when the vehicle speed is greater than or equal to a speed limit value preset in the eco mode. .
본 발명의 상기 정토크지령을 생성하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 배터리의 전압이 기 설정된 최저 배터리 사용가능 전압 이하이면 스로틀 밸브의 위치를 기초로 상기 배터리 전압 기반의 정토크지령을 생성하는 것을 특징으로 한다.In the step of generating the constant torque command of the present invention, the controller generates the battery voltage-based constant torque command based on the position of the throttle valve when the voltage of the battery is less than a preset minimum battery usable voltage. To do.
본 발명의 상기 정토크지령을 생성하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 모터의 온도가 기 설정된 모터 경고온도 이상이면 기 설정된 구동 가능한 최대 모터 온도를 기초로 상기 모터 온도 기반의 정토크지령을 생성하는 것을 특징으로 한다.In the step of generating the constant torque command of the present invention, the control unit generates the constant torque command based on the motor temperature based on a preset maximum motor temperature that can be driven when the temperature of the motor is higher than a preset motor warning temperature. It is characterized.
본 발명의 상기 모터 온도 기반의 정토크지령은 상기 구동 가능 최대 모터 온도에 대한 상기 모터 온도의 높낮이에 대응되는 것을 특징으로 한다.The motor temperature-based constant torque command of the present invention is characterized in that it corresponds to a height of the motor temperature with respect to the maximum driveable motor temperature.
본 발명의 상기 정토크지령을 생성하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 인버터 온도가 기 설정된 인버터 경고온도 이상이면 기 설정된 구동 가능한 최대 인버터 온도를 기초로 상기 인버터 온도 기반의 정토크지령을 생성하는 것을 특징으로 한다.In the step of generating the constant torque command of the present invention, the control unit generates the constant torque command based on the inverter temperature based on a preset maximum drive temperature when the inverter temperature is higher than a preset inverter warning temperature. To do.
본 발명의 상기 인버터 온도 기반의 정토크지령은 상기 최대 인버터 온도에 대한 상기 인버터 온도의 높낮이에 대응되는 것을 특징으로 한다.The inverter temperature-based constant torque command of the present invention is characterized in that corresponding to a height of the inverter temperature with respect to the maximum inverter temperature.
본 발명의 상기 정토크지령을 생성하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 배터리 온도가 기 설정된 배터리 경고 온도 이상이면 기 설정된 구동 가능한 최대 배터리 온도를 기초로 상기 배터리 온도 기반의 정토크지령을 생성하는 것을 특징으로 한다.In the step of generating the constant torque command of the present invention, the controller generates a constant torque command based on the battery temperature based on a preset maximum battery temperature that can be driven when the battery temperature is higher than a preset battery warning temperature. To do.
본 발명의 상기 배터리 온도 기반의 정토크지령은 상기 최대 배터리 온도에 대한 상기 배터리 온도의 높낮이에 대응되는 것을 특징으로 한다.The battery temperature-based constant torque command of the present invention is characterized in that it corresponds to a height of the battery temperature with respect to the maximum battery temperature.
본 발명의 상기 목표 정토크지령은 상기 정토크지령 중 상대적으로 가장 작은 것을 특징으로 한다.The target steady torque command of the present invention is characterized in that the relatively smallest of the steady torque command.
본 발명은 상기 제어부가 상기 목표 정토크지령을 PI 제어하여 상기 인버터에 입력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the control unit further comprises the step of PI controlling the target constant torque command and inputting it to the inverter.
본 발명은 상기 차량의 주행 상태가 역토크지령 발생 조건을 만족하면, 상기 제어부가 상기 역토크지령 발생 조건을 만족하는 시점에서의 초기 역토크지령을 제한하는 목표 역토크지령을 차속을 기초로 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the driving state of the vehicle satisfies the reverse torque command generation condition, the control unit generates a target reverse torque command limiting the initial reverse torque command at a time when the reverse torque command generation condition is satisfied, based on the vehicle speed. It characterized in that it further comprises the step of.
본 발명의 상기 주행 상태가 역토크지령 발생 조건을 만족하는지를 판단하는 단계에서, 상기 제어부는 기어단이 전진 방향의 기어단인 상태에서 상기 차속이 기 설정된 설정속도 이상이고 브레이크 스위치가 턴온 상태이면 상기 주행 상태가 상기 역토크지령 발생 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the step of determining whether the driving state of the present invention satisfies the condition for generating the reverse torque command, the control unit includes the control unit when the vehicle speed is higher than a preset set speed and the brake switch is in a turn-on state in a state in which the gear stage is a gear stage in the forward direction. It is characterized in that it is determined that the driving state satisfies the condition for generating the reverse torque command.
본 발명의 상기 목표 역토크지령을 차속을 기초로 생성하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 차속과 기 설정된 설정속도 간의 차이에 비례하여 상기 목표 역토크지령을 생성하는 것을 특징으로 한다.In the step of generating the target reverse torque command based on a vehicle speed, the controller generates the target reverse torque command in proportion to a difference between the vehicle speed and a preset set speed.
본 발명의 상기 목표 역토크지령을 차속을 기초로 생성하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 차속별로 상기 목표 역토크지령이 설정된 룩업테이블에서 상기 목표 역토크지령을 검출하는 것을 특징으로 한다.In the step of generating the target reverse torque command based on a vehicle speed, the controller detects the target reverse torque command from a lookup table in which the target reverse torque command is set for each vehicle speed.
본 발명의 다른 측면에 따른 전기구동장치의 토크지령 제어 방법은 제어부가 차량의 주행 상태가 역토크지령 발생 조건을 만족하는지를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과 상기 주행 상태가 상기 역토크지령 발생 조건을 만족하면, 상기 제어부가 상기 역토크지령 발생 조건을 만족하는 시점에서의 초기 역토크지령을 제한하는 목표 역토크지령을 차속을 기초로 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for controlling a torque command of an electric drive device according to another aspect of the present invention includes: determining, by a controller, whether a driving state of the vehicle satisfies a condition for generating a reverse torque command; And when the driving state satisfies the condition for generating the reverse torque command as a result of the determination, the controller generates a target reverse torque command limiting the initial reverse torque command at a time when the condition for generating the reverse torque command is satisfied, based on the vehicle speed. It characterized in that it comprises the step of.
본 발명의 상기 주행 상태가 역토크지령 발생 조건을 만족하는지를 판단하는 단계에서, 상기 제어부는 기어단이 전진 방향의 기어단인 상태에서 상기 차속이 기 설정된 설정속도 이상이고 브레이크 스위치가 턴온 상태이면 상기 주행 상태가 상기 역토크지령 발생 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the step of determining whether the driving state of the present invention satisfies the condition for generating the reverse torque command, the control unit includes the control unit when the vehicle speed is higher than a preset set speed and the brake switch is in a turn-on state in a state in which the gear stage is a gear stage in the forward direction. It is characterized in that it is determined that the driving state satisfies the condition for generating the reverse torque command.
본 발명의 상기 목표 역토크지령을 차속을 기초로 생성하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 차속과 기 설정된 설정속도 간의 차이에 비례하여 상기 목표 역토크지령을 생성하는 것을 특징으로 한다.In the step of generating the target reverse torque command based on a vehicle speed, the controller generates the target reverse torque command in proportion to a difference between the vehicle speed and a preset set speed.
본 발명의 상기 목표 역토크지령을 차속을 기초로 생성하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 차속별로 상기 목표 역토크지령이 설정된 룩업테이블에서 상기 목표 역토크지령을 검출하는 것을 특징으로 한다. In the step of generating the target reverse torque command based on a vehicle speed, the controller detects the target reverse torque command from a lookup table in which the target reverse torque command is set for each vehicle speed.
본 발명의 일 측면에 따른 전기구동장치의 토크지령 제어 방법은 스로틀 밸브의 위치에 대응되는 토크지령을 배터리 상태, 회생제동 모드 및 에코 모드 중 적어도 하나에 따라 제한하여 인버터에 입력함으로써, 급격한 배터리 전압 강하에 따른 시동 오프 등의 위험상황을 미연에 방지하고 구동 안전성을 확보할 수 있도록 한다. In the method for controlling a torque command of an electric drive device according to an aspect of the present invention, the torque command corresponding to the position of the throttle valve is limited according to at least one of a battery state, a regenerative braking mode, and an eco mode, and is input to the inverter. Dangerous situations such as start-off due to descent can be prevented in advance and driving safety can be secured.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기구동장치의 토크지령 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크지령의 변화를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압을 이용한 정/역토크지령 입력 예를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신을 이용한 정/역토크지령 입력 예를 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기구동장치의 토크지령 제어 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of a torque command control apparatus for an electric drive device according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a change in a torque command according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing an example of inputting a forward/reverse torque command using a voltage according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing an example of inputting a forward/reverse torque command using communication according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a method for controlling a torque command of an electric drive device according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기구동장치의 토크지령 제어 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다. Hereinafter, a method for controlling a torque command of an electric drive device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, thicknesses of lines or sizes of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.The implementation described herein may be implemented in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream or a signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, only as a method), the implementation of the discussed features may also be implemented in other forms (eg, an apparatus or program). The device may be implemented with appropriate hardware, software and firmware. The method may be implemented in an apparatus such as a processor, which generally refers to a processing device including, for example, a computer, microprocessor, integrated circuit or programmable logic device, or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, personal digital assistants ("PDAs") and other devices that facilitate communication of information between end-users.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기구동장치의 토크지령 제어 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크지령의 변화를 나타낸 도면이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압을 이용한 정/역토크지령 입력 예를 나타낸 도면이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신을 이용한 정/역토크지령 입력 예를 나타낸 도면이다. 1 is a block diagram of a torque command control device of an electric drive device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing a change in a torque command according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is the present invention. A diagram showing an example of inputting a forward/reverse torque command using a voltage according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing an example of inputting a forward/reverse torque command using communication according to an embodiment of the present invention.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기구동장치의 토크지령 제어 장치는 배터리 정보 검출부(10), 스로틀 밸브 센서(20), 브레이크 센서(30), 차속 검출부(40), 기어 정보 검출부(50), 모터 온도 검출부(60), 인버터 온도 검출부(70), 제어부(80) 및 인버터(90)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the torque command control device of the electric drive device according to an embodiment of the present invention includes a battery
배터리 정보 검출부(10)는 배터리 관리 시스템(Battery Management System;BMS)으로부터 배터리의 SOC(State of charge) 및 배터리 온도, 예컨데 배터리의 셀 온도를 검출한다. The battery
스로틀 밸브 센서(20)는 스로틀 밸브의 위치를 감지한다. The
브레이크 센서(30)는 브레이크 페달의 스위치 상태를 감지한다. 브레이크 페달의 스위치는 가압되었을 경우 턴온되고 가압되지 않았을 경우에는 턴오프된다.The
차속 검출부(40)는 차량의 휠에 장착되어 차량의 속도를 검출한다. 이 외에도 차속 검출부(40)는 모터의 리졸버에서 발생되는 모터 RPM(Revolution Per Minute)를 인버터(90)로부터 전달받아 차속을 추정할 수 있다. The vehicle
기어 정보 검출부(50)는 기어단의 위치를 검출한다. 즉, 기어 정보 검출부(50)는 기어단이 진진방향의 기어단인지, 후진방향의 기어단인지, 중립기어단인지 또는 파킹 기어단인지를 감지한다. The gear
모터 온도 검출부(60)는 모터 온도를 검출한다. The motor temperature detection unit 60 detects the motor temperature.
인버터 온도 검출부(70)는 인버터 온도를 검출한다. The inverter
인버터(90)는 제어부(80)로부터 입력된 목표 정토크지령 또는 목표 역토크지령에 따라 모터를 구동시킨다. 이 경우, 목표 정토크지령 또는 목표 역토크지령은 스로틀 밸브 센서(20)에 의해 감지된 스로틀 밸브의 위치를 기초로 검출된 초기 정토크지령 또는 초기 역토크지령을 제한한 토크지령이다. The
이하에서는 설명의 편의를 위해, 제어부(80)로부터 인버터(90)에 입력되는 정토크지령을 목표 정토크지령이라 하고, 역토크지령을 목표 역토크지령이라 한다. Hereinafter, for convenience of explanation, the forward torque command input to the
제어부(80)는 차량의 주행 상태가 정토크지령 발생 조건을 만족하는지 또는 역토크지령 발생 조건을 만족하는지를 판단한다. 이때 주행 상태가 정토크지령 발생 조건을 만족하면, 제어부(80)는 차량의 주행 모드가 에코모드인지를 판단한다. The
차량의 주행 모드가 에코모드이면, 제어부(80)는 에코모드에서의 차속, 배터리 전압, 모터 온도, 인버터 온도 및 배터리 온도 중 적어도 하나가 각각에 기 설정된 토크지령 제한 조건을 만족하는지에 따라 토크지령 제한 조건을 만족하는 시점에서의 초기 정토크지령을 제한하는 적어도 하나의 정토크지령을 생성한다. When the driving mode of the vehicle is the eco mode, the
이어, 제어부(80)는 차속, 배터리 전압, 모터 온도, 인버터 온도 및 배터리 온도 중 적어도 하나를 토대로 생성된 정토크지령 중 어느 하나를 목표 정토크지령으로 선택한 후, 이 목표 정토크지령을 PI(Proportional-Integral) 제어하여 인버터(90)에 입력한다. Subsequently, the
반면에, 차량의 주행 상태가 역토크지령 발생 조건을 만족하면, 제어부(80)는 역토크지령 발생 조건을 만족하는 시점에서의 초기 역토크지령을 제한하는 목표 역토크지령을 차속을 기초로 생성한 후, 이 목표 역토크지령을 PI 제어하여 인버터(90)에 입력한다. On the other hand, if the driving state of the vehicle satisfies the condition for generating the reverse torque command, the
즉, 도 2 에 도시된 바와 같이, 제어부(80)는 스로틀 밸브의 위치를 기초로 생성된 초기 정토크지령 또는 초기 역토크지령을 상기한 차속, 배터리 전압, 모터 온도, 인버터 온도 및 배터리 온도 중 적어도 하나에 따라 제한함으로써, 초기 정토크지령 또는 초기 역토크지령에 비해 상대적으로 작은 목표 정토크지령 또는 목표 역토크지령을 생성하고, 이를 PI 제어한다. That is, as shown in Figure 2, the
통상적으로, 브레이크 센서(30)에 의해 브레이크의 스위치가 턴온된 상태로 감지되면 역토크지령을 생성한다. 이에, 인버터(90)는 중간 값에서 상위로는 목표 정토크지령, 하위로는 목표 역토크지령을 입력받을 수 있다. Typically, when the
여기서, 제어부(80)는 상기한 목표 정토크지령 및 목표 역토크지령을 전압으로 인버터(90)에 입력할 수 있다. 도 3 을 참조하면, 제어부(80)는 목표 정토크지령이 최대값이면 최대 전압(5V)으로 입력하고, 목표 토크지령이 0이면 중간 전압(2.5V)을 입력하고, 목표 역토크지령이 최대값이면 최소 전압(0V)으로 입력한다. 제어부(80)는 이들 사이의 목표 정토크지령 또는 목표 역토크지령에 대해서는 그 크기에 비례하여 상기한 5V 와 0V 사이의 전압을 입력한다. Here, the
또한, 제어부(80)는 목표 정토크지령 및 목표 역토크지령을 통신을 이용하여 인버터(90)에 입력할 수 있다. 도 4 를 참조하면, 제어부(80)는 토크지령 표현값이 8비트라고 가정하면, 목표 정토크지령이 최대값이면 255를 입력하고, 목표 토크지령이 0이면 128을 입력하고, 역토크지령이 최대값이면 0을 입력한다. 제어부(80)는 이들 사이의 목표 정토크지령 또는 목표 역토크지령에 대해서는 그 크기에 비례하여 상기한 255와 0 사이의 값으로 입력한다. In addition, the
참고로, 본 실시예에서는 통신을 이용하여 목표 정토크지령 또는 목표 역토크지령을 입력하는 것을 예시로 설명한다. For reference, in this embodiment, inputting the target forward torque command or the target reverse torque command using communication will be described as an example.
먼저, 제어부(80)는 차량의 주행 상태가 정토크지령 발생 조건을 만족하는지 또는 역토크지령 발생 조건을 만족하는지를 판단한다. 이 경우, 제어부(80)는 기어단이 전진 방향의 기어단인 상태에서 브레이크 스위치가 턴온 상태로 차속이 기 설정된 설정속도 이상이면 주행 상태가 역토크지령 발생 조건을 만족하는 것으로 판단한다. First, the
통상적으로, 차량이 후진 주행하는 경우 회생 브레이크를 사용하는 것은 바람직하지 않으며, 또한 차속이 지나치게 낮으면 회생량도 거의 없을 뿐만 아니라, 저속 관성 주행도 이루어지지 않기 때문에, 후진 주행시의 차속이 3∼8km/h 정도 이상일 때 역토크(회생)가 발생하도록 한다. 본 실시예에서는 설정속도를 5km/h로 설정한 것을 예시로 설명한다. Typically, When the vehicle is traveling in reverse, it is not desirable to use the regenerative brake.In addition, when the vehicle speed is too low, there is little regeneration amount, and low-speed inertia driving is not performed. In case of abnormality, reverse torque (regeneration) occurs. In this embodiment, the setting speed is set to 5 km/h as an example.
역토크지령 발생 조건을 만족하면, 제어부(80)는 차속과 설정속도 간의 차이에 비례하여 목표 역토크지령을 생성한다. 즉, 제어부(80)는 목표 역토크지령=128-{(차속-5)×a}을 이용하여 목표 역토크지령을 생성한다. 여기서, a는 비례상수이다. 전술한 바와 같이, 128은 8비트의 중간값으로 128보다 작은 값을 입력받으면, 인버터(90)는 회생제동 영역에서 사용된다. When the condition for generating the reverse torque command is satisfied, the
이 외에도, 제어부(80)는 차속별로 목표 역토크지령이 설정된 룩업테이블에서 목표 역토크지령을 검출할 수도 있다. In addition, the
한편, 정토크지령 발생 조건, 예를 들어 기어단이 전진 방향의 기어단인 상태에서 브레이크 스위치가 턴오프 상태로 차속이 기 설정된 설정속도 이상을 만족하면, 제어부(80)는 차량의 주행 모드가 에코모드인지를 판단하고 판단 결과 에코모드이면, 차속이 에코모드에 기 설정된 속도제한값 이상인지를 판단한다. 판단 결과, 차속이 에코모드에 설정된 속도제한값 이상이면, 차속이 속도제한값 이상이 되는 시점에서의 스로틀 밸브의 위치를 기초로 차속 기반의 정토크지령을 생성한다. On the other hand, if the constant torque command generation condition, for example, when the gear stage is the gear stage in the forward direction, the brake switch is turned off, and the vehicle speed satisfies the preset set speed or more, the
또한, 제어부(80)는 배터리 전압이 기 설정된 최저 배터리 사용가능 전압 이하인지를 판단하고, 배터리의 전압이 최저 배터리 사용가능 전압 이하이면, 배터리 전압이 최저 배터리 사용가능 전압 이하가 되는 시점에서의 스로틀 밸브의 위치를 기초로 배터리 전압 기반의 정토크지령을 생성한다. In addition, the
또한, 제어부(80)는 모터의 온도가 기 설정된 모터 경고온도 이상인지를 판단하고, 판단 결과 모터 온도가 모터 경고온도 이상이면 기 설정된 구동 가능한 최대 모터 온도를 기초로 모터 온도 기반의 정토크지령을 생성한다. 이 경우, 모터 온도 기반의 정토크지령은 구동 가능한 최대 모터 온도에 대한 모터 온도의 높낮이에 대응되는 크기이다. In addition, the
예를 들어, 제어부(80)는 128+{128×(현재 모터 온도/구동 가능한 최대 모터 온도×100)}으로 모터 온도 기반의 정토크지령을 생성한다.For example, the
여기서, 구동 가능한 최대 모터 온도는 해당 모터의 특성에 따라 사전에 설정되는 값이며, 모터 경고온도는 구동 가능한 최대 모터 온도보다 상대적으로 낮은 값으로써 구동 가능한 최대 모터 온도의 약 80~90%의 값일 수 있다. Here, the maximum driveable motor temperature is a value that is set in advance according to the characteristics of the motor, and the motor warning temperature is a value that is relatively lower than the maximum driveable motor temperature and may be a value of about 80 to 90% of the maximum driveable motor temperature. have.
또한, 제어부(80)는 인버터 온도가 기 설정된 인버터 경고온도 이상인지를 판단하고, 판단 결과 인버터 온도가 인버터 경고온도 이상이면 기 설정된 구동 가능한 최대 인버터 온도를 기초로 인버터 온도 기반의 정토크지령을 생성한다. 이 경우, 인버터 온도 기반의 정토크지령은 구동 가능한 최대 인버터 온도에 대한 인버터 온도의 높낮이에 대응되는 크기이다. In addition, the
예를 들어, 제어부(80)는 128+(128×(현재 인버터 온도/구동 가능한 최대 인버터 온도×100))으로 인버터 온도 기반의 정토크지령을 생성한다.For example, the
여기서, 구동 가능한 최대 인버터 온도는 해당 인버터(90)의 특성에 따라 사전에 설정되는 값이며, 인버터 경고온도는 구동 가능한 최대 인버터 온도보다 상대적으로 낮은 값으로써 구동 가능한 최대 인버터 온도의 약 80~90%의 값일 수 있다. Here, the maximum driveable inverter temperature is a value set in advance according to the characteristics of the corresponding
게다가, 제어부(80)는 배터리 온도가 기 설정된 배터리 경고온도 이상인지를 판단하고, 판단 결과 배터리 온도가 배터리 경고온도 이상이면 기 설정된 구동 가능한 최대 배터리 온도를 기초로 배터리 온도 기반의 정토크지령을 생성한다. 이 경우, 배터리 온도 기반의 정토크지령은 구동 가능한 최대 배터리 온도에 대한 배터리 온도의 높낮이에 대응되는 크기이다. In addition, the
예를 들어, 제어부(80)는 128+(128×(현재 배터리 온도/구동 가능한 최대 배터리 온도×100))으로 배터리 온도 기반의 정토크지령을 생성한다.For example, the
여기서, 구동 가능한 최대 배터리 온도는 해당 배터리의 특성에 따라 사전에 설정되는 값이며, 배터리 경고온도는 구동 가능한 최대 배터리 온도보다 상대적으로 낮은 값으로써 구동 가능한 최대 배터리 온도의 약 80~90%의 값일 수 있다. Here, the maximum battery temperature that can be driven is a value that is preset according to the characteristics of the battery, and the battery warning temperature is a value that is relatively lower than the maximum battery temperature that can be driven, and may be about 80 to 90% of the maximum battery temperature that can be driven. have.
이어, 제어부(80)는 상기한 바와 같이 검출된 차속 기반의 정토크지령, 배터리 전압 기반의 정토크지령, 모터 온도 기반의 정토크지령, 인버터 온도 기반의 정토크지령, 및 배터리 온도 기반의 정토크지령을 비교(차속 기반의 정토크지령, 배터리 전압 기반의 정토크지령, 모터 온도 기반의 정토크지령, 인버터 온도 기반의 정토크지령, 및 배터리 온도 기반의 정토크지령 모두가 반드시 검출되는 것은 아님)하여 이들 중 가장 작은 어느 하나를 목표 정토크지령으로 선택한다. Subsequently, the
이어, 제어부(80)는 해당 목표 정토크지령을 PI 제어하여 인버터(90)에 입력한다. Subsequently, the
이하 본 발명의 일 실시예에따른 전기구동장치의 토크지령 제어 방법을 도 5 를 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a method for controlling a torque command of an electric drive device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기구동장치의 토크지령 제어 방법의 순서도이다.5 is a flowchart of a method for controlling a torque command of an electric drive device according to an embodiment of the present invention.
도 5 를 참조하면, 배터리 정보 검출부(10)는 배터리 관리 시스템(Battery Management System;BMS)으로부터 배터리의 SOC(State of charge) 및 배터리 온도, 예컨데 배터리의 셀 온도를 검출하고, 스로틀 밸브 센서(20)는 스로틀 밸브의 위치를 감지하며, 브레이크 센서(30)는 브레이크 페달의 스위치 상태를 감지하며, 차속 검출부(40)는 차속을 검출하며, 기어 정보 검출부(50)는 기어단의 위치를 검출하며, 모터 온도 검출부(60)는 모터 온도를 검출하며, 인버터 온도 검출부(70)는 인버터 온도를 검출한다(S10).Referring to FIG. 5, the battery
이와 같이, 각 정보가 검출됨에 따라, 제어부(80)는 차량의 주행 상태가 정토크지령 발생 조건을 만족하는지 또는 역토크지령 발생 조건을 만족하는지를 판단한다. In this way, as each information is detected, the
즉, 제어부(80)는 기어단이 전진 방향의 기어단인 상태에서 브레이크 스위치가 턴온 상태로 차속이 기 설정된 설정속도 이상이면(S20,S40), 주행 상태가 역토크지령 발생 조건을 만족하는 것으로 판단한다. That is, the
이와 같이, 역토크지령 발생 조건을 만족하면, 제어부(80)는 차속과 설정속도 간의 차이에 비례하여 목표 역토크지령을 생성한다. 즉, 제어부(80)는 목표 역토크지령=128-{(차속-5)×a}를 이용하여 목표 역토크지령을 생성하거나, 차속별로 목표 역토크지령이 설정된 룩업테이블에서 목표 역토크지령을 검출할 수도 있다(S50). As described above, when the condition for generating the reverse torque command is satisfied, the
목표 역토크지령이 검출됨에 따라, 제어부(80)는 해당 목표 역토크지령을 PI 제어(S60)하여 인버터(90)에 입력한다. As the target reverse torque command is detected, the
한편, 제어부(80)는 정토크지령 발생 조건을 만족하면, 즉 기어단이 전진 방향의 기어단인 상태에서 브레이크 스위치가 턴오프 상태이면, 차량의 주행 모드가 에코모드인지를 판단(S70)하고, 판단 결과 주행 모드가 에코모드이면, 차속이 에코모드에 기 설정된 속도제한값 이상인지를 판단한다(S80). 단계(80)에서의 판단 결과 차속이 에코모드에 설정된 속도제한값 이상이면, 제어부(80)는 차속이 속도제한값 이상이 되는 시점에서의 스로틀 밸브의 위치를 기초로 차속 기반의 정토크지령을 생성한다(S90). On the other hand, the
또한, 제어부(80)는 배터리의 전압이 기 설정된 최저 배터리 사용가능 전압 이하인지를 판단(S100)하고, 판단 결과 배터리의 전압이 최저 배터리 사용가능 전압 이하이면, 제어부(80)는 배터리 전압이 최저 배터리 사용가능 전압 이하가 되는 시점에서의 스로틀 밸브의 위치를 기초로 배터리 전압 기반의 정토크지령을 생성한다(S110). In addition, the
이어, 제어부(80)는 모터의 온도가 기 설정된 모터 경고온도 이상인지를 판단(S120)하고, 판단 결과 모터 온도가 모터 경고온도 이상이면 기 설정된 구동 가능한 최대 모터 온도를 기초로 모터 온도 기반의 정토크지령을 생성한다(S130). 이 경우, 제어부(80)는 128+{128×(현재 모터 온도/구동 가능한 최대 모터 온도×100)}으로 모터 온도 기반의 정토크지령을 생성한다.Subsequently, the
또한, 제어부(80)는 인버터(90)의 온도가 기 설정된 인버터 경고온도 이상인지를 판단(S140)하고, 판단 결과 인버터 온도가 인버터 경고온도 이상이면 기 설정된 구동 가능한 최대 인버터 온도를 기초로 인버터 온도 기반의 정토크지령을 생성한다(S150). 이 경우, 제어부(80)는 128+{128×(현재 인버터 온도/구동 가능한 최대 인버터 온도×100)}으로 인버터 온도 기반의 정토크지령을 생성한다.In addition, the
게다가, 제어부(80)는 배터리 온도가 기 설정된 배터리 경고온도 이상인지를 판단(S160)하고, 판단 결과 배터리 온도가 배터리 경고온도 이상이면 기 설정된 구동 가능한 최대 배터리 온도를 기초로 배터리 온도 기반의 정토크지령을 생성한다(S170). 이 경우, 제어부(80)는 128+{128×(현재 배터리 온도/구동 가능한 최대 배터리 온도×100)}으로 배터리 온도 기반의 정토크지령을 생성한다.In addition, the
이어, 제어부(80)는 이들 차속 기반의 정토크지령, 배터리 전압 기반의 정토크지령, 모터 온도 기반의 정토크지령, 인버터 온도 기반의 정토크지령, 및 배터리 온도 기반의 정토크지령을 비교하여 이들 중 가장 작은 어느 하나를 목표 정토크지령으로 선택한다(S180). Subsequently, the
이어, 제어부(80)는 해당 목표 정토크지령을 PI 제어(S190)하여 인버터(90)에 입력한다.Subsequently, the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기구동장치의 토크지령 제어 방법은 스로틀 밸브의 위치에 대응되는 토크지령을 배터리 상태, 회생제동 모드 및 에코 모드 중 적어도 하나에 따라 제한하여 인버터(90)에 입력함으로써, 급격한 배터리 전압 강하에 따른 시동 오프 등의 위험상황을 미연에 방지하고 구동 안전성을 확보할 수 있도록 한다. In this way, the torque command control method of the electric drive device according to an embodiment of the present invention limits the torque command corresponding to the position of the throttle valve according to at least one of a battery state, a regenerative braking mode, and an eco mode, and the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are only exemplary, and those of ordinary skill in the art to which the present technology pertains, various modifications and other equivalent embodiments are possible. I will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims.
10: 배터리 정보 검출부 20: 스로틀 밸브 센서
30: 브레이크 센서 40: 차속 검출부
50: 기어 정보 검출부 60: 모터 온도 검출부
70: 인버터 온도 검출부 80: 제어부
90: 인버터 10: battery information detection unit 20: throttle valve sensor
30: brake sensor 40: vehicle speed detection unit
50: gear information detection unit 60: motor temperature detection unit
70: inverter temperature detection unit 80: control unit
90: inverter
Claims (19)
상기 주행 상태가 정토크지령 발생 조건을 만족하면, 상기 제어부가 에코모드에서의 차속, 배터리 전압, 모터 온도, 인버터 온도 및 배터리 온도 중 적어도 하나가 각각에 기 설정된 토크지령 제한 조건을 만족하는지에 따라 상기 토크지령 제한 조건을 만족하는 시점에서의 초기 정토크지령을 제한하는 적어도 하나의 정토크지령을 생성하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 차속, 상기 배터리 전압, 상기 모터 온도, 상기 인버터 온도 및 상기 배터리 온도 중 적어도 하나를 토대로 생성된 상기 정토크지령 중 어느 하나를 목표 정토크지령으로 선택하는 단계를 포함하고,
상기 정토크지령을 생성하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 모터의 온도가 기 설정된 모터 경고온도 이상이면 기 설정된 구동 가능한 최대 모터 온도를 기초로 상기 모터의 온도 기반의 정토크지령을 생성하고,
상기 모터의 온도 기반의 정토크지령은 상기 구동 가능한 최대 모터 온도에 대한 상기 모터 온도의 높낮이에 대응되는 것을 특징으로 하는 전기구동장치의 토크지령 제어 방법.
Determining, by the control unit, whether a driving state of the vehicle satisfies a condition for generating a forward torque command or a condition for generating a reverse torque command;
When the driving state satisfies the constant torque command generation condition, the control unit determines whether at least one of vehicle speed, battery voltage, motor temperature, inverter temperature, and battery temperature in the eco mode satisfies the torque command limit condition preset for each. Generating at least one constant torque command limiting an initial constant torque command at a time point when the torque command limit condition is satisfied; And
The control unit includes the step of selecting any one of the constant torque command generated based on at least one of the vehicle speed, the battery voltage, the motor temperature, the inverter temperature, and the battery temperature as a target constant torque command,
In the step of generating the constant torque command, the controller generates a temperature-based constant torque command based on the temperature of the motor based on a preset maximum motor temperature that can be driven when the temperature of the motor is higher than a preset motor warning temperature,
The temperature-based constant torque command of the motor corresponds to a height of the motor temperature with respect to the maximum driveable motor temperature.
상기 제어부는 상기 차속이 상기 에코모드에 기 설정된 속도제한값 이상이면 스로틀 밸브의 위치를 기초로 상기 차속 기반의 정토크지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 전기구동장치의 토크지령 제어 방법.
The method of claim 1, wherein in the step of generating the constant torque command,
The control unit generates a constant torque command based on the vehicle speed based on a position of a throttle valve when the vehicle speed is greater than or equal to a speed limit value preset in the eco mode.
상기 제어부는 상기 배터리의 전압이 기 설정된 최저 배터리 사용가능 전압 이하이면 스로틀 밸브의 위치를 기초로 상기 배터리의 전압 기반의 정토크지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 전기구동장치의 토크지령 제어 방법.
The method of claim 1, wherein in the step of generating the constant torque command,
The control unit generates a voltage-based constant torque command of the battery based on a position of a throttle valve when the voltage of the battery is less than a preset minimum battery usable voltage.
상기 제어부는 상기 인버터 온도가 기 설정된 인버터 경고온도 이상이면 기 설정된 구동 가능한 최대 인버터 온도를 기초로 상기 인버터 온도 기반의 정토크지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 전기구동장치의 토크지령 제어 방법.
The method of claim 1, wherein in the step of generating the constant torque command,
The control unit generates a constant torque command based on the inverter temperature based on a preset maximum drive temperature when the inverter temperature is higher than a preset inverter warning temperature.
상기 최대 인버터 온도에 대한 상기 인버터 온도의 높낮이에 대응되는 것을 특징으로 하는 전기구동장치의 토크지령 제어 방법.
The method of claim 6, wherein the inverter temperature-based constant torque command is
Torque command control method of an electric drive device, characterized in that corresponding to the height of the inverter temperature with respect to the maximum inverter temperature.
상기 제어부는 상기 배터리 온도가 기 설정된 배터리 경고 온도 이상이면 기 설정된 구동 가능한 최대 배터리 온도를 기초로 상기 배터리 온도 기반의 정토크지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 전기구동장치의 토크지령 제어 방법.
The method of claim 1, wherein in the step of generating the constant torque command,
And the control unit generates a constant torque command based on the battery temperature based on a preset maximum battery temperature that can be driven when the battery temperature is higher than a preset battery warning temperature.
상기 최대 배터리 온도에 대한 상기 배터리 온도의 높낮이에 대응되는 것을 특징으로 하는 전기구동장치의 토크지령 제어 방법.
The method of claim 8, wherein the battery temperature-based constant torque command is
Torque command control method of an electric drive device, characterized in that corresponding to the height of the battery temperature with respect to the maximum battery temperature.
The method of claim 1, wherein the target constant torque command is a relatively smallest of the constant torque commands.
The method of claim 1, further comprising the step of controlling, by the control unit, the target constant torque command to the inverter by PI control.
The vehicle speed according to claim 1, wherein when the driving state of the vehicle satisfies a condition for generating a reverse torque command, the control unit sets a target reverse torque command for limiting an initial reverse torque command at a time when the condition for generating the reverse torque command is satisfied. Torque command control method of an electric drive device, characterized in that it further comprises the step of generating the basis.
상기 제어부는 기어단이 전진 방향의 기어단인 상태에서 상기 차속이 기 설정된 설정속도 이상이고 브레이크 스위치가 턴온 상태이면 상기 주행 상태가 상기 역토크지령 발생 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기구동장치의 토크지령 제어 방법.
The method of claim 12, wherein in the step of determining whether the driving state satisfies a condition for generating a reverse torque command,
The control unit determines that the driving state satisfies the condition for generating the reverse torque command when the vehicle speed is higher than a preset set speed and the brake switch is turned on in a state in which the gear step is a gear step in the forward direction. Torque command control method of drive system.
상기 제어부는 상기 차속과 기 설정된 설정속도 간의 차이에 비례하여 상기 목표 역토크지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 전기구동장치의 토크지령 제어 방법.
The method of claim 12, wherein in the step of generating the target reverse torque command based on a vehicle speed,
The control unit generates the target reverse torque command in proportion to a difference between the vehicle speed and a preset set speed.
상기 제어부는 상기 차속별로 상기 목표 역토크지령이 설정된 룩업테이블에서 상기 목표 역토크지령을 검출하는 것을 특징으로 하는 전기구동장치의 토크지령 제어 방법.
The method of claim 12, wherein in the step of generating the target reverse torque command based on a vehicle speed,
And the control unit detects the target reverse torque command from a lookup table in which the target reverse torque command is set for each vehicle speed.
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KR1020190085065A KR102167612B1 (en) | 2019-07-15 | 2019-07-15 | Method for controlling torque of electric drive device |
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2019
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