KR100867826B1 - Method for control regenerative braking of electric vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기자동차의 회생제동 제어 방법에 관한 것으로서, 피드포워드 제어기와 피드백 제어기를 동시에 사용하여 실시간으로 배터리의 최대 충전이 가능한 회생제동 토크를 산출하도록 함으로써, 피드포워드 제어기의 사용에 따른 빠른 응답 특성을 얻을 수 있고, 피드백 제어기를 통한 시스템의 측정 오차에 의한 불안정 요소를 제거할 수 있게 되며, 피드포워드 제어기 및 피드백 제어기의 동시 사용으로 시스템 모델링 에러 존재시에도 시스템 셧다운 없이 회생제동량을 극대화할 수 있는 전기자동차의 회생제동 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a regenerative braking control method of an electric vehicle, by using a feedforward controller and a feedback controller at the same time to calculate the regenerative braking torque capable of maximum charging of the battery in real time, the fast response characteristics according to the use of the feedforward controller It is possible to eliminate the instability caused by the measurement error of the system through the feedback controller, and maximize the regenerative braking amount without system shutdown even in the presence of system modeling error due to the simultaneous use of the feedforward controller and the feedback controller. The present invention relates to a regenerative braking control method of an electric vehicle.
전기자동차, 연료전지, 하이브리드, 회생제동, 피드포워드 제어, 피드백 제어 Electric Vehicle, Fuel Cell, Hybrid, Regenerative Braking, Feedforward Control, Feedback Control
Description
도 1은 차량의 회생제동시에 종래의 토크 신호 전달상태를 도시한 도면,1 is a view showing a conventional torque signal transmission state at the time of regenerative braking of the vehicle,
도 2는 PCU에서 브레이크 신호를 입력받아 맵 처리 후 MCU로 출력하는 과정을 나타낸 순서도,2 is a flowchart illustrating a process of receiving a brake signal from a PCU and outputting the signal to a MCU after processing a map;
도 3은 MCU의 약계자 제어를 설명하는 도면,3 is a diagram illustrating weak field control of the MCU;
도 4는 연료전지 배터리 하이브리드 시스템의 파워넷 구성도,4 is a configuration diagram of a power net of a fuel cell battery hybrid system;
도 5는 연료전지 배터리 하이브리드 차량의 회생제동시에 본 발명에 따른 토크 신호 전달상태를 도시한 도면,5 is a diagram illustrating a torque signal transmission state according to the present invention at the time of regenerative braking of a fuel cell battery hybrid vehicle;
도 6은 본 발명에 따른 제어 알고리즘을 도시한 도면으로, 피드포워드 제어와 피드백 제어에 대한 제어 알고리즘을 도시한 도면,6 is a diagram illustrating a control algorithm according to the present invention, illustrating a control algorithm for feedforward control and feedback control.
도 7은 본 발명에서 피드포워드 제어기와 피드백 제어기의 신호 입출력상태를 도시한 도면, 7 is a diagram illustrating signal input / output states of a feedforward controller and a feedback controller in the present invention;
도 8은 본 발명의 피드포워드 제어기가 수행하는 토크 계산 과정의 순서도,8 is a flowchart of a torque calculation process performed by a feedforward controller of the present invention;
도 9는 본 발명의 피드백 제어기가 수행하는 보정계수 계산 과정의 순서도를 나타낸 도면,9 is a flowchart illustrating a correction factor calculation process performed by the feedback controller of the present invention;
도 10은 PCU에 의해 회생제동 토크가 조절되는 예를 나타낸 도면.10 is a diagram illustrating an example in which regenerative braking torque is adjusted by a PCU.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : PCU 2 : MCU1: PCU 2: MCU
10 : VCU 20 : PCU10: VCU 20: PCU
21 : 피드포워드 제어기 25 : 피드백 제어기21: feedforward controller 25: feedback controller
30 : MCU30: MCU
본 발명은 전기자동차의 회생제동 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피드포워드 제어기와 피드백 제어기를 동시에 사용하여 실시간으로 배터리의 최대 충전이 가능한 회생제동 토크를 산출하도록 함으로써, 피드포워드 제어기의 사용에 따른 빠른 응답 특성을 얻을 수 있고, 피드백 제어기를 통한 시스템의 측정 오차에 의한 불안정 요소를 제거할 수 있게 되며, 피드포워드 제어기 및 피드백 제어기의 동시 사용으로 시스템 모델링 에러 존재시에도 시스템 셧다운 없이 회생제동량을 극대화할 수 있는 전기자동차의 회생제동 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a regenerative braking control method of an electric vehicle, and more particularly, by using a feedforward controller and a feedback controller simultaneously to calculate the regenerative braking torque capable of maximum charging of the battery in real time, Fast response characteristics can be obtained, and instability due to measurement error of the system can be eliminated through the feedback controller, and the simultaneous use of the feedforward controller and the feedback controller enables the regenerative braking amount without system shutdown even in the presence of system modeling error. It relates to a regenerative braking control method of an electric vehicle that can maximize the.
세계 자동차 산업은 지난 100년 이상 가솔린 및 디젤 내연기관을 중심으로 급속한 성장을 거듭해 왔지만 환경규제와 에너지 안보위협, 여기에 화석연료 고갈 문제까지 맞물리면서 엄청난 변화에 직면하고 있다.The global automotive industry has been growing rapidly, especially for gasoline and diesel internal combustion engines for more than 100 years, but is facing tremendous changes, coupled with environmental regulations, energy security threats and fossil fuel depletion.
이에 선진국을 중심으로 한 세계 각국은 친환경 자동차 개발을 위한 치열한 경쟁에 속속 참여하고 있으며, 각 자동차 제조사들은 친환경, 고효율의 첨단기술을 필요로 하는 미래형 자동차의 기술개발 경쟁에서 낙오하지 않기 위해 많은 노력을 기울이고 있다.Therefore, countries around the world, especially developed countries, are participating in the fierce competition for the development of eco-friendly vehicles, and each automobile manufacturer has made great efforts to avoid falling behind in the competition for technology development of future cars that require eco-friendly and high-efficiency advanced technologies. I'm leaning.
특히, 직면한 화석연료의 고갈 문제를 해결하면서 보다 친환경적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여, 최근 각 자동차 제조사들은 구동모터를 동력원으로 사용하는 전기자동차에 대한 연구를 더욱 활발히 진행되고 있다.In particular, in response to the demand for developing more environmentally friendly products while solving the problem of depletion of fossil fuels, automakers have been actively researching electric vehicles that use driving motors as a power source.
현재 가장 활발히 연구되고 있는 분야로 하이브리드 차량 및 연료전지 차량 등과 같은 전기자동차를 들 수 있다. Electric vehicles such as hybrid vehicles and fuel cell vehicles are currently the most actively researched fields.
여기서, 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 가솔린이나 디젤 등의 연료를 사용하는 엔진과 고전압 배터리의 전력으로 구동되는 구동모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 의미하며, 이를 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)라 부르고 있다.Here, the hybrid vehicle in the broad sense means to drive the vehicle by combining two or more different power sources efficiently, but in most cases, the vehicle is driven by the power of an engine and a high voltage battery using fuel such as gasoline or diesel. A vehicle that obtains driving power by a motor is referred to as a hybrid electric vehicle (HEV).
하이브리드 전기 차량에서는 엔진과 구동모터의 최적 작동영역을 이용하므로 구동 시스템 전체의 연비를 향상시킴은 물론 구동모터로 에너지를 회수하여 고전압 배터리를 충전시키므로 효율적인 에너지의 이용이 가능하다. In the hybrid electric vehicle, the optimum operating area of the engine and the driving motor is used, thereby improving fuel efficiency of the entire driving system as well as recovering energy from the driving motor to charge the high voltage battery, thereby enabling efficient use of energy.
또한 연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 전지 내에서 전기화학적으로 직접 전기에너지로 바꾸는 장치이며, 최근 관심 있게 연구되는 무공해 발전장치이다.In addition, the fuel cell is a device that converts the chemical energy of the fuel into electrical energy directly in the cell without converting the chemical energy into heat by combustion, and is a pollution-free power generation device that has been recently studied with interest.
연료전지가 장착된 차량에서는 연료로 사용되는 수소를 연료전지로 공급하여 전기를 생산하게 되며, 연료전지에 의해 생산된 전기로 구동모터를 작동시켜 차량을 구동시킨다.In a vehicle equipped with a fuel cell, hydrogen is used as a fuel to supply the fuel cell to generate electricity, and the vehicle is driven by operating a driving motor with electricity generated by the fuel cell.
한편, 연료전지 차량(또는 연료전지 배터리 하이브리드 차량)에는 차량 전반의 제어를 담당하는 차량 제어기(Vehicle Control Unit, 이하 'VCU'라 함)가 탑재되어 있고, 또한 시스템을 구성하는 각 장치별로 제어기를 구비하고 있다.On the other hand, the fuel cell vehicle (or fuel cell battery hybrid vehicle) is equipped with a vehicle controller (Vehicle Control Unit, hereinafter referred to as "VCU") that is responsible for the overall control of the vehicle, and the controller for each device constituting the system Equipped.
이와 같이 연료전지 차량에서는 장치별로 제어기를 구비하여 차량 운행 중에 복수개의 제어기들이 상기 VCU를 상위 제어기로 하는 상호 간 협조제어를 수행하게 되는데, 이때 제어기들 상호 간에 정보를 주고받으면서 상위 제어기는 하위 제어기에 명령을 전달하도록 되어 있다.As described above, in a fuel cell vehicle, a controller is provided for each device so that a plurality of controllers perform cooperative control with the VCU as an upper controller while the vehicle is in operation. At this time, the upper controller is connected to the lower controller while the controllers exchange information with each other. It is supposed to deliver a command.
상기 VCU를 상위 제어기로 하여 모터 구동을 제어하는 관련 제어기로는 크게 동력분배제어기(하이브리드 제어기라고도 함)(Power Control Unit, 이하, 'PCU'라 함)와 모터 제어기(Motor Control Unit, 이하, 'MCU'라 함)를 들 수 있다. Related controllers that control motor operation using the VCU as an upper controller are largely a power distribution controller (also called a hybrid controller) (hereinafter referred to as a power control unit, hereinafter referred to as' PCU ') and a motor controller (Motor Control Unit, hereinafter,' MCU ').
통상 VCU는 가속페달 또는 브레이크 페달 조작에 의한 운전자 의지를 반영하여 구동 토크 및 제동 토크를 산출하고, PCU(또는 FHCU:Fuel Cell Hybrid Control Unit)는 에너지 소스인 연료전지 제어기로서 고전압 배터리의 동력 분배 기능을 담당하며, MCU는 구동모터를 회전시키기 위한 파워 모듈로 직류 전류를 받아서 3상 PWM을 생성시키고 모터 구동 및 회생제동을 담당한다.Normally, the VCU calculates the driving torque and the braking torque by reflecting the driver's intention by operating an accelerator pedal or brake pedal, and the PCU (or FHCU: Fuel Cell Hybrid Control Unit) is a fuel cell controller which is an energy source and power distribution function of a high voltage battery. The MCU is a power module for rotating the drive motor to generate a three-phase PWM by receiving DC current, and is responsible for driving the motor and regenerative braking.
그리고, 전기자동차에서는 구동모터가 차량을 구동시키는 목적 이외에 차량 감속시 회생제동을 함으로써 운동 에너지를 회수하여 저장하는 역할을 하게 된다.In addition, the electric motor plays a role of recovering and storing kinetic energy by regenerative braking when the vehicle is decelerated in addition to the purpose of driving the vehicle.
즉, 전기자동차는 제동(braking)시에 제동력의 일부를 발전에 사용하고, 발전된 전기에너지를 배터리의 충전에 사용하는 바, 자동차의 주행속도에 의한 운동에너지(kinetic energy)의 일부를 발전기의 구동에 필요한 에너지로 사용함으로써, 운동에너지의 저감(즉, 주행속도의 감소)과 전기에너지의 발전을 동시에 구현한다.That is, the electric vehicle uses a part of the braking force for generating power during braking and uses the generated electric energy for charging the battery, so that a part of the kinetic energy according to the traveling speed of the car is driven by the generator. By using it as the energy required, the reduction of kinetic energy (that is, the driving speed) and the generation of electric energy are realized at the same time.
이러한 방식의 제동방법을 회생제동(regenerative braking)이라 하며, 회생제동시 전기에너지의 생성은 별도의 발전기 혹은 구동모터를 역구동시킴으로써 이루어질 수 있다.This type of braking method is called regenerative braking, and the generation of electrical energy during regenerative braking can be achieved by reverse driving a separate generator or drive motor.
한편, 연료전지 배터리 하이브리드 시스템(연료전지와 고전압 배터리 채용)이 탑재된 전기자동차에서 종래기술에 따른 회생제동 과정을 살펴보면 다음과 같다. Meanwhile, the regenerative braking process according to the prior art in an electric vehicle equipped with a fuel cell battery hybrid system (using a fuel cell and a high voltage battery) is as follows.
첨부한 도 1은 차량의 회생제동시에 토크 신호 전달상태를 도시한 도면으로서, PCU(1)는 차속(모터 회전수로부터 계산), 브레이크 페달의 페달각(이하, '브레이크 페달각'으로 칭함), 시프트 기어의 변속단(PRND) 신호를 입력받게 되어 있다.1 is a diagram illustrating a torque signal transmission state during regenerative braking of a vehicle, wherein the PCU 1 is a vehicle speed (calculated from the motor rotational speed) and a pedal angle of a brake pedal (hereinafter referred to as a brake pedal angle). The shift gear (PRND) signal of the shift gear is input.
이에 PCU(1)는 첨부한 도 2에 나타낸 바와 같이 입력된 브레이크 페달각 신호(이하, '브레이크 신호'라 칭함)(0V ~ 5V)를 AD 변환 및 캘리브레이션하고, 캘리브레이션된 브레이크 신호(0% ~ 100%)에 차속에 따른 스케일 값을 곱해서(차속에 따른 맵 처리) 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 MCU(2)로 전송하게 된다. Accordingly, the
그리고, MCU(2)는 회생제동시에 최대전압임계치를 초과하게 되면 첨부한 도 3에 나타낸 바와 같은 약계자 제어를 통해 회생제동량을 감소시켜 시스템의 안정성을 확보하게 된다.When the maximum voltage threshold is exceeded at the time of regenerative braking, the
그러나, 종래의 회생제동 과정에 따르면 시스템의 측정 오차에 의한 불안정 요소가 존재하고, 모델링 에러 존재시에 시스템의 셧다운 발생으로 회생제동량을 극대화하는데 문제가 있었다.However, according to the conventional regenerative braking process, there is an instability due to the measurement error of the system, and there is a problem in maximizing the regenerative braking amount due to the shutdown of the system in the presence of a modeling error.
또한 응답 특성이 빠르지 못한 점 역시 개선이 필요한 실정이다.In addition, the lack of response characteristics also requires improvement.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 피드포워드 제어기와 피드백 제어기를 동시에 사용하여 실시간으로 배터리의 최대 충전이 가능한 회생제동 토크를 산출하도록 함으로써, 피드포워드 제어기의 사용에 따른 빠른 응답 특성을 얻을 수 있고, 피드백 제어기를 통한 시스템의 측정 오차에 의한 불안정 요소를 제거할 수 있게 되며, 피드포워드 제어기 및 피드백 제어기의 동시 사용으로 시스템 모델링 에러 존재시에도 시스템 셧다운 없이 회생제동량을 극대화할 수 있는 전기자동차의 회생제동 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is invented to solve the above problems, by using the feed forward controller and the feedback controller at the same time to calculate the regenerative braking torque capable of maximum charging of the battery in real time, according to the use of the feed forward controller Fast response characteristics can be obtained, and instability caused by the measurement error of the system can be eliminated through the feedback controller, and the simultaneous use of the feedforward controller and the feedback controller enables the regenerative braking amount without system shutdown even in the presence of system modeling error. The purpose is to provide a regenerative braking control method for electric vehicles that can be maximized.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 현재의 차속과 브레이크 페달각, 변속단 신호를 토대로 운전자 의지가 반영된 회생제동 토크 생성값을 산출하는 단계와; 피드포워드 제어기가 상기 회생제동 토크 생성값과 현재의 차속 및 배터리 최대 충전 파워값을 토대로 최대 회생제동 토크 추출맵을 통해 최대 회생제동 가능 토크를 산출하는 단계와; 피드백 제어기가 상기 피드포워드 제어기에서 발생하는 시스템 모델링 에러를 제거하기 위한 보정계수를 산출하고, 산출된 보정계수를 이용하여 상기 최대 회생제동 가능 토크를 보정하는 단계와; 보정된 토크값을 고전압 배터리의 최대 충전이 가능한 최종 회생제동 토크값으로 사용하여 회생제동을 실시하는 단계;를 포함하는 전기자동차의 회생제동 제어 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes the steps of calculating the regenerative braking torque generated value reflecting the driver's will based on the current vehicle speed, brake pedal angle, and shift stage signal; Calculating, by the feedforward controller, the maximum regenerative braking torque through the maximum regenerative braking torque extraction map based on the regenerative braking torque generation value and the current vehicle speed and the maximum charging power value of the battery; Calculating, by a feedback controller, a correction factor for eliminating system modeling errors occurring in the feedforward controller, and correcting the maximum regenerative braking torque using the calculated correction factor; And regenerative braking using the corrected torque value as the final regenerative braking torque value capable of maximum charging of the high voltage battery.
여기서, 상기 보정계수의 산출은, HDC 입력단 및 출력단의 전류 제한값, HDC 입력단 및 출력단의 전압 제한값, HDC 입력단 및 출력단의 전류 측정값, 그리고 HDC 입력단 및 출력단의 전압 측정값을 모니터링하여 모니터링되는 상기 값들을 이용해 산출하는 것을 특징으로 한다.Here, the calculation of the correction coefficient, the current limit value of the HDC input and output stage, the voltage limit value of the HDC input and output stage, the current measurement value of the HDC input and output stage, and the value measured by monitoring the voltage measurement value of the HDC input and output stage It is characterized by calculating using them.
바람직하게는, 상기 보정계수의 산출은, 상기 HDC 출력단 전류 측정값과 HDC 출력단 전류 제한값의 오차, 상기 HDC 입력단 전류 측정값과 HDC 입력단 전류 제한값의 오차, 상기 HDC 출력단 전압 측정값과 HDC 출력단 전압 제한값의 오차, 상기 HDC 입력단 전압 측정값과 HDC 입력단 전압 제한값의 오차를 각각 계산하여 각각의 맵을 통해 각 오차에 따른 보정계수를 산출하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the calculation of the correction coefficient, the error of the HDC output stage current measurement value and the HDC output stage current limit value, the error of the HDC input stage current measurement value and the HDC input stage current limit value, the HDC output stage voltage measurement value and the HDC output stage voltage limit value Error of the HDC input stage voltage measurement value and the HDC input stage voltage limit value, respectively, characterized in that it calculates the correction coefficient according to each error through each map.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 4는 연료전지 배터리 하이브리드 시스템의 파워넷 구성도로서, 고전압 DC-DC 컨버터(High Voltage DC-DC Converter, HV DCDC, 이하, 'HDC'라 칭함) 입력단의 전류/전압, HDC 출력단의 전류/전압 측정을 보여주고 있다.4 is a diagram illustrating a power net configuration of a hybrid fuel cell battery system, wherein the current / voltage of the high voltage DC-DC converter (HV DCDC, hereinafter referred to as “HDC”) input stage, and the current of the HDC output stage are shown. It shows voltage measurement.
첨부한 도 5는 연료전지 배터리 하이브리드 차량의 회생제동시에 본 발명에 따른 토크 신호 전달상태를 도시한 도면으로서, VCU(10)와 PCU(20), MCU(30) 간에 이루어지는 회생제동 토크 신호 전달방식을 보여주고 있다.5 is a diagram illustrating a torque signal transmission state according to the present invention at the time of regenerative braking of a fuel cell battery hybrid vehicle, and includes a regenerative braking torque signal transmission method formed between the
또한 첨부한 도 6은 본 발명에 따른 제어 알고리즘을 도시한 도면으로서, 이는 본 발명에서 사용하는 피드포워드 제어와 피드백 제어에 대한 제어 알고리즘을 도시한 개략도이며, 피드포워드 제어와 피드백 제어를 통한 보상된 최대 회생제동 가능 토크의 계산 알고리즘을 나타낸 것이다.6 is a diagram illustrating a control algorithm according to the present invention, which is a schematic diagram illustrating a control algorithm for feedforward control and feedback control used in the present invention, and is compensated through feedforward control and feedback control. The algorithm for calculating the maximum regenerative braking torque is shown.
또한 첨부한 도 7은 본 발명에서 피드포워드 제어기와 피드백 제어기의 신호 입출력상태를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 피드포워드 제어기가 수행하는 토크 계산 과정의 순서도를, 도 9는 본 발명의 피드백 제어기가 수행하는 보정계수 계산 과정의 순서도를 나타낸 도면이다.In addition, Figure 7 is a view showing the signal input and output state of the feed forward controller and the feedback controller in the present invention, Figure 8 is a flow chart of the torque calculation process performed by the feed forward controller of the present invention, Figure 9 is a view of the present invention A flowchart illustrating a correction factor calculation process performed by the feedback controller.
본 발명에서는 회생제동 토크 생성, 전달 및 발생 신호 흐름을 종래와 달리 개선한 것으로, 피드포워드(feedforward) 제어기(21)와 피드백(feedback) 제어기(25)를 동시에 사용함으로써, 실시간으로 고전압 배터리의 최대 충전이 가능한 회생제동 토크를 산출하게 된다.In the present invention, the regenerative braking torque generation, transmission, and the generated signal flow has been improved, unlike in the related art. By using the
이 중에서 상기 피드포워드 제어기(21)에서는 현 차속과 배터리 최대 충전 가능 파워량을 토대로 실시간으로 최대 충전 가능 회생제동 토크를 계산하게 된다. The
또한 상기 피드백 제어기(25)에서는 HDC 입/출력단에서 측정된 전류값 및 전압값(도 4 참조)을 실시간으로 입력받아 피드포워드 제어기(21)에서 발생하는 시스템 모델링 에러를 제거하기 위한 보정계수를 산출하고, 이 보정계수를 이용하여 시스템이 셧다운되지 않도록 MCU(30)로 입력되는 최종 토크량을 제어하게 된다.In addition, the
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 제어 과정을 좀더 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a control process according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
우선, 도 5에 나타낸 바와 같이, 차량 제어기인 VCU(10)는 현재의 차속과 브레이크 페달의 페달각(이하, '브레이크 페달각'으로 칭함), 시프트 기어의 변속단(PRND) 신호를 입력받게 되어 있고, 이를 토대로 운전자 의지가 반영된 회생제동 토크값(이하, 'VCU 회생제동 토크 생성값'이라 함)을 산출(브레이크 페달각으로부터 맵을 통해 토크값 산출)하여 동력분배제어기, 즉 PCU(20)로 전달하게 된다.First, as shown in FIG. 5, the
이에 PCU(20)에서는 도 5에 나타낸 바와 같이 VCU(10)로부터 전달된 VCU 회생제동 토크 생성값을 현재의 차속 및 배터리 상태에 따라 조정하여 조정된 회생제동 토크값을 MCU(30)로 전달하게 된다.Accordingly, the
이러한 PCU(10) 내 회생제동 토크값 산출은 피드포워드 제어기(21)와 피드백 제어기(25)에 의해 수행되며, 이를 도 6 ~ 도 9를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The regenerative braking torque value calculation in the
우선, 피드포워드 제어기(21)는 VCU 회생제동 토크 생성값과 현재의 차속 및 배터리 최대 충전 파워값을 입력받아 이를 토대로 미리 설정된 최대 회생제동 토크 추출맵(22)을 통해 최대 회생제동 가능 토크(Tm)를 산출하게 된다.First, the
여기서, 피드포워드 제어기(21)는 VCU 회생제동 토크 생성값과 현재의 차속으로부터 최대 회생제동 가능 파워값을 계산하는 과정, 배터리 최대 충전 가능량 제한, 계산된 회생제동 파워값에 해당하는 토크값을 계산하는 과정을 수행하게 된다(도 6 ~ 도 8 참조).Here, the
또한 피드백 제어기(25)는 HDC 입력단 및 출력단의 전류 제한값, HDC 입력단 및 출력단의 전압 제한값, HDC 입력단 및 출력단의 전류 측정값, 그리고 HDC 입력단 및 출력단의 전압 측정값을 실시간으로 모니터링하고, 이들을 토대로 미리 설정된 맵(26,27,28,29)을 통해 피드포워드 제어기(21)에서 발생하는 시스템 모델링 에러를 제거하기 위한 보정계수(η1,η2,η3,η4)를 산출한 뒤, 산출된 보정계수를 이용하여 MCU(30)로 입력되는 최종 토크량을 조절하게 된다. In addition, the
이때, 피드백 제어기(25)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, HDC 출력단 전류 측정값과 HDC 출력단 전류 제한값의 오차1을 계산하고, 해당 맵(26)을 통해 오차1에 해당하는 보정계수 η1을 계산한다.In this case, as shown in FIG. 9, the
또한 HDC 입력단 전류 측정값과 HDC 입력단 전류 제한값의 오차2, HDC 출력단 전압 측정값과 HDC 출력단 전압 제한값의 오차3, HDC 입력단 전압 측정값과 HDC 입력단 전압 제한값의 오차4를 각각 계산하고, 각각의 맵(27,28,29)을 통해 오차2, 오차3, 오차4에 해당하는 보정계수 η2, η3, η4를 계산한다.In addition, the
그리고, 이렇게 계산된 보정계수 η1, η2, η3, η4를 피드포워드 제어기(21)에서 계산된 최대 회생제동 가능 토크(Tm)에 차례로 곱하여 보정된 최대 회생제동 가능 토크(Tc)를 산출한 후 이를 고전압 배터리의 최대 충전이 가능한 최종의 회생제동 토크값으로 MCU(30)에 전달하게 된다(도 6 및 도 7 참조).Then, the calculated maximum regenerative braking torque Tc is calculated by multiplying the correction coefficients η1, η2, η3, and η4 calculated in this manner by the maximum regenerative braking torque Tm calculated by the
이와 같이 하여, MCU(30)는 피드백 제어기(26)로부터 전달된 최종 회생제동 토크값(Tc)을 입력 토크로 참조하여 회생제동을 실시하게 된다(도 5 및 도 6 참조).In this way, the
첨부한 도 10은 PCU에 의해 회생제동 토크가 조절되는 예를 나타낸 도면으로, 피드백 제어기에 의해 HDC 입력 전류가 임계치를 넘어가자 피드백 제어기에 의해 최종 회생제동 토크를 줄이는 것을 볼 수 있다.10 is a diagram illustrating an example in which regenerative braking torque is adjusted by the PCU, and it can be seen that the final regenerative braking torque is reduced by the feedback controller when the HDC input current exceeds the threshold by the feedback controller.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기자동차의 회생제동 제어 방법에 의하면, 피드포워드 제어기와 피드백 제어기를 동시에 사용하여 실시간으로 배터리의 최대 충전이 가능한 회생제동 토크를 산출하도록 함으로써, 다음과 같은 장점이 있게 된다.As described above, according to the regenerative braking control method of the electric vehicle according to the present invention, by using the feed forward controller and the feedback controller at the same time to calculate the regenerative braking torque capable of maximum charging of the battery in real time, the following advantages This will be.
1) 피드포워드 제어기를 사용하여 빠른 응답 특성을 얻을 수 있게 된다.1) Fast response characteristics can be obtained by using a feedforward controller.
2) 피드백 제어기를 사용하여 시스템의 측정 오차에 의한 불안정 요소를 제거할 수 있게 된다.2) By using the feedback controller, it is possible to eliminate the instability caused by the measurement error of the system.
3) 피드포워드 제어기 및 피드백 제어기를 동시에 사용하여 시스템 모델링 에러 존재시에도 시스템 셧다운 없이 회생제동량을 극대화할 수 있게 된다. 3) By using feed forward controller and feedback controller at the same time, it is possible to maximize regenerative braking amount without system shutdown even in the presence of system modeling error.
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