KR101619598B1

KR101619598B1 - 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR101619598B1
Application number: KR1020140099172A
Authority: KR
Inventors: 조우철
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2016-05-10
Also published as: KR20160016029A

Abstract

본 발명은 차량의 주행 모드와 진동수렴 상태에 따라 이득값이 능동적으로 가변되는 가변 이득을 적용함으로써 모터에서 발생하는 진동이 저감되는 쪽으로 신속하게 수렴되도록 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법은, 친환경 자동차에 탑재되어 구동력을 발생시키는 모터에 진동 저감 토크를 가하여 진동을 제어하는 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 방법에 있어서, 운전자 요구토크와 모터의 진동을 저감시키기 위해 가해지는 진동 저감 토크의 합이 상기 모터로부터 출력되도록 상기 모터를 구동시키는 모터 토크 인가 단계(S110)와, 상기 모터로부터 발생하는 진동성분을 추출하는 진동성분 추출단계(S120)와, 상기 진동성분의 상한과 하한에 따라 상기 진동 저감 토크에 가해지는 현재 이득(k')에 반영될 가중치를 산출하는 가중치 산출단계(S160)와, 상기 현재 이득(k')에 상기 가중치를 곱하여 변경 이득(k)을 구하는 변경 이득 산출단계(S170)와, 상기 변경 이득(k)을 현재 진동 저감 토크에 곱하여 상기 모터로 인가될 진동 저감 토크를 산출하는 변경 진동 저감 토크 산출단계(S180)를 포함한다.

Description

능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법 및 시스템{Method and system for improving speed of convergence of vibration generated in electric motor in eco-friendly vehicle using active variable gain}

본 발명은 친환경 자동차에서 모터의 진동을 저감시키는 진동 저감 토크를 가하여 진동이 수렴되도록 하는 하는 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 주행 모드와 진동수렴 상태에 따라 이득값이 능동적으로 가변되는 가변 이득을 적용함으로써 모터에서 발생하는 진동이 신속하게 수렴되도록 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법 및 시스템에 관한 것이다.

전기자동차, 연료전지 자동차, 하이브리드 자동차 또는 플러그인 하이브리드 자동차에는 구동력을 발생시키는 모터가 장착되어 있고, 상기 모터는 구동에 따라 필연적으로 진동을 발생시킨다.

상기 모터에서 발생하는 진동은 차량의 주행이나, 승차감 등에 악형향을 미치게 되므로, 제거되어야 한다.

한편, 상기 모터에서 발생하는 진동을 줄이기 위한 방편으로는 주로 상기 모터에 모터의 진동 성분에 따라 현재 발생된 토크를 기준으로 양의 토크나 음의 토크에 해당하는 진동 저감 토크를 인가하여 모터에서 발생하는 진동을 후천적으로 상쇄시킴으로써 궁극적으로 모터에서 발생하는 진동을 저감시킨다.

상기 진동 저감 토크는 실제 모터속도와 모델속도의 차이 또는 실제 모터속도와 차량의 휠의 속도에 변속비를 역산하여 구해진 모터의 속도의 차이에 차량의 주행모드별로 미리 설정된 이득을 곱하여 결정된다. 상기 주행모드는 운전자가 차량의 정지 또는 감속시키기 위해 브레이크 페달을 조작하는 제동모드(brake), 가속페달을 조작하여 가속시키는 가속모드(tip in), 가속을 중지하기 위해 가속페달의 조작을 멈주는 가속중단모드(tip out), 타력 주행을 위해 가속페달과 브레이크페달을 모두 조작하지 않는 크리프모드(creep)모드 등으로 나눌수 있다.

이때, 상기 주행모드별로 미리 정해진 하나의 이득이 고정되어 있어서, 진동 저감 효과가 적게 나타나거나 악화되는 구간이 존재하는 문제점이 있다.

즉, 진동성분의 크기변화를 고려하지 않고, 고정된 하나의 이득으로 진동 저감 토크를 단순히 선형적으로 제어함으로써, 진동저감을 효과적으로 하지 못하게 된다.

예컨대, 초기의 진동을 제어하기 위해 이득을 크게 하면 후반부의 수렴속도가 늦어지고, 후반부의 수렴속도 향상을 위해 이득을 작게 하면 초기 진동을 신속하게 제어하지 못하게 된다.

또한, 차량이 노후화 됨에 따라 초기에 최적화된 상태로 튜닝된 이득에 대한 신뢰도가 낮아지게 되어 모터에서 발생하는 진동을 효과적으로 제어하지 못하게 된다.

한편, 하기의 선행기술문헌은 '파워 트레인 저크 쇼크 개선 로직 및 방법'에 관한 것으로서, 차량에 구비되어 있는 센서들로부터 수집된 정보를 통해 파워 트레인에 기계적인 저크 쇼크가 발생되었는지 여부를 판단하고, 이를 보상하는 기술이 개시되어 있다.

KR 10-2012-0048960 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 친환경 자동차에서 주행환경에 맞게 진동 저감 토크의 이득이 가변되도록 함으로써, 초기에는 진동을 신속하게 제어하고 후반으로 갈수록 진동의 수렴속도가 향상되도록 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법은, 친환경 자동차에 탑재되어 구동력을 발생시키는 모터에 진동 저감 토크를 가하여 진동을 제어하는 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법에 있어서, 운전자 요구토크와 모터의 진동을 저감시키기 위해 가해지는 진동 저감 토크의 합이 상기 모터로부터 출력되도록 상기 모터를 구동시키는 모터 토크 인가 단계와, 상기 모터로부터 발생하는 진동성분을 추출하는 진동성분 추출단계와, 상기 진동성분의 상한과 하한에 따라 상기 진동 저감 토크에 가해지는 현재 이득에 반영될 가중치를 산출하는 가중치 산출단계와, 상기 현재 이득에 상기 가중치를 곱하여 변경 이득을 구하는 변경 이득 산출단계와, 상기 변경 이득을 현재 진동 저감 토크에 곱하여 상기 모터로 인가될 진동 저감 토크를 산출하는 변경 진동 저감 토크 산출단계를 포함한다.

상기 변경 이득 산출단계에서 구해진 변경 이득은 상기 변경 이득 산출단계의 현재 이득으로 피드백 되는 것을 특징으로 한다.

상기 진동성분 추출단계에서는, 상기 모터의 실제 회전속도와 상기 모터의 속도를 모델링한 모델속도의 차이 값으로부터 상기 모터의 진동성분이 구해지는 것을 특징으로 한다.

상기 진동성분 추출단계에서는, 상기 모터의 실제 회전속도와 차량의 휠의 속도에 변속비를 역산하여 구한 모터의 회전속도의 차이 값으로부터 상기 모터의 진동성분이 구해지는 것을 특징으로 한다.

상기 진동성분 추출단계와 상기 가중치 산출단계 사이에는, 직전에 수행한 변경 이득 산출단계에서의 주행모드와 현재의 주행모드를 비교하는 주행모드 변경 판단단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량의 주행모드가 변경된 것으로 판단되면, 차량의 주행모드별로 미리 설정된 초기 이득을 적용하는 초기 이득 적용단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 차량의 주행모드가 변경되지 않은 것으로 판단되면, 상기 가중치 산출단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 진동성분 추출단계와 상기 가중치 산출단계 사이에는, 미리 정해진 시간간격으로 상기 진동성분의 상한과 하한을 검출하는 진동 피크 검출단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 가중치 산출단계는, 상기 진동성분 추출단계로부터 구해진 진동성분의 크기 변화에 따른 진동크기 변화 가중치를 산출하는 진동크기 변화 가중치 산출단계와, 상기 진동 피크 검출단계로부터 검출된 진동성분의 상한과 하한의 변화에 따른 피크변화 가중치를 산출하는 피크변화 가중치 산출단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 진동크기 변화 가중치 산출단계에서 상기 진동성분의 크기가 커지는 것으로 감지되면, 상기 진동크기 변화 가중치는 1보다 크게 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 진동크기 변화 가중치 산출단계에서 상기 진동성분의 크기가 작아지는 것으로 감지되면, 상기 진동크기 변화 가중치는 1보다 작게 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 피크 변화 가중치 산출단계에서 상기 모터 진동의 상한과 하한이 작아지면, 상기 피크변화 가중치는 1보다 작게 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 피크 변화 가중치 산출단계에서 상기 피크변화 가중치는 상기 모터의 전기각이 360도 동안 유지되는 것을 특징으로 한다.

상기 변경 이득 산출단계에서는 현재 이득과 상기 진동크기 변화 가중치와 피크변화 가중치의 곱으로부터 변경 이득을 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 진동 피크 검출단계가 수행된 이후에는, 상기 진동 피크 검출단계가 수행되는 시간 간격의 배수의 시간간격마다, 상기 진동성분이 수렴하는지를 판단하는 진동수렴 판단단계가 수행되고, 상기 모터의 진동이 수렴하는 것으로 판단되면, 상기 가중치 산출단계가 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 진동수렴 판단단계에서, 상기 모터의 진동이 수렴되지 않는 것으로 판단되면, 상기 모터에 진동 저감 토크를 가하지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 시스템은, 모터를 구동원으로 하는 친환경 자동차에서 상기 모터의 요구토크와 상기 모터의 진동 저감을 위해 진동 저감 토크를 합하여 상기 모터를 구동시켜 상기 모터의 진동이 저감되도록 하는 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 시스템에 있어서, 상기 모터의 구동에 따라 상기 모터에서 발생하는 진동성분을 추출하는 진동성분 추출부와, 상기 모터의 진동 성분에 따라 상기 진동 저감 토크에 가해지는 현재 이득에 반영될 가중치를 산출하는 가중치 산출부와, 상기 가중치 산출부에서 산출된 가중치를 상기 현재 이득과 곱하여 변경 이득을 구하는 변경이득 산출부와, 상기 변경 이득을 현재 모터로 가해지는 진동 저감 토크에 곱하여 새로이 상기 모터로 인가될 진동 저감 토크를 산출하는 진동저감 토크산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 진동성분 추출부에서 추출된 진동성분이 입력되고, 상기 차량의 주행모드를 직전의 변경이득 산출시의 주행모드와 비교하여, 상기 차량의 주행모드가 변경되지 않은 것으로 판단되면, 상기 진동성분을 상기 가중치 산출부로 출력하는 주행모드 변경 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 주행모드 변경 판단부는 상기 차량의 주행모드가 직전의 변경이득 산출시의 주행모드와 변경된 것으로 판단되면, 미리 저장된 주행모드별 초기이득을 상기 진동저감 토크산출부로 출력하고, 상기 진동저감 토크산출부는 상기 초기이득을 상기 모터의 진동성분과 곱하여 초기 진동 저감 토크를 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 진동성분 추출부로부터 추출된 진동성분을 입력받고, 정해진 시간마다 상기 진동성분의 상한과 하한을 검출하며, 상기 진동성분의 상한과 하한을 상기 가중치 산출부로 출력하는 피크진동 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 피크진동 검출부에서 검출한 상기 모터의 진동성분의 상한과 하한이 저감되고 있는지를 판단하여, 상기 진동성분이 저감되면 상기 진동성분의 상한과 하한을 상기 가중치 산출부로 출력하는 진동저감 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 가중치 산출부는, 상기 진동성분 추출부로부터 입력되는 진동성분의 크기 변화에 따른 진동크기 변화 가중치와, 상기 피크진동 검출부로부터 입력되는 진동의 상한과 하한의 변화에 따른 피크변화 가중치를 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 변경이득 산출부는 현재 이득에 상기 진동크기 변화 가중치와 상기 피크변화 가중치를 곱하여 변경 이득을 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법 및 시스템에 따르면, 상기 친환경 자동차에서 발생하는 진동을 저감시키기 위해 가해지는 진동 저감 토크를 주행모드와 주행상황별로 다르게 적용되도록 상기 진동 저감 토크를 산출하기 위해 적용되는 이득을 능동적으로 가변시켜 적용함으로써, 신속하게 차량에서 발생하는 진동을 원하는 수준이하로 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법을 도시한 순서도.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법에 의해서 모터의 내구가 진행되는 경우의 진동 수렴 상태를 나타낸 그래프.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법에 의해 순간적으로 진동이 증가한 경우의 진동 수렴 상태를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 시스템을 도시한 블록도.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 본 발명에 따른 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 본 발명에 따른 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법은, 친환경 자동차에 탑재되어 구동력을 발생시키는 모터에 진동 저감 토크를 가하여 진동을 제어하는 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법에서, 운전자 요구토크와 모터의 진동을 저감시키기 위해 가해지는 진동 저감 토크의 합이 상기 모터로부터 출력되도록 상기 모터를 구동시키는 모터 토크 인가 단계(S110)와, 상기 모터로부터 발생하는 진동성분을 추출하는 진동성분 추출단계(S120)와, 상기 진동성분의 상한과 하한에 따라 상기 진동 저감 토크에 가해지는 현재 이득(k')에 반영될 가중치를 산출하는 가중치 산출단계(S160)와, 상기 현재 이득(k')에 상기 가중치를 곱하여 변경 이득(k)을 구하는 변경 이득 산출단계(S170)와, 상기 변경 이득(k)을 현재 진동 저감 토크에 곱하여 상기 모터로 인가될 진동 저감 토크를 산출하는 변경 진동 저감 토크 산출단계(S180)를 포함한다.

모터 토크 인가 단계(S110)에서는 운전자 요구토크와 모터(M)의 진동을 저감시키기 위해 가해지는 진동 저감 토크의 합이 상기 모터(M)로부터 출력되도록 상기 모터(M)를 구동시킨다. 상기 모터(M)로부터 출력되는 토크의 최종 성분은, 운전자 요구 토크와 진동 저감 토크가 합해진 토크가 되어야 한다. 따라서, 상기 모터 토크 인가 단계(S110)에서 상기 모터로 인가되는 토크는 운전자 요구 토크와 진동 저감 토크가 합성된 토크가 가해진다.

진동성분 추출단계(S120)는 상기 모터(M)로부터 발생하는 진동성분을 추출하는 과정이다.

상기 진동성분 추출단계(S120)에서는, 상기 모터(M)의 실제 회전속도와 상기 모터(M)의 속도를 모델링한 모델속도의 차이 값으로 진동성분을 구하거나, 또는 상기 모터(M)의 실제 회전속도와 차량의 휠의 속도의 차이 값으로 상기 모터의 진동성분을 구한다. 여기서, 상기 모터의 실제 회전속도와 차량의 휠 속도와 변속비를 이용하여 구한 모델속도의 차이 값으로 상기 모터의 진동성분을 구하는 경우에는 상기 모터의 실제 회전속도를 상기 차량의 휠에 변속비를 역산하여 계산된 모터의 속도와 비교하여 진동성분을 구한다. 즉, 상기 모터의 속도에 변속비를 적용되어 차량의 휠의 속도로 구현되는데, 그 역산을 통하여 상기 차량의 휠로부터 모터의 속도를 계산하고, 이렇게 휠의 속도로부터 계산된 모터의 속도를 모터의 실제 속도와 비교하여 진동성분을 구한다.

주행모드 변경 판단단계(S131)는 직전에 수행한 변경 이득 산출단계(S170)에서의 주행모드와 현재의 주행모드를 비교하여 현재 차량의 주행모드가 직전에 수행한 변경 이득 산출단계(S170)에서의 주행모드와 변경되었는지를 판단한다. 주행모드(제동, 가속, 가속 중지, 크리프 등)가 변경되면 새로운 초기 이득 값을 적용하여 변경 이득을 산출해야 하기 때문에, 현재 차량의 주행모드가 직전의 변경 이득 산출단계(S170)가 수행되었을 때의 주행모드와 변경되었는지를 판단한다.

만약, 상기 주행모드 변경 판단단계(S131)에서 차량의 주행모드가 변경된 것으로 판단되면, 차량의 주행모드별로 미리 설정된 초기 이득을 적용하는 초기 이득 적용단계(S132)가 수행된다. 상기 초기 이득 적용단계(S132)에서는 차량의 주행모드에 따라 테이블의 형태로 미리 저장된 초기 이득이 저장되어 있는데, 상기 초기 이득을 이용하여 상기 모터(M)에 가해진 진동 저감 토크를 계산한다. 주행 초기에는 진동에 변경된 이득을 적용하여 진동을 수렴시키기가 원활하지 않으므로, 주행모드별(제동, 가속, 가속 중지, 크리프 등)로 미리 정해진 초기 이득을 적용한다.

가중치 산출단계(S160)는 상기 주행모드 변경 판단단계(S131)에서 주행모드가 변경되지 않은 것으로 판단된 경우에 수행 된다.

상기 가중치 산출단계(S160)에서는 상기 진동성분 추출단계(S120)에서 추출된 상기 진동성분의 상한과 하한에 따라 상기 진동 저감 토크에 가해지는 현재 이득(k')에 반영될 가중치를 산출한다. 상기 가중치가 상기 현재 이득(k')에 적용됨으로서 새로운 이득이 된다.

변경 이득 산출단계(S170)에서는 현재 모터(M)로 인가되는 진동 저감 토크의 산출을 위해 적용되고 있는 현재 이득(k')에 상기 가중치를 곱하여 변경 이득(k)을 구한다. 상기 변경 이득 산출단계(S170)에서 구해진 변경 이득(k)은 상기 변경 이득 산출단계(S170)의 현재 이득(k')으로 피드백 됨으로써, 상기 모터(M)에 가해지는 진동 저감 토크를 산출하기 위한 현재 이득(k')을 새로이 대체하고, 변경 이득(k)이 현재 이득(k')으로 피드백되는 과정은 차량의 주행중에 지속적으로 수행된다.

상기 변경 이득 산출단계(S170)에서는 현재 이득(k')과 상기 진동크기 변화 가중치(a)와 피크변화 가중치(b)의 곱으로부터 상기 변경 이득(k)을 산출한다.

변경 진동 저감 토크 산출단계(S180)는 상기 변경 이득(k)을 현재 진동 저감 토크에 곱하여 상기 모터(M)로 인가될 새로운 진동 저감 토크를 산출한다.

진동 피크 검출단계(S140)에서는 미리 정해진 시간간격으로 상기 진동성분의 상한과 하한을 검출한다. 상기 진동 피크 검출단계(S140)에서는 미리 정해진 시간, 예컨대 100ms 간격으로 상기 모터(M)의 진동성분의 상한과 하한을 측정한다.

상기 진동 피크 검출단계(S140)가 수행된 이후에는, 상기 진동 피크 검출단계(S140)가 수행되는 시간 간격의 배수의 시간간격마다, 상기 진동성분이 수렴하는지를 판단하는 진동수렴 판단단계(S150)가 수행된다. 상기 진동 피크 검출단계(S140)의 정해진 시간간격의 배수로 정해진 시간간격마다 수행된다. 예를들어, 상기 진동 피크 검출단계(S140)가 100ms 간격으로 수행된다면, 상기 진동수렴 판단단계(S150)는 100ms의 배수의 시간간격, 예컨대 500ms의 간격으로 상기 모터(M)의 진동수렴을 판단한다.

상기 진동수렴 판단단계(S150)에서 상기 모터(M)의 진동이 수렴되는 것으로 판단되면, 상기 가중치 산출단계(S160)가 수행된다.

만약, 상기 진동수렴 판단단계(S150)에서 상기 모터(M)의 진동이 수렴되지 않는 것으로 판단되면, 상기 모터(M)에 가해지는 진동 저감 토크가 실질적으로는 상기 모터(M)의 진동을 수렴하는 것이 아니라, 가진시키는 것이므로, 더 이상의 진동저감 제어가 불필요한 바, 진동을 저감시키는 로직을 종료한다.

한편, 상기 가중치 산출단계(S160)는, 상기 진동성분 추출단계(S120)로부터 구해진 진동성분의 크기 변화에 따른 진동크기 변화 가중치(a)를 산출하는 진동크기 변화 가중치 산출단계(S161)와, 상기 진동 피크 검출단계(S140)로부터 검출된 진동성분의 상한과 하한의 변화에 따른 피크변화 가중치(b)를 산출하는 피크변화 가중치 산출단계(S162)로 이루어질 수 있다.

상기 진동크기 변화 가중치 산출단계(S161)에서는 상기 진동성분 추출단계(S120)에서 구해진 진동성분의 크기에 따라 상기 가중치의 크기가 가변된다. 즉, 상기 모터(M)의 진동성분이 커지면, 상기 모터(M)에 가해지는 진동 저감 토크가 커지도록 상기 진동크기 변화 가중치(a)는 1보다 큰 값을 갖고, 반대로 상기 모터(M)의 진동성분이 작아지면 상기 진동크기 변화 가중치(a)는 1보다 작은 값을 갖는다.

상기 피크 변화 가중치 산출단계(S162)에서는 상기 진동 피크 검출단계(S140)에서 측정한 상기 모터(M)의 진동성분의 상한과 하한의 변화에 따라 가중치가 산출된다. 상기 진동피크 검출단계(S140)에서 진동이 수렴하는 것으로 판단되는 경우, 상기 피크변화 가중치(b)는 1보다 작은 값을 갖는다. 즉, 상기 모터(M)의 진동이 수렴하는 것은 상기 진동 저감 토크가 상기 모터(M)의 진동 저감에 작용하고 있는 것이므로, 상기 모터(M)에 가해지는 진동 저감 토크가 줄어들도록 상기 피크변화 가중치(b)는 1보다 작은 값을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피크 변화 가중치 산출단계(S162)에서는 상기 피크변화 가중치(b)는 상기 모터(M)의 전기각이 360도인 동안 유지된다.

한편, 상기 변경 이득 산출단계(S170)에서는 현재 모터(M)로 가해지는 진동 저감 토크에 상기 가중치 산출단계(S160)에 구한 상기 진동크기 변화 가중치(a)와 상기 피크변화 가중치(b)를 고려하여 새로운 변경 이득(k)을 산출한다. 상기 변경 이득(k)은 현재 이득(k')에 가중치를 곱하는 것으로서, 상기 가중치는 상기 진동크기 변화 가중치(a)와 상기 피크변화 가중치(b)의 곱으로 구해진다. 따라서, 상기 변경 이득(k)은 현재 이득(k')에 상기 진동크기 변화 가중치(a)와 상기 피크변화 가중치(b)의 곱으로부터 구해진다.

도 2a 내지 도 2f에는 본 발명에 따른 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법에 의한 진동 수렴 효과를 종래기술에 대비하여 도시하였다.

도 2a에는 초기 모터의 진동 성분이 도시되어 있고, 도 2b에는 종래 기술에 따른 진동 수렴 방법에 따른 진동 성분이 도시되어 있으며, 도 2c에는 본 발명에 따라 진동이 저감되는 상태가 도시되어 있다. 초기 모터의 진동성분이 o의 크기를 갖는 다면, 진동 저감을 통하여 도 2b 및 도 2c에는 p, q의 크기를 갖도록 제어된다. 이러한 모터가 장시간 사용에 따라 도 2d에 도시된 바와 같이 모터로부터 o'의 크기로 발생된다면, 종래기술에서는 도 2e에서와 같이, p'의 크기를 갖지만, 본 발명에 따르면 q'의 크기로 갖도록 진동이 저감되는 바, 모터의 내구가 진행되더라도 초기와 같은 모터의 진동 저감 효과를 얻을 수 있다. 도 2a 내지 도 2f에서 도 2b, 도2c 및 도 2f의 진동의 크기는 같은 수준이 된다.

도 3a 내지 도 3c에는 모터에 순간적으로 진동이 증가하는 경우의 진동 저감에 대하여 도시되어 있다.

도 3a에서는 u의 크기로 진동이 발생하는 모터에 순간적으로 v의 크기를 갖는 진동이 입력되는 경우에 대하여 도시되어 있다.

만약, 종래기술에서는 진동을 능동적으로 저감시키지 못한다면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 도 3a에서 u의 크기를 갖는 진동은 u'로 저감시킬 수 있지만, 순간적으로 증가한 진동 v에 대해서는 v'로 진동의 크기를 저감시키지 못하였다.

그러나, 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 모터의 진동이 u에서 v로 일시적으로 커지더라도, u"와 v"의 크기가 같은 수준이 되도록 진동을 능동적으로 저감시킬 수 있다.

도 4에는 앞서 살펴본 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법을 수행하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 시스템이 도시되어 있다.

본 발명에 따른 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 시스템은, 모터(M)의 구동에 따라 상기 모터에서 발생하는 진동성분을 추출하는 진동성분 추출부(11)와, 상기 모터(M)의 진동 성분에 따라 상기 진동 저감 토크에 가해지는 현재 이득(k')에 반영될 가중치를 산출하는 가중치 산출부(13)와, 상기 가중치 산출부(13)에서 산출된 가중치를 상기 현재 이득(k')과 곱하여 변경 이득(k)을 구하는 변경이득 산출부(14)와, 상기 변경 이득(k)을 현재 모터로 가해지는 진동 저감 토크에 곱하여 새로이 상기 모터로 인가될 진동 저감 토크를 산출하는 진동저감 토크산출부(17)를 포함한다.

진동성분 추출부(11)는 친환경 자동차에 탑재되어 구동원이 되는 모터(M)로부터 진동성분을 추출한다. 상기 진동성분 추출부(11)는 상기 모터(M)의 실제속도와 모델속도의 차이로 구하거나, 상기 모터의 실제속도와 차량의 휠의 속도에 변속비를 역산하여 구해진 모터의 속도의 차이로 구한다.

주행모드 변경 판단부(12)는 상기 차량의 주행모드를 직전의 변경이득 산출시의 주행모드와 비교한다. 상기 주행모드 변경 판단부(12)는 현재 차량의 주행모드(제동, 가속, 가속 중지, 크리프 등)가 직전의 변경이득 산출시의 주행모드와 변경된 것으로 판단되면, 미리 정해진 초기이득을 진동 저감 토크를 구하는데 적용한다. 상기 초기이득은 차량의 주행모드에 따라 미리 정해진 값이 테이블의 형태로 저장되어 있어서, 차량의 주행모드 초기에 적용된다. 한편, 상기 차량의 주행모드가 변경되지 않은 것으로 판단되면, 상기 진동성분 추출부(11)로부터 추출된 모터(M)의 진동성분을 후술되는 가중치 산출부(13) 및 변경이득 산출부(14)로 출력하여 새로운 변경 이득(k)을 산출한다.

가중치 산출부(13)는 현재 모터(M)에 인가되는 진동 저감 토크를 산출하기 위한 현재 이득(k')에 반영될 가중치를 산출한다.

변경이득 산출부(14)는 상기 현재 이득(k')에 상기 가중치를 곱하여 새롭게 진동 저감 토크의 산출을 위해 적용된 변경 이득(k)을 산출한다. 상기 변경이득 산출부(14)는 현재 이득(k')에 후술되는 가중치 산출부(13)에서 산출된 진동크기 변화 가중치(a)와 피크변화 가중치(b)를 곱하여 새로운 변경 이득을 산출한다.

한편, 상기 진동성분 추출부(11)에서 추출된 진동성분은 상기 주행초기 판단부(12) 또는 가중치 산출부(13)로 출력되지만, 상기 진동성분의 상한과 하한을 검출하는 피크진동 검출부(15)로도 출력된다.

상기 피크진동 검출부(15)에서는 상기 진동 성분의 상한과 하한을 측정하여 상기 진동성분의 상한과 하한이 감소되고 있는지를 판단하고, 진동의 상한고 하한에 따른 가중치를 산출하는데 이용한다.

상기 피크진동 검출부(15)로부터 출력된 상기 진동성분의 상한과 하한은 상기 진동저감 판단부(16)로 출력되고, 상기 진동저감 판단부(16)는 상기 모터(M)의 구동에 따라 상기 진동성분의 상한과 하한이 감소하고 있는지를 판단한다. 만약, 상기 진동성분의 상한과 하한이 감소되지 않으면, 진동 저감이 반영되지 않고 있는 것이므로, 더 이상 제어가 무의미하므로 종료한다. 그리고 상기 진동성분의 상한과 하한이 감소되면, 상기 진동성분의 상한과 하한은 상기 가중치 산출부(13)로 입력된다.

상기 가중치 산출부(13)는 상기 진동성분 추출부(11)과 상기 피크진동 검출부(15)로부터 입력된 모터의 진동성분의 크기변화 및 피크변화에 따른 가중치를 산출한다. 즉, 상기 가중치 산출부(13)는 상기 진동성분 추출부(11)로부터 입력되는 진동성분의 크기 변화에 따른 진동크기 변화 가중치(a)와, 상기 피크진동 검출부(15)로부터 입력되는 진동의 상한과 하한의 변화에 따른 피크변화 가중치(b)를 산출한다. 상기 가중치 산출부(13)에서 산출된 진동크기 변화 가중치(a)와 상기 피크변화 가중치(b)는 상기 변경이득 산출부(14)로 출력되어, 상기 현재 이득(k')과 곱해짐으로써, 새로운 변경 이득(k)이 된다.

진동저감 토크산출부(17)는 상기 변경 이득(k)을 현재 모터로 가해지고 있는 진동 저감 토크에 곱하여 새로운 진동 저감 토크를 산출한다. 상기 진동저감 토크산출부(17)에서 구해진 새로운 진동저감 토크가 상기 모터(M)로 인가됨으로써, 상기 모터(M)의 진동을 저감시킬 수 있다.

S110 : 모터 토크 인가 단계
S120 : 진동성분 추출단계
S131 : 주행모드 변경 판단단계
S132 : 초기 이득 적용단계
S140 : 진동 피크 검출단계
S150 : 진동수렴 판단단계
S160 : 가중치 산출단계
S161 : 진동크기 변화 가중치 산출단계
S162 : 피크변화 가중치 산출단계
S170 : 변경 이득 산출단계
S180 : 변경 진동 저감 토크 산출 단계
k : 변경 이득
k' : 현재 이득
10 : 모터 진동 수렴 속도 향상 시스템
11 : 진동성분 추출부
12 : 주행모드 변경 판단부
13 : 가중치 산출부
14 : 변경이득 산출부
15 : 피크진동 검출부
16 : 진동저감 판단부
17 : 진동저감 토크산출부

Claims

친환경 자동차에 탑재되어 구동력을 발생시키는 모터에 진동 저감 토크를 가하여 진동을 제어하는 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 방법에 있어서,
운전자 요구토크와 모터의 진동을 저감시키기 위해 가해지는 진동 저감 토크의 합이 상기 모터로부터 출력되도록 상기 모터를 구동시키는 모터 토크 인가 단계와,
상기 모터로부터 발생하는 진동성분을 추출하는 진동성분 추출단계와,
미리 정해진 시간간격으로 상기 진동성분의 상한과 하한을 검출하는 진동 피크 검출단계와,
상기 진동성분의 상한과 하한에 따라 상기 진동 저감 토크에 가해지는 현재 이득에 반영될 가중치를 산출하는 가중치 산출단계와,
상기 현재 이득에 상기 가중치를 곱하여 변경 이득을 구하는 변경 이득 산출단계와,
상기 변경 이득을 현재 진동 저감 토크에 곱하여 상기 모터로 인가될 진동 저감 토크를 산출하는 변경 진동 저감 토크 산출단계를 포함하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
제1항에 있어서,
상기 변경 이득 산출단계에서 구해진 변경 이득은 상기 변경 이득 산출단계의 현재 이득으로 피드백 되는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
제1항에 있어서,
상기 진동성분 추출단계에서는,
상기 모터의 실제 회전속도와 상기 모터의 속도를 모델링한 모델속도의 차이 값으로부터 상기 모터의 진동성분이 구해지는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
제1항에 있어서,
상기 진동성분 추출단계에서는,
상기 모터의 실제 회전속도와 차량의 휠의 속도에 변속비를 역산하여 구한 모터의 회전속도의 차이 값으로부터 상기 모터의 진동성분이 구해지는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
제1항에 있어서,
상기 진동성분 추출단계와 상기 가중치 산출단계 사이에는,
직전에 수행한 변경 이득 산출단계에서의 주행모드와 현재의 주행모드를 비교하는 주행모드 변경 판단단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
제5항에 있어서,
차량의 주행모드가 변경된 것으로 판단되면,
상기 차량의 주행모드별로 미리 설정된 초기 이득을 적용하는 초기 이득 적용단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
제5항에 있어서,
차량의 주행모드가 변경되지 않은 것으로 판단되면,
상기 가중치 산출단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 가중치 산출단계는,
상기 진동성분 추출단계로부터 구해진 진동성분의 크기 변화에 따른 진동크기 변화 가중치를 산출하는 진동크기 변화 가중치 산출단계와,
상기 진동 피크 검출단계로부터 검출된 진동성분의 상한과 하한의 변화에 따른 피크변화 가중치를 산출하는 피크변화 가중치 산출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
제9항에 있어서,
상기 진동크기 변화 가중치 산출단계에서 상기 진동성분의 크기가 커지는 것으로 감지되면, 상기 진동크기 변화 가중치는 1보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
제9항에 있어서,
상기 진동크기 변화 가중치 산출단계에서 상기 진동성분의 크기가 작아지는 것으로 감지되면, 상기 진동크기 변화 가중치는 1보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
제9항에 있어서,
상기 피크 변화 가중치 산출단계에서 상기 모터 진동의 상한과 하한이 작아지면, 상기 피크변화 가중치는 1보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
제9항에 있어서,
상기 피크 변화 가중치 산출단계에서, 상기 피크변화 가중치는 상기 모터의 전기각이 360도 동안 유지되는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
제9항에 있어서,
상기 변경 이득 산출단계에서는 현재 이득과 상기 진동크기 변화 가중치와 피크변화 가중치의 곱으로부터 변경 이득을 산출하는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
제1항에 있어서,
상기 진동 피크 검출단계가 수행된 이후에는,
상기 진동 피크 검출단계가 수행되는 시간 간격의 배수의 시간간격마다, 상기 진동성분이 수렴하는지를 판단하는 진동수렴 판단단계가 수행되고,
상기 모터의 진동이 수렴하는 것으로 판단되면, 상기 가중치 산출단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
제15항에 있어서,
상기 진동수렴 판단단계에서, 상기 모터의 진동이 수렴되지 않는 것으로 판단되면, 상기 모터에 진동 저감 토크를 가하지 않는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 방법.
모터를 구동원으로 하는 친환경 자동차에서 상기 모터의 요구토크와 상기 모터의 진동 저감을 위해 진동 저감 토크를 합하여 상기 모터를 구동시켜 상기 모터의 진동이 저감되도록 하는 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 시스템에 있어서,
상기 모터의 구동에 따라 상기 모터에서 발생하는 진동성분을 추출하는 진동성분 추출부와,
상기 모터의 진동 성분에 따라 상기 진동 저감 토크에 가해지는 현재 이득에 반영될 가중치를 산출하는 가중치 산출부와,
상기 가중치 산출부에서 산출된 가중치를 상기 현재 이득과 곱하여 변경 이득을 구하는 변경이득 산출부와,
상기 변경 이득을 현재 모터로 가해지는 진동 저감 토크에 곱하여 새로이 상기 모터로 인가될 진동 저감 토크를 산출하는 진동저감 토크산출부와,
상기 진동성분 추출부로부터 추출된 진동성분을 입력받고, 정해진 시간마다 상기 진동성분의 상한과 하한을 검출하며, 상기 진동성분의 상한과 하한을 상기 가중치 산출부로 출력하는 피크진동 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 시스템.
제17항에 있어서,
상기 진동성분 추출부에서 추출된 진동성분이 입력되고,
차량의 주행모드를 직전의 변경이득 산출시의 주행모드와 비교하여, 상기 차량의 주행모드가 변경되지 않은 것으로 판단되면, 상기 진동성분을 상기 가중치 산출부로 출력하는 주행모드 변경 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 시스템.
제18항에 있어서,
상기 주행모드 변경 판단부는 차량의 주행모드가 직전의 변경이득 산출시의 주행모드와 변경된 것으로 판단되면, 미리 저장된 주행모드별 초기이득을 상기 진동저감 토크산출부로 출력하고,
상기 진동저감 토크산출부는 상기 초기이득을 상기 모터의 진동성분과 곱하여 초기 진동 저감 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 시스템.
삭제
제17항에 있어서,
상기 피크진동 검출부에서 검출한 상기 모터의 진동성분의 상한과 하한이 저감되고 있는지를 판단하여, 상기 진동성분이 저감되면 상기 진동성분의 상한과 하한을 상기 가중치 산출부로 출력하는 진동저감 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 시스템.
제17항에 있어서,
상기 가중치 산출부는,
상기 진동성분 추출부로부터 입력되는 진동성분의 크기 변화에 따른 진동크기 변화 가중치와, 상기 피크진동 검출부로부터 입력되는 진동의 상한과 하한의 변화에 따른 피크변화 가중치를 산출하는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 시스템.
제22항에 있어서,
상기 변경이득 산출부는 현재 이득에 상기 진동크기 변화 가중치와 상기 피크변화 가중치를 곱하여 변경 이득을 산출하는 것을 특징으로 하는 능동적 이득 가변을 이용한 친환경 자동차의 모터 진동 수렴 속도 향상 시스템.