KR101888518B1 - 모터 제어 장치, 이를 구비한 액티브 롤 스태빌라이저 및 모터 제어 방법 - Google Patents

모터 제어 장치, 이를 구비한 액티브 롤 스태빌라이저 및 모터 제어 방법 Download PDF

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Abstract

모터 제어 장치가 제공된다. 모터 제어 장치는 모터의 현재 위치 값을 파악하여 모터의 목표 토크 값을 미리 설정하고, 현재 위치 값으로 현재 토크 값을 추정하고 추정된 현재 토크 값을 목표 토크 값으로 추종시키기 위해, 모터의 현재 위치 값을 센싱하기 위한 위치 센서; 위치 센서로부터 센싱된 모터의 현재 위치 값을 입력 받아 모터의 현재 토크 값을 추정하는 토크 추정부 및 토크 추정부를 통해 추정된 모터의 현재 토크 값과 미리 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이에 따라 모터의 위치 및 토크를 제어하여 모터의 목표 토크 값으로 모터의 현재 토크 값을 추종시키기 위한 제어부를 포함한다.

Description

모터 제어 장치, 이를 구비한 액티브 롤 스태빌라이저 및 모터 제어 방법{MOTOR CONTROL APPARATUS AND ACTIVE ROLL STABILIZER HAVING THE SAME AND MOTOR CONTROL METHOD}
본 발명은 모터 제어 장치, 이를 구비한 액티브 롤 스태빌라이저에 및 모터 제어 방법에 관한 것이다.
차량에 장착되는 액티브 롤 스태빌라이저(Active Roll Stabilizer)는 차량의 롤 모멘트(Roll Moment)를 제어하기 위한 것으로써, 차량의 좌우 선회시나 거친 노면을 주행할 때 원심력에 의해 발생하는 쏠림 현상을 방지하여 차량의 주행 안정성을 높이고 차량 운전시 운전자의 승차감을 향상시킨다.
이러한 액티브 롤 스태빌라이저는 차륜에 연결된 스태빌라이저 바의 토크를 측정하여 롤 모멘트를 제어한다.
종래에는, 스태빌라이저 바에 발생하는 토크를 측정하기 위하여 스트레인 게이지(Strain Gauge)를 토크 센서로 이용하여 토크를 측정하였다. 그러나 스트레인 게이지와 같은 토크센서를 이용하여 토크를 측정하게 되면 스트레인 게이지를 장착하는 방법, 환경에 따라 토크의 출력 값이 달라져 토크를 정밀하게 측정할 수 없다.
이에 따라 토크를 정밀하게 측정하기 위하여 스트레인 게이지를 장착할 때마다 매번 교정해야 하므로 작업이 번거로워지고, 장착의 효율성이 저하되며 외부에 노출된 상태로 장착되기 때문에 내구성이 약하다.
이와 같은 토크센서로 토크를 측정하면 차량 주행시 노면으로부터 발생하는 외란 또는 차량에 탑승한 승객이나 트렁크 등의 물건이 움직이면서 차량 내부에서 발생하는 외란 등에 영향을 받아 토크 제어가 용이하지 않고, 토크센서는 가격이 고가이고, 크기가 크며 설치가 용이하지 못하다.
본 발명의 일 실시예는 스태빌라이저 바에 발생하는 토크를 정밀하게 측정함으로써 설정된 회전 각도를 넘어 회전되는 것을 방지하고, 차량의 선회구간 및 회전구간에서 롤 모멘트를 제어하여 차량의 안정성을 도모할 수 있는 모터 제어 장치, 이를 포함하는 액티브 롤 스태빌라이저 및 모터 제어 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 모터의 현재 위치 값을 파악하여 상기 모터의 목표 토크 값을 미리 설정하고, 상기 현재 위치 값으로 현재 토크 값을 추정하고 상기 추정된 현재 토크 값을 상기 목표 토크 값으로 추종시키기 위해 모터의 현재 위치 값을 센싱하기 위한 위치 센서; 상기 위치 센서로부터 센싱된 상기 모터의 현재 위치 값을 입력 받아 상기 모터의 현재 토크 값을 추정하는 토크 추정부 및 상기 토크 추정부를 통해 추정된 상기 모터의 현재 토크 값과 미리 설정된 상기 모터의 목표 토크 값의 차이에 따라 상기 모터의 위치 및 토크를 제어하여 상기 모터의 목표 토크 값으로 상기 모터의 현재 토크 값을 추종시키기 위한 제어부를 포함하는 모터 제어 장치를 제공한다.
이때, 상기 제어부는 소속 함수(membership function)를 이용한 퍼지 로직(fuzzy logic)을 이용하여 상기 모터의 현재 토크 값을 상기 모터의 목표 토크 값으로 추종시킬 수 있다.
이때, 상기 제어부는 상기 모터의 현재 토크 값과 상기 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이가 미리 설정된 a값 보다 작으면 상기 모터의 토크를 제어하여 상기 모터의 현재 토크 값을 상기 모터의 목표 토크 값으로 추종하고, 상기 모터의 현재 토크 값과 미리 설정된 상기 모터의 목표 토크 값의 차이가 미리 상기 a값보다 크게 설정된 b값 보다 크면 상기 모터의 위치를 제어하여 상기 모터의 현재 토크 값을 상기 모터의 목표 토크 값으로 추종할 수 있다.
이때, 상기 모터의 현재 토크 값과 미리 설정된 상기 모터의 목표 토크 값의 차이가 미리 설정된 b값 보다 크면 위치-토크 전환 맵에 따라 상기 모터의 현재 위치 값을 상기 모터의 현재 토크 값으로 전환시켜 상기 모터의 목표 토크 값을 추종할 수 있다.
이때, 상기 모터의 현재 토크 값과 미리 설정된 상기 모터의 목표 토크 값의 차이가 미리 설정된 a 값보다 크고 b값 보다 작으면 상기 위치-토크 전환 맵에 의하여 계산된 토크 값 * x(단, 0<x<1)과 상기 토크 추정부에 의해 추정된 모터의 현재 토크 값 * (1-x)의 합인 값으로 추종될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 차량의 좌우 차륜 사이에 설치되는 한 쌍의 스태빌라이저 바 및 상기 한 쌍의 스태빌라이저 바 사이에 연결되어 상기 한 쌍의 스태빌라이저 바에 회전력을 전달하는 액추에이터를 포함하되, 상기 액추에이터는 회전력을 발생시키는 모터; 상기 모터의 현재 위치 값을 센싱하여 상기 모터의 현재 위치 값으로 상기 모터의 현재 토크 값을 추정하여 상기 추정된 모터의 현재 토크 값을 미리 설정된 목표 토크 값으로 추종시키는 전술한 모터 제어 장치를 포함하는 액티브 롤 스태빌라이저를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면 모터의 현재 위치 값을 센싱하는 단계; 상기 센싱된 모터의 현재 위치 값을 파악하여 모터의 목표 토크 값을 설정하는 단계; 상기 모터의 현재 위치 값으로 상기 모터의 현재 토크 값을 추정하는 단계 및 상기 추정된 모터의 현재 토크 값과 상기 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이에 따라 상기 모터의 위치 및 토크를 제어하여 상기 모터의 목표 토크 값으로 상기 모터의 현재 토크 값을 추종시키는 단계를 포함하는 모터 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치, 이를 포함하는 액티브 롤 스태빌라이저 및 모터 제어 방법은 별도의 토크센서 없이 토크를 제어함으로써 차량 주행 시 노면으로부터 발생하는 외란 또는 차량에 탑승한 승객이나 트렁크 등의 물건이 움직이면서 차량 내부에서 발생하는 외란 등 다양한 외란에 영향을 받지 않고 차량의 롤 거동을 효과적으로 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치, 이를 포함하는 액티브 롤 스태빌라이저 및 모터 제어 방법은 스태빌라이저 바에 발생하는 토크를 측정하기 위한 별도의 토크센서를 설치해야 하는 번거로움을 해소할 수 있고 설치비용 또한 절감할 수 있으며, 토크를 용이하게 교정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치, 이를 포함하는 액티브 롤 스태빌라이저 및 모터 제어 방법은 위치 제어기 및 소속 함수(membership function)를 이용한 퍼지 로직(fuzzy logic)을 이용하여 과도 응답 구간에서 빠른 응답성을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치 및 이를 포함하는 액티브 롤 스태빌라이저를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르니 모터 제어 장치의 포지션 앵글에 대한 목표 토크 값을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 토크 추정부의 블록도를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 토크를 추정하기 위한 소속 함수를 이용한 퍼지 로직을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어 구간에 따른 토크 값을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치 및 이를 포함하는 액티브 롤 스태빌라이저를 도시한 개략도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(7)를 포함하는 액티브 롤 스태빌라이저(active roll stabilizer)는 한 쌍의 스태빌라이저 바(3), 액추에이터(5) 및 모터 제어 장치(7)를 포함할 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(7)를 포함하는 액티브 롤 스태빌라이저(1)는 별도의 토크센서 없이 토크 값을 제어함으로써 차량 주행 시 노면으로부터 발생하는 외란 또는 차량에 탑승한 승객이나 트렁크 등의 물건이 움직이면서 차량 내부에서 발생하는 외란 등 다양한 외란에 영향을 받지 않고 차량의 롤 거동을 효과적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 액티브 롤 스태빌라이저(1)는 전자식 액티브 롤 스태빌라이저(Electronic Active Roll Stabilizer)일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 이와 같은 전자식 액티브 롤 스태빌라이저(1)는 차량의 선회구간 및 회전구간에서 롤 앵글(Roll Angle)을 변화시켜 차량의 안정성을 도모한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 한 쌍의 스태빌라이저 바(3)의 일단부는 차량의 좌우 차륜 사이에 설치될 수 있고, 타단부는 액추에이터(5)의 양측에 각각 결합될 수 있다. 또한, 한 쌍의 스태빌라이저 바(3)는 차량 운행시 차량의 롤 거동을 제어하며 모터(10)가 구동되면 모터로부터 회전력을 전달받는다.
본 발명의 일 실시예에서 액추에이터(5)는 한 쌍의 스태빌라이저 바(3)의 비틀림 모멘트를 조절하기 위한 것으로 모터 제어 장치(7)와 결합될 수 있다.
이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(7)를 포함하는 액티브 롤 스태빌라이저(1)는 액추에이터(5)와 연결된 모터 제어 장치(7)를 통해서 스태빌라이저 바(3)의 토크를 제어하여 차량의 자세를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 모터(10)는 회전축을 중심으로 회전하여 회전력을 발생시킬 수 있다. 또한, 모터(10)는 전원이 인가되면 자력을 발생시키는 스태이터(미도시) 및 스태이터에 의해 발생된 자력으로 회전하는 로터(미도시)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(7)는 모터(10), 위치 센서(30), 토크 추정부(50) 및 제어부(70)를 포함할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(7)는 정착 시간(settling time)내에 모터(10)의 정확한 위치를 확보하여 제어부(70)를 통해 스태빌라이저 바(3)의 토크 값을 제어할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(7)는 자동차의 액추에이터(5)에 연결될 수 있으나 이에 한정되지 않고, X-Y 테이블을 사용하는 자동화 기기, 로봇의 위치 제어 시스템, CD-ROM 드라이버의 seek time 감소 시스템, 산업용 자동화 기기, 및 캠코더의 정밀 줌인/줌 아웃 시스템에 이용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 모터(10)는 회전력을 발생시키는 3상 모터일 수 있고, 모터의 회전력은 전류를 통해 제어할 수 있다. 이때 모터(10)는 모터에 전달되는 전류를 제어하기 위해서 홀 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
도 1을 참고하면, 위치 센서(30)는 모터(10)에 연결되어 모터의 현재 위치 값을 센싱할 수 있다. 이때 모터(10)의 현재 위치 값은 포지션 앵글(θ) 값일 수 있다.
한편, 위치 센서(30)를 이용해 모터(10)의 현재 위치 값을 파악하기 위해서 자동차가 수평상태일 때에는 모터의 현재위치는 O 토크로써 이를 원점으로 설정한다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 자동차가 기울어 진 상태일 때에는 원점에서 어느 정도 틀어졌는지 즉, 모터(10)의 현재 위치 값인 포지션 앵글(θ) 값을 파악하여 목표 토크를 미리 설정할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(7)는 위치 센서(30)를 통해 현재 모터(10)에 걸리는 토크를 추정하고, 현재의 토크 값을 미리 설정된 목표 토크 값으로 추종시켜서 이를 원점으로 설정할 수 있다.
이때 미리 설정된 모터(10)의 목표 토크 값은 복수개의 제어인자에 따라 해석을 통해 구할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 토크 추정부의 블록도를 도시한 개략도이다.
도 3을 참고하면, 토크 추정부(50)는 위치 센서(30)로부터 센싱된 모터(10)의 현재 위치 값을 입력 받아 모터의 현재 토크 값을 추정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 토크 추정부(50)는 파라미터를 모델링하고, 모터(10)의 현재 위치 값인 포지션 앵글 값(θ)을 입력하여 포지션 앵글 값(θ) 및 속도(ω)를 추정할 수 있다. 이때 모터(10)의 속도 값(ω)은 모터의 포지션 앵글 값(θ)을 미분한 값으로 추정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 토크 추정부(50)는 추정된 모터(10)의 포지션 앵글 값(θ) 및 속도를 이용하여 모터의 현재 토크 값을 추정할 수 있다. 이때, 토크 추정부(50)는 하기 식 1과 같은 상태 방정식에 따라 모터의 현재 토크 값(TL)을 추정할 수 있다.
Figure 112016038170998-pat00001
이때, Te는 모터의 전류, B는 마찰계수, J는 관성계수 및 L(l1, l2, l3)은 이득 벡터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 토크 추정부(50)는 모델링된 파라미터를 포함하는 상태 방정식에 기초하여 모터(10)의 현재 토크 값을 추정할 수 있다. 이때 토크 추정부(50)는 외란 관측기일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
제어부(70)는 토크 추정부(50)를 통해 추정된 모터(10)의 현재 토크 값을 전달받아 미리 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이에 따라 모터의 위치 및 토크를 제어하여 모터의 현재 토크 값을 미리 설정된 모터의 목표 토크 값으로 추종시킬 수 있다.
또한, 제어부(70)는 소속 함수(membership function)를 이용한 퍼지 로직(fuzzy logic)을 이용하여 모터(10)의 현재 토크 값을 모터의 목표 토크 값으로 추종할 수 있다.
이때, 토크 추종을 위한 퍼지 로직(fuzzy logic)은 이진법 논리로부터 각 대상이 그 모임에 속하는 정도를 소속함수(membership function)로 나타냄으로써 수학적으로 표현할 수 있다.
도 1을 참고하면, 제어부(70)는 모터(10)의 위치 값을 제어하기 위한 위치 제어기(74) 및 모터(10)의 토크 값을 제어하기 위한 토크 제어기(72)를 포함할 수 있다. 이때, 위치 제어기(74) 및 토크 제어기(72)는 상태 궤환 제어기(state feedback controller)일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 토크를 추정하기 위한 소속 함수를 이용한 퍼지 로직을 나타낸 그래프이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어 구간에 따른 토크 값을 도시한 그래프이다.
도 4를 참고하면, 토크 제어기(72)는 모터(10)의 현재 토크 값과 미리 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이가 b 값보다 작게 미리 설정된 a값 보다 작으면 모터의 토크를 제어하여 모터의 현재 토크 값을 모터의 목표 토크 값으로 추종할 수 있다.
이때 본 발명의 일 실시예에서 a 및 b 값은 미리 설계자에 의해 설계되어 설정된 값으로 예를 들어 a는 10, b는 100 일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 5를 참고하면, 정상상태 응답 구간(S2) 즉, 토크 추종을 거의 마친 상태에서는 토크 제어기(72)를 통해 빠르게 이동하여 응답성을 높일 수 있다. 이때, 정상상태 응답 구간(S2)에서는 토크 추정부(50)의 모델링된 파라미터를 이용하여 현재 토크 값을 추정하여 목표 토크 값으로 추종할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 모터(10)의 현재 토크 값과 미리 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이가 미리 설정된 a값 보다 작은 정상상태 응답 구간(S2)에서는 도 5에 도시된 바와 같이 토크 추정부(50)를 이용하여 모터의 현재 위치 값으로 모터의 현재 토크 값을 추정하여 모터의 목표 토크 값을 추종할 수 있다.
도 4를 참고하면 위치 제어기(74)는 모터(10)의 현재 토크 값과 미리 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이가 미리 설정된 b값 보다 크면 모터의 위치를 제어하여 모터의 현재 토크 값을 모터의 목표 토크 값으로 추종할 수 있다.
도 5를 참고하면, 과도 응답 구간(S1)에서는 위치 제어기(74)는 위치 센서(30)를 이용하여 모터(10)의 현재 위치 값을 직접 센싱하여 현재 토크 값을 추정하여 목표 토크 값으로 추종함으로써 빠른 응답성을 유지할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 모터(10)의 현재 토크 값과 미리 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이가 미리 설정된 b값 보다 큰 과도 응답 구간(S1)에서는 크면 도43에 도시된 바와 같이 위치-토크 전환 맵(position-torque converting map)에 따라 모터의 현재 위치 값을 모터의 현재 토크 값으로 전환시켜 모터의 목표 토크 값을 추종하여 빠른 응답성을 유지할 수 있다.
도 4를 참고하면, 모터(10)의 현재 토크 값과 미리 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이가 미리 설정된 a 값보다 크고 b값 보다 작으면 위치-토크 전환 맵에 의하여 계산된 토크 값 * x(단, 0<x<1)와 토크 추정부(50)에 의해 추정된 모터의 현재 토크 값 * (1-x)의 합인 값으로 추종될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치(7)는 토크 제어기(72) 및 위치 제어기(74)인 이종의 제어기를 교대로 사용함으로써 발생하는 신호의 구간을 자연스럽게 하기 위해서 퍼지 로직을 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법은 모터의 현재 위치 값을 센싱하는 단계(S10), 상기 센싱된 모터의 현재 위치 값을 파악하여 모터의 목표 토크 값을 설정하는 단계(S20), 상기 모터의 현재 위치 값으로 상기 모터의 현재 토크 값을 추정하는 단계(S30) 및 상기 추정된 모터의 현재 토크 값과 상기 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이에 따라 상기 모터의 위치 및 토크를 제어하여 상기 모터의 목표 토크 값으로 상기 모터의 현재 토크 값을 추종시키는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
이를 통해 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법은 토크센서 없이 토크를 제어함으로써 차량 주행 시 노면으로부터 발생하는 외란 또는 차량에 탑승한 승객이나 트렁크 등의 물건이 움직이면서 차량 내부에서 발생하는 외란 등 다양한 외란에 영향을 받지 않고 차량의 롤 거동을 효과적으로 제어할 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에서 모터의 현재 위치 값을 센싱하는 단계(S10)에서는 모터(10)의 현재 위치 값을 센싱한다.
또한, 도 2를 참고하면 센싱된 모터의 현재 위치 값을 파악하여 모터의 목표 토크 값을 설정하는 단계(S20)에서는 센싱된 모터의 현재 위치 값인 포지션 앵글 값을 파악하여 토크가 0인 지점을 원점으로 설정하고, 모터가 기울어져서 토크가 0이 아닌 지점인 경우 포지션 앵글 값으로 목표 토크 값을 설정할 수 있다.
도 6을 참고하면 모터의 현재 위치 값으로 모터의 현재 토크 값을 추정하는 단계(S30)에서는 모터(10)의 현재 위치 값으로 토크 추정부(50)의 모델링된 파라미터를 포함하는 상태 방정식에 기초하여 모터(10)의 현재 토크 값을 추정할 수 있다.
또한, 추정된 모터의 현재 토크 값과 상기 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이에 따라 상기 모터의 위치 및 토크를 제어하여 상기 모터의 목표 토크 값으로 상기 모터의 현재 토크 값을 추종시키는 단계(S40)에서는 토크 추정부(50)를 통해 추정된 모터의 현재 토크 값과 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이가 큰 과도 응답 구간에서는 모터의 위치 제어를 통해 모터의 목표 토크 값으로 모터의 현재 토크 값을 추종시키고, 추정된 모터의 현재 토크 값과 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이가 작은 정상상태 응답 구간에서는 모터의 토크 제어를 통해 모터의 목표 토크 값으로 모터의 현재 토크 값을 추종시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치, 이를 포함하는 액티브 롤 스태빌라이저 및 모터 제어 방법은 별도의 토크센서 없이 토크를 제어함으로써 차량 주행 시 노면으로부터 발생하는 외란 또는 차량에 탑승한 승객이나 트렁크 등의 물건이 움직이면서 차량 내부에서 발생하는 외란 등 다양한 외란에 영향을 받지 않고 차량의 롤 거동을 효과적으로 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치, 이를 포함하는 액티브 롤 스태빌라이저 및 모터 제어 방법은 스태빌라이저 바에 발생하는 토크를 측정하기 위한 별도의 토크센서를 설치해야 하는 번거로움을 해소할 수 있고 설치비용 또한 절감할 수 있으며, 토크를 용이하게 교정할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치, 이를 포함하는 액티브 롤 스태빌라이저 및 모터 제어 방법은 위치 제어기 및 소속 함수(membership function)를 이용한 퍼지 로직(fuzzy logic)을 이용하여 과도 응답 구간에서 빠른 응답성을 유지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1 : 액티브 롤 스태빌라이저 3 : 한 쌍의 스태빌라이저 바
5 : 액추에이터 7 : 모터 제어 장치
10 : 모터 30 : 위치 센서
50 : 토크 추정부 70 : 제어부
72 : 토크 제어기 74 : 위치 제어기

Claims (7)

  1. 모터의 현재 위치 값을 파악하여 상기 모터의 목표 토크 값을 미리 설정하고, 상기 현재 위치 값으로 현재 토크 값을 추정하고 상기 추정된 현재 토크 값을 상기 목표 토크 값으로 추종시키기 위한 모터 제어 장치로서,
    모터의 현재 위치 값을 센싱하기 위한 위치 센서;
    상기 위치 센서로부터 센싱된 상기 모터의 현재 위치 값을 입력 받아 상기 모터의 현재 토크 값을 추정하는 토크 추정부; 및
    상기 토크 추정부를 통해 추정된 상기 모터의 현재 토크 값과 미리 설정된 상기 모터의 목표 토크 값의 차이에 따라 상기 모터의 위치 및 토크를 제어하여 상기 모터의 목표 토크 값으로 상기 모터의 현재 토크 값을 추종시키기 위한 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 소속 함수(membership function)를 이용한 퍼지 로직(fuzzy logic)을 이용하여 상기 모터의 현재 토크 값을 상기 모터의 목표 토크 값으로 추종시키되,
    상기 모터의 현재 토크 값과 상기 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이가 미리 설정된 a값 보다 작으면 상기 모터의 토크를 제어하여 상기 모터의 현재 토크 값을 상기 모터의 목표 토크 값으로 추종하고,
    상기 모터의 현재 토크 값과 미리 설정된 상기 모터의 목표 토크 값의 차이가 미리 상기 a값 보다 크게 설정된 b값 보다 크면 상기 모터의 위치를 제어하여 상기 모터의 현재 토크 값을 상기 모터의 목표 토크 값으로 추종하는 모터 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 모터의 현재 토크 값과 미리 설정된 상기 모터의 목표 토크 값의 차이가 미리 설정된 b값 보다 크면 위치-토크 전환 맵에 따라 상기 모터의 현재 위치 값을 상기 모터의 현재 토크 값으로 전환시켜 상기 모터의 목표 토크 값을 추종하는 모터 제어 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 모터의 현재 토크 값과 미리 설정된 상기 모터의 목표 토크 값의 차이가 미리 설정된 a 값보다 크고 b값 보다 작으면 상기 위치-토크 전환 맵에 의하여 계산된 토크 값 * x(단, 0<x<1)과 상기 토크 추정부에 의해 추정된 모터의 현재 토크 값 * (1-x)의 합인 값으로 추종되는 모터 제어 장치.
  6. 차량의 좌우 차륜 사이에 설치되는 한 쌍의 스태빌라이저 바;
    상기 한 쌍의 스태빌라이저 바 사이에 연결되어 상기 한 쌍의 스태빌라이저 바에 회전력을 전달하는 액추에이터를 포함하되,
    상기 액추에이터는
    회전력을 발생시키는 모터;
    상기 모터의 현재 위치 값을 센싱하여 상기 모터의 현재 위치 값으로 상기 모터의 현재 토크 값을 추정하여 상기 추정된 모터의 현재 토크 값을 미리 설정된 목표 토크 값으로 추종시키는 제1 항, 제4 항 및 제5 항 중 어느 한 항에 따른 모터 제어 장치를 포함하는 액티브 롤 스태빌라이저.
  7. 모터의 현재 위치 값을 센싱하는 단계;
    상기 센싱된 모터의 현재 위치 값을 파악하여 모터의 목표 토크 값을 설정하는 단계;
    상기 모터의 현재 위치 값으로 상기 모터의 현재 토크 값을 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 모터의 현재 토크 값과 상기 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이에 따라 상기 모터의 위치 및 토크를 제어하여 상기 모터의 목표 토크 값으로 상기 모터의 현재 토크 값을 추종시키는 단계를 포함하되,
    상기 모터의 현재 토크 값을 추종시키는 단계는 소속 함수(membership function)를 이용한 퍼지 로직(fuzzy logic)을 이용하여 상기 모터의 현재 토크 값을 상기 모터의 목표 토크 값으로 추종시키되, 상기 모터의 현재 토크 값과 상기 설정된 모터의 목표 토크 값의 차이가 미리 설정된 a값 보다 작으면 상기 모터의 토크를 제어하여 상기 모터의 현재 토크 값을 상기 모터의 목표 토크 값으로 추종하고, 상기 모터의 현재 토크 값과 미리 설정된 상기 모터의 목표 토크 값의 차이가 미리 상기 a값 보다 크게 설정된 b값 보다 크면 상기 모터의 위치를 제어하여 상기 모터의 현재 토크 값을 상기 모터의 목표 토크 값으로 추종하는 모터 제어 방법.
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