KR102478125B1 - 모터 구동 차량 제어방법 및 제어시스템 - Google Patents

모터 구동 차량 제어방법 및 제어시스템 Download PDF

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Abstract

복수의 휠속도의 차이 또는 복수의 휠속도의 차이 변화율을 통해 구동모터의 보정토크를 산출하는 단계; 산출된 보정토크를 현재 구동모터의 요구토크와 비교하는 단계; 산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 큰 경우, 현재 구동모터의 요구토크에 따라 구동모터를 제어하는 단계; 및 산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 작거나 같은 경우, 산출된 보정토크에 따라 구동모터를 제어하거나 또는 구동모터의 요구토크가 산출된 보정토크를 추종하도록 구동모터의 요구토크를 수정하고 수정된 구동모터의 요구토크에 따라 구동모터를 제어하는 단계;를 포함하는 모터 구동 차량 제어방법이 소개된다.

Description

모터 구동 차량 제어방법 및 제어시스템{CONTROL METHOD AND SYSTEM FOR MOTOR DRIVE VEHICLE}
본 발명은 모터 구동 차량 제어방법 및 제어시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는 차량의 휠 슬립을 방지하기 위해 구동 토크를 제한하는 기술에 관한 것이다.
눈길이나 빙판길 또는 비대칭 노면 등에서의 출발이나 가속시에 브레이크와 모터 토크 등을 자동으로 제어하여 바퀴가 헛도는 현상을 방지하는 동시에 조종 안정성을 향상시킬 수 있는 일종의 안전 시스템으로서, 트랙션 제어 시스템(TCS: Traction Control System)이 탑재되어 있다.
차량이 미끄러운 노면에서 출발하거나 가속시에 과잉의 구동력이 발생하여 타이어가 미끄러지는 등의 현상이 발생하면, 토크 저감 제어가 이루어진다.
TCS 작동시 TCS에서 토크 저감을 위한 TCS 요구토크가 상위 제어기로 요청되어, 상위 제어기에서 토크 저감을 위한 빠른 응답성을 위하여 모터 토크를 저감시키는 토크 조정 제어를 수행하게 된다.
연료전지 차량은 전기 차량과 같이 전기 모터로 구동되는 방식이다. 전기 모터 구동 차량의 경우 정지 상태에서도 Full 토크를 낼 수 있는 특성이 있기 때문에, 저마찰 노면 상태에서 가속시 휠 슬립이 일반 엔진 차량에 비해 과하게 나타나게 된다.
일반적으로 휠 슬립을 저감하기 위하여 브레이크 조정 및 구동 토크 조정을 수행하게 된다. 브레이크 조정은 TCS가 독립적으로 수행 가능하나, 구동 토크 조정의 경우 FCU(연료전지 차량 제어기)에 토크 제한 요청을 하게 된다. 토크 제한은 구동모터의 토크지령을 결정하는 FCU에게 구동 토크지령이 이 값을 초과하지 않도록 제한 요청하는 것이다.
하지만, 전기 모터의 출력 응답이 빠르기 때문에, 가속시 TCS가 휠슬립을 인지하여 충분한 토크 조정을 적용하기 전에 이미 휠 슬립이 크게 발생한 이후이다. 저마찰 노면에서의 주행 안정성을 위해서는 휠 슬립이 작아지는 방향으로 빠르게 회복되어야 할 필요가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-0290412 B
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 모터 구동 차량의 TCS 제어 이전에 먼저 토크를 제한하여 휠 슬립 발생을 저감하는 제어방법 및 제어시스템을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터 구동 차량 제어방법은 복수의 휠속도의 차이 또는 복수의 휠속도의 차이 변화율을 통해 구동모터의 보정토크를 산출하는 단계; 산출된 보정토크를 현재 구동모터의 요구토크와 비교하는 단계; 산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 큰 경우, 현재 구동모터의 요구토크에 따라 구동모터를 제어하는 단계; 및 산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 작거나 같은 경우, 산출된 보정토크에 따라 구동모터를 제어하거나 또는 구동모터의 요구토크가 산출된 보정토크를 추종하도록 구동모터의 요구토크를 수정하고 수정된 구동모터의 요구토크에 따라 구동모터를 제어하는 단계;를 포함한다.
보정토크를 산출하는 단계 이전에, TCS가 동작하는지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하고, TCS가 동작하지 않는 경우에 보정토크를 산출할 수 있다.
보정토크를 산출하는 단계 이전에, 복수의 휠속도의 차이를 기반으로 보정토크의 산출이 필요한지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하고, 복수의 휠속도의 차이가 기설정된 차이값 이상인 경우에 보정토크를 산출할 수 있다.
보정토크를 산출하는 단계에서 복수의 휠속도의 차이는 휠속도 사이의 차이값들 중 가장 큰 값으로 산출할 수 있다.
보정토크를 산출하는 단계에서 복수의 휠속도의 차이 변화율은 산출한 복수의 휠속도의 차이와 이전에 산출한 복수의 휠속도의 차이 사이의 변화량을 이용하여 산출할 수 있다.
보정토크를 산출하는 단계에서 보정토크는 산출한 복수의 휠속도의 차이와 목표 복수의 휠속도의 차이 사이의 오차 또는 산출한 복수의 휠속도의 차이 변화율과 목표 복수의 휠속도의 차이 변화율 사이의 오차를 이용한 제어값만큼 토크를 감산하여 산출할 수 있다.
보정토크를 산출하는 단계에서 보정토크는 산출한 복수의 휠속도의 차이와 목표 복수의 휠속도의 차이 사이의 오차 또는 산출한 복수의 휠속도의 차이 변화율과 목표 복수의 휠속도의 차이 변화율 사이의 오차를 PI제어를 통해 산출한 제어값의 비율로 토크를 감산하여 산출할 수 있다.
보정토크를 산출하는 단계는 산출된 보정토크와 TCS 보정토크를 비교하는 단계;를 더 포함하고, 산출된 보정토크와 TCS 보정토크 중에서 더 작은 값을 보정토크로 산출할 수 있다.
산출된 보정토크가 현재 구동모터를 제어하는 단계는 산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 작거나 같은 경우, 구동모터가 보정토크 또는 수정된 구동모터의 요구토크에 따라 토크를 발생시키도록 제어할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터 구동 차량 제어시스템은 복수의 휠의 휠속도를 측정하는 속도측정부; 구동모터를 제어하는 모터제어부; 및 복수의 휠속도의 차이 또는 복수의 휠속도의 차이 변화율을 통해 구동모터의 보정토크를 산출하고, 산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 큰 경우 모터제어부가 현재 구동모터의 요구토크에 따라 구동모터를 제어하도록 모터제어부를 제어하고, 산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 작거나 같은 경우 모터제어부가 산출된 보정토크에 따라 구동모터를 제어하도록 모터제어부를 제어하거나 또는 구동모터의 요구토크가 산출된 보정토크를 추종하도록 구동모터의 요구토크를 수정하고 모터제어부가 수정된 구동모터의 요구토크에 따라 구동모터를 제어하도록 모터제어부를 제어하는 구동제어부;를 포함할 수 있다.
TSC 보정토크를 산출하는 ESC(Electronic Stability Control)제어부;를 더 포함하고, 구동제어부는 산출된 보정토크와 TCS 보정토크 중에서 더 작은 값을 보정토크로 산출할 수 있다.
구동제어부는 산출한 복수의 휠속도의 차이와 목표 복수의 휠속도의 차이 사이의 오차 또는 산출한 복수의 휠속도의 차이 변화율과 목표 복수의 휠속도의 차이 변화율 사이의 오차를 PI제어를 통해 산출한 제어값의 비율로 토크를 감산하여 보정토크를 산출할 수 있다.
본 발명의 모터 구동 차량 제어방법 및 제어시스템에 따르면, 차량의 구동휠에 체인을 장착한 효과 이상으로 차량 휠 슬립이 방지되는 효과를 갖는다.
또한, TCS의 작동 이전에 사전적으로 차량 휠 슬립을 방지하여 발진 초기의 휠 슬립율을 개선하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 차량 제어방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보정토크를 산출하는 순서를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 차량 제어시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 차량 제어방법을 적용한 모터의 토크를 도시한 것이다.
도 5는 악셀개도, 체인 및 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 차량 제어방법을 적용의 전후의 토크를 도시한 것이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 차량 제어방법의 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 차량 제어방법은 복수의 휠속도의 차이 또는 복수의 휠속도의 차이 변화율을 통해 구동모터의 보정토크를 산출하는 단계(S400); 산출된 보정토크를 현재 구동모터의 요구토크와 비교하는 단계; 산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 큰 경우, 현재 구동모터의 요구토크에 따라 구동모터를 제어하는 단계(S500); 및 산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 작거나 같은 경우, 산출된 보정토크에 따라 구동모터를 제어하거나 또는 구동모터의 요구토크가 산출된 보정토크를 추종하도록 구동모터의 요구토크를 수정하고 수정된 구동모터의 요구토크에 따라 구동모터를 제어하는 단계(미도시);를 포함한다.
가장 먼저 차량 정보를 수집하는 단계(S100)에서 복수의 휠속도를 측정할 수 있다. 복수의 휠속도는 복수의 휠에서 각각 측정한 휠속도일 수 있고, 구동모터의 회전속도(RPM)을 이용하여 환산한 휠속도일 수 있다. 일반적인 4바퀴를 갖는 차량의 경우에는 우측 전륜(FR), 좌측 전륜(FL), 우측 후륜(RR) 및 좌측 후륜(RL)의 휠 속도를 각각 측정할 수 있다.
복수의 휠속도의 차이는 복수의 휠속도 사이의 차이를 의미할 수 있다. 구체적으로, 좌측 전륜 휠속도와 후륜 휠속도 사이의 차이, 우측 전륜 휠속도와 후륜 휠속도 사이의 차이일 수 있고, 서로 대각선에 위치한 휠속도 사이의 차이일 수도 있다. 구동모터의 회전속도(RPM)을 이용하여 환산한 휠속도와 어느 하나의 휠속도 또는 복수의 휠속도의 평균값 사이의 차이일 수도 있다.
복수의 휠속도의 차이는 휠속도 사이의 차이값들 중 가장 큰 값으로 산출할 수 있다. 복수의 휠속도 차이는 여러 개 산출될 수 있는데, 그 중에서 가장 큰 값으로 복수의 휠속도의 차이를 산출할 수 있다. 이에 따라, 휠 슬립을 가장 민감하게 감지할 수 있고, 가장 정확하게 감지할 수 있다.
복수의 휠속도의 차이 변화율은 산출한 복수의 휠속도의 차이와 직전에 산출한 복수의 휠속도의 차이 사이의 변화를 이용하여 산출할 수 있다. 즉, 기설정된 산출 주기에 따라 변화된 복수의 휠속도의 차이의 변화량으로 산출할 수 있고, 이를 다시 산출 주기로 나눈 시간당 복수의 휠속도의 차이의 변화율로 산출할 수도 있다.
일 실시예로, 보정토크를 산출하는 단계(S400) 이전에, TCS가 동작하는지 여부를 판단하는 단계(S200);를 더 포함하고, TCS가 동작하지 않는 경우에 보정토크를 산출할 수 있다. TCS가 동작하는 경우에는 구동토크의 요구토크와 TCS 보정토크 중에서 더 작은 값으로 구동 토크 지령을 산출할 수 있다(S600).
즉, TCS가 동작하기 이전에만 보정토크를 산출하여 보정토크로 구동모터를 제어하는 것이고, TCS가 동작하기 시작하면 그 이후에는 TCS에 의해 구동모터의 토크를 보정하도록 본 발명의 제어를 중단할 수 있다.
다른 실시예로, TCS가 동작하는지 여부에 관계없이 보정토크를 산출할 수 있다. 해당 실시예에서는, 보정토크를 산출하는 단계(S400) 이전에, 산출된 보정토크와 TCS 보정토크를 비교하는 단계(미도시);를 더 포함하고, 산출된 보정토크와 TCS 보정토크 중에서 더 작은 값을 보정토크로 산출할 수 있다.
즉, TCS 동작 여부에 관계 없이 보정토크를 산출하고, 보정토크와 TCS 보정토크를 비교하여 더 작은 값(더 많이 토크를 제한하는 보정토크)를 보정토크로 산출하여 최대한 구동모터의 토크가 크게 제한되도록 제어할 수 있다.
TCS의 동작 및 이에 따른 보정토크에 관련된 내용은 선행기술문헌들에 상세하게 설명되어 있고, 당업자에게 자명한 수준인 점에서 자세한 설명은 생략한다.
보정토크를 산출하는 단계(S400) 이전에, 복수의 휠속도의 차이를 기반으로 보정토크의 산출이 필요한지 여부를 판단하는 단계(S300);를 더 포함하고, 복수의 휠속도의 차이가 기설정된 차이값 이상인 경우에 보정토크를 산출할 수 있다.
산출한 복수의 휠속도의 차이가 기설정된 차이값 이상인 경우에 휠 슬립이 발생하는 것으로 판단할 수 있고, 이에 따라 구동모터의 토크를 제한할 필요가 있는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 보정토크를 산출하여 구동모터의 토크를 제한하도록 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 보정토크를 산출하는 순서를 도시한 것이다.
도 2를 더 참조하면, 보정토크(Pre-TCS 보정 토크)를 산출하는 단계(S400)에서 보정토크는 산출한 복수의 휠속도의 차이와 목표 복수의 휠속도의 차이 사이의 오차 또는 산출한 복수의 휠속도의 차이 변화율과 목표 복수의 휠속도의 차이 변화율 사이의 오차를 이용한 제어값만큼 토크를 감산하여 산출할 수 있다.
구체적으로, 보정토크를 산출하는 단계(S400)에서 보정토크는 산출한 복수의 휠속도의 차이와 목표 복수의 휠속도의 차이 사이의 오차 또는 산출한 복수의 휠속도의 차이 변화율과 목표 복수의 휠속도의 차이 변화율 사이의 오차를 PI제어를 통해 산출한 제어값의 비율로 토크를 감산하여 산출할 수 있다.
여기서는 복수의 휠속도의 차이 변화율을 이용하여 보정토크를 산출하는 방법만 설명한다. 복수의 휠속도의 차이를 이용하여 보정토크를 산출하는 방법도 이와 동일하게 적용될 수 있다.
산출한 복수의 휠속도의 차이 변화율(Δ휠 속 Diff.)에 필터링을 적용할 수 있다. 주파수가 낮은 대역이므로 고주파수를 필터링하는 Low Pass Filter(LPF)를 적용할 수 있다.
산출한 복수의 휠속도의 차이 변화율(Δ휠 속 Diff.)를 필터링한 후 목표 복수의 휠속도의 차이 변화율(Δ휠 속 Diff.목표치)와의 오차를 산출할 수 있다. 목표 복수의 휠속도의 차이 변화율(Δ휠 속 Diff.목표치)는 0일 수도 있고, 0가 가까운 작은 상수로 정할 수 있다. 따라서, 휠 슬립이 발생하는 경우에는 복수의 휠속도 차이가 커지는 방향으로 변화하므로, 산출한 복수의 휠속도의 차이 변화율(Δ휠 속 Diff.)은 양수가 될 수 있다. 여기서 목표 복수의 휠속도의 차이 변화율(Δ휠 속 Diff.목표치)을 감산하면 양수의 오차 값으로 산출될 수 있다.
산출된 양수의 오차 값을 PI 제어(비례적분제어)할 수 있다. PI 제어에 의해 산출한 복수의 휠속도의 차이 변화율(Δ휠 속 Diff.)를 필터링한 후 목표 복수의 휠속도의 차이 변화율(Δ휠 속 Diff.목표치)와의 오차가 감소시키도록 제어할 수 있다. 적분 제어를 통해 오차가 누적되어 잔류편차를 줄여 목표값에 수렴하도록 제어할 수 있다.
응답속도를 빠르게 하기 위해서는 D 제어(미분제어)를 더 포함할 수 있다. PD제어, PID제어 등 다양한 제어 방법을 이용할 수도 있다.
산출한 복수의 휠속도의 차이 변화율과 목표 복수의 휠속도의 차이 변화율 사이의 오차를 PI제어를 통해 산출한 제어값의 비율로 토크를 감산하여 보정토크를 산출할 수 있다.
구체적으로, 운전자로부터 요구되는 토크에서 PI제어를 통해 산출한 제어값의 비율로 토크를 감산하여 보정토크를 산출할 수 있다. 예를 들면, PI제어를 통해 산출한 제어값이 30이면, 100[%]에서 30[%]을 뺀 70[%]를 적용하여 운전자로부터 요구되는 토크의 70[%]를 보정토크로 산출할 수 있다.
운전자로부터 요구되는 토크는 악셀개도(APS) 등으로부터 입력받은 제어값에 의해 정해질 수 있다. 또는, 운전자로부터 입력받은 제어값을 받아 상위 제어기에서 수정한 토크일 수 있다.
보정토크를 산출하는 단계(S400)는 산출된 보정토크와 TCS 보정토크를 비교하는 단계;를 더 포함하고, 산출된 보정토크와 TCS 보정토크 중에서 더 작은 값을 보정토크로 산출할 수 있다. 도시한 것과 같이 산출한 보정토크와 TCS 보정토크(보정 토크 from TCS) 중에서 더 작은 값을 보정토크(Pre-TCS 보정 토크)로 산출할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 산출된 보정토크를 현재 구동모터의 요구토크와 비교하는 단계(S500)는 상기 산출된 보정토크의 크기와 현재 구동모터의 요구토크와 비교할 수 있다. 휠 슬립이 발생하는 경우에는 토크의 크기를 줄여야하는 상황인 점에서 산출된 보정토크와 현재 구동모터의 요구토크 중에서 더 작은 토크로 구동모터가 구동되어야 할 수 있다.
구체적으로, 산출된 보정토크가 현재 구동모터를 제어하는 단계(미도시)는 산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 작거나 같은 경우, 구동모터가 보정토크 또는 수정된 구동모터의 요구토크에 따라 토크를 발생시키도록 제어할 수 있다.
산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 작거나 같은 경우에는 구동모터가 보정토크만큼의 토크를 발생시키도록 제어할 수 있다. 이를 위해, 보정토크에 따라 구동모터가 토크를 발생시키도록 제어하거나, 구동모터의 요구토크가 보정토크를 추종하도록 제어할 수 있다.
구동모터의 요구토크가 보정토크를 추종하도록 제어하면, 구동모터를 제어하는 토크 값이 급격하게 변하지 않고, 부드럽게 보정토크를 추종하면서 구동모터를 제어하여 운전성 및 안정성에서 유리한 효과가 있을 수 있다.
반면, 보정토크에 따라 구동모터가 토크를 발생시키도록 제어하면 다소 울컥거림 등의 운전성 및 차량 상품성에는 불리한 점이 있을 수 있지만, 신속하게 토크를 낮출 수 있는 점에서 신속성 및 안정성에서 유리한 효과를 가질 수 있다.
구동모터는 보정토크를 추종하도록 제어된 요구토크 또는 보정토크의 지령을 받아 해당하는 토크를 발생시키도록 제어될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 차량 제어시스템의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 차량 제어시스템은 복수의 휠의 휠속도를 측정하는 속도측정부(10); 구동모터를 제어하는 모터제어부(20); 및 복수의 휠속도의 차이 또는 복수의 휠속도의 차이 변화율을 통해 구동모터의 보정토크를 산출하고, 산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 큰 경우 모터제어부가 현재 구동모터의 요구토크에 따라 구동모터를 제어하도록 하고, 산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 작거나 같은 경우 모터제어부가 산출된 보정토크에 따라 구동모터를 제어하도록 모터제어부를 제어하거나 또는 구동모터의 요구토크가 산출된 보정토크를 추종하도록 구동모터의 요구토크를 수정하고 모터제어부가 수정된 구동모터의 요구토크에 따라 구동모터를 제어하도록 모터제어부를 제어하는 구동제어부(30);를 포함한다.
속도측정부(10)는 휠속도를 측정하는 센서들과 연결될 수 있고, 구동모터의 출력축 회전속도를 측정하는 센서와 연결될 수 있다.
모터제어부(20)는 MCU(Motor Control Unit)일 수 있다. 모터의 회전속도 또는 토크의 지령값에 의해 구동모터를 제어할 수 있다.
TSC 보정토크를 산출하는 ESC(Electronic Stability Control) 제어부(40);를 더 포함하고, 구동제어부(30)는 산출된 보정토크와 ESC 제어부(40)에서 산출된 TCS 보정토크 중에서 더 작은 값을 보정토크로 산출할 수 있다.
본 발명의 모터 구동 차량 제어시스템의 구동제어부(30)는 연료전지 차량(FCEV)의 경우에는 연료전지 제어기(FCU)에 포함될 수도 있고, ECU 또는 별도의 제어기로 구성될 수도 있다.
차량 자세제어를 위한 ESC 제어부(40)는 일반적으로 알려진 점에서 구체적인 설명은 생략한다.
구동제어부(30)는 산출한 복수의 휠속도의 차이와 목표 복수의 휠속도의 차이 사이의 오차 또는 산출한 복수의 휠속도의 차이 변화율과 목표 복수의 휠속도의 차이 변화율 사이의 오차를 PI제어를 통해 산출한 제어값의 비율로 토크를 감산하여 보정토크를 산출할 수 있다.
모터 구동 차량 제어시스템에 관한 구체적인 설명은 모터 구동 차량 제어방법과 동일한 점에서 생략한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 차량 제어방법을 적용한 모터의 토크를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 보정토크 산출(Pre-TCS Req)은 TCS에서 보정토크를 산출(TCS Req)하는 것보다 빠르게 제어될 수 있다. 도시된 것과 같이, ΔT만큼 더 빠르게 응답하여 TCS의 보정토크보다 먼저 토크 제한이 가능하다.
따라서, 보정토크(FCU)가 보정토크(TCS)보다 먼저 제한되기 시작하고, 보정토크(FCU)가 모터 토크 지령(FCU)과 만날 때까지는 운전자 요구토크를 추종하도록 제어하다가, 보정토크(FCU)가 모터 토크 지령(FCU) 이하로 떨어지는 순간부터는 모터 토크 지령(FCU)이 보정토크(FCU)를 추종하도록 제어할 수 있다.
즉, 기존 모터 토크 지령(FCU)은 뒤늦게 제한되는 보정토크(TCS)에 따라서 토크가 제한될 수 있으나, 기존 모터 토크 지령(FCU)과 달리 모터 토크 지령(FCU)은 보정토크(FCU)를 따라 먼저 제한되고, 이에 따라 모터 토크 실행(MCU)도 제한될 수 있다.
여기서 보정토크(TCS)의 제한으로 인해, 보정토크(TCS)기 보정토크(FCU)보다 작아지는 경우에는 더 이상 FCU는 보정토크(FCU)가 보정토크(TCS)를 추종하여 모터 토크 실행(MCU)하도록 제어할 수 있다.
도 5는 악셀개도, 체인 및 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 차량 제어방법을 적용의 전후의 토크를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 눈이 쌓인 평지 노면에서 휠 슬립이 발생하는 상황에서 발진 실험한 것이다. 본 발명의 보정토크 적용시 발진 초기 휠 슬립율이 61~77% 개선되는 것을 확인할 수 있다.
즉, 초기에 FL휠 속도가 발산하는 것이 미리 방지되는 효과를 볼 수 있으며, 본 발명에 따라 휠 슬립이 방지되는 효과는 전륜에 체인을 장착한 효과 이상으로 볼 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 속도 측정부 20 : 모터 제어부
30 : 구동 제어부 40 : ESC 제어부

Claims (12)

  1. 복수의 휠속도의 차이 또는 복수의 휠속도의 차이 변화율을 통해 구동모터의 보정토크를 산출하는 단계;
    산출된 보정토크를 현재 구동모터의 요구토크와 비교하는 단계;
    산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 큰 경우, 현재 구동모터의 요구토크에 따라 구동모터를 제어하는 단계; 및
    산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 작거나 같은 경우, 산출된 보정토크에 따라 구동모터를 제어하거나 또는 구동모터의 요구토크가 산출된 보정토크를 추종하도록 구동모터의 요구토크를 수정하고 수정된 구동모터의 요구토크에 따라 구동모터를 제어하는 단계;를 포함하며,
    보정토크를 산출하는 단계 이전에, TCS가 동작하는지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하고,
    TCS가 동작하지 않는 경우에 보정토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 차량 제어방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    보정토크를 산출하는 단계 이전에, 복수의 휠속도의 차이를 기반으로 보정토크의 산출이 필요한지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하고,
    복수의 휠속도의 차이가 기설정된 차이값 이상인 경우에 보정토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 차량 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    보정토크를 산출하는 단계에서 복수의 휠속도의 차이는 휠속도 사이의 차이값들 중 가장 큰 값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 차량 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    보정토크를 산출하는 단계에서 복수의 휠속도의 차이 변화율은 산출한 복수의 휠속도의 차이와 이전에 산출한 복수의 휠속도의 차이 사이의 변화량을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 차량 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    보정토크를 산출하는 단계에서 보정토크는 산출한 복수의 휠속도의 차이와 목표 복수의 휠속도의 차이 사이의 오차 또는 산출한 복수의 휠속도의 차이 변화율과 목표 복수의 휠속도의 차이 변화율 사이의 오차를 이용한 제어값만큼 토크를 감산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 차량 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    보정토크를 산출하는 단계에서 보정토크는 산출한 복수의 휠속도의 차이와 목표 복수의 휠속도의 차이 사이의 오차 또는 산출한 복수의 휠속도의 차이 변화율과 목표 복수의 휠속도의 차이 변화율 사이의 오차를 PI제어를 통해 산출한 제어값의 비율로 토크를 감산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 차량 제어방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    보정토크를 산출하는 단계는 산출된 보정토크와 TCS 보정토크를 비교하는 단계;를 더 포함하고,
    산출된 보정토크와 TCS 보정토크 중에서 더 작은 값을 보정토크로 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 차량 제어방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    산출된 보정토크가 현재 구동모터를 제어하는 단계는 산출된 보정토크가 현재 구동모터의 요구토크보다 작거나 같은 경우, 구동모터가 보정토크 또는 수정된 구동모터의 요구토크에 따라 토크를 발생시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 차량 제어방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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