KR102611250B1 - 전동 이륜차의 모터 제어 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타겟 토크와 모터 속도에 따라 토크 제어를 위한 타겟 전류를 생성하는 토크 제어부(110)와, 상기 타겟 전류를 기초로 3상 인버터의 q축 타겟 전류와 d축 타겟 전류를 계산하는 타겟 전류 계산부를 포함하는 전동 이륜차의 모터 제어 장치에 있어서, 상기 타겟 전류 계산부는, 전동 이륜차의 고장 상황에 따른 리퀘스트 신호를 기초로 속도 제한값을 산출하는 속도 제한 산출부, 상기 리퀘스트 신호에 따라 토크 팩터를 결정하는 토크 팩터 결정부, 상기 속도 제한값과 현재 모터 속도의 차이값을 기초로 비례적분 토크 리미트값을 생성하는 토크 리미트 계산부, 및 상기 비례적분 토크 리미트값과 상기 토크 팩터를 기초로 마련되는 토크 지령 리미트값 중에서 작은 값을 선택하고, 상기 선택을 기초로 상기 3상 인버터 제어를 위한 림프 홈 토크 지령값을 출력하는 토크 선택부를 포함한다.
Description
본 발명은 전동 이륜차의 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
배터리와 전기모터를 기반으로 동작하는 전동형 개인 이동수단은 e-모빌리티(E-Mobility), 스마트 모빌리티(Smart Mobility), 퍼스널 모빌리티(Personal Mobility) 등으로 부르고 있으며, 전동 이륜차, 전동 휠, 전동 킥보드, 전기 자전거, 초소형 전기차 등을 포함할 수 있다.
전동 이륜차는, 3상 인버터 제어 방식을 이용하여 모터 제어를 수행할 수 있다. 이때 전동 이륜차는 요구 토크와 구동 모터의 현재 위치를 기반으로 타겟 전류를 결정하며, 결정된 전류에 따라 3상의 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 모터에 입력한다.
그런데, 전동 이륜차의 EWP(Electronic Water Pump) 고장, 온도 센서의 고장 등의 내부 고장 발생 시, 전동이륜차가 림프 홈(Limp-Home)모드로 동작하는 경우가 발생한다. 이때 림프 홈 모드에 따라 전동 이륜차의 주행을 제한하는데 급작스런 주행 제한으로 인해 과도한 토크 리플(Torque Ripple)이 발생할 수 있다. 이로 인해 전동 이륜차의 운전자 안전성을 보장할 수 없는 문제가 있다.
이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 전동 이륜차의 내부 고장 발생에 따른 림프 홈 모드 동작시, 토크 리플을 저감하는 토크 제한 제어를 수행하는 전동 이륜차의 모터 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 장치는, 타겟 토크와 모터 속도에 따라 토크 제어를 위한 타겟 전류를 생성하는 토크 제어부와, 상기 타겟 전류를 기초로 3상 인버터의 q축 타겟 전류와 d축 타겟 전류를 계산하는 타겟 전류 계산부를 포함하는 전동 이륜차의 모터 제어 장치에 있어서, 상기 타겟 전류 계산부는, 전동 이륜차의 고장 상황에 따른 리퀘스트 신호를 기초로 속도 제한값을 산출하는 속도 제한 산출부; 상기 리퀘스트 신호에 따라 토크 팩터를 결정하는 토크 팩터 결정부; 상기 속도 제한값과 현재 모터 속도의 차이값을 기초로 비례적분 토크 리미트값을 생성하는 토크 리미트 계산부; 및 상기 비례적분 토크 리미트값과 상기 토크 팩터를 기초로 마련되는 토크 지령 리미트값 중에서 작은 값을 선택하고, 선택된 값을 기초로 상기 3상 인버터 제어를 위한 림프 홈 토크 지령값을 출력하는 토크 선택부;를 포함한다.
상기 토크 리미트 계산부는 비례적분 계산기 형태일 수 있다.
상기 토크 리미트 계산부는 상기 속도 제한값과 상기 현재 모터 속도의 차이값에 비례상수를 곱하여 비례 토크 리미트값을 출력하는 비례 계산부; 상기 속도 제한값과 상기 현재 모터 속도의 차이값에 적분상수를 곱하여 적분 계산값을 출력하는 적분 계산부; 상기 적분 계산값에 대해 적분 동작을 수행하여 적분 토크 리미트값을 출력하는 적분기; 및 상기 토크 지령 리미트값과 상기 림프 홈 토크 지령값의 일치 여부에 따라 상기 적분 토크 리미트값에 대해 적분 텀 초기화를 수행하는 초기화부;를 포함할 수 있다.
상기 초기화부는, 상기 토크 지령 리미트값과 상기 림프 홈 토크 지령값이 일치하는 경우, 상기 토크 지령 리미트값에 대응하는 토크 값을 가지도록 상기 적분 토크 리미트값을 초기화할 수 있다.
상기 토크 리미트 계산부는, 상기 비례 토크 리미트값과 상기 적분 토크 리미트값을 더하여 상기 비례적분 토크 리미트값을 출력하는 가산기를 더 포함할 수 있다.
상기 타겟 전류 계산부는, 상기 토크 팩터와 사용자 요청에 따른 토크 지령값을 곱하여 상기 토크 지령 리미트값을 출력하는 곱셈기를 더 포함할 수 있다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 방법은, 전동 이륜차의 고장 상황에 따른 리퀘스트 신호를 기초로 속도 제한값과 토크 팩터를 결정하는 파라미터 결정 단계; 상기 속도 제한값과 현재 모터 속도의 차이값을 기초로 비례적분 토크 리미트값을 계산하는 비례적분 토크 리미트값 계산 단계; 상기 토크 팩터를 기초로 토크 지령 리미트값을 계산하는 토크 지령 리미트값 계산 단계; 및 상기 비례적분 토크 리미트값과 상기 토크 지령 리미트값 중에서 작은 값을 선택하고, 선택된 값을 기초로 상기 3상 인버터 제어를 위한 림프 홈 토크 지령값을 출력하는 림프 홈 토크 지령값 결정 단계;를 포함한다.
상기 비례적분 토크 리미트값 계산 단계는, 상기 속도 제한값과 상기 현재 모터 속도의 차이값에 비례상수를 곱하여 비례 토크 리미트값을 출력하는 비례 계산 단계; 상기 속도 제한값과 상기 현재 모터 속도의 차이값에 적분상수를 곱하여 적분 계산값을 출력하는 적분 계산 단계; 및 상기 적분 계산값에 대해 적분 동작을 수행하여 적분 토크 리미트값을 출력하는 적분 단계;를 포함할 수 있다.
상기 토크 지령 리미트값 계산 단계 이후에, 상기 토크 지령 리미트값과 상기 림프 홈 토크 지령값의 일치 여부를 판단하는 초기화 판단 단계; 및 상기 림프 홈 토크 지령값과 상기 토크 지령 리미트값이 일치하는 경우 상기 적분 토크 리미트값에 대해 적분 텀 초기화를 수행하는 초기화 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 초기화 단계는, 상기 적분 텀 초기화를 통해 상기 토크 지령 리미트값에 대응하는 토크 값을 가지도록 상기 적분 토크 리미트값을 초기화할 수 있다.
상기 비례적분 토크 리미트값 계산 단계는, 상기 비례 토크 리미트값과 상기 적분 토크 리미트값을 더하여 상기 비례적분 토크 리미트값을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 림프 홈 토크 지령값 출력을 통해 상기 전동 이륜차의 인버터에 대한 토크 및 전류 제어를 수행하는 인버터 제어 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 장치 및 방법에 의하면, 전동 이륜차의 내부 고장 발생에 따른 림프 홈 모드 동작시, 적분 텀 초기화 동작을 포함하여 토크 제한 제어를 수행함으로써 토크 리플을 저감하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 구동 시스템의 개략적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 장치의 블록도이다.
도 3은 도 2의 타겟 전류 계산부의 블록도이다.
도 4는 도 3의 토크 리미트 계산부의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 장치의 시뮬레이션에 따른 일 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 장치의 블록도이다.
도 3은 도 2의 타겟 전류 계산부의 블록도이다.
도 4는 도 3의 토크 리미트 계산부의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 장치의 시뮬레이션에 따른 일 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 방법의 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 구동 시스템의 개략적인 회로도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 구동 시스템(10)은 배터리(BAT), 제어 장치(100), 게이트 드라이버(200), 인버터(300), 모터(400), 센싱 장치(500), 및 모니터링 장치(600)를 포함한다.
배터리(BAT)는 일종의 고전압 배터리(High Voltage Battery)일 수 있다. 배터리(BAT)는 충전과 방전이 용이한 2차 전지일 수 있다. 배터리(BAT)는 니켈 수소 또는 리튬 이온 배터리일 수 있다. 배터리(BAT)는 커패시터(C)의 양단에 연결되어 직류 전압을 인가할 수 있다.
제어 장치(100)는, 전동 이륜차의 주행 명령에 따라 주행 동력 발생을 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 또한, 제어 장치(100)는, 전동 이륜차의 속도 제한 명령에 따라 속도 제한을 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 제어 장치(100)는 마이크로쿨롱(μC) 전원을 인가받아 동작할 수 있다. 제어 장치(100)는 각종 명령을 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 수신할 수 있다. 제어 장치(100)는 모터 구동 명령 또는 속도 제한 명령을 기초로 3상 모터 제어를 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 출력할 수 있다.
게이트 드라이버(200)는, 제어 장치(100)로부터 전달받은 PWM 신호를 기초로 인버터(300) 제어를 위한 게이트 전압을 출력할 수 있다. 게이트 드라이버(200)는 복수의 PWM 게이트 전압을 인버터(300)에 인가할 수 있다.
인버터(300)는, 커패시터(C)의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 모터(400)에 인가할 수 있다. 인버터(300)는 전압 변환을 위한 복수의 스위칭 소자(T1, T2, T3, T4, T5, T6)를 포함할 수 있다. 복수의 스위칭 소자(T1, T2, T3, T4, T5, T6)는 각각의 게이트단에 인가되는 게이트 전압에 따라 스위칭 동작할 수 있다. 복수의 스위칭 소자(T1, T2, T3, T4, T5, T6)는 스위칭 동작에 따라 커패시터(C)의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 모터(400)에 공급할 수 있다.
모터(400)는, 3상 영구자석 동기 전동기일 수 있다. 모터(400)는 인버터(300)에 의한 교류 전압에 따라 3상 전류(Ia, Ib, Ic)가 발생하면 회전 동작할 수 있다. 모터(400)는 회전 동작을 통해 전동 이륜차의 주행 동력 또는 속도 제한 동력을 제공할 수 있다
센싱 장치(500)는, 로터 위치 센서(Rotor Position Sensor)일 수 있다. 센싱 장치(500)는 모터(400)의 회전자 위치를 센싱할 수 있다. 센싱 장치(500)는 회전자 위치를 모니터링 장치(600)에 전송할 수 있다.
모니터링 장치(600)는 모터(400)의 3상 전류(Ia, Ib, Ic)를 모니터링할 수 있다. 모니터링 장치(600)는 모터(400)의 회전자 위치를 모니터링할 수 있다. 모니터링 장치(600)는 3상 전류(Ia, Ib, Ic)와 회전자 위치 정보를 제어 장치(100)로 전송할 수 있다. 제어 장치(100)는 는 3상 전류(Ia, Ib, Ic)와 회전자 위치 정보를 이용하여 인버터(300)의 제어를 위한 PWM 신호를 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 장치의 블록도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 장치(100)는, 토크 제어부(110), 타겟 전류 계산부(120), 제1 PI 제어부(130), 제2 PI 제어부(140), 제1 변환부(150), PWM 생성부(160), 제2 변환부(170), 및 속도 계산부(180)를 포함할 수 있다.
토크 제어부(110)는, CAN 통신을 통해 타겟 토크(Target Torque)를 전달받을 수 있다. 타겟 토크는 전동 이륜차의 주행 명령 또는 속도 제한 명령에 따라 생성될 수 있다. 토크 제어부(110)는 속도 계산부(180)로부터 모터(400)의 모터 속도(Motor Speed)를 전달받을 수 있다. 모터 속도는 rpm일 수 있다. 토크 제어부(110)는 타겟 토크와 모터 속도를 기반으로 타겟 전류(IaRef)를 생성할 수 있다.
타겟 전류 계산부(120)는, 토크 제어부(110)로부터 타겟 전류(IaRef)를 전달받을 수 있다. 타겟 전류 계산부(120)는 직류 전압(Vdc)이 인가되면 동작할 수 있다. 타겟 전류 계산부(120)는 타겟 전류(IaRef)와 d축 타겟 전압(VdrRef)을 이용하여 d축 타겟 전류(IdrRef)를 생성할 수 있다. 타겟 전류 계산부(120)는 타겟 전류(IaRef)와 q축 타겟 전압(VqrRef)을 이용하여 q축 타겟 전류(IqrRef)를 생성할 수 있다. d축은 모터(400)의 자속이 발생하는 축이다. q축은 d축과 직교를 이루는 축이다.
제1 PI 제어부(130)는, 직류 전압(Vdc)이 공급되면 동작할 수 있다. 제1 PI 제어부(130)는, d축 타겟 전류(IdrRef)와 모터(400)의 d축 전류(Idr)의 차이값을 이용하여 d축 타겟 전압(VdrRef)을 생성할 수 있다. d축 타겟 전류(IdrRef)와 모터(400)의 d축 전류(Idr)의 차이값은 제1 감산기(SUB1)에 의해 산출될 수 있다.
제2 PI 제어부(140)는, 직류 전압(Vdc)이 공급되면 동작할 수 있다. 제2 PI 제어부(140)는, q축 타겟 전류(IqrRef)와 모터(400)의 q축 전류(Iqr)의 차이값을 이용하여 q축 타겟 전압(VdrRef)을 생성할 수 있다. q축 타겟 전류(IqrRef)와 모터(400)의 q축 전류(Iqr)의 차이값은 제2 감산기(SUB2)에 의해 산출될 수 있다.
제1 변환부(150)는, d축 타겟 전압(VdrRef)과 q축 타겟 전압(VdrRef)을 3상 전압(Vas, Vbs, Vcs)으로 변환할 수 있다. 제1 변환부(150)는 역 주차 클라크 변환기(Reverse Park-Clarke Transformation)일 수 있다.
PWM 생성부(160)는, 3상 전압(Vas, Vbs, Vcs)을 이용하여 PWM 듀티를 계산할 수 있다. PWM 생성부(160)는 계산된 PWM 듀티에 따라 복수의 PWM 신호(Da, Db, Dc)를 생성할 수 있다. 복수의 PWM 신호(Da, Db, Dc)는 인버터(300)의 복수의 스위칭 소자의 게이트단에 인가될 수 있다. 인버터(300)는 복수의 PWM 신호(Da, Db, Dc)가 인버터(300)의 복수의 스위칭 소자의 게이트단에 인가되면, 복수의 스위칭 소자의 스위칭 동작을 통해 배터리(BAT)의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하여 모터(400)에 인가할 수 있다.
제2 변환부(170)는, 모니터링부(600)로부터 모터(400)의 3상 전류(Ias, Ibs, Ics)를 전달받을 수 있다. 제2 변환부(170)는 3상 전류(Ias, Ibs, Ics)를 d축 전류(Idr)와 q축 전류(Iqr)로 변환할 수 있다. 제2 변환부(170)는 주차 클라크 변환기(Park-Clarke Transformation)일 수 있다.
속도 계산부(180)는, 모니터링부(600)로부터 모터(400)의 회전자 위치 정보를 수신할 수 있다. 속도 계산부(180)는 모터(400)의 회전자 위치 정보를 이용하여 모터의 위상(ElecTheta(θ))과 속도(rpm)를 계산할 수 있다. 모터의 위상(θ)은 제1 변환부(150)와 제2 변환부(170)의 위상 변환에 이용될 수 있다.
도 3은 도 2의 타겟 전류 계산부의 블록도이다.
도 3을 참고하면, 타겟 전류 계산부(120)는 속도 제한 산출부(121), 토크 팩터 결정부(123), 토크 리미트 계산부(125), 및 토크 선택부(127)를 포함할 수 있다.
속도 제한 산출부(121)는, 전동 이륜차(10)의 고장 상황에 따라 림프 홈 모드로 동작하는 경우, 전동 이륜차의 VCU(Vehicle Control Unit)으로부터 외부 리퀘스트(External Request) 신호 또는 전동 이륜차의 MCU(Micro controller Unit)로부터 내부 리퀘스트(Internal Request) 신호를 입력받을 수 있다. 이하, 외부 리퀘스트 신호 또는 내부 리퀘스트 신호는 설명을 용이함을 위해 리퀘스트 신호로 통일해서 설명한다.
리퀘스트 신호는 모터 구동을 유지하되 정해진 속도 이상으로 운전되지 않도록 제한하는 속도 제한 토크 지령일 수 있다.
속도 제한 산출부(121)는 리퀘스트 신호에 따라 속도 제한값(Speed Limit)을 산출할 수 있다. 속도 제한값(Speed Limit)은 감산기(SUB3)에 의해 현재 속도(Speed_Act)만큼 차감되어 토크 리미트 계산부(125)로 전달될 수 있다.
토크 팩터 결정부(123)는, 전동 이륜차(10)의 고장 상황에 따라 림프 홈 모드로 동작하는 경우, 전동 이륜차의 VCU(Vehicle Control Unit)으로부터 외부 리퀘스트 신호(External Request) 또는 전동 이륜차의 MCU(Micro controller Unit)로부터 내부 리퀘스트 신호를 입력받을 수 있다.
토크 팩터 결정부(123)는 리퀘스트 신호에 따라 토크 팩터(Tq Factor)를 결정할 수 있다. 토크 팩터(Tq Factor)는 곱셈기(MUT)에 의해 사용자 의도에 따른 토크 지령값(TqDes)와 곱해져 그 결과로 토크 지령 리미트값(TqDes_Limit)이 산출될 수 있다.
토크 리미트 계산부(125)는, PI(Proportional Integral) 제어기 형태일 수 있다. 토크 리미트 계산부(125)는 속도 제한값과 현재 속도의 차이값을 기초로 비례적분 토크 리미트값(TqLimit_PI)을 생성할 수 있다. 토크 리미트 계산부(125)는 비례적분 토크 리미트값(TqLimit_PI)을 생성시, 비이상적 포화를 방지하기 위한 적분 텀(I-Term) 초기화 함수를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 현재 모터 구동 속도가 6000rpm일 때 비례적분 토크 리미트값(TqLimit_PI)이 2000rpm인 경우, 토크 지령의 입력 없이 구동력이 발생되지 않게 하는 토크(예, 0)로 제한되어 위험으로부터 운전자가 보호될 수 있다. 비례적분 토크 리미트값(TqLimit_PI) 생성 방법은 도 4를 통해 상세히 후술한다.
토크 선택부(127)는, 토크 리미트 계산부(125)에 의해 생성된 비례적분 토크 리미트값(TqLimit_PI)과 토크 팩터를 기초로 생성된 토크 지령 리미트값(TqDes_Limit) 중에서 작은 값을 선택할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 비례적분 토크 리미트값(TqLimit_PI)이 2000rpm이면서 토크 지령 리미트값(TqDes_Limit)이 1500rpm인 경우, 토크 지령 리미트값(TqDes_Limit)이 선택될 수 있다.
토크 선택부(127)는 상기한 바와 같은 선택에 따라 림프 홈 토크 지령값(TqDes_Limphome)을 출력할 수 있다. 림프 홈 토크 지령값(TqDes_Limphome)은 d축 타겟 전류(IdrRef)와 q축 타겟 전류(IqrRef)를 포함할 수 있다.
도 4는 도 3의 토크 리미트 계산부의 블록도이다.
도 4를 참고하면, 토크 리미트 계산부(125)는 비례 계산부(125a), 적분 계산부(125b), 적분기(125c), 및 초기화부(125d)를 포함할 수 있다.
비례 계산부(125a)는, 속도 제한값(Speed limit)과 현재 모터 속도(Speed_Act)의 차이값에 비례상수 Kp를 곱하여 비례 토크 리미트값(TqLimit_P)을 출력할 수 있다.
적분 계산부(125b)는, 속도 제한값(Speed limit)과 현재 속도(Speed_Act)의 차이값에 적분상수 Ki를 곱하여 적분 계산값을 출력할 수 있다.
적분기(125c)는 적분 계산값에 대해 적분 동작을 수행하여 적분 토크 리미트값(TqLimit_I)을 출력할 수 있다.
초기화부(125d)는 토크 지령 리미트값(TqDes_Limit)과 림프 홈 토크 지령값(TqDes_LimpHome)의 일치 여부에 따라 적분 토크 리미트값(TqLimit_I)에 대해 적분 텀(Integral term) 초기화를 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 적분 텀 초기화 동작이 없는 경우, 비례적분 토크 리미트값(TqLimit_PI)이 의도치 않게 포화되어 토크 리플이 발생할 수 있다.
적분 토크 리미트값(TqLimit_I)은 적분 텀(Integral term) 초기화에 따라 토크 지령 리미트값(TqDes_Limit)에 대응하는 토크 값을 가질 수 있다.
적분 토크 리미트값(TqLimit_I)은 가산기(ADD)에 의해 비례 토크 리미트값(TqLimit_P)과 더해져 비례적분 토크 리미트값(TqLimit_PI)으로 출력될 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 장치의 시뮬레이션에 따른 일 예를 보여주는 도면이다.
도 5의 (a)를 참고하면, 림프 홈 동작 중 토크 리미트 계산부(125)의 의도치 않은 포화에 의해 과도한 토크 리플이 발생하는 상황을 확인할 수 있다. 이때 사용자의 안전성이 보장될 수 없다.
도 5의 (b)를 참고하면, 토크 리미트 계산부(125)의 적분 텀 초기화를 통해 토크 리플이 개선되는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 방법의 순서도이다.
도 3 및 도 6을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 방법은, 전동 이륜차의 내부 고장 발생에 따른 림프 홈 모드 동작시, 적분 텀 초기화 동작을 포함하여 토크 제한 제어를 수행함으로써 토크 리플을 저감하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동 이륜차의 모터 제어 방법은, 고장 판단 단계(S610), 파라미터 결정 단계(S620), 비례적분 토크 리미트값 계산 단계(S630), 토크 지령 리미트값 계산 단계(S640), 초기화 판단 단계(S650), 초기화 단계(S660), 림프 홈 토크 지령값 결정 단계(S670), 인버터 제어 단계(S680)를 포함할 수 있다.
고장 판단 단계(S610)에서, 타겟 전류 계산부(120)는 사용자 요구 명령 또는 차량 상태에 따른 리퀘스트 신호를 수신할 수 있다. 타겟 전류 계산부(120)는 리퀘스트 신호에 따라 고장 상황 여부를 판단할 수 있다. 타겟 전류 계산부(120)는 리퀘스트 신호에 따라 센싱 장치(500)의 고장으로 판단되는 경우 림프 홈 모드로 동작할 수 있다.
파라미터 결정 단계(S620)에서, 타겟 전류 계산부(120)는 림프 홈 모드 동작에 따라 파라미터를 결정할 수 있다. 여기서, 파라미터는 속도 제한값(Speed_Limit)과 토크 팩터(Tq Factor)를 포함할 수 있다.
비례적분 토크 리미트값 계산 단계(S630)에서, 타겟 전류 계산부(120)는, 속도 제한값(Speed_Limit)과 현재 모터 속도(Speed_Act)의 차이값을 기초로 비례적분 토크 리미트값(TqLimit_PI)을 계산할 수 있다. 비례적분 토크 리미트값(TqLimit_PI)의 계산 과정은 속도 제한값(Speed_Limit)과 상기 현재 모터 속도(Speed_Act)의 차이값에 비례상수를 곱하여 비례 토크 리미트값을 출력하는 비례 계산 단계, 속도 제한값(Speed_Limit)과 현재 모터 속도(Speed_Act)의 차이값에 적분상수를 곱하여 적분 계산값을 출력하는 적분 계산 단계, 및 적분 계산값에 대해 적분 동작을 수행하여 적분 토크 리미트값(TqLimit_I)을 출력하는 적분 단계를 포함할 수 있다.
토크 지령 리미트값 계산 단계(S640)에서, 타겟 전류 계산부(120)는, 토크 팩터(Tq Factor)와 토크 지령값(TqDes)의 곱셈값을 기초로 토크 지령 리미트값(TqDes_Limit)을 산출할 수 있다.
초기화 판단 단계(S650)에서, 타겟 전류 계산부(120)는, 림프 홈 토크 지령값(TqDes_Limphome)과 토크 지령 리미트값(TqDes_Limit)의 일치 여부를 판단할 수 있다.
초기화 단계(S660)에서, 타겟 전류 계산부(120)는, 림프 홈 토크 지령값(TqDes_Limphome)과 토크 지령 리미트값(TqDes_Limit)이 일치하는 경우, 토크 지령 리미트값(TqDes_Limit)을 기초로 적분 토크 리미트값(TqLimit_I)의 초기화를 수행할 수 있다. 이를 통해 비례적분 토크 리미트값(TqLimit_PI)이 재설정될 수 있다.
림프 홈 토크 지령값 결정 단계(S670)에서, 타겟 전류 계산부(120)는, 비례적분 토크 리미트값(TqLimit_PI)과 토크 지령 리미트값(TqDes_Limit) 중에서 작은 값을 림프 홈 토크 지령값(TqDes_Limphome)으로 결정할 수 있다.
인버터 제어 단계(S680)에서, 타겟 전류 계산부(120)는 림프 홈 토크 지령값(TqDes_Limphome) 출력을 통해 인버터(300)에 대한 토크 및 전류 제어를 수행할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.
실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.
100: 제어 장치
110: 토크 제어부
120: 타겟 전류 계산부
121: 속도 제한 산출부
123: 토크 팩터 결정부
125: 토크 리미트 계산부
127: 토크 선택부
130: 제1 PI 제어부
140: 제2 PI 제어부
150: 제1 벼환부
160: PWM 생성부
170: 제2 변환부
180: 속도 계산부
110: 토크 제어부
120: 타겟 전류 계산부
121: 속도 제한 산출부
123: 토크 팩터 결정부
125: 토크 리미트 계산부
127: 토크 선택부
130: 제1 PI 제어부
140: 제2 PI 제어부
150: 제1 벼환부
160: PWM 생성부
170: 제2 변환부
180: 속도 계산부
Claims (12)
- 타겟 토크와 모터 속도에 따라 토크 제어를 위한 타겟 전류를 생성하는 토크 제어부와, 상기 타겟 전류를 기초로 3상 인버터의 q축 타겟 전류와 d축 타겟 전류를 계산하는 타겟 전류 계산부를 포함하는 전동 이륜차의 모터 제어 장치에 있어서,
상기 타겟 전류 계산부는,
전동 이륜차의 고장 상황에 따른 리퀘스트 신호를 기초로 속도 제한값을 산출하는 속도 제한 산출부;
상기 리퀘스트 신호에 따라 토크 팩터를 결정하는 토크 팩터 결정부;
상기 속도 제한값과 현재 모터 속도의 차이값을 기초로 비례적분 토크 리미트값을 생성하는 토크 리미트 계산부; 및
상기 비례적분 토크 리미트값과 상기 토크 팩터를 기초로 마련되는 토크 지령 리미트값 중에서 작은 값을 선택하고, 선택된 값을 기초로 상기 3상 인버터의 제어를 위한 림프 홈 토크 지령값을 출력하는 토크 선택부;
를 포함하고,
상기 토크 리미트 계산부는
상기 속도 제한값과 상기 현재 모터 속도의 차이값에 비례상수를 곱하여 비례 토크 리미트값을 출력하는 비례 계산부;
상기 속도 제한값과 상기 현재 모터 속도의 차이값에 적분상수를 곱하여 적분 계산값을 출력하는 적분 계산부;
상기 적분 계산값에 대해 적분 동작을 수행하여 적분 토크 리미트값을 출력하는 적분기; 및
상기 토크 지령 리미트값과 상기 림프 홈 토크 지령값의 일치 여부에 따라 상기 적분 토크 리미트값에 대해 적분 텀 초기화를 수행하는 초기화부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 이륜차의 모터 제어 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 토크 리미트 계산부는 비례적분 계산기 형태인 것을 특징으로 하는 전동 이륜차의 모터 제어 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 초기화부는,
상기 토크 지령 리미트값과 상기 림프 홈 토크 지령값이 일치하는 경우, 상기 토크 지령 리미트값에 대응하는 토크 값을 가지도록 상기 적분 토크 리미트값을 초기화하는 것을 특징으로 하는 전동 이륜차의 모터 제어 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 토크 리미트 계산부는,
상기 비례 토크 리미트값과 상기 적분 토크 리미트값을 더하여 상기 비례적분 토크 리미트값을 출력하는 가산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 이륜차의 모터 제어 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 타겟 전류 계산부는,
상기 토크 팩터와 사용자 요청에 따른 토크 지령값을 곱하여 상기 토크 지령 리미트값을 출력하는 곱셈기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 이륜차의 모터 제어 장치. - 전동 이륜차의 고장 상황에 따른 리퀘스트 신호를 기초로 속도 제한값과 토크 팩터를 결정하는 파라미터 결정 단계;
상기 속도 제한값과 현재 모터 속도의 차이값을 기초로 비례적분 토크 리미트값을 계산하는 비례적분 토크 리미트값 계산 단계;
상기 토크 팩터를 기초로 토크 지령 리미트값을 계산하는 토크 지령 리미트값 계산 단계; 및
상기 비례적분 토크 리미트값과 상기 토크 지령 리미트값 중에서 작은 값을 선택하고, 선택된 값을 기초로 3상 인버터 제어를 위한 림프 홈 토크 지령값을 출력하는 림프 홈 토크 지령값 결정 단계;
를 포함하고,
상기 비례적분 토크 리미트값 계산 단계는,
상기 속도 제한값과 상기 현재 모터 속도의 차이값에 비례상수를 곱하여 비례 토크 리미트값을 출력하는 비례 계산 단계;
상기 속도 제한값과 상기 현재 모터 속도의 차이값에 적분상수를 곱하여 적분 계산값을 출력하는 적분 계산 단계; 및
상기 적분 계산값에 대해 적분 동작을 수행하여 적분 토크 리미트값을 출력하는 적분 단계;
를 포함하고,
상기 토크 지령 리미트값 계산 단계 이후에, 상기 토크 지령 리미트값과 상기 림프 홈 토크 지령값의 일치 여부를 판단하는 초기화 판단 단계; 및
상기 림프 홈 토크 지령값과 상기 토크 지령 리미트값이 일치하는 경우 상기 적분 토크 리미트값에 대해 적분 텀 초기화를 수행하는 초기화 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 이륜차의 모터 제어 방법. - 삭제
- 삭제
- 제 7 항에 있어서,
상기 초기화 단계는,
상기 적분 텀 초기화를 통해 상기 토크 지령 리미트값에 대응하는 토크 값을 가지도록 상기 적분 토크 리미트값을 초기화하는 것을 특징으로 하는 전동 이륜차의 모터 제어 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 비례적분 토크 리미트값 계산 단계는,
상기 비례 토크 리미트값과 상기 적분 토크 리미트값을 더하여 상기 비례적분 토크 리미트값을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 이륜차의 모터 제어 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 림프 홈 토크 지령값 출력을 통해 상기 전동 이륜차의 인버터에 대한 토크 및 전류 제어를 수행하는 인버터 제어 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 이륜차의 모터 제어 방법.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |