KR19980018286A - 전기자동차의 견인제어시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

전기자동차 모터의 토크출력을 제어하기 위해 로터 속도를 이용하는 예를들어 파워인버터나 제어기에 구현될 수 있는 시스템 및 방법이 제공된다.

모터의 로터에 연결된 로터 엔코더는 로터 속도 및 이와같이 하여 자동차의 속도를 나타내는 엔코더 신호를 제공한다.

대체방안으로서, 자동차의 견인제어를 하도록 처리되는 검출된 신호를 제공하기 위해 상기 엔코더 대신 휠속도 센서를 사용할수 있다.

상기 엔코더 또는 센서로부터의 신호변화율을 감시함으로써 견인력 손실에 기인하여 구동휠이 헛도는지 여부를 제어기가 판단한다.

이 상태가 검출되면, 제어기는 견인력이 회복될때까지 토크를 감소시킨다.

Description

전기자동차의 견인제어시스템 및 방법

본 발명은 전기 자동차에 관한 것이며, 보다 상세히는 전기자동차에서 견인제어를 행하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

본발명자는 예를들어 전기자동차의 모터 속도제어 및 제동과 같이 전기 자동차에 이용되는 제어시스템을 설계하여 왔으며, 종래에는 전기자동차에 견인제어시스템을 첨가하는 노력이 안티록 브레이킹 시스템(antilock braking system)제어를 위해 개발된 제어기에 행하여졌다.

4개의 바퀴모두에 위치한 바퀴속도센서로부터의 속도입력을 처리하는 ABS 제어기에 사용하기 위한 알고리즘이 개발되었다.

견인제어는 구동휠(구동바퀴)에 대한 토크를 제어하는데 한정되기 때문에 비구동휠에 대한 바퀴속도센서의 비용은 자동차의 전체 가격을 증대시키게 된다.

따라서 ABS를 필요로 하지 않으면서 견인제어를 행하는 제어장치 및 방법이 요구되는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바를 감안하여 전기자동차에서 견인제어를 행하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 전기자동차에 대한 견인제어방법에 사용되는 파워 인버터를 개략적으로 도시한 개략도

도 2는 본 발명의 방법을 설명한 플로우 챠트이다.

* 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 *

10...견인제어시스템(traction control system)

11...전기자동차(electric vehicle)

12...구동모터(drive motor)

13...로터(rotor)

14...전기바테리(electric batteries)

15...파워 인버터(power inverter)

16...구동 휠(drive wheels)

17...로터 엔코더(rotor encoder)

상기 목적에 부합하기 위하여, 본 발명은 전기자동차에서 모터의 토크출력을 제어하기 위해 로터속도를 이용하는, 예를들어, 파워 인버터 혹은 제어기에 행해질수 있는 시스템 및 방법을 제공한다.

모터의 로터에 결합된 엔코더는 로터의 속도 및 결국 자동차의 속도를 나타내는 엔코더 신호를 제공한다. 선택적으로 자동차의 견인제어를 이루도록 처리되는 검출신호를 제공하기 위하여 로터 엔코더 대신 휠속도 센서를 이용할수 있다.

상기 엔코더 혹은 센서로 부터 나온 신호의 변화율을 모니터링함으로써, 상기 제어기는 구동휠이 견인손실로 인하여 헛도는지 여부를 판단한다.

만일 이 상태가 검출되면 제어기는 다시 견인력을 얻을때까지 토크를 감소시킨다.

로터의 변화율에 근거하여 토크를 제어하는 것은 본 발명의 요지이다.

특히 본 발명의 시스템 및 방법은 제어기 또는 프로세서의 제어하에 전기 베터리에 의해 동력을 받는 전기구동모터를 이용하고 상기 모터가 견인제어되는 구동휠에 결합되어 있는 전기 자동차에서 견인제어를 행하는 것이다.

상기 시스템은 전기구동모터의 로터속도 변화율을 감시하고 상기 구동휠이 견인손실로 인하여 헛도는지 여부를 판단하기 위해 로터속도를 나타내는 엔코더 신호를 발생하는 엔코더를 갖는다.

상기 제어기(또는 프로세서)는 상기 구동휠이 견인손실로 인해 헛도는지(spinning) 여부를 판단하기 위해 상기 엔코더 신호를 처리하며 구동휠이 헛도는 경우 그 휠의 견인을 제어하기 위하여 모터의 출력토크를 조정하는 토크제어신호를 발생한다.

처리는 엔코더신호로 부터 나온 현재와 앞서의 로터속도값을 채취하고 앞서의 로터 속도값에서 현재의 속도값을 빼 로터의 속도변화를 결정함으로써 제어기내에서 구현된다.

그후 상기 로터의 속도변화를 프로그램가능한 임계값에 비교하여 구동휠이 미끌어지는지 여부를 판단한다.

만일 구동휠이 미끌어지면, 모터에 인가된 토크 명령값을 더 이상 그 상태가 존재하지 않을 때까지 감소시키고, 만일 구동모터가 미끌어지지 않으면 상기 토크 명령을 명령된 입력값과 같도록 조절한다.

그결과, 견인손실이 생기면, 토크값 저하는 모터를 감속시켜 구동휠이 다시 견인력을 회복시키게 한다.

이와같이 본 발명은 견인제어를 수행하기 위한 ABS의 사용필요성을 없애는 것이다.

본발명은 모듈과 그 모듈이 사용되는 전기자동차의 가격을 낮추고 별도의 그리고/또는 추가적인 제어기를 사용하지 않고 전기견인시스템의 성능을 증대시킨다. 추진제어기(propulsion controller)에 알고리즘을 더함으로써 전기자동차는 미끄러운 표면에서 출발하는데 보다 개선된 능력을 갖게 된다.

종래의 견인제어는 견인 손실이 발생하였는지 여부를 판단 하기 위하여 휠속도센서와 별도의 제어기에 의존하였다.

그러나 본 발명에서는 이같은 알고리즘을 포함시킴으로써 휠속도센서와 별도의 제어기 없이 견인제어를 가능하게 하는 것이다.

이들 기능들은 ABS 사용을 위해 유지될 수 있다.

본 발명은 로터 속도를 나타내기 위하여 예를들어 엔코더 피드백을 이용하는 전기모터 및 인버터에 이용가능하다.

더 이상의 비용증대없이 견인제어를 추가하는 능력은 자동차의 판매 및 성능을 증대시킨다.

이와같이 본 발명은 자동차의 속도를 나타내는, 전기자동차 전기구동모터의 로터의 변화율을 감시하는 알고리즘을 제공한다.

상기 로터의 변화율은 프로그램가능한 임계값과 비교되어 구동휠이 미끌어지고 있는지를 판단한다.

구동휠이 미끌어지면, 엔코더/로터속도의 변화율이 프로그램된 값보다 크다. 이 경우 그 상태가 계속되지 않을 때까지 제어기로부터의 토크 명령이 감소된다.

일단 그 상태가 더 이상 존속하지 않으면, 토크명령은 명령된 입력값을 따른다. 상기 토크명령은 모니터에 인가된 전류량을 제어하는데 이용된다. 모니터에 인가된 전류를 제어함으로써, 모니터에 의해 발생된 토크가 쉽게 제어된다. 견인손실이 생기는 상태에서는 토크값 저하가 로터를 감속시키고 이에따라 구동휠은 견인력을 회복하게 되는 것이다.

이하 본발명을 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 전기자동차 11에서 견인제어를 구현하는 방법 20(혹은 알고리즘 20)을 이용한 시스템 10을 도시하고 있다.

전기 자동차 11은 본 발명에 의해 채용된 처리수단을 포함하여 구성되는 파워 인버터 또는 제어기 15의 제어하에 전기 배터리 14에 의해 동력을 받는 로터 13을 갖는 전기구동모터 12를 포함한다.

상기 모터 12는 모터 12의 로터 13에 결합된 로터 엔코더 17을 이용하여 그 견인력인 간접적으로 모니터(감시)되는 구동휠 16에 연결되어 있다.

상기 로터 엔코더 17에 의해 발생된 엔코더 신호는 자동차 11의 견인제어를 만들도록 처리된다. 선택적으로, 자동차 11의 견인제어를 하도록 처리되는 검출신호를 제공하기 위하여 상기 로터 엔코더 17 대신 휠속도 센서 18을 이용할수도 있다.

도 2는 자동차 11에 대하여 견인제어를 제공하는 본발명에 의한 방법 20을 자세히 도시한 플로우챠트이다.

본발명의 방법 20은 전기자동차 11의 속도를 나타내는, 전기 구동모터 12의 로터 13의 변화율을 감시한다.

엔코더 17, 혹은 대체 실시예에서는 휠속도 센서 18,로부터 현재 및 앞서의 로터 속도값을 얻거나 채취한다(단계 21).

로터 13의 변화율(rate of change, ROC)은 앞서의 로터속도값(RSPD)에서 현재의 속도값(NRSPD)을 빼어 결정한다(단계 22).

상기 로터 13의 변화율(ROC)를 프로그램가능한 임계값(TRAC)과 비교하여 구동휠 16이 미끄러지는지 여부를 판단한다(단계 23).

구동휠 16이 미끌어지면, 엔코더 17에 의해 결정된 속도 및 이와같이 하여 로터 13의 변화율이 프로그램가능한 임계값보다 크다.

이 경우 그 상태가 존속하지 않을 때 까지, 제어기 15에 의해 생성되고 모터 12에 인가된 토크명령값(TCMD)가 감소된다(단계 24).

이는 토크 명령값(TCMD)과, 상기 토크명령값을 낮추는데 이용되는 프로그램가능한 파라메터(TRACMOD)를 곱함으로서 성취된다(단계 25).

일단 상기 상태가 더 이상 존속하지 않으면, 토크 명령은 그 명령된 입력값을 따른다(같도록 조절된다)(단계 26).

상기 토크명령은 모니터에 인가된 전류량을 제어하는데 이용된다.

모니터에 인가된 전류를 제어함으로써 상기 모터에 의해 발생된 토크가 제어된다.

견인손실이 생기는 경우 토크값을 낮추어(단계 25) 로터13을 감속시켜 구동휠 16으로 하여금 견인력을 회복하게 한다.

도 2에 관하여, 값 NRSPD는 엔코더 17혹은 휠센서 18로부터 나온 가장 최근 혹은 현재의 로터속도값이며 로터 13의 현재 속도에 해당한다.

ROC는 로터 13의 가속율을 나타내는 변환율이다.

RSPD는 앞서의 최신 정보로 부터 얻은 로터속도이다.

TRAC는 프로그램 가능한 임계값으로서 견인력을 상실했으며 구동휠 16이 미끌어진다는 것을 나타낸다.

TRACMOD는 프로그램가능한 파라메터로서 토크 명령값을 저하시키는데 이용된다. TCMD는 액셀레이터 페달위치나 예를들어 항속제어토크기능의 출력에 근거한 명령된 토크값이다.

상기한 바에 따라 본 발명에 의하면 전기 자동차에서 ABS(antilock braking system)을 필요로 하지 않고 견인력 제어를 수행할수 있다.

상기한 바와같이 전기자동차에 이용하기 위해 견인력제어를 구현하는 시스템 및 방법이 개시되었으나, 상기 실시예는 단지 본 발명을 예시하는 것으로써 이분야에서 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 쉽게 변형 시킬수 있는 것이다.

Claims (10)

1. 제어기의 제어하에 전기 배터리로 부터 동력을 받고, 로터를 갖는 전기구동모터를 포함하며, 상기 모터는 그 견인력이 제어되는 구동휠에 연결되어 있는 전기 자동차에서 견인력제어를 구현하는 시스템에 있어서,

   상기 시스템은,

   상기 전기 구동모터의 로터속도 변화율을 감시하고, 견인력손실로 인해 상기 구동휠이 헛돌고 있는지 여부를 판단하고 로터속도를 나타내는 엔코더 신호를 생성하는 엔코더수단; 및

   상기 엔코더 수단에 연결되어 있으며 견인력 손실에 기인하여 상기 구동휠이 헛돌고 있는지 여부를 판단하고, 구동휠이 헛돌고 있을 때 자동차 휠의 견인력을 제어하기 위하여 상기 모터의 출력토크를 조절하는 토크제어신호를 발생하는 처리수단;

   을 포함함을 특징으로 하는 전기자동차의 견인력제어시스템
2. 제1항에 있어서, 상기 엔코더 수단은 로터 엔코더를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 시스템
3. 제1항에 있어서, 상기 엔코더수단은 휠속도 센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 시스템
4. 제1항에 있어서, 상기 처리수단은

   상기 엔코더 수단으로부터 나온 현재와 앞서의 로터 속도값을 채취하고;

   상기 앞서의 로터속도값에서 현재의 속도값을 빼서 로터의 변화율을 정하고;

   상기 로터의 변화율을 프로그램가능한 임계값과 비교하여 구동휠이 미끄러지는지 여부를 판단하고;

   만일 구동휠이 미끄러지면 그 상태가 더 이상 존속하지 않을때까지 모터에 인가된 토크 명령값을 감소시키고;

   만일 구동휠이 미끄러지지 않는다면, 토크명령값을 명령된 입력값과 같도록 조절하며;

   만일 견인력 손실이 생기면 상기 토크값을 낮추어 상기 로터를 감속시켜 구동휠이 견인력을 회복하게 함;

   으로서 엔코더 신호를 처리함을 특징으로 하는 시스템
5. 제4항에 있어서, 상기 토크 명령값 감소는 상기 토크명령값과 그 토크명령값을 낮추는데 이용되는 프로그램가능한 파라메터를 곱하여 성취함을 특징으로 하는 시스템
6. 제4항에 있어서, 상기 토크명령은 모터에 현재 인가된 전류량을 제어하는데 사용됨을 특징으로 하는 시스템
7. 제어기의 제어하에 전기 베터리에 의해 동력을 받고 로터를 갖는 전기 구동모터를 포함하며, 상기 모터는 견인력이 제어되는 구동휠에 연결되어 있는 전기 자동차에서 견인력제어를 구현하는 방법에 있어서,

   상기 방법은,

   전기 구동모터의 로터속도 변화율을 감시하고, 견인력 손실에 기인하여 구동휠이 헛도는지 여부를 결정하고 로터속도를 나타내는 엔코더 신호를 발생시키는 단계; 및

   견인력 손실에 기인하여 구동휠이 헛도는지 여부를 판단하고,

   구동휠이 헛도는 경우 자동차 휠의 견인력을 제어하기 위하여 모터의 출력 토크를 조정하는 토크제어를 형성하는 엔코더 신호 처리단계;

   를 포함함을 특징으로 하는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 로터 13의 속도 변환율 감시단계는 엔코더 수단으로부터 나온 현재와 앞서의 로터 속도값을 채취하는 단계를 포함하고,

   상기 엔코더 신호 처리단계는,

   상기 앞서의 로터 속도값으로부터 현재의 속도값을 빼서 로터의 변화율을 측정하고;

   상기 로터의 변화율을 프로그램가능한 임계값에 비교하여 구동휠이 미끄러지는지 여부를 판단하고;

   만일 구동휠이 미끄러지면, 그상태가 더 이상 존속하지 않을때까지 모터에 인가된 토크명령값을 감소시키고,

   만일 구동휠이 미끄러지지 않는다면 토크명령을 명령된 입력값과 같게 되도록 조절하며;

   만일 견인손실이 된다면 토크값을 낮추어 구동휠의 견인력을 회복시키는 단계;

   를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 방법
9. 제8항에 있어서, 상기 토크 명령값 감소는 토크 명령값과 그 토크 명령값을 낮추는데 사용되는 프로그램 가능한 파라미터를 곱하여 성취됨을 특징으로 하는 방법
10. 제8항에 있어서, 상기 토크명령은 모니터에 인가된 전류량을 제어하는데 사용됨을 특징으로 하는 방법