KR20140083704A - 음향 출력에 의한 모터 소음 제거 방법 및 이를 적용한 전기 자동차 - Google Patents

음향 출력에 의한 모터 소음 제거 방법 및 이를 적용한 전기 자동차 Download PDF

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Abstract

음향 출력에 의한 모터 소음 제거 방법 및 이를 적용한 전기 자동차가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 모터에 의해 구동하는 전기 자동차는, 모터 기동에 따라 발생하는 소음을 상쇄시키기 위한 음향을 결정하는 제어부 및 제어부가 결정한 음향을 출력하는 스피커를 포함한다. 이에 의해, 전기 자동차의 모터에서 발생하는 소음을 고가의 장비 없이도 제거할 수 있게 된다.

Description

음향 출력에 의한 모터 소음 제거 방법 및 이를 적용한 전기 자동차{Method for eliminating motor noise by sound output and electric car using the same}
본 발명은 소음 제거 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터 기동시 발생하는 소음을 제거하기 위한 방법 및 이를 적용한 전기 자동차에 관한 것이다.
전기 자동차는 직류 배터리로부터 전원을 공급받아 인버터를 이용한 3상 교류 전원을 모터에 공급하여 차량 동력원으로 이용한다. 이 과정에서 모터에서는 소음이 발생하게 되는데, 이 소음은 사람의 귀에 거슬리는 소리이다.
모터 기동시 발생하는 소음은 모터의 기동 상태에 따라 빠르고 복잡하게 변화하기 때문에, 이를 제거하는 것은 매우 어려울 뿐만 아니라, 현재 이를 제거하기 위한 장비는 대부분 고가라는 점에서 문제이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 모터 기동에 따라 발생하는 소음을 반대 위상의 음향으로 상쇄시킬 수 있는 전기 자동차 및 그의 모터 소음 제거 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 모터에 의해 구동하는 전기 자동차는, 모터 기동에 따라 발생하는 소음을 상쇄시키기 위한 음향을 결정하는 제어부; 및 상기 제어부가 결정한 음향을 출력하는 스피커;를 포함한다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 모터의 기동 특성을 기초로 음향을 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 모터의 기동 특성에 음향이 일대일로 매핑되어 있는 테이블을 참고하여, 상기 음향을 결정할 수 있다.
그리고, 상기 테이블에는, 상기 모터의 기동 특성에 따른 소음을 측정하고, 측정된 소음을 상쇄시키는 음향이 일대일로 매핑되어 있을 수 있다.
또한, 상기 스피커는, 상기 모터의 주변에 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 전기 자동차 소음 제거 방법은, 전기 자동차의 모터 기동에 따라 발생하는 소음을 상쇄시키기 위한 음향을 결정하는 단계; 및 상기 결정단계에서 결정된 음향을 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 결정단계는, 상기 모터의 기동 특성을 기초로 음향을 결정할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 모터 기동에 따라 발생하는 소음을 반대 위상의 음향으로 상쇄시켜, 전기 자동차의 모터에서 발생하는 소음을 고가의 장비 없이도 제거할 수 있게 된다. 또한, 소음 제거를 위해 모터에서 발생하는 소음을 측정하기 위한 소음 측정 장비가 필요가 없어, 비용면에서 유리함을 제공한다.
도 1은 모터의 T-N 곡선을 예시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 블럭도, 그리고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차 소음 제거 방법의 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
전기 자동차의 모터에서 가장 중요한 것은 각 회전 속도에 대한 부하의 관계이다. 여기서, 토크의 변화에 따른 모터의 속도 변화를 모터의 속도-토크 특성이라 한다.
속도-토크 특성은, 토크가 변화해도 속도가 그다지 변하지 않는 정속도 특성(시동시의 토크가 그다지 크지 않은 부하에 적당)과 토크가 클 때에는 속도가 현저하게 작고 토크가 작아짐에 따라 속도가 늘어나는 변속도 특성(시동시의 토크가 큰 부하에 적당)으로 분류될 수 있다.
전기 자동차의 모터는 변속도 특성을 가지며, 초기 기동시 큰 토크를 내고 속도가 증가함에 따라 토크가 감소한다. 이러한 경향을 한눈에 확인할 수 있는 것이 T-N 특성 곡선이다.
T-N 특성 곡선이란 모터의 속도에 따른 모터의 토크를 나타내는 것으로, 도 1의 청색선이 T-N 특성 곡선이다. 참고로, 도 1의 적색 선은 출력 곡선이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 모터는 저속 영역에서는 일정한 토크가 발생하고, 고속영역에서는 일정한 출력이 발생한다.
이러한 T-N 특성 곡선은 넓은 범위에 걸쳐 속도를 변화시켜야 하는 경우 유용하게 사용된다.
본 발명의 실시예에서는 T-N 특성 곡선을 활용하여 모터 기동시 모터 상태를 예측하고 이를 기반으로 반대 위상의 음향을 출력하여 전기 자동차의 모터에서 발생하여 소음을 상쇄시키는 방안을 제시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전기 자동차는, 모터(110), 인버터(120), 커패시터(130), 배터리(140), LDC(Low Voltage DC-DC Converter)(150), 제어기(160) 및 스피커(170)를 구비한다.
모터(110)는 전기 자동차를 구동하기 위한 수단으로, 변속기/감속기와 조립되어, 주 동력원으로 역할한다. 본 발명의 기술적 사상은 하이브리드 차량에도 적용가능한데, 이 경우 모터(110)는 변속기/감속기 및 엔진과 조립되어, 보조 동력원으로 역할 한다.
인버터(120)는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 장치로, 직류로부터 원하는 크기의 전압 및 주파수를 가진 교류를 발생시킨다.
커패시터(130)는 두 개의 도체판을 절연물질을 중간에 두고 맞대어 놓은 구조물로, 높은 전압에서 충전했다가 낮은 전압이 될 때 자신이 충전한 에너지를 방전시킨다.
배터리(140)는 전기 자동차를 구동시키는 전기 에너지를 공급/저장하는 에너지 저장매체이다.
LDC(Low Voltage DC-DC Converter)(150)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 수단이다.
제어기(160)는 전기 자동차의 전체 시스템을 제어한다. 특히, 제어기(160)는 입력된 제어 프로그램에 따라 인버터(120)를 제어하여 궁극적으로 모터(110)의 회전을 제어한다.
본 발명의 실시예에서, 제어기(160)는 모터(110)의 기동에 의해 발생하는 소음을 상쇄시키기 위한 음향을 스피커(170)를 통해 출력한다.
스피커(170)는 모터(110)의 주변에 마련되는 음향 출력 수단으로, 모터(110)의 소음을 상쇄시키기 위한 음향으로, 소음과 반대 위상을 같는 음향이 출력된다.
이하에서, 제어기(160)를 스피커(170)를 통한 음향 출력으로, 전기 자동차의 모터(110)에서 발생하는 소음을 제거하는 과정에 대해, 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차 소음 제거 방법의 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 모터(110)를 구동시키면서, T-N 특성을 측정한다(S210). 한편, S210단계가 수행되는 과정에서 모터(110)와 인버터(120) 등에서 발생하는 소음을 측정한다(S220).
모터(110)는 구동함에 따라 소음을 발생시키는데, 이 소음은 토크/회전 속도에 따라 다른 진폭과 위상차를 가진다. 즉, 모터(110)에서 발생하는 소음은, 토크/회전 속도에 따라 각기 다르다.
이에 따라, S210단계에서 측정되는 T-N 특성에 S220단계에서 측정되는 소음의 반대 위상을 갖는 음향을 매핑시킨 테이블을 생성한다(S230). S230단계에서 생성되는 테이블에는, 모터(110)의 기동 특성인 T-N 특성에 음향이 일대일로 매핑된다.
S230단계에서 생성된 테이블은 제어기(160)에 입력된다(S240).
이후, 전기 자동차 주행을 위해 모터(110)가 기동되면(S250-Y), 제어기(160)는 모터(110)의 기동 특성인 T-N 특성을 실시간으로 피드백 받는다(S260). 그리고, 제어기(160)는 S260단계에서 피드백된 T-N 특성에 매핑된 음향을 테이블에서 검색/결정한다(S270).
S260단계에서 피드백 되는 T-N 특성은, 모터(110)의 토크와 회전 속도를 포함하는 것이 바람직하지만, 둘 중 하나만을 포함하도록 구현할 수도 있다.
그리고, 제어기(160)는 S270단계에서 결정된 음향을 스피커(170)를 통해 출력한다(S280).
지금까지, 모터(110) 구동시에 발생하는 소음을 스피커(170)를 통한 음향 출력으로 제거하는 방법에 대해 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다.
본 발명의 기술적 사상은 모터 이외의 다른 부품에서 발생하는 소음을 제거하는 경우에도 적용될 수 있다. 즉, 모터는 소음을 발생시키는 부품의 일 예로 언급한 것이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : 모터 120 : 인버터
130 : 커패시터 140 : 배터리
150 : LDC 160 : 제어기
170 : 스피커

Claims (7)

  1. 모터에 의해 구동하는 전기 자동차에 있어서,
    모터 기동에 따라 발생하는 소음을 상쇄시키기 위한 음향을 결정하는 제어부; 및
    상기 제어부가 결정한 음향을 출력하는 스피커;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 기동 특성을 기초로 음향을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 기동 특성에 음향이 일대일로 매핑되어 있는 테이블을 참고하여, 상기 음향을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 테이블에는,
    상기 모터의 기동 특성에 따른 소음을 측정하고, 측정된 소음을 상쇄시키는 음향이 일대일로 매핑되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 자동차.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 스피커는,
    상기 모터의 주변에 마련되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차.
  6. 전기 자동차의 모터 기동에 따라 발생하는 소음을 상쇄시키기 위한 음향을 결정하는 단계; 및
    상기 결정단계에서 결정된 음향을 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 소음 제거 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 결정단계는,
    상기 모터의 기동 특성을 기초로 음향을 결정하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 소음 제거 방법.
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