KR20220027347A - Actuve vibration generator by using motor - Google Patents

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KR20220027347A
KR20220027347A KR1020200107930A KR20200107930A KR20220027347A KR 20220027347 A KR20220027347 A KR 20220027347A KR 1020200107930 A KR1020200107930 A KR 1020200107930A KR 20200107930 A KR20200107930 A KR 20200107930A KR 20220027347 A KR20220027347 A KR 20220027347A
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vibration
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steering wheel
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KR1020200107930A
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장경진
이종호
박동철
허진혁
노윤갑
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

According to the present invention, an active vibration generation system using a motor is a system for simultaneously rotating a steering wheel and generating desired vibration by controlling a motor mounted in a vehicle. The system can comprise: a target signal generation unit rotating the steering wheel by controlling the motor mounted in the vehicle and generating a target current command signal to generated desired target vibration; a motor control unit rotating the steering wheel, and at the same time, generating a voltage command for driving the motor to generate target vibration, and controlling driving of the motor, based on a current command generated by the target signal generation unit, an actual current on each motor measured by a current sensor, and a counter electromotive force compensation value of the motor; and the steering wheel simultaneously rotated by the motor and generating vibration.

Description

모터를 이용한 능동진동 발생 시스템{ACTUVE VIBRATION GENERATOR BY USING MOTOR}Active vibration generation system using a motor {ACTUVE VIBRATION GENERATOR BY USING MOTOR}

본 발명은 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 탑재된 MDPS(Motor Driven Power Steering) 시스템의 모터를 제어하여 스티어링 휠을 회전시키는 동시에 원하는 진동을 발생시킬 수 있는 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an active vibration generating system using a motor, and more particularly, a motor capable of generating desired vibration while rotating a steering wheel by controlling a motor of an MDPS (Motor Driven Power Steering) system mounted on a vehicle. It relates to an active vibration generating system used.

최근 진동이 거의 없는 전기 차량에서 내연 기관 차량과 같이 진동을 느낌으로써 촉각을 통해 운전자의 감성을 자극 시키기 위해 진동을 발생시키는 장치를 활발하게 적용하고 있다. 하지만, 이러한 기술을 진동을 발생시키기 위한 진동발생 장치 등을 별도로 추가해야 하기 때문에 전체적으로 비용 및 중량이 증가할 수 있는 한계점이 있다. 이에 따라, 별도의 추가장치 없이 차량에 내장된 구성들을 이용하여 원하는 진동을 발생시킬 수 있는 기술개발이 필요한 실정이다.Recently, a device that generates vibration is actively applied in an electric vehicle with little vibration to stimulate the driver's sensitivity through tactile sense by feeling the vibration like an internal combustion engine vehicle. However, there is a limitation in that cost and weight may increase as a whole because a vibration generating device for generating vibrations and the like must be separately added for this technology. Accordingly, there is a need to develop a technology capable of generating a desired vibration by using the components built into the vehicle without a separate additional device.

KR 10-1526602 BKR 10-1526602 B

상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은 차량에 탑재된 MDPS 시스템의 모터를 제어하여 스티어링 휠을 회전시키는 동시에 원하는 진동을 발생시킬 수 있는 모터를 이용한 능동진동 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention, which has been proposed to solve the above problems, is to provide an active vibration system using a motor capable of generating desired vibration while rotating a steering wheel by controlling a motor of an MDPS system mounted on a vehicle.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템은, 차량에 탑재된 모터를 제어하여 스티어링 휠을 회전시키는 동시에 원하는 진동을 발생시키는 시스템으로서, 차량에 탑재된 모터를 제어하여 스티어링 휠을 회전시키고, 원하는 목표 진동이 발생되도록 하는 목표 전류지령 신호를 생성하는 목표 신호 생성부; 목표 신호 생성부에서 생성된 전류지령, 전류센서에서 측정된 모터의 각 상의 실제 전류 및 모터의 역기전력 보상값에 기반하여, 스티어링 휠을 회전시키는 동시에 목표 진동이 발생되도록 모터를 구동시키기 위한 전압 지령을 생성하고, 모터의 구동을 제어하는 모터 제어부; 및 모터를 통해 회전되는 동시에 진동을 발생시키는 스티어링 휠;을 포함할 수 있다.An active vibration generating system using a motor according to the present invention for achieving the above object is a system that generates a desired vibration while rotating a steering wheel by controlling a motor mounted on the vehicle. a target signal generator which rotates the steering wheel and generates a target current command signal to generate a desired target vibration; Based on the current command generated by the target signal generator, the actual current of each phase of the motor measured by the current sensor, and the back electromotive force compensation value of the motor, a voltage command for driving the motor to generate target vibration while rotating the steering wheel a motor control unit for generating and controlling the driving of the motor; and a steering wheel that is rotated by a motor and generates vibration at the same time.

목표 신호 생성부는,The target signal generator,

스티어링 휠의 회전각을 센싱하는 회전각 센싱부; 센싱된 회전각에 기반하여 회전각 속도를 산출한 후, 스티어링 휠을 목표한대로 회전시키기 위한 목표 회전신호를 생성하는 회전신호 생성부; 엔진 또는 모터의 RPM, 차속 및 가속페달 개도량을 포함하는 차량의 주행정보 중 하나 이상을 센싱하는 주행정보 센싱부; 목표 진동을 발생시키는 목표 출력이 출력되도록 하기 위한 목표 진동신호 정보가 저장된 저장부; 주행정보 센싱부에서 센싱된 정보와 저장부에 저장된 정보에 기반하여, 스티어링 휠에 목표 진동이 발생되도록 하기 위한 목표 진동신호를 생성하는 진동신호 생성부; 및 회전신호 생성부와 진동신호 생성부에서 생성된 목표 회전신호와 목표 진동신호를 합성하여 전류지령 신호를 생성하는 신호 합성부; 중 하나 이상을 포함할 수 있다.a rotation angle sensing unit for sensing a rotation angle of the steering wheel; a rotation signal generator for calculating a rotation angle speed based on the sensed rotation angle and then generating a target rotation signal for rotating the steering wheel as desired; a driving information sensing unit configured to sense one or more of driving information of the vehicle including an engine or motor RPM, a vehicle speed, and an accelerator pedal opening degree; a storage unit storing target vibration signal information for outputting a target output generating target vibration; a vibration signal generator generating a target vibration signal for generating a target vibration in the steering wheel based on the information sensed by the driving information sensing unit and information stored in the storage unit; and a signal synthesis unit generating a current command signal by synthesizing the target rotation signal and the target vibration signal generated by the rotation signal generation unit and the vibration signal generation unit; may include one or more of

진동신호 생성부는,Vibration signal generator,

주행정보 센싱부에서 센싱된 엔진 또는 모터의 RPM에 따라 기 설정된 가진용 파형의 주파수 및 진폭 중 하나 이상을 가변시켜, 스티어링 휠에 목표 진동이 발생되도록 하기 위한 목표 진동신호를 생성할 수 있다.By varying one or more of the frequency and amplitude of the preset vibration waveform according to the RPM of the engine or the motor sensed by the driving information sensing unit, a target vibration signal for generating a target vibration in the steering wheel may be generated.

진동신호 생성부는,Vibration signal generator,

주행정보 센싱부에서 센싱된 차속에 따라 기 설정된 가진용 파형의 주파수 및 진폭 중 하나 이상을 가변시켜, 스티어링 휠에 목표 진동이 발생되도록 하기 위한 목표 진동신호를 생성할 수 있다.By varying one or more of a frequency and an amplitude of a preset vibration waveform according to the vehicle speed sensed by the driving information sensing unit, a target vibration signal for generating a target vibration in the steering wheel may be generated.

진동신호 생성부는,Vibration signal generator,

주행정보 센싱부에서 센싱된 가속페달의 개도량에 따라 기 설정된 가진용 파형의 주파수 및 진폭 중 하나 이상을 가변시켜, 스티어링 휠에 목표 진동이 발생되도록 하기 위한 목표 진동신호를 생성할 수 있다.By varying one or more of a frequency and an amplitude of a preset vibration waveform according to an opening degree of the accelerator pedal sensed by the driving information sensing unit, a target vibration signal for generating a target vibration in the steering wheel may be generated.

모터 제어부는,Motor control unit,

전류 센서에서 측정된 모터의 3상 전류를 d축 및 q축 전류로 변환하는 d-q변환부; 모터에서 발생하는 역기전력을 보상해주는 보상부; 목표 신호 생성부에서 생성된 전류지령 값, 보상부의 출력 값 및 d-q 변환부의 출력 값에 기반하여, 스티어링 휠을 회전시키는 동시에 목표 진동이 발생되도록 모터를 구동시키기 위한 전압 지령 신호 생성하는 전압 지령 생성부; 전압 지령 생성부에서 생성된 전압 지령 신호를 3상 신호로 변환하는 d-q 역변환부; 및 d-q 역변환부에서 변환된 3상 전압 지령 신호에 기반하여 PWM 신호를 제어하는 PWM 제어부 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. a d-q converter converting the three-phase current of the motor measured by the current sensor into d-axis and q-axis current; a compensating unit compensating for back electromotive force generated by the motor; Based on the current command value generated by the target signal generator, the output value of the compensator, and the output value of the dq converter, the voltage command generator generates a voltage command signal for driving the motor so that the target vibration is generated while rotating the steering wheel ; a d-q inverse converter converting the voltage command signal generated by the voltage command generator into a three-phase signal; And it may include at least one of the PWM control unit for controlling the PWM signal based on the three-phase voltage command signal converted by the d-q inverse conversion unit.

모터 제어부는,Motor control unit,

모터의 회전자의 위치를 센싱하는 위치센서; 및 센싱된 회전자의 위치에 기반하여 모터의 각속도를 추출하는 각속도 추출부;를 더 포함하며, 보상부는, 각속도 추출부에서 추출된 모터의 각속도, 모터의 인덕턴스 및 모터의 자속 중 하나 이상의 정보에 기반하여 모터의 역기전력을 보상할 수 있다.a position sensor for sensing the position of the rotor of the motor; and an angular velocity extracting unit for extracting the angular velocity of the motor based on the sensed position of the rotor; the compensating unit further includes, in one or more information of the angular velocity of the motor, the inductance of the motor, and the magnetic flux of the motor extracted from the angular velocity extracting unit. Based on this, the back electromotive force of the motor can be compensated.

복수의 스위칭 소자를 포함하며, PWM 제어부로부터 출력되는 PWM 신호에 따라 상기 스위칭 소자가 온/오프됨으로써 교류 전력을 모터에 제공하여 모터를 구동시키는 인버터;를 더 포함할 수 있다. The inverter includes a plurality of switching elements, and the switching elements are turned on/off according to a PWM signal output from the PWM controller to provide AC power to the motor to drive the motor; may further include.

모터와 연결되며, 모터로부터 전달된 가진력을 스티어링 휠에 전달해주는 스티어링 칼럼; 및 스티어링 휠에 장착되고, 스티어링 휠의 가속도를 측정하는 가속도 측정부: 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.a steering column connected to the motor and transmitting the excitation force transmitted from the motor to the steering wheel; and an acceleration measuring unit mounted on the steering wheel and measuring acceleration of the steering wheel: at least one of.

스티어링 칼럼 내측에는 샤프트가 마련되고, 샤프트는 모터와 연결되며, 모터에서 발생한 가진력은 샤프트를 회전 및 진동시킬 수 있다.A shaft is provided inside the steering column, the shaft is connected to the motor, and the excitation force generated from the motor may rotate and vibrate the shaft.

목표 신호 생성부는, The target signal generator,

가속도 측정부를 통해 측정된 스티어링 휠의 가속도를 측정하고, FFT(Fast Fourier Transform) 분석을 한 후, 실제 발생한 진동과 목표 진동을 비교하여 목표 진동이 발생했는지 여부를 판단하고, 목표 진동이 발생하지 않은 경우, 저장부에 저장된 목표 진동을 발생시키는 목표 출력이 출력되도록 하기 위한 목표 진동신호를 보정하여 업데이트할 수 있다.Measure the acceleration of the steering wheel measured through the acceleration measurement unit, perform FFT (Fast Fourier Transform) analysis, compare the actual vibration with the target vibration, determine whether the target vibration has occurred, and determine whether the target vibration has occurred. In this case, the target vibration signal for generating the target vibration stored in the storage unit may be corrected and updated so that the target output is output.

본 발명에 따르면, 차량에 탑재된 MDPS 시스템의 모터를 제어하여 스티어링 휠을 회전시키는 동시에 원하는 진동을 발생시킬 수 있고, 그에 따라 전체적인 중량 및 원가를 절감할 수 있다.According to the present invention, a desired vibration can be generated while rotating a steering wheel by controlling a motor of an MDPS system mounted on a vehicle, thereby reducing overall weight and cost.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템의 전체 구성을 블록도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템의 목표 신호 생성부의 세부 구성을 블록도로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템의 목표 신호 생성부에서 목표 신호가 생성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템의 목표 신호 생성부를 통해 생성된 목표 신호를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템에서 목표 진동을 발생시키는 목표 출력이 출력되도록 하는 목표 진동신호를 도출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템에서, 차량의 주행 정보에 따라 가변되는 진폭 및 주파수를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템에서, 저장부에 저장된 목표 진동신호를 보정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템을 통한 진동 발생 후 스티어링 휠 상단에서의 3축 가속도 측정결과를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of an active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the overall configuration of an active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a target signal generator of an active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a process in which a target signal is generated by a target signal generator of an active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a target signal generated through a target signal generator of an active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a process of deriving a target vibration signal to output a target output for generating a target vibration in the system for generating active vibration using a motor according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an amplitude and a frequency that vary according to driving information of a vehicle in an active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram for explaining a process of correcting a target vibration signal stored in a storage unit in an active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are views showing the measurement results of 3-axis acceleration at the top of the steering wheel after vibration is generated through the active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that there is, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in the present specification and the configurations described in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention. It should be understood that there may be equivalent variations.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템의 전체 구성을 블록도로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템의 목표 신호 생성부의 세부 구성을 블록도로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템의 목표 신호 생성부에서 목표 신호가 생성되는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템의 목표 신호 생성부를 통해 생성된 목표 신호를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템에서 목표 진동을 발생시키는 목표 출력이 출력되도록 하는 목표 진동신호를 도출하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템에서, 차량의 주행 정보에 따라 가변되는 진폭 및 주파수를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템에서, 저장부에 저장된 목표 진동신호를 보정하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템을 통한 진동 발생 후 스티어링 휠 상단에서의 3축 가속도 측정결과를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the overall configuration of an active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram showing the overall configuration of the active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention 3 is a block diagram showing the detailed configuration of a target signal generator of an active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram showing a motor according to an embodiment of the present invention It is a view for explaining a process of generating a target signal by the target signal generating unit of the active vibration generating system, and FIG. 5 is a target generated through the target signal generating unit of the active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing a signal, and FIG. 6 is a diagram for explaining a process of deriving a target vibration signal for outputting a target output for generating a target vibration in an active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention, 7 is a view showing the amplitude and frequency variable according to driving information of a vehicle in an active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a view for explaining a process of correcting a target vibration signal stored in a storage unit in an active vibration generating system, and FIGS. 9 and 10 are after vibration generation through an active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention It is a diagram showing the measurement result of 3-axis acceleration at the top of the steering wheel.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템은, 차량에 탑재된 모터(800)를 제어하여 스티어링 휠(400)을 회전시키는 동시에 원하는 진동을 발생시키는 시스템으로서, 목표 신호 생성부(100), 모터 제어부(200) 및 스티어링 휠(400)을 포함할 수 있으며, 인버터(300), 스티어링 칼럼(500) 및 기어박스(600) 중 하나 이상을 더 포함 할 수 있다.1 and 2 , an active vibration generating system using a motor according to an embodiment of the present invention controls a motor 800 mounted on a vehicle to rotate a steering wheel 400 while simultaneously generating desired vibrations. As a system to make the system, it may include a target signal generating unit 100, a motor control unit 200, and a steering wheel 400, and further adding one or more of the inverter 300, the steering column 500, and the gearbox 600. can include

목표 신호 생성부(100)는 차량에 탑재된 모터(800)를 제어하여 스티어링 휠(400)을 회전시키고, 원하는 목표 진동이 발생되도록 하는 목표 전류지령 신호를 생성하는 역할을 한다. 구체적으로, 도 3을 참조하면, 목표 신호 생성부(100)는 회전각 센싱부(110), 회전신호 생성부(120), 주행정보 센싱부(130), 저장부(140), 진동신호 생성부(150) 및 신호 합성부(160) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 저장부(140)는 목표 신호 생성부(100)에 포함되는 것으로 도 3에 도시되었으나, 도 3과 같이 실시예에 따라 목표 신호 생성부(100)에 포함될 수 있으며, 다른 실시예에 따라, 목표 신호 생성부(100) 외에 별도의 구성으로 마련될 수 있다. The target signal generator 100 controls the motor 800 mounted on the vehicle to rotate the steering wheel 400 and generates a target current command signal to generate a desired target vibration. Specifically, referring to FIG. 3 , the target signal generating unit 100 includes a rotation angle sensing unit 110 , a rotation signal generation unit 120 , a driving information sensing unit 130 , a storage unit 140 , and a vibration signal generation unit. It may include at least one of the unit 150 and the signal synthesis unit 160 . Here, the storage unit 140 is illustrated in FIG. 3 as being included in the target signal generator 100 , but may be included in the target signal generator 100 according to an embodiment as shown in FIG. 3 , and according to another embodiment, , may be provided as a separate configuration in addition to the target signal generator 100 .

이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 목표 신호 생성부(100)에서 스티어링 휠(400)을 회전시키는 동시에 목표 진동이 발생되도록 모터(800)를 구동시키기 위한 목표 전류지령 신호를 생성하는 것에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 3 to 5 , the target signal generator 100 rotates the steering wheel 400 and at the same time generates a target current command signal for driving the motor 800 so that a target vibration is generated. decide to do

회전각 센싱부(110)는 스티어링 휠(400)의 회전각을 센싱하는 센서로서, 스티어링 휠(400)의 조타각을 센싱하는 조타각 센서일 수 있다.The rotation angle sensing unit 110 is a sensor sensing the rotation angle of the steering wheel 400 , and may be a steering angle sensor sensing the steering angle of the steering wheel 400 .

회전신호 생성부(120)는 회전각 센싱부(110)에서 센싱된 회전각에 기반하여 회전각 속도를 산출한 후, 스티어링 휠(400)을 목표한대로 회전시키기 위한 목표 회전신호를 생성할 수 있다. 여기서, 회전신호 생성부(120)에서 생성된 목표 회전신호는 도 5와 같이 전류의 직류(저주파) 성분일 수 있다. 회전신호 생성부(120)에서는 전류의 직류 성분에 기 설정된 게인 값을 추가하여 스티어링 휠(400)을 목표한대로 회전시키기 위한 목표 회전신호를 생성할 수 있다.The rotation signal generating unit 120 may generate a target rotation signal for rotating the steering wheel 400 as a target after calculating the rotation angular speed based on the rotation angle sensed by the rotation angle sensing unit 110 . . Here, the target rotation signal generated by the rotation signal generator 120 may be a direct current (low frequency) component of current as shown in FIG. 5 . The rotation signal generator 120 may generate a target rotation signal for rotating the steering wheel 400 as a target by adding a preset gain value to the DC component of the current.

주행정보 센싱부(130)는 엔진 또는 모터의 RPM, 차속 및 가속페달 개도량을 포함하는 차량의 주행정보 중 하나 이상을 센싱할 수 있다. 실시예에 따라, 주행정보 센싱부(130)는 엔진 또는 모터의 RPM을 센싱하는 RPM 센서, 차속을 센싱하는 차속 센서, 가속페달 개도량을 센싱하는 가속페달 센서일 수 있다.The driving information sensing unit 130 may sense one or more of the driving information of the vehicle including the RPM of the engine or the motor, the vehicle speed, and the opening degree of the accelerator pedal. According to an embodiment, the driving information sensing unit 130 may be an RPM sensor sensing the RPM of an engine or a motor, a vehicle speed sensor sensing a vehicle speed, and an accelerator pedal sensor sensing an accelerator pedal opening degree.

저장부(140)는 목표 진동을 발생시키는 목표 출력이 출력되도록 하기 위한 목표 진동신호 정보가 저장될 수 있다. 저장부(140)에 저장된 목표 진동을 발생시키는 목표 출력이 출력되도록 하기 위한 목표 진동신호 정보를 설정하는 것에 대해서는 추후 도 6 및 도 7을 참조하여 다시 설명하기로 한다.The storage unit 140 may store target vibration signal information for outputting a target output generating a target vibration. Setting the target vibration signal information for outputting the target output generating the target vibration stored in the storage unit 140 will be described later with reference to FIGS. 6 and 7 .

진동신호 생성부(150)는 주행정보 센싱부(130)에서 센싱된 정보와 저장부(140)에 저장된 정보에 기반하여, 스티어링 휠(400)에 목표 진동이 발생되도록 하기 위한 목표 진동신호를 생성할 수 있다. 여기서, 진동신호 생성부(150)에서 생성된 목표 진동신호는 도 5와 같이 전류의 교류(고주파) 성분일 수 있다. 진동신호 생성부(150)에서는 전류의 교류 성분에 기 설정된 게인 값을 추가하여 스티어링 휠(400)에 목표 진동이 발생되도록 하기 위한 목표 진동신호를 생성할 수 있다.The vibration signal generating unit 150 generates a target vibration signal for generating a target vibration in the steering wheel 400 based on the information sensed by the driving information sensing unit 130 and the information stored in the storage unit 140 . can do. Here, the target vibration signal generated by the vibration signal generator 150 may be an alternating current (high frequency) component of current as shown in FIG. 5 . The vibration signal generator 150 may generate a target vibration signal for generating a target vibration in the steering wheel 400 by adding a preset gain value to the AC component of the current.

보다 구체적으로, 진동신호 생성부(150)는 저장부(140)에 저장되어 있는 원하는 진동을 발생시키는 목표 출력이 출력되도록 하기 위한 목표 진동신호 정보에 기반하여, 원하는 진동을 발생시킬 수 있는 목표 진동신호를 설정하고, 해당 진동신호에 기 설정된 게인 값을 추가함으로써, 스티어링 휠(400)에 목표 진동이 발생되도록 하기 위한 최종 목표 진동신호를 생성할 수 있다.More specifically, the vibration signal generating unit 150 is configured to generate a target vibration capable of generating a desired vibration based on target vibration signal information for outputting a target output for generating a desired vibration stored in the storage unit 140 . By setting a signal and adding a preset gain value to the corresponding vibration signal, a final target vibration signal for generating a target vibration in the steering wheel 400 may be generated.

실시예에 따라, 진동신호 생성부(150)는 주행정보 센싱부(130)에서 센싱된 엔진 또는 모터의 RPM에 따라 기 설정된 가진용 파형의 주파수 및 진폭 중 하나 이상을 가변시켜, 스티어링 휠(400)에 목표 진동이 발생되도록 하기 위한 목표 진동신호를 생성할 수 있다.According to an embodiment, the vibration signal generating unit 150 varies one or more of the frequency and amplitude of the preset vibration waveform according to the RPM of the engine or the motor sensed by the driving information sensing unit 130, and the steering wheel 400 ) to generate a target vibration signal for generating a target vibration.

다른 실시예에 따라, 진동신호 생성부(150)는, 주행정보 센싱부(130)에서 센싱된 차속에 따라 기 설정된 가진용 파형의 주파수 및 진폭 중 하나 이상을 가변시켜, 스티어링 휠(400)에 목표 진동이 발생되도록 하기 위한 목표 진동신호를 생성할 수 있다.According to another embodiment, the vibration signal generating unit 150 varies at least one of a frequency and an amplitude of a preset excitation waveform according to the vehicle speed sensed by the driving information sensing unit 130 , and is applied to the steering wheel 400 . A target vibration signal for generating a target vibration may be generated.

또 다른 실시예에 따라, 진동신호 생성부(150)는, 주행정보 센싱부(130)에서 센싱된 가속페달의 개도량에 따라 기 설정된 가진용 파형의 주파수 및 진폭 중 하나 이상을 가변시켜, 스티어링 휠(400)에 목표 진동이 발생되도록 하기 위한 목표 진동신호를 생성할 수 있다.According to another embodiment, the vibration signal generating unit 150 varies one or more of the frequency and amplitude of the preset vibration waveform according to the amount of opening of the accelerator pedal sensed by the driving information sensing unit 130, A target vibration signal for causing the target vibration to be generated in the wheel 400 may be generated.

신호 합성부(160)는 도 5와 같이 회전신호 생성부(120)와 진동신호 생성부(150)에서 생성된 목표 회전신호와 목표 진동신호를 합성하여 전류지령 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 신호 합성부(160)는 회전신호 생성부(120)에서 생성된 목표 회전신호와 진동신호 생성부(150)에서 생성된 목표 진동신호를 시간 축에서 합성함으로써, 최종적인 목표 전류 지령신호를 생성할 수 있다. 신호 합성부(160)를 통해 생성된 목표 전류 지령신호는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터를 통과한 후, 후술할 전압 지령 생성부(230)에 입력될 수 있다.The signal synthesis unit 160 may generate a current command signal by synthesizing the target rotation signal and the target vibration signal generated by the rotation signal generation unit 120 and the vibration signal generation unit 150 as shown in FIG. 5 . Specifically, the signal synthesizing unit 160 synthesizes the target rotation signal generated by the rotation signal generation unit 120 and the target vibration signal generated by the vibration signal generation unit 150 on the time axis, and thus the final target current command signal can create The target current command signal generated through the signal synthesis unit 160 may pass through a digital-to-analog converter that converts a digital signal into an analog signal, and then may be input to a voltage command generation unit 230 to be described later.

한편, 모터 제어부(200)는 목표 신호 생성부(100)에서 생성된 전류지령, 모터(800)의 각 상의 전류를 센싱하는 전류센서에서 측정된 모터(800)의 각 상의 실제 전류 및 모터(800)의 역기전력 보상값에 기반하여, 스티어링 휠(400)을 회전시키는 동시에 목표 진동이 발생되도록 모터(800)를 구동시키기 위한 전압 지령을 생성하고, 모터(800)의 구동을 제어할 수 있다.On the other hand, the motor control unit 200 is the current command generated by the target signal generating unit 100, the actual current of each phase of the motor 800 measured by a current sensor that senses the current of each phase of the motor 800, and the motor 800 ), a voltage command for driving the motor 800 so that a target vibration is generated while rotating the steering wheel 400 may be generated, and the driving of the motor 800 may be controlled.

구체적으로, 모터 제어부(200)는, d-q 변환부(210), 보상부(220), 전압 지령 생성부(230), d-q 역변환부(240) 및 PWM 제어부(250) 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 모터(800)의 회전자의 위치를 센싱하는 위치센서(260) 및 센싱된 회전자의 위치에 기반하여 모터(800)의 각속도를 추출하는 각속도 추출부(270)를 더 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 회전자의 위치를 센싱하는 위치센서(260)로는 홀센서, 엔코더 또는 레졸버 등이 사용될 수 있다.Specifically, the motor control unit 200 may include one or more of a dq converter 210 , a compensator 220 , a voltage command generator 230 , a dq inverse transform unit 240 , and a PWM controller 250 . and may further include a position sensor 260 for sensing the position of the rotor of the motor 800 and an angular velocity extractor 270 for extracting the angular velocity of the motor 800 based on the sensed position of the rotor. . According to an embodiment, as the position sensor 260 for sensing the position of the rotor, a Hall sensor, an encoder, or a resolver may be used.

보다 구체적으로, d-q 변환부(210)는 전류 센서에서 측정된 모터(800)의 3상 전류를 d축 및 q축 전류로 변환하는 역할을 한다. 모터(800)의 3상 전류를 d축 및 q축 전류로 상변환하는 것은 기 공지된 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.More specifically, the d-q converter 210 serves to convert the three-phase current of the motor 800 measured by the current sensor into d-axis and q-axis current. Phase-converting the three-phase current of the motor 800 into d-axis and q-axis current is a known technique, so a detailed description thereof will be omitted.

보상부(220)는 모터(800)에서 발생하는 역기전력을 보상해주는 역할을 한다. 구체적으로, 보상부(220)는 각속도 추출부(270)에서 추출된 모터(800)의 각속도, 모터(800)의 인덕턴스 및 모터(800)의 자속 중 하나 이상의 정보에 기반하여 모터(800)의 역기전력을 보상해줄 수 있다. The compensator 220 serves to compensate the back electromotive force generated by the motor 800 . Specifically, the compensating unit 220 is based on the information of at least one of the angular velocity of the motor 800, the inductance of the motor 800, and the magnetic flux of the motor 800 extracted by the angular velocity extracting unit 270 of the motor 800. It can compensate the back electromotive force.

보다 구체적으로, 보상부(220)는 전향보상기로서 모터(800)의 d축 및 q축의 역기전력을 보상해줄 수 있다. 여기서, 보상부(220)는 d축 보상부 및 q축 보상부를 포함할 수 있다. 모터(800)의 d축 및 q축의 역기전력 보상값은 하기의 수학식 1을 통해 산출될 수 있다.More specifically, the compensator 220 may compensate the d-axis and q-axis counter electromotive force of the motor 800 as a forward compensator. Here, the compensator 220 may include a d-axis compensator and a q-axis compensator. The counter electromotive force compensation values of the d-axis and the q-axis of the motor 800 may be calculated through Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

V d_ref_ff = - ω r L q i q_ref V d_ref_ff = - ω r L q i q_ref

V q_ref_ff = ω r (L d i d_ref + Ψpm ) V q_ref_ff = ω r ( L d i d_ref + Ψ pm )

여기서, Vd_ref_ff : d축 전향 보상기의 전압 지령치, Vq_ref_ff : q축 전향 보상기의 전압 지령치, ω r : 모터(800) 각속도, L q , L d : q축, d축 각각의 인덕턴스, i q_ref , i d_ref : q축, d축 각각의 전류 지령치, Ψpm : 모터의 자속을 의미한다.Here, V d_ref_ff : voltage command value of d-axis forward compensator, V q_ref_ff : voltage command value of q-axis forward compensator, ω r : Motor 800 angular velocity, L q , L d : Inductance of each q-axis and d-axis, i q_ref , i d_ref : Current command value for each of the q-axis and d-axis, Ψ pm : Means the magnetic flux of the motor.

전압 지령 생성부(230)는 목표 신호 생성부(100)에서 생성된 전류지령 값, 보상부(220)의 출력 값 및 d-q 변환부(210)의 출력 값에 기반하여, 스티어링 휠(400)을 회전시키는 동시에 목표 진동이 발생되도록 모터(800)를 구동시키기 위한 전압 지령 신호 생성할 수 있다.The voltage command generator 230 operates the steering wheel 400 based on the current command value generated by the target signal generator 100 , the output value of the compensator 220 , and the output value of the dq converter 210 . It is possible to generate a voltage command signal for driving the motor 800 so that the target vibration is generated while rotating.

구체적으로, 전압 지령 생성부(230)는 목표 신호 생성부(100)로부터 입력된 목표 전류 지령 값에서 d-q 변환부(210)에서 변환된 d축 및 q축의 실제 전류 값을 마이너스한 값과, 보상부(220)의 출력 값을 비례적분 제어하는 비례적분 제어부를 포함할 수 있다. 이때, 전압 지령 생성부(230)는 d축 및 q축에 대한 비례적분 제어부를 각각 포함할 수 있다.Specifically, the voltage command generation unit 230 subtracts the actual current values of the d-axis and the q-axis converted by the dq conversion unit 210 from the target current command value input from the target signal generation unit 100, and compensates It may include a proportional integral control unit for proportional integral control of the output value of the unit 220 . In this case, the voltage command generator 230 may include a proportional integral controller for the d-axis and the q-axis, respectively.

d-q 역변환부(240)는 전압 지령 생성부(230)에서 생성된 전압 지령 신호를 3상으로 변환하는 역할을 한다. d-q 역변환부(240)에서는 전압 지령 생성부(230)에서 생성된 2상의 d축 또는 q축 전압 지령 신호를 모터(800)에 인가하기 위해 3상 좌표계의 신호로 역변환할 수 있다. 여기서, 2상의 d축 및 q축의 신호를 3상의 신호로 변환하는 것은 기 공지된 기술이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. The d-q inverse converter 240 serves to convert the voltage command signal generated by the voltage command generator 230 into three phases. The inverse d-q transform unit 240 may inversely transform the two-phase d-axis or q-axis voltage command signal generated by the voltage command generator 230 into a signal of a three-phase coordinate system to apply the voltage command signal to the motor 800 . Here, since it is a known technique to convert two-phase d-axis and q-axis signals to three-phase signals, a detailed description thereof will be omitted.

PWM 제어부(250)는 d-q 역변환부(240)에서 변환된 3상 전압 지령 신호에 기반하여 PWM 신호를 제어할 수 있다. The PWM controller 250 may control the PWM signal based on the three-phase voltage command signal converted by the d-q inverse converter 240 .

구체적으로, PWM 제어부(250)는 d-q 역변환부(240)에서 출력된 3상 전압 지령 신호에 기반하여 추후 설명할 인버터(300)에 포함된 스위칭 소자에 인가되는 PWM 신호를 생성 및 제어하여 모터(800)에 원하는 전류가 입력되도록 할 수 있다. 실시예에 따라, PWM 제어부(250)는 SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation) 또는 SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)일 수 있다. SVPWM 또는 SPWM에서 PWM 신호를 생성 및 제어하는 것은 기 공지된 기술이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Specifically, the PWM control unit 250 generates and controls a PWM signal applied to a switching element included in the inverter 300 to be described later based on the three-phase voltage command signal output from the dq inverse conversion unit 240 to generate and control the motor ( 800), the desired current can be input. According to an embodiment, the PWM control unit 250 may be a Space Vector Pulse Width Modulation (SVPWM) or a Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM). Since generating and controlling a PWM signal in SVPWM or SPWM is a known technique, a detailed description thereof will be omitted.

인버터(300)는 복수의 스위칭 소자를 포함하여 구성되며, PWM 제어부(250)로부터 출력되는 PWM 신호에 따라 스위칭 소자가 온/오프됨으로써 교류 전력을 모터(800)에 제공하여 모터(800)가 구동되도록 할 수 있다. The inverter 300 is configured to include a plurality of switching elements, and the switching elements are turned on/off according to the PWM signal output from the PWM control unit 250 to provide AC power to the motor 800 to drive the motor 800 . can make it happen

스티어링 휠(400)은 모터(800)를 통해 회전되는 동시에 진동을 발생시킬 수 있다. 본 발명에서 모터(800)는, 실시예에 따라, 영구자석동기모터(PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motor)일 수 있다.The steering wheel 400 may generate vibration while being rotated by the motor 800 . In the present invention, the motor 800 may be a permanent magnet synchronous motor (PMSM) according to an embodiment.

스티어링 칼럼(500)은 모터(800)와 연결되며, 모터(800)로부터 전달된 가진력을 스티어링 휠(400)에 전달해줄 수 있다. 도 1과 같이 스티어링 칼럼(500)의 측면에는 모터(800)가 장착될 수 있다. 구체적으로, 스티어링 칼럼(500) 내측에는 샤프트(510)가 마련되고, 샤프트(510)는 모터(800)와 연결되며, 모터(800)에서 발생한 가진력은 샤프트(510)를 회전 및 진동시킬 수 있다.The steering column 500 is connected to the motor 800 , and may transmit the excitation force transmitted from the motor 800 to the steering wheel 400 . As shown in FIG. 1 , a motor 800 may be mounted on the side of the steering column 500 . Specifically, a shaft 510 is provided inside the steering column 500 , the shaft 510 is connected to the motor 800 , and the excitation force generated from the motor 800 may rotate and vibrate the shaft 510 . .

다시 말해, 목표 신호 생성부(100)에서 생성된 목표 전류지령에 따라 모터(800)가 구동되면, 모터(800)로부터 전달된 가진력이 스티어링 칼럼(500) 내측에 마련된 샤프트(510)를 통해 스티어링 휠(400)에 전달됨으로써, 스티어링 휠(400)을 회전시키는 동시에 스티어링 휠(400)에 목표 진동이 발생되도록 할 수 있다.In other words, when the motor 800 is driven according to the target current command generated by the target signal generator 100 , the excitation force transmitted from the motor 800 is steered through the shaft 510 provided inside the steering column 500 . By being transmitted to the wheel 400 , the target vibration may be generated in the steering wheel 400 while rotating the steering wheel 400 .

기어박스(600)는 스티어링 칼럼(500)의 하단부에 연결되며, 모터(800)에서 발생한 목표 진동신호가 기어박스(600)의 랙과 피니언 기어에도 전달되어 병진방향의 운동과 진동을 할 수 있다.The gearbox 600 is connected to the lower end of the steering column 500, and the target vibration signal generated from the motor 800 is also transmitted to the rack and pinion gear of the gearbox 600 to perform translational motion and vibration. .

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 모터(800)를 이용한 능동진동 발생 시스템은 스티어링 휠(400)에 장착되고, 스티어링 휠(400)의 가속도를 측정하는 가속도 측정부(700)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 가속도 측정부(700)는 도 8과 같이 저장부(140)에 저장된 목표 진동을 발생시키는 목표 출력이 출력되도록 하기 위한 목표 진동신호를 보정하여 업데이트 할 시 사용될 수 있다.On the other hand, the active vibration generating system using the motor 800 according to an embodiment of the present invention is mounted on the steering wheel 400 and may further include an acceleration measurement unit 700 for measuring the acceleration of the steering wheel 400 . can Here, the acceleration measuring unit 700 may be used to correct and update the target vibration signal for outputting the target output generating the target vibration stored in the storage unit 140 as shown in FIG. 8 .

예를 들어, 목표 신호 생성부(100)는 가속도 측정부(700)를 통해 스티어링 휠(400)의 가속도를 측정하고, FFT(Fast Fourier Transform) 분석을 한 후, 실제 발생한 진동과 목표 진동을 비교하여, 목표 진동이 발생했는지 여부를 판단하고, 목표 진동이 발생하지 않은 경우, 실제 발생한 진동과 목표 진동 간의 차이를 고려하여, 저장부(140)에 저장된 목표 진동을 발생시키는 목표 출력이 출력되도록 하기 위한 목표 진동신호를 보정하여 업데이트 할 수 있다.For example, the target signal generation unit 100 measures the acceleration of the steering wheel 400 through the acceleration measurement unit 700 , performs Fast Fourier Transform (FFT) analysis, and compares the actual vibration with the target vibration. Thus, it is determined whether the target vibration has occurred, and when the target vibration has not occurred, the target output for generating the target vibration stored in the storage unit 140 is output in consideration of the difference between the actually generated vibration and the target vibration It can be updated by correcting the target vibration signal for

한편, 도 6을 참조하여 저장부(140)에 저장된 목표 진동을 발생시키는 목표 출력이 출력되도록 하기 위한 목표 진동신호를 설정하는 방법은 아래와 같다.Meanwhile, with reference to FIG. 6 , a method of setting a target vibration signal for outputting a target output generating a target vibration stored in the storage unit 140 is as follows.

먼저, 목표 진동을 생성하기 위한 진동 생성용 목표 파형을 설정한다. 실시예에 따라, 진동 생성용 목표 파형은 사인파일 수 있으며, 다른 실시예에 따라, 삼각파, 사각파 및 톱니파 중 하나일 수 있다.First, a target waveform for vibration generation for generating the target vibration is set. According to an embodiment, the target waveform for vibration generation may be a sine wave, and according to another embodiment, it may be one of a triangular wave, a square wave, and a sawtooth wave.

다음에, 목표 진동을 생성하기 위한 가진용 주파수의 개수 및 초기값을 설정할 수 있다. 실시예에 따라 가진용 주파수의 개수는 2개로 하고, 제1 주파수는 25Hz로 고정하며, 제2 주파수는 15Hz ~ 35Hz 내에서 가변되도록 설정할 수 있다.Next, the number and initial values of the frequencies for excitation for generating the target vibration may be set. According to an embodiment, the number of frequencies for excitation may be two, the first frequency may be fixed at 25 Hz, and the second frequency may be set to vary within 15 Hz to 35 Hz.

다음에, 도 7과 같이 모터(800) 또는 엔진의 RRPM에 따라 주파수 및 진폭 중 하나 이상을 가변하거나, 차속에 따라 주파수 및 진폭 중 하나 이상을 가변하거나, 또는 가속페달 개도량에 따라 주파수 및 진폭 중 하나 이상을 가변시키면서, 목표 진동을 발생키는 목표 출력이 출력되도록 하기 위한 목표 진동신호를 도출하고, 도출된 정보를 저장부(140)에 저장할 수 있다.Next, as shown in FIG. 7 , at least one of the frequency and amplitude is varied according to the RRPM of the motor 800 or the engine, at least one of the frequency and amplitude is varied according to the vehicle speed, or the frequency and amplitude according to the accelerator pedal opening amount While changing one or more of the above, a target vibration signal for outputting a target output generating a target vibration may be derived, and the derived information may be stored in the storage unit 140 .

도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 모터(800)를 이용한 능동진동 발생 시스템을 통한 진동 발생 후 스티어링 휠(400) 상단에서의 3축 가속도 측정결과를 나타내는 도면이다.9 and 10 are diagrams showing the measurement result of 3-axis acceleration at the top of the steering wheel 400 after vibration is generated through the active vibration generating system using the motor 800 according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 도 9 및 도 10은 스티어링 휠(400)에 진동이 거의 없는 전기차에서 엔진에서 발생하는 듯한 스티어링 휠(400)의 진동을 구현하기 위해, 진동 목표 신호로 25Hz를 제1주파수로 하고 15Hz~35Hz의 가변주파수를 제2주파수로 하여, 회전신호 (DC성분)에 진동신호(AC 성분)를 추가하여 목표 신호를 생성한 후, 앞서 설명한 본 발명의 로직에 따라 모터(800)를 제어한 다음, 스티어링 휠(400)에서 측정된 가속도를 나타낸다. 이처럼, 본 발명에 따르면 스티어링 휠(400)을 회전시키는 동시에 마치 엔진에 의해서 발생하는 것과 유사한 주파수 및 크기로 스티어링 휠(400)에서 진동을 발생시킬 수 있다.Specifically, in FIGS. 9 and 10 , in order to implement the vibration of the steering wheel 400 as if it occurs in the engine in an electric vehicle with little vibration in the steering wheel 400 , 25 Hz as the first frequency as the vibration target signal and 15 Hz Using a variable frequency of ~35 Hz as a second frequency, a target signal is generated by adding a vibration signal (AC component) to the rotation signal (DC component), and then the motor 800 is controlled according to the logic of the present invention described above. Next, the acceleration measured by the steering wheel 400 is indicated. As such, according to the present invention, while rotating the steering wheel 400 , it is possible to generate vibration in the steering wheel 400 at a frequency and size similar to that generated by the engine.

100: 목표 신호 생성부
110: 회전각 센싱부 120: 회전신호 생성부
130: 주행정보 센싱부 140: 저장부
150: 진동신호 생성부 160: 신호 합성부
200: 모터 제어부
210: d-q 변환부 220: 보상부
230: 전압 지령 생성부 240: d-q 역변환부
250: PWM 제어부 260: 위치센서
270: 각속도 추출부
300: 인버터 400: 스티어링 휠
500: 스티어링 칼럼 510: 샤프트
600: 기어박스 700: 가속도 측정부
800: 모터100: target signal generator
110: rotation angle sensing unit 120: rotation signal generation unit
130: driving information sensing unit 140: storage unit
150: vibration signal generation unit 160: signal synthesis unit
200: motor control unit
210: dq conversion unit 220: compensation unit
230: voltage command generation unit 240: dq inverse transform unit
250: PWM control unit 260: position sensor
270: angular velocity extraction unit
300: inverter 400: steering wheel
500: steering column 510: shaft
600: gearbox 700: acceleration measurement unit
800: motor

Claims (11)

차량에 탑재된 모터를 제어하여 스티어링 휠을 회전시키는 동시에 원하는 진동을 발생시키는 시스템으로서,
차량에 탑재된 모터를 제어하여 스티어링 휠을 회전시키고, 원하는 목표 진동이 발생되도록 하는 목표 전류지령 신호를 생성하는 목표 신호 생성부;
목표 신호 생성부에서 생성된 전류지령, 전류센서에서 측정된 모터의 각 상의 실제 전류 및 모터의 역기전력 보상값에 기반하여, 스티어링 휠을 회전시키는 동시에 목표 진동이 발생되도록 모터를 구동시키기 위한 전압 지령을 생성하고, 모터의 구동을 제어하는 모터 제어부; 및
모터를 통해 회전되는 동시에 진동을 발생시키는 스티어링 휠;을 포함하는 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템.A system that controls a motor mounted on a vehicle to rotate a steering wheel and at the same time generate a desired vibration,
a target signal generator which controls a motor mounted on the vehicle to rotate the steering wheel and generates a target current command signal to generate a desired target vibration;
Based on the current command generated by the target signal generator, the actual current of each phase of the motor measured by the current sensor, and the back electromotive force compensation value of the motor, a voltage command for driving the motor to generate target vibration while rotating the steering wheel a motor control unit for generating and controlling the driving of the motor; and
An active vibration generating system using a motor comprising a; a steering wheel that is rotated through a motor and generates vibration at the same time. 청구항 1에 있어서,
목표 신호 생성부는,
스티어링 휠의 회전각을 센싱하는 회전각 센싱부;
센싱된 회전각에 기반하여 회전각 속도를 산출한 후, 스티어링 휠을 목표한대로 회전시키기 위한 목표 회전신호를 생성하는 회전신호 생성부;
엔진 또는 모터의 RPM, 차속 및 가속페달 개도량을 포함하는 차량의 주행정보 중 하나 이상을 센싱하는 주행정보 센싱부;
목표 진동을 발생시키는 목표 출력이 출력되도록 하기 위한 목표 진동신호 정보가 저장된 저장부;
주행정보 센싱부에서 센싱된 정보와 저장부에 저장된 정보에 기반하여, 스티어링 휠에 목표 진동이 발생되도록 하기 위한 목표 진동신호를 생성하는 진동신호 생성부; 및
회전신호 생성부와 진동신호 생성부에서 생성된 목표 회전신호와 목표 진동신호를 합성하여 전류지령 신호를 생성하는 신호 합성부; 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템.The method according to claim 1,
The target signal generator,
a rotation angle sensing unit for sensing a rotation angle of the steering wheel;
a rotation signal generator for calculating a rotation angle speed based on the sensed rotation angle and then generating a target rotation signal for rotating the steering wheel as desired;
a driving information sensing unit configured to sense one or more of driving information of the vehicle including an engine or motor RPM, a vehicle speed, and an accelerator pedal opening degree;
a storage unit storing target vibration signal information for outputting a target output generating target vibration;
a vibration signal generator generating a target vibration signal for generating a target vibration in the steering wheel based on the information sensed by the driving information sensing unit and information stored in the storage unit; and
a signal synthesis unit generating a current command signal by synthesizing the target rotation signal and the target vibration signal generated by the rotation signal generation unit and the vibration signal generation unit; Active vibration generating system using a motor, characterized in that it comprises one or more of. 청구항 2에 있어서,
진동신호 생성부는,
주행정보 센싱부에서 센싱된 엔진 또는 모터의 RPM에 따라 기 설정된 가진용 파형의 주파수 및 진폭 중 하나 이상을 가변시켜, 스티어링 휠에 목표 진동이 발생되도록 하기 위한 목표 진동신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템.3. The method according to claim 2,
Vibration signal generator,
By varying one or more of the frequency and amplitude of the preset vibration waveform according to the RPM of the engine or the motor sensed by the driving information sensing unit, a target vibration signal is generated to generate a target vibration in the steering wheel. Active vibration generating system using motor. 청구항 2에 있어서,
진동신호 생성부는,
주행정보 센싱부에서 센싱된 차속에 따라 기 설정된 가진용 파형의 주파수 및 진폭 중 하나 이상을 가변시켜, 스티어링 휠에 목표 진동이 발생되도록 하기 위한 목표 진동신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템.3. The method according to claim 2,
Vibration signal generator,
Active using a motor, characterized in that by varying one or more of the frequency and amplitude of a preset vibration waveform according to the vehicle speed sensed by the driving information sensing unit to generate a target vibration signal for generating a target vibration in the steering wheel vibration generating system. 청구항 2에 있어서,
진동신호 생성부는,
주행정보 센싱부에서 센싱된 가속페달의 개도량에 따라 기 설정된 가진용 파형의 주파수 및 진폭 중 하나 이상을 가변시켜, 스티어링 휠에 목표 진동이 발생되도록 하기 위한 목표 진동신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템.3. The method according to claim 2,
Vibration signal generator,
By varying one or more of a frequency and an amplitude of a preset vibration waveform according to the opening degree of the accelerator pedal sensed by the driving information sensing unit, a target vibration signal is generated so that a target vibration is generated in the steering wheel. Active vibration generation system using a motor. 청구항 1에 있어서,
모터 제어부는,
전류 센서에서 측정된 모터의 3상 전류를 d축 및 q축 전류로 변환하는 d-q변환부;
모터에서 발생하는 역기전력을 보상해주는 보상부;
목표 신호 생성부에서 생성된 전류지령 값, 보상부의 출력 값 및 d-q 변환부의 출력 값에 기반하여, 스티어링 휠을 회전시키는 동시에 목표 진동이 발생되도록 모터를 구동시키기 위한 전압 지령 신호 생성하는 전압 지령 생성부;
전압 지령 생성부에서 생성된 전압 지령 신호를 3상 신호로 변환하는 d-q 역변환부; 및
d-q 역변환부에서 변환된 3상 전압 지령 신호에 기반하여 PWM 신호를 제어하는 PWM 제어부 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템.The method according to claim 1,
Motor control unit,
a dq converter converting the three-phase current of the motor measured by the current sensor into d-axis and q-axis current;
a compensating unit compensating for the back electromotive force generated by the motor;
Based on the current command value generated by the target signal generator, the output value of the compensator, and the output value of the dq converter, the voltage command generator generates a voltage command signal for driving the motor so that the target vibration is generated while rotating the steering wheel ;
a dq inverse transform unit converting the voltage command signal generated by the voltage command generating unit into a three-phase signal; and
Active vibration generating system using a motor, characterized in that it comprises at least one of the PWM control unit for controlling the PWM signal based on the three-phase voltage command signal converted by the dq inverse conversion unit. 청구항 6에 있어서,
모터 제어부는,
모터의 회전자의 위치를 센싱하는 위치센서; 및
센싱된 회전자의 위치에 기반하여 모터의 각속도를 추출하는 각속도 추출부;를 더 포함하며,
보상부는, 각속도 추출부에서 추출된 모터의 각속도, 모터의 인덕턴스 및 모터의 자속 중 하나 이상의 정보에 기반하여 모터의 역기전력을 보상하는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템.7. The method of claim 6,
Motor control unit,
a position sensor for sensing the position of the rotor of the motor; and
It further includes; an angular velocity extractor for extracting the angular velocity of the motor based on the sensed position of the rotor;
The compensating unit compensates the counter electromotive force of the motor based on at least one of the angular velocity of the motor, the inductance of the motor, and the magnetic flux of the motor extracted from the angular velocity extracting unit. 청구항 6에 있어서,
복수의 스위칭 소자를 포함하며, PWM 제어부로부터 출력되는 PWM 신호에 따라 상기 스위칭 소자가 온/오프됨으로써 교류 전력을 모터에 제공하여 모터를 구동시키는 인버터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템.7. The method of claim 6,
Active using a motor, characterized in that it further comprises a; inverter comprising a plurality of switching elements, the switching element is turned on / off according to the PWM signal output from the PWM control unit to provide AC power to the motor to drive the motor; vibration generating system. 청구항 1에 있어서,
모터와 연결되며, 모터로부터 전달된 가진력을 스티어링 휠에 전달해주는 스티어링 칼럼; 및
스티어링 휠에 장착되고, 스티어링 휠의 가속도를 측정하는 가속도 측정부: 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템.The method according to claim 1,
a steering column connected to the motor and transmitting the excitation force transmitted from the motor to the steering wheel; and
An acceleration measurement unit mounted on the steering wheel and measuring the acceleration of the steering wheel: Active vibration generating system using a motor, characterized in that it further comprises one or more of. 청구항 9에 있어서,
스티어링 칼럼 내측에는 샤프트가 마련되고, 샤프트는 모터와 연결되며, 모터에서 발생한 가진력은 샤프트를 회전 및 진동시키는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템.10. The method of claim 9,
An active vibration generating system using a motor, characterized in that a shaft is provided inside the steering column, the shaft is connected to the motor, and the excitation force generated from the motor rotates and vibrates the shaft. 청구항 9에 있어서,
목표 신호 생성부는,
가속도 측정부를 통해 측정된 스티어링 휠의 가속도를 측정하고, FFT(Fast Fourier Transform) 분석을 한 후, 실제 발생한 진동과 목표 진동을 비교하여 목표 진동이 발생했는지 여부를 판단하고, 목표 진동이 발생하지 않은 경우, 저장부에 저장된 목표 진동을 발생시키는 목표 출력이 출력되도록 하기 위한 목표 진동신호를 보정하여 업데이트하는 것을 특징으로 하는 모터를 이용한 능동진동 발생 시스템.10. The method of claim 9,
The target signal generator,
Measure the acceleration of the steering wheel measured through the acceleration measurement unit, perform FFT (Fast Fourier Transform) analysis, compare the actual vibration with the target vibration, determine whether the target vibration has occurred, and determine whether the target vibration has occurred. In this case, the active vibration generating system using a motor, characterized in that the update by correcting the target vibration signal for outputting the target output for generating the target vibration stored in the storage unit.
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