KR101499995B1 - 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치와 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치와 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행중 차량이 정지한 상태에서 브레이크를 해제하면, 먼저 등판각 측정 정보를 기반으로 정지된 위치를 유지하기 위한 모터 위치 제어가 이루어지거나, 크립 토크 제어가 이루어지도록 함으로써, 등판길에서 정지후 재출발시 밀림 및 급출발을 방지할 수 있도록 한 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치와 그 제어 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 차량 정지후 브레이크 해제시 주행로의 등판각을 감지하는 등판각 센서의 검출정보를 이용하여 모터 위치 제어 또는 크립 토크 제어로의 진입 여부를 판정하는 등판판단부와; 백래시 보정을 위한 모터 토크 및 모터 위치를 유지하기 위한 모터 토크를 계산하여, 모터의 위치를 유지시키는 모터 위치 제어부와; 브레이크 해제시, 모터의 크립 토크를 시간지연을 통해 발생시키는 동시에 모터속도를 일정하게 하는 수준으로 제어하는 크립 토크 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치와 그 제어 방법을 제공한다.

연료전지, 차량, 모터, 위치, 밀림 판단, 크립, 토크, 백래시, 브레이크

Description

전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치와 그 제어 방법{Device and method controlling motor position and creep of fuel cell vehicle}

본 발명은 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치와 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행중 차량이 정지한 상태에서 브레이크를 해제하면, 먼저 등판각 측정 정보를 기반으로 정지된 위치를 유지하기 위한 모터 위치 제어가 이루어지거나, 크립 토크 제어가 이루어지도록 함으로써, 등판길에서 정지후 재출발시 밀림 및 급출발을 방지할 수 있도록 한 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치와 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적인 가솔린 엔진 차량은 주행중 엑셀 페달과 브레이크 페달을 밟지 않는 상황에서도 엔진의 아이들 토크가 토크컨버터 및 변속기로 전달되기 때문에 차량이 서서히 작은 속도를 유지하면서 주행하는 크립(creep) 주행이 이루어진다.

첨부한 도 5에 도시된 바와 같이 등판길 주행 상황에 있는 차량은 구름저항 뿐만아니라 mgsinθ 만큼의 경사 저항을 받게 되며, 이러한 경사 저항으로 인하여 운전자의 브레이크 페달 조작에 의한 마찰 제동력에 의하여 등판길에서 차량이 멈춘 후, 브레이크 페달을 해제하게 되면 차량이 뒤로 밀리게 된다.

차량이 뒤로 밀리는 상황을 벗어나기 위해 운전자는 다시 브레이크 페달을 밟거나 엑셀 페달을 조작하는 등 차량의 밀림 방지를 위한 조작을 하게 된다.

이렇게 등판길 주행에서 뒤로 밀리는 것을 방지하기 위한 조작의 불편함을 없애기 위해, 엑셀페달 및 브레이크 페달을 인가하지 않는 상황에서도 일정량의 마찰 브레이크를 유지하여 밀림을 방지하고, 다시 운전자가 엑셀페달을 인가하면 마찰 브레이크를 해제하여 정상 운전상황으로 전환하는 크립 제어 기술이 도입되어 있다.

반면, 전기자동차는 별도의 엔진없이 모터 구동시스템(모터, 감속기, 바퀴)의 구성만으로 주행하기 때문에 차량 정지시 모터에 의한 아이들 토크가 자동으로 발생하지 않고, 가솔린 엔진 차량과 같이 크립이 발생하지 않는다.

이에, 전기자동차에 가솔린 엔진 차량의 크립 기능을 만들어 주기 위해 모터 토크 제어를 통해 크립 기능을 구현해야 한다.

즉, 연료전지 차량을 비롯한 모터로 구동되는 순수 전기자동차는 일반 가솔린 양산차와 동일한 주행감을 만족시키기 위해 엔진 아이들 토크와 유사한 토크를 생성하기 위한 크립 제어 알고리즘이 필요하고, 크립 운행시 주행감 향상을 위한 크립 제어 알고리즘 개발과 더불어 등판길에서의 정지후 재출발시 밀림을 방지하는 기술 또한 연구되고 있다.

물론, 연료전지 및 전기자동차와 같이 모터만으로 구동하는 차량에서는 추가 적인 별도의 시스템 도입없이 모터 구동력의 제어(예를 들어, 등판길임을 판단하여 모터 구동토크를 증대시키는 방법)를 통해 간단히 등판길에서의 밀림 방지를 구현할 수 있다.

즉, 첨부한 도 4에 도시된 바와 같이 연료전지 및 전기자동차에 등판각 센서 또는 밀림 판단 알고리즘을 적용하여 등판길임을 판단하고, 판단된 결과에 따라 모터 토크를 증가시키는 방법이 구현 가능하며, 이 방법은 모터 구동력을 직접 제어하기가 용이하므로 간단히 구현될 수 있다.

그러나, 추가적으로 필요한 모터 토크량을 계산하는 부분이 필요하고, 그 계산량이 등판각, 탑승자 수 등 여러가지 변수에 따라 달라질 수 밖에 없어 많은 오차 및 실험이 필요한 문제점이 있다.

특히, 기존 크립 토크 제어 로직을 유지하다가 등판길임이 판단된 경우, 크립 토크 지령을 증가시키는 방법은 증가되어야 할 추가 모터 토크의 양을 정확히 계산하기가 쉽지 않고, 정확히 차량 위치를 유지하는데 어려움이 있으며, 더구나 탑승자 수나 등판 각도등 주어진 환경이 변화하게 되면 모터 토크양을 다시 계산해 주어야 차량 위치가 유지되며, 그렇지 않을 경우 차량이 밀리거나 과도하게 앞으로 돌진하는 상황이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 주행중 차량이 정지 한 상태에서 브레이크를 해제하면, 먼저 등판각 측정 정보를 기반으로 정지된 위치를 유지하기 위한 모터 위치 제어 또는 크립 토크 제어가 이루어지고, 모터 위치 제어시 정지된 위치에서의 모터 위치 안정화를 체크한 후, 크립 토크 제어가 이루어지도록 함으로써, 브레이크 페달 및 액셀 페달 등의 조작없이도 등판길에서 밀림을 최소로 유지하는 동시에 다양한 등판각, 탑승자 수 등의 변화에 상관없이 차량의 현위치를 유지할 수 있고, 그 후에 크립 토크 모드로 자연스럽게 전환되도록 한 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치와 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량 정지후 브레이크 해제시 주행로의 등판각을 감지하는 등판각 센서의 검출정보를 이용하여 모터 위치 제어 또는 크립 토크 제어로의 진입 여부를 판정하는 등판판단부와; 모터 위치를 유지하기 위한 모터 토크를 계산하여, 모터의 위치를 유지시키는 모터 위치 제어부와; 모터의 크립 토크를 시간지연을 통해 발생시키는 동시에 모터속도를 일정하게 하는 수준으로 제어하는 크립 토크 제어부; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치를 제공한다.

바람직한 일 구현예로서, 상기 모터 위치 제어부는 모터 위치 제어 진입 시점에서 모터의 현재 각도에 정상 상태의 각도 오차를 보상하기 위한 옵셋(offset)각을 더하여 목표 입력각을 설정하고, 현재 각도과 목표 입력각의 차이를 PD제어기 에 입력하여 모터 위치 유지하기 위한 토크를 계산하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 크립 토크 제어부는 모터의 크립 토크를 시간지연을 통해 발생시키는 토크컨버터 유압형성 모델부와, 모터의 크립 토크를 모터 속도를 일정하게 유지하기 위한 수준으로 제어하는 토크컨버터 정상상태 모델부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 크립 토크 제어부의 최종 토크 출력단에는 크립 토크의 변화가 급격이 변화하지 않도록 조절하는 필터가 연결된 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 브레이크 해제시, 주행로의 등판각을 측정하여 차량이 뒤로 밀리는 정도의 등판각인지를 판단하여 모터 위치 제어 또는 크립 토크 제어로의 진입 여부를 판정하는 등판 판단 단계와; 등판각이 등판판단 기준 경사각보다 작으면 크립 토크 제어 단계로 진입하되, 등판각이 등판판단 기준 경사각보다 크면 모터 위치를 유지하기 위해 모터 토크를 증대시키는 모터 위치 제어 단계와; 모터 위치 제어 진입후 일정시간 후, 모터 위치를 계속 유지하는지 또는 크립 토크 제어 단계로 진입해야 하는지를 판단하는 모터 위치 안정화 체크 단계와; 모터 토크가 모터 위치 유지를 위한 안정화 토크를 출발점으로 최대 크립토크까지 일정하게 증가하여 이루어지는 크립 토크 제어 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 구현예로서, 주행중 브레이크 인가시, 차량이 정지됨과 함께 백래시 제거를 위하여, 쇼크 방지를 위해 백래시를 고려하여 모터 토크를 계산하는 과정과, 백래시를 해소할 수 있는 수준의 토크를 모터에 인가하는 과정으로 이루어지는 백래시 보상 제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 모터 위치 제어 단계는: 모터 위치 제어 진입 시점에서 모터의 현재 각도에 정상 상태의 각도 오차를 보상하기 위한 옵셋(offset)각을 더하여 목표 입력각을 설정하는 과정과; 현재 각도과 목표 입력각의 차이를 PD제어기에 입력하여 모터의 위치를 유지하기 위한 모터 토크를 계산하는 과정과; 등판각 센서의 검출에 의한 등판 부하값(mgsinθ)이 피드포워드 입력으로 제공되어, 등판 부하값만큼의 토크에 계산된 모터 토크가 더해진 최종 모터 토크가 모터 위치를 유지하도록 모터에 인가되는 과정; 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 모터 위치 안정화 체크 단계는: 모터의 토크 변화량이 모터 토크 안정화 기준값보다 작거나, 모터의 위치 변화량이 모터 위치 안정화 기준값보다 작으면, 안정화 판단 카운트를 수행하여 모터 위치가 안정적으로 유지되는 것으로 판단하는 과정과; 크립 토크 제어 단계로 전환되어야 하는지를 판단하는 과정; 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 모터 위치 유지를 위한 안정화 토크가 최대 크립 토크보다 작을 경우 크립 토크 제어 모드로 전환되고, 모터 위치 유지를 위한 안정화 토크가 크립 토크보다 클 경우에는 모터 위치가 유지되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 모터 위치 제어 및 크립 토크 제어는 액셀 페달이나 브레이크 페달을 밟으면 바로 해제되는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, 모터 구동만으로 주행하는 전기자동차의 정지시, 백래시 보상 토크를 인가하는 쇼크 방지 모드가 수행됨과 함께 등판 판단 로직이 실행되고, 브레이크 해제시 정지된 위치를 유지하기 위한 모터의 위치 제어가 선행되거나, 크립 토크 제어가 이루어지도록 한 후, 브레이크 페달의 해제후에도 정지된 위치에서의 모터 위치 안정화를 체크하여 크립 토크 제어가 이루어지도록 함으로써, 브레이크 페달 및 액셀 페달 등의 조작없이, 그리고 다양한 등판각 및 탑승자 수 등의 변화에 상관없이, 등판길에서 차량의 현 위치를 유지하는 동시에 밀림 또는 급출발과 같은 현상을 방지하여 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.

특히, 등판각 센서의 검출 및 이를 이용한 등판각 판단 로직를 통해서, 차량이 밀리는 전에 모터 위치 유지를 위한 모터 토크를 인가하는 모터 위치 제어를 실시하되, 등판각으로 계산된 등판 부하에 해당되는 토크를 모터 토크에 더 인가하여, 모터 위치 유지를 위한 안정화가 보다 빨리 이루어지는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치를 나타내는 제어 구성도이다.

본 발명은 기존의 모터 토크 개루프 제어의 단점을 보완하면서 등판길 주행 시 모터의 위치(모터의 회전자 위치)를 유지하기 위해 모터 위치 폐루프 제어 방식을 제공하고자 한 것으로서, 브레이크 페달 인가후 차량 정지시 백래시 보상 토크를 인가하는 쇼크 방지 모드가 수행됨과 함께 등판 판단 로직이 실행되고, 브레이크 해제시 자동으로 위치 제어 모드로 전환되면서 모터의 현재 위치를 피드백 받아 PID, PD 제어 등의 적절한 제어를 통해 현재 위치를 유지하기 위한 모터 토크를 자동 계산하여 차량의 위치 유지를 위해 사용하게 된다.

본 발명에 따른 모터 위치 및 크립 제어 장치(10)는 등판각 센서(50)의 검출값을 기반으로 주행로의 등판각도를 계산함과 더불어 모터 위치 제어 또는 크립 토크 제어 모드로의 진입여부를 판정하는 등판판단부(40)와, 모터 위치 제어부(20)와, 크립 토크 제어부(30)로 구성된다.

상기 등판판단부(40)는 차량 정지후 브레이크 해제시 차량이 주행하고 있던 주행로의 등판각에 따라 모터 위치 제어 또는 크립 토크 제어 모드로의 진입여부를 판정한다.

즉, 상기 등판판단부(40)는 차량 정지후 브레이크 해제시 주행로의 등판각을 감지하는 등판각 센서의 검출정보를 이용하여 모터 위치 제어 또는 크립 토크 제어로의 진입 여부를 판정하는 구성으로서, 측정된 주행로의 등판각이 등판 판단을 위한 기준 경사각보다 작으면 크립 토크 제어 단계로 진입하는 것으로 판정하고, 측정된 등판각이 등판 판단을 위한 기준 경사각보다 크면 모터 위치 제어 단계로 진입하는 것으로 판정한다.

상기 모터 위치 제어부(20)는 모터 위치(모터의 회전자 위치)를 제어하는 구 성으로서, 모터 위치 제어 진입 시점에서 모터의 현재 각도에 정상 상태의 각도 오차를 보상하기 위한 옵셋(offset)각을 더하여 목표 입력각을 설정하고, 현재 각도과 목표 입력각의 차이를 PD제어기에 입력하여 차량의 위치 즉, 모터의 위치를 유지하기 위한 모터 토크를 자동으로 계산하게 된다.

상기 크립 토크 제어부(30)는 실제 토크컨버터와 같은 유압 형성을 위한 토크컨버터 유압형성 모델부(32)와, 토크컨버터 정상상태 모델부(34)로 구성되는 바, 상기 토크컨버터 유압형성 모델부(32)는 브레이크 페달을 밟아서 차량을 정지시킨 상황에서 브레이크 페달을 떼는 브레이크 해제시, 모터의 크립 토크가 시간지연을 통해 발생되도록 한다.

즉, 상기 토크컨버터 유압형성 모델부(32)에 의한 토크컨버터 유압 형성과정으로 인해, 모터의 크립토크가 시간지연을 통해 나타나도록 한다.

상기 토크컨버터 정상상태 모델부(34)는 토크컨버터 유압형성 모델부의 입출력단 속도 차이가 커짐에 따라, 모터 토크 전달력이 커지는 특성을 모사하는 부분으로서, 모터의 속도를 일정한 속도로 유지하기 위해 속도 증가에 따라 토크를 줄여주는 제어를 하고, 결국 모터속도를 일정하게 하는 수준으로 모터 크립 토크를 조절하는 역할을 한다.

상기 크립 토크 제어부(30)의 최종 토크 출력단에는 크립 토크의 변화가 급격이 변화하지 않도록 조절하는 필터(36)가 추가로 연결된다.

여기서 상기한 구성을 기반으로 이루어지는 본 발명의 모터 위치 및 크립 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 전기자동차의 크립 주행 제어 방법을 설명하는 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전기자동차의 크립 주행 제어 방법을 제어모드별로 나타낸 제어 블록도로서 시간에 따른 제어 모드 변화 및 그에 따른 모터 구동 토크의 변화 양상을 보여주고 있다.

본 발명은 브레이크 페달을 인가하여 차량이 정지됨과 함께 백래시에 의한 쇼크 방지 제어를 위해 백래시를 제거하는 백래시 보상 제어 단계와, 브레이크 해제시, 주행로의 등판각을 측정하여 모터 위치 제어 또는 크립 토크 제어로의 진입 여부를 판정하는 등판 판단 단계와, 등판각이 등판판단 기준 경사각보다 크면 모터 위치를 유지하기 위해 모터 토크를 증대시키는 모터 위치 제어 단계와, 모터 위치 안정화 체크 단계와, 크립 토크 제어 단계 등을 통해 모터만으로 주행하는 전기자동차에서도 브레이크 페달 및 액셀 페달 등의 조작없이 등판길 등에서 밀림 또는 급출발과 같은 현상을 방지할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

먼저, 등판길 주행 상황에서, 브레이크 페달을 밟으면 차량이 정지됨과 함께 무조건 백래시를 제거하기 위한 백래시 보상 제어 단계로서, 백래시(backlash)로 인한 쇼크 방지 제어를 수행하게 된다.

즉, 모터와 감속기, 또는 감속기와 주행바퀴간에 백래시가 있는 상황에서 모터 토크를 갑자기 가하게 되면 감속기쪽으로 큰 충격이 가해져 차체가 순간 흔들리는 등 승차감이 떨어지게 되므로, 차량의 정지상황에서 미리 백래시만큼 보상해주기 위한 모터 위치 제어가 수행된다.

따라서, 모터 회전자와 감속기간의 백래시로 인한 모터의 현재 각도와 정상 상태 각도간의 오차를 보상하기 위하여, 즉 주행중 브레이크 인가시, 차량이 정지됨과 함께 백래시 제거를 위하여, 쇼크 방지를 위해 백래시를 고려하여 모터 토크를 계산하는 과정과, 백래시를 해소할 수 있는 수준의 토크를 모터에 인가하는 과정으로 백래시 보상 제어 단계가 진행된다.

이때, 브레이크 페달을 밟은 상태에서의 백래시에 의한 모터 위치 오차를 보정하기 위한 백래시 해소용 모터 토크 즉, 모터 구동력(도 3에서 F1)은 백래시를 해소할 수 있는 만큼의 작은 양만 필요하다.

다음으로, 백래시로 인한 쇼크 방지 제어를 수행한 상태에서 브레이크 페달을 떼는 브레이크 해제시, 차량이 등판길에 있다면 등판 부하가 갑자기 생기므로, 차량이 뒤로 밀리는 것을 방지하기 위한 선행 단계로서 등판 판단 단계가 진행된다.

즉, 브레이크 해제시 주행로의 등판각을 감지하는 등판각 센서의 검출정보를 이용하여 모터 위치 제어 또는 크립 토크 제어로의 진입 여부를 판정하되, 등판각이 등판 판단을 위한 기준 경사각보다 작으면 크립 토크 제어 단계로 진입되도록 하고, 등판각이 등판 판단을 위한 기준 경사각보다 크면 모터 위치 제어 모드로 진입되도록 한다.

다시 말해서, 브레이크 페달 해제시 등판각센서의 경사 정보를 등판판단부에서 입력받은 후, 등판각이 정해진 기준 경사각 수준 이상일 경우에는 차량이 밀리기 전에 미리 모터 위치 제어 모드로 진입하고, 등판각이 정해진 기준 경사각 이하이면 외부 부하 노이즈에 상관없이 모터 위치를 유지하기 위한 모터 위치 제어가 수행되어, 모터 위치 유지에 필요한 토크를 발생하게 되며, 하기와 같이 등판각 부하만큼의 토크가 추가되어 모터 위치가 빠른시간에 안정화될 수 있다.

이에, 모터 위치 제어 모드로서, 모터 위치 제어 진입 시점에서 모터의 현재 각도에 정상 상태의 각도 오차를 보상하기 위한 옵셋(offset)각을 더하여 목표 입력각을 설정하는 과정과, 현재 각도과 목표 입력각의 차이를 PD제어기에 입력하여 모터의 위치를 유지하기 위한 모터 토크를 계산하는 과정과, 계산된 모터토크가 상기 등판각 센서의 검출에 의한 등판 부하값(mgsinθ)이 피드포워드 입력으로 제공됨에 따른 등판 부하값만큼의 토크에 더해진 최종 모터 토크가 모터 위치를 유지하도록 모터에 인가되는 과정이 진행된다.

따라서, 차량이 등판길에서 밀리는 현상을 발생시키는 등판 부하에 상관없이 차량의 정지된 위치 즉, 모터의 현위치가 유지된다.

즉, 브레이크 페달 해제시 등판 부하가 갑자기 가해짐에 따라, 모터 위치제어 모드상황에서 모터 위치를 유지하기 위하여 계산된 최종 모터 토크 즉, 모터 구동력(도 3에서 F2)이 증대되어, 차량은 등판길 등에서도 계속 정지된 상태를 유지하게 된다.

특히, 상기 등판각 센서의 검출에 의한 등판각, 즉 등판 부하값(mgsinθ)이 모터 위치 제어를 위한 모터 위치 제어부에 피드포워드(feedforward) 입력으로 제공되어, 모터 위치 유지를 위한 제어시 모터에 인가되는 모터 토크가 등판 부하값만큼의 토크에 더해지도록 함으로써, 모터 위치 유지가 빠른시간에 보다 안정화될 수 있다.

한편, 피드포워드(Feedforward) 값으로 입력되는 등판 부하값(mgsinθ)은 등판각과 차량 중량으로 계산되며, 등판각은 등판각 센서로부터 계속 측정되고 중량 변화는 감지하지 못하지만, 탑승자 수와 같은 중량 변화는 모터 위치 피드백 제어 부분에서 충분히 보상할 수 있다.

이어서, 일정시간 후, 아래와 같이 모터 위치 안정화 체크 단계가 진행된다.

상기 모터 위치 안정화 체크 단계는 모터 토크 변화량 및 위치 변화량이 발생되었는지를 판단하여 차량의 위치 즉, 모터의 위치가 지속적으로 현위치를 유지하는지, 크립 토크로 전환되어야 하는지를 판단하는 단계이다.

모터 위치 안정화 체크를 위하여, 먼저 모터의 토크 변화량이 모터 토크 안정화 기준값보다 작거나, 모터의 위치 변화량이 모터 위치 안정화 기준값보다 작으면, 안정화 판단 카운트를 증가시키고, 안정화 판단 카운트가 안정화 판단 기준 카운터값보다 크면, 모터 위치가 안정적으로 유지되는 것으로 판단한다.

따라서, 브레이크 해제후 모터 위치 안정화 체크 단계를 시작하여, 모터 위치가 안정적으로 유지된다고 판단되면, 크립 토크 제어 단계로 전환되어야 하는지를 판단한다.

즉, 모터 위치 제어가 안정화된 것으로 판단되면, 모터 위치 유지를 위한 안정화 토크가 최대 크립 토크보다 작을 경우 크립 토크 제어 모드로 전환되어, 모터 위치 유지를 위한 안정화 토크를 출발점으로 서서히 최대 크립 토크까지 증가하면서 크립 토크 제어가 수행된다.

보다 상세하게는, 모터 위치 유지를 위한 안정화 토크가 크립 토크보다 작을 경우에는 크립 토크 제어 단계로 전환되어, 모터 위치 유지를 위한 안정화된 모터 토크를 출발점으로 최대 크립 토크까지 모터 토크(도 3에서 F3)가 상승하면 차량이 서서히 움직이기 되고, 반면에 모터 위치 유지를 위한 안정화 토크가 크립 토크보다 클 경우에는 모터 위치는 계속 변화지 않고 유지된다.

이때, 상기한 모터 위치 유지를 위한 제어, 그리고 크립 토크 제어는 엑셀페달이나 브레이크 페달을 밟으면 해제된다.

이와 같이, 모터 구동만으로 주행하는 전기자동차이 등판길을 주행할 때, 정지시 백래시 제거를 실시하고, 다시 브레이크 해제시 등판 판단에 따른 모터 위치 제어 또는 크립 토크 제어가 이루어지되, 탑승자수나 등판각에 상관없이 정확히 차량의 현위치 즉, 모터의 위치를 유지한 후, 크립 토크 제어 모드로 전환되도록 함으로써, 등판 정지후 재출발을 하더라도 밀림 또는 급출발없이 주행이 이루어지게 되므로, 운전성을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치를 나타내는 제어 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 방법을 설명하는 순서도,

도 3은 본 발명에 따른 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 방법을 제어모드별로 나타낸 제어 블록도,

도 4는 기존의 전기자동차에서 등판각 센서 또는 밀림 판단 알고리즘을 사용하는 예를 설명하는 개략도,

도 5는 등판길 주행시 차량이 경사 저항을 받는 상황을 설명하는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 모터 위치 및 크립 제어 장치

20 : 모터 위치 제어부

30 : 크립 토크 제어부

32 : 토크컨버터 유압형성 모델부

34 : 토크컨버터 정상상태 모델부

36 : 필터

40 : 등판판단부

50 : 등판각 센서

Claims (11)

1. 차량 정지후 브레이크 해제시 주행로의 등판각을 감지하는 등판각 센서의 검출정보를 이용하여 모터 위치 제어 또는 크립 토크 제어로의 진입 여부를 판정하는 등판판단부와;

   모터 위치를 유지하기 위한 모터 토크를 계산하여, 모터의 위치를 유지시키는 모터 위치 제어부와;

   토크컨버터 유압형성 모델부에 의한 토크컨버터 유압 형성과정으로 인해 모터의 크립토크가 시간지연을 통해 발생되도록 하고, 토크컨버터 정상상태 모델부에 의해 모터의 속도를 일정한 속도로 유지하기 위하여 속도 증가에 따라 토크를 줄여주는 제어를 하는 크립 토크 제어부;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 모터 위치 제어부는 모터 위치 제어 진입 시점에서 모터의 현재 각도에 정상 상태의 각도 오차를 보상하기 위한 옵셋(offset)각을 더하여 목표 입력각을 설정하고, 현재 각도과 목표 입력각의 차이를 PD제어기에 입력하여 모터 위치 유지하기 위한 토크를 계산하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 크립 토크 제어부의 최종 토크 출력단에는 크립 토크의 변화가 급격이 변화하지 않도록 조절하는 필터가 연결된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치.
5. 브레이크 해제시, 주행로의 등판각을 측정하여 차량이 뒤로 밀리는 정도의 등판각인지를 판단하여 모터 위치 제어 또는 크립 토크 제어로의 진입 여부를 판정하는 등판 판단 단계와;

   등판각이 등판판단 기준 경사각보다 작으면 크립 토크 제어 단계로 진입하되, 등판각이 등판판단 기준 경사각보다 크면 모터 위치를 유지하기 위해 모터 토크를 증대시키는 모터 위치 제어 단계와;

   모터 위치 제어 진입후 일정시간 후, 모터 위치를 계속 유지하는지 또는 크립 토크 제어 단계로 진입해야 하는지를 판단하는 모터 위치 안정화 체크 단계와;

   모터 토크가 모터 위치 유지를 위한 안정화 토크를 출발점으로 최대 크립토크까지 일정하게 증가하여 이루어지는 크립 토크 제어 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 방법.
6. 청구항 5에 있어서,

   주행중 브레이크 인가시, 차량이 정지됨과 함께 백래시 제거를 위하여, 쇼크 방지를 위해 백래시를 고려하여 모터 토크를 계산하는 과정과, 백래시 해소를 위해 계산된 토크를 모터에 인가하는 과정으로 이루어지는 백래시 보상 제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 방법.
7. 청구항 5에 있어서,

   상기 등판 판단 단계에서 등판각 센서에 의하여 등판각이 결정되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 방법.
8. 청구항 5에 있어서, 상기 모터 위치 제어 단계는:

   모터 위치 제어 진입 시점에서 모터의 현재 각도에 정상 상태의 각도 오차를 보상하기 위한 옵셋(offset)각을 더하여 목표 입력각을 설정하는 과정과;

   현재 각도과 목표 입력각의 차이를 PD제어기에 입력하여 모터의 위치를 유지하기 위한 모터 토크를 계산하는 과정과;

   등판각 센서의 검출에 의한 등판 부하값(mgsinθ)이 피드포워드 입력으로 제공되어, 등판 부하값만큼의 토크에 계산된 모터 토크가 더해진 최종 모터 토크가 모터 위치를 유지하도록 모터에 인가되는 과정;

   으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 방법.
9. 청구항 5에 있어서, 상기 모터 위치 안정화 체크 단계는:

   모터의 토크 변화량이 모터 토크 안정화 기준값보다 작거나, 모터의 위치 변화량이 모터 위치 안정화 기준값보다 작으면, 안정화 판단 카운트를 수행하여 모터 위치가 안정적으로 유지되는 것으로 판단하는 과정과;

   크립 토크 제어 단계로 전환되어야 하는지를 판단하는 과정;

   으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 방법.
10. 청구항 9에 있어서,

    모터 위치 유지를 위한 안정화 토크가 최대 크립 토크보다 작을 경우 크립 토크 제어 모드로 전환되고, 모터 위치 유지를 위한 안정화 토크가 크립 토크보다 클 경우에는 모터 위치가 유지되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 방법.
11. 청구항 5에 있어서,

    상기 모터 위치 제어 및 크립 토크 제어는 액셀 페달이나 브레이크 페달을 밟으면 바로 해제되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 방법.

Images