KR101449112B1 - 전기 자동차의 모터 토크 제어를 이용한 노면 요철 통과 시 발생하는 파워 트레인의 진동 저감 - Google Patents

전기 자동차의 모터 토크 제어를 이용한 노면 요철 통과 시 발생하는 파워 트레인의 진동 저감 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 노면 상의 요철부 통과로 인하여 파워 트레인에 발생하는 진동을 모터 토크 제어를 통하여 적극적으로 감쇄시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 차체 가속도 센서로부터 감지된 차량의 가속도 신호를 밴드 패스 필터에 의해 처리하고, 일정한 주파수 대역만을 통과시키도록 하고, 통과 된 주파수 대역의 가속도 신호 성분의 변화율을 산출하여 노면 요철부 통과로 인한 파워 트레인의 진동 발생 발생 여부를 판정하는 진동발생 판정부와; 진동발생 판정부에서 노면 상의 요철부 통과로 인한 파워 트레인의 진동이 발생된 것으로 판정하면, 파워 트레인의 진동 저감을 위한 보정 토크량을 산출하여 모터 토크를 제어하는 모터 역토크 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 장치 및 방법을 제공한다.

Description

전기 자동차의 모터 토크 제어를 이용한 노면 요철 통과 시 발생하는 파워 트레인의 진동 저감{VIBRATION REDUCTION OF POWER TRAIN BY CONTROLLING MOTOR TOQUE OF ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 제어 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 노면 상의 요철부 통과 시에 파워 트레인에 발생하는 진동을 모터 토크 제어를 통하여 적극적으로 감쇄시키는 방법 및 장치에 관한 발명이다.
오늘날 화석연료를 연료로 사용하는 가솔린 엔진과 디젤 엔진은 배기가스로 인한 환경오염, 이산화탄소로 인한 지구 온난화, 오존 생성 등으로 인한 호흡기 질환 유발 등과 같은 많은 문제점을 가지고 있다. 그리고, 지구 상에 존재하는 화석 연료는 한정되어 있기 때문에 언젠가는 고갈될 위기에 처해 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 구동모터를 구동시켜 주행하는 순수 전기자동차(Electric Vehicle, EV) 나, 엔진과 구동모터로 주행하는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 연료전지등에서 생성되는 전력으로 구동모터를 구동시켜 주행하는 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV) 등과 같은 전기자동차가 개발되어 왔다.
상기와 같은 전기자동차는 차량을 구동시키기 위한 구동모터와 더불어 상기 구동모터에 전력을 공급하는 축전수단으로서 배터리를 포함하며, 또한 구동모터를 회전시키기 위한 인버터가 구비된다. 연료전지 자동차의 경우에도 배터리와 같은 축전수단이 주동력원인 연료전지와 병렬로 연결되는 보조동력원으로 사용되며, 보조동력원으로 배터리 외에 수퍼캡(super capacitor)이 구비된 연료전지 하이브리드 시스템도 개발되고, 있다. 상기 인버터 제어기에서 인가되는 제어신호에 따라 축전수단(또는 연료전지)에서 공급되는 전원을 상 변환시켜 구동 모터를 구동시키게 된다.
한편, 이러한 전기 자동차가 노면 상의 요철 특히, 돌기물 등을 통과할 때에는 충격에 의한 진동이 발생되며 이 때, 진동은 서스펜션을 통해 차체와 파워 트레인을 가진한다. 이러한 진동은 최종적으로는 시트와 스티어링 휠을 통해 승객에게 전달되게 되어 불쾌감을 초래한다. 이러한 충격에 의한 진동은 서스펜션 고유 모드와 파워 트레인 고유 모드를 가진하는데, 파워 트레인에 의한 진동의 경우에는 파워 트레인의 관성이 크기 때문에 저감이 쉽지 않다.
종래에는 이러한 진동의 전달을 막기 위하여, 특허공개공보 제1999-009973호에서와 같이 파워 트레인을 엔진 룸에 장착할 때 연결 부재인 마운트에 고무 마운트 부쉬를 사용하거나, 특허공개공보 제 2011-0037685호에서와 같이 유체를 이용한 하이드로 마운트 부쉬를 사용함으로써, 고무 및 유체의 완충 작용을 이용하여 진동을 저감시키는 방법이 사용되어 왔다.
이러한 방법은, 완충소재를 진동에 대한 절연 소재로 사용함으로써, 진동이 실내에 진입하지 못하게 하는 것으로서, 발생된 진동의 전달을 막는 소극적인 방법에 불과하였다. 또한, 하이드로 마운트 부쉬 등은 가격이 비싸고 레이아웃 측면에서 공간을 많이 차지하는 단점이 있어 주로 고가의 차량에만 적용되고 있었다.
특허공개공보 제1999-009973호 특허공개공보 제2011-0037685
본 발명은, 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전기 자동차의 모터 제어를 이용하여, 노면 상의 요철 특히, 돌기물 등을 통과 시에 가속도 센서를 이용하여 노면 요철부 통과 여부를 판단하고, 모터 토크를 파워 트레인 진동과 역방향으로 제어하여 파워 트레인의 진동을 단시간에 상쇄시킬 수 있는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 노면 상의 요철부 통과로 인한 파워 트레인의 진동 발생 발생 여부를 판정하는 진동발생 판정부와 상기 진동발생 판정부에서 노면상의 요철부 통과로 인해 파워 트레인의 진동이 발생된 것으로 판정하면, 파워 트레인의 진동 저감을 위한 보정 토크량을 산출하여 모터 토크를 제어하는 모터 역토크 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 장치를 제공한다.
바람직한 구현예로서, 상기 진동발생 판정부는 차체 가속도 센서로부터 감지된 차량의 가속도 신호를 밴드 패스 필터에 의해 처리하고, 일정한 주파수 대역만을 통과시키도록 하고, 통과 된 주파수 대역의 가속도 신호 성분의 변화율을 산출하여 노면 상의 요철부 통과로 인한 파워 트레인의 진동 발생 발생 여부를 판정하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 구현예로서, 상기 모터 역토크 제어부는 파워 트레인의 진동에 의한 모터 토크 변동분을 산출하고, 상기 모터 토크 변동분이 소정의 임계값 미만이 되도록 보정 토크를 가하는 네거티브 피드백 제어를 통해 모터 토크를 제어하는 것을 특징으로 한다.
다른 바람직한 구현예로서, 상기 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 장치는 파워 트레인 및 구동축의 진동이 무시된 상태에서의 모터의 모델 속도를 산출하는 모델속도 산출부를 더 포함하고, 상기 모터 역토크 제어부는 모터의 모델속도와 실제 속도간의 속도 편차가 영이 되도록 네가티브 피드백 제어를 통해 모터 토크를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차체 가속도 센서로부터 밴드 패스 필터로 차량의 가속도 신호를 전달받는 단계; 밴드 패스 필터에 의해, 상기 전달된 차량의 가속도 신호를 처리하고 소정의 주파수 대역만을 통과시키는 단계; 밴드 패스 필터를 통과한 소정의 주파수 대역의 가속도 신호 성분의 크기를 측정하고, 상기 가속도 신호 성분의 크기의 소정의 시간 당 변화율이 소정의 임계값을 초과한 경우에 파워 트레인의 진동이 발생된 것으로 판정하는 단계; 노면 요철부 통과로 인하여 파워 트레인의 진동이 발생한 것으로 판정되면, 파워 트레인의 진동을 저감하기 위한 보정 모터 토크를 연산하는 단계; 연산된 보정 모터 토크를 파워 트레인으로 인가하여 파워 트레인의 진동을 보상하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법을 제공한다.
바람직한 구현예로서, 상기 보정 모터 토크를 연산하는 단계는, 모터 측정 토크 신호를 검출하는 단계; 검출된 모터 측정 토크 신호를 밴드 패스 필터에 의해 처리하여 소정의 주파수 대역만을 통과시키는 단계; 밴드 패스 필터를 통과한 소정의 주파수 대역의 모터 측정 토크 신호 성분의 크기를 측정하여 파워 트레인의 진동에 따른 모터 토크의 변동분을 산출하고, 전기 자동차의 주행 모드에 따라 산출된 모터 토크에 상기 파워 트레인의 진동에 따른 모터 토크의 변동분을 빼는 것에 의해 보정 모터 토크를 연산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 모터 토크 변동분의 크기가 소정의 임계값 미만일 경우에는 파워 트레인의 진동이 상쇄된 것으로 판단하고, 파워 트레인의 진동에 대한 보상을 종료하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 소정의 임계값은, [임계값=게인(gain)*(차량이 노면 요철을 통과한 직후의 모터 토크 변동분의 피크값)]에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.
다른 바람직한 구현예로서, 상기 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법은, 파워 트레인의 진동 및 구동축의 진동이 무시된 상태에서 모터의 모델 속도를 계산하는 단계와 상기 모터의 실제 속도를 계산하는 단계와; 상기 모터의 모델속도와 실제 속도간의 속도 편차를 구하여 속도 편차 평균값을 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 파워 트레인의 진동을 보상하는 단계는 파워 트레인 진동 저감을 위한 모터 토크 보정량을 결정하는 단계와, 상기 모터의 모델속도와 실제 속도간의 속도편차가 영이 되도록 상기 모터 토크 보정량을 인가하는 네가티브 피드백 제어를 통해 파워 트레인의 진동을 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 보정 모터 토크는 [보정 토크=게인(gain)*((모델속도-실제속도)-속도편차 평균)]에 의해 결정되는 것을 특징으로 한다.
다른 바람직한 구현예로서, 능동형 안전장치(traction control system), ABS(anti-lock brake system), 전자제어 서스펜션(electronic controlled suspension) 또는 팁-인/아웃 시의 안티 저크를 위한 모터 제어가 이미 실행 중인 경우에는 파워 트레인의 진동 저감을 위한 모터 토크 제어를 실시하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전기 자동차가 노면 상의 요철 부분을 통과할 때에 파워 트레인에 발생하는 진동 성분을 모터 토크 제어를 통해 제거하여, 쾌적한 승차감을 구현하고, 종래 파워 트레인의 진동 제거를 위한 고가의 하이드로 마운트를 대체할 수 있어 전기 자동차의 제조 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차의 파워 트레인 진동 저감 장치를 나타내는 제어도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차의 파워 트레인 진동 저감 장치를 나타내는 제어도.
도 3은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차의 파워 트레인 진동 저감 장치를 나타내는 제어도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차의 파워 트레인 진동 저감 방법을 설명하는 순서도.
도 5는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법을 설명하는 순서도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 장치를 나타내는 제어도 이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 파워 트레인의 진동저감 장치를 나타내는 제어도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법을 설명하는 순서도이다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 파워 트레인의 진동 저감 장치(10)는 차체에 구비된 가속도 센서(11)에서 측정된 가속도를 주파수 분석하여 노면 상의 요철부 통과 시 발생되는 파워 트레인(40)의 진동 여부를 판정하기 위한 진동 발생 판정부(20) 및 진동 발생 판정부(20)에 의하여 노면 상의 요철부 통과 시에 파워 트레인(40)의 진동이 발생된 것으로 판정되는 때에는 파워 트레인(40)의 진동 저감을 위한 보정 토크량을 산출하고, 산출된 보정 토크를 파워 트레인(40)의 모터로 인가하여 모터 토크를 제어하는 모터 역토크 제어부(30)를 포함한다.
그리고, 진동 발생 판정부(20)는 가속도 센서(11)로부터 전달되는 가속도 센서의 신호를 처리하고 일정한 주파수 대만을 통과시키는 밴드 패스 필터(21, BPF)와 밴드 패스 필터(21)를 통과한 가속도 신호 성분의 크기를 측정하고, 상기 가속도 신호 성분의 소정의 시간 동안의 변화율을 산출하여 노면의 상태를 파악하고, 노면 요철부 통과 시 파워 트레인의 진동이 발생하였는지 여부를 판정하는 진동 여부 판정부(22)를 포함하여 이루어진다.
도 2에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파워 트레인의 진동 저감 장치를 나타내는 제어도이며, 도 1에서 도시된 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 장치(10)에 있어서, 모터 역토크 제어부(30)를 구체적으로 한정하고 있다.
도 2에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예를 따르는 파워 트레인의 진동 저감 장치에 있어서 모터 역토크 제어부(30)는 모터 토크 측정 수단(12)으로부터 전달되는 모터 측정 토크 신호를 처리하고 일정한 주파수 대만을 통과시키는 밴드 패스 필터(31)와, 엑셀 포지션 센서(13)로부터 측정된 엑셀 페달의 개도를 통해 운전자의 요구 토크를 추정하고, 상기 요구 토크에 상기 밴드 패스 필터(31)를 통과한 특정 주파수 대역의 토크를 빼서 파워 트레인(40)에 인가하는 토크 보정부(32)를 포함하여 이루어진다.
도 3에서는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 파워 트레인의 진동 저감 장치(10)를 나타내는 제어도이며, 도 1에서 도시된 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 장치(10)에 있어서, 모터 역토크 제어부(30)를 구체적으로 한정하고 있다.
도 3에서 도시된 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 파워 트레인의 진동 저감 장치는 파워 트레인(40)의 진동 및 구동축의 진동이 무시된 상태(진동이 없는 상태)에서의 모터속도인 모델속도를 산출하는 모델속도 산출부(50)를 더 포함하고 있다. 모델속도는 바람직하게는 모터 토크 지령치에서 드래그 토크를 차감한 후, 다시 구동축 총 토크를 차감한 것을 적분하여 계산될 수 있다.
또한, 도 3에서 도시된 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 파워 트레인의 진동 저감 장치에 있어서, 모터 역토크 제어부(30)에서는, 모터의 모델 속도와 실제 속도간의 속도 편차를 실시간으로 산출하는 속도 편차 산출부(33)와, 속도 편차 평균값을 구하기 위하여 특정 대역의 속도 편차를 통과시키도록 하는 로우 패스 필터(34, LPF) 및 모델 속도, 실제 속도 및 속도 편차 평균값을 통해 모터 보정 토크량을 산출하여 파워 트레인의 진동 저감을 위한 모터 토크를 제어하는 보정 토크 연산부(35)를 포함하여 이루어진다.
이하에서는 도 4의 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법을 도 1 및 도 2의 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 장치를 참조하여 설명하고자 한다.
노면 상의 요철부 통과로 인한 파워 트레인의 진동 여부를 판단하기 위한 단계(s10)로서 우선, 차체 가속도 센서(11)로부터 차량의 가속도 신호를 전달받는다(s11). 차체 가속도 센서(11)는 차제 자세제어장치(VDC)에 사용되는 가속도 센서와 같이, 기존의 차량에 구비된 가속도 센서일 수 있다.
그리고, 가속도 신호는 차체 가속도 센서(11)로부터 밴드 패스 필터(21)에 전달되어 처리되고, 일정한 주파수 대만을 통과시켜 상기 가속도의 AC 성분을 추출(s12)한다. 통상적으로 파워 트레인의 고유 모드에 의한 진동은 5~20Hz에 분포되어 있다는 점에서, 밴드 패스 필터(21)를 통과하는 주파수 대역은 5~20Hz가 바람직하다.
그리고, 밴드 패스 필터(21)를 통과한 특정 주파수 대역의 가속도의 AC성분의 크기를 측정하고, 가속도 성분의 시간당 변화율을 산출하여, 변화율 값이 소정의 임계값을 초과하는 지 여부를 판정(s13)한다. 도 4에서는 소정의 임계값에 대한 예시로서 0.5/100ms를 제시하고 있으며, 소정의 임계값의 크기를 낮출수록 노면 상의 요철부분을 통과할 때에 발생하는 진동에 대해 민감하게 반응할 수 있다.
상기 s13에서 가속도의 AC 성분의 변화율의 값이 소정의 임계값을 초과하도록 하는 조건을 만족하지 않으면, 상기 s11 과정으로 리턴하여 전술한 절차를 반복하고, 가속도의 AC 성분의 변화율이 소정의 임계값을 초과하는 조건을 만족하면, 노면 상의 요철부 통과로 인하여 파워 트레인의 진동이 발생된 것으로 판정하고, 모터 역토크 제어 단계(s20)로 들어간다.
다만, 도 4에서 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 모터 역토크 제어 단계(s20)에 들어가기 앞서, 모터 토크 제어가 이미 실행 중인지 여부를 판단하여, 모터 토크 제어가 실시 중인 경우에는 파워 트레인 진동 저감을 위한 추가적인 모터 역토크 제어(s20)를 수행하지 않고, s11 과정으로 리턴하여 전술한 절차를 반복한다(s14). 파워 트레인의 진동 저감 이외에 팁 인/팁 아웃 시의 안티 저크를 제거하기 위해서 또는, 능동형 안전장치(traction control system), ABS(anti-lock brake system), 전자제어 서스펜션(electronic controlled suspension)과 같은 장치에 의해 모터 토크 제어가 실시될 수 있으며 이와 같은 모터 토크 제어가 실시 중에 있는 경우에는 안티 저크 제어 간섭을 방지하기 위해서, 모터 역토크 제어(s20)를 실시하지 않는 것이 바람직하다.
모터 역토크 제어 단계(s20)에서는, 우선 모터 토크 검출 수단(12)으로부터 모터 측정 토크 신호를 전달받는다(s21)
그리고, 파워 트레인의 진동에 의한 모터 토크 변동값을 추출하기 위하여, 모터 측정 토크 신호는 밴드 패스 필터(31)에 전달되어 처리되고, 일정한 주파수 대만을 통과시켜 파워 트레인 진동에 의한 모터 토크 변동량을 추출(s22)한다. 통상적으로 파워 트레인의 고유 모드에 의한 진동은 5~20Hz에 분포되어 있다는 점에서, 파워 트레인의 진동에 의한 모터 토크 변동량을 추출하기 위하여 밴드 패스 필터(31)를 통과하는 주파수 대역은 5~20Hz가 바람직하다.
그리고, 엑셀 포지션 센서(13)에서 측정된 엑셀 페달의 개도를 통해 운전자의 요구 토크를 추정하고, 운전자의 요구 토크에서 s22에서 추출된 모터 토크 변동량을 빼서 파워 트레인의 동력원인 모터에 인가되는 보정 토크를 산출하고 산출된 보정 토크를 파워 트레인에 인가하여 파워 트레인에 발생한 진동을 저감(s23)한다.
마지막으로, 모터 토크 변동량을 노면 상의 요철부를 통과한 직후에 추출된 모터 토크 변동량의 피크값과 대비하여 설정된 진동 상쇄 조건을 만족하는 지 여부를 판단한다(s24)
즉, 상기 안정 조건은 모터 토크 변동량이 소정의 임계값 미만인지 여부를 판단하여 상기 조건을 만족하지 않으면, 상기 s21 과정으로 리턴하여 전술한 절차를 반복하고, 모터 토크 변동량이 소정의 임계값 미만인 조건을 만족하면, 모터 토크 변동 보상을 위한 역토크 제어를 완료하고 현재의 운전 조건을 유지한다. 이를 통해, 노면 상의 요철부 통과로 인한 파워 트레인의 진동을 효과적으로 감쇄할 수 있다.
여기서, 소정의 임계값은 [게인(gain)*(차량이 노면 요철을 통과한 직후의 모터 토크 변동분의 피크값)]에 의해 결정된다. 도 4에서 도시된 바와 같이 게인 값은, 예를 들어 0.3일 수 있으며, 게인을 낮게 설정할수록 작은 진동까지 상쇄가능하나 다만 진동 제어를 위한 시간이 길어지게 된다.
이하에서는 도 5의 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법을 도 1 및 도 3의 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 장치를 참조하여 설명하고자 한다.
한편, 도 5의 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법에 있어서, 노면 상의 요철부 통과로 인한 파워 트레인의 진동 여부를 판단하기 위한 단계인 s10은 전술한 도 4에서 도시된 파워 트레인의 진동 여부를 판단하기 위한 단계와 동일한 바 이에 대한 설명은 생략하고, 모터 역토크 제어 단계(s30)를 구성하는 s31 내지 s34 단계에 대해서 설명한다.
도 5에 도시된 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법에 있어서, 모터 역토크 제어 단계(s30)에서는, 우선 파워 트레인(40) 및 구동축의 진동이 무시된 상태에서의 모터 속도인 모델속도를 모델속도 산출부(50)에서 산출(s31)한다. 모델 속도는, 바람직하게는 모터 토크 지령치에서 드래그 토크를 차감한 후, 구동축 총 토크를 차감한 것을 적분하여 계산될 수 있다.
다음으로, 모터의 모델속도와 실제속도 간의 속도 편차를 실시간으로 산출하고, 이 속도 판차를 저역 통과 필터(34)를 통과시켜 속도 편차의 평균값을 구한다(s32).
다음으로, 보정토크 연산부(35)에서 파워 트레인의 진동 저감을 위한 모터 보정 토크량을 산출하고, 모터 토크 보정량을 파워 트레인에 인가하는 것에 의해, 파워 트레인의 진동 저감을 위한 모터 토크 제어(s33)를 실시한다. 모터 보정 토크량은 [보정 토크=게인(gain)*((모델속도-실제속도)-속도편차 평균)]에 의해 결정되며, 상기 게인은 클러치 해제시, 기어 변속시, 팁-인/아웃시, 브레이킹 시에 따라 미리 다른 값으로 정해지게 된다.
다음으로, 모터의 모델속도와 실제속도간의 속도 편차가 0이 되는지 여부를 판정(s34)하여 파워 트레인의 진동이 상쇄되었는지 여부를 판단한다.
즉, 모터의 모델속도와 실제속도간의 속도 편차가 0을 만족하지 않는 경우에는, 상기 s31 과정으로 리턴하여 전술한 절차를 반복하는 네가티브 피드백 제어를 실시하고, 모터의 모델속도와 실제속도간의 속도 편차가 0인 조건을 만족하면, 모터 토크 변동 보상을 위한 역토크 제어(s30)를 완료하고 현재의 운전 조건을 유지한다. 이를 통해, 노면 상의 요철부 통과로 인한 파워 트레인의 진동을 효과적으로 감쇄할 수 있다.
10: 파워 트레인의 진동 저감 장치 11: 차체 가속도 센서
12: 모터 토크 측정 수단 13: 엑셀 포지션 센서
20: 진동 발생 판정부 21: 밴드 패스 필터
22: 진동 여부 판정부 30: 모터 역토크 제어부
31: 밴드 패스 필터 32: 모터 토크 보정부
33: 속도 편차 산출부 34: 로우 패스 필터
35: 보정 토크 연산부 40: 파워 트레인
50: 모델속도 산출부

Claims (11)

  1. 노면 상의 요철부 통과로 인한 파워 트레인의 진동 발생 발생 여부를 판정하는 진동발생 판정부와;
    상기 진동발생 판정부에서 노면상의 요철부 통과로 인해 파워 트레인의 진동이 발생된 것으로 판정하면, 파워 트레인의 진동 저감을 위한 보정 토크량을 산출하여 모터 토크를 제어하는 모터 역토크 제어부;를 포함하여 구성되는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 장치로서,
    상기 전기 자동차는 순수 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 엔진과 구동모터로 주행하는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 또는 연료전지등에서 생성되는 전력으로 구동모터를 구동시켜 주행하는 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)를 포함하고,
    상기 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 장치는 파워 트레인의 진동 및 구동축의 진동이 무시된 상태에서의 모터의 모델 속도를 산출하는 모델속도 산출부를 더 포함하고,
    상기 모터 역토크 제어부는 모터의 모델속도와 실제 속도간의 속도 편차가 영이 되도록 네가티브 피드백 제어를 통해 모터 토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 진동발생 판정부는 차체 가속도 센서로부터 감지된 차량의 가속도 신호를 밴드 패스 필터에 의해 처리하고, 일정한 주파수 대역만을 통과시키도록 하고, 통과 된 주파수 대역의 가속도 신호 성분의 변화율을 산출하여 노면 상의 요철부 통과로 인한 파워 트레인의 진동 발생 발생 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터 역토크 제어부는 파워 트레인의 진동에 의한 모터 토크 변동분을 산출하고, 상기 모터 토크 변동분이 소정의 임계값 미만이 되도록 보정 토크를 가하는 네거티브 피드백 제어를 통해 모터 토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 장치.
  4. 삭제
  5. 차체 가속도 센서로부터 밴드 패스 필터로 차량의 가속도 신호를 전달받는 단계;
    밴드 패스 필터에 의해, 상기 전달된 차량의 가속도 신호를 처리하고 소정의 주파수 대역만을 통과시키는 단계;
    밴드 패스 필터를 통과한 소정의 주파수 대역의 가속도 신호 성분의 크기를 측정하고, 상기 가속도 신호 성분의 크기의 소정의 시간 당 변화율이 소정의 임계값을 초과한 경우에 파워 트레인의 진동이 발생된 것으로 판정하는 단계,
    노면 상의 요철부 통과로 인하여 파워 트레인의 진동이 발생한 것으로 판정되면, 파워 트레인의 진동을 저감하기 위한 보정 모터 토크를 연산하는 단계,
    연산된 보정 모터 토크를 파워 트레인으로 인가하여 파워 트레인의 진동을 보상하는 단계로 이루어지는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법으로서,
    상기 전기 자동차는 순수 전기자동차, 엔진과 구동모터로 주행하는 하이브리드 자동차 또는 연료전지등에서 생성되는 전력으로 구동모터를 구동시켜 주행하는 연료전지 자동차를 포함하고,
    상기 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법은,
    파워 트레인의 진동 및 구동축의 진동이 무시된 상태에서 모터의 모델 속도를 계산하는 단계와
    상기 모터의 실제 속도를 계산하는 단계와;
    상기 모터의 모델속도와 실제 속도간의 속도 편차를 구하여 속도 편차 평균값을 계산하는 단계를 더 포함하고,
    상기 파워 트레인의 진동을 보상하는 단계는
    파워 트레인 진동 저감을 위한 모터 토크 보정량을 결정하는 단계와,
    상기 모터의 모델속도와 실제 속도간의 속도편차가 영이 되도록 상기 모터 토크 보정량을 인가하는 네가티브 피드백 제어를 통해 파워 트레인의 진동을 보상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기보정 모터 토크를 연산하는 단계는,
    모터 측정 토크 신호를 검출하는 단계;
    검출된 모터 측정 토크 신호를 밴드 패스 필터에 의해 처리하여 소정의 주파수 대역만을 통과시키는 단계;
    밴드 패스 필터를 통과한 소정의 주파수 대역의 모터 측정 토크 신호 성분의 크기를 측정하여 파워 트레인의 진동에 따른 모터 토크의 변동분을 산출하고, 전기 자동차의 주행 모드에 따라 산출된 모터 토크에 상기 파워 트레인의 진동에 따른 모터 토크의 변동분을 빼는 것에 의해 보정 모터 토크를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    모터 토크 변동분의 크기가 소정의 임계값 미만일 경우에 파워 트레인의 진동이 상쇄된 것으로 판단하고, 파워 트레인의 진동에 대한 보상을 종료하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 소정의 임계값은, [임계값=게인(gain)*(차량이 노면 요철을 통과한 직후의 모터 토크 변동분의 피크값)]에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 보정 모터 토크는 [보정 토크=게인(gain)*((모델속도-실제속도)-속도편차 평균)]에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법.
  11. 청구항 5에 있어서,
    능동형 안전장치(traction control system), ABS(anti-lock brake system), 전자제어 서스펜션(electronic controlled suspension) 또는 팁-인/아웃 시의 안티 저크를 위한 모터 제어가 이미 실행 중인 경우에는 파워 트레인의 진동 저감을 위한 모터 토크 제어를 실시하지 않는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 파워 트레인의 진동 저감 방법.
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