KR101499995B1 - Device and method controlling motor position and creep of fuel cell vehicle - Google Patents
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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
The present invention relates to a motor position and creep control device for an electric vehicle and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to a control method for a motor position and creep control device of an electric vehicle, To a motor position and a creep control device of an electric vehicle capable of preventing the motor from being pushed and released when the motor is stopped or restarted from the back road by causing the motor to perform position control or creep torque control.
To this end, the present invention provides a control system for a vehicle, comprising: a start determining unit for determining whether to enter a motor position control or a creep torque control by using detection information of an uphill angle sensor for detecting a backlash angle of a running road at the time of brake release after stopping a vehicle; A motor position control unit for calculating a motor torque for backlash compensation and a motor torque for maintaining the motor position and maintaining the position of the motor; A creep torque control unit for generating a creep torque of the motor through a time delay when the brake is released, and controlling the motor speed to a constant level; And a controller for controlling the motor position and the creep of the electric vehicle.
Fuel cell, vehicle, motor, position, jungle judgment, creep, torque, backlash, brake
Description
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.The present invention relates to a motor position and creep control device for an electric vehicle and a control method thereof, and more particularly, To a motor position and a creep control device of an electric vehicle capable of preventing the motor from being pushed and released when the motor is stopped or restarted from the back road by causing the motor to perform position control or creep torque control.
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.Since the idle torque of the engine is transmitted to the torque converter and the transmission even in the case where the ordinary gasoline engine vehicle does not step on the excel pedal and the brake pedal while the vehicle is running, creep traveling is performed while the vehicle keeps running at a small speed.
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.As shown in the attached FIG. 5, the vehicle in the running state of the backlit road is subjected not only to the rolling resistance but also to the slope resistance as mgsinθ. Due to the tilting resistance, After stopping, release the brake pedal and the vehicle will be pushed back.
차량이 뒤로 밀리는 상황을 벗어나기 위해 운전자는 다시 브레이크 페달을 밟거나 엑셀 페달을 조작하는 등 차량의 밀림 방지를 위한 조작을 하게 된다.In order to get out of the situation where the vehicle is pushed backward, the driver operates again to prevent the vehicle from being pushed, such as by stepping on the brake pedal or operating the accelerator pedal.
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.In order to prevent the inconvenience of the operation for preventing the vehicle from being pushed back from the back road running, a certain amount of frictional brakes are maintained to prevent the throttle from being applied even when the excel pedal and the brake pedal are not applied. A creep control technique for releasing a friction brake and switching to a normal operation state is introduced.
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.On the other hand, since the electric vehicle travels only by the configuration of the motor drive system (motor, speed reducer, wheel) without a separate engine, idle torque by the motor is not automatically generated when the vehicle is stopped, and creep does not occur like the gasoline engine vehicle .
이에, 전기자동차에 가솔린 엔진 차량의 크립 기능을 만들어 주기 위해 모터 토크 제어를 통해 크립 기능을 구현해야 한다.Therefore, the creep function must be realized through the motor torque control in order to make the creep function of the gasoline engine vehicle to the electric vehicle.
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.That is, a pure electric vehicle driven by a motor such as a fuel cell vehicle requires a creep control algorithm for generating a torque similar to the engine idle torque in order to satisfy the same running feeling as a general gasoline mass-produced vehicle, Along with the development of control algorithms, a technique to prevent jamming in stopping and restarting after stopping is also being studied.
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.Of course, in a vehicle driven by a motor alone such as a fuel cell and an electric vehicle, it is possible to easily control the motor driving force without introducing an additional system (for example, by determining the backlash and increasing the motor driving torque) It is possible to realize the prevention of the skidding of the vehicle.
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.That is, as shown in FIG. 4, it is possible to implement a method of determining the backlash by applying an angle sensor or a threshing judgment algorithm to the fuel cell and the electric vehicle, and increasing the motor torque according to the determined result, The method can be implemented simply because it is easy to directly control the motor driving force.
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.However, there is a need for a portion for calculating the necessary motor torque amount, and the amount of calculation depends on various parameters such as the angle of back and the number of passengers, thus requiring a lot of errors and experiments.
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.Particularly, when it is judged that the existing creep torque control logic is maintained, it is difficult to accurately calculate the amount of additional motor torque to be increased, and it is difficult to accurately maintain the position of the vehicle , The number of passengers, the angle of backing, etc. If the given environment changes, the amount of motor torque must be calculated again to maintain the position of the vehicle. Otherwise, the vehicle may be pushed forward or excessively pushed forward.
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.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a motor position control or a creep torque control for maintaining a stopped position based on a back angle measurement information when the brake is released while the vehicle is in motion. And the creep torque control is performed after checking the stabilization of the motor position at the stopped position in the motor position control. By doing so, it is possible to keep the jogging at the minimum on the back road without operation of the brake pedal and the accelerator pedal, The present invention provides a motor position and creep control device for an electric vehicle in which the current position of a vehicle can be maintained regardless of a change in the number of passengers and the like, and is then naturally switched to a creep torque mode.
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.According to an aspect of the present invention, there is provided a control system for a vehicle, comprising: a start determining unit for determining whether to enter a motor position control or a creep torque control using detection information of an angle sensor, Wow; A motor position control unit for calculating a motor torque for maintaining the motor position and maintaining the position of the motor; A creep torque control unit that generates a creep torque of the motor through a time delay and controls the motor speed to a constant level; And a controller for controlling the motor position and the creep of the electric vehicle.
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.In one preferred embodiment, the motor position control unit sets a target input angle by adding an offset angle to compensate for a steady state angle error to the current angle of the motor at the time of entry of the motor position control, Is input to the PD controller to calculate the torque for maintaining the motor position.
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.In another preferred embodiment, the creep torque control unit includes a torque converter hydraulic pressure modeling unit that generates a creep torque of the motor through a time delay, and a torque converter control unit that controls the torque of the motor to a level for keeping the motor speed constant. And a state model unit.
또한, 상기 크립 토크 제어부의 최종 토크 출력단에는 크립 토크의 변화가 급격이 변화하지 않도록 조절하는 필터가 연결된 것을 특징으로 한다.In addition, a filter is connected to the final torque output end of the creep torque control unit to adjust the change in creep torque so that the sudden change does not occur.
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.According to an aspect of the present invention, there is provided a control method for a vehicle, including: determining whether a vehicle is backlash by measuring a back angle of a running road when a brake is released, ; A motor position control step of increasing the motor torque to maintain the motor position when the back angle is smaller than the back angle judgment reference reference inclination angle, and when the back angle is larger than the back angle judgment reference reference inclination angle; A motor position stabilization check step of determining whether to continue the motor position or enter the creep torque control step after a certain time after entering the motor position control; A creep torque control step in which the motor torque is constantly increased from the stabilization torque for maintaining the motor position to the maximum creep torque as a starting point; The present invention provides a motor position and creep control method for an electric vehicle.
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.As a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method of controlling a vehicle, comprising the steps of: calculating motor torque in consideration of backlash for prevention of shock to eliminate backlash when the vehicle is stopped at the time of braking while the vehicle is running; And a backlash compensation control step of controlling the backlash compensation.
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.The step of controlling the motor position includes: setting a target input angle by adding an offset angle to compensate for a steady state angle error to the current angle of the motor at the time of entry of the motor position control; Calculating a motor torque for maintaining a position of a motor by inputting a difference between a current angle and a target input angle to a PD controller; (Mgsin &thetas;) by the detection of each angle sensor is applied to the motor so that the final motor torque, which is the motor torque added to the torque corresponding to the backing load value, is supplied to the feedforward input so as to maintain the motor position; .
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.The motor position stabilization check step may include: if the torque change amount of the motor is smaller than the motor torque stabilization reference value and the position change amount of the motor is smaller than the motor position stabilization reference value, the stabilization determination count is performed to determine that the motor position is stably maintained A process; Determining whether a shift to a creep torque control step should be performed; .
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.Further, when the stabilization torque for maintaining the motor position is smaller than the maximum creep torque, the mode is switched to the creep torque control mode, and when the stabilization torque for maintaining the motor position is larger than the creep torque, the motor position is maintained.
한편, 상기 모터 위치 제어 및 크립 토크 제어는 액셀 페달이나 브레이크 페달을 밟으면 바로 해제되는 것을 특징으로 한다.The motor position control and the creep torque control are immediately released when the accelerator pedal or the brake pedal is depressed.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.Through the above-mentioned means for solving the problems, the present invention provides the following effects.
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.According to the present invention, when the electric vehicle running only by the motor drive is stopped, the shock prevention mode for applying the backlash compensation torque is performed, the backlash judgment logic is executed, and the position control of the motor After the brake pedal is released, the motor position stabilization at the stopped position is checked and the creep torque control is performed so that the brake pedal and the accelerator pedal can be operated without any operation of the brake pedal and the accelerator pedal, It is possible to maintain the current position of the vehicle on the back road and to prevent the phenomenon such as jumping or sudden start regardless of changes in the angle and the number of passengers, thereby improving the driving stability.
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.In particular, the motor position control for applying the motor torque for maintaining the motor position before the vehicle is pushed is performed through the detection of the back angle sensor and the judgment angle determining logic using the back angle sensor, and the torque corresponding to the back- There is an advantage that stabilization for maintaining the position of the motor can be performed more quickly by applying to the torque.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치를 나타내는 제어 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a control block diagram showing a motor position and creep control device of an electric vehicle according to the present invention; FIG.
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.The present invention is to provide a motor position closed loop control method for maintaining the position of the motor (the rotor position of the motor) during traveling on the back side while compensating for the disadvantages of the conventional motor torque open loop control. A shock prevention mode for applying a backlash compensating torque at the time of stopping is executed and a tripping judgment logic is executed and a current position of the motor is fed back while being automatically switched to a position control mode upon release of the brake, The motor torque for maintaining the current position is automatically calculated and used for maintaining the position of the vehicle.
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.The motor position and
상기 등판판단부(40)는 차량 정지후 브레이크 해제시 차량이 주행하고 있던 주행로의 등판각에 따라 모터 위치 제어 또는 크립 토크 제어 모드로의 진입여부를 판정한다.When the vehicle is stopped after the vehicle is stopped, the
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.That is, the back-up determining
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.The motor
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.The creep
즉, 상기 토크컨버터 유압형성 모델부(32)에 의한 토크컨버터 유압 형성과정으로 인해, 모터의 크립토크가 시간지연을 통해 나타나도록 한다.That is, due to the process of forming the torque converter hydraulic pressure by the torque converter hydraulic
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.The torque converter steady
상기 크립 토크 제어부(30)의 최종 토크 출력단에는 크립 토크의 변화가 급격이 변화하지 않도록 조절하는 필터(36)가 추가로 연결된다.A
여기서 상기한 구성을 기반으로 이루어지는 본 발명의 모터 위치 및 크립 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the motor position and creep control method of the present invention based on the above-described configuration will be described.
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.FIG. 3 is a control block diagram illustrating a creep travel control method of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention; FIG. And changes in the motor drive torque are shown.
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.The present invention is characterized by comprising a backlash compensating control step of removing a backlash to control shock prevention by backlash while a vehicle is stopped by applying a brake pedal and a backlash compensating step of measuring a backlash angle of a traveling road at the time of brake release, A motor position control step for increasing the motor torque to maintain the motor position when the back angle is larger than the inclination angle for judging the back angle, the motor position stabilization check step, the creep torque control step, etc. It is possible to prevent phenomena such as jumping or sudden start in a back road without operating a brake pedal and an accelerator pedal.
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.First, in the backlit road traveling situation, when the brake pedal is depressed, the vehicle is stopped and the backlash compensation control step for unconditionally removing the backlash is performed, thereby performing the shock prevention control by the backlash.
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.In other words, if a motor torque is suddenly applied in a situation where there is a backlash between the motor and the speed reducer or between the speed reducer and the traveling wheels, a great impact is applied to the reducer side to cause the vehicle body to momentarily shake, Motor position control is performed.
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.Therefore, in order to compensate for the error between the current angle of the motor and the steady state angle due to the backlash between the motor rotor and the speed reducer, i.e., when the brake is applied while the vehicle is running, the backlash is taken into consideration A backlash compensation control step is performed by a process of calculating a motor torque and a process of applying a torque to the motor at a level at which backlash can be eliminated.
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.At this time, motor torque for solving the backlash, that is, motor driving force (F1 in Fig. 3) for correcting the motor position error due to the backlash in the state in which the brake pedal is depressed is required to be small enough to eliminate backlash.
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.Next, when the brake is released when the brake pedal is released in the state where the shock prevention control by the backlash is performed, if the vehicle is on the back road, the back load suddenly occurs. Therefore, as a preceding step for preventing the vehicle from being pushed back, It proceeds.
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.That is, it is judged whether or not the motor enters into the motor position control or the creep torque control by using the detection information of the back angle sensor for detecting the back angle of the running path when the brake is released. If the back angle is smaller than the reference inclination angle for judging the back angle, So that the motor enters the motor position control mode when the back angle is larger than the reference inclination angle for judging the back plate.
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.In other words, if the angle of inclination of the angle sensor is inputted from the angle determining unit after the release of the brake pedal, if the angle of the angle of inclination is equal to or greater than the predetermined reference angle of inclination, the motor enters the motor position control mode before the vehicle is pushed, If the inclination angle is less than the inclination angle, the motor position control for maintaining the motor position is performed irrespective of the external load noise, so that torque necessary for maintaining the motor position is generated. As shown below, . ≪ / RTI >
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.In the motor position control mode, a target angle is set by adding an offset angle to the current angle of the motor at the entry of the motor position control to compensate for the angular error of the steady state. Calculating the motor torque to maintain the position of the motor by inputting the difference to the PD controller, calculating a motor torque at which the calculated motor torque is supplied as the feed forward input (mgsin &thetas; A process is performed in which the final motor torque added to the torque equivalent to the load value is applied to the motor to maintain the motor position.
따라서, 차량이 등판길에서 밀리는 현상을 발생시키는 등판 부하에 상관없이 차량의 정지된 위치 즉, 모터의 현위치가 유지된다.Therefore, the stationary position of the vehicle, that is, the current position of the motor, is maintained regardless of the backlash load which causes the phenomenon that the vehicle is pushed on the backing road.
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.That is, as the back-up load is suddenly applied when releasing the brake pedal, the final motor torque calculated in order to maintain the motor position in the motor position control mode state, that is, the motor driving force (F2 in Fig. 3) And so on.
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.Particularly, the back angle by detection of the back angle sensor, i.e., back plate load value (mgsin &thetas;) is provided as a feedforward input to the motor position control unit for motor position control, So that the motor position retention can be more stabilized in a short period of time.
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.On the other hand, the backing load value (mgsinθ) input as the feedforward value is calculated by the backing angle and the vehicle weight, the backing angle is continuously measured from the backing angle sensor and the weight change is not detected, It can be sufficiently compensated in the motor position feedback control section.
이어서, 일정시간 후, 아래와 같이 모터 위치 안정화 체크 단계가 진행된다.Then, after a predetermined time, the motor position stabilization check step proceeds as follows.
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.The step of checking the motor position stabilization is a step of determining whether a motor torque change amount and a position change amount have occurred, and determining whether the position of the vehicle, that is, the position of the motor, is continuously maintained or converted to a creep torque.
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.For the motor position stabilization check, if the torque change amount of the motor is smaller than the motor torque stabilization reference value or the motor position change amount is smaller than the motor position stabilization reference value, the stabilization determination count is increased and the stabilization determination count is set to the stabilization determination reference counter value , It is determined that the motor position is stably maintained.
따라서, 브레이크 해제후 모터 위치 안정화 체크 단계를 시작하여, 모터 위치가 안정적으로 유지된다고 판단되면, 크립 토크 제어 단계로 전환되어야 하는지를 판단한다.Therefore, the motor position stabilization check step is started after releasing the brake, and if it is determined that the motor position is stably maintained, it is determined whether or not the shift to the creep torque control step is required.
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.That is, when it is determined that the motor position control is stabilized, when the stabilization torque for maintaining the motor position is smaller than the maximum creep torque, the mode is switched to the creep torque control mode so that the stabilization torque for maintaining the motor position is gradually increased And the creep torque control is performed.
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.More specifically, when the stabilization torque for maintaining the motor position is smaller than the creep torque, the control is switched to the creep torque control stage so that the stabilized motor torque for maintaining the motor position is increased from the starting point to the maximum creep torque by the motor torque ), The vehicle slowly moves. On the other hand, when the stabilization torque for maintaining the motor position is larger than the creep torque, the motor position remains unchanged.
이때, 상기한 모터 위치 유지를 위한 제어, 그리고 크립 토크 제어는 엑셀페달이나 브레이크 페달을 밟으면 해제된다.At this time, the above-described control for maintaining the motor position and the creep torque control are released by pressing the accelerator pedal or the brake pedal.
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.As described above, when the electric vehicle traveling only by the motor drive runs on the backing path, the backlash is removed when the vehicle is stopped, and the motor position control or the creep torque control is performed according to the determination of the backlash when the brake is released again. The present position of the vehicle, that is, the position of the motor is maintained, and then the mode is switched to the creep torque control mode. Thus, even if the vehicle restarts after stopping the start of the vehicle, the vehicle runs without jumping or sudden start.
도 1은 본 발명에 따른 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 장치를 나타내는 제어 구성도,1 is a control block diagram showing a motor position and creep control device of an electric vehicle according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 방법을 설명하는 순서도,2 is a flowchart for explaining a motor position and a creep control method of an electric vehicle according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 전기자동차의 모터 위치 및 크립 제어 방법을 제어모드별로 나타낸 제어 블록도,FIG. 3 is a control block diagram of a motor position and creep control method of an electric vehicle according to the present invention,
도 4는 기존의 전기자동차에서 등판각 센서 또는 밀림 판단 알고리즘을 사용하는 예를 설명하는 개략도,FIG. 4 is a schematic view illustrating an example using an angle-of-inclination sensor or a forestry judgment algorithm in an existing electric vehicle;
도 5는 등판길 주행시 차량이 경사 저항을 받는 상황을 설명하는 개략도.5 is a schematic view for explaining a situation in which a vehicle is subjected to an inclined resistance during traveling on a back road.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
10 : 모터 위치 및 크립 제어 장치10: Motor position and creep control device
20 : 모터 위치 제어부20: Motor position control section
30 : 크립 토크 제어부30: Creep torque control section
32 : 토크컨버터 유압형성 모델부32: Torque converter hydraulic forming model part
34 : 토크컨버터 정상상태 모델부34: Torque converter steady state model part
36 : 필터36: Filter
40 : 등판판단부40:
50 : 등판각 센서50: angle sensor
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