KR101683965B1 - 구동 모터의 토크 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

구동 모터의 토크 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

가속페달의 답입량을 검출하고, 상기 검출된 답입량에 기반하여 상기 가속 페달의 변화율을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 변화율에 대응되는 차량을 구동하는 모터의 시정수 값을 도출하는 단계를 포함하는 구동 모터의 토크 제어 방법이 소개된다.

Description

구동 모터의 토크 제어 장치 및 제어 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TORQUE CONTROL FOR DRIVE MOTOR}
본 발명은 구동 모터의 토크 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기모터 구동차량의 악셀링시 급격한 토크 변화 또는 응답성 저하를 방지하기 위하여 악셀페달의 동작에 따라 전기 모터의 시정수를 가변시키는 구동 모터의 토크 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
전기모터 구동 차량에 있어서, 특수한 안전 상황을 제외하고 운전자의 페달 조작에 따라 목표 토크가 결정된다. 일반적으로 구동계 충격 방지나 부드러운 승차감을 위해 목표 토크에 필터처리가 되어 모터 제어부에 전송되며, 이에 따라 모터가 구동되게 되는데, 종래에는 이러한 필터처리 방법이 미리 일정한 값으로 설정된 시정수 제어를 통해 이루어져 왔다.
하지만, 상기 일정한 시정수 제어는 가속페달의 다양한 작동 조건을 충족시키지 못하는 문제가 있었는데, 예를들어 가벼운 필터처리시에는 발진 응답성은 향상되지만 회생제동시의 역토크가 가해지는 상태에서 주행시의 정토크로 변환되는 과정에서 구동계에 충격이 발생될 수 있으며, 반대로 강한 필터처리시에는 충격 발생은 방지되나 발진 응답성이 현저하게 떨어지게 되는 문제점이 있어왔던 것이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2012-0067847 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 가속페달의 밟기 속도를 판단하여 악셀링시의 토크 필터 시정수의 목표치를 산출하여 악셀 조작에 따라 가변적으로 토크 제어가 수행되도록 하는 구동 모터의 토크 제어 장치 및 제어 방법를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구동 모터의 토크 제어 방법은 가속페달의 답입량을 검출하고, 상기 검출된 답입량에 기반하여 상기 가속 페달의 변화율을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 변화율에 대응되는 차량을 구동하는 모터의 시정수 값을 도출하는 단계를 포함한다.
상기 가속페달의 변화율을 산출하는 단계는 상기 검출된 답입량과 이전에 검출된 답입량을 비교하여 가속페달의 변화량을 더 산출할 수 있다.
상기 가속페달의 변화율을 산출하는 단계는 상기 변화량에 따라서 현재 가속페달이 가속상태인지를 판단하고, 가속상태인 경우 현재 가속페달을 답입상승상태로 설정하는 제1설정단계; 상기 변화량에 따라서 현재 가속페달이 가속해제상태인지를 판단하고, 가속해제상태인 경우 현재 가속페달을 답입해제상태로 설정하는 제2설정단계; 및 상기 변화량에 따라서 현재 가속페달이 답입상태를 유지하고 있는지를 판단하고, 답입상태를 유지하고 있는 경우 현재 가속페달을 답입유지상태로 설정하는 제3설정단계;를 더 수행할 수 있다.
상기 제1설정단계에서는 상기 변화량이 양수값 인지 여부를 판단할 수 있다.
상기 제1설정단계에서는 상기 변화량이 양수값인 경우, 산출된 변화량과 기 설정된 단위시간을 누적할 수 있다.
상기 제1설정단계에서는 상기 누적된 변화량을 기 설정된 제1기준 누적값과 비교하고, 현재 가속페달이 답입상승상태로 설정되었는지 여부를 판단한 후, 상기 누적된 변화량이 상기 제1기준 누적값보다 크고 현재 가속페달이 답입상승상태로 설정되지 않은 경우 상기 가속페달을 답입상승상태로 설정할 수 있다.
상기 제2설정단계에서는 상기 변화량이 음수값 인지 여부를 판단할 수 있다.
상기 제2설정단계에서는 상기 변화량이 음수값인 경우, 산출된 변화량과 기 설정된 단위시간을 누적할 수 있다.
상기 제2설정단계에서는 상기 누적된 변화량을 기 설정된 제2기준 누적값과 비교하고, 현재 가속페달이 답입해제상태로 설정되었는지 여부를 판단한 후, 상기 누적된 변화량이 상기 제2기준 누적값보다 작고 현재 가속페달이 답입해제상태로 설정되지 않은 경우 상기 가속페달을 답입해제상태로 설정할 수 있다.
상기 제3설정단계에서는 상기 변화량이 기 설정된 유지범위값 내에 포함되는 값인지를 판단하고, 상기 변화량이 기 설정된 유지범위값 내에 포함되는 경우, 현재 가속페달이 답입유지상태로 설정되었는지 여부를 더 판단할 수 있다.
현재 가속페달이 답입유지상태로 설정되지 않은 경우, 기 설정된 단위시간의 누적시간을 미리 마련된 기준시간과 비교하고, 기 설정된 단위시간의 누적시간이 미리 마련된 기준시간보다 큰 경우, 상기 가속페달을 답입유지상태로 설정할 수 있다.
상기 가속 페달의 변화율을 산출하는 단계는 상기 제1설정단계 또는 제2설정단계에서 누적된 단위시간동안의 누적된 변화량의 변화율을 산출할 수 있다.
상기 시정수 값은 상기 산출된 변화율이 양의 변화율 값에 설정된 제1기준변화율보다 클수록 점진적으로 감소되도록 설정될 수 있다.
상기 시정수 값은 상기 산출된 변화율이 음의 변화율 값에 설정된 제2기준변화율보다 작을수록 점진적으로 감소되도록 설정될 수 있다.
상기 시정수 값은 상기 양의 변화율 값에 설정된 제1최저 시정수 값이 상기 음의 변화율 값에 설정된 제2최저 시정수 값 보다 더 낮은 값을 갖도록 설정될 수 있다.
도출된 시정수 값의 기 설정된 변화시간동안의 시정수 변화율을 산출하고, 산출된 시정수 변화율이 기 설정된 최대 시정수 변화율을 넘거나 최소 시정수 변화율보다 낮아지지 못하도록 하는 시정수 제한 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 구동 모터의 토크 제어 장치는 가속페달의 답입량을 검출하는 가속페달센서; 및 상기 가속페달센서에서 검출된 답입량에 기반하여 상기 가속 페달의 변화율을 산출하고, 상기 산출된 변화율에 대응되는 차량을 구동하는 모터의 시정수 값을 도출하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는 상기 검출된 답입량과 이전에 검출된 답입량을 비교하여 가속페달의 변화량을 산출하고, 산출된 변화량의 크기에 따라 가속페달의 답입상태를 설정하는 복수개의 설정모드를 구비할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 구동 모터의 토크 제어 장치 및 제어 방법에 따르면, 페달 조작에 따른 시정수 변화로 인해 가속 초기와 목표토크 도달시에는 부드러운 토크 화가 가능하도록 하면서 가속시에는 시정수를 감소시켜 빠른시간에 목표토크에 도달하도록 함으로써 응답성을 향상시킬 수 있다.
별도의 장치를 구비함 없이 모터 제어 설정 변경만을 통해 토크 변환시의 충격 저감 효과가 발생될 수 있어 비용절감의 효과가 발생될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 모터의 토크 제어 방법의 순서도.
도 2는 본 발명의 변화율과 시정수 값과의 관계를 도시한 그래프.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 모터의 토크 제어 방법의 답입률 변화에 따른 시정수 값 및 토크 변화를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 모터의 토크 제어 장치의 블록도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구동 모터의 토크 제어 장치 및 제어 방법에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 모터의 토크 제어 방법의 순서도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 모터의 토크 제어 방법은 가속페달의 답입량을 검출(S100)하고, 상기 검출된 답입량에 기반하여 상기 가속 페달의 변화율을 산출하는 단계(S300); 및 상기 산출된 변화율에 대응되는 차량을 구동하는 모터의 시정수 값을 도출하는 단계(S400)를 포함한다.
더 구체적으로 설명하자면, 상기 검출된 답입량과 이전에 검출된 답입량을 비교하여 가속페달의 변화량을 더 산출(S110)함이 바람직한데, 여기서 상기 변화량은 상기 검출된 답입량에서 이전에 검출된 답입량을 뺀 값이 됨이 바람직하다. 상기 답입량을 검출(S100)하고 가속 페달의 변화율을 산출하는 단계(S300)는 설정된 시간적 주기 간격으로 사이클을 완료하게 되는데, 상기 이전에 검출된 답입량은 현재 사이클 바로 직전의 이전 사이클에서 검출된 답입량이 될 수 있으며, 현재 검출된 답입량은 다음 사이클에서 사용될 수 있도록 상기 답입량을 검출(S100)하는 단계에서 저장됨이 바람직하다.
한편, 상기 검출된 변화량에 따라서 현재 가속페달의 답입속도가 상승하는 가속상태인지를 판단(S211,S212,S213)하고, 가속상태인 경우 현재 가속페달을 답입상승상태로 설정(S214)하는 제1설정단계(S210); 상기 변화량에 따라서 현재 가속페달이 오프(off)되는 가속해제상태인지를 판단(S221,S222,S223)하고, 가속해제상태인 경우 현재 가속페달을 답입해제상태로 설정(S224)하는 제2설정단계(S220); 상기 변화량에 따라서 현재 가속페달이 답입상태를 유지하고 있는지를 판단(S231,S232,S234)하고, 답입상태를 유지하고 있는 경우 현재 가속페달을 답입유지상태로 설정(S236)하는 제3설정단계(S230);가 수행될 수 있으며, 각각의 단계는 순차적으로 수행됨이 바람직하다.
더 구체적으로, 상기 변화량을 산출하는 단계(S110)가 수행된 뒤, 상기 제1설정단계(S210)가 수행됨이 바람직한데, 상기 제1설정단계(S210)에서는 상기 산출된 변화량이 양수값 인지 여부를 우선적으로 판단(S211)하게 된다. 만약 상기 변화량이 양수값인 경우, 산출된 변화량과 기 설정된 단위시간을 누적(S212)하게 되며, 상기 누적된 변화량을 기 설정된 제1기준 누적값과 비교하고 현재 가속페달이 답입상승상태로 설정되었는지 여부를 판단(S213)한 후, 상기 누적된 변화량이 상기 제1기준 누적값보다 크고 현재 가속페달이 답입상승상태로 설정되지 않은 경우 상기 가속페달을 답입상승상태로 설정(S214)하게 될 수 있다.
상기 변화량이 양수값인 것은 상기 검출된 답입량이 직전에 검출된 답입량보다 증가하였음을 의미하는 것이며, 이는 운전자가 가속의지를 가지고 가속페달을 점점 깊게 누르고 있다는 의미로 해석될 수 있다.
또한, 상기 제1기준 누적값은 운전자가 가속의도를 가지고 가속페달을 답입하고 있다고 판단할 수 있는 누적값이 되도록 실험 및 설계자의 의도에 따라 설정된 값이며, 상기 단위시간은 상기 가속페달의 변화량을 감지할 수 있을 정도의 단위시간이 됨이 바람직하나 여기에 한정되는 것은 아니며, 상기 단위시간 및 제1누적 기준값은 다양하게 변화될 수 있다.
후술될 제2설정단계(S220) 및 제3설정단계(S230)에서의 단위시간 및 제2기준 누적값도 다양하게 설정될 수 있음을 미리 밝히는 바이다.
가속페달이 상기 답입상승상태인 것으로 설정되면 상기 이전 사이클에서 설정된 답입해제상태 또는 답입유지상태는 모두 해제됨이 바람직하다.
또한, 제1설정단계(S210)에서 상기 변화량이 양수값이 아닌 경우에는 현재 답입상승상태가 설정되었는지 여부를 판단(S216)하고, 설정되지 않은 경우, 기존에 누적되어 있던 상기 변화량과 상기 단위시간을 모두 리셋(S217)하고, 현재 설정되어 있는 답입해제상태 또는 답입유지상태의 설정상태를 유지함이 바람직하다. 여기서 리셋한다 함은 값을 0으로 초기화시킴을 의미한다.
한편, 상기 제1설정단계(S210)가 수행된 후, 상기 제2설정단계(S220)가 수행됨이 바람직한데, 상기 제2설정단계(S220)에서는 상기 변화량이 음수값 인지 여부를 판단(S221)하며, 상기 변화량이 음수값인 경우, 산출된 변화량과 기 설정된 단위시간을 누적(S222)함이 바람직하다. 이때 상기 산출된 변화량과 기 설정된 단위시간의 누적은 상기 제1설정단계(S210)에서의 변화량과 단위시간 누적과는 별개로 이루어지는 것이며, 이 때의 누적된 변화량은 음수값을 가진다. 여기서 상기 변화량이 음수값을 가지는 것은 가속 페달이 오프되어 원복하게 되는 상태를 의미한다. 상기 기 설정된 단위시간의 시간 간격은 상기 제1설정단계(S210)에서와 동일하게 수행될 수 있다.
상기 제2설정단계(S220)에서는 상기 누적된 변화량을 기 설정된 제2기준 누적값과 비교하고 현재 가속페달이 답입해제상태로 설정되었는지 여부를 판단(S223)한 후, 상기 누적된 변화량이 상기 제2기준 누적값보다 작고 현재 가속페달이 답입해제상태로 설정되지 않은 경우 상기 가속페달을 답입해제상태로 설정(S224)할 수 있다. 이후, 이전 사이클에서 설정된 답입상승상태 또는 답입유지상태는 모두 해제됨이 바람직하다.
또한, 제2설정단계(S220)에서 상기 변화량이 음수값이 아닌 경우에는 현재 답입해제상태가 설정되었는지 여부를 판단(S226)하고, 설정되지 않은 경우, 기존에 누적되어 있던 제2설정단계(S220)에서의 상기 변화량과 상기 단위시간을 모두 리셋(S227)하고, 현재 설정되어 있는 답입상승상태 또는 답입유지상태의 설정상태를 유지함이 바람직하다.
한편, 상기 제2설정단계(S220)가 수행된 후, 상기 제3설정단계(S230)가 수행됨이 바람직한데, 상기 제3설정단계(S230)에서는 상기 산출된 변화량이 기 설정된 유지범위값 내에 포함되는 값인지를 판단(S231)하고, 상기 변화량이 기 설정된 유지범위값 내에 포함되는 경우, 현재 가속페달이 답입유지상태로 설정되었는지 여부(S232)를 더 판단할 수 있다.
상기 기 설정된 유지범위값은 음수값과 양수값을 모두 포함하는 범위값이 됨이 바람직한데, 더 구체적으로는 변화량이 0이 되는 값을 포함하도록 범위가 설정됨이 바람직하다. 예컨데, 상기 유지범위값은 변화량이 -2 와 2 사이의 값이 될 수도 있다. 물론 상기 유지범위값의 범위는 상기 예에 한정되지 않으며 설계자의 의도에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 상기 변화량이 상기 유지범위값 내의 값을 유지한다는 것은 가속페달이 답입상태를 유지하고 있다는 의미로 해석될 수 있을 것이다.
한편, 현재 가속페달이 답입유지상태로 설정되었는지 여부를 판단(S232)한 결과, 현재 가속페달이 답입유지상태로 설정되지 않은 경우, 이전 사이클들에서의 제3설정단계(S230)에서 상기 단위시간이 누적된 시간을 미리 마련된 기준시간과 비교(S234)하고, 상기 누적된 시간이 미리 마련된 기준시간보다 큰 경우, 상기 가속페달을 답입유지상태로 설정(S236)함이 바람직하다.
반면, 상기 누적된 시간이 미리 마련된 기준시간보다 작은 경우에는 상기 단위시간을 더 누적(S235)함이 바람직하다. 즉, 가속페달이 답입상태를 상기 기준시간 이상 유지하는 경우 현재 가속페달이 가속이나 가속해제 상태가 아닌 답입유지 상태인 것으로 판단하고 상기 답입유지상태로 설정(S236)할 수 있는 것이다.
상기 제3설정단계(S230)에서 가속페달이 답입유지상태로 설정된 경우, 이전 사이클에서 설정된 답입상승상태 또는 답입해제상태는 모두 해제됨이 바람직하며, 이전 사이클의 제1설정단계(S210) 및 제2설정단계(S220)에서의 누적된 변화량 및 단위시간은 모두 리셋됨(S238)이 바람직하다.
한편, 상기 제3설정단계(S230)에서 상기 변화량이 기 설정된 유지범위값 내에 포함되지 않는 경우, 현재 답입유지상태가 설정되었는지 여부를 판단(S233)하고, 설정되지 않은 경우, 기존에 누적되어 있던 제3설정단계(S230)에서의 상기 누적시간을 모두 리셋(S237)하고, 현재 설정되어 있는 답입상승상태 또는 답입해제상태의 설정상태를 유지함이 바람직하다.
한편, 상기 제1설정단계(S210)에서 상기 답입상승상태가 설정(S214)된 경우에는 이전 사이클의 제2설정단계(S220) 및 제3설정단계(S230)에서 누적된 변화량 및 단위시간은 모두 리셋(S215)됨이 바람직하며, 상기 제2설정단계(S220)에서 상기 답입해제상태가 설정된 경우에는 이전 사이클의 제1설정단계(S210) 및 제3설정단계(S230)에서 누적된 변화량 및 단위시간은 모두 리셋(S225)됨이 바람직하다.
이로서, 상기 제1설정단계(S210)에서 제3설정단계(S230)까지 수행된 뒤 상기 가속페달이 답입상승상태, 답입해제상태 및 답입유지상태 중 어느 하나의 상태로 설정된 경우, 나머지 설정상태 및 나머지 설정상태에 해당되는 누적값들은 모두 해제 또는 리셋되어 현재 진행중인 가속페달의 상태 변화를 분명하게 판단할 수 있도록 할 수 있다.
한편, 상기 가속 페달의 변화율을 산출하는 단계(S300)는 상기 제1설정단계(S210) 또는 제2설정단계(S220)에서 누적된 단위시간 동안의 누적 변화량의 변화율을 산출하는 것으로서, 현재 가속페달이 답입유지상태인지 여부를 판단(S331)하고, 아닐 경우 현재 가속페달이 답입해제상태인지 여부를 판단(S321)하며, 아닐 경우 현재 가속페달이 답입상승상태인지 여부를 판단(S311)한다. 물론 판단 순서는 변화될 수 있다.
현재 가속페달이 답입상승상태일 경우 제1설정단계(S210)에서 누적된 단위시간 및 변화량을 이용한 변화율을 산출(S312)하고, 현재 가속페달이 답입해제상태일 경우 제2설정단계(S220)에서 누적된 단위시간 및 변화량을 이용한 변화율을 산출(S322)함이 바람직하다.
또한, 현재 가속페달이 답입유지상태로 설정된 경우 상기 제3설정단계(S230)에서 변화량의 누적을 수행하지 않았기 때문에 변화량에 근거한 변화율의 산출은 이루어지지 않는다(S333).
하지만, 현재 답입유지상태로 설정되기 바로 직전의 설정상태가 답입상승상태였는지 여부와 현재 모터에서 출력되는 토크값을 더 검출하고, 바로 직전의 설정상태가 답입상승상태인 경우, 검출된 토크값이 가속페달의 답입량을 통해 산출되는 목표토크의 미리 마련된 설정비율을 넘는지 여부를 판단(S332)하며, 넘는 경우, 이전 답입상승상태일 때의 산출된 변화율을 적용함이 바람직하다. 만약 바로 직전의 설정상태가 답입상승상태가 아니거나 검출된 토크값이 상기 목표토크의 설정비율을 넘지 않는 경우, 변화율은 0의 값으로 출력될 수 있다.
상기 가속페달의 답입량을 통해 목표토크를 산출하는 방법은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 설정비율은 상기 검출값이 상기 목표토크에 거의 도달했을 것으로 판단될 수 있는 값이 되도록 설계자에 의해 실험을 통해 설정될 수 있다.
현재 답입유지상태로 설정되기 바로 직전의 설정상태가 답입상승상태인 경우는 가속페달을 밟다가 답입된 상태로 유지하는 경우로서, 검출된 토크값이 가속페달의 답입량을 통해 산출되는 목표토크의 미리 마련된 설정비율을 넘지 못한다는 것은 아직 출력되는 토크값이 목표토크를 추종하고 있다는 의미이며, 가속페달은 답입유지상태로 설정되었다 하더라도 토크값은 답입상승상태에서 산출된 변화율을 유지하면서 계속 목표치에 도달하도록 하는 것이다.
한편, 현재 가속페달의 설정상태가 답입상승상태,답입해제상태 및 답입유지상태 중 어느 것도 설정되지 않은 상태일 경우 상기 변화율은 0의 값을 출력(S340)함이 바람직하다.
한편, 상기 시정수 값은 모터의 응답성을 결정지으면서 모터 토크의 필터처리시 사용되는 값으로서, 상기 산출된 변화율에 대응되는 설정된 값이고, 도 2는 변화율과 시정수 값과의 관계를 도시한 그래프로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 산출된 변화율이 기 설정된 제1기준변화율(A1)보다 클수록 점진적으로 감소하도록 설정될 수 있고, 상기 산출된 변화율이 기 설정된 제2기준변화율(A2)보다 작을수록 상기 시정수 값이 점진적으로 감소하도록 설정될 수 있다. 상기 제1기준변화율(A1)은 양의 변화율값이 되고 상기 제2기준변화율(A2)은 음의 변화율 값이 됨이 바람직하며, 상기 제1기준변화율(A1) 및 제2기준변화율(A2) 사이에서는 상기 시정수 값이 기 설정된 기준 시정수 값(MAX)을 유지함이 바람직하다. 상기 기준 시정수 값은 모터의 응답성을 설정하는 기본값으로서 모터의 제어 환경 및 설계자의 의도에 따라 다양한 값이 설정될 수 있다. 또한, 상기 제1기준변화율(A1) 및 제2기준변화율(A2)은 각각 운전자가 가속의지를 가지고 페달을 밟거나 감속의지를 가지고 페달을 오프하는 것으로 판단할 수 있는 변화율 값으로서 설계자의 의도 및 실험을 통해 다양하게 설정될 수 있다.
이때, 상기 시정수 값은 상기 양의 변화율 값에 제1최저 시정수 값(MIN1)이 설정되고 상기 음의 변화율 값에 제2최저 시정수 값(MIN2)이 설정될 수 있는데, 상기 설정된 제1최저 시정수 값(MIN1)이 상기 설정된 제2최저 시정수 값(MIN2)보다 더 낮은 값을 가지도록 설정될 수 있다. 이는 상기 가속페달의 가속시 응답성을 향상시키고, 가속 해제시에는 토크변화에 따른 충격을 완화시키기 위하여 완만한 토크 변화를 그리도록 하기 위함이다.
한편, 도출된 시정수 값의 설정된 변화시간 동안의 시정수 변화율을 산출하고, 산출된 시정수 변화율이 시정수 상승 변화율의 한계치인 기 설정된 임계 상승 변화율을 넘거나 시정수 감소 변화율의 한계치인 임계 감소 변화율보다 낮아지지 못하도록 하는 시정수 제한 단계(S500);를 더 수행하고 시정수 값을 모터로 출력(S600) 함이 바람직하다.
상기 시정수 제한 단계(S500)는 상기 변화율의 증가에 따른 시정수 값의 감소 속도가 설정된 임계 하강 변화율을 넘지 못하도록 하여 급격하게 시정수 값이 변화되어 응답성이 급격히 증가하게 됨에 따라 발생될 수 있는 토크 변화시의 충격 발생을 저지하고, 또는 시정수 값의 상승에 다른 시정수 값의 상승 속도가 설정된 임계 상승 변화율보다 높아지지 않도록 하여 순간적으로 응답성이 낮아지는 것을 방지한다.
상기 임계 감소 변화율과 임계 상승 변화율은 설계자에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 도 3을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 모터의 토크 제어 방법의 효과를 설명하자면, 도 3은 회생제동 후 가속을 하는 경우를 설명한 것으로서, 도 3a는 가속페달의 답입량을 도시한 그래프이고, 도 3b는 페달의 답입율 변화에 따른 시정수 값의 변화를 도시한 도면이며, 도 3c는 상기 시정수 제한 단계(S500)를 거쳐 최종적으로 모터에 명령하는 토크값 선도이다.
도 3a와 같이 차량의 급가속을 위해 상기 가속페달을 답입할 때는 상기 가속페달이 답입상승상태로 설정되고 변화율이 증가되어 도 3c의 선도에서 도시된 바와 같이 시정수 값이 상기 제1최저 시정수 값까지 내려오게 되는데, 시정수 값의 하강 초기에는 상기 임계 하강 변화율의 제한으로 시정수 값이 하강 후기에 비해 점진적으로 완만한 기울기로 감소하며, 이로 인해 도 3b에 도시된 바와 같이 명령 토크가 처음에는 완만하게 상승하다가 점점 급격히 상승하게 된다. 즉, 초기 토크변화에서는 완만한 변화가 이루어 지지만 이후 신속하게 목표토크를 추종하게 되어 응답성의 향상이 발생될 수 있는 것이다.
도 3a에서 답입량이 목표로한 답입량에 도달한 시점에서 도 3b의 선도를 살펴보면, 상기 명령토크가 목표토크에 도달하지 못한 것을 확인할 수 있는데, 상기 명령토크가 상기 목표토크의 설정비율에 도달하지 못한 상태이고 가속페달이 답입유지상태이므로 상기 답입율은 증가하는 상태를 계속 유지하며, 설정비율을 넘어서 목표토크에 근접하게 되는 때에는 답입유지상태가 계속 설정상태이기 때문에 변화율이 0의 값에 근접하게 되어 시정수 값은 다시 원복하게 된다. 이때, 상기 기 설정된 임계 상승 변화율의 제한으로 시정수 값의 상승 속도는 제한되며 도 3c와 같이 완만한 기울기를 가지고 상승하게 되는 것이다.
따라서, 초기 가속시 또는 가속페달 해제시의 충격은 감소하고 응답성은 동일하거나 더 빠른 효과를 기대할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 모터의 토크 제어 장치의 블록도로서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구동 모터의 토크 제어 장치는 가속페달의 답입량을 검출하는 가속페달센서(Accelerator Pedal Sensor, APS)(100); 및 상기 가속페달센서에서 검출된 답입량에 기반하여 상기 가속 페달의 변화율을 산출하고, 상기 산출된 변화율에 대응되는 차량을 구동하는 모터의 시정수 값을 도출하는 제어부(200);를 포함한다.
더 구체적으로, 상기 제어부는 검출된 가속페달의 답입량을 근거로 가속페달의 변화율을 산출하는 가속페달 기울기 판단부; 산출된 변화율에 대응되는 차량을 구동하는 모터의 시정수 값을 도출하는 시정수 산출부; 산출된 시정수의 상승율과 하강율을 제어하는 시정수 상승율/하강율 제한부;를 포함한다.
상기 가속페달 기울기 판단부(210)에서는 상기 검출된 답입량과 이전에 검출된 답입량을 비교하여 가속페달의 변화량을 산출하고, 산출된 변화량의 크기에 따라 가속페달의 답입상태를 설정하는 복수개의 설정모드를 구비할 수 있다. 상기 복수개의 설정모드는 현재 가속페달의 변화율이 상승상태일 경우 가속페달을 상기 답입설정상태로 설정하는 가속모드; 상기 가속페달의 변화율이 답입상태를 유지하는 경우 가속페달을 상기 답입유지상태로 설정하는 유지모드; 상기 가속페달의 변화율이 감소상태일 경우 가속페달을 상기 답입해제상태로 설정하는 해제모드;를 포함할 수 있으며, 각각의 모드를 통해 설정된 상태에 따라 가속페달의 변화율을 산출하게 된다. 즉, 상기 가속모드,유지모드,해제모드에서는 상기 제1설정단계,제2설정단계,제3설정단계가 수행된다.
또한, 상기 시정수 산출부(220)는 상기 가속페달 기울기 판단부(210)로부터 가속페달의 변화율을 입력받아 미리 설정된 변화율-시정수 값 맵을 통해 입력된 변화율에 대응되는 시정수 값을 도출하며, 이는 상기 시정수 값을 도출하는 단계(S400)와 유사한 방법으로 수행될 수 있다.
이후, 상기 시정수 산출부(220)에서 출력된 시정수 값은 다시 한번 상기 시정수 상승율/하강율 제한부(230)를 거쳐 제한된 상승속도를 가진 시정수 값으로 모터에 출력되며, 이는 상기 시정수 제한 단계(S500)와 유사하게 수행될 수 있다.
따라서, 상기 제어부(200)는 상기한 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동 모터의 토크 제어 방법과 유사한 제어과정을 통해 시정수 값을 가변할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 구동 모터의 토크 제어 장치 및 제어 방법에 따르면, 페달 조작에 따른 시정수 변화로 인해 가속 초기와 목표토크 도달시에는 부드러운 토크 화가 가능하도록 하면서 가속시에는 시정수를 감소시켜 빠른시간에 목표토크에 도달하도록 함으로써 응답성을 향상시킬 수 있다.
별도의 장치를 구비함 없이 모터 제어 설정 변경만을 통해 토크 변환시의 충격 저감 효과가 발생될 수 있어 비용절감의 효과가 발생될 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 가속페달센서
200 : 제어부
210 : 가속페달 기울기 판단부
220 : 시정수 산출부
230 : 시정수 상승율/하강율 제한부

Claims (18)

  1. 가속페달의 답입량을 검출하고, 상기 검출된 답입량에 기반하여 상기 가속 페달의 변화율을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 변화율에 대응되는 차량을 구동하는 모터의 시정수 값을 도출하는 단계를 포함하며,
    상기 시정수 값은 상기 산출된 변화율이 양의 변화율 값에 설정된 제1기준변화율보다 클수록 점진적으로 감소되도록 설정된 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가속페달의 변화율을 산출하는 단계는 상기 검출된 답입량과 이전에 검출된 답입량을 비교하여 가속페달의 변화량을 더 산출하는 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가속페달의 변화율을 산출하는 단계는 상기 변화량에 따라서 현재 가속페달이 가속상태인지를 판단하고, 가속상태인 경우 현재 가속페달을 답입상승상태로 설정하는 제1설정단계;
    상기 변화량에 따라서 현재 가속페달이 가속해제상태인지를 판단하고, 가속해제상태인 경우 현재 가속페달을 답입해제상태로 설정하는 제2설정단계;
    상기 변화량에 따라서 현재 가속페달이 답입상태를 유지하고 있는지를 판단하고, 답입상태를 유지하고 있는 경우 현재 가속페달을 답입유지상태로 설정하는 제3설정단계;를 더 수행하는 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1설정단계에서는 상기 변화량이 양수값 인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1설정단계에서는 상기 변화량이 양수값인 경우, 산출된 변화량과 기 설정된 단위시간을 누적하는 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1설정단계에서는 상기 누적된 변화량을 기 설정된 제1기준 누적값과 비교하고, 현재 가속페달이 답입상승상태로 설정되었는지 여부를 판단한 후, 상기 누적된 변화량이 상기 제1기준 누적값보다 크고 현재 가속페달이 답입상승상태로 설정되지 않은 경우 상기 가속페달을 답입상승상태로 설정하는 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2설정단계에서는 상기 변화량이 음수값 인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2설정단계에서는 상기 변화량이 음수값인 경우, 산출된 변화량과 기 설정된 단위시간을 누적하는 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2설정단계에서는 상기 누적된 변화량을 기 설정된 제2기준 누적값과 비교하고, 현재 가속페달이 답입해제상태로 설정되었는지 여부를 판단한 후, 상기 누적된 변화량이 상기 제2기준 누적값보다 작고 현재 가속페달이 답입해제상태로 설정되지 않은 경우 상기 가속페달을 답입해제상태로 설정하는 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 방법.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 제3설정단계에서는 상기 변화량이 기 설정된 유지범위값 내에 포함되는 값인지를 판단하고, 상기 변화량이 기 설정된 유지범위값 내에 포함되는 경우, 현재 가속페달이 답입유지상태로 설정되었는지 여부를 더 판단하는 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    현재 가속페달이 답입유지상태로 설정되지 않은 경우, 기 설정된 단위시간의 누적시간을 미리 마련된 기준시간과 비교하고, 기 설정된 단위시간의 누적시간이 미리 마련된 기준시간보다 큰 경우, 상기 가속페달을 답입유지상태로 설정하는 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 방법.
  12. 청구항 5 또는 8에 있어서,
    상기 가속 페달의 변화율을 산출하는 단계는 상기 제1설정단계 또는 제2설정단계에서 누적된 단위시간동안의 누적된 변화량의 변화율을 산출하는 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 방법.
  13. 삭제
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 시정수 값은 상기 산출된 변화율이 음의 변화율 값에 설정된 제2기준변화율보다 작을수록 점진적으로 감소되도록 설정된 것을 특징으로 하는 구동 모터의 토크 제어 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 시정수 값은 상기 양의 변화율 값에 설정된 제1최저 시정수 값이 상기 음의 변화율 값에 설정된 제2최저 시정수 값 보다 더 낮은 값을 갖도록 설정된 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 방법.
  16. 청구항 1에 있어서,
    도출된 시정수 값의 기 설정된 변화시간동안의 시정수 변화율을 산출하고, 산출된 시정수 변화율이 기 설정된 최대 시정수 변화율을 넘거나 최소 시정수 변화율보다 낮아지지 못하도록 하는 시정수 제한 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 방법.
  17. 가속페달의 답입량을 검출하는 가속페달센서; 및
    상기 가속페달센서에서 검출된 답입량에 기반하여 상기 가속 페달의 변화율을 산출하고, 상기 산출된 변화율에 대응되는 차량을 구동하는 모터의 시정수 값을 도출하는 제어부;를 포함하며,
    상기 시정수 값은 상기 산출된 변화율이 양의 변화율 값에 설정된 제1기준변화율보다 클수록 점진적으로 감소되도록 설정된 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제어부는 상기 검출된 답입량과 이전에 검출된 답입량을 비교하여 가속페달의 변화량을 산출하고, 산출된 변화량의 크기에 따라 가속페달의 답입상태를 설정하는 복수개의 설정모드를 구비하는 것을 특징으로 하는
    구동 모터의 토크 제어 장치.
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