KR101704243B1 - 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법 - Google Patents

친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법 Download PDF

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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법에 관한 것으로서, 정확한 진동 성분을 추출할 수 있도록 모델속도 연산 방법을 개선함으로써 구동축에서 발생하는 진동을 효과적으로 저감할 수 있는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 구동축의 모델속도를 산출하여 구동축의 실제속도와 산출된 모델속도의 편차에 기초하여 진동 성분을 구하고, 상기 진동 성분으로부터 구동축의 진동을 저감하기 위한 진동 저감 보상 토크를 생성하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법에 있어서, 상기 모델속도를 산출하는 단계는, 구동축에 전달되는 토크를 기초로 구동축 출력 요구토크를 연산하는 과정; 상기 구동축의 실제속도를 이용하여 구동축 입력토크를 추정하는 과정; 상기 구동축 출력 요구토크와 구동축 입력토크를 이용하여 외란 토크를 추정하는 과정; 상기 추정된 외란 토크를 이용하여 구동축 출력 요구토크에 외란 토크가 더해진 구동축 모델 입력토크를 연산하는 과정; 및 상기 구동축 모델 입력토크를 입력으로 하는 구동축 모델을 이용하여 모델속도를 연산하는 과정을 포함하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법이 개시된다.

Description

친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법{Control method for drive shaft vibration reduction of eco-friendly vehicle}
본 발명은 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동축에 기계적으로 연결된 모터를 이용하여 구동축에서 발생하는 진동을 저감하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 순수 전기자동차(Electric Vehicle, EV)나 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV)와 같은 친환경자동차는 전기모터를 구동원으로 사용하여 주행한다.
순수 전기자동차는 배터리 전원으로 작동하는 전기모터의 동력만으로 주행하고, 하이브리드 자동차는 엔진과 전기모터의 동력을 효율적으로 조합하여 주행한다.
그 밖의 친환경자동차로는 연료전지에서 생성되는 전력으로 전기모터를 작동시켜 차량이 주행하는 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)를 들 수 있다.
연료전지 자동차 또한 전기모터를 사용하여 주행하는 차량으로서, 순수 전기자동차 및 하이브리드 자동차와 함께 전기동력으로 주행하는 넓은 의미의 전기자동차로 분류될 수 있다.
도 1은 전기자동차(EV)의 시스템 구성을 예시한 도면으로, 도시된 바와 같이 구동모터(MG1:13)와 구동축(Drive Shaft)이 기계적으로 연결되어 있고, 구동모터(13)의 구동 및 제어를 위한 인버터(16)를 포함하는 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)(17), 구동모터(13)에 구동전력을 공급하는 고전압 배터리(18)와 이를 제어하는 배터리 제어기(Battery Manage System, BMS)(19)를 구비한다.
여기서, 차량의 동력원(전력원)이 되는 배터리(18)가 인버터(16)를 통해 구동모터(13)에 충, 방전 가능하게 연결되는데, 인버터(16)는 구동모터의 구동을 위해 배터리(18)의 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 구동모터(13)에 인가한다.
배터리 제어기(19)는 배터리 전압, 전류, 온도, 충전 상태(State of Charge, SOC)(%) 등의 배터리 상태 정보를 수집하면서 수집된 배터리 상태 정보를 차량 내 타 제어기에 제공하거나 배터리 상태 정보를 이용하여 배터리 충, 방전 제어에 직접 관여한다.
도 2는 하이브리드 자동차(HEV)의 시스템 구성을 예시한 도면으로, 구동모터(13)의 출력 측에 변속기(14)가 배치된 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 방식의 파워트레인 구성을 나타내고 있다.
도시된 바와 같이 차량 주행을 위한 구동원으로서 직렬로 배치되는 엔진(11)과 구동모터(13), 엔진(11)과 구동모터(13) 사이에 동력을 연결하거나 차단하도록 배치되는 엔진 클러치(12), 엔진(11) 및 구동모터(13)의 동력을 변속하여 구동축으로 전달하는 변속기(14), 엔진(11)과 동력 전달 가능하게 직결된 스타터-제너레이터(MG2:15)를 포함한다.
상기 엔진 클러치(12)는 결합(lock-up) 또는 분리(open) 작동을 통해 차량을 구동하는 두 구동원, 즉 엔진(11)과 구동모터(13) 사이에 동력을 연결하거나 차단한다.
또한, 차량의 동력원(전력원)이 되는 배터리(18)가 인버터(16)를 통해 구동모터(13)와 스타터-제너레이터(15)에 충, 방전 가능하게 연결되는데, 인버터(16)는 구동모터와 스타터-제너레이터의 구동을 위해 배터리(18)의 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 구동모터(13)와 스타터-제너레이터(15)에 인가한다.
스타터-제너레이터(15)는 시동모터와 발전기의 통합된 기능을 수행하는 장치로서, 구동시 자체 동력을 동력전달기구(예, 벨트 및 풀리)를 통해 엔진(11)에 전달하여 엔진을 시동하거나, 엔진으로부터 회전력을 전달받아 발전을 수행하며, 발전 작동시 생성되는 전기에너지로 배터리(18)를 충전한다.
한편, 상기한 친환경자동차에서는 기존의 토크 컨버터가 갖는 기계적 댐핑 효과를 얻을 수 없는 단점이 있다.
따라서, 변속시나 팁-인/아웃(Tip-in/out: 가속페달을 밟거나 떼는 동작)시, 엔진 클러치의 결합시 등에서, 구동축의 진동 발생과 더불어 쇼크 및 저크(Shock & Jerk: 순간적인 급격한 움직임)와 같은 진동 현상이 발생하여 승차감 및 운전성의 저하를 초래하는 문제점이 있었다.
즉, 토크 소스(Torque Sorce)(엔진, 모터)와 구동계 사이에 존재하는 댐핑수단이 배제되거나 댐핑수단이 작기 때문에 토크 소스로부터의 진동이나 외부로부터의 진동이 잘 감쇄되지 않는 문제점이 있는 것이다.
이와 같이 구동축에 발생하는 진동을 저감하기 위해서는 구동축의 진동 성분을 추출하는 것이 필요하며, 진동 성분 추출의 정확도에 따라 진동 저감 성능이 달라지므로 정확한 진동 성분을 추출하는 것이 중요하다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 구동축 진동 억제 방법으로, 종래의 안티 저크(anti-jerk) 제어 기술에서는 모터의 모델속도와 실제속도의 편차를 진동으로 인식하여, 이들 두 속도 간의 편차에 일정 값을 곱하여 피드백함으로써 진동을 억제한다.
선행기술문헌으로서, 한국 공개특허 제2011-0049934호(2011.5.13.)에는 모터의 모델속도와 실제속도 간의 속도편차로부터 기준 속도편차 및 속도편차 평균값을 산출하는 동시에 구동축의 진동 발생 여부를 판정하고, 구동축의 진동 발생 판정시 구동축 진동 저감을 위한 안티 저크용 모터 보정 토크량을 산출하여 모터 토크를 제어하는 안티 저크 제어 장치 및 방법이 개시되어 있다.
상기 선행특허에서는 구동축에 대한 이상적인 모델, 즉 진동이 무시된 이상적인 구동축 속도(모델속도)를 산출할 수 있는 모델을 설계하고, 모터 토크 지령에서 드래그(Drag) 토크를 뺀 구동축 네트(Net) 토크를 상기 모델에 입력하여 진동 성분이 포함되지 않은 구동축 속도(이하 '모델속도'라 칭함)를 구한다.
여기서, 모델속도를 산출하는 모델이 실제 차량에서 발생하는 부하 토크 등을 정확하게 고려할 수 없기 때문에 연산된 모델속도가 오차를 가지게 되며, 이러한 오차를 보정하기 위해 모터의 모델속도와 실제속도 간 차이에 일정 게인(Gain) 값을 곱하여 보정 토크를 연산한 뒤 구동축 네트 토크를 보정한다.
그러나, 모델속도와 실제속도 간의 차이가 발생하여야만 보정이 이루어지므로 정확도가 떨어지는 단점이 있다.
한국 등록특허 제1438628호(2014.9.1.)에는 구동모터와 기계적으로 연결되어 있는 휠(Wheel)의 속도를 이용하여 모델속도를 연산하는 안티 저크 제어 방법 및 시스템이 개시되어 있다.
상기와 같이 휠 속도를 이용하여 모델속도를 연산하는 방법은 휠에 걸리는 부하가 커서 구동축에서 발생하는 진동이 감쇄되어 나타나기 때문에 정확한 모델속도의 연산이 가능하다.
또한, 휠 속도가 구동축의 진동이 감쇄되어 나타나는 성분이기 때문에 정확한 모델속도 연산이 가능하고, 휠 속도에 대한 신호 처리만을 이용하여 모델속도를 연산하기 때문에 연산 부하율이 낮은 장점이 있다.
하지만, 구동축과 휠이 기계적으로 연결되어 있더라도 동역학적 관계에 있어서 구동축 속도에 비해 휠 속도의 지연이 발생하게 되며, 특히 가/감속 등과 같이 차량 상태가 급격하게 변화할 때 지연 성분이 더욱 크게 발생하여 잘못된 진동 성분을 추출할 수 있다.
상기와 같은 지연이 발생하여 진동 성분이 잘못 추출되었을 때 잘못 추출된 진동 성분에 의해 결정되는 진동 저감 보상 토크는 차량의 가/감속을 방해하는 방향으로 출력될 수 있다.
한편, 미국 공개특허 제2012-0081051호(US 2012/0081051 A1)(2012.4.5.)에는 구동축에 대한 이상적인 모델을 설계하고, 연산된 구동축의 네트(Net) 토크를 해당 모델에 입력하여 모델속도를 구하는 방식이 개시되어 있다.
여기서, 연산된 모델속도가 가지는 오차는 차량에 가해지는 외란 토크에 의해 발생된 오차라 가정하여, 이러한 오차를 추정한 뒤 구동축의 네트 토크 성분에 외란 토크를 보상하여 모델속도를 연산하게 된다.
따라서, 토크를 이용한 기존의 모델속도 연산 방식에 비해 정확도가 높은 모델속도를 연산할 수 있다.
외란 토크는 설계된 구동축 모델에 역수를 취해 측정된 구동축 속도를 입력하여 구동축에 입력된 토크를 추정한 후, 이를 입력된 구동축 네트 토크와 비교하여 연산한다.
여기서, 구동축 모델의 전달함수의 역수를 취하게 되면 전달함수의 역수에서 분자 차수가 분모 차수보다 크게 나타날 수 있는데, 이는 수학적으로 미분을 의미하는 것으로, 상기한 전달함수를 사용할 경우 측정된 구동축 속도 신호에 대한 노이즈에 취약해지는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 정확한 진동 성분을 추출할 수 있도록 모델속도 연산 방법을 개선함으로써 구동축에서 발생하는 진동을 효과적으로 저감할 수 있는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 차량을 구동하는 구동모터의 토크가 출력되는 구동축의 실제속도를 취득하는 단계; 구동축의 모델속도를 산출하는 단계; 상기 취득된 구동축의 실제속도와 산출된 모델속도의 편차에 기초하여 진동 성분을 구하는 단계; 및 상기 진동 성분으로부터 구동축의 진동을 저감하기 위한 진동 저감 보상 토크를 생성하는 단계를 포함하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법에 있어서, 상기 모델속도를 산출하는 단계는, 구동축에 전달되는 토크를 기초로 구동축 출력 요구토크를 연산하는 과정; 상기 구동축의 실제속도를 이용하여 구동축에 입력되는 구동축 입력토크를 추정하는 과정; 상기 구동축 출력 요구토크와 구동축 입력토크를 이용하여 외란 토크를 추정하는 과정; 상기 추정된 외란 토크를 이용하여 구동축 출력 요구토크에 외란 토크가 더해진 구동축 모델 입력토크를 연산하는 과정; 및 상기 구동축 모델 입력토크를 입력으로 하는 구동축 모델을 이용하여 모델속도를 연산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명에 따르면, 현재의 차량 상태 정보를 취득하는 단계; 차량을 구동하는 구동모터의 토크가 출력되는 구동축의 실제속도를 취득하는 단계; 상기 취득된 차량 상태 정보에 따라, 상기 모델속도를 산출하는 단계로 진행되는 토크 기반 모델속도 연산 방식과, 차량의 휠 속도 정보를 기초로 모델속도를 산출하는 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식 중 하나의 모델속도 연산 방식이 결정되는 단계; 상기 결정된 모델속도 연산 방식이 현재의 모델속도 연산 방식과 다를 경우 상기 결정된 모델속도 연산 방식으로 변경하여 구동축의 모델속도를 산출하는 단계; 상기 취득된 구동축의 실제속도와 산출된 모델속도의 편차에 기초하여 진동 성분을 구하는 단계; 및 상기 진동 성분으로부터 구동축의 진동을 저감하기 위한 진동 저감 보상 토크를 생성하는 단계를 포함하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법을 제공한다.
이로써, 본 발명에 따른 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법에 의하면, 정확한 진동 성분을 추출할 수 있도록 모델속도 연산 방법이 개선됨으로써 구동축에서 발생하는 진동을 효과적으로 저감할 수 있게 된다.
또한, 모델속도 산출시 토크 기반 모델속도 연산 방식과 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식 중 어느 하나가 선택되어 사용됨으로써 차량 상태에 따라 두 연산 방식의 장점을 이용할 수 있는 효과가 있게 된다.
도 1은 전기자동차(EV)의 시스템 구성을 예시한 도면이다.
도 2는 하이브리드 자동차(HEV)의 시스템 구성을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법에서 모델속도 산출 과정을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예로서 모델속도 연산 방식의 선택이 가능한 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에서 기어단수에 따른 모델속도 연산 방식 및 모델속도 선택 과정을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에서 차속, APS 값, BPS 값의 차량 상태 정보에 따라 모델속도 연산 방식 및 모델속도 선택 과정을 나타내는 순서도이다.
도 8과 도 9는 본 발명의 다른 실시예에서 차속, APS 값, BPS 값의 차량 상태 정보에 따라 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식으로의 변환시 모델속도 초기값 연산 방법을 설명하는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 구동축에 연결된 모터를 이용하여 구동축에서 발생하는 진동을 저감하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법에 관한 것으로, 특히 정확한 진동 성분을 추출할 수 있는 개선된 모델속도 연산 방법을 제공하고자 하는 것이다.
전술한 바와 같이 구동축에서 발생하는 진동을 저감하기 위해서는 구동축의 진동 성분을 추출하는 것이 필요하고, 진동 성분 추출의 정확도에 따라 진동 저감 성능이 달라지기 때문에 정확한 진동 성분을 추출하는 것이 중요하다.
구동축의 진동 성분을 추출하기 위해서는 기본적으로 구동축에 대한 이상적인 모델, 즉 진동이 무시된 이상적인 구동축 속도(모델속도)를 산출할 수 있는 모델을 설계하고, 상기 모델을 이용하여 진동 성분이 포함되지 않은 구동축 속도인 모델속도를 연산하여, 연산된 모델속도와 실제 구동축 속도인 실제속도의 차이를 이용하여 진동 성분을 추출한다.
여기서, 모델속도가 진동 성분이 포함되지 않은 이상적인 구동축 속도로 정확히 연산된다면 두 값의 차이를 연산하여 정확한 진동 성분을 추출할 수 있지만, 실제로 연산된 모델속도는 진동 성분이 포함되지 않은 이상적인 구동축 속도에 비해 오차 성분을 가지게 된다.
이와 같은 오차를 제거하기 위해 모델속도와 실제속도(실제 구동축 속도)의 차이를 구한 후 하이패스필터(High Pass Filter, HPF) 등을 이용하는 오차 제거 제어가 적용되는데, 오차 성분의 형태(차수)에 따라 알맞은 오차 제어 제어기의 차수를 결정하여야 한다.
통상의 경우 오차 성분의 차수에 비례하여 오차 제거 제어기의 차수가 증가하며, 오차 제거 제어기의 차수가 커짐에 따라 위상 지연의 발생도 증가하기 때문에 실제 진동과는 다른 진동 성분이 추출될 수 있다.
즉, 오차 성분의 차수를 최소화할수록 정확한 진동 성분이 추출될 수 있는 것이며, 필터 등을 포함하는 오차 제거 제어기의 차수를 줄이기 위해서는 진동 성분이 포함되지 않은 이상적인 구동축 속도와 최대한 근접한 값으로 모델속도가 연산될 수 있어야 한다.
이러한 점을 고려하여, 본 발명에서는 모델속도 연산시 외란 관측기(Disturbance Observer)를 적용하여 차량에 가해지는 외란 토크를 관측하고, 모델속도를 연산함에 있어 외란 토크의 보상이 이루어지도록 함으로써, 모델속도에 포함된 오차 성분의 차수가 최소화될 수 있도록 하고, 이를 통해 진동 성분 추출의 정확성을 향상시키게 된다.
이러한 본 발명은 도 1에 예시한 시스템 구성을 가지는 순수 전기자동차나 도 2에 예시한 시스템 구성을 가지는 하이브리드 자동차에 모두 적용될 수 있는 것으로, 다음의 설명에서 전기자동차 및 하이브리드 자동차의 시스템 구성에 대해서는 도 1 및 도 2를 참조하기로 한다.
본 발명에서 구동축이라 함은 도 1 및 도 2의 시스템에서 구동모터(13)의 토크가 출력되는 축(13a)으로서, 이러한 구동축(13a)은 구동모터 출력축 및 변속기 입력축이 되고, 이때 구동축의 속도는 모터의 속도와 동일하다.
따라서, 다음의 설명에서 구동축 속도는 모터 속도로, 구동축 모델은 모터 모델로 대체 가능하다.
본 발명의 실시예에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 상술하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법에서 모델속도 산출 과정을 나타내는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 4에 도시한 구동축 진동 저감 제어 시스템(즉, 안티 저크 제어 시스템)은 도 1 및 도 2에 도시한 모터 제어기(MCU)(17) 내에 포함될 수 있다.
먼저, 도 4에서 T1은 구동모터(차량을 구동하는 제1모터, MG1:13)에 요구되는 토크로서, 구동축 진동 저감을 위해 후술하는 진동 저감 보상 토크(Tvib)에 의해 토크 보상이 이루어지는 토크 값이며, 이는 요구되는 토크를 출력하도록 구동모터(13)를 구동하기 위한 모터 토크 지령 값이 될 수 있다.
이러한 모터 토크 지령 값(T1)은 미도시된 차량 제어기(VCU: Vehicle Control Unit 또는 HCU: Hybrid Control Unit)에서 모터 제어기(17)로 전달되는 지령 값이 될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 구동축에서 발생하는 진동이 저감될 수 있도록 모터 제어기(MCU)(17)가 상기 모터 토크 지령 값(T1)에 대한 진동 저감 보상 토크(Tvib)만큼의 보상이 이루어지도록 계산한 최종의 토크 지령 값 T1'을 이용하여 구동모터(13)의 토크 출력을 제어하게 된다.
결국, 구동모터(13)에서는 진동 저감 보상 토크(Tvib)에 의해 보상이 이루어진 토크 지령에 따라 T1'의 토크가 출력되며, 이에 T1'은 구동모터가 실제 출력하는 토크가 될 수 있다.
또한, T2와 T3는 엔진(11)과 스타터-제너레이터(엔진에 직결된 제2모터, MG2:15)에 요구되는 토크 값으로서, 각각의 지령 값에 따라 제어되는 엔진(11)과 스타터-제너레이터(15)의 토크 출력 값이 될 수 있다.
단, 전기자동차의 경우에는 엔진(11)과 스타터-제너레이터(15)가 부재하므로 T2와 T3는 0이 된다.
또한, Tbreak는 제동장치에 요구되는 토크 값이고, Tload는 차량이 주행하는 도로의 경사각에 의한 차량 부하 토크로서, 부하 토크 Tload는 경사각 및 차량의 중량으로부터 연산될 수 있는 토크 값이다.
도 4에서 T2, T3, Tbreak, Tload는 구동모터(MG1) 축의 토크로 환산된 토크이다.
또한, 도 4에서 Tnet은 구동축에 가해지는 토크로서, 이는 T1', T2, T3, Tbreak, Tload의 토크, 즉 구동축에 대해 토크를 작용시키는 토크 소스(엔진, 구동모터, 스타터-제너레이터, 제동장치)의 출력 토크 및 부하 토크가 고려된 토크가 되며, 아래와 같이 표현될 수 있다.
Tnet = T1' + T2 + T3 - (Tbreak + Tload) (1)
도 4에서 Tacc는 Tnet에서 주행 중 차량 내부 또는 외부로부터 가해지는 미지의 외란 토크 d가 더해진 토크로서, 이 Tacc가 실제 구동축을 가/감속시키는 구동축 입력토크가 되며, 이러한 Tacc가 구동축에 전달되어 구동축 속도 ω의 출력이 이루어지게 된다.
도 4에서 G(s)는 실제 구동축(100)에서의 전달함수를 나타낸다.
여기서, 구동축에 전달되는 상기한 토크 중 외란 토크 d를 제외하면 모두 알고 있는 값이므로 실제 외란 토크 d에 최대한 근접하는 외란 토크 추정 값(d')을 구할 수 있다면 정확도가 높은 모델속도(ωm)를 연산할 수 있게 된다.
실제 구동축 속도 ω는 센서 등을 통해 측정되어 취득되는 구동축 실제속도로서, 이러한 구동축 실제속도(ω)는 모델속도(ωm)를 연산하는 과정, 및 진동 성분(ωvib)을 추출하는 과정에서 변수로 이용된다.
한편, 구동축에서 발생하는 진동을 저감하기 위한 진동 저감 보상 토크(Tvib)는, 모델속도(ωm)를 산출하는 과정, 산출된 모델속도(ωm)와 측정된 실제속도(ω)의 차이(Δω)로부터 하이패스필터(High Pass Filter, HPF) 또는 밴드패스필터(Band Pass Filter, BPF) 등을 이용하여 진동 성분(ωvib)을 추출하는 과정, 그리고 추출된 진동 성분(ωvib)과 차량의 주행 모드, 변속단 등의 주행 상태 정보에 기초하여 진동 저감 보상 토크(Tvib)를 연산하는 과정을 통해 구해질 수 있다.
여기서, 모델속도(ωm)는 구동축 모델속도 산출부(200)가 차량에서 구동축에 입력되는 토크 성분을 기초로 연산하여 구해지며, 도 3에 나타낸 바와 같이, 구동축 출력 요구토크(Tnet')를 연산하는 과정(S11), 측정된 구동축의 실제속도(ω)를 이용하여 구동축에 입력되는 구동축 입력토크(Tacc')를 추정하는 과정(S12), 상기 연산된 구동축 출력 요구토크(Tnet')와 상기 추정된 구동축 입력토크(Tacc')를 이용하여 외란 토크(d')를 추정하는 과정(S13), 상기 추정된 외란 토크(d')를 이용하여 외란 토크가 고려된 구동축 모델 입력토크(Tm)를 연산하는 과정(S14), 및 상기 구동축 모델 입력토크(Tm)를 입력으로 하는 구동축 모델(241)을 이용하여 모델속도(ωm)를 연산하는 과정(S15)으로 구해질 수 있다.
먼저, 구동축 출력 요구토크(Tnet')는 구동모터(13), 엔진(11), 스타터-제너레이터(15) 및 제동장치(미도시)에 요구되는 토크(T1,T2,T3,Tbrake)와 차량 부하 토크(Tload)을 입력으로 하는 구동축 출력 요구토크 산출부(210)에서 계산될 수 있고(S11), 구동축에 토크를 작용시키는 차량의 토크 소스에 요구되는 토크에서 차량 부하 토크(Tload)를 뺀 값으로 구해질 수 있다.
상기 차량의 토크 소스는 구동모터(13), 엔진(11), 스타터-제너레이터(15) 및 제동장치가 될 수 있고, 여기서 제동장치에 요구되는 토크(Tbrake)는 부하 토크(Tload)와 마찬가지로 음의 토크가 되므로, 구동축 출력 요구토크(Tnet')는 아래의 식과 같이 계산될 수 있다.
Tnet' = T1 + T2 + T3 - (Tbreak + Tload) (2)
여기서, 구동모터(13)에 요구되는 토크 T1은 구동모터에 대한 토크 지령 값이 될 수 있고, 엔진(11) 및 스타터-제너레이터(15), 제동장치에 요구되는 토크 T2, T3, Tbreak는 모두 구동모터(MG1) 축의 토크로 환산된 토크 값이다.
이때, 엔진(11) 및 스타터-제너레이터(15)에 요구되는 토크 T2, T3는 각각 엔진 토크 지령과 스타터-제너레이터 토크 지령의 값을 구동모터(MG1) 축의 토크로 환산한 값이 될 수 있고, 제동장치에 요구되는 토크 Tbreak는 구동륜의 제동장치가 발생시켜야 하는 제동토크의 환산 값이 된다.
다음으로, 측정된 구동축의 실제속도(ω)를 이용하여 구동축 입력토크(Tacc')를 추정하는 과정(S12)은 구동축의 실제속도(ω)를 입력으로 하는 도 4의 구동축 입력토크 추정부(220)에 의해 수행된다.
전술한 바와 같이 실제 구동축 입력토크 Tacc가 구동축에 인가될 때 ω의 속도로 구동축이 회전되는데, 구동축(100)에서의 전달함수를 G(s)라 할 때 구동축 실제속도(ω)와 구동축 입력토크(Tacc)는 아래의 식과 같이 나타낼 수 있다.
ω = G(s)×Tacc (3)
Tacc = ω/G(s) (4)
상기 식 (4)에서 G(s)가 실제 구동축(100)에서의 전달함수이므로, 이를 모델링한 이상적인 구동축 모델, 즉 진동이 무시된 이상적인 모델속도(ωm)를 산출할 수 있는 설계된 구동축 모델(241)의 전달함수를 Gm(s)이라 한다면, 식 (4)에서 G(s) 대신 Gm(s)를 사용하여 구동축 입력토크(Tacc')를 추정할 수 있다.
본 발명에서 구동축을 강체라 가정하고 구동축 입력토크의 추정 값을 Tacc'라 한다면, 구동축 입력토크의 추정 값은 아래의 식과 같이 나타낼 수 있다.
Tacc' = ω/Gm(s) = ω×Jms, 여기서 Gm(s) = 1/Jms (5)
식 (5)에서 Jm은 강체인 구동축의 관성모멘트이다.
식 (5)에서 구동축 실제속도(ω)로부터 구동축에 인가되는 구동축 입력토크 추정 값(Tacc')을 연산하기 위한 전달함수 Gm(s)는 분모의 차수보다 분자의 차수가 큰 시스템으로, 수학적으로 본다면 구동축 실제속도를 미분하고 관성모멘트를 곱하여서 연산함에 따라 구동축 실제속도의 노이즈 성분에 취약한 구조이다.
따라서, 필터(Q)를 적용하여 분모와 분자의 차수를 맞춰줄 수 있는데, 본 발명의 실시예에서 1차 로우패스필터(Low Pass Filter, LPF)를 사용한다면, 아래의 식과 같이 구동축 입력토크(Tacc')가 추정될 수 있다.
Tacc' = Q(s)×ω/Gm(s)
= ω×Jms/(τs + 1), 여기서 Q(s) = 1/(τs + 1) (6)
상기 Q(s)는 로우패스필터의 전달함수이고, 로우패스필터(Q)의 시정수(τ)를 감쇄하고자 하는 진동 성분의 주파수보다 크게 하여, 진동 성분에 의해 추정되는 토크는 제외될 수 있도록 한다.
본 발명에서는 Q(s)/Gm(s)의 분자 차수가 분모 차수보다 항상 작거나 같아지도록 상기 필터의 전달함수 Q(s)가 설정되며, 이러한 필터를 추가로 적용하여 구동축 실제속도(ω)로부터 구동축 입력토크 추정 값(Tacc')을 연산하기 위한 전달함수 Q(s)/Gm(s)의 분자 차수가 분모 차수보다 항상 작거나 같아지도록 함으로써 노이즈 성분에 대한 강건성이 확보될 수 있도록 한다.
다음으로, 도 4의 시스템에서 외란 토크 추정 값(d')은 구동축 출력 요구토크(Tnet')와 구동축 입력토크(Tacc')를 입력으로 하는 외란 토크 추정부(230)에서 연산되며, 구동축 출력 요구토크 산출부(210)에서 산출된 구동축 출력 요구토크(Tnet')와, 구동축 입력토크 추정부(220)에서 산출된 구동축 입력토크(Tacc')의 차이로 연산될 수 있다.
이때, 구동축 출력 요구토크 산출부(210)에서 출력되는 구동축 출력 요구토크(Tnet')에서 구동축 입력토크 추정시 사용했던 필터와 동일한 필터(Q)를 적용하여 필터에 의해 발생되는 위상지연 및 크기변경을 구동축 출력 요구토크에도 동일하게 발생되도록 하며, 필터(Q)에 통과시켜 로우패스 필터링된 구동축 출력 요구토크를 사용하여 외란 토크 추정 값(d')이 연산될 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에서 1차 로우패스필터를 사용한다면, 외란 토크(d')는 아래의 식과 같이 추정될 수 있다.
d' = Q(s)×Tnet' - Tacc' = Tnet'/(τs + 1) - ω×Jms/(τs + 1) (7)
상기와 같이 외란 토크(d')가 추정되면, 추정된 외란 토크(d')와 구동축 출력 요구토크 산출부(210)에서 산출된 구동축 출력 요구토크(Tnet')를 이용하여 모델속도 연산을 위한 구동축 모델 입력토크(Tm)를 연산하며, 이때 모델속도 연산을 위한 구동축 모델 입력토크(Tm)의 산출식은 아래의 식으로 나타낼 수 있다.
Tm = Tnet' + d' (8)
상기와 같이 구동축 모델 입력토크(Tm)가 산출되면, 이를 입력으로 하는 속도 산출부(240)에서 모델속도(ωm)가 연산되며, 이때 구동축 모델(241)의 전달함수 Gm(s)를 이용하여 구동축 모델 입력토크(Tm)로부터 아래의 식에 의해 모델속도(ωm)가 연산될 수 있다.
ωm = Gm(s)×Tm = Tm/Jms (9)
결국, 상기와 같이 모델속도(ωm)가 연산되면, 진동 성분 산출부(300)에서 모델속도(ωm)와 실제속도(ω)의 편차(Δω)에 기초하여 진동 성분을 구하게 되는데, 이때 모델속도(ωm)와 실제속도(ω)의 차이(Δω)에 하이패스필터 등의 오차 제거 제어기를 적용하여 진동 성분(ωvib)을 산출할 수 있다.
이어 진동 성분(ωvib)이 구해지고 나면, 진동 저감 보상 토크 생성부(400)에서 상기 추출된 진동 성분(ωvib)과 차량의 주행 모드, 변속단 등의 주행 상태 정보에 기초하여 진동 저감 보상 토크(Tvib)를 연산하게 된다.
상기와 같이 모델속도(ωm)와 실제속도(ω)를 이용하여 진동 성분(ωvib)을 산출하는 과정, 그리고 상기 산출된 진동 성분(ωvib)과 차량의 주행 상태 정보를 이용하여 진동 저감 보상 토크(Tvib)를 연산하는 과정에 있어서는, 본 출원인에 의해 출원되고 등록된 한국 등록특허 제1448746호(2014.10.1.) "전기자동차의 안티 저크 제어 방법 및 시스템"[US 8,874,297 "Method and system for controlling anti-jerk of electric vehicle"]에 개시되어 있는 것과 동일한 방법으로 진행될 수 있다.
상기와 같이 진동 저감 보상 토크(Tvib)가 구해지고 나면, 모터 제어기(MCU)(17)는 구동모터(13)에 대한 토크 지령 값(T1)을 진동 저감 보상 토크 값(Tvib)만큼 보상하여 보상된 최종의 토크 지령 값(T1')에 따라 구동모터의 토크 출력을 제어하게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 복수의 모델속도 연산 방식을 적용하되, 차량 상태 정보에 기초하여 복수의 모델속도 연산 방식 중 어느 하나가 선택되도록 하는 것이 가능하다.
이는 차량 상태에 따라 각 모델속도 연산 방법의 장점이 이용될 수 있도록 모델속도 연산 방식을 선택하는 과정을 추가한 것으로, 도 5는 본 발명의 다른 실시예로서 모델속도 연산 방식의 선택이 가능한 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 5의 실시예는 두 가지 모델속도 연산 방식 중 현재 차량 상태에 적합한 모델속도 연산 방식을 선택할 수 있도록 한 실시예로서, 두 가지 모델속도 연산 방식 중 하나는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 모델속도 연산 방식, 즉 도 4의 구동축 모델속도 산출부(200)에 의해 모델속도가 연산되는 방식이다.
또한, 두 가지 모델속도 연산 방식 중 다른 하나는, 본 출원인에 의해 출원되고 등록된 한국 등록특허 제1438628호(2014.9.1.) "자동차의 안티 저크 제어 방법 및 시스템"[US 9,037,364 "Method and system for controlling anti-jerk of vehicle"]에 개시되어 있는 모델속도 연산 방식이다.
도 3 및 도 4의 실시예에 따른 모델속도 연산 방식은 토크 성분을 이용하여 모델속도(ωm)를 연산하는 방식으로, 구동축의 실제속도와 비교하여 속도 지연이 발생하지 않는 장점이 있다.
또한, 한국 등록특허 제1438628호에 개시되어 있는 모델속도 연산 방식은 휠 속도를 이용하여 모델속도(ωm')를 연산하는 방식으로, 휠 속도는 구동축의 진동이 감쇄되어 나타난 성분이기 때문에 횔 속도를 이용할 경우 정확한 모델속도 연산이 가능하고, 휠 속도에 대한 신호 처리만을 이용하여 모델속도를 연산하기 때문에 연산 부하율이 낮은 장점이 있다.
따라서, 도 5의 실시예에서는 상기한 각 모델속도 연산 방식의 장점이 이용될 수 있도록 차량 상태에 따라 모델속도 연산 방식이 선택될 수 있도록 하는 것이며, 이하 설명에서 도 3 및 도 4의 실시예에 따른 모델속도 연산 방식을 토크 기반 모델속도 연산 방식이라 칭하고, 한국 등록특허 제1438628호에 개시되어 있는 모델속도 연산 방식을 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식이라 칭하기로 한다.
또한, 토크 기반 모델속도 연산 방식에 의해 구해지는 모델속도(ωm)를 토크 기반 모델속도라 칭하며, 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식에 의해 구해지는 모델속도(ωm')를 휠 속도 기반 모델속도라 칭하기로 한다.
도 5에서 도면부호 200은 토크 기반 모델속도 연산 방식에 따라 모델속도를 산출하는 토크 기반 모델속도 산출부를 나타내고, 도면부호 201은 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식에 따라 모델속도를 산출하는 횔 속도 기반 모델속도 산출부를 나타낸다.
또한, 도면부호 202는 이하의 설명에서 모델속도 연산 방식을 선택 및 변경하고 선택된 모델속도 연산 방식에 따라 산출된 모델속도를 출력하는 모델속도 선택부를 나타낸다.
먼저, 차량 상태 정보는 변속기가 장착된 차량에서 변속기의 기어단수가 될 수 있으며, 기어단수에 따라 모델속도 연산 방식이 선택된다.
설정단수 이하의 저단에서는 구동축과 휠 사이의 기어비가 커서 구동축에서 볼 때 휠 속도의 지연 성분이 크게 나타날 수 있기 때문에 토크 기반 모델속도(ωm)를 사용하는 것이 유리하며, 반대로 설정단수보다 높은 고단에서는 휠 속도 기반 모델속도(ωm')를 사용하는 것이 유리하다.
도 6은 기어단수에 따른 모델속도 연산 방식 및 모델속도 선택 과정을 나타내는 순서도로서, 기어 변속시 모델속도를 변경하는 과정이 예시되어 있으며, 먼저 모터 제어기(17)가 미도시된 변속 제어기(Transmission Control Unit, TCU)에서 전달되는 신호로부터 기어 변속이 발생하는 상황인지를 판단하게 된다(S21).
만약, 변속이 발생하는 상황이면, 즉 변속 시작을 판단하게 되면, 변속의 목표 기어단수에 기초하여 변속 후 어떤 모델속도 연산 방식을 사용할지를 결정한다(S22).
이와 같이 목표 기어단수에 따른 모델속도 연산 방식이 결정되면, 결정된 변속 후 모델속도 연산 방식을 현재 사용하고 있는 모델속도 연산 방식과 비교하여 모델속도 연산 방식의 변경이 필요한지를 판단하게 된다(S23).
여기서, 변속 후 모델속도 연산 방식이 현재의 모델속도 연산 방식과 다를 경우, 실제 변속이 종료되었는지를 판단하는데(S24), 변속 제어기의 신호로부터 실 변속 종료를 확인하면 목표 기어단수에 따라 결정된 새로운 모델속도 연산 방식으로 변경한다(S25).
이때, 모델속도 연산 방식이 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식에서 토크 기반 모델속도 연산 방식으로 변경되는 경우, 모델속도 연산 초기값(초기 모델속도 ωm)으로는 해당 변경 시점에서의 구동축 실제속도(ω)를 사용한다.
반대로 모델속도 연산 방식이 토크 기반 모델속도 연산 방식에서 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식으로 변경되는 경우에는 변경 시점에서의 휠 속도를 가지고 바로 연산 방식을 변경하면 된다.
즉, 변속 종료 시점의 모델속도 초기값으로, 변경된 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식에 의해 계산된 모델속도(ωm')가 바로 이용되는 것이며, 이는 변속 중에는 진동 저감 토크 보상 기능을 비활성화하였다가 변속 종료 시점에서 기능 초기화를 수행한 후 다시 기능을 활성화시키기 때문에 연산 방식 변경 시점에서의 모델속도 초기값이 문제가 되지 않기 때문이다.
다음으로, 변속기가 장착되지 않은 차량에 적용될 수 있는 예로서, 모델속도 연산 방식을 결정하는 차량 상태 정보는, 차속, APS(Accel Pedal Position Sensor) 값, BPS(Brake Pedal Sensor) 값 중 적어도 하나가 될 수 있다.
도 7은 차속, APS 값, BPS 값에 따라 모델속도 연산 방식 및 모델속도 선택 과정을 나타내는 순서도로서, 모터 제어기(17)가 차속, APS 값, BPS 값의 차량 상태 정보를 수신하고(S21'), 수신된 차량 상태 정보를 기초로 모델속도 연산 방식의 변경이 필요한지를 판단한다(S22').
차속 정보를 사용할 경우, 미리 정해진 기준차속 이하의 저속 조건에서는 토크 기반 모델속도 연산 방식을 사용하고(토크 기반 모델속도를 선택함), 기준차속을 초과하는 고속 조건에서는 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식(휠 속도 기반 모델속도를 선택함)을 사용한다.
또한, 상기 APS는 가속페달의 작동상태를 검출하는 센서이고, 상기 BPS는 브레이크 페달의 작동상태를 검출하는 센서로서, APS 값의 변화율(또는 변화량이 될 수 있음)이 제1기준값 이상이면 급격하게 가속이 이루어지는 차량 상태라 판단하고, BPS 값의 변화율(또는 변화량이 될 수 있음)이 제2기준값 이상이면 급격하게 감속 제동이 이루어지는 차량 상태라 판단한다.
상기 APS 값과 BPS 값으로부터 차량의 가/감속이 급격하게 이루어지는 상태인 것으로 판단한 경우 토크 기반 모델속도 연산 방식을 사용하고(토크 기반 모델속도를 선택함), 그렇지 않을 경우 횔 속도 기반 모델속도 연산 방식을 사용한다(휠 속도 기반 모델속도를 선택함).
상기와 같이 차속이나 APS 값, 또는 BPS 값과 같은 현재 차량 상태 정보로부터 모델속도 연산 방식이 결정되면, 결정된 모델속도 연산 방식을 현재 사용하고 있는 모델속도 연산 방식과 비교하여 모델속도 연산 방식의 변경이 필요한지를 판단할 수 있다.
결국, 모델속도 연산 방식의 변경이 필요하다면 현재 차량 상태 정보에 따라 결정된 새로운 모델속도 연산 방식으로 변경한다(S23').
상기와 같이 모델속도 연산 방식의 변경(모델속도 변경)이 이루어지는 과정에서, 모델속도 연산 방식이 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식에서 토크 기반 모델속도 연산 방식으로 변경되는 경우에는 해당 변경 시점에서의 휠 속도 기반 모델속도 값을 토크 기반 모델속도의 초기값으로 사용한다.
하지만, 반대로 모델속도 연산 방식이 토크 기반 모델속도 연산 방식에서 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식으로 변경되는 경우에는 휠 속도에 따라 이미 정해진 값을 가지고 있기 때문에 초기점 설정이 불가능하여 변환 시점에서 모델속도의 불연속점이 발생할 수 있다.
진동 저감 토크 보상 기능이 계속 활성화되어 있는 경우에 발생하는 모델속도의 불연속점은 진동 성분 추출 성능을 저하시키는 요소로, 연산 방식이 변환될 때 휠 속도 기반 모델속도의 초기점을 가상으로 설정하는 것이 필요하며, 가상의 초기점을 설정하여 모델속도를 연산할 수 있는 식은 아래와 같다.
ωm" = ωm' - ωm_ init + ωm_offset (10)
ωm"은 연산 방식이 변환될 때의 가상 초기점을 적용한 모델속도로서, 이 가상 초기점의 모델속도 ωm"이 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식으로의 변환이 이루어지는 시점에서의 모델속도가 된다.
상기 ωm_ init는 초기값 적용 시점(연산 방식 변환 시점)에서의 토크 기반 모델속도(ωm)와 휠 속도 기반 모델속도(ωm')의 차이 값이고, ωm_offset은 0에서 ωm_init까지 일정한 기울기나 패턴을 가지고 변화하도록 설정된 값으로서, 일례로 도 8에 나타낸 방식으로 연산될 수 있다.
도 8을 참조하면, 시간에 따라 ωm_ init에 대한 정해진 속도 값으로 ωm_offset이 설정되어 있다.
상기 설정하고자 하는 초기값(ωm")을 연산 방식 변환 시점에서의 휠 속도 기반 연산 방식의 모델속도 값으로 지정하게 되면 도 9와 같이 불연속점이 없는 모델속도가 연산될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따르면, 친환경자동차의 구동축에 발생하는 진동을 저감시키기 위한 과정에서 정확한 진동 성분을 추출할 수 있는 개선된 모델속도 연산 방법을 제시하고 있다.
종래에는 휠 속도를 이용하여 모델속도를 연산하거나, 구동축 모델을 이용하여 구동축 입력 토크를 기반으로 모델속도를 연산하였는바, 휠 속도를 통해 모델속도를 연산하는 경우 모델속도의 정확도는 높으나 차량의 가/감속시 실제속도와 비교하여 모델속도에 지연이 발생하여 잘못된 진동 성분이 추출될 수 있고, 구동축 모델을 설계하여 구동축 입력 토크를 기반으로 모델속도를 연산하는 경우 가/감속시 모델속도의 지연이 발생하지 않으나 모델 및 부하 토크의 부정확성 등에 의해 모델속도의 정확성이 떨어진다.
반면, 본 발명에 따르면, 구동축 모델을 설계하고 구동축 입력 토크를 기반으로 모델속도를 연산하기 때문에 가/감속시 모델속도의 지연이 발생하지 않는 동시에, 외란 관측기를 통해 차량에 전달되는 외란 토크를 관찰하고 외란 토크를 고려하여 모델속도를 연산하기 때문에 모델속도의 정확성을 높일 수 있는바, 더욱 정확한 진동 성분의 추출이 가능해진다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
11 : 엔진
12 : 엔진 클러치
13 : 구동모터(제1모터)
14 : 변속기
15 : 스타터-제너레이터(제2모터)
16 : 인버터
17 : 모터 제어기(MCU)
18 : 배터리
19 : 배터리 제어기(BMS)
100 : 구동축
200 : 구동축 모델속도 산출부(토크 기반 모델속도 산출부)
201 : 휠 속도 기반 모델속도 산출부
202 : 모델속도 선택부
210 : 구동축 출력 요구토크 산출부
220 : 구동축 입력토크 추정부
230 : 외란 토크 추정부
240 : 속도 산출부
241 : 구동축 모델
300 : 진동 성분 산출부
400 : 진동 저감 보상 토크 생성부

Claims (23)

  1. 차량을 구동하는 구동모터의 토크가 출력되는 구동축의 실제속도를 취득하는 단계; 구동축의 모델속도를 산출하는 단계; 상기 취득된 구동축의 실제속도와 산출된 모델속도의 편차에 기초하여 진동 성분을 구하는 단계; 및 상기 진동 성분으로부터 구동축의 진동을 저감하기 위한 진동 저감 보상 토크를 생성하는 단계를 포함하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법에 있어서,
    상기 모델속도를 산출하는 단계는,
    구동축에 전달되는 토크를 기초로 구동축 출력 요구토크를 연산하는 과정;
    상기 구동축의 실제속도를 이용하여 구동축에 입력되는 구동축 입력토크를 추정하는 과정;
    상기 구동축 출력 요구토크와 구동축 입력토크를 이용하여 외란 토크를 추정하는 과정;
    상기 추정된 외란 토크를 이용하여 구동축 출력 요구토크에 외란 토크가 더해진 구동축 모델 입력토크를 연산하는 과정; 및
    상기 구동축 모델 입력토크를 입력으로 하는 구동축 모델을 이용하여 모델속도를 연산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동축 출력 요구토크는,
    차량의 구동원으로 구동모터와 엔진을 사용하는 하이브리드 자동차(HEV)에서, 구동모터, 엔진, 및 상기 엔진에 직결된 스타터-제너레이터에 각각 요구되는 토크의 합에서 구동륜의 제동장치에 요구되는 제동토크와 차량 부하 토크의 합을 뺀 값으로 계산되는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동축 출력 요구토크는,
    차량의 구동원으로 구동모터를 사용하는 전기자동차에서, 구동모터에 요구되는 토크에서 구동륜의 제동장치에 요구되는 제동토크와 차량 부하 토크의 합을 뺀 값으로 계산되는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동축 입력토크를 추정하는 과정에서 구동축 실제속도(ω)와 구동축 모델의 전달함수를 이용하여 구동축 입력토크를 추정하고, 이때 구동축 입력토크(Tacc')는
    Tacc' = Q(s)×ω/Gm(s) (여기서 Q(s)는 필터의 전달함수, Gm(s)는 구동축 모델의 전달함수임)
    의 식으로 추정되는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    Q(s)/Gm(s)의 분자 차수가 분모 차수보다 작거나 같아지도록 상기 필터의 전달함수 Q(s)가 설정되는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 필터로서 1차 로우패스필터를 사용하고, 상기 필터의 전달함수가
    Q(s) = 1/(τs + 1) (여기서 τ는 필터의 시정수임)
    인 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 구동축 모델의 전달함수가
    Gm(s) = 1/Jms (여기서 Jm은 구동축의 관성모멘트)
    인 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  8. 청구항 4에 있어서,
    외란 토크(d')는 필터(Q)를 적용하여
    d' = Q(s)×Tnet' - Tacc' (여기서 Q(s)는 필터의 전달함수, Tnet'은 구동축 출력 요구토크, Tacc'는 구동축 입력토크임)
    의 식으로 추정되고, 상기 외란 토크(d')를 추정하기 위한 필터(Q)로는 상기 구동축 입력토크를 추정하는데 사용한 필터와 동일한 전달함수를 갖는 필터를 적용하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 외란 토크를 추정하는 과정에서 외란 토크는 구동축 출력 요구토크와 구동축 입력토크의 차이 값으로 계산되는 것을 특징으로 하는 구동축 진동 저감 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 구동축 출력 요구토크에 노이즈 성분 제거를 위한 필터를 적용한 외란 토크(d')는
    d' = Q(s)×Tnet' - Tacc' (여기서 Q(s)는 필터의 전달함수, Tnet'은 구동축 출력 요구토크, Tacc'는 구동축 입력토크임)
    의 식으로 추정되는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 필터로서 1차 로우패스필터를 사용하고, 상기 필터의 전달함수가
    Q(s) = 1/(τs + 1) (여기서 τ는 필터의 시정수임)
    인 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 모델속도를 연산하는 과정에서 모델속도(ωm)는
    ωm = Gm(s)×Tm (여기서 Gm(s)는 구동축 모델의 전달함수, Tm는 구동축 모델 입력토크임)
    의 식으로 계산되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 구동축 진동 저감 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 구동축 모델의 전달함수가
    Gm(s) = 1/Jms (여기서 Jm은 구동축의 관성모멘트)
    인 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  14. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 따른 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법에 있어서,
    현재의 차량 상태 정보를 취득하는 단계;
    차량을 구동하는 구동모터의 토크가 출력되는 구동축의 실제속도를 취득하는 단계;
    상기 취득된 차량 상태 정보에 따라, 상기 모델속도를 산출하는 단계로 진행되는 토크 기반 모델속도 연산 방식과, 차량의 휠 속도 정보를 기초로 모델속도를 산출하는 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식 중 하나의 모델속도 연산 방식이 결정되는 단계;
    상기 결정된 모델속도 연산 방식이 현재의 모델속도 연산 방식과 다를 경우 상기 결정된 모델속도 연산 방식으로 변경하여 구동축의 모델속도를 산출하는 단계;
    상기 취득된 구동축의 실제속도와 산출된 모델속도의 편차에 기초하여 진동 성분을 구하는 단계; 및
    상기 진동 성분으로부터 구동축의 진동을 저감하기 위한 진동 저감 보상 토크를 생성하는 단계를 포함하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 차량 상태 정보가 변속기의 기어단수이고,
    변속시 목표 기어단수가 설정단수 이하의 저단일 경우 토크 기반 모델속도 연산 방식이 결정되고, 현재의 기어단수가 설정단수보다 높은 고단일 경우 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식이 결정되는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    변속이 시작되어 목표 기어단수에 따라 모델속도 연산 방식이 결정되고 나면, 변속 종료 후 상기 결정된 모델속도 연산 방식으로 변경하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    모델속도 연산 방식이 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식에서 토크 기반 모델속도 연산 방식으로 변경될 경우, 변경 시점에서의 구동축 실제속도를 변경된 토크 기반 모델속도 연산 방식에서의 초기 모델속도로 사용하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 차량 상태 정보가 차속, APS(Accel Pedal Position Sensor) 값, 또는 BPS(Brake Pedal Sensor) 값인 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    차속이 정해진 기준차속 이하의 저속 조건에서 토크 기반 모델속도 연산 방식이 결정되고, 차속이 기준차속을 초과하는 고속 조건에서 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식이 결정되는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 APS 값의 변화율 또는 변화량이 정해진 기준값 이상인 급가속 조건에서 토크 기반 모델속도 연산 방식이 결정되고, 상기 APS 값의 변화율 또는 변화량이 상기 기준값 미만인 조건에서 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식이 결정되는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  21. 청구항 18에 있어서,
    상기 BPS 값의 변화율 또는 변화량이 정해진 기준값 이상인 급감속 조건에서 토크 기반 모델속도 연산 방식이 결정되고, 상기 BPS 값의 변화율 또는 변화량이 상기 기준값 미만인 조건에서 횔 속도 기반 모델속도 연산 방식이 결정되는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  22. 청구항 18에 있어서,
    모델속도 연산 방식이 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식에서 토크 기반 모델속도 연산 방식으로 변경될 경우, 변경 시점에서 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식에 의해 산출된 모델속도를 변경된 토크 기반 모델속도 연산 방식에서의 초기 모델속도로 사용하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
  23. 청구항 18에 있어서,
    모델속도 연산 방식이 토크 기반 모델속도 연산 방식에서 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식으로 변경될 경우, 변경된 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식에서의 초기 모델속도(ωm")는
    ωm" = ωm' - ωm_ init + ωm_offset
    의 식에 의해 구해지는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 구동축 진동 저감 제어 방법.
    (여기서 ωm'는 변경 시점에서 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식에 의해 산출된 모델속도, ωm_ init는 변경 시점에서 토크 기반 모델속도 연산 방식과 휠 속도 기반 모델속도 연산 방식에 의해 각각 산출된 두 모델속도의 차이 값, ωm_offset은 0에서 ωm_ init까지 시간에 따라 일정한 기울기나 패턴을 가지고 변화하도록 설정된 값으로서 ωm_ init에 따른 값으로 결정되는 속도임)

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