KR20030097096A - Acceleration ability controlling method of electric vehicle - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A method is provided to achieve improved start ability of electric vehicle by permitting the controller of the vehicle to increase a torque current when the vehicle starts. CONSTITUTION: A method comprises a step of calculating a torque value(Te) of a drive motor; a step of calculating an estimated inertia value(J) of the drive motor; a step of calculating a compensating current value(lFF); a step of calculating a new current command value(l*new) obtained by adding the compensating current value and the existing current command value(l*); and a step of performing a drive force control operation for the drive motor in accordance with the new current command value.

Description

전기 차량의 가속 성능 제어방법{ACCELERATION ABILITY CONTROLLING METHOD OF ELECTRIC VEHICLE}ACCELERATION ABILITY CONTROLLING METHOD OF ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기 차량에 관한 것으로서, 특히 전기 차량의 가속 성능 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electric vehicle, and more particularly, to a method for controlling acceleration performance of an electric vehicle.

통상적으로, 전기 차량의 주행의지는 운전자가 가속페달을 밟는 각도 값을 아날로그/디지털 변환기(A/D Convertor)를 통해 전기 차량 제어부로 보내져 제어된다.Typically, the driving intention of the electric vehicle is controlled by sending the angle value at which the driver steps on the accelerator pedal to the electric vehicle controller through an analog / digital converter.

전기 차량 제어부는 구동 전동기의 토크 제어만을 하고 전기 차량의 속도제어는 운전자가 하게 되므로 등판로 정지 후 출발시나 승차 인원이 많거나 짐이 많이 실린 경우 전기 차량의 출발시 성능이나 운행중 가속성능 향상을 위해 운전자는가속페달을 평소보다 많이 밟게 된다.The electric vehicle control unit controls only the torque of the driving motor, and the speed control of the electric vehicle is performed by the driver, so to improve the performance at the start of the electric vehicle or the acceleration performance during the operation when there are a large number of passengers or a lot of luggage. The driver steps on the accelerator pedal more than usual.

위와 같이 등판로나 승차인원이 많은 경우 전기 차량 출발시 인버터 출력의 여유가 있는 한계까지 운전자가 가속페달을 많이 밟게 되면 승차감이 떨어지게 되고 전기 차량 출력에 대한 신뢰성을 의심하게 되는 문제점이 있었다.As described above, when there are many climbing roads or riders, when the driver presses a lot of accelerator pedals to the limit of the inverter output when the electric vehicle starts, there is a problem that the riding comfort is reduced and the reliability of the electric vehicle output is doubted.

본 발명의 목적은 등판로나 승차인원이 많은 경우 전기 차량 출발시 가속페달을 더 밟지 않아도 정상적인 전기 차량 출발시와 같은 기동 특성을 갖게 되어 승차감이 저하되는 것을 방지 할 수 있는 전기 차량의 가속 성능 제어방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to control the acceleration performance of an electric vehicle that can prevent the ride feeling is reduced by having the same starting characteristics as when starting a normal electric vehicle, even if there are a lot of climbing roads or riders do not step on the accelerator pedal at the start of the electric vehicle To provide.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 가속 성능 제어방법을 도시한 블록도.1 is a block diagram illustrating a method for controlling acceleration performance of an electric vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 가속 성능 제어방법을 도시한 흐름도.2 is a flowchart illustrating a method of controlling acceleration performance of an electric vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일정 감속비를 갖는 감속기를 통해 차륜과 기계적으로 직결되는 구동 전동기를 갖는 전기 차량의 가속 성능 제어방법에 있어서, 상기 구동 전동기의 토크값(T_e)을 연산하는 단계와; 상기 구동 전동기의 관성 추정값()을 연산하는 단계와; 보상 전류값(I_FF)을 연산하는 단계와; 상기 연산된 보상 전류값(I_FF)과 기존의 전류 지령값(I^*)이 합해진 새로운 전류 지령값(I^* _new)을 연산하는 단계와; 상기 연산된 새로운 전류 지령값(I^* _new)에 따라 상기 구동 전동기의 구동력 제어동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention provides an acceleration control method of an electric vehicle having a driving motor which is directly connected to the wheels mechanically via a reduction gear having a constant gear ratio, torque (T _e) of the drive motor in order to achieve the above object, operation Making a step; Estimated inertia of the drive motor ( Computing a); Calculating a compensation current value I _FF ; Calculating a new current command value (I ^* _new ) obtained by adding the calculated compensation current value (I _FF ) and the existing current command value (I ^* ); And performing a driving force control operation of the driving motor in accordance with the calculated new current command value I ^* _new .

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. While many specific details, such as the following description and the annexed drawings, are shown to provide a more general understanding of the invention, these specific details are illustrated for the purpose of explanation of the invention and are not meant to limit the invention thereto. And a detailed description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

전기 차량의 구동 전동기는 일정 감속비를 갖는 감속기를 통해 클러치와 같은 동력 차단장치 없이 차륜과 기계적으로 직결되어 있다.The drive motor of the electric vehicle is mechanically connected directly to the wheels without a power shut-off device such as a clutch through a speed reducer having a constant reduction ratio.

따라서 구동 전동기가 가지는 전체 관성은 구동 전동기의 회전자만이 아닌 전기 차량 전체의 중량에 의해 결정된다.Thus, the total inertia of the drive motor is determined by the weight of the entire electric vehicle, not just the rotor of the drive motor.

또한, 전기 차량의 기동시 승차 인원이 많거나 후방으로 중력을 받는 등판로에서는 더 큰 관성을 갖는 효과를 나타낸다.In addition, when the electric vehicle is maneuvered, it has an effect of having greater inertia in a climbing road which has a large number of passengers or receives gravity back.

일반적으로 전기 차량에 비해 구동 전동기의 관성은 매우 작지만 위와 같은 경우 관성이 더 크게 작용되므로 그 관성값을(정상적인 경우보다 큰 값) 추정하여 구동 전동기의 구동력을 증가시키는 알고리즘을 추가하면 운전자는 특별히 가속페달을 더 밟지 않아도 정상적인 전기 차량 출발시와 같은 기동 특성을 가지게 되어 승차감이 나빠지는 것을 방지 할 수 있다.In general, the inertia of the driving motor is very small compared to the electric vehicle, but in this case, the inertia is greater, so if the algorithm is increased by estimating the inertia value (greater than normal) and increasing the driving force of the driving motor, the driver may accelerate Even if the pedal is not pressed further, it has the same starting characteristics as when starting a normal electric vehicle, thereby preventing the riding comfort.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 전류제어 루프(Loop)와 전기 차량 속도가 결정되는 루프(Loop)를 간략화 한 블록도이다.1 is a simplified block diagram of a current control loop of an electric vehicle and a loop in which an electric vehicle speed is determined according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 G(S)_CC는 전류 제어기를 나타내며, I^* _new는 보상 전류가 합해진 새로운 전류 지령값을 나타낸다.G (S) _CC shown in FIG. 1 represents a current controller, and I ^* _new represents a new current command value to which the compensation current is added.

그리고, D는 분모(Denominator), N은 분자(Numerator)를 나타낸다.D represents a denominator and N represents a numerator.

한편, 토크분 전류 지령값(I^*)을 만들거나, 인버터 출력 제한이나 모터의 모델링 등 제안된 방법에서 그대로 사용되는 부분은 생략하였다.On the other hand, the parts that are used as they are in the proposed method, such as making the torque current command value (I ^* ), or limiting the inverter output or modeling the motor, are omitted.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 가속 성능 제어방법을 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of controlling acceleration performance of an electric vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예는 일정 감속비를 갖는 감속기를 통해 차륜과 기계적으로 직결되는 구동 전동기를 갖는 전기 차량의 가속 성능 제어방법에 있어서, 구동 전동기의 토크값(T_e)을 연산하는 단계(S210)와; 구동 전동기의 관성 추정값()을 연산하는 단계(S220)와; 보상 전류값(I_FF)을 연산하는 단계(S230)와; 연산된 보상 전류값(I_FF)과 기존의 전류 지령값(I^*)이 합해진 새로운 전류 지령값(I^* _new)을 연산하는 단계(S240)와; 연산된 새로운 전류 지령값(I^* _new)에 따라 구동 전동기의 구동력 제어동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어진다.1 and 2, an embodiment of the present invention provides a torque value T _e of a driving motor in a method of controlling acceleration performance of an electric vehicle having a driving motor mechanically connected directly to a wheel through a speed reducer having a constant speed reduction ratio. Calculating (S210); Estimated Inertia of Drive Motor ( Calculating (S220); Calculating a compensation current value I _FF (S230); Calculating a new current command value I ^* _new in which the calculated compensation current value I _FF and the existing current command value I ^* are added (S240); And performing a driving force control operation of the drive motor according to the calculated new current command value I ^* _new .

기존 전기 차량 시스템에서는 운전자가 밟은 가속페달의 각을 아날로그/디지털(A/D) 변환기를 통해 받아 배터리 충전상태(SOC ; State Of Charge)와 기타 여러조건에 의해 기준 전류(I^*)를 소프트웨어 적으로 생성하여 전류 제어기(G(S)_CC)를 동작시킨다.In conventional electric vehicle systems, the angle of the driver's accelerator pedal is received through an analog-to-digital (A / D) converter, and the software calculates the reference current (I ^* ) according to the state of charge (SOC) and various other conditions. By generating a current controller (G (S) _CC ) to operate.

이때 발생되는 구동 전동기 토크값(T_e), 전기 차량에 따라 이미 정해져 구동 전동기에 부하로 작용하는 부하 토크값(T_L), 그리고 전기 차량의 관성이 더해져 구동 전동기가 가지는 관성값(J)에 의해 구동 전동기 속도( ω_m; [rad/sec])가 결정된다.The torque value T _e generated at this time, the load torque value T _{L which} is already determined according to the electric vehicle and acts as a load to the drive motor, and the inertia value of the electric motor is increased by the inertia of the electric vehicle. The drive motor speed ω _m ; [rad / sec] is determined by this.

구동 전동기 속도( ω_m)는 감속기를 통해 차륜에 전달되고 이는 곧 전기 차량의 속도를 결정하게 된다.The drive motor speed ω _m is transmitted to the wheels through the reducer, which in turn determines the speed of the electric vehicle.

전기 차량의 구동 전동기 입장에서 운동 방정식은 전기 차량의 무게가 구동 전동기에 관성으로 작용하여 그 값이 매우 크므로 마찰을 무시하면 수학식 1과 같다.From the standpoint of a driving motor of an electric vehicle, the equation of motion is calculated by Equation 1, ignoring friction because the weight of the electric vehicle acts as an inertia on the driving motor and its value is very large.

T_e= T_L+ J * S * ω_m T _e = T _L + J * S * ω _m

여기서, S는 미분 연산자이다.Where S is the derivative operator.

이상적인 전류 제어기의 동작으로 간주하면(실제 전기 차량에서 전류 제어기는 10kHz로 그 기능이 잘됨) 기준 전류(I^*)는 실제 전류와 같고 이로부터 구동 전동기 발생 토크(T_e)를 알 수 있고 전기 차량이 구동 전동기에 작용하는 초기부하값(T_L)은 전기 차량에 따라 이미 알고 있는 값이므로 실측한 구동 전동기 속도( ω_m)로부터 구동 전동기에 미치는 관성값(J)을 알 수 있다.Considering the operation of an ideal current controller (in a real electric vehicle the current controller is well functioning at 10 kHz), the reference current (I ^* ) is equal to the actual current, from which the driving motor generating torque (T _e ) can be known and the electric vehicle Since the initial load value T _L acting on this drive motor is a known value according to the electric vehicle, the inertia value J applied to the drive motor can be known from the measured drive motor speed ω _m .

그러나 전기 차량에 승차인원이 증가하거나 등판로에서는 구동 전동기에 작용하는 초기 부하값(T_L)과 구동 전동기에 미치는 관성값(J)이 변하는 것으로 모두 구동 전동기에 미치는 관성값(J)의 변환으로 간주할 수 있으며 이는 구동 전동기 구동력에 영향을 미친다.However, as the number of occupants increases in the electric vehicle or the initial road value (T _L ) acting on the driving motor and the inertia value (J) applied to the driving motor change in the climbing road, both the conversion of the inertia value (J) to the driving motor It can be considered and this affects the driving motor driving force.

즉, 구동 전동기 속도(감속기를 통한 전기 차량 속도)를 변화시키는데 영향을 미치게 된다.That is, it affects the change of the drive motor speed (the speed of the electric vehicle through the reducer).

또한, 적분항 1/(J*S)로 인하여 구동 전동기 속도를 형성하는데 일차 지연으로 인해 일정 시간이 따르게 되어 전체적으로 성능저하를 초래한다.In addition, due to the integral term 1 / (J * S), the primary delay in forming the drive motor speed is followed by a certain time, resulting in overall performance degradation.

이것은 운전자가 같은 가속 페달을 밟았는데도 차가 전진하지 않는(또는 가속성 저하)것으로 느끼게 된다.This feels like the car is not moving forward (or decelerating) even when the driver presses the same accelerator pedal.

따라서, 이때 제안된 방법으로 구한 보상 전류값(I_FF)을 기존의 전류 지령값(I^*)에 더해 줌(Feed Forward)으로써 개선 가능하다.Therefore, the current can be improved by adding the compensation current value I _FF obtained by the proposed method to the existing current command value I ^* .

도 1에 도시된 블록도에서 추정한 관성값(등판로나, 승차인원 증가로 가변된 관성의 추정값 :)은 수학식 2로부터 얻을 수 있고 이를 구동 전동기 토크상수 (K_T)로 나누어 전류항으로 전환이 가능하다.Inertial value estimated in the block diagram shown in FIG. 1 (estimated inertia varied by climbing slope or increasing number of passengers: ) Can be obtained from Equation 2 and can be converted into a current term by dividing it by the torque constant (K _T ) of the motor.

참고적으로, 기호 우측 상단의 "*"표시는 기준값을 나타내고, 기호 위에 꺽쇠"∧"표시는 추정값을 나타낸다.For reference, the symbol "*" at the upper right of the symbol represents a reference value, and the symbol "∧" above the symbol represents an estimated value.

= T_e/ (S * ω_m) = T _e / (S * ω _m )

이때 노이즈에 의한 영향을 제거하기 위해 일차 디지털(Digital) 저역 통과 필터(LPF ; Low Pass Filter)를 걸어준다.At this time, a primary digital low pass filter (LPF) is applied to remove the influence of noise.

또한, 1/(1+ tau *S)와 같은 식으로 나타나는 이 저역 통과 필터(LPF)는 일차 지연 요소이므로 추정한 관성값의 영향이 급격하게 보상 전류에 영향을 주는 현상을 막을 수 있다.In addition, since this low pass filter (LPF), which is expressed as 1 / (1 + tau * S), is a first order delay element, the influence of the estimated inertia value suddenly affects the compensation current.

따라서, 최종적인 보상 전류값(I_FF)은 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.Therefore, the final compensation current value I _FF can be expressed as Equation 3 below.

/K_T)*(1/(1+ tau *S))*S * ω_m / K _T ) * (1 / (1+ tau * S)) * S * ω _m

여기서, tau 는 시정수이다.Where tau is the time constant.

이 보상 전류(I_FF)를 통해 운전자는 가속페달을 더 밟지 않아도 전기 차량의 제어기가 자동으로 토크분 전류 지령값을 증가시켜 주므로 운전자는 평지 또는 등판로 출발시 차가 안나가는 느낌을 갖지 못하여 출발 성능을 향상시킬 수 있다.This compensating current (I _FF ) allows the driver to automatically increase the torque-minute current command value even if the driver does not step on the accelerator pedal more effectively. Can be improved.

또한, 같은 작용으로 전체적인 전기 차량의 운전 성능 향상을 기대할 수 있다.In addition, the same operation can be expected to improve the overall driving performance of the electric vehicle.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기 차량의 가속 성능 제어방법은 평지 또는 등판로 출발시 가속페달을 더 밟지 않아도 전기 차량의 제어기가 자동으로 토크분 전류 지령값을 증가시킴으로써 전기 차량의 출발 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the method for controlling the acceleration performance of an electric vehicle according to the present invention improves the starting performance of the electric vehicle by automatically increasing the torque component current command value even if the accelerator pedal is not stepped further when the vehicle is on a flat or climbing road. It can be effected.

Claims (4)

일정 감속비를 갖는 감속기를 통해 차륜과 기계적으로 직결되는 구동 전동기를 갖는 전기 차량의 가속 성능 제어방법에 있어서,In the acceleration performance control method of an electric vehicle having a drive motor that is directly connected to the wheel mechanically through a reducer having a constant reduction ratio, 상기 구동 전동기의 토크값(T_e)을 연산하는 단계와;And calculating a torque value (T _e) of the driving motor; 상기 구동 전동기의 관성 추정값()을 연산하는 단계와;Estimated inertia of the drive motor ( Computing a); 보상 전류값(I_FF)을 연산하는 단계와;Calculating a compensation current value I _FF ; 상기 연산된 보상 전류값(I_FF)과 기존의 전류 지령값(I^*)이 합해진 새로운 전류 지령값(I^* _new)을 연산하는 단계와;Calculating a new current command value (I ^* _new ) obtained by adding the calculated compensation current value (I _FF ) and the existing current command value (I ^* ); 상기 연산된 새로운 전류 지령값(I^* _new)에 따라 상기 구동 전동기의 구동력 제어동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 가속 성능 제어방법.And performing a driving force control operation of the drive motor in accordance with the calculated new current command value (I ^* _new ). 상기 구동 전동기의 토크값(T_e)을 연산하는 단계는Calculating a torque value (T _e) of the drive motor, T_e= T_L+ J * S * ω_m T _e = T _L + J * S * ω _m 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 가속 성능 제어방법.Acceleration performance control method for an electric vehicle, characterized in that consisting of. 여기서, T_L은 전기 차량에 따라 이미 정해져 구동 전동기에 부하로 작용하는 부하 토크값, J는 전기 차량의 관성이 더해져 구동 전동기가 가지는 관성값, S는 미분 연산자, ω_m은 구동 전동기 속도[rad/sec]를 나타낸다.Here, T _L is a load torque value that is already determined according to the electric vehicle and acts as a load to the drive motor, J is the inertia value of the drive motor by adding the inertia of the electric vehicle, S is the differential operator, and ω _m is the drive motor speed [rad / sec]. 상기 구동 전동기의 관성 추정값()을 연산하는 단계는Estimated inertia of the drive motor ( ) Operation = T_e/ (S * ω_m) = T _e / (S * ω _m ) 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 가속 성능 제어방법.Acceleration performance control method for an electric vehicle, characterized in that consisting of. 최종적인 보상 전류값(I_FF)을 연산하는 단계는Computing the final compensation current value (I _FF ) is I_FF= (/K_T)*(1/(1+ tau *S))*S * ω_m I _FF = ( / K _T ) * (1 / (1+ tau * S)) * S * ω _m 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 가속 성능 제어방법.Acceleration performance control method for an electric vehicle, characterized in that consisting of. 여기서, K_T는 구동 전동기 토크상수를 나타낸다.Here, K _T represents a drive motor torque constant.