KR20140086689A - 모터 토크 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 tip-in에 의한 쇼크 및 소음을 저감시키면서도, tip-in에 따른 가속의 응답성을 향상시키는 모터 토크 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 토크 제어장치는, 입력된 요구토크 신호에 따른 모터의 토크 상승 시 슬류레이트를 제한하는 제한부; 기입력된 L단의 슬류레이트 가변맵에 따라 슬류레이트를 제어하는 L단 제어부; 기입력된 D단의 슬류레이트 가변맵에 따라 슬류레이트를 제어하는 D단 제어부; 및 상기 L단 제어부 또는 상기 D단 제어부 중 하나가 상기 제한부와 연결되도록 하는 스위치부; 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 토크 제어방법은, 입력된 요구토크 신호에 따른 모터의 토크 상승 시 슬류레이트를 제한하는 단계; 상기 제한된 슬류레이트에 따라 제어된 요구토크 신호가 피드백되는 단계; 및 상기 제한된 슬류레이트에 따라 제어된 요구토크 신호가 출력되는 단계; 를 포함할 수 있다.

Description

모터 토크 제어장치 및 제어방법{MOTOR TORQUE CONTROLLING SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 모터 토크 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기자동차 및 연료전지 자동차에 동력원으로서 장착되는 모터의 토크를 제어하는 모터 토크 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기자동차 및 연료전지 자동차는 모터를 포함한다.
상기 모터는 전기자동차 및 연료전지 자동차의 동력원으로 사용된다. 또한, 전기자동차 및 연료전지 자동차에는 상기 모터의 토크를 제어하는 모터제어유닛(MCU: motor control unit)이 장착된다.
한편, 전기자동차 및 연료전지 자동차를 가속시키기 위해 액셀러레이터(accelerator)를 조작하는 tip-in 시에 승차감을 저해하는 쇼크 및 소음이 발생될 수 있다. 특히, 전기자동차 및 연료전지 자동차의 회생제동에 따른 저속 주행 중 tip-in을 수행하는 경우에 tip-in에 의한 쇼크 및 소음이 크게 발생된다.
따라서, 모터제어유닛을 이용하여 tip-in에 의한 쇼크 및 소음을 저감시키도록 제어하는 모터 토크 제어장치 및 제어방법이 요구된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 tip-in에 의한 쇼크 및 소음을 저감시키는 모터 토크 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, tip-in에 따른 가속의 응답성을 향상시키고, tip-in에 의한 쇼크를 최소화하는 모터 토크 제어장치 및 제어방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모터 토크 제어장치는, 입력된 요구토크 신호에 따른 모터의 토크 상승 시 슬류레이트를 제한하는 제한부; 기입력된 L단의 슬류레이트 가변맵에 따라 슬류레이트를 제어하는 L단 제어부; 기입력된 D단의 슬류레이트 가변맵에 따라 슬류레이트를 제어하는 D단 제어부; 및 상기 L단 제어부 또는 상기 D단 제어부 중 하나가 상기 제한부와 연결되도록 하는 스위치부; 포함할 수 있다.
상기 입력된 요구토크 신호 및 상기 L단 제어부 또는 상기 D단 제어부를 경유한 요구토크 신호는 상기 제한부를 경유하여 출력될 수 있다.
상기 제한부를 경유한 요구토크 신호의 일부는 상기 D단 제어부 및 상기 L단 제어부로 피드백될 수 있다.
상기 모터 토크 제어장치는, 자동차의 주행 상태가 L단인지 D단인지 판단하는 판단부를 더 포함하되, 상기 스위치부는 상기 판단부에 의해 판단된 자동차의 주행 상태에 따라 상기 L단 제어부 또는 상기 D단 제어부 중 하나가 상기 제한부와 연결되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 토크 제어방법은, 입력된 요구토크 신호에 따른 모터의 토크 상승 시 슬류레이트를 제한하는 단계; 상기 제한된 슬류레이트에 따라 제어된 요구토크 신호가 피드백되는 단계; 및 상기 제한된 슬류레이트에 따라 제어된 요구토크 신호가 출력되는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 모터 토크 제어방법은, 자동차의 주행 상태가 L단인지 D단인지 판단하는 단계; D단에 따라 기설정된 맵으로 상기 피드백된 요구토크 신호를 제어하는 단계; 및 L단에 따라 기설정된 맵으로 상기 피드백된 요구토크 신호를 제어하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 D단 또는 L단에 따라 기설정된 맵에 의해 상기 피드백된 요구토크 신호가 제어되면, 제어된 요구토크 신호는 상기 슬류레이트를 제한하는 단계로 리턴될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 슬류레이트를 통하여 모터의 토크가 제어됨으로써, tip-in에 의한 쇼크 및 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
또한, 산출된 슬류레이트를 피드백하여 모터의 토크를 제어함으로써, tip-in에 따른 가속의 응답성이 향상될 수 있다.
나아가, 승차감이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터 토크 제어장치의 구성도이다.
도 2는 D단 및 L단의 슬류레이트 가변맵을 나타낸 그래프이다.
도 3은 D단의 모터 토크 제어를 나타낸 그래프이다.
도 4는 L단의 모터 토크 제어를 나타낸 그래프이다.
도 5는 슬류레이트의 피드백에 의한 모터 토크 제어를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모터 토크 제어방법의 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터 토크 제어장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 모터 토크 제어장치(1)는 제한부(20), 토크 필터(30), L단 제어부(12), D단 제어부(14), 판단부(10), 및 스위치부(16)를 포함한다.
상기 제한부(20)는 상기 모터 토크 제어장치(1)에 입력된 요구토크 명령을 전달받는다. 또한, 요구토크 명령은 운전자가 액셀러레이터(도시하지 않음)를 조작함에 따라 상기 모터 토크 제어장치(1)에 입력된다. 여기서, 자동차를 가속시키기 위한 액셀러레이터의 조작을 'tip-in' 이라 한다. 즉, 상기 입력 요구토크는 자동차를 가속시키도록 요구된 모터(도시하지 않음)의 토크이다. 따라서, 상기 모터 토크 제어장치(1)는 상기 입력 요구토크에 따라 상기 모터의 토크가 상승되도록 상기 모터를 제어한다.
한편, 상기 모터 토크 제어장치(1)는 통상의 모터제어유닛(MCU: motor control unit)의 한 종류일 수 있으며, 운전자가 액셀러레이터를 조작함에 따라 상기 모터제어유닛에 요구토크 명령이 입력되는 방법은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제한부(20)는 시간에 따라 상기 모터의 토크가 상승되는 기울기가 작아지도록 상기 모터의 토크 상승 시 슬류레이트(slew rate)를 제한한다. 여기서, 슬류레이트는 출력 전압의 시간에 대한 변화량의 최대값이다. 즉, 상기 모터를 회전시키는 출력 전압이 빠르게 상승하지 않도록 제한함으로써, 상기 모터의 토크가 급격히 상승되는 것을 방지한다.
상기 토크 필터(30)는 상기 제한부(20)로부터 상기 모터의 토크를 상승시키도록 하는 신호를 전달받는다. 또한, 상기 제한부(20)로부터 전달받은 신호는 제한된 슬류레이트에 의해 변경된 요구토크의 신호이다. 나아가. 상기 토크 필터(30)는 상기 제한부(20)로부터 전달받은 신호의 노이즈를 제거하고, 최종 요구토크를 출력한다. 여기서, 출력된 최종 요구토크에 따라 상기 모터의 토크가 제어된다.
상기 제한부(20)로부터 상기 토크 필터(30)로 상기 변경된 요구토크의 신호가 전달될 때, 상기 변경된 요구토크의 신호 중 일부는 상기 L단 제어부(12) 및 상기 D단 제어부(14)로 피드백(feedback)된다.
상기 L단 제어부(12)는 자동차가 L단으로 주행 중인 경우에 적용되는 슬류레이트 가변맵에 따라 슬류레이트를 제어한다. 또한, 상기 D단 제어부(14)는 자동차의 D단으로 주행 중인 경우에 적용되는 슬류레이트 가변맵에 따라 슬류레이트를 제어한다. 여기서, L단 및 D단의 슬류레이트 가변맵은 상기 모터 토크 제어장치(1)에 기입력된 데이터이다.
한편, L단은 회생제동에 따라 자동차가 상대적으로 저속으로 운행되는 상태를 의미하고, D단은 회생제동의 영향이 상대적으로 적은 자동차의 일반적인 운행 상태를 의미한다.
상기 판단부(10)는 자동차의 운행 상태가 L단인지 D단인지를 판단한다. 또한, 상기 판단부(10)는 센서(도시하지 않음) 등에 의해 검출된 자동차의 운행 상태에 대한 정보를 전달받는다. 나아가, 상기 판단부(10)는 판단된 L단 또는 D단에 따라 상기 L단 제어부(12) 또는 상기 D단 제어부(14)를 작동시킨다. 여기서, L단 및 D단의 판단기준은 당업자의 의도에 따라 설정될 수 있다.
상기 스위치부(16)는 상기 판단부(10)의 판단에 따라 상기 L단 제어부(12) 또는 상기 D단 제어부(14) 중 하나를 상기 제한부(20)에 연결시킨다. 또한, 상기 L단 제어부(12)와 상기 제한부(20)가 연결되면, 상기 피드백된 요구토크 신호가 L단의 슬류레이트 가변맵에 따라 제어된 슬류레이트에 의해 제어되고, 상기 제한부(20)로 전달된다. 나아가, 상기 D단 제어부(14)와 상기 제한부(20)가 연결되면, 상기 피드백된 요구토크 신호가 D단의 슬류레이트 가변맵에 따라 제어된 슬류레이트에 의해 제어되고, 상기 제한부(20)로 전달된다.
상기 L단 제어부(12) 또는 상기 D단 제어부(14)로부터 상기 제한부(20)로 전달된 요구토크 신호는 상기 토크 필터(30)를 경유하여 출력되며, 그 중 일부는 다시 상기 L단 제어부(12) 및 상기 D단 제어부(14)로 피드백된다.
도 2는 D단 및 L단의 슬류레이트 가변맵을 나타낸 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, D단의 슬류레이트 가변맵과 L단의 슬류레이트 가변맵은 서로 다르다. 또한, D단 및 L단의 슬류레이트 가변맵은 tip-in에 의한 쇼크 및 소음이 저감되고, tip-in에 따른 가속의 응답성이 향상되도록 당업자에 의해 실험을 통해 설정될 수 있다.
도 3은 D단의 모터 토크 제어를 나타낸 그래프이고, 도 4는 L단의 모터 토크 제어를 나타낸 그래프이다. 또한, 도 3 및 도 4에서 점선은 tip-in에 따른 입력 요구토크를 나타내고, 실선은 상기 모터 토크 제어장치(1)에서 출력되는 최종 요구토크를 나타낸다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, tip-in에 의해 입력 요구토크가 급격히 상승되는 순간에 최종 요구토크는 천천히 상승된다. 또한, 최종 요구토크의 상승이 진행되면서 최종 요구토크가 빠르게 상승되는 구간이 나타난다. 따라서, 최종 요구토크가 입력 요구토크와 동일해지는 시간을 줄일 수 있다. 즉, tip-in에 따른 가속의 응답성이 향상될 수 있다.
한편, L단의 모터 토크 제어는 D단의 모터 토크 제어에 비하여 최종 요구토크가 입력 요구토크와 동일해지는 시간이 길도록 설정된다. 따라서, L단에서의 tip-in에 따른 가속의 응답성이 D단의 가속의 응답성에 비하여 저하되지만, tip-in에 의한 쇼크 및 소음의 저감이 효과적으로 구현될 수 있다.
도 5는 슬류레이트의 피드백에 의한 모터 토크 제어를 나타낸 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 1차 가변맵에 따라 tip-in에 의한 쇼크 및 소음이 저감되도록 슬류레이트가 제한된다. 또한, 피드백을 통하여 제한된 슬류레이트의 최대값이 설정된다. 나아가, 2차 가변 맵에 따라 상기 제한된 슬류레이트의 최대값이 최소값이 되고, 차속이 증가함에 따라 제한된 슬류레이트로부터 슬류레이트가 점진적으로 상승된다. 따라서, tip-in에 따른 가속의 응답성이 회복된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모터 토크 제어방법의 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 입력 요구토크가 상기 모터 토크 제어장치(1)에 입력되면(S100), 상기 모터 토크 제어장치(1)의 제한부(20)는 입력 요구토크에 도달하기 위해 상기 모터를 제어하는 슬류레이트를 제한한다(S110).
상기 제한된 슬류레이트에 따라 변경된 요구토크는 상기 제한부(20)로부터 상기 토크 필터(30)에 전달된다. 또한, 상기 제한부(20)로부터 상기 토크 필터(30)에 전달되는 요구토크의 일부는 상기 모터 토크 제어장치(1)의 L단 제어부(12) 및 D단 제어부(14)로 피드백된다(S120). 나아가, 상기 제한부(20)로부터 상기 토크 필터(30)에 전달된 요구토크는 상기 토크 필터(30)에 의해 노이즈가 제거된다(S130).
도 6에는 S120 단계가 피드백의 판단으로 도시되었으나, 이것은 상기 토크 필터(30)에 전달되는 요구토크는 S130 단계가 수행되고, 피드백되는 일부의 요구토크는 S140 단계가 수행되는 과정을 가시적으로 도시한 것이다.
상기 모터 토크 제어장치(1)의 판단부(10)는 자동차의 주행 상태가 L단인지 D단인지 판단한다(S140).
자동차의 주행 상태가 L단인 것으로 판단되면, 피드백된 요구토크는 상기 L단 제어부(12)에 의해 제어되고(S150), 상기 S110 단계로 리턴된다.
자동차의 주행 상태가 D단인 것으로 판단되면, 피드백된 요구토크는 상기 D단 제어부(14)에 의해 제어되고(S160), 상기 S110 단계로 리턴된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 슬류레이트를 통하여 모터의 토크가 제어됨으로써, tip-in에 의한 쇼크 및 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있다. 또한, 산출된 슬류레이트를 피드백하여 모터의 토크를 제어함으로써, tip-in에 따른 가속의 응답성이 향상될 수 있다. 나아가, 승차감이 향상될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 모터 토크 제어장치
10: 판단부
12: L단 제어부
14: D단 제어부
16: 스위치부
20: 제한부
30: 토크 필터

Claims (7)

  1. 입력된 요구토크 신호에 따른 모터의 토크 상승 시 슬류레이트를 제한하는 제한부;
    기입력된 L단의 슬류레이트 가변맵에 따라 슬류레이트를 제어하는 L단 제어부;
    기입력된 D단의 슬류레이트 가변맵에 따라 슬류레이트를 제어하는 D단 제어부; 및
    상기 L단 제어부 또는 상기 D단 제어부 중 하나가 상기 제한부와 연결되도록 하는 스위치부;
    포함하는 모터 토크 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력된 요구토크 신호 및 상기 L단 제어부 또는 상기 D단 제어부를 경유한 요구토크 신호는 상기 제한부를 경유하여 출력되는 것을 특징으로 하는 모터 토크 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제한부를 경유한 요구토크 신호의 일부는 상기 D단 제어부 및 상기 L단 제어부로 피드백되는 것을 특징으로 하는 모터 토크 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    자동차의 주행 상태가 L단인지 D단인지 판단하는 판단부를 더 포함하되,
    상기 스위치부는 상기 판단부에 의해 판단된 자동차의 주행 상태에 따라 상기 L단 제어부 또는 상기 D단 제어부 중 하나가 상기 제한부와 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 모터 토크 제어장치.
  5. 입력된 요구토크 신호에 따른 모터의 토크 상승 시 슬류레이트를 제한하는 단계;
    상기 제한된 슬류레이트에 따라 제어된 요구토크 신호가 피드백되는 단계; 및
    상기 제한된 슬류레이트에 따라 제어된 요구토크 신호가 출력되는 단계;
    를 포함하는 모터 토크 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    자동차의 주행 상태가 L단인지 D단인지 판단하는 단계;
    D단에 따라 기설정된 맵으로 상기 피드백된 요구토크 신호를 제어하는 단계; 및
    L단에 따라 기설정된 맵으로 상기 피드백된 요구토크 신호를 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 모터 토크 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 D단 또는 L단에 따라 기설정된 맵에 의해 상기 피드백된 요구토크 신호가 제어되면, 제어된 요구토크 신호는 상기 슬류레이트를 제한하는 단계로 리턴되는 것을 특징으로 하는 모터 토크 제어방법.
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