KR20160087668A - Apparatus and Method for Torque Controlling of Electronic Vehicle - Google Patents

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Abstract

Various embodiments of the present invention provide a torque control device of an electric vehicle and a method thereof, capable of controlling torque of a vehicle in light of a regenerative breaking torque limit and a torque command limit according to a torque limiting situation by applying anti-wind up to a proportional integral controller when the vehicle is in an auto cruise mode. The present invention relates to the torque control device of the electric vehicle and the method thereof. The torque control device of the electric vehicle can comprise: the proportional integral controller to output a first control signal by performing a proportional integral control based on an objective speed and a current speed when the vehicle is automatically driven; a driving load compensation unit to compensate a driving load by a driving environment when the vehicle is driven; an adder to output a second signal by adding the first control signal and the compensated driving load; a regenerative breaking torque limit determination unit to output the regenerative breaking torque limit according to a driving mode of the vehicle; a torque command limit determination unit to output the torque command limit according to the torque limiting situation of the vehicle; a driver to calculate command torque by using the second control signal, the regenerative breaking torque limit and the torque command limit; and an anti-wind up controller which is applied to an integral control condition when the second control signal and the command torque are fed back and gives a feedback of the convergence to the integral control condition to the proportional integral controller. The anti-wind up controller can be applied to the other embodiment.

Description

전기 차량의 토크 제어 장치 및 방법{Apparatus and Method for Torque Controlling of Electronic Vehicle}Technical Field [0001] The present invention relates to an electric vehicle,

본 발명의 다양한 실시 예는 전기 차량의 토크 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 차량이 오토 크루즈 모드일 때, 비례적분 제어기에 안티 와인드업을 적용하여 토크를 제어할 수 있는 전기 차량의 토크 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. Various embodiments of the present invention relate to an apparatus and method for controlling a torque of an electric vehicle, and more particularly, to a torque control apparatus and method for an electric vehicle capable of controlling torque by applying an anti-windup to a proportional integral controller when the vehicle is in an auto cruise mode .

차량에 구비되는 오토 크루즈(Auto Cruise) 기능은 운전자가 엑셀러레이터 또는 브레이크 페달의 조작 없이 차량의 정속 주행 또는 이전에 기 설정된 설정 속도로 가속(resume)할 수 있는 기능을 수행할 수 있다. The Auto Cruise function provided in the vehicle can perform a function of allowing the driver to resume the vehicle at a constant speed or at a predetermined set speed before the accelerator or the brake pedal is operated.

일반적으로, 차량의 오토 크루즈 목표 속도 추종을 위해서는 PI(비례적분) 제어기 방식이 사용되고, 비례적분 제어기의 비례제어 이득(Proportional gain)과 적분제어 이득(Integral gain) 값을 결정하게 된다. 특히, 전기모터 구동 차량의 경우에 상기와 같은 비례적분 제어기에서의 출력은 차량의 모터를 구동하기 위한 토크지령이 된다. 그러나, 상기와 같은 비례적분 제어기를 사용할 경우, 비례적분 제어기에 발생되는 불필요한 에러 누적에 의해 와인드업(wind-up)현상이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 가용 파워 제한 상황, 과열 또는 저전력 등의 다양한 상황에서 차량에 구비된 구동장치에 토크 제한이 발생하는 경우도 있다. Generally, a proportional integral (PI) controller method is used to follow the autocruise target speed of the vehicle, and the proportional gain and the integral gain of the proportional integral controller are determined. In particular, in the case of an electric motor driven vehicle, the output from the proportional integral controller becomes a torque command for driving the motor of the vehicle. However, when the proportional integral controller described above is used, there is a problem that a wind-up phenomenon occurs due to accumulation of unnecessary errors generated in the proportional integral controller. Further, in some situations, such as an available power limitation state, overheat or low power, a torque limit may be generated in a drive unit provided in the vehicle.

상기와 같이 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다양한 실시 예들은 차량이 오트 크루즈 모드일 때, 비례적분 제어기에 안티 와인드업을 적용하여 회생제동 토크제한치와 토크 제한 상황에 따른 토크 명령제한치를 같이 고려하여 차량의 토크를 제어할 수 있는 전기 차량의 토크 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, various embodiments of the present invention provide anti-windups to the proportional-plus-integral controller when the vehicle is in the autocruise mode to consider the regenerative braking torque limit and the torque command limit according to the torque limit condition And to provide a torque control apparatus and method for an electric vehicle capable of controlling the torque of the vehicle.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 차량의 토크 제어 장치는 차량의 자동 주행 시 목표속도와 현재속도를 기반으로 비례적분 제어를 수행하여 제1 제어신호를 출력하는 비례적분 제어기, 상기 차량이 주행 중인 주행 환경에 의한 주행부하를 보상하는 주행부하 보상부, 상기 제1 제어신호와 상기 보상된 주행부하를 가산하여 제2 제어신호를 출력하는 가산기, 상기 차량의 주행모드에 따른 회생제동 토크제한치를 출력하는 회생토크제한치 결정부, 상기 차량의 토크제한상황에 따른 토크 명령제한치를 출력하는 토크명령제한치 결정부, 상기 제2 제어신호, 상기 회생제동 토크제한치 및 상기 토크 명령제한치를 이용하여 지령토크를 산출하는 구동기, 상기 제2 제어신호와 상기 지령토크가 피드백되어 적분제어조건에 적용되고, 상기 적분제어조건으로의 수렴여부를 상기 비례적분 제어기로 피드백하는 안티 와인드업 제어기를 포함할 수 있다.An apparatus for controlling a torque of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention includes a proportional integral controller for performing a proportional integral control based on a target speed and a current speed during automatic driving of a vehicle to output a first control signal, An adder for adding the first control signal and the compensated running load to output a second control signal, a regenerative braking torque limit value according to the running mode of the vehicle as an output A torque command limit value determiner for outputting a torque command limit value in accordance with a torque limit condition of the vehicle; a command torque calculating unit for calculating a command torque using the second control signal, the regenerative braking torque limit value, and the torque command limit value The second control signal and the command torque are fed back to be applied to the integral control condition, And an anti-windup controller for feedbacking convergence to the proportional integral controller.

또한, 상기 비례적분 제어기는 상기 목표속도와 현재속도의 차이 값을 제공받아 상기 비례적분 제어를 수행할 수 있다.Also, the proportional-plus-integral controller can perform the proportional integral control by receiving the difference between the target speed and the current speed.

또한, 상기 주행부하 보상부는 상기 차량이 주행 중인 도로의 경사각, 상기 차량과 도로의 주행 마찰, 공기 저항을 포함하는 외부 환경에 따른 주행부하를 보상할 수 있다.The running load compensating unit may compensate the running load according to the external environment including the inclination angle of the road on which the vehicle is running, the running friction of the vehicle and the road, and the air resistance.

또한, 상기 안티 와인드업 제어기는 상기 제2 제어신호와 상기 지령토크의 감산결과를 상기 적분제어조건에 적용하고, 상기 적분제어조건에 적용결과값이 0이하이면 적분제어를 수행하고, 상기 적용결과값이 0을 초과하면 적분제어를 종료할 수 있다. Further, the anti-windup controller may apply the subtraction result of the second control signal and the command torque to the integral control condition, perform integral control if the applied result value is equal to or less than 0, Exceeds 0, the integral control can be terminated.

또한, 상기 적분제어조건은 (목표속도-현재속도)*(제2 제어신호-지령토크)일 수 있다. Further, the integral control condition may be (target speed - current speed) * (second control signal - command torque).

또한, 상기 차량의 토크제한상황은 상기 차량의 연료전지 전류제한, 고전압 배터리 어시스트 부족, 과열, 부품 고장, 배터리 부족을 포함하는 상황일 수 있다. In addition, the torque limiting condition of the vehicle may be a situation including fuel cell current limitation of the vehicle, lack of high voltage battery assist, overheating, component failure, battery shortage.

아울러, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 차량의 토크 제어 방법은 차량의 자동 주행 시 목표속도와 현재속도를 기반으로 비례적분 제어를 수행하여 제1 제어신호를 출력하는 단계, 상기 차량이 주행 중인 주행 환경에 의한 주행부하를 보상하는 단계, 상기 차량의 주행모드에 따른 회생제동 토크제한치를 출력하는 단계, 상기 차량의 토크제한상황에 따른 토크 명령제한치를 출력하는 단계, 상기 제1 제어신호, 상기 주행부하, 상기 회생제동 토크제한치 및 상기 토크 명령제한치를 이용하여 지령토크를 산출하는 단계, 상기 제1 제어신호와 상기 주행부하가 가감되어 산출된 제2 제어신호와 상기 지령토크를 피드백하여 적분제어조건에 적용하는 단계, 상기 적분제어조건으로의 수렴여부에 따라 상기 차량에 대한 상기 지령토크를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a torque control method for an electric vehicle including the steps of outputting a first control signal by performing a proportional integral control based on a target speed and a current speed during automatic driving of the vehicle, A step of outputting a regenerative braking torque limit value according to a running mode of the vehicle, a step of outputting a torque command limit value according to a torque limitation condition of the vehicle, Calculating an instruction torque by using the running load, the regenerative braking torque limit value, and the torque command limit value, and feedback-controlling the second control signal and the command torque calculated by adding and subtracting the first control signal and the running load, And a step of controlling the command torque for the vehicle according to convergence to the integral control condition. Can.

또한, 상기 제1 제어신호를 출력하는 단계는 상기 목표속도와 현재속도의 차이 값을 제공받아 상기 비례적분 제어를 수행하여 상기 제1 제어신호를 출력하는 단계일 수 있다. Also, the step of outputting the first control signal may be a step of receiving the difference value between the target speed and the current speed and outputting the first control signal by performing the proportional integral control.

또한, 상기 토크 명령제한치를 출력하는 단계는 상기 차량의 연료전지 전류제한, 고전압 배터리 어시스트 부족, 과열, 부품 고장, 배터리 부족을 포함하는 상기 차량의 토크제한상황에 따른 토크 명령제한치를 확인하여 출력하는 단계일 수 있다. In addition, the step of outputting the torque command limit may include outputting a torque command limit value according to a torque limit condition of the vehicle including a fuel cell current limitation of the vehicle, a lack of a high voltage battery assist, an overheat, a component failure, Step.

또한, 상기 적분제어조건에 적용하는 단계는 상기 피드백된 제2 제어신호와 상기 지령토크를 상기 적분제어조건인 (목표속도-현재속도)*(제2 제어신호-지령토크)에 적용하여 적용결과값을 산출하는 단계일 수 있다. The step of applying to the integral control condition may further include applying the feedback second control signal and the command torque to the integral control condition (target speed-current speed) * (second control signal-command torque) May be a step of calculating a value.

또한, 상기 차량에 대한 상기 지령토크를 제어하는 단계는 상기 적용결과값이 0이하이면 적분제어를 수행하고, 상기 적용결과값이 0을 초과하면 적분제어를 종료하여 상기 지령토크를 제어하는 단계일 수 있다. The step of controlling the command torque for the vehicle may include performing integration control if the applied result value is 0 or less and controlling the command torque by terminating the integral control if the applied result value exceeds 0 .

상술한 바와 같이 본 발명은 전기 차량의 토크 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 차량이 오트 크루즈 모드일 때, 비례적분 제어기에 안티 와인드업을 적용하여 회생제동 토크제한치와 토크 제한 상황에 따른 토크 명령제한치를 같이 고려하여 차량의 토크를 제어할 수 있고, 비례적분 제어기에 발생되는 와인드업 현상을 방지할 수 있다.As described above, the present invention relates to an apparatus and method for controlling a torque of an electric vehicle, and, when the vehicle is in the autocruise mode, anti-windup is applied to the proportional integral controller to adjust the regenerative braking torque limit value and the torque command limit value It is possible to control the torque of the vehicle and to prevent the windup phenomenon occurring in the proportional integral controller.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 차량의 토크 제어 장치의 주요 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주행모드별 회생제동 토크제한치의 예시를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 토크제한상황에 따른 토크 명령제한치의 예시를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 차량의 토크 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram showing a main configuration of a torque control apparatus for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing an example of a regenerative braking torque limit value for each traveling mode according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of a torque command limit value according to a torque limit condition of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a torque control method of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 발명의 다양한 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
Best Mode for Carrying Out the Invention Various embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The various embodiments of the present invention are capable of various changes and may have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and the detailed description is described with reference to the drawings. It should be understood, however, that it is not intended to limit the various embodiments of the invention to the specific embodiments, but includes all changes and / or equivalents and alternatives falling within the spirit and scope of the various embodiments of the invention. In connection with the description of the drawings, like reference numerals have been used for like elements.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 차량의 토크 제어 장치의 주요 구성을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing a main configuration of a torque control apparatus for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전기 차량의 토크 제어 장치는 비례적분 제어기(10), 주행부하 보상부(20), 가산기(30), 회생토크제한치 결정부(40), 토크명령제한치 결정부(50), 구동기(60) 및 안티 와인드업 제어기(70)를 포함할 수 있다.1, a torque control apparatus for an electric vehicle according to the present invention includes a proportional integral controller 10, a traveling load compensating unit 20, an adder 30, a regenerative torque limit determining unit 40, A controller 50, a driver 60, and an anti-windup controller 70. [

비례적분 제어기(10)는 오토 크루즈 모드로 주행 중인 차량의 목표속도와 차량의 현재속도에 대한 에러 값 예컨대, 차이 값이 입력되면, 입력된 차이 값을 비례적분하여 산출된 제1 제어신호를 가산기(30)로 출력할 수 있다. The proportional-plus-integral controller 10 receives the first control signal, which is calculated by proportionally integrating the input difference value, to the adder 10, (30).

주행부하 보상부(20)는 차량이 주행 중인 도로의 경사각을 이용하여 차량의 주행부하를 보상할 수 있다. 이때, 본 발명의 실시 예에서는 경사도를 이용하여 차량의 주행부하를 보상하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 차량이 주행 중인 도로의 경사각, 주행 중인 차량과 도로의 주행 마찰, 공기 저항 등을 포함한 외부 환경과의 상호작용에 기반한 주행정보를 이용하여 주행부하를 보상할 수 있다. 주행부하 보상부(20)는 보상된 차량의 주행부하를 가산기(30)로 출력할 수 있다. The running load compensating section 20 can compensate the running load of the vehicle using the inclination angle of the road on which the vehicle is running. In this case, in the embodiment of the present invention, it is described that the running load of the vehicle is compensated by using the inclination. However, the present invention is not limited to this, and the inclination angle of the road on which the vehicle is running, The traveling load can be compensated by using the traveling information based on the interaction with the external environment including the traveling friction of the road and the air resistance. The running load compensating section 20 can output the running load of the compensated vehicle to the adder 30. [

가산기(30)는 비례적분 제어기(10)로부터 제공된 제1 제어신호와 주행부하 보상부(20)로부터 제공된 주행부하를 가산하여 제2 제어신호를 생성하고 이를 구동기(60) 및 안티 와인드업 제어기(70)로 출력할 수 있다. The adder 30 adds the first control signal provided from the proportional integral controller 10 and the running load provided from the traveling load compensating unit 20 to generate a second control signal and supplies it to the actuator 60 and the anti- ).

회생토크제한치 결정부(40)는 주행 중인 차량에서 선택된 주행모드 예컨대, 차량의 변속기 레버의 위치에 따른 주행모드에 대응되는 회생제동 토크의 제한치를 결정할 수 있다. 회생토크제한치 결정부(40)는 차량의 변속기 레버의 위치에 따른 회생제동 토크의 제한치를 추출하여 비례적분 제어기(10)의 구동기로 제공할 수 있다. The regenerative torque limit determining section 40 can determine the limit of the regenerative braking torque corresponding to the running mode according to the selected running mode, for example, the position of the transmission lever of the vehicle. The regenerative torque limit determining unit 40 may extract the limit value of the regenerative braking torque according to the position of the transmission lever of the vehicle and provide it to the driver of the proportional plus integral controller 10. [

도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 주행모드별 회생제동 토크제한치의 예시를 나타내는 도면이다. 도 2을 참조하면, 201은 모터의 물리적인 토크 제한치를 나타낼 수 있다. 202는 차량의 변속기 레버가 Driving mode에 위치한 상태에서의 회생제동 토크 제한치를 나타낼 수 있다. 203은 차량의 변속기 레버가 Eco mode에 위치한 상태에서 회생제동 토크 제한치를 나타낼 수 있다. 204는 차량의 변속기 레버가 Low mode에 위치한 상태에서의 회생제동 토크 제한치를 나타낼 수 있다. 회생토크제한치 결정부(40)는 차량의 현재속도를 기준으로 하는 모터속도에 대한 회생제동 토크 제한치를 구동기(60)로 출력할 수 있다. 이때, 202, 203, 204는 코스팅(coasting) 회생제동 토크의 수준과 유사 및 동일하게 설정될 수 있고, 코스팅은 액셀러레이터 또는 브레이크 등의 조작 없이 차량이 타성에 의해 주행을 하는 상태에서 발생하는 회생제동 토크를 의미할 수 있다. 2 is a diagram showing an example of a regenerative braking torque limit value for each traveling mode according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, 201 may represent a physical torque limit of the motor. 202 may indicate the regenerative braking torque limit when the transmission lever of the vehicle is positioned in the driving mode. 203 can indicate the regenerative braking torque limit when the vehicle's transmission lever is in Eco mode. 204 may indicate the regenerative braking torque limit when the transmission lever of the vehicle is in the Low mode. The regenerative torque limit determining unit 40 may output the regenerative braking torque limit value to the motor 60 based on the current speed of the vehicle to the driver 60. [ At this time, 202, 203, and 204 may be set to be similar to and the same as the level of the coasting regenerative braking torque, and the costing may occur in a state in which the vehicle travels due to inertia without an operation such as an accelerator or a brake It may mean regenerative braking torque.

토크명령제한치 결정부(50)는 차량의 토크제한상황에 따른 토크 명령제한치를 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 토크명령제한치 결정부(50)는 가용 파워 부족에 의한 토크 제한이 발생되는 상황(예컨대, 연료전지의 전류제한, 고전압 배터리 어시스트 부족 등), Fail-safe와 관련하여 토크의 제한이 발생되는 상황(예컨대, 과열, 부품 고장, Low 12V 배터리 등), 고전압 배터리의 high SOC에 의한 회생제동 회수량의 제한이 발생되는 상황, Fail-safe와 관련하여 회생제동의 제한이 발생되는 상황(예컨대, 고전압단 high voltage, 고전압 배터리 관련 fail 상황 등) 등 차량의 토크가 제한되는 상황들을 고려하여 차량의 토크 명령제한치를 결정할 수 있다. The torque command limit value determining unit 50 can determine the torque command limit value according to the torque limit condition of the vehicle. According to one embodiment, the torque command limit value determining unit 50 determines whether or not the torque limit due to the available power shortage occurs (for example, the current limit of the fuel cell, the lack of high voltage battery assist, etc.) (Such as overheating, component failure, low 12V battery, etc.), a restriction of the regenerative braking quantity due to the high SOC of the high voltage battery occurs, and a restriction of the regenerative braking The torque command limit value of the vehicle can be determined in consideration of situations in which the torque of the vehicle is limited, such as a situation (e.g., high voltage high voltage, high voltage battery related fail situation, etc.).

도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 토크제한상황에 따른 토크 명령제한치의 예시를 나타내는 도면이다. 도 3를 참조하면, 모터의 물리적인 토크 제한치는 Tmax(301a)와 -Tmax(301b)으로 나타낼 수 있고, 302는 차량이 오토 크루즈 모드로 주행 중일 경우의 회생제동 토크 제한치를 나타낼 수 있다. 이때, 302는 코스팅 회생제동 토크의 수준과 유사 및 동일하게 설정될 수 있다. 3 is a diagram illustrating an example of a torque command limit value according to a torque limiting condition of a vehicle according to an embodiment of the present invention. 3, the physical torque limit value of the motor may be represented by Tmax 301a and -Tmax 301b, and reference numeral 302 may represent a regenerative braking torque limit value when the vehicle is traveling in the auto cruise mode. At this time, 302 may be set to be similar to and the same as the level of the costing regenerative braking torque.

303은 차량의 토크제한상황이 가용 파워 부족에 의한 구동토크 제한이 발생되는 상황(예컨대, 연료전지의 전류제한, 고전압 배터리 어시스트 부족 등), Fail-safe와 관련하여 구동토크의 제한이 발생되는 상황(예컨대, 과열, 부품 고장, Low 12V 배터리 등) 등일 때의 구동토크 명령제한치를 나타낼 수 있다. 이때, 구동토크 명령제한치는 302보다 크고, Tmax(301a)에 가깝게 설정될 수 있다. Reference numeral 303 denotes a state in which the torque limitation state of the vehicle is a state in which a drive torque restriction due to the available power shortage occurs (for example, current limitation of the fuel cell, lack of high voltage battery assist, etc.) (For example, overheating, component failure, Low 12V battery, etc.), and the like. At this time, the drive torque command limit value is larger than 302 and can be set close to Tmax (301a).

또한, 오토 크루즈 모드로 주행 중일 경우에 승차감의 저하를 방지하기 위해 0보다 작은 -토크의 값은 일정 수준의 작은 값으로 제한되어야 한다. 304는 차량의 토크제한상황이 고전압 배터리의 high SOC에 의한 회생제동 회수량 제한이 발생되는 상황, Fail-safe 관련 회생제동 제한이 발생되는 상황(예컨대, 고전압단 high voltage, 고전압 배터리 관련 fail상황 등) 등일 때의 회생제동토크 명령제한치를 나타낼 수 있다. 이때, 회생제동토크 명령제한치는 302보다 큰 값을 갖되, - 토크 값을 갖도록 제한할 수 있다. 아울러, 305는 차량이 일반 주행모드로 주행 중일 때의 회생제동토크 명령제한치를 나타낼 수 있다. Further, in order to prevent the ride feeling from being deteriorated when the vehicle is traveling in the auto cruise mode, the value of the torque smaller than 0 should be limited to a certain small value. 304 is a state in which the torque limit condition of the vehicle is a condition in which the regenerative braking quantity restriction due to the high SOC of the high voltage battery occurs, a situation in which fail-safe related regenerative brake restriction occurs (for example, high voltage high voltage, ), Etc., it is possible to indicate the regenerative braking torque command limit value. At this time, the regenerative braking torque command limit value has a value larger than 302, but can be limited to have a-torque value. In addition, reference numeral 305 denotes a regenerative braking torque command limit value when the vehicle is traveling in the normal running mode.

토크명령제한치 결정부(50)는 차량의 토크제한상황에 따른 토크 명령제한치를 구동기(60)로 제공할 수 있다. The torque command limit value determination section 50 may provide the torque command limit value to the driver 60 according to the torque limit condition of the vehicle.

구동기(60)는 가산기(30)로부터 출력된 제2 제어신호, 회생토크제한치 결정부(40)로부터 출력된 회생제동 토크제한치 및 토크명령제한치 결정부(50)에서 출력된 토크 명령제한치를 이용하여 지령토크를 산출할 수 있다.  The driver 60 uses the second control signal output from the adder 30, the regenerative braking torque limit value output from the regenerative torque limit determination unit 40 and the torque command limit value output from the torque command limit value determination unit 50 The command torque can be calculated.

안티 와인드업 제어기(70)는 피드백되는 신호를 적분제어조건에 적용할 수 있다. 이때, 피드백되는 신호는 구동기(60)에서 출력된 모터에 대한 지령토크와 가산기(30)에서 제1 제어신호와 주행부하가 가산되어 산출된 제2 제어신호일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안티 와인드업 제어기(70)는 피드백된 제2 제어신호와 지령토크를 적분제어조건에 적용하여 적용결과값을 산출할 수 있다. 적분제어조건은 (목표속도-현재속도)*(제2 제어신호-지령토크)일 수 있다. The anti-windup controller 70 may apply the feedback signal to the integral control condition. At this time, the feedback signal may be the second control signal calculated by adding the command torque to the motor output from the driver 60 and the first control signal and the running load from the adder 30. According to one embodiment, the anti-windup controller 70 may calculate the application result value by applying the feedback second control signal and the command torque to the integral control condition. The integral control condition may be (target speed - current speed) * (second control signal - command torque).

비례적분 제어기(10)는 안티 와인드업 제어기(70)에서 확인된 적분제어조건으로의 적용결과값이 0이하면 목표속도와 현재속도의 차이 값에 대한 적분제어를 수행하여 지령토크를 제어할 수 있고, 적용결과값이 0을 초과하면 적분제어를 종료할 수 있다. 이와 같이 본 발명은 차량의 주행모드에 따른 회생제동 토크제한치와 차량의 토크제한상황에 따른 구동토크 제한치를 모두 고려하여 비례적분 제어기(10)에 발생할 수 있는 와인드업 현상을 방지할 수 있다.
The proportional-plus-integral controller 10 can control the command torque by performing integral control on the difference between the target speed and the current speed if the result of application to the integral control condition confirmed by the anti-windup controller 70 is 0 or less , And if the applied value exceeds 0, the integral control can be terminated. As described above, the present invention can prevent the windup phenomenon that may occur in the proportional-plus-integral controller 10 by considering both the regenerative braking torque limit value according to the running mode of the vehicle and the drive torque limit value according to the torque limit condition of the vehicle.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 차량의 토크 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a torque control method of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 4를 참조하면, 11단계에서 비례적분 제어기(10)는 주행 중인 차량의 목표속도와 현재속도의 에러 값 예컨대, 차이 값을 입력받을 수 있다. 11단계에서 비례적분 제어기(10)는 주행 중인 차량의 목표속도와 현재속도의 차이 값이 입력되면, 13단계에서 상기 차이 값을 비례적분하여 산출된 제1 제어신호를 가산기(30)로 출력할 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 4, in step 11, the proportional-plus-integral controller 10 receives an error value, for example, a difference value between a target speed and a current speed of a running vehicle. If the difference between the target speed and the current speed of the vehicle under driving is input in step 11, the proportional-plus-integral controller 10 outputs the first control signal calculated by proportionally integrating the difference value to the adder 30 in step 13 .

15단계에서 주행부하 보상부(20)는 주행 중인 차량의 주행 부하를 보상할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 주행부하 보상부(20)는 차량이 주행 중인 도로의 경사각, 주행 중인 차량과 도로의 주행 마찰, 공기 저항 등을 포함한 외부 환경과의 상호작용에 기반한 주행정보를 이용하여 차량의 주행 부하를 보상할 수 있다. 주행부하 보상부(20)에서 보상된 차량의 주행부하는 가산기(30)로 제공될 수 있다. In step 15, the running load compensating unit 20 can compensate the running load of the running vehicle. According to one embodiment, the running load compensating unit 20 compensates the running load based on the running information based on the interaction with the external environment including the inclination angle of the road on which the vehicle is running, the running friction of the running vehicle and the road, The running load of the vehicle can be compensated. The traveling load of the vehicle compensated in the traveling load compensating section 20 can be provided to the adder 30. [

17단계에서 회생토크제한치 결정부(40)는 주행 중인 차량의 주행모드에 따른 회생제동 토크제한치를 결정할 수 있다. 이때, 차량의 주행모드에 따른 회생제동 토크제한치를 결정하는 방법은 도 2를 이용하여 설명하였으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다. In step 17, the regenerative torque limit determining unit 40 can determine the regenerative braking torque limit value according to the running mode of the vehicle while driving. At this time, the method of determining the regenerative braking torque limit value according to the running mode of the vehicle has been described with reference to FIG. 2, and therefore, a detailed description thereof will be omitted.

19단계에서 토크명령제한치 결정부(50)는 주행 중인 차량의 토크제한상황을 확인하고, 차량의 토크제한상황에 따른 차량의 토크 명령제한치를 결정할 수 있다. 이때, 차량의 토크제한상황은 주행 중인 차량의 연료전지 전류제한, 고전압 배터리 어시스트 부족, 과열, 부품 고장, 배터리 부족 등의 상황일 수 있다. 이때, 차량의 토크 명령제한치를 결정하는 방법은 도 3을 이용하여 설명하였으므로, 상세한 설명을 생략하기로 한다. In step 19, the torque command limit value determining unit 50 can determine the torque limit state of the vehicle while driving, and determine the torque command limit value of the vehicle according to the torque limit state of the vehicle. At this time, the torque limit condition of the vehicle may be a situation such as a fuel cell current limitation of a running vehicle, a lack of a high voltage battery assist, an overheating, a component failure, or a battery shortage. At this time, the method of determining the torque command limit value of the vehicle has been described with reference to FIG. 3, and a detailed description thereof will be omitted.

21단계에서 안티 와인드업 제어기(70)는 피드백되는 신호가 적분제어조건에 만족하는지 확인할 수 있다. 이때, 피드백되는 신호는 구동기(60)에서 출력된 모터에 대한 지령토크와 가산기(30)에서 제1 제어신호와 주행부하가 가산되어 산출된 제2 제어신호일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안티 와인드업 제어기(70)는 피드백된 제2 제어신호와 지령토크를 적분제어조건에 적용하여 적용결과값을 산출할 수 있다. 적분제어조건은 (목표속도-현재속도)*(제2 제어신호-지령토크)일 수 있다. In step 21, the anti-windup controller 70 can check whether the feedback signal satisfies the integral control condition. At this time, the feedback signal may be the second control signal calculated by adding the command torque to the motor output from the driver 60 and the first control signal and the running load from the adder 30. According to one embodiment, the anti-windup controller 70 may calculate the application result value by applying the feedback second control signal and the command torque to the integral control condition. The integral control condition may be (target speed - current speed) * (second control signal - command torque).

21단계의 확인결과, 비례적분 제어기(10)는 안티 와인드업 제어기(70)에 피드백된 신호가 적분제어조건에 만족하면 예컨대, 제어결과값이 0이하이면 23단계를 수행할 수 있고, 제어결과값이 0을 초과하면 27단계를 수행할 수 있다. 이는 도 1 내지 도 3에서 설명하였으므로 상세한 설명을 생략하기로 한다. As a result of checking in step 21, if the signal fed back to the anti-windup controller 70 satisfies the integral control condition, the proportional-plus-integral controller 10 can perform step 23, for example, if the control result value is 0 or less, If it exceeds 0, step 27 can be performed. This has been described with reference to FIG. 1 to FIG. 3, so a detailed description thereof will be omitted.

23단계에서 비례적분 제어기(10)는 11단계에서 산출된 차이 값에 대한 적분제어를 수행하여 27단계를 수행할 수 있다. 25단계에서 비례적분 제어기(10)는 적분제어를 종료하고 27단계를 수행할 수 있다. 27단계에서 비례적분 제어기(10)는 차량의 토크를 제어할 수 있는 지령토크를 출력할 수 있다.
In step 23, the proportional-plus-integral controller 10 may perform step 27 by performing integral control on the difference value calculated in step 11. In step 25, the proportional-plus-integral controller 10 may terminate the integral control and perform step 27. [ In step 27, the proportional-plus-integral controller 10 can output a command torque that can control the torque of the vehicle.

그리고 본 명세서와 도면에 발명된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 발명된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. Therefore, the scope of the present invention should be construed as being included in the scope of the present invention without departing from the scope of the present invention.

10: 비례적분 제어기 20: 주행부하 보상부
30: 가산기 40: 회생토크제한치 결정부
50: 토크명령제한치 결정부 60: 구동기
70: 안티 와인드업 제어기10: Proportional Integral Controller 20:
30: adder 40: regenerative torque limit value determining section
50: torque command limit value determination unit 60: driver
70: Anti-windup controller

Claims (11)

차량의 자동 주행 시 목표속도와 현재속도를 기반으로 비례적분 제어를 수행하여 제1 제어신호를 출력하는 비례적분 제어기;
상기 차량이 주행 중인 주행 환경에 의한 주행부하를 보상하는 주행부하 보상부;
상기 제1 제어신호와 상기 보상된 주행부하를 가산하여 제2 제어신호를 출력하는 가산기;
상기 차량의 주행모드에 따른 회생제동 토크제한치를 출력하는 회생토크제한치 결정부;
상기 차량의 토크제한상황에 따른 토크 명령제한치를 출력하는 토크명령제한치 결정부;
상기 제2 제어신호, 상기 회생제동 토크제한치 및 상기 토크 명령제한치를 이용하여 지령토크를 산출하는 구동기;
상기 제2 제어신호와 상기 지령토크가 피드백되어 적분제어조건에 적용되고, 상기 적분제어조건으로의 수렴여부를 상기 비례적분 제어기로 피드백하는 안티 와인드업 제어기;
를 포함하는 토크제어장치.A proportional integral controller for performing a proportional integral control based on a target speed and a current speed when the vehicle is running, and outputting a first control signal;
A running load compensating unit for compensating a running load caused by the traveling environment of the vehicle;
An adder for adding the first control signal and the compensated running load to output a second control signal;
A regenerative torque limit determination unit for outputting a regenerative braking torque limit value according to a running mode of the vehicle;
A torque command limit determination unit for outputting a torque command limit value according to a torque limit condition of the vehicle;
A driver for calculating an instruction torque using the second control signal, the regenerative braking torque limit value, and the torque command limit value;
An anti-windup controller that feeds back the second control signal and the command torque to an integral control condition and feeds back the convergence to the integral control condition to the proportional integral controller;
. 제1항에 있어서,
상기 비례적분 제어기는
상기 목표속도와 현재속도의 차이 값을 제공받아 상기 비례적분 제어를 수행하는 토크제어장치.The method according to claim 1,
The proportional integral controller
And the proportional integral control is performed by receiving a difference value between the target speed and the current speed. 제1항에 있어서,
상기 주행부하 보상부는
상기 차량이 주행 중인 도로의 경사각, 상기 차량과 도로의 주행 마찰, 공기 저항을 포함하는 외부 환경에 따른 주행부하를 보상하는 토크제어장치. The method according to claim 1,
The running load compensating section
Wherein the control unit compensates the running load according to the external environment including the inclination angle of the road on which the vehicle is running, the running friction of the vehicle and the road, and the air resistance. 제1항에 있어서,
상기 안티 와인드업 제어기는
상기 제2 제어신호와 상기 지령토크의 감산결과를 상기 적분제어조건에 적용하고, 상기 적분제어조건에 적용결과값이 0이하이면 적분제어를 수행하고, 상기 적용결과값이 0을 초과하면 적분제어를 종료하는 토크제어장치.The method according to claim 1,
The anti-windup controller
Wherein the integration control unit applies the result of subtraction of the second control signal and the command torque to the integral control condition and performs integration control if the result of the application of the integration control condition is 0 or less, . 제4항에 있어서,
상기 적분제어조건은
(목표속도-현재속도)*(제2 제어신호-지령토크)인 토크제어장치. 5. The method of claim 4,
The integral control condition is
(Target speed - current speed) * (second control signal - command torque). 제1항에 있어서,
상기 차량의 토크제한상황은
상기 차량의 연료전지 전류제한, 고전압 배터리 어시스트 부족, 과열, 부품 고장, 배터리 부족을 포함하는 상황인 토크제어장치. The method according to claim 1,
The torque limit condition of the vehicle
A condition of the fuel cell current limitation of the vehicle, a lack of a high-voltage battery assist, an overheating, a component failure, and a battery shortage. 차량의 자동 주행 시 목표속도와 현재속도를 기반으로 비례적분 제어를 수행하여 제1 제어신호를 출력하는 단계;
상기 차량이 주행 중인 주행 환경에 의한 주행부하를 보상하는 단계;
상기 차량의 주행모드에 따른 회생제동 토크제한치를 출력하는 단계;
상기 차량의 토크제한상황에 따른 토크 명령제한치를 출력하는 단계;
상기 제1 제어신호, 상기 주행부하, 상기 회생제동 토크제한치 및 상기 토크 명령제한치를 이용하여 지령토크를 산출하는 단계;
상기 제1 제어신호와 상기 주행부하가 가감되어 산출된 제2 제어신호와 상기 지령토크를 피드백하여 적분제어조건에 적용하는 단계;
상기 적분제어조건으로의 수렴여부에 따라 상기 차량에 대한 상기 지령토크를 제어하는 단계;
를 포함하는 토크제어방법. Outputting a first control signal by performing a proportional-integral control based on a target speed and a current speed during automatic driving of the vehicle;
Compensating a running load caused by the traveling environment of the vehicle;
Outputting a regenerative braking torque limit value according to a running mode of the vehicle;
Outputting a torque command limit value according to a torque limit condition of the vehicle;
Calculating command torque using the first control signal, the running load, the regenerative braking torque limit value, and the torque command limit value;
Feedbacking the second control signal and the command torque calculated by adding and subtracting the first control signal and the running load and applying the feedback control to the integral control condition;
Controlling the command torque for the vehicle according to convergence to the integral control condition;
/ RTI > 제7항에 있어서,
상기 제1 제어신호를 출력하는 단계는
상기 목표속도와 현재속도의 차이 값을 제공받아 상기 비례적분 제어를 수행하여 상기 제1 제어신호를 출력하는 단계인 토크제어방법. 8. The method of claim 7,
The step of outputting the first control signal
And outputting the first control signal by performing the proportional plus integral control by receiving a difference value between the target speed and the current speed. 제8항에 있어서,
상기 토크 명령제한치를 출력하는 단계는
상기 차량의 연료전지 전류제한, 고전압 배터리 어시스트 부족, 과열, 부품 고장, 배터리 부족을 포함하는 상기 차량의 토크제한상황에 따른 토크 명령제한치를 확인하여 출력하는 단계인 토크제어방법. 9. The method of claim 8,
The step of outputting the torque command limit
A torque command limit value according to a torque limit condition of the vehicle including a fuel cell current limitation of the vehicle, a lack of a high voltage battery assist, an overheat, a component failure, and a battery shortage. 제9항에 있어서,
상기 적분제어조건에 적용하는 단계는
상기 피드백된 제2 제어신호와 상기 지령토크를 상기 적분제어조건인 (목표속도-현재속도)*(제2 제어신호-지령토크)에 적용하여 적용결과값을 산출하는 단계인 토크제어방법. 10. The method of claim 9,
The step of applying to the integral control condition
And applying the feedback second control signal and the command torque to the integral control condition (target speed-current speed) * (second control signal-command torque) to calculate an application result value. 제10항에 있어서,
상기 차량에 대한 상기 지령토크를 제어하는 단계는
상기 적용결과값이 0이하이면 적분제어를 수행하고, 상기 적용결과값이 0을 초과하면 적분제어를 종료하여 상기 지령토크를 제어하는 단계인 토크제어방법. 11. The method of claim 10,
The step of controlling the command torque for the vehicle
And performing the integral control if the applied result value is 0 or less and terminating the integral control when the applied result value exceeds 0, to thereby control the command torque.
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