KR20220075467A

KR20220075467A - 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법

Info

Publication number: KR20220075467A
Application number: KR1020200163559A
Authority: KR
Inventors: 한수림; 위준범
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2022-06-08
Also published as: US11820355B2; US20220169231A1

Abstract

본 발명은 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법에 관한 것으로, 상세하게는 주행 중 레졸버의 오프셋 학습을 수행할 때 운전자 요구토크를 만족시켜 차량 밀림감으로 인한 이질감을 개선하는 동시에 레졸버의 오프셋 학습을 안정적으로 수행하도록 하는 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법에 관한 것이다.

Description

전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법 {Method for controlling motor torque for learning resolver offset of electric vehicle}

최근 전기자동차의 경우 가속 발진감과 최고속도 증대를 위해 전륜 구동모터와 후륜 구동모터를 적용하고 있다.

이와 같이 2개 이상의 구동모터를 적용한 전기자동차의 경우, 전비 향상을 위해 부구동모터 및 감속기의 드래그 제거를 위한 도그 클러치(혹은 '디스커넥터'라고 함)를 적용하기도 한다.

이와 같은 전기자동차의 모터 시스템은 정밀한 모터 토크 제어를 위한 모터 전기각 측정이 필수적이다.

일반적으로, 정밀한 모터 전기각 측정을 위해 레졸버가 사용되며, 정밀한 모터 토크 제어를 위해 레졸버의 오프셋 학습을 수행한다.

차량의 조립이 완성될 때 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기는 하나, 정밀한 모터 토크 제어를 위해 주행 중에도 소정 조건에서 오프셋 학습을 지속적으로 수행한다.

레졸버의 오프셋 학습은 구동모터가 '0' 토크를 출력 후 차량의 관성으로 회전하고 있는 상황에서 이루어진다. 따라서 주행 중 레졸버의 오프셋을 학습하는 경우 운전자가 이질감을 느끼지 않도록 하기 위해 제한적인 조건에서 오프셋 학습을 수행하게 된다.

그러나, 운전자의 감속 및 가속 의지가 없이 주행하는 타력 주행 시에 레졸버의 오프셋 학습을 수행하는 경우 구동모터의 '0' 토크 출력에 의해 불가피하게 차량 밀림감이 발생하여 이질감이 존재하게 된다.

공개특허 제2013-0115677호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 주행 중 레졸버의 오프셋 학습을 수행할 때 레졸버의 오프셋 학습을 위한 구동모터가 '0' 토크를 출력함으로 인한 토크 저감분을 다른 구동모터가 출력하는 토크로 보상함으로써 운전자 요구토크를 만족시켜 차량 밀림감으로 인한 이질감을 개선하는 동시에 레졸버의 오프셋 학습을 안정적으로 수행하도록 하는, 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.

이에 본 발명은: 주 구동륜의 구동을 위한 주 구동모터와 보조 구동륜의 구동을 위한 보조 구동모터가 구비된 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법으로서, 상기 주 구동모터에 장착된 레졸버와 보조 구동모터에 장착된 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 위한 조건이 만족되는지를 판단하는 단계; 상기 오프셋 학습을 수행하기 위한 조건이 만족되면, 상기 주 구동모터와 보조 구동모터 중 오프셋 학습을 수행하는 레졸버가 장착된 구동모터(학습 구동모터)의 출력토크를 '0' 토크로 제어하는 단계; 오프셋 학습을 미수행하는 레졸버가 장착된 구동모터(미학습 구동모터)의 출력토크를 상기 학습 구동모터가 '0' 토크를 출력함에 따른 토크 저감분만큼 증가시키는 단계; 상기 학습 구동모터에 장착된 레졸버의 오프셋 학습을 수행하는 단계;를 포함하는 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법을 제공한다.

상기의 모터 토크 제어 방법은 다음과 같은 구체적인 특징이 있다.

상기 학습 구동모터에 장착된 레졸버의 오프셋 학습을 수행하는 동안, 상기 학습 구동모터의 출력토크를 '0' 토크로 유지시키고, 상기 미학습 구동모터의 출력토크를 상기 학습 구동모터의 토크 저감분이 보상된 토크값으로 유지시킨다. 이때 상기 학습 구동모터의 토크 저감분은, 상기 학습 구동모터가 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 이전에 출력하던 출력토크이다.

상기 레졸버의 오프셋 학습이 완료되면, 상기 학습 구동모터와 미학습 구동모터의 출력토크를 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 이전의 토크값으로 복귀시킨다.

가속페달과 제동페달이 미작동 상태이고, 변속기어가 주행단에 위치된 상태이고, 차륜 휠속도가 정해진 제1휠속도값 이상이면, 상기 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 위한 조건이 만족된 것으로 판단한다.

상기 보조 구동모터와 보조 구동륜을 동력 전달가능하게 연결하는 디스커넥터의 접합 여부를 판단하는 단계를 포함하며, 상기 레졸버의 오프셋 학습을 위한 조건이 만족될 때 상기 디스커넥터가 접합되어 있으면 보조 구동모터를 상기 학습 구동모터로 결정하고 주 구동모터를 상기 미학습 구동모터로 결정한다. 즉, 상기 보조 구동모터의 출력토크를 '0' 토크로 제어하고 상기 주 구동모터의 출력토크를 상기 보조 구동모터가 '0' 토크를 출력함에 따른 토크 저감분만큼 증가시키킨다.

상기 레졸버의 오프셋 학습을 위한 조건이 만족될 때 상기 디스커넥터가 미접합되어 있으면, 상기 디스커넥터를 접합시켜서 보조 구동모터와 보조 구동륜을 동력 전달가능하게 연결하고, 주 구동모터를 상기 학습 구동모터로 결정하고 보조 구동모터를 상기 미학습 구동모터로 결정한다. 즉, 상기 주 구동모터의 출력토크를 '0' 토크로 제어하고 상기 보조 구동모터의 출력토크를 상기 주 구동모터가 '0' 토크를 출력함에 따른 토크 저감분만큼 증가시킨다.

상기 디스커넥터를 접합시킬 때, 보조 구동모터의 속도가 보조 구동륜의 휠속도와 동기화되도록 보조 구동모터의 출력토크를 제어한다.

상기한 과제의 해결 수단에 의하면 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 타력 주행 시 요구되는 전체 회생토크가 레졸버의 오프셋 학습 시에도 동일하게 유지되며, 따라서 전체 회생토크의 부족으로 인한 차량 밀림감이 미발생하게 되는 동시에 레졸버의 오프셋 학습을 안정적으로 수행할 수 있게 된다.

둘째, 레졸버의 오프셋 학습을 수행할 수 있는 조건이 확장되어 레졸버의 오프셋 학습 수행 주기를 상향 조절할 수 있으며 구동모터의 토크 제어의 강건성을 확보할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법이 적용될 수 있는 차량의 동력 전달 구조를 나타낸 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 과정을 수행하는 장치의 구성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 과정을 일례로 설명하기 위한 모식도,
도 4는 본 발명에 따른 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 과정을 다른 일예로 설명하기 위한 모식도,
도 5는 본 발명의 모터 토크 제어에 따른 구동모터의 토크 변화 및 도그클러치의 스트로크 변화를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법을 일례로 나타낸 순서도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예를 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법이 적용될 수 있는 차량의 동력 전달 구조를 나타낸 예시도이다.

본 발명에 따른 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법은, 배터리의 전력으로 구동모터를 구동하여서 주행하는 4륜 구동 전기자동차에 적용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 4륜 구동 전기자동차는 전륜(1)을 구동하기 위한 전륜 구동모터(3)와 후륜(2)을 구동하기 위한 후륜 구동모터(4)가 탑재되어 있는 차량이다. 상기 전륜 구동모터(3)와 후륜 구동모터(4)는 서로 독립적으로 구동될 수 있다.

상기 4륜 구동 전기차동차는 4륜 구동과 2륜 구동 중 어느 하나의 구동모드로 주행할 수 있다. 이러한 4륜 구동 전기자동차는, 4륜 구동으로 주행하는 경우 전륜 구동모터(3)와 후륜 구동모터(4)의 구동력을 모두 이용하여 주행하고, 2륜 구동으로 주행하는 경우 전륜 구동모터(3)와 후륜 구동모터(4)의 구동력 중 어느 하나의 구동력을 이용하여 주행하게 된다. 2륜 구동으로 주행 시 사용하지 않는 구동모터와 사용하지 않는 구동륜은 미리 정해진다.

2륜 구동으로 주행 시 사용하는 구동륜을 주 구동륜이라고 칭할 수 있고, 2륜 구동으로 주행 시 사용하지 않는 구동륜을 보조 구동륜이라고 칭할 수 있다. 2륜 구동으로 주행 시 후륜(2)을 주 구동륜으로 사용하는 차량의 경우, 2륜 구동으로 주행 시 사전에 정해진 바에 따라 후륜 구동모터(4)의 동력이 사용될 수 있고 전륜 구동모터(3)의 동력은 미사용될 수 있다.

후륜(2)이 주 구동륜으로 정해진 경우, 2륜 구동으로 주행 시 보조 구동륜인 전륜(1)에 전륜 구동모터(3)의 동력이 미전달되나, 상기 전륜(1)으로부터 전륜 모터감속기에 역구동력이 전달되면서 드래그 손실이 발생할 수 있다.

따라서 2륜 구동 시 전륜(1)으로부터 전달되는 역구동력을 차단하여 드래그 손실을 방지하기 위해 전륜 구동축(8)에 디스커넥터(7)가 장착될 수 있다. 상기 디스커넥터(7)는 도그 클러치라고도 칭할 수 있다.

도면으로 도시하지는 않았으나, 전륜(1)이 주 구동륜으로 정해지는 경우, 보조 구동륜인 후륜(2)에 연결된 후륜 구동축(9)에 디스커넥터가 장착될 수 있다. 즉, 디스커넥터는 보조 구동륜의 구동축에 장착될 수 있다.

상기 디스커넥터(7)가 전륜 구동축(8)에 설치된 차량은, 4륜 구동 시 디스커넥터(7)가 접합됨으로써 전륜 구동모터(3)의 동력이 전륜 구동축(8)을 통해 전륜(1)으로 전달 가능하게 되고, 2륜 구동 시 디스커넥터(7)가 해제됨으로써 전륜 구동모터(3)의 동력이 전륜(1)으로 전달 불가하게 된다.

이와 같이 4륜 구동 전기자동차는 디스커넥터를 접합하거나 해제함으로써 보조 구동륜쪽 구동축에서의 동력 전달을 단속(斷續)할 수 있고, 이때 디스커넥터가 보조 구동륜과 구동계 부품을 동력 전달가능하게 연결하거나 차단하게 된다.

상기 구동계 부품은 차량 구동을 위해 구동력을 생성하거나 전달하는 부품을 의미한다. 상기 구동계 부품은 구동모터를 포함한다. 보조 구동륜을 구동하기 위한 구동모터를 보조 구동모터라고 칭할 수 있으며, 주 구동륜을 구동하기 위한 구동모터를 주 구동모터라고 칭할 수 있다. 전륜(1)이 보조 구동륜으로 정해지는 경우, 전륜 구동모터(3)가 보조 구동모터가 되고, 후륜 구동모터(4)가 주 구동모터가 된다. 전륜(1)이 주 구동륜으로 정해지는 경우, 전륜 구동모터(3)가 주 구동모터가 되고, 후륜 구동모터(4)가 보조 구동모터가 된다.

상기 4륜 구동 전기자동차는, 전륜(1)이 주 구동륜으로 정해지는 경우, 전륜 구동모터(3)의 동력이 사용되고 후륜 구동모터(4)의 동력이 미사용되는 2륜 구동모드로 주행하는 것이 가능하다. 이를 위해 후륜(2)과 후륜 디퍼렌셜(11) 사이의 구동축(9)에 디스커넥터가 설치될 수 있다.

첨부된 도 1은 전륜(1)과 전륜 디퍼렌셜(10) 사이의 구동축(8)에 디스커넥터(7)가 설치된 4륜 구동 전기자동차를 일예로 도시한 것이다.

한편, 도 1에서 도면부호 5는 보조 구동모터인 전륜 구동모터(3)에 장착된 전륜 레졸버(5)이고 도면부호 6은 주 구동모터인 후륜 구동모터(4)에 장착된 후륜 레졸버(6)이다.

구동모터(3,4)의 정밀한 토크 제어를 위해 모터 전기각을 측정하기 위한 레졸버(5,6)가 사용될 수 있다. 상기 레졸버(5,6)는 모터 고정자에 대한 모터 회전자의 절대각도 및 절대위치를 검출하기 위해 구동모터(3,4)에 설치될 수 있다. 상기 레졸버(5,6)는 구동모터(3,4)의 회전자 위치를 측정하기 위한 일종의 위치센서이다.

자동차 생산라인에서 구동모터와 레졸버 간에 조립이 완료되면 레졸버의 오프셋(즉, 모터 회전자 위치와 레졸버 회전자 위치 간에 차이)을 보정하기 위해 차량의 조립이 완성될 때 레졸버의 오프셋 학습을 수행한다. 상기 오프셋 학습에 의해 취득한 오프셋값만큼 레졸버의 출력신호를 보정하여서 출력신호의 오프셋을 제거하며, 그에 따라 정확한 모터 회전자 위치 정보를 모터 토크 제어에 적용할 수 있게 된다. 상기 레졸버(5,6)의 회전자 위치 오프셋을 보정하지 않으면 모터 제어 시 정밀한 토크 제어가 불가하게 된다.

이에 정밀한 모터 토크 제어를 위해 주행 중에도 소정 조건에서 레졸버의 오프셋 학습을 지속적으로 수행한다.

레졸버의 오프셋 학습은 구동모터가 '0' 토크를 출력 후 차량의 관성으로 회전하고 있는 상황에서 수행된다. 따라서, 종래에는 타력 주행 시 레졸버의 오프셋을 학습하는 경우 운전자가 이질감을 느끼지 않도록 하기 위해 구동모터의 프리휠링이 가능한 제한된 조건에서만 오프셋 학습을 수행하였다.

그러나, 타력 주행 시 레졸버의 오프셋 학습을 수행하는 경우 구동모터의 '0' 토크 출력에 의해 차량의 전체 회생토크가 감소하게 되고 그로 인한 토크 부족으로 인해 불가피하게 차량 밀림감이 발생하여 이질감이 존재하게 된다.

이에 본 발명에서는, 주행 중 레졸버의 오프셋 학습 모드에 진입 시 학습 대상에 해당하는 구동모터(즉, 오프셋 학습을 수행하는 레졸버가 장착된 구동모터)가 '0' 토크를 출력함으로 인해 저감되는 토크 저감분을 다른 구동모터의 출력토크로 보상함으로써 차량의 전체 회생토크를 만족시켜서 차량 밀림감으로 인한 이질감을 개선하는 동시에 레졸버의 오프셋 학습을 안정적으로 수행할 수 있도록 한다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법을 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 모터 토크 제어 과정을 수행하는 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 모터 토크 제어 과정은, 차량에 탑재되어 있는 제어기에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로 상기 모터 토크 제어 과정은, 도 2에 도시된 바와 같이 차량 제어기(Vehicle Control Unit, VCU)(20)와 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)(30)에 의해 구현될 수 있다.

상기 차량 제어기(20)는 주행 중에 레졸버(5,6)의 오프셋 학습을 수행하기 위한 조건이 만족되는지를 판단한다.

구체적으로 차량 제어기(20)는, 가속페달 위치 정보와 제동페달 위치 정보, 변속기어 위치 정보, 및 차륜 휠속도 정보를 기반으로 레졸버(5,6)의 오프셋 학습을 수행하기 위한 조건이 만족되는지를 판단한다.

상기 차량 제어기(20)는, 가속페달 및 제동페달이 미작동 상태이고, 변속기어가 주행단(D단)에 위치된 상태이고, 차륜 휠속도가 정해진 제1휠속도값 이상이면, 레졸버(5,6)의 오프셋 학습 수행 조건이 만족되는 것으로 판단한다.

차량 제어기(20)는, 운전자의 가속 및 감속 의지를 판단할 수 있는 가속페달위치센서(APS) 및 제동페달위치센서(BPS)의 출력신호에 따른 페달 위치값 혹은 페달 답력이 '0'이면, 가속페달 및 제동페달이 미작동 상태라고 판단할 수 있다.

또한 차량 제어기(20)는, 가속페달 정보와 제동페달 정보를 기반으로 타력 주행 여부를 판단할 수 있고, 타력 주행 중 차륜 휠속도 정보와 변속기어 정보를 기반으로 레졸버(5,6)의 오프셋 학습을 수행하기 위한 조건이 만족되는지를 판단할 수 있다.

그리고, 상기 제1휠속도값은 레졸버(5,6)의 오프셋 학습을 수행할 수 있는 최소 휠속도값으로 설정될 수 있다. 레졸버(5,6)의 오프셋 학습을 수행하기 위해서는 해당 차륜의 휠속도가 구동모터의 프리휠링을 위한 속도값 이상이어야 한다.

차량 제어기(20)는, 오프셋 학습을 수행하고자 하는 레졸버가 전륜 레졸버(5)이면 전륜 휠속도 정보를 기반으로 오프셋 학습 수행 조건이 만족되는지를 판단하고, 오프셋 학습을 수행하고자 하는 레졸버가 후륜 레졸버(6)이면 후륜 휠속도 정보를 기반으로 학습 수행 조건이 만족되는지를 판단한다.

상기 차량 제어기(20)는, 차량에 탑재되어 있는 휠속센서와 페달위치센서 등을 통해 차륜 휠속도 정보와 페달 위치 정보를 수신할 수 있고, 차량에 탑재되어 있는 변속기 제어부(TCU)로부터 변속기어 정보를 수신할 수 있다.

차량 제어기(20)는 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 위한 조건이 만족되는 것으로 판단되면 모터 제어기(30)에 해당 레졸버의 오프셋 학습을 요청한다.

구체적으로 차량 제어기(20)는, 전륜 레졸버(5)의 오프셋 학습 수행 조건이 만족되면 전륜 레졸버(5)의 오프셋 학습을 요청할 수 있고, 후륜 레졸버(6)의 오프셋 학습 수행 조건이 만족되면 후륜 레졸버(6)의 오프셋 학습을 요청할 수 있다.

상기 모터 제어기(30)는, 차량 제어기(20)로부터 레졸버(5,6)의 오프셋 학습을 요청받으면, 전륜 구동모터(3)와 후륜 구동모터(4) 중 오프셋 학습을 수행하기 위한 레졸버가 장착된 구동모터(이하, '학습 구동모터'라고 함)의 출력토크를 '0' 토크로 제어한다. 이는 상기 학습 구동모터의 프리휠링 상태를 유지시키기 위함이다.

상기 모터 제어기(30)는, 오프셋 학습 대상이 전륜 레졸버(5)이면 전륜 구동모터(3)의 출력토크를 '0' 토크로 제어하고, 오프셋 학습 대상이 후륜 레졸버(6)이면 후륜 구동모터(4)의 출력토크를 '0' 토크로 제어한다.

상기 모터 제어기(30)는, 학습 구동모터의 출력토크를 '0' 토크로 제어할 때, 상기 학습 구동모터에 장착된 레졸버의 오프셋 학습을 수행하는 동시에, 상기 학습 구동모터가 '0' 토크를 출력함에 따른 토크 저감분을 다른 구동모터의 출력토크로 보상시킨다. 상기 다른 구동모터는 오프셋 학습을 미수행하는 레졸버가 장착된 구동모터(이하, '미학습 구동모터'라고 함)이다.

타력 주행 시 구동모터(3,4)는 차륜을 통해 인가되는 역구동력에 의해 회생토크를 출력하게 된다. 구체적으로 2륜 구동으로 타력 주행 시 후륜 구동모터(4)는 주 구동륜인 후륜(2)을 통해 역구동력을 인가받게 되고, 4륜 구동으로 타력 주행 시 전륜 구동모터(3)와 후륜 구동모터(4)는 각각 전륜(1)과 후륜(2)을 통해 역구동력을 인가받게 된다.

따라서 타력 주행 시 상기 학습 구동모터가 '0' 토크를 출력하게 되면 상기 학습 구동모터의 회생토크만큼 차량의 전체 회생토크가 저감될 수 있고 그에 따라 차량 밀림감이 발생할 수 있게 된다.

다시 말해, 레졸버의 오프셋 학습을 위해 상기 학습 구동모터가 '0' 토크를 출력하도록 제어됨에 따라, 상기 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 이전에 상기 학습 구동모터가 출력하던 회생토크만큼 차량의 전체 회생토크가 저감될 수 있다.

이에 모터 제어기(30)는, 레졸버의 오프셋 학습을 위해 상기 미학습 구동모터의 출력토크를 상기 학습 구동모터의 토크 저감분만큼 증가시킨다. 상기 토크 저감분은 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 이전에 상기 학습 구동모터가 출력하는 회생토크이며, 상기 토크 저감분을 학습 구동모터의 '회생토크' 또는 '학습 이전 토크'라고 칭할 수 있음을 밝혀둔다.

다시 말해 모터 제어기(30)는, 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 위해 상기 학습 구동모터의 출력토크를 '0'토크로 제어할 때, 상기 미학습 구동모터의 출력토크를 상기 학습 구동모터의 학습 이전 토크만큼 증가시킨다.

이에 따라 상기 학습 구동모터의 출력토크를 '0' 토크로 제어할 때, 상기 미학습 구동모터는 미학습 구동모터의 회생토크와 학습 구동모터의 학습 이전 토크를 합산한 토크값(즉, 차량의 전체 회생토크)을 출력하도록 제어된다.

다시 말해, 레졸버의 오프셋 학습 시 상기 미학습 구동모터의 출력토크를 보상하기 위한 보상토크는 상기 학습 구동모터의 학습 이전 토크값으로 결정되고, 결과적으로 상기 미학습 구동모터는 차량의 전체 회생토크를 출력하게 된다.

상기 모터 제어기(30)는, 상기 미학습 구동모터가 전륜 구동모터(3)이면 전륜 구동모터(3)가 상기 전체 회생토크를 출력하도록 전륜 구동모터(3)의 출력토크를 제어하고, 상기 미학습 구동모터가 후륜 구동모터(4)이면 후륜 구동모터(4)가 상기 전체 회생토크를 출력하도록 후륜 구동모터(4)의 출력토크를 제어한다.

이와 같이 레졸버의 오프셋 학습을 위해 상기 미학습 구동모터의 출력토크를 증가시켜서 상기 학습 구동모터의 토크 저감분을 보상함으로써 타력 주행 시 운전자 요구토크를 만족시킬 수 있으며 상기 학습 구동모터가 '0' 토크를 출력함에 따라 발생하는 차량 밀림감을 방지할 수 있게 된다.

한편 모터 제어기(30)는, 타력 주행 중 레졸버의 오프셋 학습이 완료되면 상기 학습 구동모터와 미학습 구동모터의 출력토크를 레졸버(5,6)의 오프셋 학습을 수행하기 이전의 토크값으로 복귀시킨다.

구체적으로 모터 제어기(30)는, 상기 학습 구동모터의 출력토크를 '0' 토크에서 학습 이전 토크값으로 증가시키고, 상기 미학습 구동모터의 출력토크를 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 이전의 회생토크값으로 감소시킨다. 상기 미학습 구동모터의 회생토크는 차량의 전체 회생토크에서 상기 학습 이전 토크를 차감한 토크값이다.

또한 상기 모터 제어기(30)는, 레졸버(5,6)의 오프셋 학습을 요청받을 때, 차량이 4륜 구동으로 주행하는 4륜 구동모드인지 아니면 2륜 구동으로 주행하는 2륜 구동모드인지를 판단한다.

모터 제어기(30)는, 차량이 4륜 구동으로 주행 중이라고 판단되면 전륜 레졸버(5)의 오프셋 학습을 수행하기 위한 모터 토크 제어를 수행하고, 차량이 2륜 구동으로 주행 중이라고 판단되면 상기 모터 토크 제어를 수행하기 전에 먼저 디스커넥터(7)를 접합시킨다.

상기 디스커넥터(7)가 접합되면 보조 구동륜인 전륜(1)을 통해 전륜 구동모터(3)에 역구동력이 전달되고 그에 따라 전륜 구동모터(3)가 후륜 구동모터(4)의 회생토크에 해당하는 토크를 출력할 수 있게 된다.

첨부된 도 3은 본 발명에 따른 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 과정을 일례로 설명하기 위한 모식도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 과정을 다른 일예로 설명하기 위한 모식도이고, 도 5는 본 발명의 모터 토크 제어에 따른 구동모터의 토크 변화 및 디스커넥터(도그클러치)의 스트로크 변화를 나타낸 그래프이다.

먼저, 도 3을 참조하여 4륜 구동으로 주행하는 중에 전륜 레졸버(5)의 오프셋을 학습 시 구동모터(3,4)의 토크 제어 방법을 설명하도록 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 4륜 구동으로 타력 주행을 하는 경우, 디스커넥터(7)는 접합 상태이고, 전륜 구동모터(3)와 후륜 구동모터(4)가 각각 회생토크를 출력하게 된다.

이때 전륜 구동모터(3)와 후륜 구동모터(4)는 운전자 요구토크를 이등분한 토크값을 출력할 수 있다. 예를 들어, 운전자 요구토크가 -80Nm 이면 전륜 구동모터(3)와 후륜 구동모터(4)는 각각 -40Nm 를 동시에 출력하게 된다.

4륜 구동으로 타력 주행 중 전륜 레졸버(5)의 오프셋 학습 수행 조건이 만족되면, 전륜 구동모터(3)의 출력토크를 '0' 토크로 제어하고, 후륜 구동모터(4)의 출력토크를 전륜 구동모터(3)의 회생토크만큼 보상된 -80Nm로 제어한다.

상기 -80Nm는 전륜 레졸버(5)의 오프셋 학습을 수행하기 이전에 출력되던 전륜 구동모터(3)의 회생토크와 후륜 구동모터(4)의 회생토크를 합산한 차량의 전체 회생토크이다.

전륜 레졸버(5)의 오프셋 학습이 완료되면, 전륜 구동모터(3)와 후륜 구동모터(4)의 출력토크는 전륜 레졸버(5)의 오프셋 학습을 수행하기 이전의 회생토크값으로 동시에 복귀된다.

다음, 도 4를 참조하여 2륜 구동으로 주행하는 중에 후륜 레졸버(6)의 오프셋을 학습 시 구동모터(3,4)의 토크 제어 방법을 설명하도록 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 2륜 구동으로 타력 주행을 하는 경우, 디스커넥터(7)는 해제 상태이고, 주 구동모터인 후륜 구동모터(4)는 운전자 요구토크에 따른 회생토크를 출력하게 된다. 이때 후륜 구동모터(4)는 차량의 전체 회생토크를 출력하게 된다. 예를 들어, 운전자 요구토크가 -80Nm 이면 후륜 구동모터(4)는 -80Nm 를 모두 출력하게 된다.

2륜 구동으로 타력 주행 중 후륜 레졸버(6)의 오프셋 학습 수행 조건이 만족되면, 디스커넥터(7)를 접합시킴으로써 전륜(1)과 전륜 구동모터(3)를 동력 전달가능하게 연결시킨다. 상기 디스커넥터(7)의 접합 시 전륜 구동모터(3)의 회전속도를 전륜(1)의 휠속도와 동기화시킨다.

도 5를 참조하여 좀더 설명하면, 2륜 구동으로 타력 주행을 하는 중에 후륜 레졸버(6)의 오프셋 학습 수행 조건이 만족되는 경우, 전륜(1)과 전륜 구동모터(3) 간에 연결을 위해 전륜 디스커넥터(7)를 체결시키며, 상기 전륜 디스커넥터(7)의 체결이 수행될 때 전륜 구동모터(3)의 회전속도가 전륜(1)의 휠속도와 동기화되도록 전륜 구동모터(3)의 출력토크를 제어한다.

상기 전륜 디스커넥터(7)의 접합 동작이 완료되면, 후륜 구동모터(4)의 출력토크를 '0' 토크로 제어하고, 전륜 구동모터(3)의 출력토크를 후륜 구동모터(4)의 회생토크만큼 보상된 전체 회생토크(-80Nm)값으로 제어한다.

상기 후륜 구동모터(4)의 출력토크가 '0' 토크로 유지되고 전륜 구동모터(3)의 출력토크가 전체 회생토크로 유지되는 동안, 후륜 레졸버(6)의 오프셋 학습을 수행한다.

상기 후륜 레졸버(6)의 오프셋 학습이 완료되면, 전륜 구동모터(3)와 후륜 구동모터(4)의 출력토크는 후륜 레졸버(6)의 오프셋 학습을 수행하기 이전의 회생토크값으로 동시에 복귀된다. 예를 들어, 전륜 구동모터(3)의 출력토크는 0Nm로 감소되고 후륜 구동모터(4)의 출력토크는 -80Nm로 증가된다. 이때 전륜 디스커넥터(7) 역시 해제 상태로 복귀하게 된다.

이하, 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 과정을 순차적으로 설명하도록 한다. 다만, 도 6은 본 발명에 따른 모터 토크 제어의 과정을 일례로 나타낸 순서도이며, 본 발명에 따른 모터 토크 제어 방법이 도 6에 도시된 순서에 의해 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.

도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 위한 조건이 만족되는지를 판단한다(S10). 상기 조건이 만족되는 것으로 판단되면, 디스커넥터(7)의 접합 여부를 판단한다(S12).

디스커넥터(7)가 이미 접합되어 있는 경우, 학습 구동모터의 출력토크를 '0' 토크로 제어하고, 미학습 구동모터의 출력토크를 상기 학습 구동모터의 학습 이전 토크만큼 증가시켜 보상한다(S14).

상기 디스커넥터(7)가 접합되어 있는 경우, 상기 학습 구동모터는 보조 구동모터인 전륜 구동모터(3)로 결정될 수 있고 상기 미학습 구동모터는 주 구동모터인 후륜 구동모터(4)로 결정될 수 있다.

다음, 상기 학습 구동모터에 장착되어 있는 레졸버의 오프셋 학습을 수행한다(S16). 상기 오프셋 학습을 통해 취득한 레졸버의 오프셋값은 레졸버의 출력신호를 보정할 때 사용된다.

이어서, 상기 레졸버의 오프셋 학습이 완료되었는지를 판단하여(S18) 상기 오프셋 학습이 진행 중인 것으로 판단되면, 상기 학습 구동모터의 출력토크를 '0' 토크로 유지시키고, 상기 미학습 구동모터의 출력토크를 상기 학습 이전 토크가 보상된 토크값(즉, 차량의 전체 회생토크값)으로 유지시킨다.

그리고 상기 오프셋 학습이 완료되면, 상기 학습 구동모터와 미학습 구동모터의 출력토크를 오프셋 학습을 수행하기 이전의 토크값으로 복귀시킨다(S20). 그에 따라, 상기 학습 구동모터의 출력토크는 '0' 토크에서 상기 학습 이전 토크값으로 복귀되고, 상기 미학습 구동모터의 출력토크는 상기 학습 이전 토크만큼 감소되어서 상기 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 이전의 회생토크값으로 복귀하게 된다.

그리고 상기 S12 단계에서 판단한 결과, 상기 디스커넥터(7)가 미접합되어 있는 경우에는, 상기 학습 구동모터 및 미학습 구동모터의 토크 제어를 수행하기 전에, 디스커넥터(7)의 접합을 수행한다(S13). 상기 디스커넥터(7)의 접합 시 차량은 2륜 구동모드에서 4륜 구동모드로 전환된다.

다음, 상기 디스커넥터(7)의 접합 완료 여부를 판단하여(S13-1) 디스커넥터(7)의 접합이 완료된 것으로 판단되면, 상기 학습 구동모터의 출력토크를 '0' 토크로 감소시켜 제어하고, 상기 미학습 구동모터의 출력토크를 상기 학습 구동모터의 토크 저감분만큼 증가시켜 보상한다(S14).

상기 디스커넥터(7)의 접합이 요구되는 경우에 상기 학습 구동모터는 주 구동모터인 후륜 구동모터(4)일 수 있고 상기 미학습 구동모터는 보조 구동모터인 전륜 구동모터(3)일 수 있다.

이어서 상기 학습 구동모터에 장착되어 있는 레졸버의 오프셋 학습을 수행하고(S16), 상기 레졸버의 오프셋 학습이 완료되었는지를 판단하여(S18) 상기 오프셋 학습이 완료된 것으로 판단되면, 상기 학습 구동모터와 미학습 구동모터의 출력토크를 오프셋 학습을 수행하기 이전의 토크값으로 복귀시킨다(S20).

상기 레졸버의 오프셋 학습은 학습 구동모터의 출력토크가 '0' 토크로 유지되고 미학습 구동모터의 출력토크가 상기 학습 구동모터의 토크 저감분이 보상된 토크값으로 유지되는 동안 수행된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 또한 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐이므로 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 전륜
2 : 후륜
3 : 전륜 구동모터
4 : 후륜 구동모터
5 : 전륜 레졸버
6 : 후륜 레졸버
7 : 디스커넥터
8 : 전륜 구동축
9 : 후륜 구동축
10 : 전륜 디퍼렌셜
11 : 후륜 디퍼렌셜
20 : 차량 제어기
30 : 모터 제어기

Claims

주 구동륜의 구동을 위한 주 구동모터와 보조 구동륜의 구동을 위한 보조 구동모터가 구비된 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법으로서,
상기 주 구동모터에 장착된 레졸버와 보조 구동모터에 장착된 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 위한 조건이 만족되는지를 판단하는 단계;
상기 오프셋 학습을 수행하기 위한 조건이 만족되면, 상기 주 구동모터와 보조 구동모터 중 오프셋 학습을 수행하는 레졸버가 장착된 구동모터(학습 구동모터)의 출력토크를 '0' 토크로 제어하는 단계;
오프셋 학습을 미수행하는 레졸버가 장착된 구동모터(미학습 구동모터)의 출력토크를, 상기 학습 구동모터가 '0' 토크를 출력함에 따른 토크 저감분만큼 증가시키는 단계;
상기 학습 구동모터에 장착된 레졸버의 오프셋 학습을 수행하는 단계;
를 포함하는 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 학습 구동모터에 장착된 레졸버의 오프셋 학습을 수행하는 동안, 상기 학습 구동모터의 출력토크를 '0' 토크로 유지시키고, 상기 미학습 구동모터의 출력토크를 상기 학습 구동모터의 토크 저감분이 보상된 토크값으로 유지시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 학습 구동모터의 토크 저감분은, 상기 학습 구동모터가 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 이전에 출력하던 출력토크인 것을 특징으로 하는 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 레졸버의 오프셋 학습이 완료되면, 상기 학습 구동모터와 미학습 구동모터의 출력토크를 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 이전의 토크값으로 복귀시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
가속페달과 제동페달이 미작동 상태이고, 변속기어가 주행단에 위치된 상태이고, 차륜 휠속도가 정해진 제1휠속도값 이상이면, 상기 레졸버의 오프셋 학습을 수행하기 위한 조건이 만족된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 보조 구동모터와 보조 구동륜을 동력 전달가능하게 연결하는 디스커넥터의 접합 여부를 판단하는 단계를 포함하며, 상기 레졸버의 오프셋 학습을 위한 조건이 만족될 때 상기 디스커넥터가 접합되어 있으면 보조 구동모터를 상기 학습 구동모터로 결정하고 주 구동모터를 상기 미학습 구동모터로 결정하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 레졸버의 오프셋 학습을 위한 조건이 만족될 때 상기 디스커넥터가 미접합되어 있으면, 상기 디스커넥터를 접합시켜서 보조 구동모터와 보조 구동륜을 동력 전달가능하게 연결하고, 주 구동모터를 상기 학습 구동모터로 결정하고 보조 구동모터를 상기 미학습 구동모터로 결정하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 디스커넥터를 접합시킬 때, 보조 구동모터의 속도가 보조 구동륜의 휠속도와 동기화되도록 보조 구동모터의 출력토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 레졸버 오프셋 학습을 위한 모터 토크 제어 방법.