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KR101876015B1 - 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법 - Google Patents

친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법 Download PDF

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KR101876015B1
KR101876015B1 KR1020160045300A KR20160045300A KR101876015B1 KR 101876015 B1 KR101876015 B1 KR 101876015B1 KR 1020160045300 A KR1020160045300 A KR 1020160045300A KR 20160045300 A KR20160045300 A KR 20160045300A KR 101876015 B1 KR101876015 B1 KR 101876015B1
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torque control
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임형빈
정태영
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 친환경차량의 구동축에 비틀림이 발생한 상태에서 운전자가 변속레버의 P단을 해제할 때 발생하는 진동을 저감하는 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 변속레버의 P단 진입 후 구동축에 비틀림이 발생한 상황에서 파킹 스프라그에 발생했던 반력을 P단 해제 시 구동모터에서 대신 출력하도록 구동모터의 반력토크 제어를 수행함으로써 구동축의 비틀림 반력이 일시에 사라짐으로 인해 발생하는 진동을 저감할 수 있다.

Description

친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법 {Method for decreasing vibration of vehicle}
본 발명은 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 친환경차량의 구동축에 비틀림이 발생한 상태에서 운전자가 변속레버의 P단을 해제할 때 발생하는 진동을 저감하는 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 변속기에는 P단(정차 변속단)에서 구동축(엔진의 회전력을 차륜 측으로 전달하는 출력축임) 상에 고정 장착되는 파킹 기어를 록킹시켜 자동차의 정지 상태를 유지하는 파킹장치가 구비되어 있다.
종래 차량의 파킹장치는 변속레버를 P단(정차 변속단)으로 이동시키면 이에 연동되는 파킹로드가 파킹 스프라그를 작동시켜 파킹 스프라그가 파킹 기어의 치들 사이에 걸리면서 파킹 기어의 록킹이 이루어지게 되고, 결국 차륜의 회전을 방지하게 된다.
따라서, 차량의 변속레버가 P단(정차 변속단)으로 진입하게 되면 파킹 스프라그가 파킹 기어와 기계적으로 연결되며, 이때 경사부하와 같은 힘이 차량의 종방향으로 차량에 가해지게 되면 파킹 스프라그에 반력이 발생하면서 구동축에 비틀림이 생기고 비틀림에 의한 구동축 탄성에너지가 축적된다.
그런데, 변속레버의 P단 진입 후에 구동축에 비틀림이 발생하는 경우, 파킹 스프라그에 의한 반력이 P단 해제 시에 일시에 사라짐에 따라 구동축 탄성에너지가 한 번에 방출되며 차량 진동이 발생하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 변속레버의 P단 진입 후 구동축에 비틀림이 발생한 상황에서 파킹 스프라그에 발생했던 반력을 P단 해제 시 구동모터에서 대신 출력하도록 구동모터의 반력토크 제어를 수행함으로써 구동축의 비틀림 반력이 일시에 사라짐으로 인해 발생하는 진동을 저감할 수 있는 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 변속레버의 포지션이 정차를 위한 변속단(P단)인지 판단하는 제1단계; 상기 변속레버의 포지션이 정차를 위한 변속단이면, 구동모터의 비틀림 상태 제어를 위한 모터 반력토크 제어의 시작 여부를 판단하는 제2단계; 상기 모터 반력토크 제어의 시작이 판단되면, 구동모터의 비틀림 상태 제어를 위한 모터 반력토크 제어를 수행하는 제3단계;를 포함하며, 상기 모터 반력토크 제어를 수행하는 중에는 모터 반력토크 제어 수행의 종료 여부를 지속적으로 판단하는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 제2단계에서는, 변속레버의 P단 진입 시점의 구동축 위치정보(θp)와 P단 진입 이후 현재의 구동축 위치정보(θm) 간에 차이의 절대값이 정해진 제1설정값(θth) 이상이 되면 구동축에 비틀림이 발생한 것으로 판단하고, P단 진입 이후 현재 구동축의 위치 변화값(△θm)이 제2설정값(θdel) 이하로 일정시간(Tstt) 동안 유지되면 모터 반력토크 제어의 시작을 판단한다.
또한 본 발명의 다른 구현예에 의하면, 상기 제2단계에서는, 브레이크 페달 포지션값이 제1기준값(BPSth) 이하가 되면 브레이크 해제에 의해 구동축 비틀림이 발생한 것으로 판단하고 모터 반력토크 제어의 시작을 판단하며, 바람직하게는 브레이크 페달 포지션값이 상기 제1기준값(BPSth) 이하로 일정시간 동안 유지되면 모터 반력토크 제어의 시작을 판단하도록 한다.
또한, 상기 제3단계에서의 모터 반력토크(TQctrl)는
Figure 112016035443178-pat00001
이고,
Figure 112016035443178-pat00002
이며, 이때 상기 TQctrl.1는 모터 반력토크, J는 구동축의 회전관성, wmot는 모터속도, mveh는 차량의 무게, θ는 도로의 경사각, g 는 중력가속도이다.
그리고, 상기 모터 반력토크 제어 수행의 종료 여부를 판단하기 위하여, 변속레버의 포지션이 정차를 위한 변속단이 아니면 모터 지령토크를 수신하여 모터 반력토크와 비교하고, 비교 결과 상기 모터 반력토크가 모터 지령토크와 방향이 다르면, 모터 출력토크를 모터 반력토크 값으로 일정시간 동안 유지시킨 뒤 모터 지령토크로 점진적으로 변화시키고, 모터 출력토크와 모터 지령토크 간에 차이가 임계값 이하가 되면 모터 반력토크 제어 수행의 종료를 판단한다.
또한, 상기 비교 결과 모터 반력토크가 모터 지령토크보다 큰 경우, 모터 지령토크가 모터 반력토크보다 커지면 모터 반력토크 제어 수행의 종료를 판단하거나, 또는 모터 출력토크를 모터 반력토크로 일정시간 동안 유지시킨 뒤 모터 지령토크로 점진적으로 변화시키고, 모터 출력토크와 모터 지령토크의 차이가 임계값 이하가 되면 모터 반력토크 제어 수행의 종료를 판단한다.
또한, 상기 비교 결과 모터 반력토크가 모터 지령토크보다 작은 경우, 바로 모터 반력토크 제어 수행의 종료를 판단한다.
아울러, 상기 제3단계에서는, 모터 반력토크 제어의 시작을 판단 후 브레이크 페달 포지션값이 제2기준값 이상이 되면 구동모터의 비틀림 상태 제어를 위한 모터 반력토크 제어를 수행한다.
본 발명에 의하면, 구동모터의 반력 제어를 통해 변속레버의 P단 진입 후 구동축에 비틀림이 발생한 상황에서 파킹 스프라그에 발생했던 반력을 P단 해제 시에 구동모터에서 대신 출력함으로써 구동축의 비틀림에 대한 반력이 일시에 사라지며 발생하는 진동을 저감할 수 있게 된다.
따라서, 구동축에 구동모터가 기계적으로 연결되어 있는 친환경차량은 하드웨어적으로 구조를 개선하는 방법이 아닌 소프트웨어적으로 구동모터 제어를 통해서 P단 해제 시 발생하는 차량 진동을 저감할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 친환경차량의 파킹 기어 시스템을 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법을 나타낸 개략적인 순서도
도 3은 구동축에 연결된 구동바퀴에 작용하는 외력(예를 들어, 경사하중)에 의해 파킹 기어가 설치된 구동축에 비틀림이 발생하여 구동축의 위치정보가 달라짐을 보여주는 도면
도 4는 모터 반력토크 제어의 필요 및 시작을 판단하는 네번째 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
본 발명은 하이브리드 차량 및 전기자동차 등의 친환경차량에서 구동축(엔진의 회전력을 차륜 측으로 전달하는 출력축임)에 비틀림이 발생한 상태에서 운전자가 변속레버의 P단(정차 변속단)을 해제할 때 발생하는 진동을 구동모터의 반력 제어를 통해서 저감하는 방법에 관한 것으로서, 도 1에 보듯이, 파킹 기어(2)가 설치되어 있는 구동축(1)과 구동모터(3)가 기계적으로 연결되어 있으며, 구동모터(3)를 제어할 수 있는 인버터(4)를 포함한 모터제어기(MCU, Motor Control Unit)(5)와, 구동모터에 전기를 공급해주는 배터리(6)와 이 배터리(6)를 제어하는 배터리제어기(BMS, Battery Management System)(7)를 구비하고 있는 친환경차량에 적용 가능하다.
또한 본 발명은 파킹장치(파킹 기어 시스템)가 쉬프트 바이 와이어(shift by wire) 타입으로 구성되어 있어 운전자가 변속레버의 P단(정차 변속단)을 해제함에 의해 변속레버에 연결된 와이어의 동작에 의해 구동축에 설치된 파킹 기어의 록킹이 해제되는 친환경 차량에도 적용이 가능하다.
경사로에 정차된 차량은 변속레버의 P단(정차 변속단) 진입 후에 P단을 해제할 때(예를 들어, 다른 변속단으로 변속할 때) 브레이크를 한 번 해제한 후 P단을 해제하게 된다.
그런데, 구동축에 비틀림이 발생한 상태에서 운전자가 변속레버의 P단을 해제하게 되면 파킹 스프라그에 의한 파킹 기어의 록킹이 해제되면서 비틀림에 의한 구동축의 탄성에너지가 일시에 방출되며 차량 진동이 발생하게 된다.
이와 같은 현상은 기존 내연기관 차량에서도 발생하는 문제로 내연기관 차량에서는 구조적인 개선을 통해서만 진동을 저감할 수 있게 된다. 이에 비해 친환경자동차의 경우에는 기존 내연기관에 비하여 변속기 구조가 단순해지거나 토크컨버터와 같은 장비의 부재로 인하여 진동이 더 크게 발생하지만, 구동모터를 능동적으로 제어할 수 있기 때문에 구조적인 개선 없이 진동을 저감할 수 있으며, 기존 내연기관자동차에 비해서 운전자가 느끼는 충격을 완화시킬 수 있다.
본 발명에서는 친환경차량이 경사로에 주차시 차량의 종방향으로 경사부하와 같은 힘이 가해짐에 의해 파킹 스프라그에 발생한 반력이 변속레버의 P단 해제 시에 일시에 소멸됨을 고려하여, 파킹 스프라그에 발생한 반력을 P단 해제 시점에서 구동모터에서 대신 발생시켜 비틀림에 의해 발생한 구동축 탄성에너지가 일시에 방출되는 것을 방지하여 진동을 억제하게 된다.
이에 본 발명에서는 구동축의 비틀림 정도에 따른 구동모터의 반력토크를 결정하는 방법과 운전자의 P단 해지 의지를 판단하여 구동모터의 반력제어 시작 시점을 결정하는 방법 및 구동모터의 반력제어 종료 시점을 판단하는 방법을 제시한다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법을 나타낸 개략적인 순서도이다.
도 2에 보듯이, 먼저 운전자가 변속레버(혹은 변속기어레버)를 P단으로 변경했는지를 확인하고(S10), 변속레버가 P단으로 변경되어 있으면 모터 반력 제어의 시작 여부를 판단하게 된다(S20). 모터 반력 제어 시작이 판단되면 모터 반력 제어를 수행하게 되고(S30), 모터 반력 제어를 계속 수행하면서 모터 반력 제어의 종료 여부를 판단하게 된다(S40). 그리고, 모터 반력 제어 종료 판단을 하게 되면 모터 반력 제어의 수행을 종료하고(S50) 모터제어기에서 결정되는 모터 지령토크를 추종하도록 한다. 만약 모터 반력 제어 종료 판단이 안 될 경우에는 모터 반력 제어 종료 판단이 될 때까지 모터 반력 제어를 지속적으로 수행하게 된다.
좀더 설명하면, 변속레버의 포지션이 정차를 위한 변속단(P단)인지 판단하는 단계; 상기 변속레버의 포지션이 정차를 위한 변속단이면, 구동모터의 비틀림 상태 제어를 위한 모터 반력토크 제어의 시작 여부를 판단 결정하는 단계; 상기 모터 반력토크 제어의 시작을 판단한 후에 구동모터의 비틀림 상태 제어를 위한 모터 반력토크 제어를 수행하는 단계; 및 상기 모터 반력토크 제어의 수행 중에 모터 반력토크 제어 수행의 종료 여부를 판단하는 단계;를 통해 P단 해제 시 구동축 탄성에너지가 일시에 방출됨에 따라 발생하는 차량 진동을 억제할 수 있게 된다.
상기 모터 반력토크 제어의 필요 및 시작을 판단하는 방법은 총 4가지 방법으로 판단이 가능하다.
첫번째 방법은 변속레버의 P단 진입 후에 바로 모터 반력토크 제어를 시작하는 방법이다. 이 방법은 P단 진입 신호만을 가지고 반력토크 제어의 필요 및 시작을 판단하기 때문에 간단하게 적용 가능하지만, 구동축의 비틀림 발생 여부와는 상관없이 변속레버의 포지션이 P단이면 모터 반력토크 제어를 수행하기 때문에 P단 유지시간이 길어지게 되면 반력토크 제어를 수행하기 위해 필요한 에너지(배터리)를 과다하게 사용할 수 있고 모터 제어를 위한 인버터에 과도한 온도상승이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
두번째 방법은 P단 해제 신호 입력 후에 모터 반력토크 제어를 시작하는 방법으로서, P단 해제(예를 들어, 변속레버의 포지션이 P단에서 다른 변속단으로 변경되는 경우) 신호가 입력됨과 동시에 모터 반력토크 제어를 시작함으로써 P단 해제 시에 발생하는 차량 진동을 억제하게 된다. 이 방법은 첫번째 방법과 마찬가지로 용이하게 적용이 가능하고, 첫번째 방법에서 발생될 수 있는 과다한 에너지(배터리) 사용량을 줄일 수 있다. 하지만 기계적으로 변속레버의 P단이 해제되는 시점보다 P단 해제 신호가 입력되는 시점이 늦게 되면 구동축의 비틀림이 해제되면서 진동이 발생한 상태에서 구동축에 다시 토크가 인가되기 때문에 진동 억제 능력이 떨어지거나 오히려 가진이 발생할 수 있다.
파킹장치(파킹 기어 시스템)가 쉬프트 바이 와이어(shift by-wire) 타입으로 구성된 경우에는 운전자의 P단 해제 조작과 기계적으로 P단이 해제되는 시점을 임의로 설정할 수 있으므로, P단 해제 신호가 들어오면 상기 두번째 방법을 사용하여 모터 반력토크 제어를 시작한 후 기계적으로 P단이 해제되도록 함이 가능하다.
세번째 방법은 운전자의 브레이크 페달 조작을 모니터링하여 구동모터의 위치제어나 속도제어 시작을 판단하는 방법으로서, 변속레버의 P단 진입 후 브레이크 페달 포지션값이 설정된 제1기준값(BPSth) 이하가 되면 브레이크 해제에 의해 구동바퀴(차륜)가 움직이면서 구동축 비틀림이 발생하였다고 판단을 하고 모터 반력토크 제어의 시작을 판단 결정한다.
이때 모터 반력토크 제어의 시작판단을 위해 사용되는 상기 제1기준값(BPSth)은, 브레이크 해제 상태를 판단할 수 있는 일정값으로서 설정되어 사용되거나 또는 도로의 경사각이나 차량의 무게 등에 따라 가변되는 값으로서 설정되어 사용될 수 있다.
그리고, 구동축의 비틀림 발생에 대한 정상상태 시간을 확보하기 위하여, 즉 변속레버의 P단 진입 후 비틀림이 발생한 구동축이 브레이크 해제 시(P단 해제 시) 정상상태로 회복하는데 걸리는 시간을 확보하기 위하여, 브레이크 페달 포지션값이 상기 제1기준값(BPSth) 이하로 되고 일정시간이 지나면 모터 반력토크 제어의 시작을 판단 결정하는 것이 바람직하다.
다시 말해, 브레이크 해제에 의한 구동축의 비틀림 발생을 정확하게 판단하기 위하여, 브레이크 페달 포지션값이 상기 제1기준값(BPSth) 이하가 되고 설정된 일정시간이 지나면 모터 반력토크 제어의 시작을 판단 결정한다.
여기서, 상기 브레이크 페달 포지션값은 차량에 설치되어 있는 브레이크페달 포지션 센서에 의해 검출된 값이 사용될 수 있다.
첨부한 도 3은 구동축에 연결된 구동바퀴에 작용하는 외력(예를 들어, 경사하중)에 의해 파킹 기어가 설치된 구동축에 비틀림이 발생하여 구동축의 위치정보가 달라짐을 보여주는 도면이고, 도 4는 모터 반력토크 제어의 필요 및 시작을 판단하는 네번째 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
계속해서, 모터 반력토크 제어의 필요 및 시작을 판단하는 네번째 방법은 구동축의 비틀림 발생을 직접적으로 판단하여 구동모터의 위치제어나 속도제어를 수행할 수 있도록 하는 방법이다. 이 방법은 파킹 기어와 구동바퀴 사이의 구동축 위치정보를 사용하여 모터 반력토크 제어의 필요 및 시작을 판단한다.
도 3을 참조하여 설명하면, 변속레버가 P단에 진입하게 되면 변속레버의 포지션에 따라 연동되는 파킹 스프라그(8)가 구동축(1)에 장착되어 있는 파킹 기어(2)의 치들 사이에 걸리면서 파킹 기어(2)의 록킹이 이루어지고 결국 구동바퀴의 회전이 방지된다. 이러한 상태에서 차량의 구동바퀴에 도로 경사각에 의한 경사하중과 같은 외력이 가해지게 되면 구동바퀴가 움직이면서 파킹 기어(2)의 치들 사이에 걸려있는 파킹 스프라그(8)에 반력이 발생하게 되고, 결과적으로 구동축(1)에 비틀림이 발생하여 구동축(1)의 위치 변동이 발생한다.
따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 변속레버의 P단 진입 시점에서의 구동축 위치정보(θp)와 P단 진입 이후 현재의 구동축 위치정보(θm) 간에 차이의 절대값이 정해진 제1설정값(θth) 이상이 되면 구동축에 비틀림이 발생한 것으로 판단하고(S21), 구동축 비틀림 발생의 정상상태를 확인하기 위하여, 다시 말해 변속레버의 P단 진입 후 비틀림이 발생한 구동축이 브레이크 해제 시(P단 해제 시) 정상상태로 회복되는지를 확인하기 위하여, 현재 구동축의 위치 변화값(△θm)을 계산하고, 계산된 위치 변화값(△θm)이 정해진 제2설정값(θdel) 이하로 정해진 일정시간(Tstt) 동안 유지되면(S22,S23,S24) 모터 위치 제어를 통한 모터 반력토크 제어 시작을 판단 결정한다(S26).
상기 현재 구동축의 위치 변화값(△θm)은 P단 진입 이후 일정시간 차를 두고 실시간으로 취득한 제1구동축 위치정보(θm1)와 제2구동축 위치정보(θm2) 간에 차이의 절대값이다.
좀더 설명하면, 계산된 위치 변화값(△θm)이 정해진 제2설정값(θdel) 이하의 값이 되는(S22) 유지시간을 카운트하여(S23) 카운트 시간이 정해진 일정시간(Tstt) 이상이 되면(S24) 모터 위치 제어를 통한 모터 반력토크 제어의 시작을 판단한다(S26).
이때, 파킹 기어와 구동바퀴 사이의 구동축 위치정보를 사용할 수 없으면, 구동축의 비틀림 속도정보를 적분하여 구동축 위치정보를 얻을 수 있으며, 이렇게 얻은 구동축 위치정보를 사용 가능하다.
이러한 구동축 비틀림 발생의 판단은 앞서 설명한 두번째 방법에 적용하여 사용가능하며, 구동축에 비틀림이 발생된 것으로 판단 시에 운전자가 P단 해제 동작을 수행하면 모터 반력토크 제어 시작을 결정한다.
여기서, 상기 구동축의 위치 정보는 차량에 설치되어 있는 구동축 위치감지센서에 의해 검출된 정보가 사용될 수 있다.
변속레버의 P단을 해제하기 위해서는 운전자가 다시 브레이크 페달을 밝아야 하기 때문에, 모터 반력토크 제어의 필요 및 시작을 판단하는 위에 4가지 방법에서 모터 반력토크 제어의 실제 수행은, 모터 반력토크 제어 시작을 판단한 후 운전자가 브레이크 페달을 밟았을 경우에만 한정되어 이루어진다.
이때 운전자가 브레이크 페달을 밟았는지에 대한 판단은 브레이크페달 포지션 센서(BPS)의 검출값(브레이크 페달 포지션값)을 기준으로 판단할 수 있으며, 상기 검출값(브레이크 페달 포지션값)이 설정된 제2기준값 이상이 되면 브레이크 페달이 밟힌 것으로 판단하고, 상기 제2기준값은 일정값(BPSFnOn)으로 설정되거나 또는 차량의 무게와 도로의 경사각에 따라 변경되는 값으로 설정될 수도 있다.
좀더 설명하면, 모터 반력토크 제어의 시작을 판단한 후 브레이크 페달 포지션값을 기준으로 모터 반력토크 제어의 실제 수행 여부를 판단하게 되며, 이때 브레이크 페달 포지션값이 제2기준값 이상이 되면 구동모터의 비틀림 상태 제어를 위한 모터 반력토크 제어를 수행하도록 한다.
한편, 모터 반력토크 제어 시작이 결정되고 모터 반력토크 제어를 수행함에 있어서, 모터 반력토크는 기본적으로 차량의 무게와 도로의 경사각을 이용하여 연산하며, 모터 반력토크를 구동축에 인가한 후 모터속도 값을 이용하여 반력토크를 보정하게 된다.
우선, 차량의 무게(mveh)와 도로의 경사각(θ)을 이용하여 다음 (식.1)과 같이 모터 반력토크(TQctrl.1)를 연산하게 되며, g 는 중력가속도를 나타낸다.
(식.1)
Figure 112016035443178-pat00003

차량의 무게(mveh)는 측정 가능하면 측정한 값을 사용하거나, 또는 공차중량을 사용하고 모터 반력토크를 구동축에 인가한 후 보정하는 단계에서 모터 반력토크 자체를 보정해도 된다. 또는 다음 (식.2)를 통해 주행 중에 차량의 무게를 추정하여 사용해도 된다. (식.2)에서 Vveh는 차량 속도, Ttotal은 구동축에서 생성되는 총 토크, Cd는 자동차 투영면적이 반영된 주행저항계수, ρ는 공기밀도, Cr은 구동바퀴의 구름저항계수를 나타낸다. 혹은 다른 추정방식에 의해서 추정된 차량 무게를 사용하여도 무방하다.
(식.2)
Figure 112016035443178-pat00004

그리고, 도로의 경사각(θ)은 측정 가능하면 측정하여 사용하거나, 또는 차량 종방향 가속도값을 이용하여 추정하면 된다. 변속레버의 포지션이 P단에 진입하여 차량이 정차해 있는 경우에는 아래 (식.3)과 같이 연산하여 도로의 경사각(θ)을 추정할 수 있으며, (식.3)에서 along은 차량 종방향 가속값을 나타낸다. 혹은 다른 추정방식에 의해서 추정된 경사각을 사용하여도 무방하다.
(식.3)
Figure 112016035443178-pat00005
모터 반력토크의 보정은 연산을 통해 결정한 모터 반력토크를 구동축에 인가한 후 변속레버의 P단 해제 시에, 모터속도 값을 이용하여 보정하게 된다. 실제 구동축의 비틀림에 의해서 발생한 비틀림 토크와 구동모터에서 출력 중인 반력토크 간에 오차가 발생하면 모터속도에 가속도 성분이 발생하게 되며, 이때의 오차는 (식.4)와 같이 나타낼 수 있다. (식.4)에서 TQact는 실제 비틀림 토크, J는 구동축의 회전관성, wmot는 모터속도를 나타낸다.
(식.4)
Figure 112016035443178-pat00006

따라서, 차량의 모터속도센서를 통해 모터속도를 측정하고, 측정한 모터속도 값을 이용하여 모터 가속도 성분을 연산하여 (식.5)와 같이 보정된 반력토크(TQctrl)를 연산할 수 있게 된다.
(식.5)
Figure 112016035443178-pat00007
다음, 모터 반력토크 제어 수행의 종료 판단 시에는 우선 운전자의 P단 해제 여부를 파악한다. 변속레버의 P단이 해제되어 있으면, 모터 반력토크(TQctrl)와 모터제어기의 상위제어기에서 송신하는 모터의 지령토크(TQcmd)를 이용하여 모터 반력토크 제어 수행의 종료 판단을 진행하며, 다시 말해 변속레버의 포지션이 P단(정차를 위한 변속단)이 아니면 모터 지령토크를 수신하여 모터 반력토크와 비교하고 비교 결과에 따라 모터 반력토크 제어 수행의 종료 판단을 진행하며, 다음과 같이 총 3가지의 케이스로 나누어서 종료 판단을 진행하게 된다.
i) 모터 반력토크(TQctrl)가 모터 지령토크(TQcmd)와 방향(혹은 부호)이 다른 경우 (TQctrl ⅹ TQcmd < 0 )
이 경우에는 모터 출력토크를 모터 반력토크 값으로 일정시간(Tend) 동안 유지시킨 후 모터 지령토크로 서서히 점진적으로 변화시키고, 모터 출력토크와 모터 지령토크의 차이가 설정된 임계값 이하로 떨어지게 되면 모터 반력토크 제어 수행의 종료 판단을 하게 된다.
ii) 모터 반력토크(TQctrl)가 모터 지령토크(TQcmd)보다 큰 경우 (TQctrl > TQcmd)
이 경우에는 두 가지 방법으로 모터 반력토크 제어 수행의 종료 판단을 할 수 있게 된다. 첫번째는 모터 지령토크가 모터 반력토크보다 커질 때까지 종료 판단을 하지 않고, 모터 출력토크를 모터 반력토크 값으로 결정하여 출력하는 방법이다. 두 번째는 위에 "모터 반력토크(TQctrl)가 모터 지령토크(TQcmd)와 방향(혹은 부호)이 다른 경우"의 종료 판단 방법과 마찬가지로 모터 출력토크를 모터 반력토크로 일정시간 동안 유지시킨 후 모터 지령토크로 서서히 점진적으로 변화시키고, 모터 출력토크와 모터 지령토크의 차이가 임계값 이하로 떨어지게 되면 종료 판단을 한다.
iii) 모터 반력토크(TQctrl)가 모터 지령토크(TQcmd)보다 작은 경우 (TQctrl < TQcmd)
이 경우에는 모터 출력토크를 모터 지령토크로 변경하며, 바로 모터 반력토크 제어 수행의 종료 판단을 한다.
아울러, 여기에서 사용되는 모터 반력토크는 LPF(Low Pass Filter)와 같은 필터를 거친 값을 사용하여도 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
1 : 구동축
2 : 파킹 기어
3 : 구동모터

Claims (11)

  1. 변속레버의 포지션이 정차를 위한 변속단(P단)인지 판단하는 제1단계;
    상기 변속레버의 포지션이 정차를 위한 변속단이면, 구동모터의 구동축 비틀림 상태 제어를 위한 모터 반력토크 제어의 시작 여부를 판단하는 제2단계;
    상기 모터 반력토크 제어의 시작이 판단되면, 구동모터의 구동축 비틀림 상태 제어를 위한 모터 반력토크 제어를 수행하는 제3단계;를 포함하며,
    상기 제2단계에서는 브레이크 페달 포지션값이 제1기준값(BPSth) 이하가 되면 브레이크 해제에 의해 구동축 비틀림이 발생한 것으로 판단하고 모터 반력토크 제어의 시작을 판단하며,
    상기 제3단계에서는 모터 반력토크 제어의 시작을 판단 후 브레이크 페달 포지션값이 브레이크 페달이 밟힌 것으로 판단되는 제2기준값 이상이 되면 구동모터의 구동축 비틀림 상태 제어를 위한 모터 반력토크 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터 반력토크 제어를 수행하는 중에는 모터 반력토크 제어 수행의 종료 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법.
  3. 변속레버의 포지션이 정차를 위한 변속단(P단)인지 판단하는 제1단계;
    상기 변속레버의 포지션이 정차를 위한 변속단이면, 구동모터의 구동축 비틀림 상태 제어를 위한 모터 반력토크 제어의 시작 여부를 판단하는 제2단계;
    상기 모터 반력토크 제어의 시작이 판단되면, 구동모터의 구동축 비틀림 상태 제어를 위한 모터 반력토크 제어를 수행하는 제3단계;를 포함하며,
    상기 제2단계에서는, 변속레버의 P단 진입 시점의 구동축 위치정보(θp)와 P단 진입 이후 현재의 구동축 위치정보(θm) 간에 차이의 절대값이 정해진 제1설정값(θth) 이상이 되면 구동축에 비틀림이 발생한 것으로 판단하고, P단 진입 이후 현재 구동축의 위치 변화값(△θm)이 제2설정값(θdel) 이하로 일정시간(Tstt) 동안 유지되면 모터 반력토크 제어의 시작을 판단하며,
    상기 제3단계에서는 모터 반력토크 제어의 시작을 판단 후 브레이크 페달 포지션값이 브레이크 페달이 밟힌 것으로 판단되는 제2기준값 이상이 되면 구동모터의 구동축 비틀림 상태 제어를 위한 모터 반력토크 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2단계에서는, 브레이크 페달 포지션값이 상기 제1기준값(BPSth) 이하로 일정시간 동안 유지되면 모터 반력토크 제어의 시작을 판단하는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3단계에서의 모터 반력토크(TQctrl)는
    Figure 112016035443178-pat00008
    이고,
    Figure 112016035443178-pat00009
    인 것을 특징으로 하는 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법.
    여기서, TQctrl.1는 모터 반력토크, J는 구동축의 회전관성, wmot는 모터속도, mveh는 차량의 무게, θ는 도로의 경사각, g 는 중력가속도이다.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 모터 반력토크 제어 수행의 종료 여부를 판단하기 위하여,
    변속레버의 포지션이 정차를 위한 변속단이 아니면 모터 지령토크를 수신하여 모터 반력토크와 비교하고, 비교 결과 상기 모터 반력토크가 모터 지령토크와 방향이 다르면, 모터 출력토크를 모터 반력토크 값으로 일정시간 동안 유지시킨 뒤 모터 지령토크로 점진적으로 변화시키고, 모터 출력토크와 모터 지령토크 간에 차이가 임계값 이하가 되면 모터 반력토크 제어 수행의 종료를 판단하는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 비교 결과 모터 반력토크가 모터 지령토크보다 큰 경우,
    모터 지령토크가 모터 반력토크보다 커지면 모터 반력토크 제어 수행의 종료를 판단하는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 비교 결과 모터 반력토크가 모터 지령토크보다 큰 경우,
    모터 출력토크를 모터 반력토크로 일정시간 동안 유지시킨 뒤 모터 지령토크로 점진적으로 변화시키고, 모터 출력토크와 모터 지령토크의 차이가 임계값 이하가 되면 모터 반력토크 제어 수행의 종료를 판단하는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 비교 결과 모터 반력토크가 모터 지령토크보다 작은 경우, 바로 모터 반력토크 제어 수행의 종료를 판단하는 것을 특징으로 하는 친환경차량의 정차 변속단 해제시 진동 저감 방법.
  11. 삭제
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