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KR101927183B1 - 차량용 모터 제어 장치 및 방법 - Google Patents

차량용 모터 제어 장치 및 방법 Download PDF

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KR101927183B1
KR101927183B1 KR1020160157568A KR20160157568A KR101927183B1 KR 101927183 B1 KR101927183 B1 KR 101927183B1 KR 1020160157568 A KR1020160157568 A KR 1020160157568A KR 20160157568 A KR20160157568 A KR 20160157568A KR 101927183 B1 KR101927183 B1 KR 101927183B1
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torque
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wheel motor
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조우철
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현대자동차 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 모터 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로 전륜 및 후륜 각각에 연결된 모터를 이용하여 백래쉬(backlash) 시점에서 차량의 충격을 감소시킬 수 있는 차량용 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 장치는 차량의 운전 상태 정보를 검출하는 상태 검출기, 전륜 및 후륜 각각에 연결된 전륜 모터 및 후륜 모터, 상기 전륜 모터 및 후륜 모터를 기반으로 백래쉬 제어 조건에 만족하는지를 판단하고, 백래쉬 제어 조건에 만족하면 상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 백래쉬 영역을 먼저 통과할 제1 모터 및 상기 제1 모터가 통과한 후 통과할 제2 모터를 포함하는 통과 순서를 설정하며, 상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 상기 제1 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시킨 후 제2 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시키는 차량 제어기를 포함한다.

Description

차량용 모터 제어 장치 및 방법{MOTOR CONTROLLING APPARATUS AND METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 모터 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로 전륜 및 후륜 각각에 연결된 모터를 이용하여 백래쉬(backlash) 시점에서 차량의 충격을 감소시킬 수 있는 차량용 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
세계적인 고유가 및 배기가스 규제로 친환경 정책과 연비 향상이 자동차 개발에서 핵심 과제가 되고 있다. 이에 따라 자동차를 개발하는 업체들은 친환경 정책에 부응하고, 연비 향상을 위해 연료 절감 및 배기가스 저감을 위한 기술 개발에 많은 노력을 기울이고 있다.
자동차를 개발하는 업체들은 배기가스에 의한 문제도 해결하고, 고 연비 달성을 위하여 친환경 차량의 기술 개발에 많은 관심과 노력을 기울이고 있다.
이때, 친환경 차량은 배기가스를 배출하지 않는 미래형 차량이다. 친환경 차량은 모터를 이용하여 주행하는 전기 차량(Electric Vehicle), 모터 및 엔진의 동력을 조합하여 주행하는 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle), 대용량의 고전압 배터리를 장착해 외부 전기로 충전할 수 있는 플로그인 하이브리드 차량(Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV) 등을 포함한다.
전기 차량은 주행 동력원으로서 배터리를 탑재하고, 이 배터리를 동력원으로 이용하는 모터에 의해 주행이 이루어진다. 이러한 전기 차량에서 가속 시에는 모터에서 구동 방향과 동일한 방향의 토크를 인가하여 가속하고, 타행 또는 감속 시에는 모터에서 구동 방향과 반대 방향의 토크를 인가하여 감속한다.
하지만 모터 토크의 방향이 변환될 때 모터 및 기어의 백래쉬로 인해 차량에 충격이 발생한다. 백래쉬로 인한 충격을 완화시키기 위해서는 토크의 방향이 변환될 때 모터 토크의 변화량을 작게 하여 제어한다. 그러나, 모터 토크 변화량을 작게하면 운전자의 의지와 다르게 차량의 가속 또는 감속되어 이질감이 발생하는 문제가 발생한다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 백래쉬 시점에서 전륜 및 후륜 각각에 연결된 모터를 제어할 수 있는 차량용 모터 제어 장치 및 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명의 실시 예는 백래쉬 시점에서 전륜 모터 토크 및 후륜 모터 토크의 합을 제어할 수 있는 차량용 모터 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 차량의 운전 상태 정보를 검출하는 상태 검출기; 전륜 및 후륜 각각에 연결된 전륜 모터 및 후륜 모터; 상기 전륜 모터 및 후륜 모터를 기반으로 백래쉬 제어 조건에 만족하는지를 판단하고, 백래쉬 제어 조건에 만족하면 상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 백래쉬 영역을 먼저 통과할 제1 모터 및 상기 제1 모터가 통과한 후 통과할 제2 모터를 포함하는 통과 순서를 설정하며, 상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 상기 제1 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시킨 후 제2 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시키는 차량 제어기를 포함하는 차량용 모터 제어 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 전륜 모터 및 후륜 모터 각각의 모터 토크 방향이 일치하는지를 판단하고, 상기 모터 토크 방향이 일치하면 상기 전륜 모터의 제1 구동토크 및 상기 후륜 모터의 제2 구동토크를 기반으로 생성값을 생성하고, 상기 생성값이 기준값 미만이면 상기 백래쉬 제어 조건을 만족한다고 판단할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 제1 구동토크와 제2 구동토크를 더하기 연산하여 연산값을 생성하고, 상기 연산값에 대한 절대값인 생성값을 생성할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 전륜 모터 및 상기 후륜 모터의 구동 효율 또는 미리 설정된 설정 순서를 기반으로 상기 통과 순서를 설정할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 제1 모터에 대한 제1 설정토크를 설정하고, 상기 운전 상태 정보를 기반으로 생성된 운전자 요구 토크 및 상기 제1 설정토크를 기반으로 제2 모터에 대한 제2 설정토크를 설정하며, 상기 제1 모터가 백래쉬 영역을 통과하는 제1 통과 시간에 상기 제1 설정토크를 기반으로 상기 제1 모터를 제어하고, 상기 제2 설정토크를 기반으로 제2 모터를 제어할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 제1 모터에 따른 제1 토크 제어맵을 확인하고, 상기 제1 토크 제어맵을 통해 상기 제1 설정토크를 설정할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 운전자 요구 토크에서 상기 제1 설정토크를 차감하여 상기 제2 설정토크를 설정할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 제2 모터에 대한 제3 설정토크를 설정하고, 상기 운전 상태 정보를 기반으로 생성된 운전자 요구 토크 및 상기 제3 설정토크를 기반으로 제1 모터에 대한 제4 설정토크를 설정하며, 상기 제2 모터가 백래쉬 영역을 통과하는 제2 통과 시간에 상기 제3 설정토크를 기반으로 제2 모터를 제어하고, 상기 제4 설정토크를 기반으로 제1 모터를 제어할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 제2 모터에 대한 제2 토크 제어맵을 확인하고, 상기 제2 토크 제어맵을 통해 상기 제3 설정토크를 설정할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 운전자 요구 토크에서 상기 제3 설정토크를 차감하여 상기 제4 설정토크를 설정할 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 전륜에 연결된 전륜 모터 및 후륜에 연결된 후륜 모터 각각의 모터 토크 방향이 일치하는지를 판단하는 단계; 상기 모터 토크 방향이 일치하면 상기 전륜 모터의 제1 구동토크 및 상기 후륜 모터의 제2 구동모터를 기반으로 생성값을 생성하는 단계; 상기 생성값이 기준값 미만인지를 판단하는 단계; 상기 생성값이 기준값 미만이면 상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 백래쉬 영역을 먼저 통과할 제1 모터 및 제1 모터가 통과한 후 통과할 제2 모터를 포함하는 통과 순서를 설정하는 단계; 상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 상기 제1 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시키는 단계; 및 상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 상기 제2 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시키는 단계를 포함하는 차량용 모터 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 백래쉬 시점에서 전륜 및 후륜 각각에 연결된 모터를 제어하여 차량의 충격을 감소시킬 수 있으며, 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 백래쉬 시점에서 전륜 모터 토크 및 후륜 모터 토크의 합을 제어하여 운전자의 요구 가속도를 만족시킬 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 방법 중 백래쉬 영역을 통과하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 방법 중 백래쉬 영역을 통과하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 모터 제어 장치 및 방법의 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 차량용 모터 제어 장치는 구동휠(20), 상태 검출기(70), 전륜 모터(110), 제1 감속기(115), 후륜 모터(120), 제2 감속기(125), 배터리(130), 제1 인버터(140), 제2 인버터(145) 및 차량 제어기(150)를 포함한다.
구동휠(20)은 차량이 주행하도록 전륜(30) 및 후륜(50)으로 구분된다.
전륜(30)에는 전륜 모터(110)가 연결되어 전륜 모터(110)로부터 공급되는 구동력에 의해 회전한다.
후륜(50)에는 후륜 모터(120)가 연결되어 후륜 모터(120)로부터 공급되는 구동력에 의해 회전한다.
상태 검출기(70)는 모터를 제어하기 위한 운전 상태 정보를 검출한다. 이를 위해, 상태 검출기(70)는 속도 측정부(73), 가속 페달 위치 센서(Accelerator Position Sensor: APS, 75) 및 브레이크 페달 위치 센서(Brake Position Sensor: BPS, 77)를 포함한다.
속도 측정부(73)는 차량의 속도를 측정하고, 측정한 차량 속도를 차량 제어기(150)에 제공한다. 이러한 속도 측정부(73)는 구동휠(20)에 장착될 수도 있다.
한편, 속도 측정부(73)가 구비되지 않을 경우에, 차량 제어기(150)는 GPS에서 수신한 GPS 신호를 이용하여 차량 속도를 연산할 수도 있다.
APS(75)는 운전자가 가속 페달을 누른 정도를 측정한다. 즉, APS(75)는 가속 페달의 위치값(가속 페달이 눌린 정도)을 측정하여 이에 대한 신호를 차량 제어기(150)에 제공한다. 가속 페달이 완전히 눌린 경우에는 가속 페달의 위치값이 100%이고, 가속 페달이 눌리지 않은 경우에는 가속 페달의 위치값이 0%일 수 있다.
APS(75)를 사용하는 대신 흡기 통로에 장착된 스로틀 밸브 개도 검출부를 사용할 수도 있다.
BPS(77)는 운전자가 브레이크 페달을 누른 정도를 측정한다. 즉, BPS(77)는 브레이크 페달의 위치값(브레이크 페달이 눌린 정도)을 측정하여 이에 대한 차량 제어기(150)에 전달한다. 브레이크 페달이 완전히 눌린 경우에는 브레이크 페달의 위치값이 100%이고, 브레이크 페달이 눌리지 않은 경우에는 브레이크 페달의 위치값이 0%일 수 있다.
전륜 모터(110)는 전륜(30)과 연결되며, 전륜(30)에 구동력을 공급한다. 즉, 전륜 모터(110)는 제1 인버터(140)로부터 인가되는 3상 교류 전압에 의해 동작되어 토크를 발생시킨다. 이때, 전륜 모터(110)는 정방향으로 회전하면서 토크를 발생시킬 수 있다.
전륜 모터(110)는 타행 주행 또는 회생 제동 시 발전기로 동작되어 전압을 배터리(130)에 공급한다. 이때, 전륜 모터(110)는 역방향으로 회전하면서 배터리(130)에 전압을 공급할 수 있다.
제1 감속기(115)는 구동휠(20)의 전륜(30)과 전륜 모터(110) 사이에 배치된다. 제1 감속기(115)는 전륜 모터(110)로부터 구동력을 공급받는다. 제1 감속기(115)는 전륜 모터(110)의 구동력을 구동휠(20)의 전륜(30)에 전달한다.
후륜 모터(120)는 후륜(50)과 연결되어 후륜(50)에 구동력을 공급한다. 즉, 후륜 모터(120)는 제2 인버터(145)로부터 인가되는 3상 교류 전압에 의해 동작되어 토크를 발생시킨다. 이때, 후륜 모터(120)는 정방향으로 회전하면서 토크를 발생시킬 수 있다.
후륜 모터(120)는 타행 주행 또는 회생 제동 시 발전기로 동작되어 전압을 배터리(130)에 공급한다. 이때, 후륜 모터(120)는 역방향으로 회전하면서 배터리(130)에 전압을 공급할 수 있다.
제2 감속기(125)는 구동휠(20)의 후륜(50)과 후륜 모터(120) 사이에 배치된다. 제2 감속기(125)는 후륜 모터(120)로부터 구동력을 공급받고, 후륜 모터(120)의 구동력을 구동휠(20)의 후륜(50)에 전달한다.
배터리(130)는 다수개의 단위 셀로 이루어지며, 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120)에 구동 전압을 제공하기 위한 고전압이 저장된다. 배터리(130)는 주행 모드 시 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120)에 구동 전압을 공급하고, 회생 제동 시 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120)에서 발전되는 전압으로 충전된다.
제1 인버터(140)는 전륜 모터(110) 및 배터리(130)와 연결되며, 전륜 모터(110)를 구동시킨다. 이를 위해, 제1 인버터(140)는 배터리(130)부터 전압을 공급받는다. 제1 인버터(140)는 배터리(130)로부터 공급받은 직류 전압을 3상 교류 전압로 변환하고, 변환한 3상 교류 전압을 통해 전륜 모터(110)를 구동시킨다.
제2 인버터(145)는 후륜 모터(120)와 연결되어 후륜 모터(120)를 구동시킨다. 제2 인버터(145)는 배터리(130)와 연결되어, 배터리(130)로부터 전압을 공급받는다. 제2 인버터(145)는 배터리(130)로부터 공급받은 직류 전압을 3상 교륜 전압으로 변환하여 후륜 모터(120)에 공급한다.
차량 제어기(150)는 차량의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어기로, 구동휠(20), 상태 검출기(70), 전륜 모터(110), 제1 감속기(115), 후륜 모터(120), 제2 감속기(125), 배터리(130), 제1 인버터(140) 및 제2 인버터(145)를 제어한다. 차량 제어기(150)는 상태 검출기(70)에서 검출한 운전 상태 정보를 기반으로 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120)를 제어하여 차량을 구동시킨다.
그리고 차량 제어기(150)는 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120)를 기반으로 백래쉬 제어 조건에 만족하는지를 판단하고, 백래쉬 제어 조건에 만족하면 백래쉬 영역을 통과시키기 위한 통과 순서를 설정한다. 이때, 차량 제어기(150)는 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120) 중 백래쉬 영역을 먼저 통과할 제1 모터를 설정하고, 제1 모터가 통과한 후 통과할 제2 모터를 설정하며, 제1 모터 및 제2 모터를 포함하는 통과 순서를 설정한다. 예를 들어, 차량 제어기(150)는 전륜 모터(110)를 제1 모터로 설정하고, 후륜 모터(120)를 제2 모터로 설정할 수 있다.
차량 제어기(150)는 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120) 중 제1 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시키고, 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120) 중 제2 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시킨다.
차량 제어기(150)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으며, 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다. 이러한 모터 제어 방법은 도 2 및 도 3을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
상기한 기능을 포함하는 본 발명의 따른 차량에서 통상적인 동작은 종래의 차량과 동일 내지 유사하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 차량에서 모터를 제어하기 위한 방법을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 차량 제어기(150)는 운전자에 의해 시동이 온되면 차량을 주행시킨다(S210). 즉, 차량 제어기(150)는 이그니션(ignition) 검출부(미도시)로부터 시동 온의 신호를 수신하여 시동이 온되는지를 확인할 수 있다. 차량 제어기(150)는 시동이 온되면 운전의 요구에 따라 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120) 중 적어도 하나를 구동시켜 차량을 주행시킬 수 있다.
차량 제어기(150)는 전륜 모터(110)와 후륜 모터(120) 각각의 모터 토크 방향이 일치하는지를 판단한다(S220). 즉, 차량 제어기(150)는 백래쉬를 제어하기 위한 조건이 만족하는지를 판단하기 위해 전륜 모터(110)의 모터 토크 방향과 후륜 모터(120)의 모터 토크 방향이 일치하는지를 판단한다.
한편, 차량 제어기(150)는 전륜 모터(110)의 모터 토크 방향과 후륜 모터(120)의 모터 토크 방향이 일치하지 않으면 단계 S210으로 리턴하여 운전자의 요구에 따라 차량을 주행시킬 수 있다.
차량 제어기(150)는 전륜 모터(110)와 후륜 모터(120) 각각의 모터 토크 방향이 일치하면 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120)의 구동토크를 기반으로 생성값을 생성한다(S230). 구체적으로, 전륜 모터(110)의 모터 토크 방향과 후륜 모터(120)의 모터 토크 방향이 일치하면, 차량 제어기(150)는 전륜 모터(110)의 제1 구동토크와 후륜 모터(120)의 제2 구동토크의 합에 대한 크기를 나타내는 생성값을 생성한다.
이때, 제1 구동토크 및 제2 구동토크는 운전 상태 정보를 기반으로 차량 제어기(150)에서 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120) 각각에 내린 지령을 통해 확인될 수 있다.
차량 제어기(150)는 생성값이 기준값 미만인지를 판단한다(S240). 즉, 차량 제어기(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 생성값이 기준값(a) 미만인지를 판단할 수 있다. 이때, 기준값은 미리 설정된 값으로, 백래쉬 영역에 근접하는지를 판단하기 위해 기준이 되는 값이다. 기준값은 작업자에 의해 설정되거나, 미리 지정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램 및 확률 모델)을 통해 설정될 수 있다. 백래쉬 영역은 도 5에 도시된 바와 같이 토크가 0이 되는 영역을 나타낼 수 있다.
한편, 차량 제어기(150)는 생성값이 기준값 이상이면 단계 S210으로 리턴하여 운전자의 요구에 따라 차량을 주행시킬 수 있다.
차량 제어기(150)는 생성값이 기준값 미만이면 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120)를 백래쉬 영역을 통과시키기 위해 통과 순서를 설정한다(S250). 구체적으로, 생성값이 기준값 미만이면, 차량 제어기(150)는 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120) 중 백래쉬 영역을 먼저 통과할 제1 모터를 설정하고, 제1 모터가 통과한 후 통과할 제2 모터를 설정한다. 차량 제어기(150)는 제1 모터 및 제2 모터를 포함하는 통과 순서를 설정한다.
이때, 차량 제어기(150)는 미리 설정된 설정 순서를 기반으로 통과 순서를 설정할 수 있다. 여기서, 설정 순서는 먼저 통과할 모터와 나중에 통과할 모터가 미리 설정된 것일 수 있다. 예를 들어, 설정 순서는 미리 통과할 모터를 전륜 모터(110)로 설정되어 있고, 나중에 통과할 모터를 후륜 모터(120)로 설정되어 있을 수 있다. 차량 제어기(150)는 설정 순서를 기반으로 제1 모터를 전륜 모터(110)로 설정하고, 제2 모터를 후륜 모터(120)로 설정할 수 있다.
그리고 차량 제어기(150)는 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120)의 구동 효율을 기반으로 통과 순서를 설정할 수 있다. 즉, 차량 제어기(150)는 전륜 모터(110)를 구동시킬 경우에 차량 전체 시스템에 대한 효율과 후륜 모터(120)를 구동시킬 경우에 차량 전체 시스템에 대한 효율을 확인하고, 효율이 좋은 모터를 제2 모터로 설정할 수 있다. 예를 들어, 전륜 모터(110)에 대한 구동 효율이 70%이고, 후륜 모터(120)에 대한 구동 효율이 80%이면, 차량 제어기(150)는 전륜 모터(110)를 제1 모터로 설정하고, 후륜 모터(120)를 제2 모터로 설정할 수 있다.
차량 제어기(150)는 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120) 중 제1 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시킨다(S260). 예를 들어, 통과 순서에 제1 모터가 전륜 모터(110)로 설정되어 있고, 제2 모터가 후륜 모터(120)로 설정되어 있으면, 차량 제어기(150)는 제1 모터에 해당하는 전륜 모터(110)를 제어하여 백래쉬 영역을 먼저 통과시킨다. 이렇게 제1 모터가 백래쉬 영역을 통과하는 방법은 도 3을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
차량 제어기(150)는 제2 모터를 통과시키기 위해 통과 제어 조건에 만족하는지를 판단한다(S270). 즉, 차량 제어기(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 제2 모터의 설정토크가 기준 토크(b) 미만인지를 판단하여 통과 제어 조건에 만족하는지를 판단할 수 있다. 이때, 차량 제어기(150)는 제2 모터의 설정토크에 대한 절대값이 기준 토크 미만인지를 판단할 수 있다. 여기서, 기준 토크는 제2 모터를 통과시키기 위해 기준되는 토크로, 미리 설정된 값일 수 있다. 기준 토크는 작업자에 의해 설정되거나, 미리 지정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램 및 확률 모델)을 통해 설정될 수 있다.
한편, 차량 제어기(150)는 통과 제어 조건에 만족하지 않으면 단계 S260으로 리턴하여 제1 모터의 백래쉬 영역 통과를 제어한다.
차량 제어기(150)는 통과 제어 조건에 만족하면 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120) 중 제2 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시킨다(S280). 예를 들어, 통과 순서에 제1 모터가 전륜 모터(110)로 설정되어 있고, 제2 모터가 후륜 모터(120)로 설정되어 있으면, 차량 제어기(150)는 제2 모터에 해당하는 후륜 모터(120)를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시킨다.
이렇게, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 장치는 시간차이를 두고 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120) 중 적어도 하나를 먼저 백래쉬 영역을 통과시킨 후 다른 하나를 통과시키므로 차량의 충격을 감소시킬 수 있어 운전자에게 이질감 제공을 최소화할 수 있으며, 연비를 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 방법 중 백래쉬 영역을 통과하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 차량 제어기(150)는 운전자 요구 토크를 확인한다(S310). 즉, 차량 제어기(150)는 상태 검출기(70)로부터 운전 상태 정보를 제공받고, 운전 상태 정보를 기반으로 생성된 운전자 요구 토크를 확인한다.
차량 제어기(150)는 백래쉬 영역을 먼저 통과할 제1 모터에 대한 제1 설정토크를 설정한다(S320). 다시 말하면, 차량 제어기(150)는 제1 모터에 따른 제1 토크 제어맵을 확인한다. 예를 들어, 제1 모터가 전륜 모터(110)일 경우 차량 제어기(150)는 전륜 모터(110)에 따른 토크 제어맵을 확인할 수 있고, 제1 모터가 후륜 모터(120)일 경우에 차량 제어기(150) 후륜 모터(120)에 따른 토크 제어맵을 확인할 수 있다. 여기서, 제1 토크 제어맵은 제1 모터가 백래쉬 영역을 통과할 때 충격을 최소화하기 위한 시간에 따른 토크 변동량을 나타낼 수 있다.
차량 제어기(150)는 제1 토크 제어맵을 통해 제1 모터를 구동시키기 위한 제1 설정토크를 설정한다. 예를 들어, 차량 제어기(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 모터가 백래쉬 영역을 통과하는 제1 통과 시간(510)에 대한 제1 모터의 제1 설정토크(530)를 설정할 수 있다.
차량 제어기(150)는 제2 모터에 대한 제2 설정토크를 설정한다(S330). 구체적으로, 차량 제어기(150)는 운전자 요구 토크에서 제1 설정토크를 차감하여 제2 모터를 구동시키기 위한 제2 설정토크를 설정한다. 예를 들어, 차량 제어기(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 통과 시간(510)에 대한 제2 모터의 제2 설정토크(540)를 설정할 수 있다.
차량 제어기(150)는 제1 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시킨다(S340). 즉, 차량 제어기(150)는 제1 모터가 백래쉬 영역을 통과하는 제1 통과 시간에 제1 설정토크를 기반으로 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120) 중 제1 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시킨다. 예를 들어, 제1 모터가 전륜 모터(110)이면, 차량 제어기(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 통과 시점(510)에 제1 설정토크(530)를 기반으로 전륜 모터(110)를 구동시켜 백래쉬 영역을 통과시킬 수 있다.
차량 제어기(150)는 제2 설정토크를 기반으로 제2 모터를 제어한다(S350). 즉, 차량 제어기(150)는 제1 모터가 통과하는 제1 통과 시점에 제2 설정토크를 기반으로 제2 모터를 구동시켜 운전자 요구 토크를 만족시킨다. 예를 들어, 제2 모터가 후륜 모터(120)이면, 차량 제어기(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 통과 시점(510)에 제2 설정토크(540)를 기반으로 후륜 모터(120)를 구동시켜 운전자 요구 토크를 만족시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 방법 중 백래쉬 영역을 통과하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 차량 제어기(150)는 운전자 요구 토크를 확인한다(S410). 즉, 차량 제어기(150)는 상태 검출기(70)로부터 운전 상태 정보에 따른 운전자 요구 토크를 확인한다.
차량 제어기(150)는 제2 모터에 대한 제3 설정토크를 설정한다(S420). 다시 말하면, 차량 제어기(150)는 제2 모터에 따른 제2 토크 제어맵을 확인한다. 이때, 제2 모터 제어맵은 제2 모터가 백래쉬 영역을 통과할 때 충격을 최소화하기 위한 시간에 따른 토크 변동량을 나타낼 수 있다.
차량 제어기(150)는 제2 토크 제어맵을 통해 제2 모터에 대한 제3 설정토크를 설정한다. 예를 들어, 차량 제어기(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 제2 모터가 백래쉬 영역을 통과하는 제2 통과 시간(520)에 대한 제2 모터의 제3 설정토크(550)를 설정할 수 있다.
차량 제어기(150)는 제1 모터에 대한 제4 설정토크를 설정한다(S430). 다시 말하면, 차량 제어기(150)는 운전자 요구 토크에서 제3 설정토크를 차감하여 제1 모터를 구동시키기 위한 제4 설정토크를 설정한다. 예를 들어, 차량 제어기(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 제2 통과 시간에 대한 제1 모터의 제4 설정토크(560)를 설정할 수 있다.
차량 제어기(150)는 제2 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시킨다(S440). 구체적으로, 차량 제어기(150)는 제2 모터가 백래쉬 영역을 통과하는 제2 통과 시간에 제3 설정토크를 기반으로 전륜 모터(110) 및 후륜 모터(120) 중 제1 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시킨다. 예를 들어, 제2 모터가 후륜 모터(120)이면, 차량 제어기(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 제2 통과 시간(520)에 제3 설정토크(550)를 기반으로 후륜 모터(120)를 구동시켜 백래쉬 영역을 통과시킬 수 있다.
차량 제어기(150)는 제4 설정토크를 기반으로 제1 모터를 제어한다(S450). 즉, 차량 제어기(150)는 제2 모터가 통과하는 제2 통과 시점에 제4 설정토크를 기반으로 제1 모터를 구동시켜 운전자 요구 토크를 만족시킨다. 예를 들어, 제1 모터가 전륜 모터(110)이면, 차량 제어기(150)는 도 5에 도시된 바와 같이 제2 통과 시점(520)에 제4 설정토크(560)를 기반으로 전륜 모터(110)를 구동시켜 운전자 요구 토크를 만족시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
20: 구동휠
70: 상태 검출기
110: 전륜 모터
115, 125: 감속기
120: 후륜 모터
130: 배터리
140, 145: 인버터
150: 차량 제어기

Claims (17)

  1. 차량의 운전 상태 정보를 검출하는 상태 검출기;
    전륜 및 후륜 각각에 연결된 전륜 모터 및 후륜 모터;
    상기 전륜 모터 및 후륜 모터를 기반으로 백래쉬 제어 조건에 만족하는지를 판단하고, 백래쉬 제어 조건에 만족하면 상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 백래쉬 영역을 먼저 통과할 제1 모터 및 상기 제1 모터가 통과한 후 통과할 제2 모터를 포함하는 통과 순서를 설정하며, 상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 상기 제1 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시킨 후 제2 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시키는 차량 제어기를 포함하며,
    상기 차량 제어기는 상기 전륜 모터 및 후륜 모터 각각의 모터 토크 방향이 일치하는지를 판단하고, 상기 모터 토크 방향이 일치하면 상기 전륜 모터의 제1 구동토크 및 상기 후륜 모터의 제2 구동토크를 기반으로 생성값을 생성하고, 상기 생성값이 기준값 미만이면 상기 백래쉬 제어 조건을 만족한다고 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 제1 구동토크와 제2 구동토크의 합에 대한 크기를 나타내는 생성값을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 전륜 모터 및 상기 후륜 모터의 구동 효율 또는 미리 설정된 설정 순서를 기반으로 상기 통과 순서를 설정하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 제1 모터에 대한 제1 설정토크를 설정하고, 상기 운전 상태 정보를 기반으로 생성된 운전자 요구 토크 및 상기 제1 설정토크를 기반으로 제2 모터에 대한 제2 설정토크를 설정하며, 상기 제1 모터가 백래쉬 영역을 통과하는 제1 통과 시간에 상기 제1 설정토크를 기반으로 상기 제1 모터를 제어하고, 상기 제2 설정토크를 기반으로 제2 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 제1 모터에 따른 제1 토크 제어맵을 확인하고, 상기 제1 토크 제어맵을 통해 상기 제1 설정토크를 설정하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 운전자 요구 토크에서 상기 제1 설정토크를 차감하여 상기 제2 설정토크를 설정하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 제2 모터에 대한 제3 설정토크를 설정하고, 상기 운전 상태 정보를 기반으로 생성된 운전자 요구 토크 및 상기 제3 설정토크를 기반으로 제1 모터에 대한 제4 설정토크를 설정하며, 상기 제2 모터가 백래쉬 영역을 통과하는 제2 통과 시간에 상기 제3 설정토크를 기반으로 제2 모터를 제어하고, 상기 제4 설정토크를 기반으로 제1 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 제2 모터에 대한 제2 토크 제어맵을 확인하고, 상기 제2 토크 제어맵을 통해 상기 제3 설정토크를 설정하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 운전자 요구 토크에서 상기 제3 설정토크를 차감하여 상기 제4 설정토크를 설정하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  11. 전륜에 연결된 전륜 모터 및 후륜에 연결된 후륜 모터 각각의 모터 토크 방향이 일치하는지를 판단하는 단계;
    상기 모터 토크 방향이 일치하면 상기 전륜 모터의 제1 구동토크 및 상기 후륜 모터의 제2 구동토크를 기반으로 생성값을 생성하는 단계;
    상기 생성값이 기준값 미만인지를 판단하는 단계;
    상기 생성값이 기준값 미만이면 상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 백래쉬 영역을 먼저 통과할 제1 모터 및 제1 모터가 통과한 후 통과할 제2 모터를 포함하는 통과 순서를 설정하는 단계;
    상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 상기 제1 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시키는 단계; 및
    상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 상기 제2 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시키는 단계;
    를 포함하는 차량용 모터 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 생성값을 생성하는 단계는
    상기 제1 구동토크와 상기 제2 구동토크의 합에 대한 크기를 나타내는 생성값을 생성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 상기 제1 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시키는 단계는
    운전 상태 정보에 따른 운전자 요구 토크를 확인하는 단계;
    상기 제1 모터에 대한 제1 설정토크를 설정하는 단계;
    상기 운전자 요구 토크에서 상기 제1 설정토크를 차감하여 제2 모터에 대한 제2 설정토크를 설정하는 단계;
    상기 제1 모터가 백래쉬 영역을 통과하는 제1 통과 시간에 상기 제1 설정토크를 기반으로 상기 전륜 모터 및 상기 후륜 모터 중 제1 모터에 해당하는 모터를 제어하여 상기 백래쉬 영역을 통과시키는 단계; 및
    상기 제2 설정토크를 기반으로 상기 전륜 모터 및 상기 후륜 모터 중 상기 제2 모터에 해당하는 모터를 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 설정토크를 설정하는 단계는
    상기 제1 모터에 대한 제1 토크 제어맵을 확인하는 단계; 및
    상기 제1 토크 제어맵을 통해 상기 제1 모터에 대한 제1 설정토크를 설정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 상기 제2 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시키는 단계는
    상기 제2 설정토크가 기준 토크 미만인지를 판단하는 단계; 및
    상기 제2 설정토크가 기준 토크 미만이면 상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 상기 제2 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 전륜 모터 및 후륜 모터 중 상기 제2 모터에 해당하는 모터를 제어하여 백래쉬 영역을 통과시키는 단계는
    운전 상태 정보에 따른 운전자 요구 토크를 확인하는 단계;
    상기 제2 모터에 대한 제3 설정토크를 설정하는 단계;
    상기 운전자 요구 토크에서 상기 제3 설정토크를 차감하여 제1 모터에 대한 제4 설정토크를 설정하는 단계;
    상기 제2 모터가 백래쉬 영역을 통과하는 제2 통과 시간에 상기 제3 설정토크를 기반으로 상기 전륜 모터 및 상기 후륜 모터 중 제2 모터에 해당하는 모터를 제어하여 상기 백래쉬 영역을 통과시키는 단계; 및
    상기 제4 설정토크를 기반으로 상기 전륜 모터 및 상기 후륜 모터 중 상기 제1 모터에 해당하는 모터를 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제3 설정토크를 설정하는 단계는
    상기 제2 모터에 대한 제2 토크 제어맵을 확인하는 단계; 및
    상기 제2 토크 제어맵을 통해 상기 제2 모터에 대한 제3 설정토크를 설정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 방법.
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