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KR20210076489A - 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

전기자동차의 회생제동토크 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR20210076489A
KR20210076489A KR1020190167762A KR20190167762A KR20210076489A KR 20210076489 A KR20210076489 A KR 20210076489A KR 1020190167762 A KR1020190167762 A KR 1020190167762A KR 20190167762 A KR20190167762 A KR 20190167762A KR 20210076489 A KR20210076489 A KR 20210076489A
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South Korea
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regenerative braking
torque
braking torque
disturbance
electric vehicle
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KR1020190167762A
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Inventor
김상준
손희운
유성훈
김주영
조규환
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 전기자동차의 거동 모델에 기초하여 구동모터의 회생제동토크를 보상함으로써, ABS가 최대 한도로 동작 영역에 진입하지 않도록 하여 회생제동을 통한 에너지 회수율을 극대화할 수 있는 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치에 있어서, 전기자동차의 거동 모델과 실제 거동 간의 차이에서 특정 주파수 대역의 외란을 추출하는 외란 추출부; 및 상기 외란 추출부에 의해 추출된 외란에 기초하여 회생제동토크를 보상하는 토크 보상부를 포함한다.

Description

전기자동차의 회생제동토크 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING REGENERATIVE BRAKING TORQUE OF ELECTRIC VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 전기자동차에 구비된 ABS(Anti-lock Brake System)가 동작 영역에 진입하지 않도록 구동모터(Driving Motor)의 회생제동토크를 제어하는 기술에 관한 것이다.
차량에 구비된 ABS(Anti-lock Brake System)는 제동시 휠에 지속적으로 제동력을 가하지 않고, 주기적(일례로, 1초에 10회 이상)으로 가하는 펌핑 동작을 수행하여 휠의 잠김(wheel lock) 현상을 방지한다. 이때, ABS는 차체의 속도와 휠의 속도를 비교하여 그 차이가 임계치를 초과하면 휠의 잠김 현상이 발생한 것으로 판단하여 동작을 개시한다.
전기자동차에는 제동시 구동모터를 발전기로서 동작하게 하여 에너지를 얻는 회생제동 시스템이 장착되어 있다. ABS가 구비된 전기자동차는 회생제동시 ABS가 동작하게 되면 회생제동을 중단해야 하기 때문에 회생제동을 통해 충분한 에너지를 회수할 수 없다.
목표 슬립량을 결정하고 이를 추종하도록 모터를 제어하여 회생제동을 통한 에너지 회수율을 향상시키는 종래의 기술은 목표 슬립량을 결정하기 위해 차체의 속도를 추정해야 하고, 아울러 자체의 속도를 추정하기 위해 추가로 센서를 구비해야 하는 단점이 있다.
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.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전기자동차의 거동 모델에 기초하여 구동모터의 회생제동토크를 보상함으로써, ABS가 최대 한도로 동작 영역에 진입하지 않도록 하여 회생제동을 통한 에너지 회수율을 극대화할 수 있는 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, ABS가 탑재된 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치에 있어서, 전기자동차의 거동 모델과 실제 거동 간의 차이에서 특정 주파수 대역의 외란을 추출하는 외란 추출부; 및 상기 외란 추출부에 의해 추출된 외란에 기초하여 회생제동토크를 보상하는 토크 보상부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 토크 보상부는 상기 외란 추출부에 의해 추출된 외란을 상쇄시키는 보상토크를 산출하고, 상기 회생제동토크에서 상기 보상토크를 감산할 수 있다.
또한, 상기 토크 보상부는 상기 산출한 보상토크에 의한 히스테리시스(Hysteresis) 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 토크 보상부는 상기 보상토크의 변화율을 설정할 수 있다. 이때, 상기 토크 보상부는 상기 회생제동토크를 증가시키는 경우에는 상기 보상토크를 분할 적용하고, 상기 회생제동토크를 감소시키는 경우에는 상기 보상토크를 일괄 적용할 수 있다.
또한, 상기 외란 추출부는 휠속을 입력받으면 토크를 출력하는 전달함수 형태의 역공칭모델; 상기 역공칭모델로부터 출력된 토크에서 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 통해 보상된 회생제동토크를 감산하여 1차 외란을 추출하는 제1 감산기; 및 상기 제1 감산기에 의해 추출된 1차 외란을 필터링하여 최종 외란을 추출하는 필터를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 필터는 저주파 대역에서 제1 주파수 성분을 통과시키는 제1 LPF; 저주파 대역에서 제2 주파수 성분을 통과시키는 제2 LPF; 상기 제1 주파수 성분에서 상기 제2 주파수 성분을 감산하여 최종 외란을 추출하는 제2 감산기; 및 상기 최종 외란의 노이즈 성분을 제거하는 제3 LPF를 포함할 수 있다.
또한, 상기 토크 보상부는 상기 필터에 의해 추출된 최종 외란을 상쇄시키는 보상토크를 산출하는 보상토크 산출기; 상기 보상토크 산출기에 의해 산출된 보상토크에 의한 히스테리시스(Hysteresis) 현상을 방지하는 히스테리시스 비교기; 상기 회생제동토크를 증가시키는 경우에는 상기 히스테리시스 비교기로부터 전달받은 보상토크를 기준 시간내에 균등 분할하여 제3 감산기로 입력하고, 상기 회생제동토크를 감소시키는 경우에는 상기 히스테리시스 비교기로부터 전달받은 보상토크를 기준 시간내에 제3 감산기로 일괄 입력하는 레이트 리미터; 및 상기 회생제동토크에서 상기 레이트 리미터로부터 입력되는 보상토크를 감산하여 상기 회생제동토크를 보상하는 제3 감산기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 토크 보상부는 상기 역공칭모델에 기초하여 회생제동토크의 보상이 가능한 시점까지 ABS(Anti-lock Brake System)의 동작을 최대한 지연시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, ABS가 탑재된 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법에 있어서, 외란 추출부가 전기자동차의 거동 모델과 실제 거동 간의 차이에서 특정 주파수 대역의 외란을 추출하는 단계; 및 토크 보상부가 상기 추출된 외란에 기초하여 회생제동토크를 보상하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 회생제동토크를 보상하는 단계는, 상기 외란 추출부에 의해 추출된 외란을 상쇄시키는 보상토크를 산출하는 단계; 및 상기 회생제동토크에서 상기 보상토크를 감산하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회생제동토크를 보상하는 단계는, 상기 산출한 보상토크에 의한 히스테리시스(Hysteresis) 현상을 방지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 방법은 상기 산출한 보상토크의 변화율을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 산출한 보상토크의 변화율을 설정하는 단계는, 상기 회생제동토크를 증가시키는 경우 상기 보상토크를 분할 적용하는 단계; 및 상기 회생제동토크를 감소시키는 경우 상기 보상토크를 일괄 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외란을 추출하는 단계는, 역공칭모델로부터 출력된 토크에서 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 통해 보상된 회생제동토크를 감산하여 1차 외란을 추출하는 단계; 및 상기 추출된 1차 외란을 필터링하여 최종 외란을 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 최종 외란을 추출하는 단계는, 저주파 대역에서 제1 주파수 성분을 통과시키는 단계; 저주파 대역에서 제2 주파수 성분을 통과시키는 단계; 상기 제1 주파수 성분에서 상기 제2 주파수 성분을 감산하여 최종 외란을 추출하는 단계; 및 상기 최종 외란의 노이즈 성분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회생제동토크를 보상하는 단계는, 보상토크 산출기가 상기 최종 외란을 상쇄시키는 보상토크를 산출하는 단계; 히스테리시스 비교기가 산출된 보상토크에 의한 히스테리시스(Hysteresis) 현상을 방지하는 단계; 레이트 리미터가 상기 회생제동토크를 증가시키는 경우에는 상기 히스테리시스 비교기로부터 전달받은 보상토크를 기준 시간내에 균등 분할하여 감산기로 입력하는 단계; 상기 레이트 리미터가 상기 회생제동토크를 감소시키는 경우에는 상기 히스테리시스 비교기로부터 전달받은 보상토크를 기준 시간내에 감산기로 일괄 입력하는 단계; 및 감산기가 상기 회생제동토크에서 상기 레이트 리미터로부터 입력되는 보상토크를 감산하여 상기 회생제동토크를 보상하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회생제동토크를 보상하는 단계는, 상기 역공칭모델에 기초하여 회생제동토크의 보상이 가능한 시점까지 ABS(Anti-lock Brake System)의 동작을 최대한 지연시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치 및 방법은, 전기자동차의 거동 모델에 기초하여 구동모터의 회생제동토크를 보상함으로써, ABS가 최대 한도로 동작 영역에 진입하지 않도록 하여 회생제동을 통한 에너지 회수율을 극대화할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치에 대한 구성도,
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치에 구비된 역공칭모델을 도출하는데 이용되는 슬립률과 제동력 간의 관계를 나타내는 도면,
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치에 구비된 필터의 구조를 나타내는 도면,
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치에 구비된 필터 내 각 LPF의 출력을 나타내는 도면,
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치의 성능을 나타내는 도면,
도 6 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치에 대한 구성도,
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법에 대한 흐름도,
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치에 대한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치(100)는, 외란 추출부(disturbance extractor, 10) 및 토크 보상부(20)를 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치(100)를 실시하는 방식에 따라 각 구성요소는 서로 결합되어 하나로 구현될 수도 있고, 일부의 구성요소가 생략될 수도 있다. 특히, 외란 추출부(10)의 기능과 토크 보상부(20)의 기능은 제어부(Controller)에 의해 수행되도록 구현될 수도 있다. 여기서, 제어부는 하드웨어의 형태로 구현되거나, 또는 소프트웨어의 형태로 구현되거나, 또는 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로 구현될 수 있다. 바람직하게는, 제어부는 마이크로프로세서로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 외란 추출부(10)는 전기자동차의 거동 모델과 실제 거동 간의 차이에서 특정 주파수 대역의 외란을 추출한다.
이러한 외란 추출부(10)는 역공칭모델(11)과 감산기(12) 및 필터(13)를 구비할 수 있다.
역공칭모델(11)은 전기자동차의 거동 모델로서 휠속(휠의 속도)을 입력받으면 토크를 출력하는 전달함수(
Figure pat00001
) 형태로 구현될 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 역공칭모델(11)에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치에 구비된 역공칭모델을 도출하는데 이용되는 슬립률과 제동력 간의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, '210'은 서로 다른 노면의 마찰력에 따른 전기자동차의 슬립률과 제동력 간의 관계를 나타낸다. 노면마다 최대 제동력의 차이는 있으나 특정 슬립 영역에서 안정적으로 최대 제동력을 유지한다.
휠의 관성(Jwhl)과 전기자동차의 관성(Jeq)을 슬립률과 관련지어 정리하면 하기의 [수학식 1]과 같다.
[수학식 1]
Figure pat00002
여기서, m는 전기자동차의 질량, Reff는 타이어 동반경, λ는 슬립률을 각각 나타낸다. 이때, λ는 하기의 [수학식 2]와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00003
여기서, ω는 휠 회전수, v는 차속(차량의 속도)를 각각 나타낸다.
상기 [수학식 1]에서 슬립률을 0이라 가정하면 공칭모델의 관성(Jn)은 하기의 [수학식 3]과 같다.
[수학식 3]
Figure pat00004
결국, 공칭모델(Gn(s))은 하기의 [수학식 4]와 같다.
[수학식 4]
Figure pat00005
따라서, 역공칭모델(
Figure pat00006
)은 하기의 [수학식 5]와 같다.
[수학식 5]
Figure pat00007
감산기(12)는 역공칭모델의 출력(토크값)에서 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 통해 보상된 회생제동토크(회생제동토크값)를 빼는 연산을 수행한다. 이렇게 연산된 결과는 1차 외란을 나타낸다.
필터(13)는 1차 외란에서 특정 주파수 대역의 최종 외란을 추출한다.
필터(13)는 LPF(Low Pass Filter)로 구현되어 고주파 노이즈가 제거된 최종 외란을 추출할 수 있다.
필터(13)는 HPF(High Pass Filter)로 구현되어 특정 주파수 이상의 최종 외란을 추출할 수 있다.
필터(13)는 BPF(Band Pass Filter)로 구현되어 특정 주파수 대역의 최종 외란을 추출할 수 있다.
필터(13)는 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 LPF로 구현될 수도 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치에 구비된 필터의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치에 구비된 필터(13)는, 저주파 대역에서 높은 주파수 성분을 통과시키는 제1 시정수를 갖는 제1 LPF(131), 저주파 대역에서 낮은 주파수 성분을 통과시키는 제2 시정수를 갖는 제2 LPF(132), 제1 LPF(131)를 통과한 주파수 성분에서 제2 LPF(132)를 통과한 주파수 성분을 빼는 연산을 수행하는 감산기(133), 및 감산기(133)의 감산 결과에서 노이즈 성분을 제거하는 제3 LPF(134)를 포함할 수 있다.
제1 LPF(131)는 1차 외란(draw)을 필터링하여 제1 주파수 성분(
Figure pat00008
)을 통과시킨다. 이때, 제1 주파수 성분은 휠 슬립 발생시 감지되는 외란을 나타낸다.
제2 LPF(132)는 1차 외란(draw)을 필터링하여 제2 주파수 성분(
Figure pat00009
)을 통과시킨다. 이때, 제2 주파수 성분은 경사도, 하중 변화, 주행 부하의 변동에 대한 외란을 나타낸다.
감산기(133)는 제1 주파수 성분에서 제2 주파수 성분을 감산하여 최종 외란(
Figure pat00010
)을 추출한다.
제3 LPF(134)는 최종 외란의 노이즈 성분을 제거한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치에 구비된 필터 내 각 LPF의 출력을 나타내는 도면이다.
도 4에서, '411'은 제1 LPF(131)의 출력으로서 제1 주파수 성분을 나타내고, '412'는 제2 LPF(132)의 출력으로서 제2 주파수 성분을 나타내며, '413'은 제3 LPF(134)의 출력으로서 최종 외란을 나타낸다.
다음으로, 토크 보상부(20)는 외란 추출부(10)에 의해 추출된 외란에 기초하여 회생제동토크를 보상한다. 즉, 토크 보상부(20)는 외란 추출부(10)에 의해 추출된 외란이 0이 되게 하는 보상토크(외란을 상쇄시키는 보상토크)를 산출하고, 회생제동토크(회생제동 요구토크)에서 상기 산출한 보상토크를 빼는 역할(보상)을 수행한다.
토크 보상부(20)는 상기 산출한 보상토크에 의한 히스테리시스(Hysteresis) 현상을 방지하기 위해, 상기 산출한 보상토크가 제1 기준값 미만이면 회생제동토크의 보상을 수행하고, 상기 산출한 보상토크가 제2 기준값 이상이면 보상을 수행하지 않을 수 있다. 이때, 제1 기준값은 제2 기준값보다 큰 값으로 설정되는 것이 바람직하다.
토크 보상부(20)는 보상토크의 변화율을 설정할 수 있다. 예를 들어, 보상토크가 - 10인 경우(회생제동토크를 증가시키는 경우), 100ms 내에 회생제동토크에 10을 더해야 한다면, 한번에 10을 더하는 것이 아니라 10ms 단위로 1씩 더할 수 있다. 이는 충격(shock)을 방지하기 위함이다.
다른 예로, 보상토크가 10인 경우(회생제동토크를 감소시키는 경우), 100ms 내에 회생제동토크에서 10을 빼야 한다면, 한번에 10을 차감함으로서 빠른 응답 특성을 갖도록 한다.
이러한 토크 보상부(20)는 보상토크 산출기(21), 히스테리시스 비교기(22), 레이트 리미터(23), 및 감산기(24)를 포함할 수 있다.
보상토크 산출기(21)는 외란 추출부(10)에 의해 추출된 최종 외란이 0이 되게 하는 보상토크(외란을 상쇄시키는 보상토크)를 산출한다.
히스테리시스 비교기(22)는 보상토크 산출기(21)에 의해 산출된 보상토크에 의한 히스테리시스(Hysteresis) 현상을 방지하기 위해, 보상토크 산출기(21)에 의해 산출된 보상토크가 제1 기준값 미만이면 레이트 리미터(23)로 전달하고, 보상토크 산출기(21)에 의해 산출된 보상토크가 제2 기준값 이상이면 레이트 리미터(23)로 전달하지 않는다.
레이트 리미터(23)는 회생제동토크를 증가시키는 경우에는 히스테리시스 비교기(22)로부터 전달받은 보상토크를 기준 시간내에 균등 분할하여 감산기(24)로 입력하고, 회생제동토크를 감소시키는 경우에는 히스테리시스 비교기(22)로부터 전달받은 보상토크를 기준 시간내에 감산기(24)로 일괄 입력한다.
감산기(24)는 회생제동토크에서 레이트 리미터(23)로부터 입력되는 보상토크를 감산하여 회생제동토크를 보상한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치의 성능을 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 방식은 회생제동토크의 제어가 이루어지지 않기 때문에 특정시점(510)에 ABS가 동작하여 회생제동이 중단되는 것을 알 수 있다. 여기서, 특정시점(510)은 차속(511)과 휠속(512)의 차이가 임계치를 초과한 시점이다.
이에 반해, 본 발명의 방식은 회생제동토크의 제어가 이루어지기 때문에 ABS의 동작을 방지하거나 최대한 지연시켜 회생제동시간을 연장시킬 수 있다. 즉, 역공칭모델이나 공칭모델에 기초하여 지속적으로 회생제동토크의 보상이 가능하면 ABS의 동작을 완전히 방지할 수 있다. 또한, 역공칭모델이나 공칭모델에 기초하여 회생제동토크의 보상이 가능한 시점까지 ABS의 동작을 지연시킬 수 있다.
도 6 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치에 대한 구성도로서, 토크 보상부(20)의 구조는 도 1과 동일하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 외란 추출부(30)는 전기자동차의 거동 모델과 실제 거동 간의 차이에서 특정 주파수 대역의 외란을 추출한다.
이러한 외란 추출부(30)는 공칭모델(31)과 감산기(32) 및 필터(33)를 구비할 수 있다.
공칭모델(31)은 전기자동차의 거동 모델로서 토크를 입력받으면 휠속(휠의 속도)을 출력하는 전달함수(Gn) 형태로 구현될 수 있다.
감산기(32)는 공칭모델의 출력(휠속)에서 차량의 휠속을 빼는 연산을 수행한다. 이렇게 연산된 결과는 1차 외란을 나타낸다.
필터(33)는 1차 외란에서 특정 주파수 대역의 최종 외란을 추출한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법에 대한 흐름도이다.
먼저, 외란 추출부(10)가 전기자동차의 거동 모델과 실제 거동 간의 차이에서 특정 주파수 대역의 외란(토크)을 추출한다(701).
이후, 토크 보상부(20)가 외란 추출부(10)에 의해 추출된 외란에 기초하여 회생제동토크를 보상한다(702).
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법은 컴퓨팅 시스템을 통해서도 구현될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(1000)은 시스템 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, SSD(Solid State Drive), 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 외란 추출부
11: 역공칭모델
12: 감산기
13: 필터
20: 토크 보상부
21: 보상토크 산출기
22: 히스테리시스 비교기
23: 레이트 리미터
24: 감산기

Claims (18)

  1. ABS(Anti-lock Brake System)가 탑재된 전기자동차의 회생제동토크를 제어하는 장치에 있어서,
    전기자동차의 거동 모델과 실제 거동 간의 차이에서 특정 주파수 대역의 외란을 추출하는 외란 추출부; 및
    상기 외란 추출부에 의해 추출된 외란에 기초하여 회생제동토크를 보상하는 토크 보상부
    를 포함하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 토크 보상부는,
    상기 외란 추출부에 의해 추출된 외란을 상쇄시키는 보상토크를 산출하고, 상기 회생제동토크에서 상기 보상토크를 감산하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 토크 보상부는,
    상기 산출한 보상토크에 의한 히스테리시스(Hysteresis) 현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 토크 보상부는,
    상기 보상토크의 변화율을 설정하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 토크 보상부는,
    상기 회생제동토크를 증가시키는 경우에는 상기 보상토크를 분할 적용하고, 상기 회생제동토크를 감소시키는 경우에는 상기 보상토크를 일괄 적용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 외란 추출부는,
    휠속을 입력받으면 토크를 출력하는 전달함수 형태의 역공칭모델;
    상기 역공칭모델로부터 출력된 토크에서 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 통해 보상된 회생제동토크를 감산하여 1차 외란을 추출하는 제1 감산기; 및
    상기 제1 감산기에 의해 추출된 1차 외란을 필터링하여 최종 외란을 추출하는 필터
    를 포함하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 필터는,
    저주파 대역에서 제1 주파수 성분을 통과시키는 제1 LPF;
    저주파 대역에서 제2 주파수 성분을 통과시키는 제2 LPF;
    상기 제1 주파수 성분에서 상기 제2 주파수 성분을 감산하여 최종 외란을 추출하는 제2 감산기; 및
    상기 최종 외란의 노이즈 성분을 제거하는 제3 LPF
    를 포함하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 토크 보상부는,
    상기 필터에 의해 추출된 최종 외란을 상쇄시키는 보상토크를 산출하는 보상토크 산출기;
    상기 보상토크 산출기에 의해 산출된 보상토크에 의한 히스테리시스(Hysteresis) 현상을 방지하는 히스테리시스 비교기;
    상기 회생제동토크를 증가시키는 경우에는 상기 히스테리시스 비교기로부터 전달받은 보상토크를 기준 시간내에 균등 분할하여 제3 감산기로 입력하고, 상기 회생제동토크를 감소시키는 경우에는 상기 히스테리시스 비교기로부터 전달받은 보상토크를 기준 시간내에 제3 감산기로 일괄 입력하는 레이트 리미터; 및
    상기 회생제동토크에서 상기 레이트 리미터로부터 입력되는 보상토크를 감산하여 상기 회생제동토크를 보상하는 제3 감산기
    를 포함하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 토크 보상부는,
    상기 역공칭모델에 기초하여 회생제동토크의 보상이 가능한 시점까지 ABS(Anti-lock Brake System)의 동작을 지연시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 장치.
  10. ABS(Anti-lock Brake System)가 탑재된 전기자동차의 회생제동토크를 제어하는 방법에 있어서,
    외란 추출부가 전기자동차의 거동 모델과 실제 거동 간의 차이에서 특정 주파수 대역의 외란을 추출하는 단계; 및
    토크 보상부가 상기 추출된 외란에 기초하여 회생제동토크를 보상하는 단계
    를 포함하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 회생제동토크를 보상하는 단계는,
    상기 외란 추출부에 의해 추출된 외란을 상쇄시키는 보상토크를 산출하는 단계; 및
    상기 회생제동토크에서 상기 보상토크를 감산하는 단계
    를 포함하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 회생제동토크를 보상하는 단계는,
    상기 산출한 보상토크에 의한 히스테리시스(Hysteresis) 현상을 방지하는 단계
    를 더 포함하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 산출한 보상토크의 변화율을 설정하는 단계
    를 더 포함하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 산출한 보상토크의 변화율을 설정하는 단계는,
    상기 회생제동토크를 증가시키는 경우 상기 보상토크를 분할 적용하는 단계; 및
    상기 회생제동토크를 감소시키는 경우 상기 보상토크를 일괄 적용하는 단계
    를 포함하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 외란을 추출하는 단계는,
    역공칭모델로부터 출력된 토크에서 PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 통해 보상된 회생제동토크를 감산하여 1차 외란을 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 1차 외란을 필터링하여 최종 외란을 추출하는 단계
    를 포함하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 최종 외란을 추출하는 단계는,
    저주파 대역에서 제1 주파수 성분을 통과시키는 단계;
    저주파 대역에서 제2 주파수 성분을 통과시키는 단계;
    상기 제1 주파수 성분에서 상기 제2 주파수 성분을 감산하여 최종 외란을 추출하는 단계; 및
    상기 최종 외란의 노이즈 성분을 제거하는 단계
    를 포함하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 회생제동토크를 보상하는 단계는,
    보상토크 산출기가 상기 최종 외란을 상쇄시키는 보상토크를 산출하는 단계;
    히스테리시스 비교기가 산출된 보상토크에 의한 히스테리시스(Hysteresis) 현상을 방지하는 단계;
    레이트 리미터가 상기 회생제동토크를 증가시키는 경우에는 상기 히스테리시스 비교기로부터 전달받은 보상토크를 기준 시간내에 균등 분할하여 감산기로 입력하는 단계;
    상기 레이트 리미터가 상기 회생제동토크를 감소시키는 경우에는 상기 히스테리시스 비교기로부터 전달받은 보상토크를 기준 시간내에 감산기로 일괄 입력하는 단계; 및
    감산기가 상기 회생제동토크에서 상기 레이트 리미터로부터 입력되는 보상토크를 감산하여 상기 회생제동토크를 보상하는 단계
    를 포함하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 회생제동토크를 보상하는 단계는,
    상기 역공칭모델에 기초하여 회생제동토크의 보상이 가능한 시점까지 ABS(Anti-lock Brake System)의 동작을 지연시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 회생제동토크 제어 방법.
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