초록

 인휠모터의 사용 증가에 따라, 전동화 차량의 효율성과 주행 성능이 향상되고 있다. 그러나 인휠모터는 외부 충격, 하중 변화, 높은 회전 속도 및 열적 스트레스 등의 요인으로 인해 고장에 취약하다. 인휠 모터의 진단 관련 연구들이 활발하게 진행되고 있으나, 실주행 환경에서 취득된 데이터를 활용한 전동화 시스템 고장진단 연구는 아직 미비한 실정이다. 본 연구에서는 전류, 자속, 진동 신호의 퓨젼 기반 피쳐들을 활용하여, 주행 환경 변화에 강건한 고장 진단 기법을 제안한다.

 인휠모터의 주요 고장 모드인 동적 편심, 정적 편심, 복합 편심, 감자 고장 발생 시 자속 및 진동 신호에서 특정한 고장 특성이 나타난다. 편심 발생 시 진동 신호에서 모터 축의 회전 에너지 성분과 그 하모닉 성분들의 에너지가 증가하는 경향을 보이며, 동적 편심, 복합 편심 및 감자 고장 발생 시 자속 신호의 주파수 도메인에서, 모터 공급 주파수 근방 사이드밴드 성분이 관찰된다. 하지만 속도 변동이 있는 경우, 원 신호를 바로 주파수 도메인으로 변환 시 주파수가 퍼지는 문제가 발생할 수 있고, 신호 내 특정 성분의 에너지를 확인하기 어려울 수 있다.

 본 연구에서는 전류 신호에 대역 통과 필터링과 힐버트 변환을 적용하여 모터공급 주파수 성분을 추출하고, 이를 통해 모터의 회전 각도 및 속도 정보를 추정하고, 추정된 회전 각도를 기반으로 자속 및 진동 신호를 리샘플링한다. 리샘플링된 신호의 오더 스펙스텀상에서 자속신호의 경우, 모터 공급주파수 근방 사이드밴드 성분, 진동신호의 경우 모터 축의 회전 및 그 하모닉 성분에 해당하는 에너지를 추출한다. 추출된 피쳐들은 주행환경에 강건하게 작동하며, 이를 통해 실 주행 환경에서도 효과적으로 휠 구동 모터의 진단이 가능하다.