KR101756250B1 - Apparatus for driving electric vehicles - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수 개의 모터; 상기 모터의 개수에 따른 복수 개의 레그를 구비하고, 레그와 연결된 급전선을 통해 상기 모터 각각에 전원을 인가하는 인버터; 및 전기자동차의 부하 토크에 따라 레그의 스위칭소자를 제어하여 레그와 연결된 급전선을 통해 상기 모터 각각에 인가되는 전원을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a motor control apparatus, An inverter having a plurality of legs corresponding to the number of motors, and applying power to each of the motors through a feed line connected to the legs; And a control unit controlling the switching elements of the legs according to the load torque of the electric vehicle and controlling the power applied to the respective motors through the feeder lines connected to the legs.

Description

전기자동차 구동 제어 장치{APPARATUS FOR DRIVING ELECTRIC VEHICLES}[0001] APPARATUS FOR DRIVING ELECTRIC VEHICLES [0002]

본 발명은 전기자동차 구동 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기차동차에 구비된 복수 개의 모터를 1개의 인버터로 제어하는 전기자동차 구동 제어 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric vehicle drive control device, and more particularly, to an electric vehicle drive control device that controls a plurality of motors provided in an electric differential vehicle by one inverter.

전기자동차에 대한 끊임없는 연비 향상의 요구와 각 나라의 배출가스 규제의 강화에 따라 친환경 자동차에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 대한 현실적인 대안으로 전기자동차가 제공되고 있다.The demand for environment-friendly automobiles is increasing due to the demand for constant fuel economy improvement for electric vehicles and the strengthening of exhaust gas regulations of each country, and electric cars are being offered as a real alternative thereto.

전기자동차는 배터리에 축적된 에너지로 구동모터를 동작시켜 주행을 제공하고, 감속 혹은 정지시 회생제동으로 에너지를 회수하여 배터리를 충전한다. The electric vehicle operates the driving motor by the energy stored in the battery, and recovers energy by regenerative braking when decelerating or stopping to charge the battery.

또한 전기자동차는 구동원으로 복수 개의 모터를 사용하며, 이러한 복수 개의 모터를 제어하기 위한 인버터 시스템을 탑재하고 있다. The electric vehicle uses a plurality of motors as a driving source, and an inverter system for controlling the plurality of motors is mounted.

종래의 인버터 시스템은 전기자동차에 구비된 모터 각각을 제어하기 위해 복수 개의 인버터가 모터와 일대일 대응되게 설치되어 공간과 비용면에서 비효율적이었다. In the conventional inverter system, a plurality of inverters are provided in a one-to-one correspondence with the motors in order to control each of the motors provided in the electric vehicle, which is inefficient in space and cost.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0029119호(2015.03.18)의 '전기자동차'에 개시되어 있다.BACKGROUND ART [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0029119 (Feb.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 전기자동차에 구비된 복수 개의 모터를 하나의 인버터로 제어하는 전기자동차 구동 제어 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electric vehicle drive control device for controlling a plurality of motors provided in an electric vehicle with one inverter.

본 발명의 다른 목적은 복수 개의 저용량 모터를 이용하더라도 상대적으로 고성능의 출력을 얻을 수 있고, 전기자동차의 공간을 효율적으로 이용하며, 생산 비용을 감소시킬 수 있도록 한 전기자동차 구동 제어 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an electric automobile drive control device capable of obtaining a relatively high output even when a plurality of low-capacity motors are used, efficiently utilizing the space of the electric vehicle, and reducing the production cost .

본 발명의 또 다른 목적은 전기자동차의 속도 및 요구 토크에 따라 복수 개의 모터 각각에 대한 구동을 효율적으로 제어하는 전기자동차 구동 제어 장치를 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide an electric automobile drive control apparatus that efficiently controls driving for each of a plurality of motors in accordance with the speed and required torque of the electric automobile.

본 발명의 일 측면에 따른 전기자동차 구동 제어 장치는 복수 개의 모터; 상기 모터의 개수에 따른 복수 개의 레그를 구비하고, 레그와 연결된 급전선을 통해 상기 모터 각각에 전원을 인가하는 인버터; 및 전기자동차의 부하 토크에 따라 레그의 스위칭소자를 제어하여 레그와 연결된 급전선을 통해 상기 모터 각각에 인가되는 전원을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. An electric vehicle drive control apparatus according to an aspect of the present invention includes: a plurality of motors; An inverter having a plurality of legs corresponding to the number of motors, and applying power to each of the motors through a feed line connected to the legs; And a control unit controlling the switching elements of the legs according to the load torque of the electric vehicle and controlling the power applied to the respective motors through the feeder lines connected to the legs.

본 발명의 상기 모터는 페어로 연결되어 각 휠을 구동시키는 것을 특징으로 한다. The motor of the present invention is characterized in that each of the wheels is driven by a pair.

본 발명의 상기 페어로 연결된 모터 중 동일한 상은 1개의 레그에 공통으로 연결되는 것을 특징으로 한다. The same phase of the motor connected to the pair of the present invention is commonly connected to one leg.

본 발명의 상기 제어부는 상기 페어로 연결된 모터 각각의 평균 자속 및 상기 전기자동차의 목표 토크를 이용하여 자속 제어 전류 및 토크 제어 전류를 산출하고, 상기 자속 제어 전류 및 상기 토크 제어 전류를 바탕으로 상기 인버터를 제어하여 상기 페어로 연결된 모터를 구동시키는 것을 특징으로 한다. The control unit of the present invention calculates the magnetic flux control current and the torque control current using the average magnetic flux of each of the motors connected to the pair and the target torque of the electric vehicle, So that the motor connected to the pair is driven.

본 발명의 상기 제어부는 전기자동차의 현재 속도, 및 상기 페어로 연결된 모터 각각에 각각 흐르는 전류를 이용하여 상기 평균 자속을 산출하는 것을 특징으로 한다. The controller of the present invention is characterized in that the average magnetic flux is calculated by using a current speed of the electric vehicle and a current flowing through each of the motors connected to the pair.

본 발명의 상기 제어부는 상기 페어로 연결된 모터의 토크 평균값 및 상기 페어로 연결된 모터의 토크 차이 값을 이용하여 상기 목표 토크를 산출하는 것을 특징으로 한다. The control unit of the present invention calculates the target torque using the torque average value of the motor connected to the pair and the torque difference value of the motor connected to the pair.

본 발명은 전기자동차에 구비된 복수 개의 모터를 1개의 인버터를 사용하여 제어함으로써, 전기자동차의 공간을 효율적으로 이용하고 생산 비용을 감소시킬 수 있도록 한다. According to the present invention, a plurality of motors provided in an electric vehicle are controlled by using one inverter, so that the space of the electric vehicle can be efficiently used and the production cost can be reduced.

본 발명은 복수 개의 저용량 모터를 이용하더라도 상대적으로 고성능의 출력을 얻을 수 있다. The present invention can achieve a relatively high output even when a plurality of low-capacity motors are used.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터와 각 모터 간의 전기적인 연결 구조를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 각 모터의 속도-파워 특성 곡선을 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에서의 벡터 모델을 나타낸 도면이다.
도 5 는 종래의 2개의 모터를 1개의 인버터로 구동할 때의 토크 특성을 나타낸 도면이다.
도 7 은 종래의 2개의 모터를 1개의 인버터로 구동할 때의 부하 특성을 나타낸 도면이다.
도 7 은 종래의 2개의 모터를 1개의 인버터로 구동할 때의 속도 특성을 나타낸 도면이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 페어로 연결된 모터들을 1개의 인버터로 구동할 때의 토크 특성을 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 페어로 연결된 모터들을 1개의 인버터로 구동할 때의 부하 특성을 나타낸 도면이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 페어로 연결된 모터들을 1개의 인버터로 구동할 때의 속도 특성을 나타낸 도면이다. 1 is a block diagram of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an electrical connection structure between an inverter and each motor according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a speed-power characteristic curve of each motor according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a vector model in an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing torque characteristics when two conventional motors are driven by one inverter.
FIG. 7 is a graph showing load characteristics when two conventional motors are driven by one inverter.
Fig. 7 is a graph showing speed characteristics when two conventional motors are driven by one inverter. Fig.
8 is a diagram illustrating torque characteristics when driving motors connected in pairs according to an embodiment of the present invention by one inverter.
9 is a view showing load characteristics when driving motors connected in pairs according to an embodiment of the present invention with one inverter.
10 is a graph showing speed characteristics when driving motors connected in pairs according to an embodiment of the present invention with one inverter.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 구동 제어 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다. Hereinafter, an electric vehicle drive control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. Further, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the user, the intention or custom of the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터와 각 모터 간의 전기적인 연결 구조를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a block diagram of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating an electrical connection structure between an inverter and each motor according to an embodiment of the present invention.

도 1 을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 구동 제어 장치는 제어부(100), 인버터(200), 제1 모터(310), 제2 모터(320), 제3 모터(330), 및 제4 모터(340)를 포함한다. Referring to FIG. 1, an electric vehicle drive control apparatus according to an embodiment of the present invention includes a controller 100, an inverter 200, a first motor 310, a second motor 320, a third motor 330, , And a fourth motor (340).

제1 모터 내지 제4 모터(310~340)는 전기자동차의 좌측 휠(10) 또는 우측 휠(10) 각각에 연결된다. 제1 모터 내지 제4 모터(310~340)는 2개씩 페어로 병렬 배치되는데, 이 페어로 연결되는 2개의 모터가 하나의 휠(10)을 구동시킨다. The first to fourth motors 310 to 340 are connected to the left wheel 10 or the right wheel 10 of the electric vehicle, respectively. The first to fourth motors 310 to 340 are arranged in pairs in pairs. Two motors connected to the pair drive the one wheel 10.

일 예로, 제1 모터(310)와 제2 모터(320)가 페어로 연결되어 좌측 휠(10)을 구동시키고, 제3 모터(330)와 제4 모터(340)가 페어로 연결되어 우측 휠(10)을 구동시킬 수 있다.For example, the first motor 310 and the second motor 320 are paired to drive the left wheel 10, and the third motor 330 and the fourth motor 340 are coupled in pairs, (10) can be driven.

인버터(200)는 모터의 개수에 따른 복수 개의 레그(210~250)를 구비하고, 각각의 레그(210~250)와 연결된 급전선을 통해 모터(310~340) 각각에 전원을 인가한다. The inverter 200 has a plurality of legs 210 to 250 according to the number of motors and applies power to each of the motors 310 to 340 through a feed line connected to the respective legs 210 to 250.

본 실시예에서는, 4개의 모터를 예시적으로 설명하였는 바, 인버터(200)로는 5레그 타입의 인버터(200)가 채용될 수 있다. In this embodiment, four motors have been exemplarily described. As the inverter 200, a 5-leg type inverter 200 may be employed.

도 2 를 참조하면, 인버터(200)는 제1 레그 내지 제5 레그(210~250)를 구비하며, 제1 레그 내지 제5 레그(210~250) 각각은 급전선을 통해 제1 모터 내지 제4 모터(310~340)로 3상 전원을 공급한다. Referring to FIG. 2, the inverter 200 includes first to fifth legs 210 to 250, and each of the first to fifth legs 210 to 250 is connected to a first motor through a fourth And three-phase power is supplied to the motors 310 to 340.

일 예로, 제1 레그(210)는 제1 모터(310)와 제2 모터(320)의 u상에 공통으로 연결되고, 제2 레그(220)는 제1 모터(310)와 제2 모터(320)의 v상에 공통으로 연결되며, 제3 레그(230)는 제3 모터(330)와 제4 모터(340)의 u상에 공통으로 연결되고, 제4 레그(250)는 제3 모터(330)와 제4 모터(340)의 v상에 공통으로 연결되며, 제5 레그는 제1 모터 내지 제4 모터(310~340)의 w상에 공통으로 연결된다. For example, the first leg 210 is commonly connected to the u-phase of the first motor 310 and the second motor 320, and the second leg 220 is connected to the first motor 310 and the second motor 320 320 and the third leg 230 is commonly connected to the u phase of the third motor 330 and the fourth motor 340 and the fourth leg 250 is connected to the v phase of the third motor 340. [ Phase of the first motor 330 and the fourth motor 340 and the fifth leg is commonly connected to the w phase of the first motor to the fourth motor 310-340.

즉, 페어로 연결된 제1 모터(310)와 제2 모터(320) 중 동일한 상은 어느 하나의 레그에 공통으로 연결되며, 제1 레그(210)와 제2 레그(220) 및 제5 레그(250)에 의해 인가된 3상 전원으로 제1 모터(310)와 제2 모터(320)가 구동하고, 제3 레그(230)와 제4 레그(240) 및 제5 레그(250)에 의해 인가된 3상 전원으로 제3 모터(330)와 제4 모터(340)가 구동한다. That is, the same phase of the first motor 310 and the second motor 320 connected to each other is commonly connected to one of the legs, and the first leg 210, the second leg 220, and the fifth leg 250 The first motor 310 and the second motor 320 are driven by the three phase power applied by the third leg 230 and the fourth leg 240 and the fifth leg 250, And the third motor 330 and the fourth motor 340 are driven by the three-phase power supply.

제1 레그 내지 제5 레그(210~250) 각각은 직류입력에 대한 스위칭 신호를 생성하기 위하여 복수의 스위칭소자를 포함한다. 스위칭소자에는 IGBT(Insulated gate bipolar transistor) 등이 채용될 수 있다. Each of the first to fifth legs 210 to 250 includes a plurality of switching elements for generating a switching signal for a DC input. An IGBT (insulated gate bipolar transistor) or the like may be employed as the switching element.

제1 레그(210)는 서로 직렬 연결되는 제1 스위칭소자(S11)와 제2 스위칭소자(S12)를 포함하고, 제2 레그(220)는 서로 직렬 연결되는 제3 스위칭소자(S21)와 제4 스위칭소자(S22)를 포함하며, 제3 레그(230)는 서로 직렬 연결되는 제5 스위칭소자(S31)와 제6 스위칭소자(S32)를 포함하며, 제4 레그(240)는 서로 직렬 연결되는 제7 스위칭소자(S41)와 제8 스위칭소자(S42)를 포함하며, 제5 레그(250)는 서로 직렬 연결되는 제9 스위칭소자(S51)와 제10 스위칭소자(S52)를 포함한다. The first leg 210 includes a first switching element S 11 and a second switching element S 12 connected in series to each other and the second leg 220 includes a third switching element S 21 And a fourth switching element S 22 and the third leg 230 includes a fifth switching element S 31 and a sixth switching element S 32 connected in series to each other, 240 includes a seventh switching device S 41 and an eighth switching device S 42 connected in series with each other and the fifth leg 250 includes a ninth switching device S 51 connected in series with each other, And a switching element S 52 .

제1 레그(210)는 내부의 제1 스위칭소자(S11)와 제2 스위칭소자(S12) 사이에 연결되는 급전선을 통해 제1 모터(310)와 제2 모터(320)의 u상에 연결되고, 제2 레그(220)는 내부의 제3 스위칭소자(S21)와 제4 스위칭소자(S22) 사이에 연결되는 급전선을 통해 제1 모터(310)와 제2 모터(320)의 v상에 연결되며, 제3 레그(230)는 내부의 제5 스위칭소자(S31)와 제6 스위칭소자(S32) 사이에 연결되는 급전선을 통해 제3 모터(330)와 제4 모터(340)의 u상에 연결되며, 제4 레그(240)는 내부의 제7 스위칭소자(S41)와 제8 스위칭소자(S42) 사이에 연결되는 급전선을 통해 제3 모터(330)와 제4 모터(340)의 v상에 연결되며, 제5 레그(250)는 내부의 제9 스위칭소자(S51)와 제10 스위칭소자(S52) 사이에 연결되는 급전선을 통해 제1 모터 내지 제4 모터(310~340)의 w상에 연결된다. 여기서, w상은 0V로 설정된다. The first leg 210 is connected to the u-phase of the first motor 310 and the second motor 320 through a feeder line connected between the first switching element S 11 and the second switching element S 12 , And the second leg 220 is connected to the first motor 310 and the second motor 320 through a feed line connected between the third switching element S 21 and the fourth switching element S 22 , v is connected to the third leg 230, a fifth switching device of the inside (S 31) and the sixth switching devices a third motor 330, and the fourth motor through a power supply line connected between (S 32) ( And the fourth leg 240 is connected to the u phase of the third motor 330 and the third motor 330 through a feed line connected between the seventh switching element S 41 and the eighth switching element S 42 , 4 motor 340 and the fifth leg 250 is connected to the v phase of the first motor through the feed line connected between the ninth switching element S 51 and the tenth switching element S 52 , 4 motors 310 to 340, respectively. Here, the w phase is set to 0V.

제어부(100)는 제1 레그 내지 제5 레그(210~250) 각각의 스위칭소자들을 제어하여 제1 내지 제4 모터(340)의 각 상의 전원을 제어한다. 즉, 제어부(100)는 페어로 연결된 제1 모터(310)와 제2 모터(320)를 제1 레그(210)와 제2 레그(220) 및 제5 레그(250)를 통해 제어하고, 페어로 연결된 제3 모터(330)와 제4 모터(340)를 제3 레그(230)와 제4 레그(240) 및 제5 레그(250)를 통해 제어한다. The controller 100 controls the switching elements of each of the first to fifth legs 210 to 250 to control the powers of the respective phases of the first to fourth motors 340 and 340. That is, the control unit 100 controls the first motor 310 and the second motor 320 connected to each other through the first leg 210, the second leg 220 and the fifth leg 250, The third motor 330 and the fourth motor 340 are connected to the third leg 230 and the fourth leg 240 and the fifth leg 250, respectively.

이 경우, 제어부(100)는 페어로 연결된 제1 모터(310)와 제2 모터(320) 각각의 평균 자속 및 전기자동차의 목표 토크를 이용하여 자속 제어 전류 및 토크 제어 전류를 산출하고, 자속 제어 전류 및 토크 제어 전류를 바탕으로, 제1 레그(210)와 제2 레그(220) 및 제5 레그(250)를 통해 제1 모터(310)와 제2 모터(320) 각각의 구동을 제어한다. In this case, the control unit 100 calculates the magnetic flux control current and the torque control current using the average magnetic flux of each of the first and second motors 310 and 320 and the target torque of the electric vehicle, And controls the driving of each of the first motor 310 and the second motor 320 through the first leg 210, the second leg 220 and the fifth leg 250 based on the current and the torque control current .

또한, 제어부(100)는 페어로 연결된 제3 모터(330)와 제4 모터(340) 각각의 평균 자속 및 전기자동차의 목표 토크를 이용하여 자속 제어 전류 및 토크 제어 전류를 산출하고, 자속 제어 전류 및 토크 제어 전류를 바탕으로, 제3 레그(230)와 제4 레그(240) 및 제5 레그(250)를 통해 제3 모터(330)와 제4 모터(340) 각각의 구동을 제어한다. The control unit 100 calculates the magnetic flux control current and the torque control current using the average magnetic flux of each of the third and fourth motors 330 and 340 and the target torque of the electric vehicle, And controls the driving of each of the third motor 330 and the fourth motor 340 through the third leg 230, the fourth leg 240 and the fifth leg 250 based on the torque control current and the torque control current.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 각 모터의 속도-파워 특성 곡선을 나타낸 도면이고, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에서의 벡터 모델을 나타낸 도면이다. FIG. 3 is a view showing velocity-power characteristic curves of respective motors according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating a vector model in an embodiment of the present invention.

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이하에서는 제어부(100)가 하나의 인버터(200)를 통해 제1 모터(310) 및 제2 모터(320)의 구동을 제어하는 방법에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of controlling the driving of the first motor 310 and the second motor 320 through the single inverter 200 will be described in detail.

참고로, 본 실시예에서는 제1 모터(310)와 제2 모터(320)를 예시로 설명하였으나, 제3 모터(330)와 제4 모터(340)의 구동을 제어하는 방법도 제1 모터(310) 및 제2 모터(320)의 구동을 제어하는 방법과 동일하게 적용된다. Although the first motor 310 and the second motor 320 have been described by way of example in the present embodiment, the method of controlling the driving of the third motor 330 and the fourth motor 340 is also the same as that of the first motor 310 and the second motor 320 are controlled.

먼저 제어부(100)는 제1 모터(310)에 흐르고 있는 제1 전류 및 제2 모터(320)에 흐르고 있는 제2 전류를 각각 센싱하고, 전기자동차의 현재 속도를 센싱한다. First, the controller 100 senses the first current flowing in the first motor 310 and the second current flowing in the second motor 320, respectively, and senses the current speed of the electric vehicle.

이어 제어부(100)는 다음과 같은 관계식을 이용하여 제1 모터(310) 및 제2 모터(320)의 평균 자속을 산출한다.Next, the controller 100 calculates the average magnetic fluxes of the first motor 310 and the second motor 320 using the following relational expression.

Figure 112015094587788-pat00001
Figure 112015094587788-pat00001

이 때 사용되는 벡터 모델은 도 4 에 도시된 바와 같다. The vector model used at this time is as shown in FIG.

수학식 1에서 사용되는 각 변수는 다음과 같이 정의된다.Each variable used in Equation (1) is defined as follows.

Figure 112015094587788-pat00002
Figure 112015094587788-pat00002

Figure 112015094587788-pat00003
Figure 112015094587788-pat00003

여기서 is는 모터의 고정자(stator)에 흐르는 전류를 나타내고,

Figure 112015094587788-pat00004
는 모터의 회전자(rotor)의 자속을 나타낸다. 또한 ω는 각주파수(angular frequency)를 나타내고, ωr은 회전자의 각속도(angular velocity)를 나타낸다. 또한 Rr은 회전자의 저항을 나타내고, M은 상호 인덕턴스(mutual inductance)를 나타내며, Ls는 고정자의 자체 인덕턴스(self-inductance)를 나타내며, Lr은 회전자의 자체 인덕턴스를 나타내고, e는 기준 회전 프레임의 값(value of the rotating frame of references)을 각각 나타낸다. Where i s represents the current flowing in the stator of the motor,
Figure 112015094587788-pat00004
Represents the magnetic flux of the rotor of the motor. Also, ω represents the angular frequency, and ω r represents the angular velocity of the rotor. L r represents the self inductance of the stator, L r represents the self inductance of the rotor, and e represents the self inductance of the stator, where R r denotes the resistance of the rotor, M denotes the mutual inductance, L s denotes the self- And the value of the rotating frame of reference.

또한 수학식 1에서 I와 J는 각각 다음과 같이 정의되는 행렬이다.In Equation (1), I and J are matrices respectively defined as follows.

Figure 112015094587788-pat00005
Figure 112015094587788-pat00005

또한

Figure 112015094587788-pat00006
및
Figure 112015094587788-pat00007
는 각각 제1 모터(310) 및 제2 모터(320)의 회전자 자속을 의미한다.Also
Figure 112015094587788-pat00006
And
Figure 112015094587788-pat00007
Refer to rotor fluxes of the first motor 310 and the second motor 320, respectively.

다음으로, 제어부(100)는 제1 모터(310)의 현재 토크 값(제1 토크) 및 제2 모터(320)의 현재 토크 값(제2 토크)를 센싱한다. 그리고 나서, 제어부(100)는 제1 토크 및 제2 토크의 토크 평균값 그리고 제1 토크 및 제2 토크의 토크 차이값을 이용하여 아래와 같이 목표 토크를 산출한다.Next, the control unit 100 senses the current torque value (first torque) of the first motor 310 and the current torque value (second torque) of the second motor 320. [ Then, the control unit 100 calculates the target torque as follows using the torque average value of the first torque and the second torque, and the torque difference value of the first torque and the second torque.

Figure 112015094587788-pat00008
Figure 112015094587788-pat00008

수학식 2에서 각 변수는 다음과 같이 정의된다.In Equation (2), each variable is defined as follows.

Figure 112015094587788-pat00009
Figure 112015094587788-pat00009

이에 따라 목표 토크는 다음과 같이 정의된다.Accordingly, the target torque is defined as follows.

Figure 112015094587788-pat00010
Figure 112015094587788-pat00010

다음으로, 제어부(100)는 산출된 평균 자속 및 목표 토크를 이용하여 다음과 같이 자속 제어 전류 및 토크 제어 전류를 계산한다. 즉, 제어부(100)는 수학식 1과 수학식 3으로부터 다음과 같이 자속 제어 전류(

Figure 112015094587788-pat00011
) 및 토크 제어 전류(
Figure 112015094587788-pat00012
)를 각각 계산한다.Next, the control unit 100 calculates the magnetic flux control current and the torque control current using the calculated average magnetic flux and the target torque as follows. That is, the controller 100 calculates the flux control current
Figure 112015094587788-pat00011
) And torque control current (
Figure 112015094587788-pat00012
Respectively.

Figure 112015094587788-pat00013
Figure 112015094587788-pat00013

여기서 *는 기준 값을 의미하고, ^는 추정 값을 의미한다.Here, * denotes a reference value, and ^ denotes an estimated value.

제어부(100)는 이와 같이 산출된 자속 제어 전류 및 토크 제어 전류를 포함하는 제1 모터(310) 및 제2 모터(320)에 대한 구동 명령을 생성하고, 구동 명령에 의한 자속 제어 전류 및 토크 제어 전류는 인버터(200)를 통해 제1 모터(310) 및 제2 모터(320)에 전달된다.The control unit 100 generates driving commands for the first motor 310 and the second motor 320 including the magnetic flux control current and the torque control current thus calculated and outputs the magnetic flux control current and the torque control The current is transmitted to the first motor 310 and the second motor 320 through the inverter 200. [

2개 이상의 모터를 하나의 인버터(200)로 제어하게 되면 외란에 취약하게 되고 각 모터의 자속과 토크 전류를 평균으로 계산하기 때문에 토크 명령에 신속하게 대응하기 어렵다. If two or more motors are controlled by one inverter 200, it becomes vulnerable to disturbance, and since the magnetic flux and torque current of each motor are averaged, it is difficult to quickly respond to the torque command.

그러나 본 발명의 일 실시예와 같이, 제1 모터(310)와 제2 모터(320)에 흐르는 전류의 평균값 및 차이값을 고려하여 자속 제어 전류 및 토크 제어 전류를 계산하면 각 모터가 보다 빠르게 토크 명령에 대응할 수 있고 목표점에 부드럽게 도달할 수 있다.However, if the magnetic flux control current and the torque control current are calculated in consideration of the average value and the difference value of the currents flowing through the first motor 310 and the second motor 320 as in the embodiment of the present invention, Command and can reach the target point smoothly.

도 5 는 종래의 2개의 모터를 1개의 인버터로 구동할 때의 토크 특성을 나타낸 도면이고, 도 6 은 종래의 2개의 모터를 1개의 인버터로 구동할 때의 부하 특성을 나타낸 도면이며, 도 7 은 종래의 2개의 모터를 1개의 인버터로 구동할 때의 속도 특성을 나타낸 도면이다. FIG. 5 is a graph showing torque characteristics when two conventional motors are driven by one inverter, FIG. 6 is a graph showing load characteristics when two conventional motors are driven by one inverter, and FIG. Is a diagram showing speed characteristics when two conventional motors are driven by one inverter.

종래에 따르면, 2개의 모터를 1개의 인버터(200)로 구동하면 도 5 에 도시된 바와 같이 제1 모터(310)의 토크(Torque 1) 및 제2 모터(320)의 토크(Torque 2)가 일정하게 유지되지 않으며, 그에 따라 도 6 에 도시된 바와 같이 제2 모터(320)의 부하(Load 2) 대비 제1 모터(310)의 부하(Load 1)도 낮게 측정된다. 또한 도 7 에 도시된 바와 같이 각 모터의 속도(Speed 1, Speed 2) 또한 불안정한 값을 나타내게 된다.5, when the two motors are driven by one inverter 200, the torque (Torque 1) of the first motor 310 and the torque (Torque 2) of the second motor 320 are So that the load (Load 1) of the first motor 310 is also measured to be lower than the load (Load 2) of the second motor 320 as shown in FIG. Also, as shown in FIG. 7, the speeds (Speed 1 and Speed 2) of the respective motors are also unstable.

도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 페어로 연결된 모터들을 1개의 인버터 구동할 때의 토크 특성을 나타낸 도면이고, 도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 페어로 연결된 모터들을 1개의 인버터로 구동할 때의 부하 특성을 나타낸 도면이며, 도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 페어로 연결된 모터들을 1개의 인버터로 구동할 때의 속도 특성을 나타낸 도면이다. FIG. 8 is a diagram illustrating torque characteristics when one pair of inverters is driven by pairs of motors connected to each other according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 10 is a graph illustrating a speed characteristic when a pair of motors connected to each other is driven by one inverter according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

본 발명의 일 실시예와 같이, 제1 모터(310)와 제2 모터(320)를 1개의 인버터(200)로 구동할 경우, 도 8 에 도시된 바와 같이 제1 모터(310)의 토크(Torque 1) 및 제2 모터(320)의 토크(Torque 2)는 안정적인 값을 나타내며, 도 9 에 도시된 바와 같이 제2 모터(320)의 부하(Load 2) 대비 제1 모터(310)의 부하(Load 1)도 정상적인 값을 나타낸다. 또한 도 10 에 도시된 바와 같이 각 모터의 속도(Speed 1, Speed 2) 또한 안정적으로 유지됨을 확인할 수 있다.8, when the first motor 310 and the second motor 320 are driven by one inverter 200 as in the first embodiment of the present invention, the torque of the first motor 310 The torque of the first motor 310 and the torque of the second motor 320 are stable and the load of the first motor 310 relative to the load of the second motor 320 (Load 1) also shows a normal value. Also, as shown in FIG. 10, it is confirmed that the speeds (Speed 1 and Speed 2) of each motor are also stably maintained.

한편, 상기한 바와 같은 제1 모터(310) 및 제2 모터(320)에 대한 제어 방식은 제3 모터(330)와 제4 모터(340)에 대해서도 동일하게 적용된다. The control method for the first motor 310 and the second motor 320 is applied to the third motor 330 and the fourth motor 340 in the same manner.

즉, 제어부(100)는 페어로 연결된 제1 모터(310)와 제2 모터(320) 각각의 평균 자속 및 전기자동차의 목표 토크를 이용하여 자속 제어 전류 및 토크 제어 전류를 산출하고, 자속 제어 전류 및 토크 제어 전류를 바탕으로, 제1 레그(210)와 제2 레그(220) 및 제5 레그(250)를 통해 제1 모터(310)와 제2 모터(320) 각각의 구동을 제어한다. That is, the control unit 100 calculates the magnetic flux control current and the torque control current using the average magnetic flux of each of the first and second motors 310 and 320 and the target torque of the electric vehicle, And controls the driving of each of the first motor 310 and the second motor 320 through the first leg 210, the second leg 220 and the fifth leg 250 based on the torque control current and the torque control current.

아울러, 제1 모터(310)와 제2 모터(320)의 제어 방식과 같이, 제어부(100)는 페어로 연결된 제3 모터(330)와 제4 모터(340) 각각의 평균 자속 및 전기자동차의 목표 토크를 이용하여 자속 제어 전류 및 토크 제어 전류를 산출하고, 자속 제어 전류 및 토크 제어 전류를 바탕으로, 제3 레그(230)와 제4 레그(240) 및 제5 레그(250)를 통해 제3 모터(330)와 제4 모터(340) 각각의 구동을 제어한다. The control unit 100 controls the average magnetic flux of each of the third motor 330 and the fourth motor 340 coupled to each other and the average magnetic flux of each of the first motor 310 and the second motor 320, The third leg 230, the fourth leg 240 and the fifth leg 250, based on the magnetic flux control current and the torque control current, and calculates the magnetic flux control current and the torque control current using the target torque 3 motor 330 and the fourth motor 340, respectively.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차 구동 제어 장치는 5레그 타입의 인버터(200)를 이용하여 제1 모터 내지 제4 모터(310~340)의 3상 전원을 각각 제어하여 전기자동차의 공간을 효율적으로 이용하고 생산 비용을 감소시킬 수 있도록 한다. As described above, the electric vehicle drive control apparatus according to an embodiment of the present invention controls the three-phase power sources of the first to fourth motors 310 to 340 using the five-leg type inverter 200, So that it is possible to efficiently utilize the space and reduce the production cost.

또한, 본 실시예는 복수 개의 저용량 모터를 이용하더라도 상대적으로 고성능의 출력을 얻을 수 있다. Also, the present embodiment can obtain a relatively high-performance output even if a plurality of low-capacity motors are used.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, I will understand. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

10: 구동부
100: 제어부
200: 인버터
210: 제1 레그
220: 제2 레그
230: 제3 레그
240: 제4 레그
250: 제5 레그
310: 제1 모터
320: 제2 모터
330: 제3 모터
340: 제4 모터10:
100:
200: Inverter
210: first leg
220: second leg
230: Third leg
240: fourth leg
250: fifth leg
310: first motor
320: second motor
330: Third motor
340: fourth motor

Claims (6)

복수 개의 모터;
상기 모터의 개수에 따른 복수 개의 레그를 구비하고, 레그와 연결된 급전선을 통해 상기 모터 각각에 전원을 인가하는 인버터;
전기자동차의 부하 토크에 따라 레그의 스위칭소자를 제어하여 레그와 연결된 급전선을 통해 상기 모터 각각에 인가되는 전원을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 모터는 제1 모터, 제2 모터, 제3 모터 및 제4 모터를 포함하고,
제1 모터와 제2 모터가 페어로 연결되어 좌측 휠을 구동시키고, 제3 모터와 제4 모터가 페어로 연결되어 우측 휠을 구동시키며,
상기 인버터는 제1 레그 내지 제5 레그를 구비하며, 제1 레그는 상기 인버터의 제1 스위칭소자와 제2 스위칭소자 사이에 연결되는 급전선을 통해 제1 모터와 제2 모터의 u상에 공통으로 연결되고,
제2 레그는 상기 인버터의 제3 스위칭소자와 제4 스위칭소자 사이에 연결되는 급전선을 통해 제1 모터와 제2 모터의 v상에 공통으로 연결되며,
제3 레그는 상기 인버터의 제5 스위칭소자와 제6 스위칭소자 사이에 연결되는 급전선을 통해 제3 모터와 제4 모터의 u상에 공통으로 연결되고,
제4 레그는 상기 인버터의 제7 스위칭소자와 제8 스위칭소자 사이에 연결되는 급전선을 통해 제3 모터와 제4 모터의 v상에 공통으로 연결되며,
제5 레그는 상기 인버터의 제9 스위칭소자와 제10 스위칭소자 사이에 연결되는 급전선을 통해 제1 모터 내지 제4 모터의 w상에 공통으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 구동 제어 장치.
A plurality of motors;
An inverter having a plurality of legs corresponding to the number of motors, and applying power to each of the motors through a feed line connected to the legs;
And a control unit controlling the switching elements of the legs according to the load torque of the electric vehicle to control the power applied to the respective motors through the feeder lines connected to the legs,
The motor includes a first motor, a second motor, a third motor, and a fourth motor,
The first motor and the second motor are paired to drive the left wheel, the third motor and the fourth motor are paired to drive the right wheel,
The inverter includes first to fifth legs, and the first leg is connected to the first and second motors via a feed line connected between the first and second switching elements of the inverter, Connected,
The second leg is commonly connected to the v phase of the first motor and the second motor through a feed line connected between the third switching device and the fourth switching device of the inverter,
The third leg is commonly connected to the u-phase of the third motor and the fourth motor through a feed line connected between the fifth switching element and the sixth switching element of the inverter,
The fourth leg is commonly connected to the v phase of the third motor and the fourth motor through a feed line connected between the seventh switching device and the eighth switching device of the inverter,
And the fifth leg is commonly connected to the w-phase of the first to fourth motors via a feed line connected between the ninth switching element and the tenth switching element of the inverter.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
상기 페어로 연결된 모터 각각의 평균 자속 및 상기 전기자동차의 목표 토크를 이용하여 자속 제어 전류 및 토크 제어 전류를 산출하고, 상기 자속 제어 전류 및 상기 토크 제어 전류를 바탕으로 상기 인버터를 제어하여 상기 페어로 연결된 모터를 구동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차 구동 제어 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the control unit
Calculating a magnetic flux control current and a torque control current using an average magnetic flux of each of the pair of motors connected to the pair and a target torque of the electric vehicle, and controlling the inverter based on the magnetic flux control current and the torque control current, And drives the connected motor.
제 4 항에 있어서, 상기 제어부는
전기자동차의 현재 속도, 및 상기 페어로 연결된 모터 각각에 각각 흐르는 전류를 이용하여 상기 평균 자속을 산출하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 구동 제어 장치.
5. The apparatus of claim 4, wherein the control unit
Wherein the average magnetic flux is calculated using a current speed of the electric vehicle and a current flowing through each of the pairs of the motors connected to the pair.
제 4 항에 있어서, 상기 제어부는
상기 페어로 연결된 모터의 토크 평균값 및 상기 페어로 연결된 모터의 토크 차이 값을 이용하여 상기 목표 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 구동 제어 장치. 5. The apparatus of claim 4, wherein the control unit
And calculates the target torque using the torque average value of the motor connected to the pair and the torque difference value of the motor connected to the pair.
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