KR101795380B1 - 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템 및 그 방법 - Google Patents

친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101795380B1
KR101795380B1 KR1020150054024A KR20150054024A KR101795380B1 KR 101795380 B1 KR101795380 B1 KR 101795380B1 KR 1020150054024 A KR1020150054024 A KR 1020150054024A KR 20150054024 A KR20150054024 A KR 20150054024A KR 101795380 B1 KR101795380 B1 KR 101795380B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inverter
signal
excitation
resolver
frequency
Prior art date
Application number
KR1020150054024A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160123674A (ko
Inventor
임재상
노정원
강구배
김영운
Original Assignee
현대자동차 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차 주식회사 filed Critical 현대자동차 주식회사
Priority to KR1020150054024A priority Critical patent/KR101795380B1/ko
Priority to US14/935,486 priority patent/US20160308477A1/en
Priority to CN201510856868.6A priority patent/CN106059403B/zh
Publication of KR20160123674A publication Critical patent/KR20160123674A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101795380B1 publication Critical patent/KR101795380B1/ko
Priority to US15/856,889 priority patent/US10315530B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템은, 인버터 스위칭을 통해 배터리에서 공급되는 직류 전원을 교류전원으로 변환하여 구동모터에 공급하는 인버터; 상기 구동모터의 속도와 회전자의 위치를 검출하는 레졸버; 구형파 신호를 발생하는 마이크로 제어기와 상기 구형파 신호를 사인파로 변환하는 적분기를 포함하며, 상기 사인파로 변환된 여자입력 신호를 상기 레졸버에 입력하는 신호 발생기; 및 상기 인버터의 인버터 스위칭 시점과 속도 계산을 위해 샘플링 되는 출력전압 신호의 피크점이 겹치지 않도록 상기 여자입력 신호의 주파수를 조정하는 모터 제어기를 포함한다.

Description

친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING TORQUE MOTOR SPEED RIPPLE OF ECO-FRIENDLY VEHICLES}
본 발명은 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 대한 끊임없는 연비 향상의 요구와 세계 주요시장의 배출가스 규제의 강화에 따라 친환경 차량에 대한 요구가 증가하고 있다. 그리고, 이에 대한 현실적인 대안으로 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그인 하이브리드 차량(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PEV) 및 전기차량(Electric Vehicle, EV)이 제공되고 있다.
이러한, 친환경 차량에는 전기를 이용한 구동원으로 영구자석형 동기모터(PMSM)를 구동모터로 사용하고 그 구동모터의 제어를 위해서는 레졸버를 이용하여 속도와 위치를 추정하고 있다.
한편, 도 1은 종래의 구동모터 속도 계산을 위한 레졸버 시스템 구성을 개략적으로 나타낸다.
첨부된 도 1을 참조하면, 레졸버(10)는 구동모터에 장착되어 중심축의 위치 및 속도측정을 위해 사용되며, 하우징(11)의 내측에 코일로 권선되는 스테이서(12) 및 스테이서(12)의 내측에 설치되는 영구자석으로 구성되는 로터(13)를 포함한다.
그리고, 레졸버 회로에는 여자입력 신호가 입력되는 입력단자(Reference coil)와 N극과 S극으로 이루어지는 영구자석인 로터의 위치에 따라 사인파(Sin) 신호를 출력하는 제1 출력단자(Output coil 1)와 코사인파(Cos) 신호를 출력하는 제2 출력단자(Output coil 2)가 구비된다.
마이크로 제어기(Micro Control Unit)는 고정 주파수로 구형파 신호를 출력하고 구형파 신호는 회로 적분기를 통해 적분되어 사인파로 출력하여 이를 여자입력 신호로 사용한다.
레졸버(10)는 입력단자에 여자입력 신호(여자전압 신호이라고도 함)의 인가에 따른 각 출력단자에서 출력되는 출력전압 신호를 이용하여 속도 및 위치를 추정할 수 있다. 이 때, 구동모터의 정확한 속도 및 위치를 추정하기 위해서는 여자입력 신호와 출력전압 신호의 피크점에 노이즈가 없어야 한다.
그러나, 마이크로 제어기가 인버터를 스위칭하여 배터리(미도시)에서 공급되는 직류전원을 3상 교류전원으로 변환시켜 구동모터에 공급과정에서 인버터 스위치의 스위칭이 발생할 때 레졸버의 여자입력 신호와 출력전압 신호에 노이즈가 발생한다.
이 때, 인버터 내부의 스위치와 레졸버 회로가 근접하여 스위칭 노이즈가 레졸버 회로에 영향을 주게 되며, 이로 인해 레졸버(10)의 여자입력 신호 및 출력전압 신호에 노이즈 발생에 따른 속도 리플이 발생하는 문제가 있다.
도 2는 종래의 레졸버 신호처리 회로에 노이즈가 발생한 상태를 나타낸다.
첨부된 도 2와 같이 레졸버(10)의 여자입력 신호 피크점과 인버터 스위칭 주파수가 동기화 되면 여자입력 신호 및 출력전압 신호에 노이즈가 발생하여 속도 리플이 과대하게 발생된다.
이처럼 속도 리플이 과대하게 발생되면 NVH(Noise Vibration Harshness)가 악화되고, 전류 제어 불안정에 따른 구동모터의 효율절감으로 연비가 악화되며, 차량 진동으로 인한 내구성 악화로 인해 잦은 부품의 교체 및 AS 비용이 증대되는 문제점이 있다.
특허문헌 1 : 한국등록특허 제0917549호 (2009.09.16. 공고)
본 발명의 실시 예는 친환경 차량 구동모터의 속도 리플을 저감하기 위하여 레졸버에 입력되는 여자전압 신호의 피크 부분을 인버터 스위칭 시점과 겹치지 않도록 조절하는 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템은, 인버터 스위칭을 통해 배터리에서 공급되는 직류 전원을 교류전원으로 변환하여 구동모터에 공급하는 인버터; 상기 구동모터의 속도와 회전자의 위치를 검출하는 레졸버; 구형파 신호를 발생하는 마이크로 제어기와 상기 구형파 신호를 사인파로 변환하는 적분기를 포함하며, 상기 사인파로 변환된 여자입력 신호를 상기 레졸버에 입력하는 신호 발생기; 및 상기 인버터의 인버터 스위칭 시점과 속도 계산을 위해 샘플링 되는 출력전압 신호의 피크점이 겹치지 않도록 상기 여자입력 신호의 주파수를 조정하는 모터 제어기를 포함한다.
또한, 상기 모터 제어기는, 상기 인버터 스위칭 주파수를 모니터링하여 인버터 스위칭 주파수와 동일한 주파수로 상기 여자입력 신호를 입력시킬 수 있다.
또한, 상기 모터 제어기는, 상기 레졸버를 이용한 상기 구동모터의 속도 계산시 상기 출력전압 신호에서 검출된 피크점을 샘플링 할 수 있다.
또한, 상기 인버터는, 상부 스위치와 하부 스위치가 동시에 턴온 및 턴오프하는 것을 방지하기 위해 인버터 스위칭을 하지 않는 데드타임 구간이 존재할 수 있다.
또한, 상기 모터 제어기는, 상기 인버터 스위칭이 없는 데드타임 구간에 상기 여자입력 신호의 피크점이 위치하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 모터 제어기는, 상기 인버터의 인버터 스위칭 주파수가 가변 되는 것에 동기화하여 여자입력 신호의 주파수도 동일하게 가변 시키는 여자입력 신호 가변 제어를 수행할 수 있다.
또한, 상기 신호 발생기는, 가변된 스위칭 주파수와 동일한 주파수로 구형파를 발생하고 가변된 여자입력 신호를 생성하여 상기 레졸버에 입력할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 방법은, a) 친환경 차량의 구동모터 운전점에서 인버터의 인버터 스위칭을 모니터링 하는 단계; b) 인버터 스위칭 주파수가 고정상태이면, 신호 발생기를 통해 고정 인버터 스위칭 주파수와 동기화된 고정 구형파를 발생하는 단계; c) 인버터 스위칭 주파수가 가변 되면, 상기 신호 발생기를 통해 가변 인버터 스위칭 주파수와 동기화된 가변 구형파를 발생하는 단계; 및 d) 상기 고정 또는 가변 되는 구형파를 사인파로 변환하여 여자입력 신호를 생성하되, 인버터 스위칭 시점과 상기 여자입력 신호의 피크점이 겹치지 않도록 조절하여 레졸버에 인가하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 d) 단계는, 상기 인버터 스위칭이 없는 데드타임 구간에서 상기 여자입력 신호의 피크가 발생하도록 주파수를 조정할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계 이후에, 상기 레졸버에 여자입력 신호 인가에 따른 출력전압 신호가 발생하면, 속도 계산을 위한 출력전압 신호의 피크점을 샘플링 하는 단계; 및 샘플링된 상기 출력전압 신호의 피크점을 이용하여 상기 속도를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 레졸버 여자입력 신호의 피크점과 인버터 스위칭 주파수가 동시에 발생하지 않도록 조절하여 레졸버의 출력전압 신호의 피크에 노이즈가 발생되지 않도록 함으로써 속도 리플을 저감할 수 있다.
또한, 인버터 스위칭 주파수와 같은 주파수로 레졸버 여자입력 신호를 동기화하여 고정된 인버터 스위칭 주파수뿐 아니라 가변 인버터 스위칭 주파수에 따라 여자입력 신호의 주파수를 가변 할 수 있어 속도 리플 저감 제어를 유지할 수 있다.
또한, 레졸버 여자입력 신호를 조절하여 속도 리플을 저감함으로써 토크 리플의 저감으로 NVH 발생 및 AS 비용을 감소시킬 수 있으며, 전류 리플도 저감되어 구동모터의 효율을 증대시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 종래의 구동모터 속도 계산을 위한 레졸버 시스템 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 종래의 레졸버 신호처리 회로에 노이즈가 발생한 상태를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 다른 인버터의 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레졸버 여자 전압의 피크점과 인버터 스위칭 주파수가 동시에 발생하지 않도록 조정한 상태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터의 데드타임 구간과 여자전압 피크점 동기화 방법을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 가변 스위칭 주파수 적용예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 가변 스위칭 주파수에 따른 여자전압 신호 가변 주파수 적용예시를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다
도 10 및 도 11은 종래와 본 발명의 여자입력 신호입력에 따른 레졸버 출력전압 신호 및 모터 속도 실측결과를 비교하여 나타낸다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템을 개략적으로 나타낸다.
첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템(100)은 배터리(110), 인버터(120), 구동모터(130), 레졸버(140), 신호 발생기(150) 및 모터 제어기(160)를 포함한다.
배터리(110)는 동력원인 고전압 배터리로 외부에서 충전된 전기 에너지를 구동모터(130)에 공급한다.
인버터(120)는 인버터 스위칭을 통해 배터리(110)에서 공급되는 직류 전원을 3상 교류전원으로 변환하여 구동모터(130)에 공급한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 다른 인버터의 구조를 개략적으로 나타낸다.
첨부된 도 4를 참조하면, 인버터(120)는 배터리(110)의 직류전원을 교류전원으로 변환하기 위한 복수의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 스위치를 포함한다.
이러한 인버터(120)는 상부에 배열되는 상부 스위치와 하부에 배열되는 하부 스위치가 동시에 턴온 및 턴오프 하지 않도록 인버터 스위칭 동작을 할 수 있다.
구동모터(130)는 인버터(120)를 통해 3상으로 변환된 교류전원에 의해 구동되어 구동력을 발생시킨다.
레졸버(140)는 구동모터(130)의 구동 속도와 회전자의 위치(각도정보)를 검출하여 모터 제어기(160)로 피드백 한다. 또한, 상기 구동 속도와 회전자의 위치 정보를 친환경 차량의 제어를 위한 타 제어기들이 참조할 수 있도록 제공할 수 있다.
신호 발생기(150)는 모터 제어기(160)의 제어에 따라 구형파 신호를 발생하는 마이크로 제어기(151)와 상기 구형파 신호를 사인파로 변환하는 적분기(152)를 포함한다(도 8 참조).
신호 발생기(150)는 사인파로 변환된 여자입력 신호를 레졸버(140)의 여자입력단자로 입력한다.
모터 제어기(160)는 인버터(120)의 인버터 스위칭 제어를 통해 구동모터(130)의 구동 토크, 구동 속도 및 회생 제동 토크 등에 대한 전반적인 동작을 제어한다.
모터 제어기(160)는 레졸버(140)를 이용한 속도 추정 시 여자전압 신호의 사인파 피크점(즉, 최고점)에서만 샘플링을 하여 속도 계산에 사용한다.
이 때, 앞에서 지적한 바와 같이, 구동모터의 정확한 속도 및 위치를 계산하기 위해서는 입력되는 여자전압 신호와 출력전압 신호의 피크점에서 노이즈가 없어야 하지만, 인버터 스위칭 시점과 여자전압 신호가 동기화되는 경우 속도 리플이 과대하게 발생될 수 있다.
따라서, 모터 제어기(160)는 인버터(120)의 인버터 스위칭 시점과 속도 계산을 위해 샘플링 되는 출력전압 신호의 피크 부분(이하, 피크점이라 명명함)이 겹치지 않도록 여자입력 신호의 주파수를 조정한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레졸버 여자 전압의 피크점과 인버터 스위칭 주파수가 동시에 발생하지 않도록 조정한 상태를 나타낸다.
첨부된 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 에에 따른 모터 제어기(160)는 인버터 스위칭 시점과 여자입력 신호와 출력전압 신호의 피크점이 겹치지 않게 여자입력 신호가 입력되도록 신호 발생기(150)를 제어한다.
이 때, 모터 제어기(160)는 인버터 스위칭 주파수를 모니터링하여 인버터 스위칭 주파수와 동일한 주파수로 여자입력 신호를 입력하되, 인버터 스위칭 주파수 시점과 여자 전압의 피크점이 일치하지 않도록 조정한다.
그러면, 레졸버(140)에 입력되는 여자입력 신호의 피크점에서는 인버터 스위칭에 따른 노이즈가 발생되지 않게 되므로, 출력전압 신호의 피크점에서도 노이즈가 발생되지 않는다.
그리고, 레졸버(140)를 이용한 속도 추정 시에는 출력전압 신호에서 검출된 피크점만을 샘플링하여 사용하여 인버터 스위칭의 노이즈로 인한 속도 리플 발생을 방지할 수 있다.
즉, 도 5와 같이 레졸버(140)의 여자입력 신호의 노이즈 발생부분은 피크점 이외의 부분에서 발생되지만, 출력전압 신호를 샘플링 할 때에는 피크점을 제외한 노이즈 발생 부분을 사용하지 않게 되므로 속도 리플이 발생되지 않는 것이다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터의 데드타임 구간과 여자전압 피크점 동기화 방법을 나타낸다.
첨부된 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 인버터(120)에는 상부 스위치와 하부 스위치가 동시에 턴온 및 턴오프하는 것을 방지하기 위해 스위칭을 하지 않는 시간(이하, 데드타임 구간이라 명명함)이 존재한다.
모터 제어기(160)는 인버터 스위칭이 없는 데드타임 구간에 여자전압 신호의 피크점이 위치하도록 제어하여 인버터 스위칭에 의한 여자전압 피크점에 노이즈가 발생하지 않도록 한다.
즉, 모터 제어기(160)는 인버터 스위칭의 데드타임 구간에 여자전압 신호의 피크점이 위치(존재)하도록 조절하고, 상기 인버터 스위칭의 주파수와 간격을 동기화시킬 수 있다.
따라서, 상기 데드타임 구간에 위치하게 되는 여자입력 신호의 피크점에 노이즈가 발생하지 않으므로 출력전압 신호의 피크점에도 노이즈가 발생되지 않게 되어 인버터 스위칭시의 노이즈로 인한 속도 리플을 방지할 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 가변 스위칭 주파수 적용예를 나타낸다.
첨부된 도 7을 참조하면, 친환경 차량의 운행 중 모터토크나 모터속도에 따라 인버터 스위칭 주파수를 가변 하는 예를 보여준다.
전술한 본 발명의 실시 예에 따르면, 인버터(120)의 스위칭 주파수가 일정한 경우 여자전압 신호의 주파수를 일정하게 적용하여 인버터 스위칭의 데드타임 구간에서 여자전입 신호의 피크점이 발생하게 제어함으로써 속도 리플을 줄일 수 있었다.
한편, 인버터(120)의 스위칭 주파수를 줄이면 효율이 좋아짐에 따라 차량의 저속구간에서는 스위칭 주파수를 낮추는 인버터 가변 스위칭 주파수 방법이 적용되고 있다.
이에, 본 발명의 모터 제어기(160)는 인버터의 스위칭 주파수가 가변 되는 것에 동기화하여 여자입력 신호의 주파수도 동일하게 가변 시키는 여자입력 신호 가변 적용 제어를 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 인버터 가변 스위칭 주파수에 따른 여자전압 신호 가변 주파수 적용예시를 나타낸다.
첨부된 도 8을 참조하면, 신호 발생기(150)가 고정 주파수를 사용하여 고정된 여자입력 신호를 출력하는 예시(A)와 가변 주파수를 사용하여 가변된 여자입력 신호를 출력하는 예시(B)를 각각 보여준다.
예시(A)를 참조하면, 모터 제어기(160)는 인버터(120)의 스위칭 주파수가 고정된 상태이면, 신호 발생기(150)의 마이크로 제어기(151)를 통해 고정 주파수로 구형파를 발생하고 적분기(152)에서 사인파로 변환된 고정된 여자입력 신호를 생성하여 레졸버(140)에 입력한다.
또한, 예시(B)를 참조하면, 모터 제어기(160)는 인버터 스위칭 주파수를 모니터링하여 인버터(120)의 스위칭 주파수가 가변 되는 경우, 신호 발생기(150)의 마이크로 제어기(151)를 통해 가변된 스위칭 주파수와 동일한 주파수로 구형파를 발생하고 적분기(152)에서 사인파로 변환된 가변 여자입력 신호를 생성하여 레졸버(140)에 입력할 수 있다.
즉, 모터 제어기(160)는 차량의 운행조건에 따라 가변 되는 인버터 스위칭 주파수와 여자입력 신호의 주파수를 동기화 시키고, 인버터 스위칭 데드타임 구간에서 여자전압 신호의 피크치가 발생하도록 함으로써 속도 리플을 저감시킬 수 있다.
한편, 상술한 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템(100)의 구성을 바탕으로, 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 방법을 다음의 도 9를 통해 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다
첨부된 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 모터 제어기(160)는 친환경 차량이 시동 온(ON) 되면 구동모터(130)의 인버터 스위칭을 모니터링한다(S101).
모터 제어기(160)는 인버터(120)에서 발생되는 인버터 스위칭 주파수가 고정상태이면(S102; 아니오), 상기 도 8의 예시(A)와 같이 신호 발생기(150)를 통해 고정 인버터 스위칭 주파수와 동기화된 고정 구형파를 발생한다(S103).
반면, 모터 제어기(160)는 인버터(120)에서 발생되는 인버터 스위칭 주파수가 가변되면(S102; 예), 상기 도 8의 예시(B)와 같이 신호 발생기(150)를 통해 가변 인버터 스위칭 주파수와 동기화된 가변 구형파를 발생한다(S104).
모터 제어기(160)는 상기 S102 단계에서의 판단에 따라 고정 또는 가변 되는 인버터 스위칭 시점과 여자입력 신호의 피크점이 겹치지 않도록 조절한다(S105).
이 때, 모터 제어기(160)는 인버터 스위칭의 데드타임 구간에서 여자입력 신호의 피크가 발생하도록 주파수를 조정하여 여자입력 신호를 발생시킬 수 있다(S106).
모터 제어기(160)는 레졸버(140)에 여자입력 신호를 인가하고(S107), 그에 따른 레졸버 출력전압 신호가 발생하면(S108), 속도 계산을 위한 출력전압 신호의 피크점을 샘플링 한다(S109). 이 때, 샘플링 되는 출력전압 신호의 피크점은 상기 여자입력 신호의 조절에 의해 인버터 스위칭 시점과 겹치지 않게 되어 노이즈가 발생되지 않는다.
모터 제어기(160)는 인버터 스위칭 노이즈가 없이 샘플링된 출력전압 신호의 피크점을 이용하여 속도를 계산한다(S110).
이후, 도면에서는 생략되었으나 모터 제어기(160)는 리턴되어 인버터 스위칭 동작을 지속적으로 모니터링하고, 그에 따른 인버터 스위칭 주파수의 고정 또은 가변 여부에 따른 여자전압 신호를 동기화시켜 피크점이 겹치지 않도록 조절할 수 있다.
한편, 도 10 및 도 11은 종래와 본 발명의 여자입력 신호입력에 따른 레졸버 출력전압 신호 및 모터 속도 실측결과를 비교하여 나타낸다.
먼저, 첨부된 도 10의 종래에는 여자입력 신호와 인버터 스위칭 시점이 겹치게 되면 레졸버 출력전압 신호의 피크점과 인버터 스위칭 시점이 겹치게 되어 노이즈가 발생함으로써 상기 피크점의 샘플링을 이용한 모터 속도에도 속도 리플이 과도하게 발생되는 결과가 나타난다.
그러나, 본 발명과 같이 첨부된 도 11의 본 발명과 같이 여자입력 신호를 인버터 스위칭 시점과 겹치지 않게 조절하면, 레졸버 출력전압 신호의 피크점과 인버터 스위칭 시점이 겹치지 않게 되어 피크점에 노이즈가 발생되지 않음으로써 상기 피크점의 샘플링을 이용한 모터 속도의 속도 리플이 저감되는 결과가 나타난다.
이 때, 레졸버 출력전압 신호에도 노이즈는 존재하지만 출력전압 신호의 피크점에 존재하는 것이 아니므로 샘플링 되지 않아 속도 리플에 영향을 주지 않게 된다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 레졸버 여자입력 신호의 피크점과 인버터 스위칭 주파수가 동시에 발생하지 않도록 조절하여 레졸버의 출력전압 신호의 피크에 노이즈가 발생되지 않도록 함으로써 속도 리플을 저감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 인버터 스위칭 주파수와 같은 주파수로 레졸버 여자입력 신호를 동기화하여 인버터 스위칭 주파수의 고정 및 가변에 따라 여자입력 신호의 주파수를 고정 및 가변으로 제어할 수 있어 속도 리플 저감 제어를 유지할 수 있다.
또한, 레졸버 여자입력 신호를 조절하여 속도 리플을 저감함으로써 토크 리플의 저감으로 NVH 발생 및 AS 비용을 감소시킬 수 있으며, 전류 리플도 저감되어 구동모터의 효율을 증대시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 구동모터 속도 리플 저감 시스템 110: 배터리
120: 인버터 130: 구동모터
140; 레졸버 150; 신호 발생기
151: 마이크로 제어기 152: 적분기
160: 모터 제어기

Claims (10)

  1. 인버터 스위칭을 통해 배터리에서 공급되는 직류 전원을 교류전원으로 변환하여 구동모터에 공급하는 인버터;
    상기 구동모터의 속도와 회전자의 위치를 검출하는 레졸버;
    구형파 신호를 발생하는 마이크로 제어기와 상기 구형파 신호를 사인파로 변환하는 적분기를 포함하며, 상기 사인파로 변환된 여자입력 신호를 상기 레졸버에 입력하는 신호 발생기; 및
    상기 인버터의 인버터 스위칭 시점과 속도 계산을 위해 샘플링 되는 출력전압 신호의 피크점이 겹치지 않도록 상기 여자입력 신호의 주파수를 조정하는 모터 제어기를 포함하되,
    상기 모터 제어기는, 상기 인버터의 인버터 스위칭이 없는 데드타임 구간에 상기 여자입력 신호의 피크점이 위치하도록 제어하는 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터 제어기는,
    상기 인버터 스위칭 주파수를 모니터링하여 인버터 스위칭 주파수와 동일한 주파수로 상기 여자입력 신호를 입력시키는 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모터 제어기는,
    상기 레졸버를 이용한 상기 구동모터의 속도 계산시 상기 출력전압 신호에서 검출된 피크점을 샘플링하는 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터는,
    상부 스위치와 하부 스위치가 동시에 턴온 및 턴오프하는 것을 방지하기 위해 인버터 스위칭을 하지 않는 데드타임 구간이 존재하는 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터 제어기는,
    상기 인버터의 인버터 스위칭 주파수가 가변 되는 것에 동기화하여 여자입력 신호의 주파수도 동일하게 가변 시키는 여자입력 신호 가변 제어를 수행하는 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 신호 발생기는,
    가변된 스위칭 주파수와 동일한 주파수로 구형파를 발생하고 가변된 여자입력 신호를 생성하여 상기 레졸버에 입력하는 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템.
  8. a) 친환경 차량의 구동모터 운전점에서 인버터의 인버터 스위칭을 모니터링 하는 단계;
    b) 인버터 스위칭 주파수가 고정상태이면, 신호 발생기를 통해 고정 인버터 스위칭 주파수와 동기화된 고정 구형파를 발생하는 단계;
    c) 인버터 스위칭 주파수가 가변 되면, 상기 신호 발생기를 통해 가변 인버터 스위칭 주파수와 동기화된 가변 구형파를 발생하는 단계; 및
    d) 상기 고정 또는 가변 되는 구형파를 사인파로 변환하여 여자입력 신호를 생성하되, 인버터 스위칭 시점과 상기 여자입력 신호의 피크점이 겹치지 않도록 조절하여 레졸버에 인가하는 단계를 포함하되,
    상기 d) 단계는, 상기 인버터 스위칭이 없는 데드타임 구간에서 상기 여자입력 신호의 피크가 발생하도록 주파수를 조정하는 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 방법.
  9. 삭제
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 d) 단계 이후에,
    상기 레졸버에 여자입력 신호 인가에 따른 출력전압 신호가 발생하면, 속도 계산을 위한 출력전압 신호의 피크점을 샘플링 하는 단계; 및
    샘플링된 상기 출력전압 신호의 피크점을 이용하여 상기 속도를 계산하는 단계를 더 포함하는 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 방법.
KR1020150054024A 2015-04-16 2015-04-16 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템 및 그 방법 KR101795380B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150054024A KR101795380B1 (ko) 2015-04-16 2015-04-16 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템 및 그 방법
US14/935,486 US20160308477A1 (en) 2015-04-16 2015-11-09 System and method for reducing speed ripple of drive motor of electric vehicle
CN201510856868.6A CN106059403B (zh) 2015-04-16 2015-11-30 用于减小电动车辆的驱动电动机的转速脉动的***和方法
US15/856,889 US10315530B2 (en) 2015-04-16 2017-12-28 System and method for reducing speed ripple of drive motor of electric vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150054024A KR101795380B1 (ko) 2015-04-16 2015-04-16 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템 및 그 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160123674A KR20160123674A (ko) 2016-10-26
KR101795380B1 true KR101795380B1 (ko) 2017-11-09

Family

ID=57130028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150054024A KR101795380B1 (ko) 2015-04-16 2015-04-16 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템 및 그 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20160308477A1 (ko)
KR (1) KR101795380B1 (ko)
CN (1) CN106059403B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190057896A (ko) * 2017-11-21 2019-05-29 현대자동차주식회사 레졸버에 입/출력되는 신호간 위상차를 자동으로 보정하기 위한 방법 및 장치

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10317245B2 (en) * 2014-01-27 2019-06-11 Ford Global Technologies, Llc Resolver excitation frequency scheduling for noise immunity
US10618423B2 (en) * 2017-09-15 2020-04-14 Ford Global Technologies, Llc Isolated dual bus hybrid vehicle drivetrain
WO2019088422A1 (ko) * 2017-10-30 2019-05-09 엘지이노텍 주식회사 차량 제어 장치
KR102638440B1 (ko) * 2018-11-26 2024-02-22 현대자동차주식회사 Hev/phev 2모터 시스템의 각도 추정 방법
CN112441079B (zh) * 2019-08-29 2022-05-13 比亚迪股份有限公司 轨道列车、车载控制器及轨道列车的测速方法和装置
CN111327231B (zh) * 2020-02-26 2023-08-18 致瞻科技(上海)有限公司 基于高频注入的电机制动回馈能量吸收方法、装置及***
CN114432722B (zh) * 2021-02-02 2023-08-11 上海品致测控技术有限公司 一种旋转蒸发器的控制方法和***
CN113085566B (zh) * 2021-04-21 2022-08-23 苏州汇川联合动力***有限公司 电机控制器安全状态切换电路、装置及控制方法
JP2023004443A (ja) * 2021-06-25 2023-01-17 日本電産エレシス株式会社 モータ制御装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001008482A (ja) * 1999-06-22 2001-01-12 Hitachi Ltd 電動機の制御システム及び制御方法
JP2007152994A (ja) 2005-11-30 2007-06-21 Nsk Ltd 電動パワーステアリング制御装置、および方法
JP2007215255A (ja) 2006-02-07 2007-08-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ制御装置
JP2009254066A (ja) 2008-04-03 2009-10-29 Toyota Motor Corp ズレ検出装置及びズレ検出方法及び位置検出センサ付電動機の製造方法
JP2013110909A (ja) * 2011-11-24 2013-06-06 Nissan Motor Co Ltd モータ駆動装置及びモータ駆動装置の制御方法
JP2013152204A (ja) 2011-01-28 2013-08-08 Nsk Ltd レゾルバデジタルコンバータマッチング回路、レゾルバ装置、モータ装置及びモータドライブユニット
JP2014224731A (ja) 2013-05-16 2014-12-04 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転角度検出装置及びモータ制御装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100917549B1 (ko) 2007-12-28 2009-09-16 엘에스산전 주식회사 레졸버 여자 전압 조정 장치 및 그 방법
JP5270277B2 (ja) * 2008-09-16 2013-08-21 愛三工業株式会社 位置センサ
CN101719752B (zh) * 2009-11-26 2011-08-03 西北工业大学 一种检测无刷电机转子位置的方法及装置
CN103650333B (zh) * 2011-07-12 2016-01-20 丰田自动车株式会社 车辆和车辆的控制方法
KR101865954B1 (ko) * 2012-09-21 2018-06-08 현대자동차주식회사 소음 저감을 위한 친환경 자동차의 인버터 제어 방법
JP5807847B2 (ja) * 2013-02-08 2015-11-10 株式会社デンソー 交流電動機の制御装置
JP5874688B2 (ja) * 2013-06-05 2016-03-02 株式会社デンソー 制御装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001008482A (ja) * 1999-06-22 2001-01-12 Hitachi Ltd 電動機の制御システム及び制御方法
JP2007152994A (ja) 2005-11-30 2007-06-21 Nsk Ltd 電動パワーステアリング制御装置、および方法
JP2007215255A (ja) 2006-02-07 2007-08-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ制御装置
JP2009254066A (ja) 2008-04-03 2009-10-29 Toyota Motor Corp ズレ検出装置及びズレ検出方法及び位置検出センサ付電動機の製造方法
JP2013152204A (ja) 2011-01-28 2013-08-08 Nsk Ltd レゾルバデジタルコンバータマッチング回路、レゾルバ装置、モータ装置及びモータドライブユニット
JP2013110909A (ja) * 2011-11-24 2013-06-06 Nissan Motor Co Ltd モータ駆動装置及びモータ駆動装置の制御方法
JP2014224731A (ja) 2013-05-16 2014-12-04 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転角度検出装置及びモータ制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190057896A (ko) * 2017-11-21 2019-05-29 현대자동차주식회사 레졸버에 입/출력되는 신호간 위상차를 자동으로 보정하기 위한 방법 및 장치
KR102401380B1 (ko) 2017-11-21 2022-05-24 현대자동차주식회사 레졸버에 입/출력되는 신호간 위상차를 자동으로 보정하기 위한 방법 및 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20160308477A1 (en) 2016-10-20
CN106059403A (zh) 2016-10-26
KR20160123674A (ko) 2016-10-26
CN106059403B (zh) 2020-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101795380B1 (ko) 친환경 차량의 구동모터 속도 리플 저감 시스템 및 그 방법
Gan et al. Phase current reconstruction of switched reluctance motors from dc-link current under double high-frequency pulses injection
Sun et al. A new phase current reconstruction scheme for four-phase SRM drives using improved converter topology without voltage penalty
US8497645B2 (en) Control device for electric motor drive device
WO2011040168A1 (ja) 電動機駆動装置の制御装置
WO2011040159A1 (ja) 電動機駆動装置の制御装置
US8274247B2 (en) Rotary electric machine control system
KR101787823B1 (ko) 전동 차량
Badawy et al. Integrated control of an IPM motor drive and a novel hybrid energy storage system for electric vehicles
US9543868B2 (en) Apparatus for controlling rotary electric machine
US10873285B2 (en) Inverter drive device and electrically driven vehicle system using the same
WO2013008312A1 (ja) 車両および車両の制御方法
JP6729795B2 (ja) 回転電機制御装置
CN111713012B (zh) 马达控制装置以及使用它的电动车辆***
Cao et al. Variable switching frequency PWM strategy for inverter switching loss and system noise reduction in electric/hybrid vehicle motor drives
JP2013187933A (ja) モータ制御装置
KR101172331B1 (ko) 차량용 모터 제어 장치
JP5354269B2 (ja) 交流機制御装置
US10315530B2 (en) System and method for reducing speed ripple of drive motor of electric vehicle
US9000701B2 (en) Methods, systems and apparatus for generating voltage commands used to control operation of a permanent magnet machine
Yuan et al. Torque ripple suppression of doubly salient brushless DC motors with current compensation control
US8729847B2 (en) Methods, systems and apparatus for generating current commands used to control operation of an electric machine
KR101542960B1 (ko) 친환경 자동차의 모터 제어 방법 및 장치
Gao et al. Regenerative braking system of PM synchronous motor
Maamri et al. Adaptive hysteresis controller for the Switched Reluctance Machines

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant