KR101886093B1 - Motor controlling system for green car and method of thesame - Google Patents
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Abstract
본 발명은 친환경 차량용 모터 제어 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 힐 홀드(Hill-Hold) 기능을 구현할 때 인버터의 온도 상승을 방지할 수 있는 친환경 차량용 모터 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 친환경 차량용 모터 제어 시스템은 차량 상태 데이터를 검출하는 데이터 검출기, 동력원인 구동모터, 상기 구동모터를 구동시키며, 파워 모듈을 포함하는 인버터, 상기 파워 모듈과 연결되는 힐 홀드용 전력 스위칭 소자 및 상기 차량 상태 데이터를 기반으로 힐 홀드 조건을 만족하면 인버터에 힐 홀드 전류가 흐르도록 모터 위치 각도를 설정하고, 상기 힐 홀드용 전력 스위칭 소자를 온시키며, 상기 모터 위치 각도를 이용하여 힐 홀드를 구현하는 차량 제어기를 포함한다.The present invention relates to an eco-friendly vehicle motor control system, and more particularly, to an eco-friendly vehicle motor control system and method capable of preventing a temperature rise of an inverter when a Hill-Hold function is implemented.
To this end, an eco-friendly vehicle motor control system according to an embodiment of the present invention includes a data detector for detecting vehicle state data, a drive motor as a power source, an inverter including the power module, And a motor position angle is set so that a heel holding current flows through the inverter if the heel holding condition is satisfied based on the vehicle state data, and the power switching device for heal holding is turned on, And a vehicle controller that implements heal hold using an angle.
Description
본 발명은 친환경 차량용 모터 제어 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 힐 홀드(Hill-Hold)를 구현할 때 인버터의 온도 상승을 방지할 수 있는 친환경 차량용 모터 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an eco-friendly vehicle motor control system, and more particularly, to an eco-friendly vehicle motor control system and method capable of preventing a temperature rise of an inverter when implementing a Hill-Hold.
친환경 차량은 모터를 구동원으로 주행하는 순수 전기 차량(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle: HEV), 연료전지 차량(Fuel Cell Electric Vehicle: FCEV) 등 배기가스 배출이 적은 차량을 말하며, 메인 배터리에 저장된 직류전원을 인버터를 이용하여 3상 교류전원으로 변환시켜 모터를 구동하고, 모터의 구동력을 구동휠에 전달하여 주행이 이루어진다.An environmentally friendly vehicle is a vehicle that emits a small amount of exhaust gas, such as an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a fuel cell electric vehicle (FCEV) The DC power stored in the main battery is converted into a three-phase AC power using an inverter to drive the motor, and the driving force of the motor is transmitted to the driving wheel to travel.
이러한 친환경 차량과 달리, 내연기관 차량들은 엑셀 페달과 브레이크 페달을 밟지 않은 상태에서도 엔진의 아이들 토크가 토크 컨버터 및 변속기에 전달되어 차량이 저속 상태를 유지하게 되므로, 경사로와 같은 등판 주행이 원활하게 이루어질 수 있고, 그에 따라 힐 홀드(Hill-Hold) 상황 시 차량의 후방 밀림 현상을 방지할 수 있다.Unlike the environmentally friendly vehicles, the idle torque of the engine is transmitted to the torque converter and the transmission even when the accelerator pedal and the brake pedal are not depressed, so that the vehicle maintains a low speed state. Thereby preventing backward panning of the vehicle in a Hill-Hold situation.
반면, 친환경 차량의 경우에는 인버터로 구동모터의 토크를 제어함으로써, 등판 주행 시 차량의 밀림 현상을 방지하고, 정지 상태로 유지하는 힐 홀드를 구현한다. 예를 들어, 인버터 내 파워 모듈(전력 스위칭 소자, 예를 들어, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)) 또는 커패시터의 온도 정보를 이용하여 지령 토크를 계산하고, 계산한 지령 토크를 통해 구동모터를 제어하여 등판 주행 시 밀림 현상을 방지하도록 한다.On the other hand, in the case of an eco-friendly vehicle, the torque of the drive motor is controlled by the inverter to prevent the vehicle from being thrown during the backlash and to achieve a heel holding to keep it in a stopped state. For example, the command torque is calculated using the temperature information of a power module (power switching element, for example, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)) or a capacitor in the inverter, and the drive motor is controlled through the calculated command torque Avoid jamming when driving on the back.
힐 홀드를 구현할 때 구동휠이 회전하고 있지 않은 상태를 유지하기 때문에 많은 전류가 인버터 내의 IGBT에 흐르게 된다. 이렇게 지속적으로 큰 전류가 흐르게 되면 IGBT의 동작 온도 이상으로 온도가 상승하여 IGBT가 소손되는 문제가 발생한다.When heal hold is implemented, a large amount of current flows through the IGBT in the inverter because the driving wheel is not rotating. If a large current flows continuously, the temperature rises above the operating temperature of the IGBT and the IGBT may be damaged.
이에 따라, 종래의 경우에는 구동모터의 출력을 저감시켜 IGBT의 온도 상승을 방지하였으나, 구동모터의 출력이 저감되면 등판 주행 시 뒤로 밀림 현상이 발생하는 문제가 발생하였다.Accordingly, in the conventional case, the output of the driving motor is reduced to prevent the temperature of the IGBT from being raised. However, when the output of the driving motor is reduced, a problem arises that backward movement occurs during driving on the backing plate.
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.The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.
본 발명의 실시 예는 힐 홀드용 전력 스위칭 소자를 추가하여 힐 홀드를 구현할 때 인버터의 온도 상승을 방지할 수 있는 친환경 차량용 모터 제어 시스템 및 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides an eco-friendly vehicle motor control system and method that can prevent a temperature rise of an inverter when heal hold is implemented by adding a power switching device for heal holding.
본 발명의 일 실시 예에서는 차량 상태 데이터를 검출하는 데이터 검출기; 동력원인 구동모터; 상기 구동모터를 구동시키며, 파워 모듈을 포함하는 인버터; 상기 파워 모듈과 연결되는 힐 홀드용 전력 스위칭 소자; 및 상기 차량 상태 데이터를 기반으로 힐 홀드 조건을 만족하면 인버터에 힐 홀드 전류가 흐르도록 모터 위치 각도를 설정하고, 상기 힐 홀드용 전력 스위칭 소자를 온시키며, 상기 모터 위치 각도를 이용하여 힐 홀드를 구현하는 차량 제어기를 포함하는 친환경 차량용 모터 제어 시스템을 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a data detector for detecting vehicle state data; A drive motor as a power source; An inverter for driving the driving motor, the inverter including a power module; A power switching device for heal holding connected to the power module; And setting a motor position angle so that a heel hold current flows through the inverter if the heel hold condition is satisfied based on the vehicle state data, turning on the power hold switching device for heal holding, The present invention can provide an eco-friendly vehicle motor control system including a vehicle controller implementing the present invention.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 인버터의 파워 모듈 중 적어도 하나의 상에 힐 홀드 전류가 흐르도록 모터 위치 각도를 설정하고, 상기 힐 홀드용 전력 스위칭 소자를 온시켜 스위칭 소자로 힐 홀드 전류가 흐르도록 제어할 수 있다.Further, the vehicle controller sets a motor position angle so that a heel holding current flows on at least one of the power modules of the inverter, turns on the power switching device for heal holding, and controls so that the heel holding current flows through the switching device can do.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 구동모터와 구동휠의 기어비 및 인버터의 축 개수 중 적어도 하나를 이용하여 상기 모터 위치 각도를 설정할 수 있다.The vehicle controller may set the motor position angle using at least one of a gear ratio of the drive motor and the drive wheel and an axial number of the inverter.
또한, 상기 차량 제어기는 차량 기울기가 기준값 이상이고, 차량 속도가 기준 속도 이하이면 상기 모터 위치 각도를 설정할 수 있다.Further, the vehicle controller can set the motor position angle when the vehicle slope is equal to or greater than a reference value and the vehicle speed is equal to or lower than a reference speed.
또한, 상기 데이터 검출기는 차량 기울기를 측정하는 기울기 측정부; 및 차량 속도를 측정하는 속도 측정부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The data detector may further include a tilt measuring unit for measuring a tilt of the vehicle; And a speed measuring unit for measuring the vehicle speed.
또한, 상기 힐 홀드용 전력 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)일 수 있다.The power switching device for heal holding may be an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 차량 상태 데이터를 기반으로 힐 홀드 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 상기 차량 상태 데이터가 힐 홀드 조건을 만족하면 인버터에 힐 홀드 전류가 흐르도록 모터 위치 각도를 설정하는 단계; 상기 인버터에 연결된 힐 홀드용 전력 스위칭 소자를 온시키는 단계; 및 상기 모터 위치 각도를 이용하여 힐 홀드를 구현하는 단계를 포함하는 친환경 차량용 모터 제어 방법을 제공할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for controlling a vehicle, comprising: determining whether a heal hold condition is satisfied based on vehicle state data; Setting a motor position angle so that a heal hold current flows through the inverter if the vehicle state data satisfy a heal hold condition; Turning on a power switching element for heal holding connected to the inverter; And implementing a heel hold using the motor position angle.
본 발명의 실시 예는 힐 홀드용 전력 스위칭 소자를 인버터와 연결하여 힐 홀드를 구현할 때 인버터의 온도 상승을 방지하므로 인버터 내의 전력 스위칭 소자의 손실을 방지할 수 있다.The embodiment of the present invention can prevent the temperature rise of the inverter when the heel hold is implemented by connecting the power switching device for heal holding to the inverter so as to prevent the loss of the power switching device in the inverter.
또한, 구동모터의 모터위치각을 제어하여 인버터에 흐르는 전류를 분산시켜 인버터 내 전력 스위칭 소자의 온도 상승을 방지할 수 있다.In addition, by controlling the motor position angle of the drive motor, the current flowing through the inverter can be dispersed to prevent the temperature rise of the power switching device in the inverter.
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.In addition, effects obtainable or predicted by the embodiments of the present invention will be directly or implicitly disclosed in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects to be predicted according to the embodiment of the present invention will be disclosed in the detailed description to be described later.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법이 적용되는 친환경 차량을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 친환경 차량용 모터 제어 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동모터, 인버터 및 힐 홀드용 전력 스위칭 소자를 나타낸 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 힐 홀드 구현을 설명하기 위한 회로도이다.1 is a view showing an environmentally friendly vehicle to which an eco-friendly vehicle motor control method according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a schematic view of an eco-friendly vehicle motor control system according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram showing a drive motor, an inverter, and a power switching device for heal holding according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating an eco-friendly vehicle motor control method according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram illustrating a heal hold implementation according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명에 따른 친환경 차량용 모터 제어 시스템 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.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an operation principle of an embodiment of an eco-friendly vehicle motor control system and method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and description. It should be understood, however, that the drawings and the following detailed description are exemplary and explanatory of various embodiments for effectively illustrating the features of the present invention. Therefore, the present invention should not be limited to the following drawings and descriptions.
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.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The terms used below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the user, intention or custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout the present invention.
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.In order to efficiently explain the essential technical features of the present invention, the following embodiments will appropriately modify, integrate, or separate terms to be understood by those skilled in the art to which the present invention belongs , And the present invention is by no means thereby limited.
이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법이 적용되는 친환경 차량을 나타내는 도면이다.1 is a view showing an environmentally friendly vehicle to which an eco-friendly vehicle motor control method according to an embodiment of the present invention is applied.
도 1에서 친환경 차량은 설명의 편의를 위하여 하이브리드 차량을 실시예로 도시한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법은 도 1의 하이브리드 차량뿐만 아니라 전기 차량, 연료전기 차량 등을 포함하는 친환경 차량에도 적용될 수 있다.In FIG. 1, an eco-friendly vehicle is shown as an example of a hybrid vehicle for convenience of explanation. Accordingly, the eco-friendly vehicle motor control method according to the embodiment of the present invention can be applied not only to the hybrid vehicle of Fig. 1 but also to an environmentally friendly vehicle including an electric vehicle, a fuel electric vehicle, and the like.
도 1을 참조하면, 하이브리드 차량은 엔진(110), 엔진 클러치(120), 구동모터(130), 인버터(135), 배터리(140), 변속기(150), 엔진 제어기(Engine Control Unit: 이하 'ECU'로 통칭함, 160), 모터 제어기(Motor Control Unit: 이하 'MCU'로 통칭함, 170), 변속기 제어기(Transmission Control Unit: 이하 'TCU'로 통칭함, 180), 트랙션 제어기(Traction Control System: 이하 'TCS'로 통칭함, 190) 및 하이브리드 차량 제어기(Hybrid Control Unit: 이하 'HCU'로 통칭함, 200)를 포함한다.1, a hybrid vehicle includes an
엔진(110)은 ECU(160)의 제어에 의해 추력이 제어되며, ECU(160)의 제어에 따라 최적의 운전점으로 구동이 제어된다.The thrust is controlled by the
엔진 클러치(120)는 엔진(110)과 구동모터(130) 사이에 배치되고, HCU(200)의 제어에 따라 동작되어 엔진(110)과 구동모터(130) 간의 동력 전달을 단속한다. 즉, 엔진 클러치(120)는 EV(Electric Vehicle) 모드와 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드의 절환에 따라 엔진(110)과 구동모터(130) 간의 동력을 연결하거나 차단한다.The
엔진 클러치(120)가 오픈(Open)되어 있으면, 하이브리드 차량은 구동모터(130)에 의해서만 구동되므로 구동모터(130)에 의해 구동되고, 엔진 클러치(120)가 락(Lock)되어 있으면 엔진(110)으로만 또는 엔진(110)과 구동모터(130)에 의해 구동될 수 있다.When the
구동모터(130)는 인버터(135)에서 인가되는 3상 교류전류에 의해 동작되어 토크를 발생시킨다. 구동모터(130)는 타행 주행 또는 회생 제동 시 발전기로 동작되어 전류를 배터리(140)에 공급한다.The
인버터(135)는 전원을 배터리(140)로부터 제공받고, 구동모터(130)에 3상 교류전류를 제공한다. The
배터리(140)는 다수개의 단위 셀로 이루어지며, 구동모터(130)에 구동 전류를 제공하기 위한 고전류가 저장된다. 배터리(140)는 EV 모드나, HEV 모드에서 구동모터(130)에 구동 전류를 공급하고, 회생 제동 시 모터에서 발전되는 전류로 충전된다.The battery 140 is composed of a plurality of unit cells, and a high current for providing a driving current to the
배터리(140)는 상용 전원이 플러그 인 접속되는 경우에 충전장치를 통해 공급되는 전류 및 전류에 의해 충전될 수도 있다.The battery 140 may be charged by the current and the current supplied through the charging device when the commercial power source is plugged in.
변속기(150)는 TCU(180)의 제어에 따라 변속비가 조정되며, 운전모드에 따라 엔진 클러치(120)를 통해 합산되어 인가되는 출력토크를 변속비로 분배하여 구동휠에 전달시켜 하이브리드 차량이 주행될 수 있도록 한다.The
ECU(160)는 네트워크를 통해 HCU(200)와 연결되며, HCU(200)와 연동되어 운전자의 요구토크 신호, 냉각수온, 엔진 회전수, 스로틀 밸브 개도, 흡기량, 산소량 및 엔진 토크 등 엔진 동작 상태에 따라 엔진(110)의 전반적인 동작을 제어한다. ECU(160)는 엔진(110)의 동작 상태를 HCU(200)에 제공한다.The ECU 160 is connected to the HCU 200 via a network and is interlocked with the HCU 200 to control the engine operation state such as the driver's required torque signal, cooling water temperature, engine speed, throttle valve opening, And controls the overall operation of the
MCU(170)는 HCU(200)의 제어에 따라 구동모터(130)의 구동 및 토크를 제어하고, 회생 제동 시 구동모터(130)에서 발전되는 전류를 배터리(140)에 저장한다.The MCU 170 controls the drive and torque of the
TCU(180)는 ECU(160)와 MCU(170)의 각 출력토크에 따라 변속비를 제어하고, 회생 제동량을 결정하는 등 변속기(150)의 전반적인 동작을 제어한다. TCU(180)는 변속기(150)의 동작 상태를 HCU(200)로 제공한다.The TCU 180 controls the overall operation of the
TCS(190)는 눈길이나 빙판길 또는 비대칭 노면에서의 출발이나 가속 시에 과잉의 구동력이 발생하여 타이어가 미끄러지지 않도록 하이브리드 차량의 구동력을 제어하는 안전 시스템이다.The TCS 190 is a safety system that controls the driving force of the hybrid vehicle so that excessive driving force is generated at the time of starting or accelerating on an eye, an ice sheet, or an asymmetric road surface so that the tire does not slip.
TCU(180)와 TCS(190)는 서로 협조하여 연료 분사량, 점화 시기, 스로틀 밸브 등을 조절하여 엔진(110)의 출력토크를 제어할 수 있으며, 동력 분배를 통하여 구동모터(130)의 출력토크를 동시에 제어할 수 있다.The TCU 180 and the TCS 190 cooperate with each other to control the output torque of the
HCU(200)는 하이브리드 주행 모드 설정, 하이브리드 차량의 전반적인 동작을 제어하는 최상휘 최상위 제어기이다. HCU(200)는 네트워크를 통해 연결된 하위 제어기들을 통합 제어하고, 각 하위 제어기들의 정보를 수집 및 분석하며 협조 제어를 실행하여 엔진(110) 및 구동모터(130)의 출력토크를 제어한다.The
상기한 기능을 포함하는 본 발명의 따른 하이브리드 차량에서 통상적인 동작은 종래의 하이브리드 차량과 동일 내지 유사하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. The conventional operation of the hybrid vehicle according to the present invention including the above-described functions is the same as or similar to that of the conventional hybrid vehicle, so a detailed description thereof will be omitted.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 친환경 차량용 모터 제어 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다. 후술하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법의 프로세서는 MCU(170) 또는 HCU(200)에 의하여 수행되거나, MCU(170) 및 HCU(200)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 MCU(170), HCU(200)를 하나의 제어기로 하여 설명이 가능한 바, 설명의 편의상 본 명세서 및 특허청구범위에서 특별한 언급이 없는 한, 상기 MCU(170), HCU(200)를 차량 제어기로 지칭하기로 한다.2 is a schematic view of an eco-friendly vehicle motor control system according to an embodiment of the present invention. The processor of the eco-friendly vehicle motor control method according to an embodiment of the present invention may be performed by the
도 2를 참조하면, 친환경 차량용 모터 제어 시스템은 구동모터(130), 인버터(135), 데이터 검출기(210), 차량 제어기(220) 및 힐 홀드용 전력 스위칭 소자(250)를 포함한다.2, the eco-friendly vehicle motor control system includes a
인버터(135)는 도 3에 도시된 바와 같이 구동모터(130)에 3상 교류전류를 제공하는 파워 모듈을 포함한다. 즉, 인버터(135)는 배터리로부터 직류전류를 공급받고, 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 구동모터(130)로 출력한다. The
파워 모듈은 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 전력 스위칭 소자(313) 및 다이오드(315)를 포함하며, 전력 스위칭 소자(313) 및 다이오드(315)에 의하여 구동모터(130)로 U상, V상, W상 전류가 제공된다. 즉, 파워 모듈은 U상 전류가 흐르는 전력 스위칭 소자, V상 전류가 흐르는 전력 스위칭 소자, W상 전류가 흐르는 전력 스위칭 소자를 포함할 수 있다.The power module includes a plurality of
전력 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), NPN형 트랜지스터 및 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 중 어느 하나일 수도 있다.The power switching element may be any one of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), an NPN type transistor, and a MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor).
구동모터(130)는 인버터(135)로부터 공급되는 3상 교류전류에 의해 구동되고, 회생 제동시 발전기로 동작되어 3상 교류전류를 발전시켜 인버터(135)로 출력한다. The
구동모터(130)는 고정자 코일로서, Y결선형 3상 코일을 포함하며, 3상 코일을 형성하는 U상, V상, W상 코일은 각각의 일측이 서로 연결되며, 타측이 인버터(135)에 대응하는 와이어에 연결된다. The U-phase, V-phase, and W-phase coils forming the three-phase coil are connected to each other on one side, and the other side is connected to the
데이터 검출기(210)는 힐 홀드를 구현하기 위해 필요한 차량 상태 데이터를 검출한다. 이를 위해, 데이터 검출기(210)는 기울기 측정부(213) 및 속도 측정부(215)를 포함한다.The
기울기 측정부(213)는 차량의 기울기를 측정한다. 즉, 기울기 측정부(213)는 주기적 또는 비주기적으로 차량의 기울기를 측정하여 차량 제어기(220)에 제공한다.The
속도 측정부(215)는 차량의 속도를 주기적 또는 비주기적으로 측정하고, 측정한 차량 속도를 차량 제어기(220)에 제공한다. 이러한 속도 측정부(215)는 차량의 구동휠에 장착되어 차량의 속도를 측정할 수 있다. 한편, 속도 측정부(215)가 구비되지 않을 경우, 차량 제어기(220)는 GPS 신호를 기반으로 차량 속도를 연산할 수도 있다.The
차량 제어기(220)는 데이터 검출기(210), 구동모터(130), 인버터(135) 및 힐 홀드용 전력 스위칭 소자(250)를 제어한다. The
다시 말하면, 차량 제어기(220)는 차량 상태 데이터를 데이터 검출기(210)로부터 제공받고, 차량 상태 데이터를 기반으로 힐 홀드 조전을 만족하는지 판단한다. 차량 제어기(220)는 차량 상태 데이터가 힐 홀드 조건을 만족하면 힐 홀드 전류가 흐르도록 모터 위치 각도를 설정한다. 그리고 차량 제어기(220)는 힐 홀드용 전력 스위칭 소자(250)를 온시켜 힐 홀드용 전력 스위칭 소자(250)로 힐 홀드를 제공한다. In other words, the
이러한 목적을 위하여 차량 제어기(220)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 설정된 프로그램은 후술하는 친환경 차량용 모터 제어 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다. 친환경 차량용 모터 제어 방법은 도 4 및 도 5를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.For this purpose, the
힐 홀드용 전력 스위칭 소자(250)는 인버터(135)와 연결된다. 즉, 힐 홀드용 전력 스위칭 소자(250)는 인버터(135)의 파워 모듈과 전기적으로 연결된다. 한편, 도 3에서 힐 홀드용 전력 스위칭 소자(250)는 U상 전류와 연결되는 것을 예를 들어 도시하였지만 이에 한정되지 않으며, V상 전류 또는 W상 전류와 연결될 수도 있다.The power-switching
힐 홀드용 전력 스위칭 소자(250)는 차량 제어기(220)에 의해 온(on)되고, 힐 홀드를 구현할 때 힐 홀드 전류가 흐른다. 이러한 힐 홀드용 전력 스위칭 소자(250)는 IGBT일 수 있다.The
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법을 나타낸 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 힐 홀드 구현을 설명하기 위한 회로도이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating an eco-friendly vehicle motor control method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a heel holding implementation according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 차량 제어기(220)는 운전자의 요구에 의해 시동이 온되면 차량을 주행시킨다(S410).Referring to FIG. 4, the
차량 제어기(220)는 차량 기울기가 기준값 이상인지를 확인한다(S420). 다시 말하면, 차량 제어기(220)는 기울기 측정부(213)로부터 차량 기울기를 제공받고, 차량이 현재 경사로와 같은 등판을 주행하는지를 확인하기 위해 차량 기울기가 기준값 이상인지를 확인한다. 여기서, 기준값은 차량이 등판 주행 중인지를 확인하기 위해 기준이 되는 값으로, 미리 설정된 값일 수 있다. 기준값은 작업자에 의해 설정되거나, 미리 지정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램 및 확률 모델)을 통해 설정될 수도 있다.The
한편, 차량 제어기(220)는 차량 기울기가 기준값 미만이면 단계 S410으로 리턴하여 운전자의 요구에 따라 차량을 주행시킨다.On the other hand, if the vehicle slope is less than the reference value, the
차량 제어기(220)는 차량 기울기가 기준값 이상이면 차량 속도가 기준 속도 이하인지를 확인한다(S430). 즉, 차량 제어기(220)는 속도 측정부(215)로부터 차량 속도를 제공받고, 차량 속도가 미리 설정된 기준 속도 이하인지를 확인한다. 여기서, 기준 속도는 차량이 정지 상태를 유지하고 있는지를 확인하고 위해 설정된 값으로, 작업자에 의해 설정되거나, 미리 지정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램 및 확률 모델)을 통해 설정될 수도 있다.The
한편, 차량 제어기(220)는 차량 속도가 기준 속도를 초과하면 단계 S410으로 리턴하여 운전자의 요구에 따라 차량을 주행시킨다.On the other hand, if the vehicle speed exceeds the reference speed, the
차량 제어기(220)는 차량 속도가 기준 속도 이하이면 힐 홀드 전류가 흐르도록 모터 위치 각도를 설정한다(S440). 구체적으로, 차량 제어기(220)는 인버터(135)의 3상 중 하나의 상에 힐 홀드 전류가 흐르도록 모터 위치 각도를 설정한다. 차량 제어기(220)는 구동모터(130)와 구동휠의 기어비 및 인버터(135)의 축 개수를 중 적어도 하나를 이용하여 모터 위치 각도를 설정한다. 즉, 차량 제어기(220)는 [수학식 1]을 통해 모터 위치 각도를 설정할 수 있다.The
[수학식 1][Equation 1]
여기서, A는 모터 위치 각도를 나타내며, GR은 구동모터(130)와 구동휠의 기어비를 나타내고, AN는 인버터(135)의 축 개수를 나타낼 수 있다.Here, A represents the motor position angle, GR represents the gear ratio of the
예를 들어, 구동모터(130)와 구동휠의 기어비가 9라고 가정하며, 도 5에 도시된 바와 같이 U상에 힐 홀드 전류를 흐를 수 있도록 하고, 인버터(135)의 축이 6축이였을 때, 차량 제어기(220)는 상기 [수학식 1]에 의해 모터 위치 각도를 연산하면 6.6을 확인할 수 있다.For example, assuming that the gear ratio of the driving
차량 제어기(220)는 힐 홀드용 전력 스위칭 소자(250)를 온시킨다(S450).The
차량 제어기(220)는 모터 위치 각도를 이용하여 힐 홀드를 구현한다(S460). 다시 말하면, 차량 제어기(220)는 배터리로부터 도 5에 도시된 바와 같이 U상에 연결된 힐 홀드용 전력 스위칭 소자(250)에 힐 홀드 전류를 제공하면 힐 홀드용 전력 스위칭 소자(250)와 U상 전력 스위칭 소자(321)에 양분된다. 그리고 힐 홀드 전류는 도 5에 도시된 바와 같이 구동모터(130)로 제공되고, 구동모터(130)에서 /W상 전력 스위칭 소자(323) 및 /V상 전력 스위칭 소자(325)로 양분화되어 제공된다. The
이에 따라, 상기에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 친환경 차량용 모터 제어 시스템은 힐 홀드 구현 시 힐 홀드용 전력 스위칭 소자(250)로 힐 홀드 전류가 제공되어 인버터(135) 내의 전력 스위칭 소자가 과온되는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, as described above, in the eco-friendly vehicle motor control system according to the present invention, the heel hold current is provided by the
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.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.
110: 엔진
130: 구동모터
135: 인버터
140: 배터리
150: 변속기
220: 차량 제어기
250: 힐 홀드용 전력 스위치 소자110: engine
130: drive motor
135: Inverter
140: Battery
150: Transmission
220: vehicle controller
250: Power switch element for heel holding
Claims (12)
동력원인 구동모터;
상기 구동모터를 구동시키며, 파워 모듈을 포함하는 인버터;
상기 인버터의 3상 파워 모듈 중 어느 하나인 제1상의 파워 모듈과 전기적으로 연결되는 힐 홀드용 전력 스위칭 소자; 및
상기 차량 상태 데이터를 기반으로 힐 홀드 조건을 만족하면, 인버터에 힐 홀드 전류가 흐르도록 모터 위치 각도를 설정하고, 상기 힐 홀드용 전력 스위칭 소자를 온 시키며, 상기 모터 위치 각도를 이용하여 힐 홀드를 구현하는 차량 제어기를 포함하되,
상기 차량 제어기는 상기 힐 홀드용 전력 스위칭 소자와 연결된 상기 제1상의 파워 모듈에 힐 홀드 전류가 흐르도록 상기 모터 위치 각도를 설정하여, 힐 홀드를 구현 시 상기 제1상의 파워 모듈에 흐르는 힐 홀드 전류가 상기 힐 홀드용 전력 스위칭 소자에 양분되어 상기 구동모터로 제공되는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 시스템.A data detector for detecting vehicle condition data;
A drive motor as a power source;
An inverter for driving the driving motor, the inverter including a power module;
A power switching device for heal holding which is electrically connected to the power module of the first phase, which is one of the three-phase power modules of the inverter; And
Setting a motor position angle so that a heel holding current flows in the inverter when the heel holding condition is satisfied based on the vehicle state data, turning on the power switching device for heal holding, The vehicle controller comprising:
Wherein the vehicle controller sets the motor position angle so that a heel hold current flows through the power module of the first phase connected to the power switching element for heal holding to determine a heel hold current Is divided into the power switching elements for heal holding and provided as the driving motor.
상기 차량 제어기는
상기 인버터의 파워 모듈 중 적어도 하나의 상에 힐 홀드 전류가 흐르도록 모터 위치 각도를 설정하고, 상기 힐 홀드용 전력 스위칭 소자를 온시켜 상기 힐 홀드용 전력 스위칭 소자로 힐 홀드 전류가 흐르도록 제어하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 시스템.The method according to claim 1,
The vehicle controller
A motor position angle is set so that a heel holding current flows on at least one of the power modules of the inverter and the heald hold power switching element is turned on to control the heal hold current to flow to the heald holding power switching element Wherein said motor control system comprises:
상기 차량 제어기는
상기 구동모터와 구동휠의 기어비 및 인버터의 축 개수 중 적어도 하나를 이용하여 상기 모터 위치 각도를 설정하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 시스템.The method according to claim 1,
The vehicle controller
Wherein the motor position angle is set using at least one of a gear ratio of the drive motor and the drive wheel and a number of axes of the inverter.
상기 차량 제어기는
차량 기울기가 기준값 이상이고, 차량 속도가 기준 속도 이하이면 상기 모터 위치 각도를 설정하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 시스템.The method according to claim 1,
The vehicle controller
And sets the motor position angle when the vehicle inclination is equal to or greater than a reference value and the vehicle speed is equal to or lower than a reference speed.
상기 데이터 검출기는
차량 기울기를 측정하는 기울기 측정부; 및
차량 속도를 측정하는 속도 측정부;
중 적어도 하나를 포함하는 친환경 차량용 모터 제어 시스템.The method according to claim 1,
The data detector
A tilt measuring unit for measuring a tilt of the vehicle; And
A speed measuring unit for measuring a vehicle speed;
The motor control system comprising:
상기 힐 홀드용 전력 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)인 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the power switching device for heal holding is an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
상기 차량 상태 데이터가 힐 홀드 조건을 만족하면 인버터의 3상 파워 모듈 중 힐 홀드용 전력 스위칭 소자가 전기적으로 연결된 제1상의 파워 모듈에 힐 홀드 전류가 흐르도록 모터 위치 각도를 설정하는 단계;
상기 인버터의 제1상 파워 모듈에 연결된 힐 홀드용 전력 스위칭 소자를 온 시키는 단계; 및
상기 모터 위치 각도를 이용하여 힐 홀드를 구현하는 단계를 포함하되,
상기 힐 홀드를 구현하는 단계는, 상기 제1상의 파워 모듈에 흐르는 힐 홀드 전류가 상기 힐 홀드용 전력 스위칭 소자에 양분되어 구동모터로 제공되는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 방법.Determining whether a heal hold condition is satisfied based on vehicle state data;
Setting a motor position angle so that a heel holding current flows through a first phase power module electrically connected to a power switching element for healing among the three-phase power modules of the inverter when the vehicle state data satisfies the heel holding condition;
Turning on a power switch for heal holding connected to the first phase power module of the inverter; And
And implementing a heel hold using the motor position angle,
Wherein the step of realizing the heel hold is performed by providing a driving motor with the heald hold current flowing through the power module of the first phase divided by the power switching device for heal holding.
상기 모터 위치 각도를 이용하여 힐 홀드를 구현하는 단계는
상기 모터 위치 각도를 이용하여 전류를 상기 힐 홀드용 전력 스위칭 소자에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 방법.8. The method of claim 7,
The step of implementing heal hold using the motor position angle
And providing a current to the power switching device for heal holding using the motor position angle.
상기 모터 위치 각도를 설정하는 단계는
상기 인버터에 포함된 파워 모듈 중 적어도 하나의 상에 힐 홀드 전류가 흐르도록 모터 위치 각도를 설정하는 단계인 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 방법.8. The method of claim 7,
The step of setting the motor position angle
And setting a motor position angle so that a heel current flows through at least one of the power modules included in the inverter.
상기 모터 위치 각도를 설정하는 단계는
구동모터와 구동휠의 기어비 및 인버터의 축 개수 중 적어도 하나를 이용하여 상기 모터 위치 각도를 설정하는 단계인 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 방법.8. The method of claim 7,
The step of setting the motor position angle
And setting the motor position angle using at least one of the gear ratio of the drive motor and the drive wheel and the number of axes of the inverter.
상기 차량 상태를 기반으로 힐 홀드 조건을 만족하는지 판단하는 단계는
차량 기울기가 기준값 이상인지를 판단하는 단계;
상기 차량 기울기가 기준값 이상이면 차량 속도가 기준 속도 이하인지를 판단하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 방법.8. The method of claim 7,
The step of determining whether the heel holding condition is satisfied based on the vehicle condition
Determining whether the vehicle slope is equal to or greater than a reference value;
Determining whether the vehicle speed is equal to or less than a reference speed if the vehicle slope is equal to or greater than a reference value;
And a control unit for controlling the motor.
상기 힐 홀드용 전력 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)인 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the power switching device for heal holding is an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
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