KR101936992B1 - 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템 - Google Patents

권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템 Download PDF

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Abstract

차량 탑재형 충전 회로에 의해 증가하게 되는 차량 부피와 무게 및 비용을 감소시키고 배터리 충전 용량을 증가시킬 수 있는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템이 개시된다. 상기 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템은, 배터리의 전력을 서로 다른 복수의 위상을 갖는 교류 전력으로 변환하는 인버터; 상기 서로 다른 위상의 교류 전력을 각각 입력 받는 복수의 고정자 코일 및 상기 고정자 코일과 상호 인덕턴스를 형성하며 상기 배터리의 전력을 이용하여 자속을 형성하도록 회전자에 설치된 계자 코일을 갖는 권선형 동기 전동기; 및 상기 권선형 동기 전동기의 계자 코일 측에 계통 전력이 인가되는 충전 모드인 경우, 상기 배터리측과 상기 계자 코일 측이 상호 절연 상태가 되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템{CHARGING SYSTEM FOR WOUND ROTOR SYNCHRONOUS MOTOR}
본 발명은 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 탑재형 충전 회로에 의해 증가하게 되는 차량 부피와 무게 및 비용을 감소시키고 배터리 충전 용량을 증가시킬 수 있는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템에 관한 것이다.
지구 온난화와 환경 오염 등의 문제가 심각하게 대두 되면서 자동차 산업 분야에서도 환경 오염을 최대한 감소시킬 수 있는 친환경 차량에 대한 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있으며 그 시장도 점차 확대되고 있다. 친환경 자동차로서 기존의 화석 연료를 연소시켜 구동력을 발생시키는 엔진 대신 전기 에너지를 이용하여 구동력을 생성하는 전동기를 적용한 전기 차량, 하이브리드 차량 및 플러그인 하이브리드 차량이 세계적으로 출시되고 있는 상황이다. 이러한 전기 에너지를 이용한 친환경 차량 기술들은 대부분 계통(grid)으로부터 차량에 구비된 배터리를 충전하여 전동의 구동에 활용한다. 이에 따라, 전기 에너지를 이용한 친환경 차량은 계통으로부터 제공되는 전기 에너지를 배터리에 충전하기 위한 차량 탑재형 충전 회로가 요구된다.
차량 탑재형 충전 회로는 친환경 차량의 배터리 충전을 위해서 필수적인 회로로서 여러 가지의 다양한 토폴로지를 이용하여 구현될 수 있지만, 대부분의 차량 탑재형 충전 회로는 절연을 위한 고주파 변압기와 필터, 다수의 스위칭 소자, 제어 모듈로 구현되고 있다. 따라서, 친환경 차량에는 차량 탑재형 충전 회로를 별도로 더 구비함에 따라 불가피하게 차량의 가격 및 부피가 상승하게 된다. 특히, 차량 탑재형 충전 회로에 구비되는 변압기의 경우, 자기 회로를 사용하기 때문에 용량에 따라 변압기의 크기가 커지게 되며, 많은 무게와 부피를 필요로 하게 된다.
이에, 당 기술분야에서는 친환경 차량에 구비되는 차량 탑재형 충전 회로에 의해 증가하게 되는 차량 부피와 무게 및 비용을 줄이기 위한 다양한 연구 개발이 요구되고 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2013-0068411 A KR 10-2014-0071593 A
이에 본 발명은, 차량 탑재형 충전 회로에 의해 증가하게 되는 차량 부피와 무게 및 비용을 감소시키고 배터리 충전 용량을 증가시킬 수 있는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
배터리의 전력을 서로 다른 복수의 위상을 갖는 교류 전력으로 변환하는 인버터;
상기 서로 다른 위상의 교류 전력을 각각 입력 받는 복수의 고정자 코일 및 상기 고정자 코일과 상호 인덕턴스를 형성하며 상기 배터리의 전력을 이용하여 자속을 형성하도록 회전자에 설치되며, 상기 배터리 충전 시 계통과 연결되는 계자 코일을 갖는 권선형 동기 전동기;
상기 배터리와 인버터의 연결단 및 상기 권선형 동기 전동기의 계자 코일과 상기 계통의 연결단 사이에 병렬로 연결되는 충전 회로; 및
상기 권선형 동기 전동기의 계자 코일 측에 계통 전력이 인가되는 충전 모드인 경우, 선택적으로 상기 배터리측과 상기 계자 코일 측이 상호 절연 상태가 되도록 제어하는 제어부;
를 포함하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 충전 모드이고 상기 배터리를 충전하는데 공급하고자 하는 전력이 상기 충전 회로를 통해 공급되는 전력 이하인 경우, 상기 배터리와 상기 계자 코일이 상호 절연 상태가 되도록 제어하되 상기 계자 코일을 통해 상기 배터리로 충전 전력이 전달되지 않도록 제어하고, 상기 충전 회로를 통해 상기 배터리로 충전 전력을 공급하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 충전 모드이고 상기 배터리를 충전하는데 공급하고자 하는 전력이 상기 충전 회로를 통해 공급되는 전력을 초과하는 경우, 상기 배터리측과 상기 계자 코일 측이 상호 절연 상태가 되도록 제어하고 상기 인버터를 제어하여 상기 계통 전력이 상기 계자 코일로부터 상기 고정자 코일로 전달되게 하여 상기 배터리를 충전할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 충전 모드인 경우, 상기 배터리측과 상기 계자 코일 측이 상호 절연 상태가 되도록 제어하고 상기 인버터를 제어하여 상기 계통 전력이 상기 계자 코일로부터 상기 고정자 코일로 전달되게 하고, 상기 충전 회로를 통해 상기 배터리로 충전 전력을 공급하도록 제어하되, 상기 계자 코일과 고정자 코일을 통해 상기 배터리로 제공되는 충전전력과 상기 충전 회로를 통해 배터리로 제공되는 충전 전력을 유동적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 권선형 동기 전동기의 회전 구동 시 상기 배터리와 상기 계자 코일을 상호 전기적으로 연결되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 충전 모드에서, 상기 제어부는, 상기 배터리의 전압을 참조하여 상기 배터리를 충전하기 위한 충전 전력 지령값을 도출하고, 상기 배터리에 실제 공급되는 공급 전력과 상기 전력 지령값의 오차에 기반하여 입력 전력 지령값을 도출하고, 상기 입력 전력 지령값에 상기 계통 전력의 전압 최대값을 적용하여 상기 계자 코일에 입력되는 입력 전류 지령값의 사인 성분을 도출하고, 상기 입력 전류 지령값과 상기 계자 코일로 실제 입력되는 전류의 사인 성분의 오차에 기반하여 상기 고정자 코일 측의 d축 전류 지령값의 사인 성분을 도출하며, 0과 상기 계자 코일로 입력되는 전류의 코사인 성분의 오차에 기반하여 상기 고정자 코일 측의 d축 전류 지령값의 코사인 성분을 도출하고, 상기 고정자 코일 측의 상기 d축 전류 지령값의 사인 성분 및 코사인 성분과 상기 계통 전력의 위상각에 기반하여 상기 고정자 코일 측의 d축 전류 지령값을 도출하고, 상기 d축 전류 지령값과 0의 값을 갖는 상기 고정자 코일 측의 q축 전류 지령값에 기반하여, 상기 고정자 코일 측의 d축 전압 지령값 및 q축 전압 지령값을 도출하고, 상기 d축 전압 지령값 및 q축 전압 지령값을 3상 전압으로 변환하여 3상 전압 지령값(V* abcs)을 도출하고, 상기 3상 전압 지령값(V* abcs)을 출력할 수 있도록 상기 인버터 내의 스위칭 소자를 온/오프 듀티를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 충전 모드에서, 상기 제어부는, 상기 배터리의 전압을 참조하여 상기 배터리를 충전하기 위한 충전 전력 지령값을 도출하고, 상기 배터리에 실제 공급되는 공급 전력과 상기 전력 지령값의 오차에 기반하여 입력 전력 지령값(P* in)을 도출하고, 하기 식들을 이용하여 상기 고정자 코일 측의 d축 전류 지령값의 사인 성분(I* dss)과 코사인 성분(I* dsc)을 연산하고,
[식]
Figure 112016104305295-pat00001
,
Figure 112016104305295-pat00002
(Lf ’= (3/2)*(ns/nf)2, ns: 상기 고정자 코일의 턴수, nf: 상기 계자 코일의 턴수, Lm: 고정자 측에서 바라본 고정자 d축-계자 간 상호 인덕턴스, Ef: 상기 계통의 전압 최대치를 고정자 단으로 환산하여 변환된 값,
Figure 112016104305295-pat00003
는 계통 전력의 각속도), 상기 고정자 코일 측의 상기 d축 전류 지령값의 사인 성분 및 코사인 성분과 상기 계통 전력의 위상각에 기반하여 상기 고정자 코일 측의 d축 전류 지령값을 도출하고, 상기 d축 전류 지령값과 0의 값을 갖는 상기 고정자 코일 측의 q축 전류 지령값에 기반하여, 상기 고정자 코일 측의 d축 전압 지령값 및 q축 전압 지령값을 도출하고, 상기 d축 전압 지령값 및 q축 전압 지령값을 3상 전압으로 변환하여 3상 전압 지령값(V* abcs)을 도출하고, 상기 3상 전압 지령값(V* abcs)을 출력할 수 있도록 상기 인버터 내의 스위칭 소자를 온/오프 듀티를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 계통 전력을 정류하기 위한 정류 회로부 및 상기 정류 회로부의 출력을 소정 주파수를 갖는 교류 신호로 변환하여 상기 계자 코일로 제공하는 스위칭 회로부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 계통 전력은 상기 계자 코일의 양단에 직접 인가될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 계통 전력의 역률을 보상하기 위한 역률 보상 회로부; 및 상기 역률 보상 회로부의 출력을 소정 주파수를 갖는 교류 신호로 변환하여 상기 계자 코일로 제공하는 스위칭 회로부를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
배터리의 전력을 변환하여 서로 다른 위상을 갖는 복수의 교류 전력을 출력하거나, 복수의 교류 전력을 변환하여 상기 배터리로 전력을 출력하도록 선택적으로 동작하는 인버터;
상기 인버터로부터 서로 다른 위상을 갖는 복수의 교류 전력을 입력 받는 복수의 고정자 코일 및 상기 복수의 고정자 코일과 상호 인덕턴스를 형성하도록 고정자에 설치된 계자 코일을 갖는 권선형 동기 전동기;
상기 배터리와 상기 계자 코일 사이의 전기적 연결을 선택적으로 연결/차단하는 스위치부;
상기 배터리와 인버터의 연결단 및 상기 권선형 동기 전동기의 계자 코일과 계통의 연결단 사이에 병렬로 연결되는 충전 회로; 및
상기 권선형 동기 전동기의 계자 코일 측에 계통 전력이 인가되는 충전 모드인 경우, 선택적으로 상기 스위치부의 연결/차단 상태를 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는, 상기 권선형 동기 전동기가 구동되는 경우 상기 스위치부를 연결상태로 조정하여 상기 배터리의 전력에 의해 상기 계자 코일에 생성된 자속을 이용하여 상기 권선형 동기 전동기를 구동하게 하고, 상기 충전 모드인 경우 상기 스위치부를 개방 상태로 제어하고, 상기 충전 회로를 제어하여 상기 충전 회로를 통해 상기 배터리로 충전 전력을 공급하도록 제어하거나, 상기 인버터를 제어하여 상기 계통 전력이 상기 계자 코일로부터 상기 고정자 코일로 전달되게 하여 상기 배터리로 충전 전력을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 충전 모드이고 상기 배터리를 충전하는데 공급하고자 하는 전력이 상기 충전 회로를 통해 공급되는 전력 이하인 경우, 상기 계자 코일을 통해 상기 배터리로 충전 전력이 전달되지 않도록 제어하고, 상기 충전 회로를 통해 상기 배터리로 충전 전력을 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 충전 모드이고 상기 배터리를 충전하는데 공급하고자 하는 전력이 상기 충전 회로를 통해 공급되는 전력을 초과하는 경우, 상기 인버터를 제어하여 상기 계통 전력이 상기 계자 코일로부터 상기 고정자 코일로 전달되게 하여 상기 배터리를 충전할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 충전 모드인 경우, 상기 계자 코일과 고정자 코일을 통해 상기 배터리로 제공되는 충전전력과 상기 충전 회로를 통해 배터리로 제공되는 충전 전력을 유동적으로 제어할 수 있다.
상술한 바와 같은 과제 해결 수단을 갖는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템에 따르면, 차량에 마련된 권선형 동기 전동기가 회전 구동 시에는 통상의 전동기 구동 시와 같이 계자 코일을 구동하기 위한 스위칭 회로(인버터 회로)를 배터리에 연결하여 계자 코일을 구동 시키고, 배터리를 충전하기 위한 충전 모드에서는 스위치부(릴레이)를 차단 상태로 제어하여 계통으로부터의 전력을 계자코일을 통해 고정자 코일 측에 연결된 배터리로 충전함으로써, 별도의 차량 탑재용 충전 회로를 마련할 필요가 없으므로 저렴한 가격과 간편한 구성으로 권선형 동기 전동기를 이용하는 플러그인 하이브리드 자동차에 차량의 배터리를 충전 가능하게 된다.
또한, 상기 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템에 따르면, 권선형 동기 전동기를 이용한 배터리 충전 시스템에 통상적인 차량 탑재형 충전 회로를 부가 함으로써 충전 용량을 증가 시킬 수 있다. 또한, 상기 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템에 따르면, 일반 충전 시에는 충전 회로를 통한 고효율 충전을 실시하고, 고속 충전이 필요한 경우에는 권선형 동기 전동기를 충전 모드로 제어함으로써 기타 추가적인 회로 없이 충전 용량의 확장이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템을 도시한 회로도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템을 도시한 회로도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 여러 실시형태에 적용되는 권선형 동기 전동기를 d-q 모델로 모델링한 회로를 도시한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템의 제어 동작을 설명하기 위해 사용된 기호들을 표시한 회로도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템의 제어 동작을 설명하기 위한 제어 블록도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템을 도시한 회로도로서, 특히 도 1에 도시된 실시형태에 통상의 충전기 회로를 병렬 연결한 구조를 도시한 회로도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템을 도시한 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템은, 배터리(100)와, 인버터(20)와, 권선형 동기 전동기(30)와 스위치부(40) 및 제어부(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리(10)는 전기차량 또는 플러그인 하이브리드 차량 등과 같이 바퀴를 회전시키는 구동력을 생성하는 전동기를 구비한 친환경 차량에서 전동기의 구동을 위한 전력을 공급하기 위한 에너지 저장 장치이다. 친환경 차량에 적용되는 배터리(10)는 전동기 구동 시 방전 하게 되고, 외부의 계통으로부터 전력을 공급받아 충전 된다.
인버터(20)는 배터리(10)의 전력을 변환하여 서로 다른 위상을 갖는 복수의 교류 전력을 출력하거나, 복수의 교류 전력을 변환하여 배터리(10)로 전력을 출력하도록 선택적으로 동작하는 양방향 인버터이다.
인버터(20)는 배터리(10)와 연결되는 제1 입출력단(21)과 전동기(30)와 연결되는 제2 입출력단(22a, 22b, 22c)을 가질 수 있다. 전동기(30)를 구동하는 경우, 인버터(20)는 제1 입출력단(21)에서 배터리(10)의 전력을 제공받고 이를 스위칭 소자(Q1-Q6)를 이용하여 복수의 위상을 갖는 교류 전력으로 변환하여 복수의 제2 입출력단(22a, 22b, 22c)으로 각각 출력한다. 서로 120도의 위상차를 갖는 3상이 전력을 이용하여 전동기를 구동하는 기술이 통상적으로 적용되고 있는 바, 본 발명의 여러 실시형태는 3상 전력 변환을 수행하는 인버터(20) 및 3상 전동기(30)를 기반으로 설명될 것이다.
권선형 동기 전동기(30)는 인버터(20)로부터 서로 다른 위상을 갖는 복수의 교류전력을 입력 받는 복수의 고정자 코일(31a, 31b, 31c)과, 이 복수의 고정자 코일(31a, 31b, 31c)과 상호 인덕턴스를 형성하여 자기적으로 결합되는 계자 코일(32)을 갖는 회전자를 포함할 수 있다.
권선형 동기 전동기(30)는 계자 코일(32)를 적용하여 자속을 직접 제어하는 것을 특징으로 한다. 이러한 자속 제어를 통해, 차량의 중저속 영역에서 영구자석형 동기 전동기와 같이 높은 토크 출력을 발현할 수 있으며 유도 전동기와 같이 고속 운전에도 적합한 특성을 가질 수 있으므로 친환경 차량에 적용되는 전동기로서 적합하다.
권선형 동기 전동기(30)는 계자 코일(32)의 자속 제어를 위해 배터리(10)의 전력을 계자 코일(32)에 제공할 수 있는 암(arm)을 갖는다.
본 발명의 여러 실시형태에서는 권선형 동기 전동기(30)를 배터리(10)의 충전에도 사용하기 위해 배터리(10)와 계자 코일(30) 사이의 전기적 연결을 선택적으로 연결/차단할 수 있는 스위치부(40)를 갖는다.
이 스위치부(40)는 제어부(50)에 의해 연결/차단 상태가 제어될 수 있다. 즉, 제어부(50)는, 차량의 구동 시 권선형 동기 전동기(30)를 구동하기 위해 스위치부(40)를 연결상태로 조정함으로써, 배터리(10)의 전력에 의해 계자 코일(32)에 생성된 자속을 이용하여 권선형 동기 전동기(30)를 구동하게 하고, 계자 코일(32)에 계통 전력이 인가되어 배터리(10)를 충전하는 경우에는 스위치부(40)를 차단 상태로 조정하여 상호 인덕턴스에 의해 계통 전력이 계자 코일(32)로부터 고정자 코일(31a, 31b, 31c)로 전달되게 하여 배터리(10)를 충전시킬 수 있게 한다. 즉, 본 발명의 여러 실시형태에서, 스위치부(40)는 전동기 구동 시와 배터리 충전 시를 구분하여, 전동기 구동 시에는 계자 권선이 전동기 구동을 위한 자속을 형성할 수 있게 하고, 계통이 연결되어 배터리(10)를 충전하는 경우에는 배터리(10)와 계통이 전기적으로 상호 분리되게 하는 역할을 하게 된다.
도 1에서 참조부호 '60'은 계자 코일(32)에 교류 전력을 제공하기 위한 일종의 단상 출력 인버터로서 복수의 스위칭 소자(Q7-Q10)로 구현될 수 있다. 또한, 참조부호 '70'은 계통 전력을 정류하기 위한 정류회로이다.
도 1에서 인버터(20)와 풀브릿지 회로(60)에 마련된 스위칭 소자(Q1-Q10)은 권선형 동기 전동기(30)의 구동 또는 배터리(10)의 충전 시 적절하게 온/오프 제어될 수 있으며, 이 스위칭 소자(Q1-Q10)의 제어는 도 1에 도시된 제어부(50)에 의해 이루어질 수 있다. 도 1에 도시된 제어부(50)는 스위치부(40)를 제어하는 것 뿐만 아니라 권선형 동기 전동기(30)의 동작을 제어하는데 필요한 다양한 연산을 수행하고 제어가 필요한 요소에 연산 결과에 따른 명령 신호를 제공하는 포괄적인 요소로서 이해되어야 할 것이다.
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시형태에서, 배터리(10)를 충전하는 경우에는 먼저, 제어부(50)가 스위치부(40)를 개방 상태가 되게 제어하고 계통을 연결하면, 정류부(70)에 의해 정류된 계통 전압이 계자 코일 측 인버터(60)에 인가된다. 여기서 직류 링크 커패시터(C1)로서 충분히 작은 값의 커패시턴스를 갖는 커패시터를 적용하면 계통의 전압에 절대값을 취한 것과 같은 전압(계통 전압 주파수의 두 배 주파수를 갖게됨)이 계자 코일 측 인버터(60)에 인가된다. 계통의 역률 조건을 만족시키기 위해서는 계좌 코일(32)에는 계통의 주파수와 동일한 전류가 흘러야 하는데 계자 코일 측 인버터(60)의 스위칭 소자(Q7-Q10)를 적절히 제어하여 원하는 주파수를 생성할 수 있게 된다.
계자 코일(32)에 교류 전력이 인가되면, 계자 코일(32)과 상호 인덕턴스를 형성하는 고정자 코일(31a-31c)에 전류가 유도되고, 인버터(20)의 스위칭 소자(Q1 내지 Q6)를 적절히 제어하여 유도된 전력을 전력으로 변환하여 배터리(10)로 제공하여 배터리(10)를 충전할 수 있게 되는 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템을 도시한 회로도이다.
도 2에 도시된 본 발명의 실시형태는, 계통이 정류 회로를 거치지 않고 직접 권선형 동기 전동기(30)의 계자 코일(32)에 연결되는 구조이다. 이러한 실시형태는 계자 코일(32)과 고정자 코일(31a-31c) 사이의 상호 인덕턴스가 충분히 큰 경우에 구현될 수 있다. 도 2에 도시된 실시형태의 경우 정류 회로와 커패시터 등이 제거될 수 있어, 도 1의 실시형태와 비교할 때 시스템 구성 요소를 더욱 감소시켜 제조원가를 절감할 수 있게 된다.
도 1과 도 2의 실시형태는 계통의 전압이 회전자에 동일한 형태로 입력되기 때문에 계통 규정(역률)을 만족시키기 위해서는 계통 2배주파수의 전력 맥동이 배터리까지 전달되어야 한다. 이는 계통으로부터 배터리(10)까지 전력이 전달되는 과정에서 맥동을 억제하는 필터회로(커패시터)의 작용이 작게 설계되기 때문이다.
도 3에 도시된 본 발명의 일 실시형태는, 비교적 큰 커패시턴스를 갖는 커패시터(C2)와 역률 보상 회로(80)가 계자 권선(32)과 계통 사이에 구비되는 구조이다.
도 3에 도시된 실시형태는, 비교적 큰 커패시턴스를 갖는 커패시터(C2)와 역률 보상 회로(90)를 이용하여 계통 전력 맥동을 계자 코일(32)의 전단에서 정제할 수 있기 때문에, 계자 코일(32)을 통해 배터리(10)로 전달되는 전력은 맥동을 포함하지 않을 수 있다. 또한, 계자 코일 측 인버터(60)의 제어를 통해 계자 코일(32)에 인가하는 주파수를 원하는 대로 설정할 수 있기 때문에 시스템 설계 면에서도 유리할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 여러 실시형태에 적용되는 권선형 동기 전동기를 d-q 모델로 모델링한 회로를 도시한 회로도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 적용되는 권선형 동기 전동기는, 고정자 단의 3상이 d-q 모델로 모델링 될 수 있으며, 회전자 단의 계자 코일은 d-q 모델링된 고정자의 d축의 코일과 상호 인덕턴스를 공유하는 형태로 모델링 될 수 있다.
도 4와 같이 모델링된 권선형 동기 전동기는 다시 도 5와 같은 등가 회로로 변환될 수 있다. 도 4의 모델링 회로가 도 5에 도시된 회로와 같이 변환될 때, 변환된 여러 파라미터들은 '를 사용하여 표시되며, 그 값은 권선비에 따라 다음의 식 1과 같이 나타낼 수 있다.
[식 1]
Figure 112016104305295-pat00004
도 4, 도 5 및 식 1에 표시되는 각 파라미터는 다음과 같다.
Vds: 고정자 단의 d축 전압
Vqs: 고정자 단의 q축 전압
Ids: 고정자 단의 d축 전류
Iqs: 고정자 단의 q축 전류
ns: 고정자 단의 코일 턴수
nf: 계자 단의 코일 턴수
Rs: 고정자 단의 d축 및 q축 저항
Lmd: 고정자 단의 d축 코일의 상호 인덕턴스
Lmq: 고정자 단의 q축 코일의 상호 인덕턴스
Lls: 고정자 단의 d축 및 q축 누설 인덕턴스
Vf: 계자 코일 측 입력 전압
If: 계자 코일에 흐르는 전류
nf: 계자 코일의 권선수
Rf: 계자 코일 측의 저항
Llf: 계자 코일 측의 누설 인덕턴스
Lmf: 계자 코일의 상호 인덕턴스
Lm (= Lmd = Lmf'): 고정자 d축-계자 코일 간 상호 인덕턴스
계자 코일(32)에 연결된 풀브릿지 회로(60)를 통해 계자 코일(32)에는 계통 전압이 인가 된다. 인가된 계통 전압은 도 5와 같은 등가회로로 변환 됨에 따라 그 크기는 권선비에 따라 조절될 수 있다. 변환된 계통 전압(Vf')는 다음의 식 2와 같이 표현될 수 있다.
[식 2]
Figure 112016104305295-pat00005
상기 식 2에서, Eg는 실제 계통 전압의 최대치를 나타내고, Ef는 Eg를 고정자 단으로 환산하여 변환된 값을 나타내며,
Figure 112016104305295-pat00006
는 계자 코일(32) 전압, 즉 계통 전압의 각속도이다. 이 때, 고정자 단과 계자 코일에서의 전압 및 전류는 다음의 식 3과 같이 사인 성분과 코사인 성분으로 나타낼 수 있다.
[식 3]
Figure 112016104305295-pat00007
식 3의 각 파라미터는 다음과 같다.
Ifs: 계자 코일에 흐르는 전류의 사인 성분 크기
Ifc: 계자 코일에 흐르는 전류의 코사인 성분 크기
Ess: 계자 코일에 인가되는 전압의 사인 성분 크기
Esc: 계자 코일에 인가되는 전압의 코사인 성분 크기
Idss: 고정자 단 d축 전류의 사인 성분 크기
Idsc: 고정자 단 q축 전류의 코사인 성분 크기
여기서, 계자 코일의 역률을 1로 하기 위해 계자 전류의 코사인 성분(Ifc)는 0이 되어야 하고, 도 8에 도시된 등가회로에 의해 다음 식 4가 만족되어야 한다.
[식 4]
Figure 112016104305295-pat00008
식 4에서 계자 코일에 해당하는 전압은 상기 식 2에서 결정되므로, 정상상태 조건에서 다음의 식 5가 만족되어야 한다.
[식 5]
Figure 112016104305295-pat00009
상기 식 5가 만족하기 위해서는 다음의 식 6 및 식 7과 같은 두 조건이 만족되어야 하며, 이에 따라 고정자 전류를 얻을 수 있게 된다.
[식 6]
Figure 112016104305295-pat00010
[식 7]
Figure 112016104305295-pat00011
상기 식 6 및 식 7에 각각 결정된 고정자 전류 d축의 사인 성분 및 코사인 성분은 계자 코일의 코사인 성분이 0(Ifs
Figure 112016104305295-pat00012
0)이어야 한다는 점을 이용하여 어림된 것이다.
고정자 단 전류의 d축의 사인 성분은 상기 식 6에 주어진 것과 같이 계자 권선 전류의 사인 성분, 즉 유효 전력을 위한 전류에 따라 결정될 수 있다. 요구되는 입력 전력은 하기 식 8과 같이 결정될 수 있다.
[식 8]
Figure 112016104305295-pat00013
상기 식 8에서 Pin은 요구되는 입력 전력의 평균값을 나타낸다.
식 6 및 식 8을 이용하면 고정자 단 전류의 d축 사인 성분은 다음 식 9과 같이 결정할 수 있다.
[식 9]
Figure 112016104305295-pat00014
또한, 식 7과 식 8을 이용하면 고정자의 d축 전류의 코사인 성분은 다음의 식 10과 같이 결정될 수 있다.
[식 10]
Figure 112016104305295-pat00015
상기 식 8과 식 10을 이용하면 d축 전류의 코사인 성분은 다음의 식 11과 같이 결정될 수 있다.
상기 식 8 내지 식 10을 이용하면, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 권선형 동기 전동기를 이용한 차량용 충전 시스템은 도 6 내지 도 8을 통해 설명되는 제어 동작을 실행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템의 제어 동작을 설명하기 위해 사용된 기호들을 표시한 회로도이다. 또한, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템의 제어 동작을 설명하기 위한 제어 블록도이다.
도 6에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템의 제어를 위해 요구되는 파라미터들은 실제 구현 회로 상에 적용되는 전압 센서 또는 전류 센서(미도시) 등을 통해서 획득될 수 있다. 즉, 도 6에는 도시하지 않았으나, 계통 전압(Vg), 계자 코일(32)로 제공되는 전류(If), 배터리(10)의 전압(Vdc) 등을 검출하기 위해 회로 상의 적절한 위치에 전압 센서 또는 전류 센서가 설치되고 이로부터 획득된 값들에 의해 제어가 수행될 수 있다.
이하에서 설명되는 제어 기법은 본 발명의 여러 실시형태에서, 스위칭부(40)를 제어하는 것으로 설명된 제어부(50)에 의해 실시될 수 있다. 제어부(50)는 프로세서와 메모리를 포함하는 형태의 하드웨어로 구현될 수 있으며, 필요에 따라 메모리에 여러 파라미터들을 저장할 수 있고, 외부의 센서나 메모리에 저장된 여러 파라미터를 이용하여 프로세서가 사전 프로그래밍된 알고리즘에 따라 연산을 수행할 수 있다.
먼저, 도 7에 도시된 제어 기법에 대해 설명한다.
전술한 것과 같이, 제어를 위해 필요한 파라미터들이 검출되고, 검출된 값들 중 일부로부터 다른 파라미터들이 산출될 수 있다. 예를 들어, PLL(Phase Loop Lock) 회로를 사용하여 검출된 계통 전압(Vg)으로부터 계통 전력의 위상각(θg), 각속도(ωg) 및 계통 전압(Vg)의 최대값(Eg)가 도출될 수 있으며, 계통 전압(Vg)의 최대값(Eg)은 도 5와 같은 등가회로 변환에 의해 "Ef"로 변환되어 그 값이 도출될 수 있다.
또한, 헤테로다이닝 기법(Heterodyning method)을 적용하여, 계자 코일(32)로 입력되는 입력 전류(If)와 각속도(ωg)로부터 입력 전류의 사인 성분(Ifs)과 코사인 성분(Ifc)를 산출할 수 있다.
차량의 배터리 관리 시스템(Battery Management System: BMS) 또는 직류링크전압 제어기가 배터리(10)의 전압(Vdc)을 입력 받아 배터리(10)를 충전하기 위한 충전 전력 지령값(P* dc)을 출력하면 배터리(10)로 실제 제공되는 전압/전류의 크기에 의해 연산될 수 있는 배터리(10)로의 실제 공급 전력(Pdc)와의 오차가 연산되고, 이어 비례 적분(PI) 제어 등의 제어 기법에 의해 이 오차를 제거할 수 있는 계통으로부터의 입력 전력 지령(P* in)이 연산될 수 있다.
이어, 식 8을 적용하여 입력 전력 지령(P* in)에 변환된 전압 최대값(Ef)의 3/4에 해당하는 값이 입력 전력 지령(P* in)에 제산됨으로써 계자 코일(32)로 입력되는 전류에 대한 지령값의 사인 성분(I* fs)이 도출된다.
계자 코일(32)로 입력되는 전류에 대한 지령값의 사인 성분(I* fs)과 실제 계자 코일(32)로 입력되는 전류의 사인 성분(Ifs)의 오차가 연산되고 비례 적분(PI) 제어 등의 제어 기법에 의해 이 오차를 제거할 수 있는 고정자 단의 d축 전류 지령값의 사인 성분(I* dss)이 식 6에 의해서 도출될 수 있다.
계자 코일(32)로 입력되는 전류에 대한 지령값의 코사인 성분(I* fc)은 '0'이어야 하므로, 0과 계자 코일(32)로 입력되는 전류의 코사인 성분(Ifc)의 오차가 연산된 후 비례 적분(PI) 제어 등의 제어 기법에 의해 이 오차를 제거할 수 있는 고정자 단의 d축 전류 지령값의 코사인 성분(I* dsc)이 식 7에 의해서 도출될 수 있다.
고정자 단의 d축 전류 지령값의 사인 성분과 코사인 성분과 위상각을 적용하여 식 3에 의해 고정자 단의 d축 전류 지령값(I* ds)이 도출되고, 도출된 고정자 단의 d축 전류 지령값(I* ds)과 0의 값을 갖는 고정자 단의 q축 전류 지령값(I* qs)에 비례공진 제어 등의 기법을 적용하여 고정자 단의 d축 전압 지령값(V* ds)와 q축 전압 지령값(V* qs)을 도출할 수 있다.
이어, 권선형 동기 전동기에 마련된 레졸버(33)에 의해 검출된 회전자 각도(θr)를 이용하여, 고정자 단의 d축 전압 지령값(V* ds)와 q축 전압 지령값(V* qs)을 3상 전압으로 변환하면 최종적으로 3상 전압 지령값(V* abcs)이 도출될 수 있다.
이와 같이 도출된 3상 전압 지령값(V* abcs)을 출력할 수 있도록 인버터(20) 내에 마련된 각 스위칭 소자(Q1-Q6)의 온/오프 듀티를 제어함으로써 원하는 배터리 충전 전력이 배터리로 공급되도록 제어될 수 있는 것이다.
다음으로, 도 8에 도시된 제어 기법에 대해 설명한다.
도 8에 도시된 제어기법의 경우, 도 7을 통해 설명한 것과 동일한 방법으로 계통으로부터의 입력 전력 지령(P* in)이 연산된 후 PI 제어 기법을 적용하지 않고, 식 9 및 식 10을 직접 입력 전력 지령(P* in)에 적용하여 고정자 단의 d축 전류 지령값의 사인 성분(I* dss)과 코사인 성분(I* dsc)이 연산될 수 있다.
이와 같이 고정자 단의 d축 전류 지령값의 사인 성분(I* dss)과 코사인 성분(I* dsc)이 연산된 후, 도 7의 기법과 동일하게 3상 전압 지령값(V* abcs)을 도출하여 인버터(20) 내 스위칭 소자(Q1 내지 Q6)를 제어하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태는 차량에 마련된 권선형 동기 전동기가 회전 구동 시에는 통상의 전동기 구동 시와 같이 계자 코일을 구동하기 위한 스위칭 회로(인버터 회로)를 배터리에 연결하여 계자 코일을 구동시킨다. 반면, 배터리를 충전하기 위한 충전 모드에서는 스위치부(릴레이)를 차단 상태로 제어하여 계통으로부터의 전력을 계자코일을 통해 고정자 코일 측에 연결된 배터리로 충전할 수 있다. 계자 코일은 전동기 정지 상태에서 고정자의 코일과 상호 인덕턴스를 형성하여 변압기를 구성하는 것으로 간주될 수 있으므로, 계자 코일의 구동 회로를 배터리 측과 릴레이 등의 회로를 사용하여 분리시키는 경우 절연 특성을 얻을 수 있다. 이는 안전을 위해 계통과의 절연 특성을 가지는 것을 선호하는 차량 탑재형 충전기의 요구 사양에 잘 부합한다.
이와 같이, 본 발명의 여러 실시형태는 상호 개별적으로 사용되던 차량 탑재형 충전기 회로와 계자 코일을 포함하는 권선형 동기 전동기에 요구되는 회로를 통합하였기 때문에 간략하게 시스템을 구성할 수 있다.
따라서 본 발명의 여러 실시형태는 저렴한 가격과 간편한 구성으로 권선형 동기 전동기를 이용하는 플러그인 하이브리드 자동차에 차량 탑재형 충전기를 구현할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템을 도시한 회로도로서, 특히 도 1에 도시된 실시형태에 통상의 충전기 회로를 병렬 연결한 구조를 도시한 회로도이다.
도 9에 도시된 것과 같이, 본 발명의 또 다른 실시형태는, 도 1 내지 도 8을 통해 설명한 것과 같은 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템의 계통과 배터리(10) 사이에 병렬로 통상의 차량 탑재형 충전 회로(90)를 부가한 형태이다. 즉, 계통과 연결된 정류부(70)에 연결된 역률 보상 회로부(91)와 역률 보상 회로부(91)의 출력을 고주파의 교류 전력으로 변환하는 브릿지 회로부(92)와 브릿지 회로부(92)의 출력을 변환하되 입출력단의 절연을 제공하는 트랜스포머부(93)와 트랜스포머부(93)에서 변환 출력되는 교류 전력을 직류로 변환하는 정류부(94) 및 정류부(94)에서 변환된 출력을 필터링하여 배터리로 제공하는 필터부(95)를 포함하는 차량 탑재형 충전 회로(90)가 배터리(10)와 계통 사이에 병렬로 연결될 수 있다.
이와 같은 실시형태는, 차량의 구동시 제어부(50)가 스위치부(40)를 연결 상태로 제어하여 권선형 동기 전동기(30)가 배터리(10)로부터 전압을 공급 받아 고정자(31a, 31b, 31c) 및 계좌 코일(32)이 모두 구동될 수 잇다. 또한, 배터리(10)의 충전 시에는 제어부(50)가 스위치부(40)를 개방 상태로 제어하여 계좌 코일(32)을 배터리(10)로부터 절연된 상태가 되게 하고, 계통 연결 시 권선형 동기 전동기(30)는 충전 모드로 제어하여 배터리(10)를 충전함과 동시에, 병렬로 연결된 추가의 차량 탑재형 충전 회로(90)를 통해서 함께 배터리(10)의 충전이 이루어지게 할 수 있다. 이 때, 제어부(50)는 다양한 조건들을 감안하여 권선형 동기 전동기(30)에 의해 배터리(10)로 제공되는 충전 전력과 차량 탑재형 충전 회로(90)에 의해 배터리(10)로 제공되는 충전 전력을 유동적으로 제어할 수 있다.
또 다른 예로, 일반적인 완속 배터리 충전 시, 제어부(50)는 스위치부(40)를 개방상태로 제어하여 배터리(10)와 계통 사이의 절연 상태를 유지하도록 제어하되 권선형 동기 전동기(30)가 충전 모드로 동작하지 않도록 제어하고, 통상적인 차량 탑재형 충전 회로(90)를 통해 배터리(10)의 충전이 이루어지게 할 수 있다. 차량 탑재형 충전 회로(90)는 배터리 충전에 최적화 된 고효율 회로로 설계될 수 있으므로 권선형 동기 전동기(30)가 충전 모드로 동작하는 것에 비해 높은 효율의 충전이 가능하다. 한편, 완속 충전 중 고속 충전이 요구되는 경우에, 제어부(50)는 스위치부(40)를 차단 상태를 유지하고 인버터(20)와 계자 코일(60) 측 인버터(60)를 적절하게 제어하여 권선형 동기 전동기(30)를 통해서도 전력을 추가적으로 배터리(10)에 전달하도록 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시형태는 권선형 동기 전동기(30)를 이용한 배터리 충전 시스템에 통상적인 차량 탑재형 충전 회로(90)를 부가함으로써, 일반 충전 시에는 충전 회로(90)를 통한 고효율 충전을 실시하고, 고속 충전이 필요한 경우에는 권선형 동기 전동기(30)를 충전 모드로 제어함으로써 기타 추가적인 회로 없이 충전 용량의 확장이 가능하며, 여러 가지 충전의 조건들을 감안하여 선택적으로 권선형 동기 전동기(30)를 통해 제공되는 충전 전력과 충전 회로(90)를 통해 제공되는 충전 전력을 제어할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 배터리 20: 인버터
30: 권선형 동기 전동기 31a, 31b, 31c: 고정자 코일
32: 계자 코일 40: 스위치부(릴레이)
50: 제어부 60: 계자 코일용 인버터(스위칭 회로)
70: 정류 회로부 80: 역률 보상 회로부
90: 차량용 충전 회로

Claims (14)

  1. 배터리의 전력을 서로 다른 복수의 위상을 갖는 교류 전력으로 변환하는 인버터;
    상기 서로 다른 위상의 교류 전력을 각각 입력 받는 복수의 고정자 코일 및 상기 고정자 코일과 상호 인덕턴스를 형성하며 상기 배터리의 전력을 이용하여 자속을 형성하도록 회전자에 설치되며, 상기 배터리 충전 시 계통과 연결되는 계자 코일을 갖는 권선형 동기 전동기;
    상기 배터리와 인버터의 연결단 및 상기 권선형 동기 전동기의 계자 코일과 상기 계통의 연결단 사이에 병렬로 연결되는 충전 회로; 및
    상기 권선형 동기 전동기의 계자 코일 측에 계통 전력이 인가되는 충전 모드인 경우, 선택적으로 상기 배터리측과 상기 계자 코일 측이 상호 절연 상태가 되도록 제어하는 제어부;
    를 포함하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 충전 모드이고 상기 배터리를 충전하는데 공급하고자 하는 전력이 상기 충전 회로를 통해 공급되는 전력 이하인 경우, 상기 배터리와 상기 계자 코일이 상호 절연 상태가 되도록 제어하되 상기 계자 코일을 통해 상기 배터리로 충전 전력이 전달되지 않도록 제어하고, 상기 충전 회로를 통해 상기 배터리로 충전 전력을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 충전 모드이고 상기 배터리를 충전하는데 공급하고자 하는 전력이 상기 충전 회로를 통해 공급되는 전력을 초과하는 경우, 상기 배터리측과 상기 계자 코일 측이 상호 절연 상태가 되도록 제어하고 상기 인버터를 제어하여 상기 계통 전력이 상기 계자 코일로부터 상기 고정자 코일로 전달되게 하여 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 충전 모드인 경우, 상기 배터리측과 상기 계자 코일 측이 상호 절연 상태가 되도록 제어하고 상기 인버터를 제어하여 상기 계통 전력이 상기 계자 코일로부터 상기 고정자 코일로 전달되게 하고, 상기 충전 회로를 통해 상기 배터리로 충전 전력을 공급하도록 제어하되, 상기 계자 코일과 고정자 코일을 통해 상기 배터리로 제공되는 충전전력과 상기 충전 회로를 통해 배터리로 제공되는 충전 전력을 유동적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 권선형 동기 전동기의 회전 구동 시 상기 배터리와 상기 계자 코일을 상호 전기적으로 연결되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 충전 모드에서, 상기 제어부는,
    상기 배터리의 전압을 참조하여 상기 배터리를 충전하기 위한 충전 전력 지령값을 도출하고,
    상기 배터리에 실제 공급되는 공급 전력과 상기 전력 지령값의 오차에 기반하여 입력 전력 지령값을 도출하고,
    상기 입력 전력 지령값에 상기 계통 전력의 전압 최대값을 적용하여 상기 계자 코일에 입력되는 입력 전류 지령값의 사인 성분을 도출하고,
    상기 입력 전류 지령값과 상기 계자 코일로 실제 입력되는 전류의 사인 성분의 오차에 기반하여 상기 고정자 코일 측의 d축 전류 지령값의 사인 성분을 도출하며, 0과 상기 계자 코일로 입력되는 전류의 코사인 성분의 오차에 기반하여 상기 고정자 코일 측의 d축 전류 지령값의 코사인 성분을 도출하고,
    상기 고정자 코일 측의 상기 d축 전류 지령값의 사인 성분 및 코사인 성분과 상기 계통 전력의 위상각에 기반하여 상기 고정자 코일 측의 d축 전류 지령값을 도출하고,
    상기 d축 전류 지령값과 0의 값을 갖는 상기 고정자 코일 측의 q축 전류 지령값에 기반하여, 상기 고정자 코일 측의 d축 전압 지령값 및 q축 전압 지령값을 도출하고,
    상기 d축 전압 지령값 및 q축 전압 지령값을 3상 전압으로 변환하여 3상 전압 지령값(V* abcs)을 도출하고,
    상기 3상 전압 지령값(V* abcs)을 출력할 수 있도록 상기 인버터 내의 스위칭 소자를 온/오프 듀티를 제어하는 것을 특징으로 하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 충전 모드에서, 상기 제어부는,
    상기 배터리의 전압을 참조하여 상기 배터리를 충전하기 위한 충전 전력 지령값을 도출하고,
    상기 배터리에 실제 공급되는 공급 전력과 상기 전력 지령값의 오차에 기반하여 입력 전력 지령값(P* in)을 도출하고,
    하기 식들을 이용하여 상기 고정자 코일 측의 d축 전류 지령값의 사인 성분(I* dss)과 코사인 성분(I* dsc)을 연산하고,
    [식]
    Figure 112016104305295-pat00016
    ,
    Figure 112016104305295-pat00017

    (Lf ’= (3/2)*(ns/nf)2, ns: 상기 고정자 코일의 턴수, nf: 상기 계자 코일의 턴수, Lm: 고정자 측에서 바라본 고정자 d축-계자 간 상호 인덕턴스, Ef: 상기 계통의 전압 최대치를 고정자 단으로 환산하여 변환된 값,
    Figure 112016104305295-pat00018
    는 계통 전력의 각속도),
    상기 고정자 코일 측의 상기 d축 전류 지령값의 사인 성분 및 코사인 성분과 상기 계통 전력의 위상각에 기반하여 상기 고정자 코일 측의 d축 전류 지령값을 도출하고,
    상기 d축 전류 지령값과 0의 값을 갖는 상기 고정자 코일 측의 q축 전류 지령값에 기반하여, 상기 고정자 코일 측의 d축 전압 지령값 및 q축 전압 지령값을 도출하고,
    상기 d축 전압 지령값 및 q축 전압 지령값을 3상 전압으로 변환하여 3상 전압 지령값(V* abcs)을 도출하고,
    상기 3상 전압 지령값(V* abcs)을 출력할 수 있도록 상기 인버터 내의 스위칭 소자를 온/오프 듀티를 제어하는 것을 특징으로 하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 계통 전력을 정류하기 위한 정류 회로부 및 상기 정류 회로부의 출력을 소정 주파수를 갖는 교류 신호로 변환하여 상기 계자 코일로 제공하는 스위칭 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 계통 전력은 상기 계자 코일의 양단에 직접 인가되는 것을 특징으로 하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 계통 전력의 역률을 보상하기 위한 역률 보상 회로부; 및 상기 역률 보상 회로부의 출력을 소정 주파수를 갖는 교류 신호로 변환하여 상기 계자 코일로 제공하는 스위칭 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템.
  11. 배터리의 전력을 변환하여 서로 다른 위상을 갖는 복수의 교류 전력을 출력하거나, 복수의 교류 전력을 변환하여 상기 배터리로 전력을 출력하도록 선택적으로 동작하는 인버터;
    상기 인버터로부터 서로 다른 위상을 갖는 복수의 교류 전력을 입력 받는 복수의 고정자 코일 및 상기 복수의 고정자 코일과 상호 인덕턴스를 형성하도록 고정자에 설치된 계자 코일을 갖는 권선형 동기 전동기;
    상기 배터리와 상기 계자 코일 사이의 전기적 연결을 선택적으로 연결/차단하는 스위치부;
    상기 배터리와 인버터의 연결단 및 상기 권선형 동기 전동기의 계자 코일과 계통의 연결단 사이에 병렬로 연결되는 충전 회로; 및
    상기 권선형 동기 전동기의 계자 코일 측에 계통 전력이 인가되는 충전 모드인 경우, 선택적으로 상기 스위치부의 연결/차단 상태를 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 권선형 동기 전동기가 구동되는 경우 상기 스위치부를 연결상태로 조정하여 상기 배터리의 전력에 의해 상기 계자 코일에 생성된 자속을 이용하여 상기 권선형 동기 전동기를 구동하게 하고, 상기 충전 모드인 경우 상기 스위치부를 개방 상태로 제어하고, 상기 충전 회로를 제어하여 상기 충전 회로를 통해 상기 배터리로 충전 전력을 공급하도록 제어하거나, 상기 인버터를 제어하여 상기 계통 전력이 상기 계자 코일로부터 상기 고정자 코일로 전달되게 하여 상기 배터리로 충전 전력을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 충전 모드이고 상기 배터리를 충전하는데 공급하고자 하는 전력이 상기 충전 회로를 통해 공급되는 전력 이하인 경우, 상기 계자 코일을 통해 상기 배터리로 충전 전력이 전달되지 않도록 제어하고, 상기 충전 회로를 통해 상기 배터리로 충전 전력을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 충전 모드이고 상기 배터리를 충전하는데 공급하고자 하는 전력이 상기 충전 회로를 통해 공급되는 전력을 초과하는 경우, 상기 인버터를 제어하여 상기 계통 전력이 상기 계자 코일로부터 상기 고정자 코일로 전달되게 하여 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 충전 모드인 경우, 상기 계자 코일과 고정자 코일을 통해 상기 배터리로 제공되는 충전전력과 상기 충전 회로를 통해 배터리로 제공되는 충전 전력을 유동적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230029047A (ko) * 2021-08-23 2023-03-03 단국대학교 산학협력단 인버터 및 단상계통을 이용한 완속충전 방법 및 시스템

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102398884B1 (ko) * 2017-06-09 2022-05-18 현대자동차주식회사 권선형 동기 전동기를 이용한 충전 시스템
JP6831346B2 (ja) * 2018-03-19 2021-02-17 ミネベアミツミ株式会社 モータ装置及びモータの駆動制御方法
CN110641316B (zh) * 2018-06-27 2023-04-28 法法汽车(中国)有限公司 动力电池充电控制电路及充电控制方法、电动汽车
CN109455095A (zh) * 2018-10-30 2019-03-12 广东工业大学 一种电动汽车驱动***及相关方法和装置
WO2020116338A1 (ja) * 2018-12-06 2020-06-11 ローム株式会社 電力変換装置及びその制御装置
KR102579054B1 (ko) 2019-02-20 2023-09-15 블룸 에너지 코퍼레이션 데이터 센터 부하를 위한 하이브리드 dc 전력 설치
KR20200123888A (ko) * 2019-04-22 2020-11-02 현대자동차주식회사 친환경 차량용 충전 시스템 및 이를 이용한 충전 제어방법
CN111434513B (zh) * 2019-06-30 2021-02-23 比亚迪股份有限公司 一种车辆及其能量转换装置与动力***
KR20210018598A (ko) * 2019-08-06 2021-02-18 현대자동차주식회사 차량용 전력 변환 시스템 및 그 제어 방법
TW202213894A (zh) 2020-05-18 2022-04-01 美商博隆能源股份有限公司 具有雙向換流器之燃料電池操作方法
CN114640266B (zh) * 2020-05-21 2022-11-25 华为数字能源技术有限公司 一种电机驱动***及车辆
EP4033587B1 (en) * 2020-11-30 2023-10-11 Jiangsu Contemporary Amperex Technology Limited Current modulation module, parameter determination module, battery heating system, as well as control method and control device therefor
TWI829114B (zh) * 2022-03-18 2024-01-11 台達電子工業股份有限公司 電動車的電力系統
CN116587885B (zh) * 2023-07-17 2023-10-20 浙大城市学院 一种三相pfc电路级联双绕组电机控制电路及控制方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009296843A (ja) 2008-06-09 2009-12-17 Toyota Motor Corp 充電制御装置およびそれを備えた車両
JP2011015495A (ja) 2009-06-30 2011-01-20 Toyota Central R&D Labs Inc 電力制御装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2617936B2 (ja) * 1987-05-09 1997-06-11 三菱電機株式会社 エンジンの始動充電装置
NO893662L (no) * 1988-09-30 1990-04-02 Asea Brown Boveri Synkronmaskin med en tilleggsmagnetiseringsinnretning.
JP3078125B2 (ja) * 1992-09-04 2000-08-21 株式会社デンソー 車両用電源装置
JPH09298840A (ja) * 1996-05-02 1997-11-18 Meidensha Corp 電気自動車の充電装置
JP2000060004A (ja) 1998-08-05 2000-02-25 Nippon Yusoki Co Ltd 電気車のバッテリ充電装置
US6794776B1 (en) * 2001-10-15 2004-09-21 Christopher W Gabrys Inductor alternator flywheel system
JP4380755B2 (ja) * 2007-10-10 2009-12-09 株式会社デンソー 回転電機装置
US8183820B2 (en) * 2008-07-21 2012-05-22 GM Global Technology Operations LLC Power processing systems and methods for use in plug-in electric vehicles
US8421271B2 (en) * 2009-08-31 2013-04-16 General Electric Company Apparatus for transferring energy using onboard power electronics and method of manufacturing same
TW201145793A (en) * 2009-11-17 2011-12-16 Aerovironment Inc Integrated motor drive and battery charging system
KR20130068411A (ko) 2011-12-15 2013-06-26 현대자동차주식회사 하이브리드 자동차의 배터리 충방전 제어방법
CN202872441U (zh) * 2012-10-23 2013-04-10 北京汽车股份有限公司 充电控制电路及汽车
CN104737435B (zh) * 2012-11-28 2018-05-29 富士电机株式会社 电力转换***及其控制方法
KR20140071593A (ko) 2012-12-04 2014-06-12 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 충전 제어 방법
KR101568225B1 (ko) * 2013-02-06 2016-07-20 엘지전자 주식회사 충전 장치, 및 이를 구비하는 전기 차량
CN103312251B (zh) * 2013-06-08 2015-07-29 南京航空航天大学 定子双绕组异步电机发电***定频发电的方法
CN104249629B (zh) * 2013-06-28 2016-09-07 比亚迪股份有限公司 电动汽车、电动汽车的动力***和动力电池的充电方法
KR101507862B1 (ko) 2013-06-28 2015-04-07 엘지전자 주식회사 전기자동차 구동장치
CN103595161A (zh) * 2013-11-12 2014-02-19 上海浦沃动力机械制造有限公司 一种三相交流永磁同步发电机***
KR20160010158A (ko) 2014-07-18 2016-01-27 자동차부품연구원 충전기 내장형 전기 구동 장치
CN104158240B (zh) * 2014-07-23 2016-08-24 浙江大学 一种用于电动汽车充电的分散式源馈开关磁阻电机***
KR102332054B1 (ko) * 2014-11-21 2021-11-29 현대모비스 주식회사 차량 배터리 충전 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009296843A (ja) 2008-06-09 2009-12-17 Toyota Motor Corp 充電制御装置およびそれを備えた車両
JP2011015495A (ja) 2009-06-30 2011-01-20 Toyota Central R&D Labs Inc 電力制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230029047A (ko) * 2021-08-23 2023-03-03 단국대학교 산학협력단 인버터 및 단상계통을 이용한 완속충전 방법 및 시스템
KR102568219B1 (ko) * 2021-08-23 2023-08-17 단국대학교 산학협력단 인버터 및 단상계통을 이용한 완속충전 방법 및 시스템

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