KR101962668B1 - 계자 권선형 모터의 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

계자 권선형 모터의 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

계자 권선형 모터의 제어 장치 및 그 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 계자 권선형 모터의 제어 방법은 계자 권선형 모터의 계자 제어의 고장 유무를 판단하는 단계; 계자 제어의 고장시, 계자 권선에 일정한 전류를 인가시키도록 계자 권선을 전원과 단락시키는 단계; 및 고정자의 전류 제어만으로 계자 권선형 모터를 비상 동작하도록 계자 권선의 전류를 기초로 고정자 권선에 대한 전류 지령을 생성하는 단계;를 포함한다.

Description

계자 권선형 모터의 제어 장치 및 그 방법{Apparatus and method for controlling field coil of field wounding motor}
본 발명은 계자 권선형 모터에 관한 것으로, 특히, 계자 권선형 모터의 계자 제어 고장시, 고정자의 전류 제어만으로 비상 동작할 수 있는 계자 권선형 모터의 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
계자 권선형 모터는 회전자의 계자 권선이 영구자석 역할을 담당하여 권선에 흐르는 전류 제어를 통하여 자속을 제어한다. 이러한 계자 권선형 모터는 특히, 영구 자석이 포함되지 않는 점과 고속 영역에서의 역기전력을 제어할 수 있다는 장점으로 최근 많은 개발이 이루어지고 있다.
그러나, 회전자에 전류를 전달하기 위한 브러시-슬립링 구조와 계자 권선의 제어 회로 및 제어 알고리즘은 고장에 노출되어 있으며, 고장 발생시 계자 권선형 모터의 본래 기능을 상실하게 된다.
KR 2012-0037973 A
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 계자 권선형 모터의 계자 제어 회로 및 제어 알고리즘 고장시, 계자 권선을 임의의 단락시켜 비상 동작할 수 있는 계자 권선형 모터의 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 계자 권선형 모터의 계자 제어의 고장 유무를 판단하는 단계; 상기 계자 제어의 고장시, 계자 권선에 일정한 전류를 인가시키도록 상기 계자 권선을 전원과 단락시키는 단계; 및 고정자의 전류 제어만으로 계자 권선형 모터를 비상 동작하도록 상기 계자 권선의 전류를 기초로 상기 고정자 권선에 대한 전류 지령을 생성하는 단계;를 포함하는 계자 권선형 모터의 제어 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 계자 권선형 모터의 제어 방법은 상기 단락시키는 단계 이전에, 상기 계자 권선에 대한 PWM 제어를 디스에이블시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 단락시키는 단계는 상기 계자 권선에 전원을 인가하도록 상기 전원과 상기 계자 권선 사이에 배치된 릴레이를 온시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 계자 권선형 모터의 제어 방법은 상기 전류 지령을 생성하는 단계 이전에, 상기 계자 권선에 대한 전류를 감지하는 전류 센서의 고장여부를 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 계자 권선형 모터의 제어 방법은 상기 전류 센서의 정상 동작시 상기 전류 센서에 의해 상기 계자 권선의 전류를 측정하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 지령을 생성하는 단계는 상기 측정된 계자 전류에 따라 상기 전류 지령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 계자 권선형 모터의 제어 방법은 상기 전류 센서의 고장시 상기 계자 권선에 인가되는 전압에 의해 상기 계자 권선의 전류를 추정하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 지령을 생성하는 단계는 상기 추정된 계자 전류에 따라 상기 전류 지령을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 계자 권선형 모터의 제어 방법은 상기 계자 권선의 전류가 임계값보다 작은지를 판단하는 단계; 및 상기 계자 전류가 상기 임계값보다 작은 경우, 상기 단락을 해제하고, 상기 계자 권선에 대한 비상 제어를 종료하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 계자 제어의 고장시, 계자 권선에 일정한 전류를 인가시키도록 상기 계자 권선을 전원과 단락시키는 계자 제어부; 및 고정자의 전류 제어만으로 계자 권선형 모터를 비상 동작하도록 상기 계자 권선의 전류를 기초로 상기 고정자 권선에 대한 전류 지령을 생성하는 토크-전류 변환부;를 포함하는 계자 권선형 모터의 제어 장치가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 계자 제어부는 상기 계자 권선에 대한 전류를 감지하는 전류 센서의 고장여부를 판단하여, 상기 전류 센서의 정상 동작시 상기 전류 센서의 출력이 상기 토크-전류 변환부로 입력되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 계자 제어부는 상기 계자 권선에 대한 전류를 감지하는 전류 센서의 고장여부를 판단하여, 상기 전류 센서의 고장시 상기 전류 센서의 출력을 차단할 수 있다. 여기서, 상기 토크-전류 변환부는 상기 계자 권선에 인가되는 전압에 의해 상기 계자 권선의 전류를 추정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 계자 제어부는 상기 단락에 따른 상기 계자 권선의 전류가 임계값보다 작은지를 판단하여 상기 임계값보다 작은 경우, 상기 단락을 해제하고 상기 계자 권선에 대한 비상 제어를 종료할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 계자 제어부는, 상기 계자 권선에 병렬 연결된 제1전력용 반도체 스위치, 및 상기 제1전력용 반도체 스위치와 직렬 연결되는 제2전력용 반도체 스위치를 포함하며 상기 계자 권선에 전압을 인가하는 변환부; 상기 제2전력용 반도체 스위치와 병렬 연결되는 릴레이; 및 상기 계자 권선에 대한 전류 제어 고장시, 상기 제1 및 제2 전력용 반도체 스위치에 대한 PWM 제어를 디스에이블시키고, 상기 릴레이를 온시키는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 계자 권선형 모터의 제어 장치 및 그 방법은 계자 제어 회로 및 제어 알고리즘 고장시 계자 권선을 전원으로 단락시킴으로써, 계자 권선형 모터를 비상 동작을 할 수 있으므로, 인근의 차량 정비소까지 이동하는 림프홈(limp home) 기능, 엔진 아이들 스톱 상황에서 제시동 기능, 및 최소 차량 운전에 필요한 전장 장비에 대한 전력 기능을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계자 권선형 모터의 제어 장치를 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계자 권선형 모터의 제어 장치에서 계자 제어부를 개략적으로 나타낸 회로도,
도 3은 도 1에서 계자 회로 고장시의 동작을 설명하기 위한 블록도,
도 4는 도 1에서 계자 회로 및 전류 센서 고장시의 동작을 설명하기 위한 블록도, 그리고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계자 권선형 모터의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 계자 권선형 모터의 제어 장치를 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계자 권선형 모터의 제어 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 계자 권선형 모터의 제어 장치(100)는 토크-전류 변환부(110), 고정자 제어부(120) 및 계자 제어부(130)를 포함한다.
토크-전류 변환부(110)는 상위 제어기(미도시)로부터 토크 지령을 수신하고, 수신된 토크 지령을 기초로 토크-전류 맵 테이블을 통하여 전류 지령(Id*,Iq*)을 생성할 수 있다. 즉, 토크-전류 변환부(110)는 토크-전류 맵 테이블에 따라 고정자 권선(12)의 목표 고정자 전류(Id*,Iq*) 및 계자 권선(14)의 목표 계자 전류(If*)를 결정하여 고정자 제어부(120) 및 계자 제어부(130)로 인가할 수 있다.
고정자 제어부(120)는 토크-전류 변환부(110)로부터 수신된 목표 고정자 전류(Id*,Iq*)를 PWM 전압 제어함으로써, 고정자 권선(12)의 전류를 제어할 수 있다.
이러한 고정자 제어부(120)는 전류 컨트롤러(121), 2/3 위상 변환부(122), PWM 컨트롤러(123), 전류 검출부(124), 3/2 위상 변환부(125), 및 위치 검출부(126)를 포함할 수 있다.
여기서, 전류 컨트롤러(121)는 목표 고정자 전류(Id*,Iq*)를 전압(Vd*,Vq*)으로 변환하고, 2/3 위상 변환부(122)는 위치 검출부(126)에서 검출된 회전자의 위치를 고려하여 변환된 전압(Vd*,Vq*)을 3상 전압(Va*,Vb*,Vc*)으로 변환하며, PWM 컨트롤러(123)는 3상 전압(Va*,Vb*,Vc*)을 PWM 제어하여 고정자 권선(12)에 인가할 수 있다.
또한, 전류 검출부(124)는 고정자 전류 센서(142)를 통하여 고정자 권선(12)의 3상 전류(Ia,Ib,Ic)를 검출하고, 3/2 위상 변환부(125)는 위치 검출부(126)에서 검출된 회전자의 위치를 고려하여 검출된 3상 전류(Ia,Ib,Ic)를 고정자 전류(Id,Iq)로 변환할 수 있다. 이때, 고정자 전류(Id,Iq)는 목표 고정자 전류(Id*,Iq*)를 추종하도록 전류 컨트롤러(121) 전단의 감산기로 피드백될 수 있다.
계자 제어부(130)는 토크-전류 변환부(110)로부터 수신된 목표 계자 전류(If*)를 PWM 전압 제어함으로써, 계자 권선(14)의 전류를 제어할 수 있다.
이러한 계자 제어부(130)는 컨트롤러(132), 전류 검출부(134), PWM 컨버터(136), 및 릴레이(138)를 포함할 수 있다.
여기서, 컨트롤러(132)는 목표 계자 전류(If*)를 전압(Vf*)으로 변환하고, PWM 컨버터(136)는 변환된 전압(Vf*)을 PWM 제어하여 계자 권선(14)에 인가할 수 있다.
또한, 전류 검출부(134)는 계자 전류 센서(144)를 통하여 계자 권선(14)의 계자 전류(If)를 검출할 수 있다. 이때, 계자 전류(If)는 목표 계자 전류(If*)를 추종하도록 컨트롤러(132) 전단의 감산기로 피드백될 수 있다.
한편, 기존의 계자 권선형 모터의 제어 장치는 계자 제어와 관련된 회로(H/W) 또는 알고리즘(S/W) 고장시 계자 권선(14)에 대한 전류 제어를 정상적으로 수행할 수 없어 계자 권선형 모터의 본래 기능을 상실하게 된다.
이를 위해, 본 발명의 계자 권선형 모터의 제어 장치(100)는 계자 권선(14)을 전원과 단락시키도록 릴레이(138)를 구비함으로써, 계자 제어 고장에 의해 계자 권선형 모터의 정상 동작이 불가능한 경우에도 고정자의 전류 제어만으로 이루어지는 비상 동작을 수행하여 인근의 차량 정비소까지 이동하는 림프홈(limp home) 기능, 엔진 아이들 스톱 상황에서 제시동 기능, 및 최소 차량 운전에 필요한 전장 장비에 대한 전력 기능을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 계자 권선형 모터의 제어 장치(100)는 상위 제어기에서 계자 권선형 모터의 계자 제어와 관련된 회로 또는 알고리즘이 고장이라고 판단한 경우, 계자 제어부(130)는 계자 권선(14)에 일정한 전류를 인가시키도록 계자 권선(14)을 전원과 단락시킬 수 있다. 이를 위해, 컨트롤러(132)는 PWM 컨버터(136)를 디스에이블시키고, 릴레이(138)를 온시킬 수 있다.
이때, 토크-전류 변환부(110)는 고정자의 전류 제어만으로 계자 권선형 모터를 비상 동작하도록 계자 권선(14)의 전류(If)를 기초로 고정자 권선(12)에 대한 전류 지령(Id*, Iq*)을 생성할 수 있다. 여기서, 토크-전류 변환부(110)는 상위 제어기로부터 수신된 토크 지령을 토크-전류 맵 테이블에 의해 전류로 변환할 때, 계자 전류(If)를 기초로 전류 지령(Id*, Iq*)을 생성할 수 있다.
이때, 계자 제어부(130)는 계자 권선(14)에 대한 전류를 감지하는 계자 전류 센서(144)의 고장여부를 판단할 수 있다. 여기서, 계자 제어부(130)는 계자 전류 센서(144)의 정상시 계자 전류 센서(144)를 통하여 계자 전류를 측정하여 토크-전류 변환부(110)로 제공할 수 있다.
또한, 계자 제어부(130)는 계자 전류 센서(144)의 고장시 계자 전류 센서(144)의 출력을 차단할 수 있다. 이때, 토크-전류 변환부(110)는 계자 권선(14)의 저항을 미리 알고 있으므로, 전원(Vdc)에 의해 인가되는 계자 권선(14)의 전압에 의해 계자 전류(If)를 추정할 수 있다.
여기서, 계자 제어부(130)는 계자 권선(14)과 전원의 단락에 따른 계자 권선(14)의 전류가 임계값(Ith)보다 작은지를 판단하여 임계값(Ith)보다 작은 경우, 계자 권선(14)에 일정한 전류를 인가함에 따른 비상 동작이 불가능하므로 비상 제어를 종료할 수 있다. 이때, 계자 제어부(130)는 계자 권선(14)과 전원의 단락을 해제할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계자 권선형 모터의 제어 장치에서 계자 제어부를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 2를 참조하면, 계자 권선형 모터의 제어 장치(100)는 하프-브리지 형태의 변환부를 포함할 수 있다. 여기서, 변환부는 PWM 제어에 따라 계자 권선(14)에 전압을 인가하기 위한 것으로 제1전력용 반도체 스위치(S1) 및 제2전력용 반도체 스위치(S2)를 포함할 수 있다.
즉, 변환부는 제1전력용 반도체 스위치(S1) 및 제2전력용 반도체 스위치(S2)가 직렬 연결되고, 링크 전원(Vdc)과 병렬 연결될 수 있다. 여기서, 제1전력용 반도체 스위치(S1)는 계자 권선(14)에 병렬 연결될 수 있다.
한편, 기존의 하프-브리지 형태의 변환부는 제1전력용 반도체 스위치(S1), 제2전력용 반도체 스위치(S2) 및 PWM 컨트롤러(123)에 고장이 발생할 경우, 계자 권선(14)에 대한 전류 제어를 정상적으로 수행할 수 없으므로 회전자의 자속을 제어할 수 없다. 따라서, 계자 권선형 모터는 본래의 기능을 상실하게 된다.
이를 해결하기 위해, 본 발명은 계자 전류를 단방향 직류 전류로 제어하도록 제2전력용 반도체 스위치(S2)에 대하여 병렬로 릴레이(S/W)를 연결할 수 있다.
이때, 전류 크기(If)에 따라 계자 권선(14)의 자속 세기(φf)는 아래와 같이 산출될 수 있다.
Figure 112017109387785-pat00001
여기서, Lf는 계자 권선(14)의 인덕턴스이다.
이와 같이, 계자 권선형 모터의 제어 장치(100)는 제2전력용 반도체 스위치(S2)에 병렬로 릴레이(S/W)를 추가로 연결함으로써, 정상 동작시에는 릴레이(S/W)를 오프시켜 PWM 제어를 수행하고, 계자 제어의 고장시 릴레이(S/W)를 온시켜 비상 구동할 수 있다.
즉, 계자 권선(14)에 대한 전류 제어의 고장시, 컨트롤러(132)는 릴레이(S/W)를 온시킬 수 있다. 이때, 컨트롤러(132)는 제1전력용 반도체 스위치(S1) 및 제2전력용 반도체 스위치(S2)에 대한 PWM 제어를 중지시키기 위해 PWM 컨버터(136)를 디스에이블시킬 수 있다.
이와 같이, 계자 권선형 모터의 제어 장치(100)의 비상 구동은 내부 자속 세기를 조절할 수 없고, 고정자 권선(12)의 전류만으로 제어할 수 있는 영구자석형 모터의 형태로 변형될 수 있다.
한편, 계자 권선형 모터의 계자 권선(14)은 고정자 권선(12)보다 큰 저항을 가지므로, 계자 권선(14)과 전원(Vdc)을 단락시킴으로써, 내부에서 예측가능한 특정한 전류가 흐르게 된다. 예를 들면, 계자 권선(14)을 전원(Vdc)과 단락시킨 경우, 48V/1Ω = 48A 수주의 DC 전류가 흐르게 된다. 이에 의해 토크-전류 변환부(110)는 계자 전류 센서(144)의 고장시에도 계자 권선(14)의 전류(If)를 추정할 수 있다.
또한, 계자 제어부(130)는 계자 전류 센서(144)의 정상 동작시, 계자 전류 센서(144)의 출력이 토크-전류 변환부(110)로 입력되도록 제어할 수 있다. 즉, 계자 권선형 모터의 제어 장치(100)는 계자 회로만 고장인 경우, 계자 권선(14)의 계자 전류(If)를 검출하여 토크-전류 변환부(110)로 제공할 수 있다.
도 3은 도 1에서 계자 회로 고장시의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 컨트롤러(132)는 계자 회로 고장에 따라 PWM 컨버터(136)를 디스에이블시키고, 릴레이(138)를 온시킴으로써, 계자 권선(14)을 전원(Vdc)과 단락시킬 수 있다.
또한, 컨트롤러(132)는 계자 전류 센서(144)의 고장여부를 판단하여 계자 전류 센서(144)의 정상 동작시, 계자 전류(If)를 검출하여 토크-전류 변환부(110)로 피드백하도록 제어할 수 있다.
이때, 토크-전류 변환부(110)는 상위 제어기로부터 인가되는 토크 지령과 검출된 계자 전류(If)를 이용하여 토크-전류 맵 테이블로부터 계자 제어시와 상이한 전류 지령(Id*, Iq*)을 생성할 수 있다.
또한, 컨트롤러(132)는 계자 권선(14)과 전원(Vdc)의 단락에 따른 계자 전류(If)가 임계값(Ith)보다 작은지를 판단하여 임계값(Ith)보다 작은 경우, 계자 권선(14)과 전원(Vdc)의 단락을 해제하고 계자 권선(14)에 대한 비상 제어를 종료할 수 있다.
한편, 계자 제어부(130)는 계자 전류 센서(144)의 고장시, 계자 전류 센서(144)의 출력을 차단할 수 있다. 즉, 계자 권선형 모터의 제어 장치(100)는 계자 회로 및 전류 센서 모두가 고장인 경우, 토크-전류 변환부(110)는 계자 권선(14)에 인가되는 전압에 의해 계자 전류(If)를 추정할 수 있다.
도 4는 도 1에서 계자 회로 및 전류 센서 고장시의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 컨트롤러(132)는 계자 회로 고장에 따라 PWM 컨버터(136)를 디스에이블시키고, 릴레이(138)를 온시킴으로써, 계자 권선(14)을 전원(Vdc)과 단락시킬 수 있다.
또한, 컨트롤러(132)는 계자 전류 센서(144)의 고장여부를 판단하여 계자 전류 센서(144)의 고장시, 계자 전류 센서(144) 및 전류 검출부(134)를 토크-전류 변환부(110)로부터 차단할 수 있다.
여기서, 토크-전류 변환부(110)는 계자 권선(14)에 인가되는 전원(Vdc)의 전압과 계자 권선(14)의 저항을 통하여 계자 전류(If)를 추정할 수 있다.
이때, 토크-전류 변환부(110)는 상위 제어기로부터 인가되는 토크 지령과 추정된 계자 전류(If)를 이용하여 토크-전류 맵 테이블로부터 계자 제어시와 상이한 전류 지령(Id*, Iq*)을 생성할 수 있다.
또한, 컨트롤러(132)는 계자 권선(14)과 전원(Vdc)의 단락에 따른 계자 전류(If)가 임계값(Ith)보다 작은지를 판단하여 임계값(Ith)보다 작은 경우, 계자 권선(14)과 전원(Vdc)의 단락을 해제하고 계자 권선(14)에 대한 비상 제어를 종료할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 계자 권선형 모터의 제어 방법을 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계자 권선형 모터의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
계자 권선형 모터의 제어 방법(200)은 계자 제어의 고장 여부를 판단하는 단계(S211), 계자 권선(14)을 전원(Vdc)과 단락시키는 단계(S212 및 S213), 계자 권선(14)의 전류를 산출하는 단계(S214 내지 S216), 및 계자 전류의 크기에 따라 전류 지령을 생성하거나 비상 제어를 종료하는 단계(S217 내지 S219)를 포함한다.
보다 상세히 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 상위 제어기에서 계자 권선형 모터의 계자 제어의 고장 유무를 판단할 수 있다(단계 S211). 이때, 계자 제어가 정상이라고 판단한 경우, 계자 제어부(130)는 계자 권선(14)에 대한 비상 제어를 종료할 수 있다.
단계 S201의 판단 결과, 계자 제어와 관련된 회로 또는 알고리즘이 고장이라고 판단한 경우, 계자 권선(14)에 대한 PWM 제어를 디스에이블시킬 수 있다(단계 S212). 이때, 계자 제어부(130)는 PWM 컨버터(136)를 디스에이블시킬 수 있다.
다음으로, 계자 제어부(130)는 계자 권선(14)에 일정한 전류를 인가하도록 계자 권선(14)을 전원(Vdc)과 단락시킬 수 있다(단계 S213). 이때, 계자 제어부(130)는 계자 권선(14)에 전원을 인가하도록 전원(Vdc)과 계자 권선(14) 사이에 배치된 릴레이(138)를 온시킬 수 있다.
다음으로, 계자 제어부(130)는 계자 권선(14)에 대한 전류를 감지하는 계자 전류 센서(144)의 고장여부를 판단하여(단계 S214), 계자 전류 센서(144)가 정상인 경우, 계자 제어부(130)는 계자 전류 센서(144) 및 전류 검출부(134)를 통하여 계자 전류(If)를 측정할 수 있다(단계 S215). 이때, 계자 제어부(130)는 측정된 계자 전류(If)를 토크-전류 변환부(110)로 피드백하도록 제어할 수 있다.
단계 S214의 판단 결과, 계자 전류 센서(144)가 고장인 경우, 토크-전류 변환부(110)는 계자 권선(14)에 인가되는 전압에 의해 계자 권선(14)의 전류(If)를 추정할 수 있다(단계 S216). 여기서, 토크-전류 변환부(110)는 계자 권선(14)의 저항을 미리 알고 있으므로, 전원(Vdc)에 의해 인가되는 계자 권선(14)의 전압에 의해 계자 전류(If)를 추정할 수 있다. 이때, 계자 제어부(130)는 계자 전류 센서(144) 및 전류 검출부(134)를 토크-전류 변환부(110)로부터 차단할 수 있다.
다음으로, 계자 권선(14)의 전류가 임계값(Ith)보다 큰지를 판단하여(단계 S217), 임계값(Ith)보다 큰 경우, 토크-전류 변환부(110)는 고정자의 전류 제어만으로 계자 권선형 모터를 비상 동작하도록 계자 권선(14)의 전류(If)를 기초로 고정자 권선(12)에 대한 전류 지령(Id*, Iq*)을 생성할 수 있다(단계 S218).
이때, 토크-전류 변환부(110)는 계자 전류 센서(144)에 의해 계자 전류(If)를 검출한 경우, 검출된 계자 전류(If)에 따라 고정자 권선(12)에 대한 전류 지령을 생성할 수 있다. 즉, 토크-전류 변환부(110)는 상위 제어기로부터 인가되는 토크 지령과 검출된 계자 전류(If)를 이용하여 토크-전류 맵 테이블로부터 계자 제어시와 상이한 전류 지령(Id*, Iq*)을 생성할 수 있다.
또한, 토크-전류 변환부(110)는 계자 전류 센서(144)가 고장인 경우, 계자 권선(14)의 전압에 의해 추정된 계자 전류(If)에 따라 고정자 권선(12)에 대한 전류 지령(Id*, Iq*)을 생성할 수 있다. 즉, 토크-전류 변환부(110)는 상위 제어기로부터 인가되는 토크 지령과 추정된 계자 전류(If)를 이용하여 토크-전류 맵 테이블로부터 계자 제어시와 상이한 전류 지령(Id*, Iq*)을 생성할 수 있다.
단계 S217의 판단 결과, 계자 전류(If)가 임계값(Ith)보다 작은 경우, 계자 제어부(130)는 계자 권선(14)과 전원(Vdc)의 단락을 해제하고, 계자 권선(14)에 대한 비상 제어를 종료할 수 있다(단계 S220). 이때, 계자 제어부(130)는 릴레이(138)를 오프시킬 수 있다.
다음으로, 계자 권선(14)에 대한 비상 제어를 종료할지를 판단하여(단계 S219), 비상 제어를 종료하지 않는다고 판단한 경우, 예를 들면, 계자 권선형 모터의 고장을 조치하기 위해 차량이 이동 중인 경우, 계자 제어부(130)는 단계 S214로 복귀하여 단계 S214 내지 단계 S218의 계자 권선(14)에 대한 비상 제어를 반복적으로 수행할 수 있다.
단계 S219의 판단 결과, 비상 제어를 종료한다고 판단한 경우, 예를 들면, 계자 권선형 모터의 고장을 조치하기 위해 차량이 정지된 경우, 계자 제어부(130)는 계자 권선(14)에 대한 비상 제어를 종료할 수 있다.
이와 같은 방법에 의해 계자 권선형 모터의 제어 방법(200)은 계자 권선형 모터를 비상 동작을 할 수 있으므로, 인근의 차량 정비소까지 이동하는 림프홈(limp home) 기능, 엔진 아이들 스톱 상황에서 제시동 기능, 및 최소 차량 운전에 필요한 전장 장비에 대한 전력 기능을 수행할 수 있다.
상기와 같은 방법들은 도 1에 도시된 바와 같은 계자 권선형 모터의 제어 장치(100)에 의해 구현될 수 있고, 특히, 이러한 단계들을 수행하는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.
이때, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함하며, 예를 들면, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등일 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 계자 권선형 모터의 제어 장치 110 : 토크-전류 변환부
120 : 고정자 제어부 121 : 전류 컨트롤러
122 : 2/3 위상 변환부 123 : PWM 컨트롤러
124 : 전류 검출부 125 : 3/2 위상 변환부
126 : 위치 검출부 130 : 계자 제어부
132 : 컨트롤러 134 : 전류 검출부
136 : PWM 컨버터 138 : 릴레이
142 : 고정자 전류 센서 144 : 계자 전류 센서
12 : 고정자 권선 14 : 계자 권선

Claims (12)

  1. 계자 권선형 모터의 계자 권선에 대한 전류 제어의 고장 유무를 판단하는 단계;
    상기 계자 권선에 대한 전류 제어의 고장시, 상기 계자 권선에 일정한 전류를 인가시키도록 상기 계자 권선을 전원과 단락시키는 단계; 및
    고정자 권선의 전류 제어만으로 계자 권선형 모터를 비상 동작하도록 상기 계자 권선의 전류를 기초로 상기 고정자 권선에 대한 전류 지령을 생성하는 단계;
    를 포함하는 계자 권선형 모터의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단락시키는 단계 이전에, 상기 계자 권선에 대한 PWM 제어를 디스에이블시키는 단계;를 더 포함하는 계자 권선형 모터의 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단락시키는 단계는 상기 계자 권선에 전원을 인가하도록 상기 전원과 상기 계자 권선 사이에 배치된 릴레이를 온시키는 계자 권선형 모터의 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전류 지령을 생성하는 단계 이전에, 상기 계자 권선에 대한 전류를 감지하는 전류 센서의 고장여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는 계자 권선형 모터의 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전류 센서의 정상 동작시 상기 전류 센서에 의해 상기 계자 권선의 전류를 측정하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 지령을 생성하는 단계는 상기 측정된 계자 전류에 따라 상기 전류 지령을 생성하는 계자 권선형 모터의 제어 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전류 센서의 고장시 상기 계자 권선에 인가되는 전압에 의해 상기 계자 권선의 전류를 추정하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 지령을 생성하는 단계는 상기 추정된 계자 전류에 따라 상기 전류 지령을 생성하는 계자 권선형 모터의 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 계자 권선의 전류가 임계값보다 작은지를 판단하는 단계; 및
    상기 계자 전류가 상기 임계값보다 작은 경우, 상기 단락을 해제하고, 상기 계자 권선에 대한 비상 제어를 종료하는 단계;
    를 더 포함하는 계자 권선형 모터의 제어 방법.
  8. 계자 권선에 대한 전류 제어의 고장시, 상기 계자 권선에 일정한 전류를 인가시키도록 상기 계자 권선을 전원과 단락시키는 계자 제어부; 및
    고정자 권선의 전류 제어만으로 계자 권선형 모터를 비상 동작하도록 상기 계자 권선의 전류를 기초로 상기 고정자 권선에 대한 전류 지령을 생성하는 토크-전류 변환부;
    를 포함하는 계자 권선형 모터의 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 계자 제어부는 상기 계자 권선에 대한 전류를 감지하는 전류 센서의 고장여부를 판단하여, 상기 전류 센서의 정상 동작시 상기 전류 센서의 출력이 상기 토크-전류 변환부로 입력되도록 제어하는 계자 권선형 모터의 제어 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 계자 제어부는 상기 계자 권선에 대한 전류를 감지하는 전류 센서의 고장여부를 판단하여, 상기 전류 센서의 고장시 상기 전류 센서의 출력을 차단하고,
    상기 토크-전류 변환부는 상기 계자 권선에 인가되는 전압에 의해 상기 계자 권선의 전류를 추정하는 계자 권선형 모터의 제어 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 계자 제어부는 상기 단락에 따른 상기 계자 권선의 전류가 임계값보다 작은지를 판단하여 상기 임계값보다 작은 경우, 상기 단락을 해제하고, 상기 계자 권선에 대한 비상 제어를 종료하는 계자 권선형 모터의 제어 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 계자 제어부는,
    상기 계자 권선에 병렬 연결된 제1전력용 반도체 스위치, 및 상기 제1전력용 반도체 스위치와 직렬 연결되는 제2전력용 반도체 스위치를 포함하며 상기 계자 권선에 전압을 인가하는 변환부;
    상기 제2전력용 반도체 스위치와 병렬 연결되는 릴레이; 및
    상기 계자 권선에 대한 전류 제어 고장시, 상기 제1 및 제2 전력용 반도체 스위치에 대한 PWM 제어를 디스에이블시키고, 상기 릴레이를 온시키는 컨트롤러;를 포함하는 계자 권선형 모터의 제어 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070064726A (ko) * 2005-12-19 2007-06-22 두산인프라코어 주식회사 전동지게차 구동용 모터 제어장치
KR20120037973A (ko) 2009-11-06 2012-04-20 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 차량용 발전 전압 제어 장치
KR20160029751A (ko) * 2013-07-02 2016-03-15 더 보잉 컴파니 안정성 및 전원 보호를 위한 모터 제어
WO2017084863A1 (de) * 2015-11-18 2017-05-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum erkennen eines fehlers in einer generatoreinheit
US9709631B2 (en) * 2013-07-24 2017-07-18 Mitsubishi Electric Corporation Diagnosis apparatus for field winding type rotating electric machine and diagnosis method for field winding type rotating electric machine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070064726A (ko) * 2005-12-19 2007-06-22 두산인프라코어 주식회사 전동지게차 구동용 모터 제어장치
KR20120037973A (ko) 2009-11-06 2012-04-20 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 차량용 발전 전압 제어 장치
KR20160029751A (ko) * 2013-07-02 2016-03-15 더 보잉 컴파니 안정성 및 전원 보호를 위한 모터 제어
US9709631B2 (en) * 2013-07-24 2017-07-18 Mitsubishi Electric Corporation Diagnosis apparatus for field winding type rotating electric machine and diagnosis method for field winding type rotating electric machine
WO2017084863A1 (de) * 2015-11-18 2017-05-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum erkennen eines fehlers in einer generatoreinheit

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