KR20120067204A - Appratus and method for controlling motor of electric vehicle - Google Patents

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KR20120067204A
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윤준보
정희석
이정기
오재석
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Abstract

PURPOSE: A motor control apparatus and method of an electric car are provided to precisely compute slip angle speed by changing rotator time constant according to the temperature of a motor. CONSTITUTION: A direct current link capacitor(210) stores a voltage provided from a battery. An inverter(230) comprises a plurality of switching elements. A control unit(250) computes slip angle speed by using rotator time constant determined according to the temperature of a motor. A temperature detecting unit detects the temperature of the motor. A time constant computing unit determines the rotator time constant by using the temperature of the motor. The control unit creates a control signal based on the computed slip angle speed and outputs it to the inverter.

Description

전기 자동차의 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법{APPRATUS AND METHOD FOR CONTROLLING MOTOR OF ELECTRIC VEHICLE}Motor control device and motor control method of electric vehicle {APPRATUS AND METHOD FOR CONTROLLING MOTOR OF ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기 자동차에 관한 것으로서, 특히 전기 자동차의 특성에 맞게 전기 자동차에 내장된 모터를 제어하는 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an electric vehicle, and more particularly, to a control apparatus and method for controlling a motor embedded in an electric vehicle according to the characteristics of the electric vehicle.

전기 자동차(Electric Vehicle; EV)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말하는 것으로, 크게는 전기 배터리만을 이용하는 전기 자동차와, 다른 동력원, 예를 들어 가솔린과 전기 배터리를 함께 사용하는 하이브리드 전기 자동차를 포함한다. 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시키는 전기 자동차는 1873년 가솔린 자동차보다 먼저 제작되었으나, 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못했다. 최근 화석연료 등 에너지 자원의 부족 문제와 더불어 가솔린 자동차에 의한 환경오염문제가 대두되면서 1990년대부터 다시 개발되었다.An electric vehicle (EV) refers to a vehicle using an electric battery and an electric motor without using petroleum fuel and an engine, and an electric vehicle using only an electric battery, and other power sources such as gasoline and electric. It includes a hybrid electric vehicle that uses a battery together. An electric vehicle that drives an automobile by rotating an electric motor that is stored in a battery was manufactured earlier than a gasoline automobile in 1873, but was not put to practical use due to problems such as a heavy weight of the battery and a time required for charging. Recently, due to the lack of energy resources such as fossil fuels and environmental pollution caused by gasoline cars, it was re-developed from the 1990s.

전기 자동차용 전기 모터로는 직류 모터, 교류 모터를 모두 사용할 수 있으나, 최근에는 브러쉬리스 직류 모터(Blush-Less DC Motor)나 유도 모터(Induction Motor)를 사용하거나, 이들을 변형하여 주로 사용한다.As an electric motor for an electric vehicle, both a DC motor and an AC motor may be used, but recently, a brushless DC motor or an induction motor is used, or a modified one thereof is mainly used.

전기 자동차의 발전에 있어서, 배터리, 모터의 개발과 아울러 모터를 제어하는 방법이나 장치에 대한 기술 개발이 필요한데, 전기 자동차의 모터를 제어하는 방법이나 장치에 있어서는 가속 시 가속 특성, 소음, 전류 제어 등을 고려해야 한다.In the development of electric vehicles, it is necessary to develop a battery and a motor, as well as to develop a method for controlling a motor and a technology for a device.In a method and a device for controlling a motor of an electric vehicle, acceleration characteristics during acceleration, noise, current control, etc. Should be taken into account.

한편, 유도 전동기에 대하여 회전자 자속 기준 간접벡터 제어를 수행하는 경우에 일반적으로 슬립 각속도를 조절하여 회전자 자속이 d축에만 존재하도록 제어한다. 이때, 슬립 각속도의 제어를 위해 회전자 시정수를 사용하게 된다. 유도 전동기의 회전자는 밀폐된 구조 속에 있어서 전류가 흐름에 따라 발생하는 열로 인해 온도 변동이 심하고, 온도의 편차로 인해 회전자 시정수의 오차가 발생하면 슬립 각속도가 부정확해져 정확한 벡터 제어를 수행할 수 없는 문제점이 발생하게 된다. 또한, 회전자 시정수가 정확하지 않게 되어 d와 q축 전류가 적절하게 분배되지 아니하는 디튜닝(Detuning) 현상이 발생한다.On the other hand, in the case of performing the rotor flux reference indirect vector control on the induction motor, the slip angular velocity is generally adjusted to control the rotor flux to exist only on the d-axis. At this time, the rotor time constant is used to control the slip angular velocity. The rotor of the induction motor is in a closed structure, and the temperature fluctuates due to the heat generated by the flow of current, and if the error of the rotor time constant occurs due to the deviation of the temperature, the slip angular velocity becomes inaccurate and accurate vector control can be performed. There will be no problems. In addition, the rotor time constant becomes inaccurate, resulting in a detuning phenomenon in which the d and q-axis currents are not properly distributed.

특히, 전기 자동차의 모터 제어 장치의 경우에는 일반적으로 토크 제어를 수행하므로 속도 증가 패턴을 이용하여 디튜닝 현상을 줄이는 종래의 모터 제어 방법을 그대로 적용하기 어렵다.In particular, in the case of a motor control apparatus of an electric vehicle, torque control is generally performed, and thus it is difficult to apply a conventional motor control method that reduces detuning by using a speed increase pattern.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기 자동차 내에 구비된 모터의 온도에 따라 슬립 각속도를 변동시켜 안정적으로 모터를 제어하는 전기 자동차의 모터 제어 장치 및 방법을 제공함에 일 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a motor control apparatus and method for an electric vehicle to stably control the motor by varying the slip angular velocity according to the temperature of the motor provided in the electric vehicle.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 제어 장치는, 배터리로부터 공급된 전압을 저장하는 직류 링크 커패시터와, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 제어신호에 따라 상기 직류 링크 커패시터로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터와, 상기 모터의 온도에 따라 결정된 회전자 시정수를 이용하여 슬립 각속도를 연산하고, 상기 연산된 슬립 각속도를 근거로 상기 제어신호를 생성하여 상기 인버터에 출력하는 제어 유닛을 포함하여 구성된다.The motor control apparatus for an electric vehicle according to the present invention for achieving the above object is provided with a DC link capacitor for storing a voltage supplied from a battery, and a plurality of switching elements, and is output from the DC link capacitor in accordance with a control signal. A slip angular velocity is calculated using an inverter converting a DC voltage into a motor driving voltage and outputting the motor to a motor, and a rotor time constant determined according to the temperature of the motor, and generating the control signal based on the calculated slip angular velocity. And a control unit for outputting to the inverter.

본 발명에 따른 모터 제어 장치는, 상기 모터의 온도를 검출하는 온도 검출 유닛을 더 포함하여 구성된다.The motor control apparatus which concerns on this invention is comprised further including the temperature detection unit which detects the temperature of the said motor.

본 발명에 따른 모터 제어 장치에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 모터의 온도를 이용하여 상기 회전자 시정수를 결정하는 시정수 연산부를 포함하거나, 또는 상기 모터의 온도에 따른 회전자 저항과 회전자 인덕턴스를 근거로 결정된 회전자 시정수를 미리 저장하는 시정수 저장부를 포함할 수 있다.In the motor control apparatus according to the present invention, the control unit includes a time constant calculation unit for determining the rotor time constant using the temperature of the motor, or the rotor resistance and the rotor according to the temperature of the motor It may include a time constant storage unit for storing in advance the rotor time constant determined based on the inductance.

본 발명에 따른 모터 제어 장치에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 회전자 시정수와 전류 지령을 이용하여 상기 슬립 각속도를 연산하는 슬립 각속도 연산부를 포함하여 구성된다.In the motor control apparatus according to the present invention, the control unit includes a slip angular velocity calculating unit that calculates the slip angular velocity using the rotor time constant and current command.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 제어 방법은, 배터리로부터 공급된 전압을 저장하는 직류 링크 커패시터와, 상기 직류 링크 커패시터로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터를 포함하는 전기 자동차의 모터 제어 방법에 있어서, 상기 모터의 온도를 검출하는 단계와, 상기 온도에 따라 결정된 회전자 시정수를 이용하여 슬립 각속도를 연산하는 단계와, 상기 연산된 슬립 각속도를 근거로 상기 인버터를 구동하는 단계를 포함하여 구성된다.Motor control method for an electric vehicle according to the present invention for achieving the above object, the DC link capacitor for storing the voltage supplied from the battery, and converts the DC voltage output from the DC link capacitor to the motor drive voltage and outputs to the motor A motor control method for an electric vehicle including an inverter, the method comprising: detecting a temperature of the motor, calculating a slip angular velocity using a rotor time constant determined according to the temperature, and calculating the calculated slip angular velocity Driving the inverter on the basis of the configuration.

본 발명에 따른 모터 제어 방법은, 상기 모터의 온도를 이용하여 상기 회전자 시정수를 연산하는 단계를 더 포함하여 구성된다. 다른 예로, 상기 모터 제어 방법은, 상기 모터의 온도에 따른 회전자 저항과 회전자 인덕턴스를 근거로 회전자 시정수를 연산하는 단계와, 상기 연산된 회전자 시정수를 미리 저장하는 단계와, 상기 검출된 모터의 온도에 따라 상기 저장된 회전자 시정수 중 하나의 시정수를 결정하는 단계를 포함하여 구성된다.The motor control method according to the present invention further comprises the step of calculating the rotor time constant using the temperature of the motor. As another example, the motor control method may include calculating a rotor time constant based on a rotor resistance and a rotor inductance according to a temperature of the motor, storing the calculated rotor time constant in advance, and And determining a time constant of one of the stored rotor time constants according to the detected temperature of the motor.

본 발명에 따른 모터 제어 방법에 있어서, 상기 슬립 각속도를 연산하는 단계는, 상기 회전자 시정수와 전류 지령을 이용하여 상기 슬립 각속도를 연산한다.In the motor control method according to the present invention, the step of calculating the slip angular velocity calculates the slip angular velocity using the rotor time constant and the current command.

본 발명은 종래 기술에 따라 모터의 온도 변화에도 동일한 기본 시정수를 사용하여 제어함으로써 발생하는 문제점을 해결하고, 상기 모터의 온도에 따라 회전자 시정수를 변경함으로써 정밀하게 슬립 각속도를 연산할 수 있다. 또한, 본 발명은 모터의 온도에 따라 변경된 회전자 시정수를 이용하여 슬립 각속도를 연산함으로써 자속 전류 및 토크 전류의 크기와 상대적 위치를 정밀하게 제어할 수 있고, 디튜닝으로 인한 출력 토크 감소를 줄일 수 있으며, 시스템의 안정성을 제고한다.The present invention solves the problem caused by controlling the temperature change of the motor using the same basic time constant according to the prior art, and can accurately calculate the slip angular velocity by changing the rotor time constant according to the temperature of the motor. . In addition, the present invention can precisely control the magnitude and relative position of the magnetic flux current and torque current by calculating the slip angular velocity using the rotor time constant changed according to the temperature of the motor, and reduce the output torque decrease due to detuning Can improve the stability of the system.

도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차를 개략적으로 보인 도;
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 구성을 개략적으로 보인 블록도;
도 4은 도 2 또는 도 3에서 회전자의 속도를 검출하는 수단을 구비한 모터 제어 장치를 개략적으로 보인 도;
도 5는 도 2 또는 도 3에서 회전자의 위치를 검출하는 수단을 구비한 모터 제어 장치를 개략적으로 보인 도;
도 6은 도 2 또는 도 3에서 센서리스 모터 제어 장치를 개략적으로 보인 도;
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.1 shows schematically an electric vehicle according to the invention;
2 and 3 are block diagrams schematically showing the configuration of the motor control apparatus according to the present invention;
4 schematically shows a motor control device with means for detecting the speed of the rotor in FIG. 2 or 3;
5 schematically shows a motor control device with means for detecting the position of the rotor in FIG. 2 or 3;
FIG. 6 is a schematic view of a sensorless motor control device in FIG. 2 or FIG. 3;
7 and 8 are flowcharts illustrating a control method of the motor control apparatus according to the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a motor control apparatus and a motor control method of an electric vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전기 자동차는, 직류전원을 공급하는 배터리(100), 배터리(100)가 공급하는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 회전력을 발생하는 동력 모듈(150), 동력 모듈(150)에 의해 회전되는 앞바퀴(510) 및 뒷바퀴(520), 노면의 진동이 차체에 전달되는 것을 차단하는 전륜 현가장치(610) 및 후륜 현가장치(620)를 포함한다. 또한, 상기 전기 자동차는, 모터(300)의 회전속도를 기어비에 따라 변환하는 구동기어(미도시)가 추가적으로 구비할 수 있다.Referring to FIG. 1, the electric vehicle according to the present invention includes a battery 100 that supplies DC power, a power module 150 that converts DC power supplied by the battery 100 into AC power, and generates rotational power, and power. The front wheel 510 and the rear wheel 520 rotated by the module 150, the front wheel suspension 610 and rear wheel suspension 620 to block the vibration of the road surface to be transmitted to the vehicle body. In addition, the electric vehicle may further include a drive gear (not shown) for converting the rotational speed of the motor 300 according to the gear ratio.

동력 모듈(150)은, 배터리(100)로부터 직류 전원을 공급받는 모터 제어 장치(200), 모터 제어 장치(200)에 의해 구동되어 회전력을 발생하는 모터(300)를 포함한다.The power module 150 includes a motor control device 200 that receives a DC power from the battery 100, and a motor 300 that is driven by the motor control device 200 to generate rotational force.

배터리(100)는 동력 모듈(150)에 직류 전원을 공급한다. 배터리(100)는 일반적으로 복수 개의 단위 셀(cell)이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 집합을 형성한다. 복수 개의 단위 셀은 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)에 의해 일정한 전압을 유지하도록 관리된다. 즉, 배터리 관리 시스템은 상기 배터리(100)가 일정한 전압을 방출하도록 한다. 배터리(100)는 충전 및 방전이 가능한 2차 전지로 구성됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 배터리(100)로는 일반적으로 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지 또는 리튬 이온(Li-ion) 전지 등이 사용된다.The battery 100 supplies DC power to the power module 150. The battery 100 generally forms a set in which a plurality of unit cells are connected in series and / or in parallel. The plurality of unit cells are managed to maintain a constant voltage by a battery management system (BMS). That is, the battery management system causes the battery 100 to emit a constant voltage. The battery 100 is preferably configured as a secondary battery capable of charging and discharging, but is not limited thereto. As the battery 100, a nickel metal hydride (Ni-MH) battery or a lithium ion (Li-ion) battery is generally used.

모터 제어 장치(200)는 배터리(100)로부터 직류 전원을 공급받는다. 모터 제어 장치(200)는 배터리(100)로부터 받는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터(300)에 공급한다. 일반적으로 모터 제어 장치(200)는 모터에 삼상 교류 전원을 공급한다.The motor control apparatus 200 receives DC power from the battery 100. The motor control apparatus 200 converts the DC power received from the battery 100 into AC power and supplies the same to the motor 300. In general, the motor control device 200 supplies a three-phase AC power to the motor.

모터(300)는 회전하지 않고 고정되는 고정자(미도시)와, 회전하는 회전자(미도시)로 구성되며, 모터 제어 장치(200)에서 공급되는 교류 전원을 공급받아 회전력을 발생한다. 교류 전원이 모터(300)에 인가되면, 모터(300)의 고정자가 교류 전원을 받아 자기장을 발생한다. 영구자석을 구비한 모터의 경우에는, 고정자에서 발생한 자기장과 회전자에 구비된 영구자석의 자기장이 반발하여 회전자가 회전한다. 회전자의 회전으로 회전력을 발생한다.The motor 300 is composed of a stator (not shown) that is fixed without rotation, and a rotating rotor (not shown), and generates a rotational force by receiving AC power supplied from the motor control apparatus 200. When AC power is applied to the motor 300, the stator of the motor 300 receives AC power to generate a magnetic field. In the case of a motor having a permanent magnet, the rotor rotates due to the repulsion of the magnetic field generated by the stator and the magnetic field of the permanent magnet provided in the rotor. The rotational force is generated by the rotation of the rotor.

모터(300)의 일측에는 구동기어(미도시)가 구비될 수 있다. 구동기어는 모터(300)의 회전력을 기어비에 따라 변환시킨다. 구동기어에서 출력되는 회전력은 앞바퀴(510) 및/또는 뒷바퀴(520)에 전달되어 자동차가 움직이도록 한다.One side of the motor 300 may be provided with a drive gear (not shown). The drive gear converts the rotational force of the motor 300 according to the gear ratio. The rotational force output from the drive gear is transmitted to the front wheel 510 and / or the rear wheel 520 to allow the vehicle to move.

전륜 현가장치(610) 및 후륜 현가장치(620)는 차체에 대하여 각각 앞바퀴(510) 및 뒷바퀴(520)를 지지한다. 전륜 현가장치(610) 및 후륜 현가장치(620)는 스프링 또는 감쇠기구에 의해 노면의 진동이 차체에 닿지 않도록 한다.The front wheel suspension 610 and the rear wheel suspension 620 support the front wheel 510 and the rear wheel 520 with respect to the vehicle body, respectively. The front wheel suspension 610 and the rear wheel suspension 620 prevent the vibration of the road surface from touching the vehicle body by a spring or a damping mechanism.

앞바퀴(510)에는 조향장치(미도시)가 더 구비될 수 있다. 조향장치는 자동차를 운전자가 의도하는 방향으로 주행시키기 위하여 앞바퀴(510)의 방향을 조절하는 장치이다.The front wheel 510 may be further provided with a steering device (not shown). The steering device is a device for adjusting the direction of the front wheel 510 to drive the vehicle in the direction intended by the driver.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 제어 장치는, 배터리(100)로부터 공급된 전압을 저장하는 직류 링크 커패시터(210)와, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 제어신호에 따라 상기 직류 링크 커패시터로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터(230)와, 상기 모터의 온도에 따라 결정된 회전자 시정수를 이용하여 슬립 각속도를 연산하고, 상기 연산된 슬립 각속도를 근거로 상기 제어신호를 생성하여 상기 인버터(230)에 출력하는 제어 유닛(250)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the motor control apparatus for an electric vehicle according to the present invention includes a DC link capacitor 210 for storing a voltage supplied from a battery 100 and a plurality of switching elements, and according to a control signal. An inverter 230 converts a DC voltage output from a DC link capacitor into a motor driving voltage and outputs the same to a motor, and calculates a slip angular velocity using a rotor time constant determined according to the temperature of the motor, and calculates the slip angular velocity. It is configured to include a control unit 250 for generating the control signal based on the output to the inverter 230.

일반적인 모터 제어 장치에서는 상기 시정수(Tr)를 일정한 값으로 설정하여 모터를 제어한다. 일반적으로 모터 제어 장치는 수학적으로 모델링하여 모터를 제어하는데, (d, q) 좌표계를 사용하고, d축을 자속축으로 하여 제어한다. 즉, 일반적인 모터 제어 장치는 슬립 각속도를 조절하여 회전자 자속이 d축에만 존재하도록 제어한다. 이때, 상기 모터 제어 장치는 자속각(θe)으로 d-q축을 회전하면서 모터를 제어하게 되는데, 상기 자속각(θe)은 동기 각속도(ω*e)를 적분한 값이고, 상기 동기 각속도(ω*e)는 슬립 각속도(ω*sl)와 회전자 속도(ωr)의 합이다.In a general motor control apparatus, the motor is controlled by setting the time constant Tr to a constant value. In general, a motor control device controls a motor by mathematically modeling, using a (d, q) coordinate system and controlling the d-axis as a magnetic flux axis. That is, the general motor control device controls the slip speed of the rotor so that the rotor flux exists only on the d-axis. At this time, the motor control device is to control the motor while rotating the dq axis at the magnetic flux angle (θe), the magnetic flux angle (θe) is a value obtained by integrating the synchronous angular velocity (ω * e), the synchronous angular velocity (ω * e ) Is the sum of slip angular velocity (ω * sl) and rotor speed (ωr).

일반적으로 회전자 권선에 유기된 기전력으로 인해 회전자 도체에 전류가 흐르고, 회전자 전류와 고정자 회전자계와의 상호 작용으로 토크가 발생하여 회전자는 회전하기 시작한다. 이때, 회전자의 최종적인 속도를 n이라 하면, 상기 회전자 속도는 항상 회전자계(Rotating Magnetic Field)의 속도(이하, '동기 속도') ns보다 느리다. 여기서, 회전자 속도와 동기 속도와의 차이를 나타내는 지표가 슬립(Slip)이고, 하기 수학식과 같이 표현된다.In general, due to the electromotive force induced in the rotor windings, current flows in the rotor conductor, and torque is generated by the interaction between the rotor current and the stator rotor field and the rotor starts to rotate. At this time, if the final speed of the rotor is n, the rotor speed is always slower than the speed of the rotating magnetic field (hereinafter referred to as 'synchronous speed') ns. Here, the index indicating the difference between the rotor speed and the synchronous speed is a slip, and is expressed as in the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

일반적으로 상기 슬립(s)은 0 ~ 1의 값을 갖고, 범용 유도 모터의 정상 운전 시에 0.05의 값을 가진다. 한편, 슬립 주파수(fr)는 슬립 속도(ns - n)를 주파수로 나타낸 것으로서, 회전자 회로의 주파수, 즉 회전자의 전류 및 유기 기전력의 주파수이다. 회전자계와 회전자와의 속도 차이만큼 자속이 변동하므로, 상기 슬립 주파수(fr)는 고정자 권선의 주파수(fs)와 슬립(s)의 곱으로 표현된다.In general, the slip s has a value of 0 to 1, and has a value of 0.05 in the normal operation of the general purpose induction motor. On the other hand, the slip frequency fr represents the slip speed ns-n as a frequency, and is the frequency of the rotor circuit, that is, the frequency of the rotor current and the organic electromotive force. Since the magnetic flux fluctuates by the speed difference between the rotor and the rotor, the slip frequency fr is expressed as the product of the frequency fs of the stator winding and the slip s.

상기 제어 유닛(250)은 상기 회전자 시정수를 입력받고, 슬립 각속도를 연산하는 슬립 각속도 연산부(251)를 포함할 수 있다. 상기 슬립 각속도는 동기 좌표계에서 d축 전류(ie *ds)와 q축 전류(ie *qs)의 비로 나타낼 수 있는데, 안정 상태에서 하기 수학식과 같이 표현된다.The control unit 250 may include a slip angular velocity calculator 251 that receives the rotor time constant and calculates a slip angular velocity. The slip angular velocity may be represented by the ratio of the d-axis current (i e * ds) and the q-axis current (i e * qs) in the synchronous coordinate system.

Figure pat00002
Figure pat00002

즉, 상기 슬립 각속도는 고정자 전류를 d축 전류(자속 성분 전류) ie *ds와 q축 전류(토크 성분 전류) ie *qs를 분배하는 기준이 된다.That is, the slip angular velocity serves as a reference for distributing the stator current to the d-axis current (magnetic flux component current) i e * ds and the q-axis current (torque component current) i e * qs.

또, 상기 회전자 시정수(Tr)는 회전자 자기 인덕턴스와 회전자 저항의 비이다. 즉, 상기 회전자 시정수(Tr)은 하기 수학식과 같이 표현된다.The rotor time constant Tr is a ratio of the rotor magnetic inductance and the rotor resistance. That is, the rotor time constant Tr is expressed by the following equation.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, 회전자 자기 인덕턴스(Lr)는 회전자 자속의 크기에 따라 변하므로 회전자 자속의 크기가 일정하게 제어되는 정격 속도 이하의 운전 영역에서 Lr은 크게 변하지 않는 반면, 회전자 저항(Rr)은 온도에 따라 쉽게 변하는데, 대개 온도가 30℃ 정도 변동하는 경우 저항 값은 약 10% 정도 변동한다. 특히, 유도 전동기의 회전자는 밀폐된 구조 속에 있어서 전류가 흐름에 따라 발생하는 열로 인해 온도 변동이 심하고, 온도의 편차로 인해 회전자 시정수의 오차가 발생하면 슬립 각속도가 부정확해져 정확한 벡터 제어를 수행할 수 없다. Here, since the rotor magnetic inductance (Lr) changes depending on the size of the rotor magnetic flux, Lr does not change significantly in the operating region below the rated speed where the size of the rotor magnetic flux is constantly controlled, while the rotor resistance (Rr) is It varies easily with temperature, and typically a resistance change of about 10% when the temperature fluctuates by 30 ° C. In particular, the rotor of an induction motor has a severe temperature fluctuation due to heat generated as the current flows in a sealed structure, and if the error of the rotor time constant occurs due to the deviation of temperature, the slip angular velocity becomes inaccurate to perform accurate vector control. Can not.

이 경우에, 상기 회전자 시정수(Tr)가 정확하지 않게 되어 d축 전류와 q축 전류가 적절하게 분배되지 아니하는 디튜닝 현상이 발생한다. 이러한 디튜닝 현상이 발생하면 부적절한 슬립 각속도로 인한 잘못된 자속각으로 d축의 위치가 잘못 설정되어 자속과 출력 토크의 크기가 달라져 정확한 백터 제어가 이루어지지 않게 되고, 나아가 d축 전류와 q축 전류 사이에 상호 간섭이 발생한다. 예를 들어 회전자 저항(Rr)이 커지면, 실제 값보다 더 큰 값의 회전자 시정수를 이용하여 연산되 슬립 각속도가 실제 요구되는 값보다 작게 되어 토크 성분 전류가 감소되고, 출력 토크도 감소된다. 반면, 회전자 저항(Rr)이 작아지면, 연산된 슬립 각속도가 실제 값보다 커지게 되어 토크 성분 전류가 커지고 자속 성분 전류가 감소되어 출력 토크가 감소된다. In this case, the rotor time constant Tr becomes inaccurate and a detuning phenomenon occurs in which the d-axis current and the q-axis current are not properly distributed. When this detuning occurs, the position of the d-axis is set incorrectly due to an incorrect magnetic flux angle due to improper slip angular velocity, and the magnitude of the magnetic flux and the output torque is changed to prevent accurate vector control, and further, between the d-axis current and the q-axis current. Mutual interference occurs. For example, when the rotor resistance Rr becomes large, it is calculated using the rotor time constant larger than the actual value, and the slip angular velocity becomes smaller than the actual required value, thereby reducing the torque component current and reducing the output torque. . On the other hand, when the rotor resistance Rr is smaller, the calculated slip angular velocity becomes larger than the actual value, so that the torque component current is increased and the magnetic flux component current is reduced, thereby reducing the output torque.

본 발명에 따른 모터 제어 장치는, 상기 모터의 온도를 검출하는 온도 검출 유닛(400)을 더 포함하여 구성된다. 상기 온도 검출 유닛(400)으로는 다양한 형태의 온도 센서를 사용할 수 있다. 특히 상기 온도 검출 유닛(400)은, 상기 모터 내에 구비되고, 저항을 이용하여 온도를 감지하는 측온저항체(Resistance Temperature Detector; RTD)이다.The motor control device according to the present invention further includes a temperature detection unit 400 for detecting the temperature of the motor. As the temperature detection unit 400, various types of temperature sensors may be used. In particular, the temperature detection unit 400 is provided in the motor and is a resistance temperature detector (RTD) that senses temperature using a resistance.

도 2를 참조하면, 상기 제어 유닛(250)은, 상기 모터의 온도를 이용하여 상기 회전자 시정수를 결정하는 시정수 연산부(261)를 포함하여 구성된다. 즉, 상기 시정수 연산부(261)는 상기 온도 검출 유닛(400)으로부터 입력된 온도를 이용하여 회전자 저항을 연산하고, 상기 수학식 3을 이용하여 상기 회전자 시정수를 연산한다.Referring to FIG. 2, the control unit 250 includes a time constant calculating unit 261 that determines the rotor time constant using the temperature of the motor. That is, the time constant calculating unit 261 calculates the rotor resistance using the temperature input from the temperature detection unit 400, and calculates the rotor time constant using the equation (3).

도 3을 참조하면, 상기 제어 유닛(250)은, 상기 모터의 온도에 따른 회전자 저항과 회전자 인덕턴스를 근거로 결정된 회전자 시정수를 미리 저장하는 시정수 저장부(263)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 시정수 저장부(263)는 모터의 온도에 따른 회전자 시정수의 변동을 테이블로 만들어 상기 슬립 각속도에 사용되는 회전자 시정수에 반영한다. 온도 변화가 반영된 회전자 시정수는 정확한 슬립 각속도 연산을 가능하게 하고, 이는 고정자 전류의 분배를 정밀하게 할 수 있도록 한다. 이렇게 함으로써, 본 발명에 따른 모터 제어 장치는 자속 및 토크 전류의 크기와 상대적 위치를 정밀하게 제어할 수 있고, 디튜닝으로 인한 출력 토크 감소를 방지한다.Referring to FIG. 3, the control unit 250 may include a time constant storage unit 263 which stores in advance a rotor time constant determined based on the rotor resistance and the rotor inductance according to the temperature of the motor. have. That is, the time constant storage unit 263 makes a table of the change of the rotor time constant according to the temperature of the motor and reflects it to the rotor time constant used for the slip angular velocity. The rotor time constant reflecting the change in temperature enables accurate slip angular velocity calculation, which makes it possible to precisely distribute the stator current. By doing so, the motor control apparatus according to the present invention can precisely control the magnitude and relative position of the magnetic flux and the torque current, and prevents the output torque decrease due to detuning.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 제어 유닛(250)은 모터 구동 전류를 동기 좌표계로 변환하는 좌표 변환부(253)와, 토크 지령과 자속 지령을 입력받고, 상기 좌표 변환부(253)를 통해 변환된 모터 구동 전류를 입력받아 전압 지령을 출력하는 전류 제어부(255)를 포함하여 구성된다. 상기 제어 유닛(250)은 상기 전압 지령에 따라 인버터를 구동하는 상기 제어신호를 생성하여 상기 인버터(300)에 출력하는 펄스 폭 변조 제어부(도 6의 257)를 더 포함할 수 있다.4 to 6, the control unit 250 receives a coordinate converter 253 for converting a motor driving current into a synchronous coordinate system, a torque command and a magnetic flux command, and receives the coordinate converter 253. It is configured to include a current control unit 255 for receiving the motor driving current converted through the output voltage command. The control unit 250 may further include a pulse width modulation control unit 257 of FIG. 6, which generates the control signal for driving the inverter according to the voltage command and outputs the control signal to the inverter 300.

전류 제어부(255)는 전류 지령과 모터 구동 전류를 입력받고, 전압 지령을 출력한다. 상기 전류 제어부(255)는 d축 전류 지령 (ie *ds)과 q축 전류 지령 (ie *qs)를 입력받는다. 상기 전류 제어부(255)는, 상기 q축 전류 지령(ie *qs)을 비례 적분하고, 필터링하여 q축 동기좌표계 전압 지령(Ve *q)을 출력한다. 즉, 상기 전류 제어부(255)는 상기 q축 전류 지령(ie *qs)과 모터 구동 전류를 좌표 변환부(253)가 좌표 변환한 상기 q축 출력 전류(ieq)를 비교하고, 이의 차, 즉 전류 오차를 비례 적분하고 필터링하여 q축 전압 지령(Ve *q)을 출력한다. 한편, 상기 전류 제어부(255)는 상기 d축 전류지령(ie *ds)을 역시 비례 적분하고 필터링하여 d축 동기좌표계 전압 지령(Ve*d)을 출력한다. 즉, 상기 전류 제어부(255)는 상기 d축 전류지령(ie *ds)과 상기 전류 검출 유닛(270)을 통해 검출된 모터 구동 전류를 좌표 변환한 상기 d축 출력 전류(ied)를 비교하고, 이의 차, 즉 전류 오차를 비례 적분하고 필터링하여 d축 전압 지령(Ve *d)을 PWM 제어부(257)에 출력한다. 여기서, e는 동기좌표계를 나타낸다.The current controller 255 receives a current command and a motor driving current, and outputs a voltage command. The current controller 255 receives a d-axis current command (i e * ds) and a q-axis current command (i e * qs). The current control unit 255 proportionally integrates the q-axis current command (i e * qs), filters, and outputs the q-axis synchronous coordinate system voltage command (V e * q). That is, the current controller 255 compares the q-axis current command i e * qs and the q-axis output current i e q coordinate coordinated by the coordinate converter 253 to the motor drive current, The q-axis voltage command (V e * q) is output by proportionally integrating and filtering the difference, that is, the current error. The current controller 255 also proportionally integrates and filters the d-axis current command i e * ds and outputs a d-axis synchronous coordinate system voltage command V e * d. That is, the current control unit 255 is configured to convert the d-axis current command (i e * ds) and the d-axis output current (i e d) by coordinate conversion of the motor driving current detected through the current detection unit 270. Compare and proportionately integrate and filter the difference, that is, the current error, and output the d-axis voltage command (V e * d) to the PWM controller 257. Here, e represents a synchronous coordinate system.

PWM 제어부(257)는 제어주기(Ts) 동안 상기 인버터(230)에서 출력 가능한 유효 전압 벡터들을 합성하여 상기 전압지령을 추종하도록 상기 제어 신호를 생성하여 상기 인버터(230)로 출력한다. 상기 인버터가 절연 게이트 양극성 트랜지스터 (IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 'IGBT'라 함)와 같은 스위칭 소자로 되어 있는 경우에, 상기 제어 신호는 게이트 입력 신호(Gating signal)가 된다.The PWM controller 257 generates and outputs the control signal to the inverter 230 so as to follow the voltage command by synthesizing the valid voltage vectors output from the inverter 230 during the control period Ts. When the inverter is a switching element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT), the control signal becomes a gate input signal.

상기 제어 유닛(250)은 동기좌표계 전압 지령을 정지좌표계 전압 지령으로 변환하는 동기좌표 역변환부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 동기좌표 역변환부는 전류 제어부(255)와 PWM 제어부의 사이에 배치되고, 동기좌표계 전압 지령(Ve*d, Ve*q)을 정지좌표계 전압 지령(Vs *)인 (Vs *d, Vs *q)으로 변환한다. 여기서, e는 동기좌표계를, s는 정지좌표계를 나타낸다. PWM 제어부는 상기 정지좌표계의 전압 지령을 구동하고자 하는 모터 형태에 맞게 변환하여 출력한다. 예를 들어 3상 모터의 경우에, 상기 PWM 제어부는 상기 정지좌표계의 전압 지령을 3상의 전압 지령(Va*, Vb*, Vc*)으로 변환하여 출력한다. 상기 동기좌표 역변환부는 상기 PWM 제어부(257)에 포함될 수 있다. 상기 PWM 제어부(257)는 각 상에 대한 전압 지령을 근거로 제어신호를 생성하고, 상기 제어신호를 인버터에 출력하여 상기 인버터 내의 스위칭 소자를 개폐한다.The control unit 250 may further include a synchronous coordinate inverse transform unit (not shown) for converting the synchronous coordinate system voltage command into the stationary coordinate system voltage command. The synchronous coordinate inverse transform unit is disposed between the current control unit 255 and the PWM control unit, and the synchronous coordinate system voltage commands (V e * d, V e * q) are (V s * d, which are the stationary coordinate system voltage commands (V s * ). , V s * q). Here, e represents a synchronous coordinate system and s represents a static coordinate system. The PWM controller converts and outputs the voltage command of the stationary coordinate system according to the type of motor to be driven. For example, in the case of a three-phase motor, the PWM controller converts the voltage command of the stationary coordinate system into a three-phase voltage command Va * , Vb * , Vc * and outputs it. The synchronous coordinate inverse transform unit may be included in the PWM controller 257. The PWM control unit 257 generates a control signal based on the voltage command for each phase, and outputs the control signal to the inverter to open and close the switching element in the inverter.

도 4를 참조하면, 상기 모터 제어 장치는, 상기 모터에 구비되거나 연결되어, 상기 회전자 속도를 검출하는 속도 검출 유닛(710)을 더 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 4, the motor control apparatus further includes a speed detecting unit 710 provided or connected to the motor to detect the rotor speed.

도 5를 참조하면, 상기 모터 제어 장치는, 상기 모터에 구비되거나 연결되어, 상기 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출 유닛(720)을 더 포함하여 구성된다. 이때, 상기 제어 유닛(250)은, 상기 검출된 회전자의 위치로부터 상기 회전자 속도를 연산하는 속도 연산부(280)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the motor control apparatus further includes a position detecting unit 720 provided or connected to the motor and detecting a position of the rotor. In this case, the control unit 250 may further include a speed calculator 280 that calculates the rotor speed from the detected position of the rotor.

상기 모터 제어 장치는 상기 모터(300)를 제어하기 위하여 상기 속도 검출 유닛(710)이나 상기 위치 검출 유닛(720)을 이용하여 상기 모터(300)의 위치 및 속도를 검출하여 이를 피드백한다. 상기 모터(300)의 위치와 속도를 측정하는 방식으로는 아날로그(Analog) 센서를 사용하는 방식과 디지털(Digital) 센서를 사용하는 방식이 있다. 상기 아날로그 방식의 측정 장치는 싱크로(Synchro), 레졸버(Resolver), 또는 타코 제네레이터(Taco-generator) 등이고, 아날로그 양으로 변환된 회전자의 변위량으로부터 위치 및 속도를 측정한다. 상기 디지털 방식의 측정 장치는 회전식 엔코더(Rotary Encoder) 등이고, 디지털 형태로 변환된 변위량으로부터 위치 및 속도를 측정한다. 예를 들어, 유도 모터에서는 디지털 방식의 엔코더(encoder)를 이용하여 상기 회전자의 위치를 검출한다. 이 경우에, 상기 모터 제어 장치는 초기 위치를 알아내는 알고리즘을 더 구비하여야 한다. 상기 엔코더는 상기 회전자의 회전 각 변동을 펄스 열(Pulse Train)로 출력하는 장치이다. 상기 펄스 열은 상기 회전자의 회전 속도에 비례하여 변동되는 주파수를 갖는다. 상기 엔코더의 종류로는 절대형 엔코더와 증분형 엔코더가 있으며, 상기 절대형 엔코더는 상기 회전자의 절대 위치 정보를 검출할 수 있으나, 증분형 엔코더는 상기 회전자의 변동분만을 검출할 수 있다. 반면, BLDC(Blush-Less DC) 모터에서는, 정류자와 브러쉬의 기능을 전력용 반도체 스위치로 구현하기 위하여 회전자의 위치를 알아야 한다. 상기 회전자는 영구자석으로 되어 있으므로, 홀 소자(Hall Element)와 같은 자속 검출 센서를 이용하여 상기 회전자의 위치를 알아낸다.The motor control apparatus detects and feeds back the position and speed of the motor 300 using the speed detecting unit 710 or the position detecting unit 720 to control the motor 300. As a method of measuring the position and speed of the motor 300, there are a method using an analog sensor and a method using a digital sensor. The analog measuring apparatus is a synchro, a resolver, a taco-generator, or the like, and measures a position and a speed from a displacement amount of the rotor converted into an analog amount. The digital measuring device is a rotary encoder or the like, and measures the position and velocity from the displacement amount converted into a digital form. In an induction motor, for example, the position of the rotor is detected using a digital encoder. In this case, the motor control apparatus should further include an algorithm for determining an initial position. The encoder is a device for outputting a change in the rotation angle of the rotor in a pulse train (Pulse Train). The pulse train has a frequency that varies in proportion to the rotational speed of the rotor. Types of the encoder include an absolute encoder and an incremental encoder, the absolute encoder can detect the absolute position information of the rotor, the incremental encoder can detect only the change of the rotor. On the other hand, in a BLDC (Blush-Less DC) motor, the position of the rotor must be known in order to implement the functions of the commutator and the brush as a power semiconductor switch. Since the rotor is a permanent magnet, the rotor is located using a magnetic flux detection sensor such as a Hall element.

도 6을 참조하면, 상기 모터 제어 장치는, 상기 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 검출하는 전류 검출 유닛(270)을 더 포함하여 구성된다. 이때, 상기 제어 유닛(250)은, 상기 모터 구동 전류를 근거로 상기 회전자의 위치를 추정하고, 상기 추정된 회전자의 위치로부터 상기 회전자 속도를 연산한다. 상기 전류 검출 유닛(270)은 상기 인버터(230)와 상기 모터(300)의 사이에 연결되어 각 상의 모터 구동 전류를 검출한다. 상기 전류 검출 유닛(270)으로는 일반적으로 연속적으로 상기 모터 구동 전류를 검출하는 전류 트랜스듀서(Current Transducer)를 사용한다. 상기 전류 트랜스듀서는 상기 모터 구동 전류를 검출하여 이를 전압 신호로 변환하여 상기 제어 유닛(250)에 출력한다. 또한, 상기 전류 트랜스듀서는 펄스 폭 변조의 전 구간에서 상기 모터 구동 전류를 검출한다. 예를 들어, 3상 모터의 경우에 상기 전류 검출 유닛(270)은 3상으로 인가되는 전류(ia, ib, ic) 전부를 검출하거나, 그 중 2상(ia, ib)만을 검출하여 ic를 연산한 다음, 이를 상기 제어 유닛(250)에 출력한다. 상기 제어 유닛(250)은 인터럽트 신호를 발생하여 상기 검출된 모터 구동 전류에 따른 전압 신호를 샘플링한다. 이때, 상기 모터 제어 장치는 센서리스 알고리즘을 구비하는데, 상기 제어 유닛(250)은 상기 회전자 위치와 회전자 속도를 추정하는 위치/속도 추정부(290)를 더 포함하여 추정한 회전자의 위치나 속도를 이용하여 상기 모터를 구동한다. 이는 취부상의 어려움으로 인해 위치 검출 유닛이나 속도 검출 유닛을 포함하지 아니하는 경우에 유용하다.Referring to FIG. 6, the motor control apparatus further includes a current detection unit 270 that detects a motor driving current applied to the motor. At this time, the control unit 250 estimates the position of the rotor based on the motor drive current, and calculates the rotor speed from the estimated position of the rotor. The current detection unit 270 is connected between the inverter 230 and the motor 300 to detect the motor driving current of each phase. The current detection unit 270 generally uses a current transducer that continuously detects the motor driving current. The current transducer detects the motor driving current, converts it into a voltage signal, and outputs the converted voltage signal to the control unit 250. In addition, the current transducer detects the motor driving current in the entire section of the pulse width modulation. For example, in the case of a three-phase motor, the current detection unit 270 detects all of the currents (ia, ib, ic) applied to the three phases, or detects only two phases (ia, ib) of the ic. After calculation, it is output to the control unit 250. The control unit 250 generates an interrupt signal to sample a voltage signal according to the detected motor driving current. In this case, the motor control apparatus includes a sensorless algorithm, and the control unit 250 further includes a position / speed estimator 290 estimating the rotor position and the rotor speed. I drive the motor using speed. This is useful in the case of not including the position detecting unit or the speed detecting unit due to the difficulty in mounting.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 제어 방법은, 배터리로부터 공급된 전압을 저장하는 직류 링크 커패시터와, 상기 직류 링크 커패시터로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터를 포함하는 전기 자동차의 모터 제어 방법에 있어서, 상기 모터의 온도를 검출하는 단계(S100)와, 상기 온도에 따라 결정된 회전자 시정수를 이용하여 슬립 각속도를 연산하는 단계(S300)와, 상기 연산된 슬립 각속도를 근거로 상기 인버터를 구동하는 단계(S400)를 포함하여 구성된다. 이하 장치의 구성은 도 1 내지 도 6을 참조한다.7 and 8, a motor control method of an electric vehicle according to the present invention includes a DC link capacitor storing a voltage supplied from a battery, and a DC voltage output from the DC link capacitor to a motor driving voltage. In the motor control method of an electric vehicle comprising an inverter output to the motor, the step of detecting the temperature of the motor (S100) and calculating the slip angular velocity using the rotor time constant determined according to the temperature (S300) And driving the inverter based on the calculated slip angular velocity (S400). Hereinafter, the configuration of the apparatus will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

도 7을 참조하면, 상기 모터 제어 방법은, 상기 모터의 온도를 이용하여 상기 회전자 시정수를 연산하는 단계(S210)를 더 포함하여 구성된다. 즉, 상기 모터 제어 장치는, RTD와 같은 온도 검출 유닛을 이용하여 상기 모터의 온도를 검출하고(S100), 검출된 온도를 이용하여 회전자 저항을 연산한 다음, 회전자 인덕턴스를 상기 연산한 회전자 저항으로 나누어 상기 회전자 시정수를 연산한다(S210). 상기 슬립 각속도는 동기 좌표계에서 d축 전류(ie *ds)와 q축 전류(ie *qs)의 비로 나타낼 수 있는데, 상기 모터 제어 장치는 수학식 2를 이용하여 상기 슬립 각속도를 연산한다(S300). 상기 모터 제어 장치는 상기 연산된 슬립 각속도를 이용하여 제어신호를 생성하고, 이를 인버터에 출력하여 모터가 구동되도록 한다(S400).Referring to FIG. 7, the motor control method may further include calculating the rotor time constant using the temperature of the motor (S210). That is, the motor control apparatus detects the temperature of the motor using a temperature detection unit such as RTD (S100), calculates the rotor resistance using the detected temperature, and then calculates the rotor inductance. The rotor time constant is calculated by dividing by the electronic resistance (S210). The slip angular velocity may be represented by a ratio of d-axis current (i e * ds) and q-axis current (i e * qs) in a synchronous coordinate system, and the motor control apparatus calculates the slip angular velocity using Equation 2 ( S300). The motor control apparatus generates a control signal using the calculated slip angular velocity and outputs it to the inverter to drive the motor (S400).

도 8을 참조하면, 상기 모터 제어 방법은, 상기 모터의 온도에 따른 회전자 저항과 회전자 인덕턴스를 근거로 회전자 시정수를 연산하는 단계(S10)와, 상기 연산된 회전자 시정수를 미리 저장하는 단계(S20)를 포함한다. 또한, 상기 모터 제어 방법은, 상기 검출된 모터의 온도에 따라 상기 저장된 회전자 시정수 중 하나의 시정수를 결정하는 단계(S220)를 더 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 8, the motor control method includes calculating a rotor time constant based on a rotor resistance and a rotor inductance according to the temperature of the motor (S10), and the calculated rotor time constant in advance. And storing (S20). The motor control method may further include determining a time constant of one of the stored rotor time constants according to the detected temperature of the motor (S220).

상기 모터 제어 장치는, 상기 모터의 온도에 따른 회전자 저항과 회전자 인덕턴스를 근거로 결정된 회전자 시정수를 미리 저장한다(S20). 즉, 상기 모터 제어 장치는 모터의 온도에 따른 회전자 시정수의 변동을 테이블로 만들어 상기 슬립 각속도에 사용되는 회전자 시정수에 반영한다(S220). 온도 변화가 반영된 회전자 시정수는 정확한 슬립 각속도 연산을 가능하게 하고, 이는 고정자 전류의 분배를 정밀하게 할 수 있도록 한다. 이렇게 함으로써, 본 발명에 따른 모터 제어 장치는 자속 및 토크 전류의 크기와 상대적 위치를 정밀하게 제어할 수 있고, 디튜닝으로 인한 출력 토크 감소를 방지한다. 상기 모터 제어 장치는 수학식 2를 이용하여 상기 슬립 각속도를 연산하고(S300), 상기 연산된 슬립 각속도를 이용하여 제어신호를 생성하고, 이를 인버터에 출력하여 모터가 구동되도록 한다(S400).The motor control apparatus previously stores the rotor time constant determined based on the rotor resistance and the rotor inductance according to the temperature of the motor (S20). That is, the motor control apparatus makes a table of the change in the rotor time constant according to the temperature of the motor and reflects it to the rotor time constant used for the slip angular velocity (S220). The rotor time constant reflecting the change in temperature enables accurate slip angular velocity calculation, which makes it possible to precisely distribute the stator current. By doing so, the motor control apparatus according to the present invention can precisely control the magnitude and relative position of the magnetic flux and the torque current, and prevents the output torque decrease due to detuning. The motor control apparatus calculates the slip angular velocity using Equation 2 (S300), generates a control signal using the calculated slip angular velocity, and outputs it to an inverter to drive the motor (S400).

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법은, 종래 기술에 따라 모터의 온도 변화에도 동일한 기본 시정수를 사용하여 제어함으로써 발생하는 문제점을 해결하고, 상기 모터의 온도에 따라 회전자 시정수를 변경함으로써 정밀하게 슬립 각속도를 연산할 수 있다. 또한, 본 발명은 모터의 온도에 따라 변경된 회전자 시정수를 이용하여 슬립 각속도를 연산함으로써 자속 전류 및 토크 전류의 크기와 상대적 위치를 정밀하게 제어할 수 있고, 디튜닝으로 인한 출력 토크 감소를 줄일 수 있으며, 시스템의 안정성을 제고한다.As described above, the motor control apparatus and the motor control method of the electric vehicle according to the present invention solve the problem caused by controlling using the same basic time constant for the temperature change of the motor according to the prior art, and the temperature of the motor The slip angular velocity can be calculated precisely by changing the rotor time constant. In addition, the present invention can precisely control the magnitude and relative position of the magnetic flux current and torque current by calculating the slip angular velocity using the rotor time constant changed according to the temperature of the motor, and reduce the output torque decrease due to detuning Can improve the stability of the system.

100: 배터리 200: 모터 제어 장치
210: 직류 링크 커패시터 230: 인버터
250: 제어 유닛 300: 모터
400: 온도 검출 유닛 710: 속도 검출 유닛
720: 위치 검출 유닛100: battery 200: motor control unit
210: DC link capacitor 230: inverter
250: control unit 300: motor
400: temperature detection unit 710: speed detection unit
720: position detection unit

Claims (9)

배터리로부터 공급된 전압을 저장하는 직류 링크 커패시터;
복수의 스위칭 소자를 구비하고, 제어신호에 따라 상기 직류 링크 커패시터로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터; 및
상기 모터의 온도에 따라 결정된 회전자 시정수를 이용하여 슬립 각속도를 연산하고, 상기 연산된 슬립 각속도를 근거로 상기 제어신호를 생성하여 상기 인버터에 출력하는 제어 유닛;을 포함하는 전기 자동차의 모터 제어 장치.A direct current link capacitor for storing a voltage supplied from a battery;
An inverter having a plurality of switching elements and converting a DC voltage output from the DC link capacitor into a motor driving voltage according to a control signal and outputting the same to a motor driving voltage; And
A control unit configured to calculate a slip angular velocity using the rotor time constant determined according to the temperature of the motor, and generate and output the control signal to the inverter based on the calculated slip angular velocity. Device. 제1 항에 있어서,
상기 모터의 온도를 검출하는 온도 검출 유닛;을 더 포함하는 전기 자동차의 모터 제어 장치.The method according to claim 1,
And a temperature detection unit detecting a temperature of the motor. 제1 항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
상기 모터의 온도를 이용하여 상기 회전자 시정수를 결정하는 시정수 연산부;를 포함하는 전기 자동차의 모터 제어 장치.The method of claim 1, wherein the control unit,
And a time constant calculating unit configured to determine the rotor time constant by using the temperature of the motor. 제1 항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
상기 모터의 온도에 따른 회전자 저항과 회전자 인덕턴스를 근거로 결정된 회전자 시정수를 미리 저장하는 시정수 저장부;를 포함하는 전기 자동차의 모터 제어 장치.The method of claim 1, wherein the control unit,
And a time constant storage unit for storing the rotor time constant determined based on the rotor resistance and the rotor inductance according to the temperature of the motor in advance. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
상기 회전자 시정수와 전류 지령을 이용하여 상기 슬립 각속도를 연산하는 슬립 각속도 연산부;를 포함하는 전기 자동차의 모터 제어 장치.The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the control unit,
And a slip angular velocity calculator configured to calculate the slip angular velocity using the rotor time constant and a current command. 배터리로부터 공급된 전압을 저장하는 직류 링크 커패시터와, 상기 직류 링크 커패시터로부터 출력된 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터를 포함하는 전기 자동차의 모터 제어 방법에 있어서,
상기 모터의 온도를 검출하는 단계;
상기 온도에 따라 결정된 회전자 시정수를 이용하여 슬립 각속도를 연산하는 단계; 및
상기 연산된 슬립 각속도를 근거로 상기 인버터를 구동하는 단계;를 포함하는 전기 자동차의 모터 제어 방법.In the motor control method of an electric vehicle comprising a DC link capacitor for storing a voltage supplied from a battery, and an inverter for converting the DC voltage output from the DC link capacitor to a motor driving voltage and outputting the motor to a motor.
Detecting a temperature of the motor;
Calculating slip angular velocity using the rotor time constant determined according to the temperature; And
And driving the inverter based on the calculated slip angular velocity. 제6 항에 있어서,
상기 모터의 온도를 이용하여 상기 회전자 시정수를 연산하는 단계;를 더 포함하는 전기 자동차의 모터 제어 방법.The method of claim 6,
And calculating the rotor time constant using the temperature of the motor. 제6 항에 있어서,
상기 모터의 온도에 따른 회전자 저항과 회전자 인덕턴스를 근거로 회전자 시정수를 연산하는 단계;
상기 연산된 회전자 시정수를 미리 저장하는 단계; 및
상기 검출된 모터의 온도에 따라 상기 저장된 회전자 시정수 중 하나의 시정수를 결정하는 단계;를 더 포함하는 전기 자동차의 모터 제어 방법.The method of claim 6,
Calculating a rotor time constant based on rotor resistance and rotor inductance according to the temperature of the motor;
Storing the calculated rotor time constant in advance; And
Determining a time constant of one of the stored rotor time constants according to the detected temperature of the motor. 제6 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬립 각속도를 연산하는 단계는,
상기 회전자 시정수와 전류 지령을 이용하여 상기 슬립 각속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 모터 제어 방법.The method of claim 6, wherein the calculating of the slip angular velocity comprises:
And calculating the slip angular velocity using the rotor time constant and current command.
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