KR20140073209A

KR20140073209A - 모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140073209A
Application number: KR1020120141189A
Authority: KR
Inventors: 박창주
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-06-16
Also published as: CN103856141B; CN103856141A

Abstract

본 발명은 모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 장치는 모터 온도센서에 고장이 발생한 경우 모터 자석 온도를 추정하여 추정된 모터 자석 온도를 토대로 모터의 토크 출력 제한 값을 최소화하고, 모터의 토크 출력을 정확하게 제어하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 모터 온도센서가 고장 난 경우라도 모터의 토크 출력 제한 값을 최소화할 수 있고 토크 출력의 제어 정도를 일정하게 유지할 수 있다.

Description

모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 장치 및 방법{Apparatus and Method Adjusting Derating Torque Output of Motor when Temperature Sensor of Motor has broken}

본 발명은 모터 출력 디레이팅 운전 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 모터 온도센서가 고장 난 경우 모터 출력의 디레이팅을 최소화하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래 기술은 모터 온도센서에 고장이 발생하였는지 여부를 감지하는 고장 감지부, 고장 감지부에 의해 모터 온도센서의 고장이 감지된 경우 디레이팅 출력 토크 값을 계산하는 계산부를 포함하여 구성된다.

고장 감지부는 모터 온도센서의 고장(단선 또는 단락)을 감지한다.

예컨대, 고장 감지부는 모터 온도센서로부터 전달된 온도 값이 단선 또는 단락에 대응되는 전압 값일 경우, 모터 온도센서를 고장으로 감지한다.

계산부는 고장 감지부에 의해 모터 온도센서가 고장으로 감지된 경우, 기실험에 의해 결정된 토크 지령 리미트 값을 토대로 모터의 출력 토크 값을 0~40%로 제한한다.

그러나, 종래 기술은 모터 온도센서가 고장으로 감지된 경우, 모터 온도센서로부터 모터에 대한 온도정보를 획득할 수 없으므로, 모터에 전류 인가시, 모터 온도를 모르는 상태에서 모터의 과열에 의한 모터 자석의 감자 및 코일의 소손을 막기 위해 모터의 출력 토크 값을 약 0~40%로 제한할 수밖에 없다.

따라서, 이러한 토크 출력의 제한으로 인해 실제 모터 온도가 80˚C(최대 출력 가능온도)라 하더라도 모터의 토크 출력을 최대 출력으로 운전할 수 없고, 모터 자석의 온도가 변화함에 따라 모터의 토크 출력을 제어할 수 없어서 토크 제어 오차가 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출한 것으로서, 모터 온도센서에 고장이 발생한 경우 모터 자석 온도를 추정하여 추정된 모터 자석 온도를 토대로 모터의 토크 출력 제한 값을 최소화하고, 모터의 토크 출력을 정확하게 제어하는 모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 장치는 모터의 온도 센서에 고장이 발생하였는지 여부를 감지하는 감지부; 상기 감지부에 의해 상기 모터의 온도 센서가 고장으로 감지된 경우, 기설정된 상기 모터의 토크 출력 최대 값을 토대로 디레이팅 출력 토크 값을 계산하는 계산부; 상기 모터의 역기전력 값을 토대로 상기 모터의 레졸버에 포함된 회전자에 위치한 자석의 온도를 추정하는 자석온도 추정부; 수신된 토그 지령에 대응되는 토크 출력이 상기 모터에 의해 발생할 수 있도록 상기 모터에 인가해야 하는 전류지령을 계산하는 전류지령 계산부; 및 상기 모터의 상 전류 값과 상기 모터의 레졸버에 포함된 회전자의 위치 각을 센싱하여 계산된 상기 전류지령에 대응되는 전류가 상기 모터에 도통되도록 하는 인버터 전류 제어부를 포함한다.

본 발명의 다른 면에 따른 모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 방법은 모터의 온도 센서에 고장이 발생하였는지 여부를 감지하는 단계; 상기 모터의 온도 센서가 고장으로 감지된 경우, 기설정된 상기 모터의 토크 출력 최대 값을 토대로 디레이팅 출력 토크 값을 계산하는 단계; 상기 모터의 역기전력 값을 토대로 상기 모터의 레졸버에 포함된 회전자에 위치한 자석의 온도를 추정하는 단계; 수신된 토그 지령에 대응되는 토크 출력이 상기 모터에 의해 발생할 수 있도록 추정된 상기 자석 온도를 토대로 상기 모터에 인가해야 하는 전류지령을 계산하는 단계; 및 상기 모터의 상 전류 값과 상기 모터의 레졸버에 포함된 회전자의 위치 각을 센싱하여 계산된 상기 전류지령에 대응되는 전류가 상기 모터에 도통되도록 하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 모터 온도센서가 고장 난 경우라도 모터의 토크 출력 제한 값을 최소화할 수 있고 토크 출력의 제어 정도를 일정하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 출력 디레이팅 운전 장치를 설명하기 위한 블럭도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 자석 온도와 역기전력의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 출력 디레이팅 운전 방법을 설명하기 위한 흐름도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 출력 디레이팅 운전 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 출력 디레이팅 운전 장치를 설명하기 위한 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 자석 온도와 역기전력의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 모터 출력 디레이팅 운전 장치는 감지부(110), 계산부(120), 자석온도 추정부(130), 전류지령 계산부(140) 및 인버터 전류 제어부(150)를 포함한다.

감지부(110)는 모터(200)의 온도 센서에 고장이 발생하였는지 여부를 감지한다.

예컨대, 감지부(110)는 모터(200)의 온도 센서로부터 온도 값을 전달받고, 전달된 온도 값이 온도 센서와의 연결 선이 단선 또는 단락된 경우에 대응되는 전압 값인 경우, 모터(200)의 온도 센서를 고장으로 감지한다.

계산부(120)는 감지부(110)에 의해 모터(200)의 온도 센서가 고장으로 감지된 경우, 기설정된 모터(200)의 토크 출력 최대 값(Max Torque)을 80%으로 제한한다.

예컨대, 계산부(120)는 기설정된 모터(200)의 토크 출력 최대 값을 토대로 디레이팅 출력 토크 값을 하기와 같이 계산한다.

디레이팅 출력 토크 값 = 기설정된 토크 출력 최대값(Max Torque) ×0.8

자석온도 추정부(130)는 모터(200)의 역기전력 값을 토대로 모터(200)의 레졸버에 포함된 회전자에 위치한 자석의 온도를 추정한다.

모터(200)의 역기전력 값은 모터(200)에 영(Zero) 전류 인가시 인버터에서 인가하는 전압 값(Vqe: Q축 전압 지령값)과 같고, 모터(200)의 회전자에 위치한 자석의 온도는 도 2에 도시된 바와 같이, 1000rpm에서의 역기전력-자석온도 테이블을 이용하여 추정한다. 즉, 임의 속도에서 1000rpm 기준으로 환산한 모터(200)의 역기전력값으로 회전자에 위치한 자석의 온도를 계산한다.

예컨대, 자석온도 추정부(130)는 3000rpm에서 측정된 역기전력값이 110V일 경우, 1000rpm기준 역기전력 값(emf1)을 110V * 1000/3000(= 36.7V)로 계산하고, 계산된 모터(200)의 역기전력 값(36.7V)으로부터 모터(200)의 자석 온도를 80˚C로 추정할 수 있다.

전류지령 계산부(140)는 토그 지령에 대응되는 토크 출력이 모터(200)에 의해 발생할 수 있도록 모터(200)에 인가해야 하는 전류지령을 계산한다.

예컨대, 전류지령 계산부(140)는 직류단 전압, 모터(200)의 속도, 모터(200)의 온도 등을 입력받아 토그 지령에 대응되는 토크 출력이 모터(200)에 의해 발생할 수 있도록 모터(200)에 인가해야 하는 전류지령을 계산한다.

여기서 모터(200)의 온도는 자석온도 추정부(130)에 의해 추정된 모터(200)의 회전자에 위치한 자석의 온도가 사용된다.

인버터 전류 제어부(150)는 모터(200)의 상 전류 값과 모터(200)의 레졸버에 포함된 회전자의 위치 각을 센싱하여 전류지령에 대응되는 전류가 모터(200)에 도통되도록 인버터를 제어한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 모터의 온도센서가 고장 난 경우라도 모터의 토크 출력 제한 값을 최소화할 수 있고 토크 출력의 제어 정도를 일정하게 유지할 수 있다.

이상, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 출력 디레이팅 운전 장치를 설명하였고, 이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 출력 디레이팅 운전 방법을 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 모터(200)의 온도 센서 고장 여부를 감지한다(S300).

예컨대, 모터(200)의 온도 센서로부터 전달된 온도 값이 온도 센서와의 연결 선 단선 또는 단락의 경우에 대응되는 전압 값인지 여부를 판단하고, 판단결과 전달된 온도 값이 온도 센서와의 연결 선 단선 또는 단락의 경우에 대응되는 전압 값인 경우, 모터(200)의 온도 센서를 고장으로 감지한다.

감지결과 모터(200)의 온도 센서가 고장으로 감지된 경우, 기설정된 토크 출력 최대 값(Max Torque)을 80%으로 제한하는 디레이팅 출력 토크 값을 계산한다.

디레이팅 출력 토크 값 = Max Torque ×0.8

수신된 토크 지령에 포함된 토크 값이 계산된 디레이팅 출력 토크 값보다 큰지 여부를 판단하고(S301), 판단결과 토크 지령에 포함된 토크 값이 계산된 디레이팅 출력 토크 값보다 클 경우, 토크 지령에 포함된 토크 값을 계산된 디레이팅 출력 토크 값으로 설정한다(S302).

전류 지령에 포함된 전류 값이 대략 0인지 여부를 확인하고(S303), 확인결과, 전류 지령에 포함된 전류 값이 대략 0일 경우, 모터(200)의 역기전력 값을 토대로 모터(200)의 레졸버에 포함된 회전자에 위치한 자석의 온도를 추정한다.

예컨대, 모터(200)의 역기전력 값은 모터(200)에 영(Zero) 전류 인가시 인버터에서 인가하는 전압 값(Vqe: Q축 전압 지령값)과 같고, 모터(200)의 회전자에 위치한 자석의 온도는 도 2에 도시된 바와 같이, 1000rpm에서의 역기전력-자석온도 테이블을 이용하여 추정한다. 즉, 임의 속도에서 1000rpm 기준으로 환산한 모터(200)의 역기전력값으로 회전자에 위치한 자석의 온도를 계산한다.

추정된 회전자에 위치한 자석의 온도를 모터(200)의 온도로 설정한다(S304).

수신된 토그 지령에 대응되는 토크 출력이 모터(200)에 의해 발생할 수 있도록 모터(200)에 인가해야 하는 전류지령에 포함된 전류 값을 계산한다.

예컨대, 직류단 전압, 모터(200)의 속도, 모터(200)의 온도 등을 입력받아 토그 지령에 대응되는 토크 출력이 모터(200)에 의해 발생할 수 있도록 모터(200)에 인가해야 하는 전류지령에 포함된 전류 값(Id, Iq)을 계산한다(S305).

그러나, 단계(S300) 감지결과 모터(200)의 온도 센서가 고장으로 감지되지 않은 경우, 모터(200)의 코일온도를 모터(200)의 온도로 설정할 수 있고(S306), 또한 단계(303) 확인결과 전류 지령에 포함된 전류 값이 대략 0이 아닐 경우, 전 단계 모터(200)의 온도를 현재 모터(200)의 온도로 설정할 수 있다(S307).

이상 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 관해 구체적으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110 : 감지부 120 : 계산부
130 : 자석온도 추정부 140 : 전류지령 계산부
150 : 인버터 전류 제어부 200 : 모터

Claims

모터의 온도 센서에 고장이 발생하였는지 여부를 감지하는 감지부;
상기 감지부에 의해 상기 모터의 온도 센서가 고장으로 감지된 경우, 기설정된 상기 모터의 토크 출력 최대 값을 토대로 디레이팅 출력 토크 값을 계산하는 계산부;
상기 모터의 역기전력 값을 토대로 상기 모터의 레졸버에 포함된 회전자에 위치한 자석의 온도를 추정하는 자석온도 추정부;
수신된 토그 지령에 대응되는 토크 출력이 상기 모터에 의해 발생할 수 있도록 상기 모터에 인가해야 하는 전류지령을 계산하는 전류지령 계산부; 및
상기 모터의 상 전류 값과 상기 모터의 레졸버에 포함된 회전자의 위치 각을 센싱하여 계산된 상기 전류지령에 대응되는 전류가 상기 모터에 도통되도록 하는 인버터 전류 제어부
를 포함하는 모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 장치.
제1항에 있어서,
상기 모터의 역기전력 값은 상기 모터에 영(Zero) 전류 인가시 인버터에 의해 인가되는 전압 값(Vqe: Q축 전압 지령값)과 같고,
상기 자석온도 추정부는 상기 모터의 회전자에 위치한 자석의 온도를 기설정된 1000rpm에서의 역기전력-자석온도 테이블을 이용하여 추정하며, 추정된 상기 자석의 온도를 상기 모터의 온도로 설정하는 것
인 모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 장치.
제1항에 있어서,
상기 전류지령 계산부는 직류단 전압, 상기 모터의 속도, 상기 모터의 레졸버에 포함된 회전자에 위치한 자석의 온도를 포함하는 입력정보를 토대로 수신된 토그 지령에 대응되는 토크 출력이 상기 모터에 의해 발생할 수 있도록 상기 모터에 인가해야 하는 전류지령을 계산하는 것
인 모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 장치.
모터의 온도 센서에 고장이 발생하였는지 여부를 감지하는 단계;
상기 모터의 온도 센서가 고장으로 감지된 경우, 기설정된 상기 모터의 토크 출력 최대 값을 토대로 디레이팅 출력 토크 값을 계산하는 단계;
상기 모터의 역기전력 값을 토대로 상기 모터의 레졸버에 포함된 회전자에 위치한 자석의 온도를 추정하는 단계;
수신된 토그 지령에 대응되는 토크 출력이 상기 모터에 의해 발생할 수 있도록 추정된 상기 자석 온도를 토대로 상기 모터에 인가해야 하는 전류지령을 계산하는 단계; 및
상기 모터의 상 전류 값과 상기 모터의 레졸버에 포함된 회전자의 위치 각을 센싱하여 계산된 상기 전류지령에 대응되는 전류가 상기 모터에 도통되도록 하는 단계
를 포함하는 모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 방법.
제4항에 있어서,
상기 모터의 역기전력 값은 상기 모터에 영(Zero) 전류 인가시 인버터에 의해 인가되는 전압 값(Vqe: Q축 전압 지령값)과 같고,
상기 추정하는 단계는 상기 모터의 회전자에 위치한 자석의 온도를 기설정된 1000rpm에서의 역기전력-자석온도 테이블을 이용하여 추정하며, 추정된 상기 자석의 온도를 상기 모터의 온도로 설정하는 단계를 포함하는 것
인 모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 방법.
제4항에 있어서,
상기 전류지령를 계산하는 단계는 직류단 전압, 상기 모터의 속도, 상기 모터의 레졸버에 포함된 회전자에 위치한 자석의 온도를 포함하는 입력정보를 토대로 수신된 토그 지령에 대응되는 토크 출력이 상기 모터에 의해 발생할 수 있도록 상기 모터에 인가해야 하는 전류지령을 계산하는 단계인 것
인 모터 온도센서 고장시 모터 출력 디레이팅 운전 방법.