KR101836596B1 - Inverter control method of eco-friendly vehicle for reducing noise - Google Patents

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Abstract

본 발명은 친환경 자동차의 인버터 제어 방법에 관한 것으로서, 친환경 자동차에서 소음 저감을 도모하면서도 모터 시스템의 효율 저하 및 연비 악화의 문제점을 개선할 수 있는 인버터의 스위칭 주파수 가변 제어 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 차량 운행 상태 정보를 실시간으로 모니터링하는 단계; 맵 데이터를 이용하여 현재의 차량 운행 상태에 해당하는 인버터 소음의 레벨과, 상기 인버터 소음 외에 현재 차량에서 발생하고 있는 차량 소음의 레벨을 구하는 단계; 상기 인버터 소음의 레벨과 상기 차량 소음의 레벨을 비교하여 비교 결과에 따라 현재의 인버터 스위칭 주파수를 유지하거나 스위칭 주파수를 변경하는 단계; 및 상기 유지 또는 변경된 스위칭 주파수로 PWM 신호를 생성하여 인버터 구동을 제어하는 단계를 포함하는 친환경 자동차의 인버터 제어 방법이 개시된다.The present invention relates to a method of controlling an inverter of an eco-friendly automobile, and a main object of the present invention is to provide a method of controlling the switching frequency of an inverter, which can reduce the noise of the eco- will be. In order to achieve the above object, there is provided a method for controlling a vehicle, Obtaining a level of the inverter noise corresponding to the current driving state of the vehicle using the map data and a level of the vehicle noise occurring in the current vehicle in addition to the inverter noise; Comparing the level of the inverter noise and the level of the vehicle noise to maintain the current inverter switching frequency or change the switching frequency according to the comparison result; And controlling a drive of the inverter by generating a PWM signal at the maintained or changed switching frequency.

Description

친환경 자동차의 인버터 제어 방법{Inverter control method of eco-friendly vehicle for reducing noise}[0001] The present invention relates to an inverter control method for an eco-friendly vehicle,

본 발명은 인버터의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 자동차와 같은 친환경 자동차에서 소음 저감을 위해 인버터의 스위칭 주파수를 가변 제어하는 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method of an inverter, and more particularly, to a method of variably controlling an inverter switching frequency for noise reduction in an environmentally friendly automobile such as a hybrid vehicle.

주지하는 바와 같이 순수 전기자동차(EV)나 하이브리드 자동차(HEV, PHEV), 연료전지 자동차(FCEV)와 같은 친환경 자동차에서는 차량 주행을 위한 구동원으로 전기모터를 이용한다.As known, in an environmentally friendly vehicle such as a pure electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV, PHEV), and a fuel cell vehicle (FCEV), an electric motor is used as a driving source for driving the vehicle.

즉, 인버터를 이용하여 고전압 메인 배터리의 직류전류를 3상 교류전류로 변환한 후 인가하여 모터를 구동하고, 상기 모터의 구동력이 구동륜에 전달되도록 하여 차량 주행 및 구동이 이루어지도록 하는 것이다.That is, a direct current of a high-voltage main battery is converted into a three-phase alternating current by using an inverter and then a three-phase alternating current is applied to the motor to drive the motor, and the driving force of the motor is transmitted to the driving wheel.

이러한 친환경 자동차의 구동원인 모터와 상기 인버터를 포함하는 모터 시스템에서는 구동/회생 운전 중 인버터가 작동할 때 발생하는 소음 문제와 인버터 스위칭 손실에 의한 효율 저하 등의 여러 문제점이 나타난다.In the motor system including the motor driving the environmentally friendly automobile and the inverter, there are various problems such as a noise problem occurring when the inverter operates during driving / regenerating operation and a reduction in efficiency due to inverter switching loss.

예를 들어, 모터 시스템에서 인버터의 스위칭 주파수가 4 kHz라 할 때 회생제동 중에 인버터 소음이 발생할 수 있으며, 스위칭 주파수가 4 kHz일 때 발생하는 소음은 인간에게 가장 민감한 2 ~ 5 kHz 대역의 소음이어서 운전자나 탑승자가 불쾌감을 느낄 수 있다.For example, in a motor system, inverter noise may occur during regenerative braking when the switching frequency of the inverter is 4 kHz. The noise generated when the switching frequency is 4 kHz is the noise of the most sensitive 2 to 5 kHz band in humans The driver or the passenger may feel uncomfortable.

따라서, 필요한 경우 가장 민감한 주파수로 알려져 있는 2 ~ 5 kHz(통상 알려져 있는 등청감 곡선(Equal-Loudness Contour) 참조) 대역 밖으로 소음의 주파수 영역을 이동시키는 방법이 필요하다.Thus, there is a need for a method of shifting the frequency domain of the noise out of the band of 2 to 5 kHz (commonly known as the Equal-Loudness Contour) band, which is known as the most sensitive frequency if necessary.

인버터의 스위칭 주파수를 높일 경우 소음은 감소하는 반면 스위칭 손실이 증가하여 인버터를 포함하는 모터 시스템의 효율 및 차량 연비 측면에서 불리해지는 문제가 있고, 스위칭 주파수를 낮출수록 모터 시스템의 효율 및 차량 연비가 향상될 수 있는 반면 소음 문제에 있어서는 불리해진다.When the switching frequency of the inverter is increased, the noise is decreased while the switching loss is increased, which causes a problem in that the efficiency of the motor system including the inverter and the fuel efficiency of the motor are disadvantageous. As the switching frequency is lowered, While noise problems are disadvantageous.

즉, 인버터의 스위칭 주파수를 낮은 고정 주파수로 설정해두게 되면(예를 들어 4 kHz로 고정) 소음 문제에 있어서는 불리해진다.That is, if the switching frequency of the inverter is set to a low fixed frequency (fixed at 4 kHz for example), it becomes disadvantageous for noise problems.

이러한 인버터의 소음을 줄이기 위해 전 운전영역에서 스위칭 주파수를 높게 설정하여 고정하면(예를 들어 8 kHz로 고정), 소음 문제는 개선될 수 있으나 스위칭 손실이 증가하여 효율 및 연비가 나빠지게 된다.In order to reduce the noise of these inverters, if the switching frequency is set high (fixed at 8 kHz for example) in the entire operating range, the noise problem can be improved, but the switching loss increases and the efficiency and fuel economy are deteriorated.

도 1은 인버터 스위칭 주파수에 따른 모터 시스템의 효율을 나타내는 도면으로, 도시된 바와 같이 스위칭 주파수가 높을수록 시스템의 효율이 떨어짐을 알 수 있다.FIG. 1 shows the efficiency of the motor system according to the inverter switching frequency. As shown in FIG. 1, the higher the switching frequency, the lower the efficiency of the system.

스위칭 주파수(스위칭 주기)는 인버터 내 개별 스위치의 온(ON)/오프(OFF)가 각각 1회씩 반복되는 주기로 정의될 수 있는데, 종래에는 소음이 발생하는 특정 차량 조건에서 스위칭 주파수를 높여 인버터 소음을 줄이는 방법을 적용하였다.The switching frequency (switching period) can be defined as a cycle in which the ON / OFF of each individual switch in the inverter is repeated one time. Conventionally, in a specific vehicle condition in which noises are generated, .

일례를 들면, 일반적인 작동 영역에서는 인버터의 스위칭 주파수를 4 kHz로 유지하지만, 소음 발생 영역(예를 들어 모터 속도(rpm)가 고속인 영역)에서는 스위칭 주파수를 8 kHz로 변경하는 것이다.For example, in a typical operating region, the switching frequency of the inverter is kept at 4 kHz, but the switching frequency is changed to 8 kHz in the region of noise generation (eg, where the motor speed (rpm) is high).

그러나, 이러한 방법은 외부 환경의 고려나 어떠한 조건 없이 소음원인 인버터의 스위칭 주파수를 무조건적으로 증가시켜 소음 문제만을 개선하는 방법으로서, 소음은 개선될 수 있으나 모터 시스템의 효율 저하 및 연비 악화의 문제점을 가지고 있다.
However, this method improves the noise problem only by unconditionally increasing the switching frequency of the inverter caused by the noise or the external environment considering the condition of the noise. However, the noise can be improved, but the problem of the deterioration of the efficiency of the motor system and the deterioration of the fuel efficiency have.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 친환경 자동차에서 소음 저감을 도모하면서도 모터 시스템의 효율 저하 및 연비 악화의 문제점을 개선할 수 있는 인버터의 스위칭 주파수 가변 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in an effort to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a variable frequency switching control method of an inverter that can reduce noise and noise in an environmentally friendly automobile, It has its purpose.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 차량 운행 상태 정보를 실시간으로 모니터링하는 단계; 맵 데이터를 이용하여 현재의 차량 운행 상태에 해당하는 인버터 소음의 레벨과, 상기 인버터 소음 외에 현재 차량에서 발생하고 있는 차량 소음의 레벨을 구하는 단계; 상기 인버터 소음의 레벨과 상기 차량 소음의 레벨을 비교하여 비교 결과에 따라 현재의 인버터 스위칭 주파수를 유지하거나 스위칭 주파수를 변경하는 단계; 및 상기 유지 또는 변경된 스위칭 주파수로 PWM 신호를 생성하여 인버터 구동을 제어하는 단계;를 포함하는 친환경 자동차의 인버터 제어 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, Obtaining a level of the inverter noise corresponding to the current driving state of the vehicle using the map data and a level of the vehicle noise occurring in the current vehicle in addition to the inverter noise; Comparing the level of the inverter noise and the level of the vehicle noise to maintain the current inverter switching frequency or change the switching frequency according to the comparison result; And generating a PWM signal at the maintained or changed switching frequency to control driving of the inverter.

그리고, 상기 차량 운행 상태 정보 중 현재의 모터 속도에 해당하는 인버터 소음의 레벨을 구하는 것을 특징으로 한다.Then, the level of the inverter noise corresponding to the current motor speed is obtained from the vehicle running status information.

또한, 맵 데이터를 이용하여 현재의 차량 운행 상태로부터 구해지는 상기 차량 소음의 레벨은, 상기 차량 운행 상태 정보 중 현재의 모터 속도에 해당하는 모터 소음의 레벨; 및 상기 차량 운행 상태 정보 중 현재의 차속에 해당하는 차량 실내 소음의 레벨을 포함하는 것을 특징으로 한다.The level of the vehicle noise calculated from the current vehicle running state using the map data may be a level of motor noise corresponding to the current motor speed in the vehicle running state information; And a level of vehicle interior noise corresponding to a current vehicle speed among the vehicle driving state information.

또한, 인버터 소음의 레벨이 모터 소음의 레벨과 차량 실내 소음의 레벨보다 모두 높은 경우, 현재의 스위칭 주파수를 설정 주파수 값으로 증가시키는 것을 특징으로 한다.Further, when the level of the inverter noise is higher than the level of the motor noise and the level of the interior noise of the vehicle, the current switching frequency is increased to the set frequency value.

또한, 상기 인버터 소음의 레벨이 미리 정해진 설정레벨보다 높고, 동시에 상기 모터 소음의 레벨과 차량 실내 소음의 레벨보다 모두 높은 경우, 현재의 스위칭 주파수를 설정 주파수 값으로 증가시키는 것을 특징으로 한다.When the level of the inverter noise is higher than a predetermined level and higher than the level of the motor noise and the level of the interior noise of the vehicle, the current switching frequency is increased to a preset frequency value.

또한, 인버터 소음의 레벨이 모터 소음의 레벨과 차량 실내 소음의 레벨 이하인 경우, 현재의 스위칭 주파수를 유지하는 것을 특징으로 한다.Further, when the level of the inverter noise is lower than the level of the motor noise and the level of the interior noise of the vehicle, the current switching frequency is maintained.

또한, 상기 차량 소음의 레벨은 상기 차량 운행 상태 정보 중 현재의 엔진 속도에 해당하는 엔진 소음의 레벨을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the level of the vehicle noise may further include a level of engine noise corresponding to the current engine speed in the vehicle driving state information.

또한, 상기 인버터 소음의 레벨이 모터 소음의 레벨과 차량 실내 소음의 레벨, 엔진 소음의 레벨보다 모두 높은 경우, 현재의 스위칭 주파수를 설정 주파수 값으로 증가시키는 것을 특징으로 한다.In addition, when the level of the inverter noise is higher than the level of the motor noise, the level of the vehicle interior noise, and the level of the engine noise, the current switching frequency is increased to the set frequency value.

또한, 상기 인버터 소음의 레벨이 미리 정해진 설정레벨보다 높고, 동시에 상기 모터 소음의 레벨과 차량 실내 소음의 레벨, 엔진 소음의 레벨보다 모두 높은 경우, 현재의 스위칭 주파수를 설정 주파수 값으로 증가시키는 것을 특징으로 한다.When the level of the inverter noise is higher than a predetermined level and is higher than the level of the motor noise, the level of the vehicle interior noise, and the level of the engine noise, the current switching frequency is increased to the set frequency value .

또한, 인버터 소음의 레벨이 모터 소음의 레벨과 차량 실내 소음의 레벨, 엔진 소음의 레벨 이하인 경우, 현재의 스위칭 주파수를 유지하는 것을 특징으로 한다.
Further, when the level of the inverter noise is lower than the level of the motor noise, the level of the interior noise of the vehicle, and the level of the engine noise, the current switching frequency is maintained.

이로써, 본 발명에 따른 친환경 자동차의 인버터 제어 방법에 의하면, 인버터 소음 외에 외부 환경 요인으로 인해 발생하는 외부 소음의 상태를 고려하여 인버터의 스위칭 주파수를 가변 제어함으로써, 인버터 소음으로 인한 문제를 해결하면서도, 인버터 소음 문제 개선을 위해 외부 환경 요인을 고려하지 않은 무조건적인 스위칭 주파수 증가 방식이 가지는 시스템 효율 저하 및 차량 연비 악화 문제를 개선할 수 있게 된다.
According to the inverter control method of the eco-friendly automobile according to the present invention, the switching noise of the inverter can be controlled by varying the switching frequency of the inverter in consideration of the external noises generated due to external environmental factors in addition to the inverter noise, In order to improve the inverter noise problem, it is possible to improve the deterioration of the system efficiency and the deterioration of the fuel efficiency of the vehicle by the unconditional increase of the switching frequency without considering the external environmental factors.

도 1은 인버터 스위칭 주파수에 따른 모터 시스템의 효율을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 인버터 제어 방법이 적용되는 하드웨어 구성을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어 과정을 나타내는 순서도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 소음 데이터를 예시한 도면이다.1 is a diagram showing the efficiency of a motor system according to an inverter switching frequency.
2 is a schematic diagram showing a hardware configuration to which an inverter control method according to the present invention is applied.
3 is a flowchart illustrating an inverter control process according to an embodiment of the present invention.
4 to 7 are views illustrating noise data according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains.

도 2는 본 발명에 따른 인버터 제어 방법이 적용되는 하드웨어 구성을 도시한 개략도로, 친환경 자동차의 파워넷(power net) 구성을 나타내고 있다. FIG. 2 is a schematic view showing a hardware configuration to which the inverter control method according to the present invention is applied, and shows a power net configuration of an environmentally friendly automobile.

도시된 예의 파워넷 구성은 모터(4)를 차량의 구동원으로 사용하는 순수 전기자동차(EV), 하이브리드 자동차(HEV, PHEV), 연료전지 자동차와 같은 친환경 자동차에 적용될 수 있는 것이다. The power net configuration of the illustrated example can be applied to an environmentally friendly automobile such as a pure electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV, PHEV), and a fuel cell vehicle that uses the motor 4 as a driving source of the vehicle.

파워넷 구성을 살펴보면, 도시된 바와 같이, 고전압 메인 배터리(1), 차량 주행을 위한 구동원이 되는 모터(구동모터)(4), 및 상기 모터(4)의 구동 및 제어를 위해 메인 배터리(1)의 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 모터(4)에 인가하는 인버터(2)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the power net configuration includes a high voltage main battery 1, a motor (drive motor) 4 serving as a drive source for running the vehicle, and a main battery 1 for driving and controlling the motor 4, And an inverter 2 for converting the direct current of the motor 3 into a three-phase alternating current and applying it to the motor 4.

상기 모터(4)는 메인 배터리(1)의 전력을 공급받아 구동하거나(모터 구동 모드), 차량 감속시 또는 타행 주행시 차량의 이동 에너지를 구동륜으로부터 전달받아 발전기로 작동하여 메인 배터리(1)를 충전하게 된다(에너지 회생 모드).The motor 4 is driven by receiving power from the main battery 1 (motor drive mode). When the vehicle decelerates or travels in another direction, the motor 4 receives the movement energy of the vehicle from the drive wheel and operates as a generator to charge the main battery 1 (Energy regeneration mode).

상기 인버터(2)는 복수 개의 스위칭 소자(3)를 가지며, 모터 제어기(MCU:Motor Control Unit)에서 출력되는 제어신호, 즉 PWM 신호에 따라 각 스위칭 소자(3)가 스위칭 동작하면서 메인 배터리(1)와 모터(4) 사이의 전력 변환을 수행하게 된다.The inverter 2 has a plurality of switching elements 3 and switches between the main battery 1 and the main battery 1 in accordance with a control signal outputted from a motor control unit (MCU) ) And the motor (4).

상기 모터 제어기(5)는 상위 제어기인 차량 제어기(VCU:Vehicle Control Unit/HCU:Hybrid Control Unit)의 지령에 따라 인버터(2)의 작동을 제어하며, 본 발명에서는 모터 제어기(5)가 차량 제어기(6)의 지령에 따라 후술하는 바와 같이 인버터(2)의 스위칭 주파수를 가변시키도록 구성될 수 있다.The motor controller 5 controls the operation of the inverter 2 in accordance with a command from a host controller (VCU), which is an upper controller. In the present invention, the motor controller 5 controls the operation of the vehicle controller May be configured to vary the switching frequency of the inverter (2) as described later in accordance with the instruction of the inverter (6).

도 2의 파워넷 구성에서 직류변환장치인 DC-DC 컨버터(7)는 고전압 메인 배터리(1)와 저전압 보조 배터리(8) 사이의 전력 변환을 담당하고, 차량의 전장부하(9)(예, 저전압 12V 전장부하)가 보조 배터리(8)의 전력 또는 DC-DC 컨버터(7)에 의해 변환된 메인 배터리(1)의 전력을 공급받아 작동할 수 있게 되어 있다.2, the DC-DC converter 7, which is a DC converter, is responsible for power conversion between the high-voltage main battery 1 and the low-voltage auxiliary battery 8, and converts the electric field load 9 of the vehicle 12V electric field load) can be supplied with the power of the auxiliary battery 8 or the power of the main battery 1 converted by the DC-DC converter 7 to operate.

한편, 본 발명에서는 차량 주행 중에 인버터 외의 다른 소음원에서 발생하는 외부 소음이 높은 영역에서는 인버터 소음이 높다 하더라도 스위칭 주파수를 낮게 하거나 낮은 상태로 유지하여 모터 시스템의 효율 및 차량 연비를 개선할 수 있도록 한다.In the meantime, in the present invention, the efficiency of the motor system and the fuel efficiency of the vehicle can be improved by keeping the switching frequency low or in a low state even if the inverter noise is high in a region where external noises generated from other noise sources other than the inverter during driving the vehicle are high.

종래에는 인버터 소음 개선 방법으로 소음원을 개선하는 방법, 즉 인버터 소음이 크게 발생할 수 있는 영역에서 인버터의 스위칭 주파수를 증가시키는 방법으로 인버터 소음 문제를 개선하였으나, 본 발명에서는 외부 환경 요인 및 차량 운행 조건에 따라 인버터 외의 다른 소음원에서 발생하는 외부 소음이 크게 발생하는 영역에서 스위칭 주파수를 증가시키지 않는다.In the prior art, the method of improving the noise source by improving the noise of the inverter, that is, the method of increasing the switching frequency of the inverter in the region where the inverter noise is large can be improved. However, Accordingly, the switching frequency is not increased in a region where external noises generated from other noise sources other than the inverter are generated.

여기서, 외부 소음은 모터 속도(rpm)에 따라 달라지는 모터 소음과, 차속에 따라 달라지는 주행 소음을 포함할 수 있고, 나아가 엔진을 탑재한 친환경 자동차, 즉 하이브리드 자동차(HEV, PHEV)인 경우에는 엔진 속도에 따라 달라지는 엔진 소음을 더 포함할 수 있다.Here, the external noise may include motor noises depending on the motor speed (rpm) and driving noises depending on the vehicle speed. Further, in the case of an environmentally friendly vehicle equipped with an engine, that is, a hybrid vehicle (HEV, PHEV) The engine noise may vary depending on the engine speed.

상기 주행 소음은 운전자가 느끼게 되는 차량 실내 소음으로서, 윈드 노이즈(wind noise), 타이어와 노면 간의 마찰음 등이 될 수 있다.The driving noise may be noise in the interior of the vehicle that the driver feels, such as wind noise, friction noise between the tire and the road surface, and the like.

차량을 구동하는 모터의 속도(rpm)가 고속인 조건에서는 모터 소음이 크게 발생하고, 차량이 고속으로 주행할 경우에는 주행 소음이 크게 발생하며, 차량을 구동하는 또 다른 구동원인 엔진의 속도(rpm)가 고속인 조건에서는 엔진 소음이 크게 발생한다.In the condition that the speed (rpm) of the motor driving the vehicle is high, the motor noise is largely generated. When the vehicle travels at a high speed, driving noise is largely generated and the speed of the engine ) Is high, the engine noise is large.

상기와 같이 모터 소음이나 주행 소음, 엔진 소음이 일정 수준 이상으로 크게 발생할 경우에는 인버터 소음을 차량 운전자나 승객이 느끼지 못하게 되므로 인버터 소음을 줄이기 위한 인버터의 스위칭 주파수 증가는 불필요해진다.As described above, when the motor noise, traveling noise, and engine noise occur to a certain level or more, the noise of the inverter is not felt by the driver or the passenger of the vehicle, so that the increase of the switching frequency of the inverter for reducing the inverter noise is unnecessary.

이러한 점에 착안하여, 본 발명에서는 외부 환경 요인 및 차량 운행 상태에 따라 발생하는 외부 소음이 일정 수준 이상으로 크게 발생하는 조건에서는 스위칭 주파수를 낮게 유지하거나 낮게 변경하는 방법을 적용한다. In consideration of this point, the present invention applies a method of keeping the switching frequency low or changing the switching frequency to a low level in a condition where the external noise generated according to the external environment factors and the driving state of the vehicle occurs to a certain level or more.

즉, 모터 속도가 인버터 소음이 크게 발생하는 영역으로 진입할 경우 인버터 소음의 저감을 위해 인버터의 스위칭 주파수를 무조건적으로 높이는 종래 방법과 달리, 인버터 소음 외의 다른 외부 소음이 일정 수준 이상으로 크게 발생할 경우에는 스위칭 주파수를 낮게 유지하거나 변경하여 시스템 효율의 저하 및 연비 악화를 막는 것이다.In other words, unlike the conventional method of increasing the switching frequency of the inverter unconditionally in order to reduce the noise of the inverter when the motor speed enters the region where the inverter noise is largely generated, if the external noise other than the inverter noise is large The switching frequency is kept low or changed to prevent deterioration of system efficiency and deterioration of fuel efficiency.

이를 위해, 차량의 제어기, 예컨대 차량 제어기에는 모터 속도(rpm)에 따른 인버터 소음과 모터 소음 데이터, 차속에 따른 주행 소음(차량 실내 소음) 데이터, 나아가 하이브리드 자동차인 경우에는 엔진 속도(rpm)에 따른 엔진 소음 데이터가 맵 데이터 형태로 저장된다.For this purpose, the controller of the vehicle, for example, the vehicle controller is provided with inverter noise and motor noise data according to the motor speed (rpm), running noise according to the vehicle speed (vehicle interior noise) data, Engine noise data is stored in the form of map data.

상기 소음 데이터는 선행된 차량 시험을 통하여 모터 속도(rpm)별 인버터 소음 및 모터 소음, 그리고 차속별 차량 실내 소음, 엔진 속도(rpm)별 엔진 소음을 측정한 뒤 그 소음 레벨을 각각 모터 속도와 차속, 엔진 속도에 따른 값으로 데이터화 한 맵 데이터 형태로 제어기에 저장된다.The noise data is obtained by measuring the noise of the inverter according to the motor speed (rpm), the noise of the motor by the motor speed (rpm), the noise of the vehicle according to the vehicle speed and the engine noise by the engine speed (rpm) , And stored in the controller in the form of map data obtained by digitizing the value according to the engine speed.

또한, 본 발명에서 인버터의 스위칭 주파수는 기본적으로 가청 주파수보다는 높은 저주파로 설정되는데, 가장 낮은 인버터 스위칭 주파수인 기본 주파수가 제어기에 설정된다.Also, in the present invention, the switching frequency of the inverter is basically set to a low frequency higher than the audible frequency, and the fundamental frequency, which is the lowest inverter switching frequency, is set in the controller.

또한, 본 발명에서는 차량 운행 상태에 따른 차량에서의 소음 상태, 즉 인버터 소음 및 외부 소음 상태에 따라 가변되어지는 복수 개의 스위칭 주파수가 미리 설정되어 제어기에 저장되는데, 상기 기본 주파수 외에 좀 더 높은 주파수 값을 가지는 복수 개의 설정 주파수 값들이 저장된다.In addition, in the present invention, a plurality of switching frequencies, which are variable according to a noise state in a vehicle according to a driving state of the vehicle, that is, inverter noise and external noise, are preset and stored in the controller. A plurality of set frequency values are stored.

또한, 기본 주파수를 포함하여 다른 설정 주파수 값 중 상기 소음 상태에 따라 어느 하나의 주파수 값이 인버터의 스위칭 주파수로 선택되고, 선택된 스위칭 주파수로 PWM 신호를 생성하여 인버터의 구동을 제어하게 된다.In addition, any one of the other set frequency values including the fundamental frequency is selected as the switching frequency of the inverter according to the noise state, and the PWM signal is generated at the selected switching frequency to control the drive of the inverter.

이때, 차량 제어기가 스위칭 주파수를 선택하여 선택된 스위칭 주파수를 모터 제어기에 전달하면, 모터 제어기가 선택된 스위칭 주파수로 PWM 신호를 생성하여 인버터의 구동을 제어하는 방식이 적용될 수 있다.At this time, when the vehicle controller selects the switching frequency and transmits the selected switching frequency to the motor controller, a method of controlling the drive of the inverter by generating the PWM signal with the selected switching frequency can be applied.

또한, 기본적으로 모터 속도가 증가하여 일정 레벨 이상의 인버터 소음이 발생함을 판단한 경우에만 스위칭 주파수를 증가시키는 제어가 수행되도록 한다.Also, control is basically performed to increase the switching frequency only when it is determined that the inverter speed is higher than a predetermined level due to an increase in the motor speed.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 소음 데이터를 예시한 도면으로, 도 4는 상술한 모터 속도(rpm) Vs. 인버터 소음의 맵 데이터를, 도 5는 모터 속도 Vs. 모터 소음의 맵 데이터를 나타낸다.4 to 7 are diagrams illustrating noise data according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a graph showing the relationship between the motor speed (rpm) Vs. Fig. 5 shows map data of inverter noise, motor speed Vs. It represents map data of motor noise.

또한, 도 6은 차속 Vs. 실내 소음의 맵 데이터를 나타내고, 도 7은 엔진 속도(rpm) Vs. 엔진 소음의 맵 데이터를 나타낸다.6 shows vehicle speed Vs. Fig. 7 shows map data of indoor noise, and Fig. 7 shows engine speed (rpm) Vs. It represents map data of engine noise.

도 4 내지 도 7에서 각 소음의 레벨은 dB 단위로 설정될 수 있다.4 to 7, the level of each noise may be set in units of dB.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인버터 제어 과정, 즉 인버터의 스위칭 주파수 가변 제어 과정에 대해 상술하기로 한다.Hereinafter, the inverter control process according to the embodiment of the present invention, that is, the process of variable frequency control of the switching frequency of the inverter will be described in detail with reference to FIG.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는 스위칭 주파수로 사용될 복수 개의 주파수 값이 미리 설정되는데, 도시된 실시예에서는 기본 주파수인 b와 함께 스위칭 주파수로 사용될 다른 3개의 주파수 c, d, e가 더 설정되고 있다(b < c < d < e임).As shown in FIG. 3, in the present invention, a plurality of frequency values to be used as a switching frequency are previously set. In the illustrated embodiment, three different frequencies c, d and e to be used as a switching frequency are set (B < c < d < e).

이러한 설정 주파수 값 b, c, d, e 중에 차량 운행 상태로 인한 소음 상태, 즉 인버터 소음과 외부 소음인 모터 소음, 차량 실내 소음(주행 소음), 엔진 소음 상태에 따라서 어느 하나의 주파수 값이 선택되어 인버터 구동을 위한 스위칭 주파수로 사용된다.Any one of the frequency values is selected according to the noise state due to the driving state of the vehicle, that is, the inverter noise and the external noise, the vehicle interior noise (driving noise), and the engine noise state among the set frequency values b, c, d and e It is used as the switching frequency for driving the inverter.

즉, b, c, d, e 중 하나를 스위칭 주파수로 하여 PWM 신호를 생성 및 인버터의 구동을 제어하는 것이다.That is, one of b, c, d, and e is used as a switching frequency to generate a PWM signal and control driving of the inverter.

먼저, 차량 전원 온(IG On) 및 인버터 온 상태가 되면(S11), 제어기에서 모터 속도를 포함하는 차량 운행 상태 정보를 실시간으로 모니터링한다.First, when the vehicle is powered on (IG On) and the inverter is turned on (S11), the controller monitors the vehicle driving state information including the motor speed in real time.

즉, 차량 운행 상태 정보로서 모터 속도와 차속, 엔진 속도(하이브리드 자동차인 경우 추가됨)를 실시간으로 모니터링하고(S12), 상기 모터 속도와 차속, 엔진 속도로부터 현재 차량에서 발생하고 있는 차량 소음 상태 정보를 취득한다. That is, as the vehicle running state information, the motor speed, the vehicle speed, and the engine speed (added in the case of the hybrid vehicle) are monitored in real time (S12), and the vehicle noise state information generated in the current vehicle from the motor speed, .

이때, 상기 차량 소음 상태 정보로서 인버터 소음을 포함하여 상기 인버터 소음 외의 차량 내 소음의 레벨을 실시간으로 구하게 되는데, 현재의 모터 속도에 해당하는 인버터 소음 레벨과 모터 소음 레벨, 현재의 차속에 해당하는 실내 소음 레벨, 그리고 현재의 엔진 속도에 해당하는 엔진 소음 레벨을 도 4 내지 도 7의 맵 데이터로부터 실시간으로 구하게 된다(S13).At this time, as the vehicle noise state information, the level of the noise in the vehicle other than the inverter noise including the inverter noise is obtained in real time. The inverter noise level and the motor noise level corresponding to the current motor speed, The noise level, and the engine noise level corresponding to the current engine speed are obtained in real time from the map data of Figs. 4 to 7 (S13).

이어 실시간으로 구해지는 인버터 소음의 레벨을 설정레벨 a와 비교하여(S14) 인버터 소음이 설정레벨 a 이하인 경우에는 스위칭 주파수를 한 단계 낮은 주파수 값으로 변경하거나 현재의 스위칭 주파수가 기본 주파수라면 스위칭 주파수를 변경 없이 기본 주파수로 유지하고(S15), 변경된 주파수 또는 기본 주파수를 스위칭 주파수로 하여 인버터를 구동시키게 된다.Then, the level of the inverter noise obtained in real time is compared with the set level a (S14). If the inverter noise is lower than the set level a, the switching frequency is changed to a lower frequency value or if the current switching frequency is the fundamental frequency, (S15), and the inverter is driven with the changed frequency or the fundamental frequency as the switching frequency.

반면, 인버터 소음의 레벨이 상기 설정레벨 a보다 높은 경우(큰 경우) 현재의 모터 소음과 실내 소음, 엔진 소음을 인버터 소음과 비교하고(S16~S18), 여기서 인버터 소음의 레벨이 모터 소음과 실내 소음, 엔진 소음의 레벨보다 모두 높은 경우에는 현재의 스위칭 주파수를 한 단계 높이게 된다(S20).On the other hand, if the level of the inverter noise is higher than the set level a (larger), the current motor noise, the indoor noise and the engine noise are compared with the inverter noise (S16 to S18) Noise, and engine noise, the current switching frequency is increased by one step (S20).

즉, 스위칭 주파수 값으로 미리 설정된 복수 개의 주파수 값 중 현재의 스위칭 주파수보다 한 단계 높은 스위칭 주파수가 선택되는 것이며(단, 현재의 스위칭 주파수가 설정 주파수 값 중 가장 높은 주파수 값이라면 스위칭 주파수 유지), 상기와 같이 한 단계 높게 변경된 스위칭 주파수를 사용하여 인버터를 구동시키게 된다.That is, a switching frequency which is one level higher than the current switching frequency among a plurality of frequency values preset in advance as the switching frequency value is selected (if the current switching frequency is the highest frequency among the set frequency values, the switching frequency is maintained) The inverter is driven using a switching frequency that is one step higher than the switching frequency.

반면, 인버터 소음의 레벨이 모터 소음과 엔진 소음, 실내 소음 중 어느 하나의 레벨 이하인 경우라면 이후 스위칭 주파수가 현재의 스위칭 주파수로 변경 없이 유지된다(S19).On the other hand, if the level of the inverter noise is equal to or lower than the level of the motor noise, the engine noise, or the room noise, then the switching frequency is maintained without changing to the current switching frequency (S19).

도 3을 참조하면, 설정레벨 이상의 인버터 소음이 발생하고 있는 상태에서 인버터 소음이 모터 소음, 실내 소음 및 엔진 소음보다 모두 크게 발생하고 있는 경우, 현재의 스위칭 주파수가 기본 주파수인 b라면 스위칭 주파수를 c로 증가시키고(S20-1), 현재의 스위칭 주파수가 c라면 스위칭 주파수를 d로 증가시킴을 나타내고 있다(20-2).Referring to FIG. 3, when the inverter noise is higher than the set level and the inverter noise is larger than the motor noise, the indoor noise, and the engine noise, if the current switching frequency is the fundamental frequency, (S20-1). If the current switching frequency is c, the switching frequency is increased to d (20-2).

또한, 현재의 스위칭 주파수가 b, c가 아니라면, 즉 현재의 스위칭 주파수가 d이거나 e라면, e로 증가시키거나(d에서 e로 증가시킴) e로 유지함을 나타내고 있다(S20-3).Also, if the current switching frequency is not b, c, that is, if the current switching frequency is d or e, it indicates that it is increased to e (d to e) or maintained at e (S20-3).

이와 같이 하여, 본 발명에서는 인버터 소음 외에 외부 환경 요인으로 인해 발생하는 외부 소음의 상태를 고려하여 인버터의 스위칭 주파수를 가변 제어함으로써, 인버터 소음으로 인한 문제를 해결하면서도, 인버터 소음 문제 개선을 위해 외부 환경 요인을 고려하지 않은 무조건적인 스위칭 주파수 증가 방식이 가지는 시스템 효율 저하 및 차량 연비 악화 문제를 개선할 수 있게 된다.In this way, in accordance with the present invention, the switching frequency of the inverter is variably controlled in consideration of the external noise caused by external environmental factors in addition to the inverter noise, thereby solving the problem caused by the inverter noise, It is possible to improve the deterioration of the system efficiency and the fuel consumption deterioration of the vehicle without increasing the unconditional switching frequency without consideration of the factors.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Forms are also included within the scope of the present invention.

1 : 메인 배터리
2 : 인버터
3 : 스위칭 소자
4 : 모터
5 : 모터 제어기
6 : 차량 제어기
7 : DC-DC 컨버터
8 : 보조 배터리
9 : 전장부하1: Main battery
2: Inverter
3: Switching element
4: Motor
5: Motor controller
6: vehicle controller
7: DC-DC Converter
8: Auxiliary battery
9: Electric field load

Claims (10)

차량 운행 상태 정보를 실시간으로 모니터링하는 단계;
맵 데이터를 이용하여 현재의 차량 운행 상태에 해당하는 인버터 소음의 레벨과, 상기 인버터 소음 외에 현재 차량에서 발생하고 있는 차량 소음의 레벨을 구하는 단계;
상기 인버터 소음의 레벨과 상기 차량 소음의 레벨을 비교하여 비교 결과에 따라 현재의 인버터 스위칭 주파수를 유지하거나 스위칭 주파수를 변경하는 단계; 및
상기 유지 또는 변경된 스위칭 주파수로 PWM 신호를 생성하여 인버터 구동을 제어하는 단계를 포함하고,
맵 데이터를 이용하여 현재의 차량 운행 상태로부터 구해지는 상기 차량 소음의 레벨은,
상기 차량 운행 상태 정보 중 현재의 모터 속도에 해당하는 모터 소음의 레벨; 및
상기 차량 운행 상태 정보 중 현재의 차속에 해당하는 차량 실내 소음의 레벨을 포함하며,
인버터 소음의 레벨이 모터 소음의 레벨과 차량 실내 소음의 레벨보다 모두 높은 경우, 현재의 스위칭 주파수를 설정 주파수 값으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 인버터 제어 방법.
Monitoring vehicle running status information in real time;
Obtaining a level of the inverter noise corresponding to the current driving state of the vehicle using the map data and a level of the vehicle noise occurring in the current vehicle in addition to the inverter noise;
Comparing the level of the inverter noise and the level of the vehicle noise to maintain the current inverter switching frequency or change the switching frequency according to the comparison result; And
Generating a PWM signal at the maintained or changed switching frequency to control drive of the inverter,
The level of the vehicle noise, which is obtained from the current vehicle running state using the map data,
A level of motor noise corresponding to a current motor speed in the vehicle running state information; And
And a level of vehicle interior noise corresponding to a current vehicle speed among the vehicle driving state information,
Wherein when the level of the inverter noise is higher than the level of the motor noise and the level of the interior noise of the vehicle, the current switching frequency is increased to the set frequency value.
청구항 1에 있어서,
상기 차량 운행 상태 정보 중 현재의 모터 속도에 해당하는 인버터 소음의 레벨을 구하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 인버터 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the level of the inverter noise corresponding to the current motor speed is obtained from the vehicle driving state information.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 인버터 소음의 레벨이 미리 정해진 설정레벨보다 높고, 동시에 상기 모터 소음의 레벨과 차량 실내 소음의 레벨보다 모두 높은 경우, 현재의 스위칭 주파수를 설정 주파수 값으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 인버터 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein when the level of the inverter noise is higher than a predetermined level and at the same time the level of the motor noise is higher than the level of the interior noise of the vehicle, the current switching frequency is increased to a set frequency value Way.
청구항 1에 있어서,
인버터 소음의 레벨이 모터 소음의 레벨과 차량 실내 소음의 레벨 이하인 경우, 현재의 스위칭 주파수를 유지하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 인버터 제어 방법.
The method according to claim 1,
When the level of the inverter noise is lower than the level of the motor noise and the level of the interior noise of the vehicle, the current switching frequency is maintained.
청구항 1에 있어서,
상기 차량 소음의 레벨은 상기 차량 운행 상태 정보 중 현재의 엔진 속도에 해당하는 엔진 소음의 레벨을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 인버터 제어 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the level of the vehicle noise further includes a level of engine noise corresponding to a current engine speed in the vehicle driving state information.
청구항 7에 있어서,
상기 인버터 소음의 레벨이 모터 소음의 레벨과 차량 실내 소음의 레벨, 엔진 소음의 레벨보다 모두 높은 경우, 현재의 스위칭 주파수를 설정 주파수 값으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 인버터 제어 방법.
The method of claim 7,
Wherein when the level of the inverter noise is higher than the level of the motor noise, the level of the interior noise of the vehicle, and the level of the engine noise, the current switching frequency is increased to the set frequency value.
청구항 8에 있어서,
상기 인버터 소음의 레벨이 미리 정해진 설정레벨보다 높고, 동시에 상기 모터 소음의 레벨과 차량 실내 소음의 레벨, 엔진 소음의 레벨보다 모두 높은 경우, 현재의 스위칭 주파수를 설정 주파수 값으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 인버터 제어 방법.
The method of claim 8,
When the level of the inverter noise is higher than a predetermined level and is higher than the level of the motor noise, the level of the vehicle interior noise and the level of the engine noise, the current switching frequency is increased to the set frequency value Inverter control method of environment friendly automobile.
청구항 7에 있어서,
인버터 소음의 레벨이 모터 소음의 레벨과 차량 실내 소음의 레벨, 엔진 소음의 레벨 이하인 경우, 현재의 스위칭 주파수를 유지하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 인버터 제어 방법.

The method of claim 7,
When the level of the inverter noise is lower than the level of the motor noise, the level of the interior noise of the vehicle, and the level of the engine noise, the current switching frequency is maintained.

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