KR100461279B1

KR100461279B1 - 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적샘플링 시점 설정 방법

Info

Publication number: KR100461279B1
Application number: KR10-2002-0076293A
Authority: KR
Inventors: 김종대
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2004-12-10
Also published as: KR20040048506A

Abstract

차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법이 개시된다. 개시된 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법은, 42V 일체형 발전기 기동기와, 상기 42V 일체형 발전기 기동기와 연결 설치되고 다수개의 MOSFET가 구비된 파워부와 상기 파워부와 연결되어 제어하는 제어부로 구성된 모터 컨트롤 유닛과, 상기 42V 일체형 발전기 기동기와 연결 설치되어 상기 42V 일체형 발전기 기동기의 계자 위치를 검출하는 인코더를 구비하여 된 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법에 있어서, (a) 상기 일체형 발전기 기동기 시스템을 초기화하는 단계와; (b) A/D 변환기를 작동시켜 A/D 변환을 시작하고, 타이머 레지스터를 작동시키는 단계와; (c) 상기 A/D 변환된 값을 읽어 상기 모터 컨트롤 유닛으로부터 2상 전류와, 상기 MOSFET의 스위칭에 의해 발생되는 열의 온도를 검출하는 단계와; (d) 상기 단계 (c)에서 검출된 상기 2상 전류가 설정 전류보다 큰 값인지 비교 판단하는 단계와; (e) 상기 단계 (d)의 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 단계 (c)에서 검출된 온도가 최대허용온도보다 높은지 판단하는 단계와; (f) 상기 단계 (e)의 조건을 만족하지 못하는 경우, 3상 모터를 정밀 제어하기 상기 3상 모터를 직류 모터의 구조를 갖는 방정식으로 변환하는 벡터제어를 수행하여 상기 3상 모터의 전압방정식과 토크식을 구하는 단계와; (g) 비례-적분 전류 제어기를 이용하여 발전모드에서 42V 직류전압을 발생하기 위한 기준전류와 실측된 전류에 의해 변환된 전류의오차를 보정하여 다음 제어 주기에 보상하는 단계와; (h) 매 샘플링 시점마다 전류를 검출 및 계산하여 다음 제어 주기에 보상하는 단계와; (i) 상기 단계 (h)에서 계산된 값을 이용하여 실제로 상기 MOSFET가 온/오프되는 시점의 시간값을 계산하여 상기 타이머 레지스터에 다운 로드하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 기동기(starter)와 알터네이터를 하나의 모터(IGS)로 대체할 수 있어 부품의 수량이 줄어드는 동시에 원가 절감할 수 있고, 발전 효율을 증대할 수 있으며, 부품 수명을 연장할 수 있고, 42V 시스템의 개발로 다양한 장치 개발이 가능한 이점이 있다.

Description

차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법{METHOD OF FIXING OPTIMUM SAMPLING TIME TO CONTROL INTEGRATED GENERATOR STARTER IN VEHICLE}

본 발명은 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 42V 시스템을 개발하여 다양한 편의 장치를 개발하기 위한 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법에 관한 것이다.

현재 차량에 적용되고 있는 알터네이터(alternator)는 DC 14V 생성을 위해 3상 다이오드 정류기를 사용하고 있으나, 발전 효율이 낮은 단점을 갖고 있다.

그러나 42V 전원시스템은 발전 효율을 향상시키고 순시 전류제어를 통해 DC 전압 리플(ripple)을 최소로 하기 위해 PWM(Pulse Width Modulation) 알고리즘이 적용되고 있다.

그리고 3상 PWM 기술을 통해 생성된 안정된 전압으로 인하여 여러 전장 부하(램프(lamp) 등)들의 수명을 연장시킬 수 있으며, 하이브리드 전기자동차에서 연구되고 있는 차량의 가속성능 향상방법으로 차량 가속시간을 단축하기 위해 일체형 발전기 기동기(Integrated Generator Starter; 이하, IGS라 함)에 의해 토크(torque)를 보조하는 기능을 수행할 수 있다.

이러한 기능들을 구현하기 위해 필수적으로 IGS의 PWM 제어가 요구된다.

그러나 PWM 제어시 파워소자(42V는 MOSFET 적용)는 스위칭 노이즈(switching noise)를 발생하게 되며, 이러한 시점의 순시 전류 정보는 안정된 DC 42V 생성에 오류를 발생시키게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, PWM의 영 벡터인가 시점에 샘플링을 하고, 2상 전류를 동시에 샘플링할 수 있는 A/D변환기를 사용하며, 순시 전류를 검출하는 시점의 선정이 안정된 42V 생성이 이루어지도록 한 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 플로차트.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법이 적용되는 일체형 발전기 기동기 시스템의 개략적인 회로 구성도.

도 3은 본 발명에 적용되는 제어루프 시작 시점에서 게이팅과 전류 샘플링이 이루어지도록 된 시스템 회로 구성도.

도 4는 도 2의 일체형 발전기 기동기 시스템 제어기의 신호 처리 제어 블록도.

도 5는 본 발명이 적용되는 변환 및 전류 제어기의 신호 처리 제어 블록도.

도 6은 공간전압벡터 PWM의 원리를 나타내 보인 도면.

도 7은 본 발명이 적용되는 이상적인 PWM에 의한 전류 파형도.

도 8은 발명이 적용되는 스위칭 주기와 스위칭 시간을 정의한 개략적인 파형도.

도 9는 도 2의 일체형 발전기 기동기 시스템의 최적 샘플링 시점 선정 방안을 설명하기 위해 나타내 보인 파형도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법은, 42V 일체형 발전기 기동기와, 상기 42V 일체형 발전기 기동기와 연결 설치되고 다수개의 MOSFET가 구비된 파워부와 상기 파워부와 연결되어 제어하는 제어부로 구성된 모터 컨트롤 유닛과, 상기 42V 일체형 발전기 기동기와 연결 설치되어 상기 42V 일체형 발전기 기동기의 계자 위치를 검출하는 인코더를 구비하여 된 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법에 있어서, (a) 상기 일체형 발전기 기동기 시스템을 초기화하는 단계와; (b) A/D 변환기를 작동시켜 A/D 변환을 시작하고, 타이머 레지스터를 작동시키는 단계와; (c) 상기 A/D 변환된 값을 읽어 상기 모터 컨트롤 유닛으로부터 2상 전류와, 상기 MOSFET의 스위칭에 의해 발생되는 열의 온도를 검출하는 단계와; (d) 상기 단계 (c)에서 검출된 상기 2상 전류가 설정 전류보다 큰 값인지 비교 판단하는 단계와; (e) 상기 단계 (d)의 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 단계 (c)에서 검출된 온도가 최대허용온도보다 높은지 판단하는 단계와; (f) 상기 단계 (e)의 조건을 만족하지 못하는 경우, 3상 모터를 정밀 제어하기 상기 3상 모터를 직류 모터의 구조를 갖는 방정식으로 변환하는 벡터제어를 수행하여 상기 3상 모터의 전압방정식과 토크식을 구하는 단계와; (g) 비례-적분 전류 제어기를 이용하여 발전모드에서 42V 직류전압을 발생하기 위한 기준전류와 실측된 전류에 의해 변환된 전류의 오차를 보정하여 다음 제어 주기에 보상하는 단계와; (h) 매 샘플링 시점마다 전류를 검출 및 계산하여 다음 제어 주기에 보상하는 단계와; (i) 상기 단계 (h)에서 계산된 값을 이용하여 실제로 상기 MOSFET가 온/오프되는 시점의 시간값을 계산하여 상기 타이머 레지스터에 다운 로드하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 플로차트가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명이 적용되는 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 회로도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 방법의 설명에 앞서, 도 2에 도시된 바와 같이, 일체형 발전기 기동기 시스템은, 42V IGS와, 이 42V IGS와 연결 설치되고 다수개의 MOSFET가구비된 파워부와, 이 파워부와 연결되어 제어하는 제어부로 구성된 모터 컨트롤 유닛과, 상기 42V IGS와 연결 설치되어 42V IGS의 계자 위치를 검출하는 인코더를 포함하여 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 일체형 발전기 기동기 시스템의 상기 모터 컨트롤 유닛의 제어부는 PWM 알고리즘을 이용해 MOSFET의 온/오프(ON/OFF) 시간을 계산하고, 이렇게 계산된 값은 PWM 게이팅(gating) 신호로 출력되어 MOSFET의 게이트 단자에 인가된다.

그리고 본 발명에서는 적용할 수 있는 PWM 방식은 여러 가지가 있지만, 가장 효율이 좋은 후술하는 공간전압벡터 PWM 방식이 이용된다.

또한 IGS의 순시 토크 제어를 위해 2상 전류를 검출할 수 있는 전류 센서 2개와, 발전된 전압을 검출하기 위한 전압 검출 소자가 구비된다. 그리고 상기 MOSFET의 스위칭에 의해 발생되는 열을 검출하기 위해 온도센서가 구비된다.

이어서, 본 발명에 따른 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법을 설명한다.

도 1을 참조하면, 우선, 상기와 같이 구성된 상기 일체형 발전기 기동기 시스템을 초기화한다.(단계 110)

이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어 루프 시작 시점에서 게이팅과 전류 샘플링이 이루어지도록 된 시스템에서 A/D 변환기를 작동시켜 A/D 변환을 시작하고, 타이머 레지스터를 작동시킨다.(단계 120)

도 3의 시스템은 본 발명에 따른 제어루프 시작 시점에 PWM 게이팅 신호를출력하고, 동시에 전류 샘플링을 수행할 수 있다. 그리고 상기 A/D변환기는 변환 시작(convst; conversion start)과 동시에 3개의 아날로그 신호를 동시 샘플링 및 홀딩(holding)할 수 있다.

또한 시스템의 마이크로프로세서는 다음 제어 루프에서 MOSFET의 온/오프를 위한 시간값을 (PWM 신호 값) 이전 제어 루프에서 계산하여 타이머 레지스터에 다운로드(download)해 둔 후, 제어루프의 개시와 동시에 출력 인에이블(oe; output enable)한다.

그리고 상기 단계 120에서 A/D 변환된 값을 읽어 전술한 도 2 및 도 3과 도 4에 도시된 IGS 제어기의 신호 처리 제어 블록도에 도시된 바와 같이, 모터 컨트롤 유닛으로부터 2상 전류( { i}_{a } , { i}_{b }) 와, 상기 MOSFET의 스위칭에 의해 발생되는 열의 온도( { tmp}_{HS } )를 검출한다.(단계 130)

상기 단계 130에서 검출된 상기 2상 전류(i)가 설정 전류( { i}_{ fault} )보다 큰 값인지 비교 판단한다.(단계 140)

상기 단계 140에서의 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 단계 130에서 검출된 온도( { tmp}_{HS } )가 최대허용온도( { tmp}_{fault } )보다 높은지 판단한다.(단계 150)

상기 단계 150의 조건을 만족하지 못하는 경우, 3상 모터를 정밀 제어하기 상기 3상 모터를 직류 모터의 구조를 갖는 방정식으로 변환하는 벡터제어를 수행하여 상기 3상 모터의 전압방정식과 토크식을 구한다.(단계 160)

상기 벡터제어 방법은, 교류 3상 모터를 정밀 제어하기 위해 사용하는 것으로, 3개의 변수(a, b, c상(phase))를 2개의 변수(d, q축)로 변환하여 제어 변수의 자유도를 줄이는 방법이다.

즉, 3상 모터를 직류 모터의 구조를 갖는 방정식으로 변환하는 방법이라 할 수 있고, 직류 모터는 구조적으로 토크를 발생하기 위해 인가되는 전류(q축)와, 자속(flux)을 발생하는 전류(d축)의 성분이 직각으로 구성되어 있다.

따라서, 3상 모터를 직류 모터화 모델(model)로 변환함으로써 q축 전류와 d축 전류제어를 독립적으로 제어 할 수 있게 하는 것이 벡터제어라 할 수 있다.

그리고 3상(a, b, c상) 좌표는 120도 상차를 갖고 있어 센싱(sensing)되는 ia, ib, ic(= -(ia+ib))은 KCL법칙에 의해 2개의 전류값을 이용해 ic값을 구한다.

ia+ib+ic=0은, abc 좌표값이라 할 수 있으며 이 값은 2개의 변수를 갖는 d-q 정지 좌표계와, d-q 회전자 좌표계로 변환하여 3상 모터의 전압방정식과 토크식을 구할 수 있다.

이어서, 도 5에 도시된 바와 같은 비례-적분(PI) 전류 제어기를 이용하여 발전모드에서 42V 직류전압을 발생하기 위한 기준전류( { { i}^{* } }_{ qs} , { { i}^{* } }_{ ds} )와 실측된 전류에 의해 변환된 d-q축 전류( { i }_{ qs} , { i }_{ ds} )의 오차를 보정하여 다음 제어 주기에 보상한다.(단계 170)

또한 아이들 스톱(idle stop) 및 고(go) 기능 모드에서는 아이들 속도(약700rpm)까지 엔진을 약 0.5초 이내에 기동할 수 있도록 기준 전류( { { i}^{* } }_{ qs} , { { i}^{* } }_{ ds} )가 IGS에 인가된다. 그리고 이렇게 인가된 실측전류를 검출하기 위해 구비된 전류센서에 의해 ia, ib, ic이 검출되고 계산되어 d-g축 전류( { i }_{ qs} , { i }_{ ds} )로 변환되고 비례-적분 전류제어기를 통해 기준전류와 실측 전류와의 오차가 보상되어 최대한 빨리 엔진이 기동되도록 한다.

또한 좌표 변환된 d-q축 전류와 비례-적분 전류제어기에 의해 정지좌표계 전압이 생성되며 후술하는 PWM 알고리즘에 의해 MOSFET를 구동하는 6개의 게이팅 신호가 생성된다.

이어서, 매 샘플링 시점마다 전류를 검출 및 계산하여 다음 제어 주기에 보상한다.(단계 180)

즉, 상기한 PWM 알고리즘은 일반적인 공간전압벡터 PWM 알고리즘을 사용하였으며, 매 샘플링 시점마다 전류를 검출하고, 계산하여 다음 주기에 보상하는 방법으로 비대칭 PWM 방법이라 할 수 있다. 따라서 한 스위칭 주기에 2번의 샘플링과 2번의 보상 알고리즘이 수행된다.

상기한 공간전압벡터 PWM 알고리즘을 보다 상세히 설명한다.

도 6과 도 3을 참조하면, 도 2의 MOSFET를 스위치로 표현하고, 1은 어퍼 스위치(upper switch)가 온(on)상태이고, 로우어(lower) 스위치가 오프(off)인 상태이다. 그리고 0은 로우어 스위치가 온이고, 어퍼 스위치가 오프인 상태를 각각 나타낸다.

또한 영 벡터는 8개 상태 중 (0, 0, 0), (1, 1, 1)의 상태를 나타내며 모든 어퍼 스위치가 온이거나, 모든 로우어 스위치가 온인 상태를 나타낸 것으로 IGS에 아무런 전압도 인가되지 않는 상태를 나타낸다. 이때 유효 벡터는 영 벡터이외의6개 상태이다.

그리고 도 6 및 도 4에 도시된 바와 같이, d축은 모터의 자속(flux)분 좌표이고, q축은 모터의 토크(torque)분 좌표를 나타낸다.

도 2의 U, V, W 3상의 전압은 어퍼 스위치가 온될 때, 상기 IGS의 단자전압은 UDC 전압이 되며, 어퍼 스위치가 오프일 때는 OV가 된다.

또한 스위칭 가능한 경우의 수는 8개가되며, IGS의 모터 컨트롤 유닛의 상태는 도 6과 같이 2차원 벡터로 표시 될 수 있고, PWM 신호를 발생하기 위한 기준 전압은 영 벡터뿐만 아니라 바로 인접한 전압벡터를 이용해 발생시킬 수 있다.

그리고 상기 단계 180에서 계산된 값을 이용하여 실제로 상기 MOSFET가 온/오프되는 시점의 시간값을 계산하여 타이머 레지스터에 다운 로드한다.(단계 190,200)

즉, PWM 알고리즘에 의해 계산된 T1, T2, T0값을 이용해 실제 MOSFET가 온/오프되는 시점의 시간값을 계산한다

상기한 T1, T2, T0값은 아래의 식 1,2,3으로 표현할 수 있다.

[ 식 1]

[ 식 2]

[ 식 3]

상기한 식 1,2에서 n은 도 6의 360도를 6등분한 구간을 나타내며 예컨대, n=6일 때 n+1=1이 된다.(1≤n≤6)

상기와 같은 식1,2,3에서 T1,T2,T0값을 이용하여 도 7에 도시된 바와 같은 PWM 게이팅 시간을 아래의 4와 5와 같은 식으로 구할 수 있다.

아래의 식 4는 온-시퀀스(on-sequence)의 경우이고, 식 5는 오프-시퀀스(off-sequence)의 경우이다.

[ 식 4]

[ 식 5]

상기한 도 6은 이상적인 PWM 스위칭에 의한 전류 파형을 나타내 보인 것으로, 스위칭 한 주기를 나타내며, 상기한 Tgu, Tgv, Tgw는 U, V, W상의 어퍼 스위치(MOSFET)가 온/오프되는 시간을 나타낸다.

한편, 상기 단계 (b) 내지 상기 단계 (i)는 100μs마다 제어가 수행되고, 남은 시간동안에는 D/A컨버터의 D/A 변환으로 현재의 발전량을 출력하여 상황을 알려줄 수 있도록 할 수 있으며, 차량의 여러 상태 및 IGS의 상태를 검출할 수 있다.(단계 210)

다른 한편으로, 상기 단계 140 또는 상기 단계 150에서의 조건을 만족하는 경우, 각 값을 에러(error)로 처리한다.(단계 220)

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법을 보충 설명하기로 한다.

우선, 도 8에는 스위칭 주기(period)와 스위칭 시간(time)이 정의 된 파형도가 도시되어 있다.

도 8에서, Tswitching은 MOSFET의 스위칭 주기를 나타내고, Tsampling은 전류제어 루프를 나타내며, IGS의 상 전류를 측정(A/D 변환), 전류 제어기 및 PWM 알고리즘 등의 프로그램이 수행되는 시간이다. 그리고 부호 a는 MOSFET의 온(on) 시간이고, b는 MOSFET의 오프(off) 대기 시간이다.

그리고 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 전류제어 루프가 IGS 제어기의 가장 이너(inner loop) 제어기로서 실시간 IGS 토크제어를 위해 전류제어 루프를 100μs로 설정하였으며, k(t-1) 시점의 샘플링 전류 값이 PI 전류제어기에 의해 보상되어 k(t) 시점의 IGS 제어에 사용된다.

또한 종래의 기술에서 전술한 바와 같이, PWM 제어시 파워소자(42V는 MOSFET 적용)는 스위칭 노이즈를 발생하게 되며 이러한 시점의 순시 전류 정보는 안정된 DC42V 생성에 오류를 발생시키게 되므로, 순시 전류를 검출하는 시점의 선정이 안정된 42V 생성을 위해 중요하다고 할 수 있다.

그리고 42V IGS 제어시 전류 샘플링 시점의 최적 선정을 위한 방안으로 PWM의 영 벡터인가 시점에 샘플링을 하는 것이 요구된다(전류제어기의 시작 위치). 또한 2상 전류를 동시에 샘플링할 수 있는 A/D변환기를 사용하는 것이 바람직하다.

도 9는 PWM 기법을 이용해 IGS를 제어할 때 실제 발생되는 전류 신호를 나타내 보인 것이다. 도시된 바와 같이, MOSFET를 온/오프시키는 게이트 신호에 의해 IGS의 U, V, W상의 전압이 UDC(V)와 0V로 변화하게 된다.

이러한 천이과정에 IGS의 전류 파형은 도 9와 같이 상당히 심한 전류 리플을 동반하게 되고 IGS 제어에 이러한 리플 신호를 센싱하여 이용할 경우 기대 했던 결과를 얻을 수 없게 된다. 따라서 전류의 리플이 없는 최대로 정확한 전류값의 센싱이 요구된다.

본 발명은 샘플링 시점을 PWM의 영 벡터에서(전류제어기 시작 위치) 수행함으로서 스위칭에 의한 전류 리플의 영향을 피할 수 있으며 보다 안정된 DC42V를 생성할 수 있다.

그리고 전류 신호가 가장 안정된 시점에 전류를 센싱할 수 있도록 하는 방법을 제안하고 있으며, 이러한 시점이 100㎲로 동작하는 전류제어기의 시작지점 (영 벡터 인가시점)임을 실험을 통해 검증하였다.

모터 컨트롤 유닛 제어기에 사용되는 프로세서는 DSP(Digital Signal Processor)를 사용하여 구현하였으며, 디지털 전류제어기를 구현하였다.

상기한 디지털 제어기는 k(t-1)에 센싱된(sampling) 값을 이용해 다음(k(t)) 주기에 보상된 값을 출력하기 때문에 상기한 도 9에서 볼 수 있듯이 한 샘플링 주기만큼 이후에 영향을 볼 수 있다.

그리고 K(t-1) 시점에 IGS의 2상 전류를 샘플링하고, 이 값을 이용해 도 4, 5, 6에서 나타낸 제어 알고리즘에 따라 MOSFET가 온/오프될 시간값을 계산한다. 또한 이 시간값을 MOSFET를 온/오프시킬 타이머 레지스터에 저장하고 매 전류제어기 100㎲ 시작 시점마다 타이머 레지스터가 작동되도록 하여 저장된 시간값 이후에 MOSFET를 온 또는 오프되도록 하드웨어적으로 설계하였다.

또한 MOSFET의 보호를 위해 히트싱크(Heat-sink)의 온도(를 A/D변환기로 검출하여 시스템 보호에 사용한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

기동기(starter)와 알터네이터를 하나의 모터(IGS)로 대체할 수 있어 부품의 수량이 줄어드는 동시에 원가 절감할 수 있고, 발전 효율을 증대할 수 있으며, 부품 수명을 연장할 수 있다. 그리고 42V 시스템의 개발로 다양한 장치 개발이 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

42V 일체형 발전기 기동기와, 상기 42V 일체형 발전기 기동기와 연결 설치되고 다수개의 MOSFET가 구비된 파워부와 상기 파워부와 연결되어 제어하는 제어부로 구성된 모터 컨트롤 유닛과, 상기 42V 일체형 발전기 기동기와 연결 설치되어 상기 42V 일체형 발전기 기동기의 계자 위치를 검출하는 인코더를 구비하여 된 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법에 있어서,

(a) 상기 일체형 발전기 기동기 시스템을 초기화하는 단계와;

(b) A/D 변환기를 작동시켜 A/D 변환을 시작하고, 타이머 레지스터를 작동시키는 단계와;

(c) 상기 A/D 변환된 값을 읽어 상기 모터 컨트롤 유닛으로부터 2상 전류와, 상기 MOSFET의 스위칭에 의해 발생되는 열의 온도를 검출하는 단계와;

(d) 상기 단계 (c)에서 검출된 상기 2상 전류가 설정 전류보다 큰 값인지 비교 판단하는 단계와;

(e) 상기 단계 (d)의 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 단계 (c)에서 검출된 온도가 최대허용온도보다 높은지 판단하는 단계와;

(f) 상기 단계 (e)의 조건을 만족하지 못하는 경우, 3상 모터를 정밀 제어하기 상기 3상 모터를 직류 모터의 구조를 갖는 방정식으로 변환하는 벡터제어를 수행하여 상기 3상 모터의 전압방정식과 토크식을 구하는 단계와;

(g) 비례-적분 전류 제어기를 이용하여 발전모드에서 42V 직류전압을 발생하기 위한 기준전류와 실측된 전류에 의해 변환된 전류의 오차를 보정하여 다음 제어 주기에 보상하는 단계와;

(h) 매 샘플링 시점마다 전류를 검출 및 계산하여 다음 제어 주기에 보상하는 단계와;

(i) 상기 단계 (h)에서 계산된 값을 이용하여 실제로 상기 MOSFET가 온/오프되는 시점의 시간값을 계산하여 상기 타이머 레지스터에 다운 로드하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 (h)에서, 한 번의 스위칭 주기에 2번의 샘플링과 2번의 보상 제어가 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 (b) 내지 상기 단계 (i)는 100μs마다 제어가 수행되고, 남은 시간동안에는 D/A 변환으로 현재의 발전량을 출력하는 것을 특징으로 하는 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 (d) 또는 상기 단계 (e)에서의 조건을 만족하는 경우, 각 값을 에러로 처리하는 것을 특징으로 하는 차량의 일체형 발전기 기동기 시스템의 제어를 위한 최적 샘플링 시점 설정방법.