KR100747140B1 - 전압 변환 장치, 컴퓨터가 고장 처리를 실행하기 위한프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체 및 고장처리 방법 - Google Patents

전압 변환 장치, 컴퓨터가 고장 처리를 실행하기 위한프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체 및 고장처리 방법 Download PDF

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Abstract

제어 장치(30)는 전압 센서(10)로부터의 DC 전압(Vb), 전압 센서(13)로부터의 출력 전압(Vm) 및 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 스위칭을 제어하는 듀티비를 토대로, 업-컨버터(12)가 고장인지의 여부를 검출한다. 업-컨버터(12)가 고장인 경우에, 제어 장치(30)는 AC 모터(M1)의 재생 전력 발생이 금지되도록 인버터(14) 및 AC 모터(M1)를 제어한다.

Description

전압 변환 장치, 컴퓨터가 고장 처리를 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체 및 고장 처리 방법 {VOLTAGE CONVERTING DEVICE, COMPUTER READABLE RECORDING MEDIUM WITH PROGRAM RECORDED THEREON FOR CAUSING COMPUTER TO EXECUTE FAILURE PROCESSING, AND FAILURE PROCESSING METHOD}
본 발명은 DC 전원 공급 장치로부터의 DC 전압을 출력 전압으로 변환하는 전압 변환기의 고장을 처리할 수 있는 전압 변환 장치, 컴퓨터가 고장 처리를 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체 및 고장 처리 방법에 관한 것이다.
최근에, 하이브리드 차량 및 전기 차량이 친환경 차량으로서 더 큰 관심을 모으고 있다. 일부 하이브리드 차량들이 현재 시판되고 있다.
하이브리드 차량은 종래의 엔진에 덧붙여, 전력원으로 DC 전원 공급 장치, 인버터 및 인버터에 의해 구동된 모터를 포함한다. 상세하게는, 엔진이 구동되어 전력을 방생시키는 한편, DC 전원 공급 장치로부터의 DC 전압이 인버터에 의해 AC 전압으로 변환되어, AC 전압에 의해 모터가 회전하고 이에 따라 전력을 발생시킨다. 전기 차량은 전력원으로서 DC 전원 공급 장치, 인버터 및 인버터에 의해 구동된 모터를 포함한다.
일부 하이브리드 또는 전기 차량은 업-컨버터에 의해 DC 전원 공급 장치로부터의 DC 전압을 승압(boost)시키고, 모터를 구동시키는 인버터에 승압된 DC 전압을 공급하도록 설계된다.
일본 특허 공개 제 2-308935호는 도 13에 도시된 전기 장치(300)를 개시한다. 이러한 전기 장치(300)가 하이브리드 차량에 장착된다. 도 13을 참조하면, 전기 장치(300)는 DC 전원 공급 장치(310), 바이패스 라인(311), 릴레이(312), 부스트 초퍼(320), 캐패시터(326), 인버터(330), 전기 장치체(350) 및 계자 컨트롤러(360)를 포함한다.
바이패스 라인(311) 및 릴레이(312)는 전원 공급선과 DC 전원 공급 장치(310)의 양극 사이에 직렬로 연결된다.
부스트 초퍼(320)는 리액터(321), MOS 트랜지스터(322, 323) 및 다이오드(324, 325)를 포함한다. 리액터(321)의 한 끝단부는 DC 전원 공급 장치(310)의 전원 공급선에 연결되고, 다른 끝단부는 MOS 트랜지스터(322)와 MOS 트랜지스터(323) 사이의 중간점에 연결된다. MOS 트랜지스터(322, 323)는 전원 공급선과 접지선 사이에 직렬로 연결된다. MOS 트랜지스터(322)의 드레인은 전원 공급선에 연결된다. MOS 트랜지스터(323)의 소스는 접지선에 연결된다. 다이오드(324, 325)는 소스측으로부터 드레인측으로 전류를 흐르게 하도록 MOS 트랜지스터(322, 323) 중에 대응하는 트랜지스터의 소스와 드레인 사이에 각각 연결된다.
인버터(330)는 U상 아암(343), V상 아암(344) 및 W상 아암(345)으로 구성된다. U상 아암(343), V상 아암(344) 및 W상 아암(345)은 전원 공급선과 접지선 사 이에 병렬로 연결된다.
U상 아암(343)은 직렬로 연결된 MOS 트랜지스터(331, 332)로 형성된다. V상 아암(344)은 직렬로 연결된 MOS 트랜지스터(333, 334)로 형성된다. W상 아암(345)은 직렬로 연결된 MOS 트랜지스터(335, 336)로 형성된다. 다이오드(337 내지 342)는 소스측으로부터 드레인측으로 전류를 흐르게 하도록 MOS 트랜지스터(331 내지 336) 중에 대응하는 트랜지스터의 소스와 드레인 사이에 각각 연결된다.
전기 장치체(350)는 3상 코일을 포함하고, 엔진을 위한 모터 및 발전기로 작용한다. 인버터(330)의 U, V, W상 아암은 전기 장치체의 U, V, W상 코일의 각각의 끝단부에 연결된 그들 각각의 중간점을 가진다. U상 코일의 다른 끝단부는 MOS 트랜지스터(331, 332) 사이의 중간점에 연결된다. V상 코일의 다른 끝단부는 MOS 트랜지스터(333, 334) 사이의 중간점에 연결된다. W상 코일의 다른 끝단부는 MOS 트랜지스터(335, 336) 사이의 중간점에 연결된다.
계자 컨트롤러(360)는 다이오드(361), NPN 트랜지스터(362) 및 베이스 증폭기(363)를 포함한다. 다이오드(361)는 전기 장치체(350)의 필드 코일의 양의 단자(F+)와 NPN 트랜지스터(362)의 콜렉터 사이에 연결된다. NPN 트랜지스터(362)는 그 베이스에서 베이스 증폭기(363)로부터 전압을 수신하기 위하여 필드 코일의 음의 단자(F-)와 접지선 사이에 연결된다. 베이스 증폭기(363)는 제어 장치(도시되지 않음)로부터의 제어 신호에 응답하여, 소정의 전압을 NPN 트랜지스터(362)의 베이스에 출력하여, NPN 트랜지스터(362)를 턴온/오프한다.
DC 전원 공급 장치(310)는 DC 전압을 출력한다. 릴레이(312)가 제어 장치( 도시되지 않음)로부터의 제어 신호에 의해 턴온되면, 바이패스 라인(311)이 캐패시터(326) 양단부상의 전압을 DC 전원 공급 장치(310)에 공급한다. 부스트 초퍼(320)는 제어 장치(도시되지 않음)에 의해 턴온/턴오프되는 MOS 트랜지스터(322, 323)를 가지고, 인버터(330)에 출력 전압을 제공하기 위하여 DC 전원 공급 장치(310)로부터 공급된 DC 전압을 승압시킨다. 부스트 초퍼(320)는 또한, 전기 장치(300)를 포함하는 하이브리드 차량의 재생 제동시에, 전기 장치체(350)에 의해 발생되고 인버터(330)에 의해 변환된 DC 전압을 강압시켜(down-convert) DC 전원 공급 장치(310)를 충전한다.
캐패시터(326)는 부스트 초퍼(320)로부터 공급된 DC 전압을 평활하게 하고, 평활해진 DC 전업을 인버터(330)에 공급한다.
인버터(330)는 캐패시터(326)로부터 DC 전압을 수신하여, 제어 장치(도시되지 않음)로부터의 제어를 토대로 DC 전압을 AC 전압으로 변환하고, 구동 모터로서 전기 장치체(350)를 구동시킨다. 계자 컨트롤러(360)는 NPN 트랜지스터(362)가 턴온되는 동안의 시간 기간에 일치하여 필드 코일에 전류를 흐르게 한다. 따라서, 전기 장치체(350)가 구동 모터로 구동되어, 토크 명령값으로 지정된 토크를 발생시킨다. 전기 장치(300)를 포함하는 하이브리드 차량의 재생 제동에서, 인버터(330)는 또한, 제어 장치로부터의 제어를 토대로 전기 장치체(350)에 의해 발생된 AC 전압을 DC 전압으로 변환하고, 캐패시터(326)를 통해 변환된 DC 전압을 부스트 초퍼(320)에 공급한다.
전기 장치(300)에서, 부스트 초퍼(320)의 고장은, 부스트 초퍼(320)의 출력 전압이 기준값보다 낮아지는 것을 검출하여 검출된다. 부스트 초퍼(320)의 고장이 검출되면, 릴레이(312)가 제어 장치로부터의 제어 신호에 의해 턴온되고, 바이패스 라인(311)이 캐패시터(326)의 양단부상의 전압을 DC 전원 공급 장치(310)로 직접 공급한다.
그러나, 일본 특허 공개 제2-308935호에 개시된 전기 장치(300)에서, 부스트 초퍼(320)가 고장나면, 캐패시터(326)의 양단부상의 전압이 강압되지 않고 DC 전원 공급 장치(310)로 공급된다. 따라서, 전기 장치체(350)에 의해 다량의 전력이 발생되는 경우에, 고전압이 캐패시터(326)의 양단부에 인가되어, 캐패시터(326)의 내전압 성능이 향상되어야 하므로, 비용이 증가한다.
본 발명의 목적은 인버터의 입력단에 위치된 캐패시터의 내전압 성능을 향상시키지 않으면서, 업-컨버터의 고장을 처리할 수 있는 전압 변환 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 인버터의 입력단에 위치된 캐패시터의 내전압 성능을 향상시키지 않으면서, 업-컨버터의 고장을 처리할 수 있는 고장 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 인버터의 입력단에 위치된 캐패시터의 내전압 성능을 향상시키지 않으면서, 컴퓨터가 업-컨버터에 대한 고장 처리를 실행하게 하도록 그 위에 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전압 변환 장치는, 전기 부하, 캐패시터, 업-컨버터 및 제어 수단을 포함한다. 전기 부하는 전력 발생 기능을 가진다. 캐패시터는 전기 부하의 입력단에 연결된다. 업-컨버터는 캐패시터의 전압을 강압시킨다. 제어 수단은, 업-컨버터가 고장인 경우에, 전기 부하내의 전력 발생을 금지하거나 전기 부하에 의해 발생된 전력량을 감소시키도록 전기 부하를 제어한다.
업-컨버터는 전압 상승 변환 기능을 가지는 것이 바람직하다.
전기 부하는 전력 발생 기능을 가지는 모터인 것이 바람직하다. 제어 수단은 업-컨버터가 고장인 경우에, 모터의 재생 전력 발생 기능을 제한한다.
제어 수단은 모터의 재생 전력 발생을 금지하는 것이 바람직하다.
전압 변환 장치는 또 다른 전기 부하를 더 포함한다. 또 다른 전기 부하는 모터와 상이하다. 제어 수단은 모터에 의해 발생된 재생 전력량을 또 다른 전기 부하의 전력 소비량보다 작은 값으로 제한한다.
본 발명에 따른 전압 변환 장치는 제1 및 제2전기 부하, 캐패시터, 업-컨버터 및 제어 수단을 포함한다. 제1전기 부하는 전력 발생 기능을 가진다. 캐패시터는 제1전기 부하의 입력단에 연결된다. 업-컨버터는 캐패시터의 전압을 강압시킨다. 제2전기 부하는 제1전기 부하와 상이하다. 제어 수단은, 업-컨버터가 고장인 경우에, 제2전기 부하의 전력 소비량이 증가하도록 제2전기 부하를 제어한다.
제2전기 부하는 모터인 것이 바람직하다. 제어 수단은 모터를 제어하여 양의 토크를 출력하게 한다.
본 발명에 따르면, 전압 변환 장치에서 컴퓨터가 고장 처리를 수행하도록 그 위에 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체가 제공된다. 전압 변환 장치는 전력 발생 기능을 가지는 전기 부하, 전기 부하의 입력단에 연결된 캐패시터 및 캐패시터의 전압을 강압시키는 업-컨버터를 포함한다. 프로그램은 업-컨버터의 고장을 검출하는 제1단계를 실행하게 하고, 제1단계에서 업-컨버터가 고장인 것으로 검출되면, 전기 부하에서 전력 발생을 금지하거나 전기 부하에 의해 발생된 전력량이 감소되도록 전기 부하를 제어하는 제2단계를 실행하게 한다.
전기 부하는 전력 발생 기능을 가지는 모터인 것이 바람직하다. 프로그램의 제2단계에서, 모터의 재생 전력 발생 기능이 제한된다.
프로그램의 제2단계에서, 모터의 재생 전력 발생이 금지되는 것이 바람직하다.
전압 변환 장치는 전기 부하와 상이한 전기 부하를 더 포함한다. 프로그램의 제2단계에서, 모터에 의해 발생된 재생 전력량은 또 다른 전기 부하의 전력 소비량보다 작은 값으로 제한된다.
본 발명에 따르면, 컴퓨터가 전압 변환 장치의 고장 처리를 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체가 제공된다. 전압 변환 장치는 전력 발생 기능을 가지는 제1전기 부하, 전기 부하의 입력단에 연결된 캐패시터, 제1전기 부하와 상이한 제2전기 부하 및 캐패시터의 전압을 강압시키는 업-컨버터를 포함한다. 프로그램은 컴퓨터가, 업-컨버터의 고장을 검출하는 제1단계를 실행하게 하고, 제1단계에서 업-컨버터의 고장이 검출된 경우에, 제2전기 부하의 전력 소비량을 증가시키는 제2단계를 실행시킨다.
제2전기 부하는 모터인 것이 바람직하다. 프로그램의 제2단계에서, 모터는 제1단계에서 업-컨버터의 고장이 검출되는 경우에, 양의 토크를 출력하도록 제어된다.
본 발명에 따르면, 전력 발생 기능을 가지는 전기 부하, 전기 부하의 입력단에 연결된 캐패시터 및 캐패시터의 전압을 강압시키는 업-컨버터를 포함하는 전압 변환 장치의 고장 처리 방법은 : 업-컨버터의 고장을 검출하는 제1단계 및 제1단계에서 업-컨버터의 고장을 검출한 경우에, 전기 부하에서 전력 발생이 금지되거나 전기 부하에 의해 발생된 전력량이 감소하도록 전기 부하를 제어하는 제2단계를 포함한다.
전기 부하는 전력 발생 기능을 가지는 모터인 것이 바람직하다. 제2단계에서, 모터의 재생 전력 발생 기능은 제한된다.
제2단계에서, 모터의 재생 전력 발생이 금지되는 것이 바람직하다.
전압 변환 장치는 전기 부하와 상이한 전기 부하를 더 포함하는 것이 바람직하다. 고장 처리 방법의 제2단계에서, 모터에 의해 발생된 재생 전력량은 또 다른 전기 부하의 전력 소비량보다 작은 값으로 제한된다.
본 발명에 따르면, 전력 발생 기능을 가지는 제1전기 부하, 전기 부하의 입력단에 연결된 캐패시터, 제1전기 부하와 상이한 제2전기 부하 및 캐패시터의 전압을 강압시키는 업-컨버터를 포함하는 전압 변환 장치의 고장 처리 방법은 : 업-컨버터의 고장을 검출하는 제1단계 및 제1단계에서 업-컨버터의 고장을 검출한 경우에, 제2전기 부하의 전력 소비량을 증가시키는 제2단계를 포함한다.
제2전기 부하는 모터인 것이 바람직하다. 고장 처리 방법의 제2단계에서, 모터는, 제1단계에서 업-컨버터가 고장인 것으로 검출되는 경우에, 양의 토크를 출력하도록 제어된다.
본 발명에서, 업-컨버터가 고장나면, 업-컨버터의 출력단에 연결된 전기 부하의 전력 발생이 금지되거나 전기 부하의 전력 발생량이 제한된다. 또한, 업-컨버터가 고장인 경우에, 2개의 전기 부하 중에 하나의 전력 발생량은 또 다른 전기 부하의 에너지 소비량과 같거나 작게 제어된다.
따라서, 본 발명에 따르면, 업-컨버터가 고장인 경우에도, 내전압 이상의 전압이 전기 부하(제1 및 제2전기 부하 포함)의 입력단에 연결된 캐패시터에 인가되지 않게 방지할 수 있다.
본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징, 형태 및 이점들은 첨부된 도면을 참조하여 취해진 본 발명의 상세한 설명으로 더 명확해질 것이다.
도 1은 제1실시예에 따른 전압 변환 장치의 개략적인 블럭 다이어그램;
도 2는 도 1에 도시된 제어 장치의 기능적 블럭 다이어그램;
도 3은 도 2에 도시된 모터 토크 제어 수단의 기능을 예시하는 기능적 블럭 다이어그램;
도 4는 제1실시예의 업-컨버터의 고장 처리 작업을 예시하는 흐름도;
도 5는 제2실시예에 따른 전압 변환 장치의 개략적인 블럭 다이어그램;
도 6은 도 5에 도시된 제어 장치의 기능적 블럭 다이어그램;
도 7은 도 6에 도시된 모터 토크 제어 수단의 기능을 예시하는 기능적 블럭 다이어그램;
도 8은 제2실시예의 업-컨버터의 고장 처리 작업을 예시하는 흐름도;
도 9는 제3실시예에 따른 전압 변혼 장치의 개략적인 블럭 다이어그램;
도 10은 도 9에 도시된 제어 장치의 기능적 블럭 다이어그램;
도 11은 도 10에 도시된 모터 토크 제어 수단의 기능을 예시하는 기능적 블럭 다이어그램;
도 12는 제3실시예의 업-컨버터의 고장 처리 작업을 예시하는 흐름도;
도 13은 종래의 전기 장치의 개략적인 블럭 다이어그램.
본 발명의 실시예들이 도면을 참조하여 상세히 후술된다. 도면에서, 동일하거나 대응하는 부분들은 동일한 참조 부하로 표시되며, 그 설명은 반복하지 않는다.
제1실시예
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 전압 변환 장치(100)는 DC 전력 공급 장치(B), 전압 센서(10, 13), 시스템 릴레이(SR1, SR2), 캐패시터(C1, C2), 업-컨버터(12), 인버터(14), 전류 센서(24), 제어 장치(30) 및 AC 모터(M1)를 포함한다. AC 모터(M1)는 하이브리드 또는 전기 차량의 구동 휠을 구동시키기 위해 토크를 발생시키는 구동 모터이다. 대안적으로, 모터는 엔진에 의해 구동된 발전기 및 엔진을 위한 전기 모터로 작용할 수 있다. 예를 들어, 이것은 엔진을 시 동시키기 위하여 하이브리드 차량에 포함될 수도 있다.
업-컨버터(12)는 리액터(L1), NPN 트랜지스터(Q1, Q2) 및 다이오드(D1, D2)를 포함한다. 리액터(L1)의 한 끝단부는 DC 전원 공급 장치(B)의 전원 공급선에 연결되고, 다른 끝단부는 NPN 트랜지스터들(Q1, Q2) 사이 즉, NPN 트랜지스터(Q1)의 이미터와 NPN 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 사이의 중간점에 연결된다. NPN 트랜지스터(Q1, Q2)는 전원 공급선과 접지선 사이에 직렬로 연결된다. NPN 트랜지스터(Q1)의 콜렉터는 전원 공급선에 연결되고, NPN 트랜지스터(Q2)의 이미터는 접지선에 연결된다. 다이오드(D1, D2)는 이미터측으로부터 콜렉터측으로 전류를 흐르게 하도록 NPN 트랜지스터(Q1, Q2) 중에 대응하는 트랜지스터의 콜렉터와 이미터 사이에 각각 배열된다.
인버터(14)는 U상 아암(15), V상 아암(16) 및 W상 아암(17)으로 구성된다. U상 아암(15), V상 아암(16) 및 W상 아암(17)은 전원 공급선과 접지선 사이에 병렬로 연결된다.
U상 아암(15)은 직렬로 연결된 NPN 트랜지스터(Q3, Q4)로 형성된다. V상 아암(16)은 직렬로 연결된 NPN 트랜지스터(Q5, Q6)로 형성된다. W상 아암(17)은 직렬로 연결된 NPN 트랜지스터(Q7, Q8)로 형성된다. 다이오드들(D3 내지 D8)은 이미터측으로부터 콜렉터측으로 전류를 흐르게 하도록 NPN 트랜지스터들(Q3 내지 Q8) 중에 대응하는 트랜지스터의 콜렉터와 이미터 사이에 각각 연결된다.
U, V, W상 아암들은 AC 모터(M1)의 U, V, W상 코일의 각각의 끝단부에 연결된 그들 각각의 중간점을 가진다. 상세하게는, AC 모터(M1)는 한 끝단이 공통으로 중심에 각각 연결된 U, V, W상의 3개의 코일들을 구비한 3상 영구자석 모터이다. U상 코일의 다른 끝단은 NPN 트랜지스터들(Q3, Q4) 사이의 중간점에 연결되고, V상 코일의 다른 끝단은 NPN 트랜지스터들(Q5, Q6) 사이의 중간점에 연결되고, W상 코일의 다른 끝단은 NPN 트랜지스터들(Q7, Q8) 사이의 중간점에 연결된다.
DC 전원 공급 장치(B)는 니켈-수소 또는 리튬-이온 2차 전지로 형성된다. 전압 센서(10)는 DC 전원 공급 장치(B)로부터 공급된 DC 전압(Vb)을 검출하고, 검출된 DC 전압(Vb)을 제어 장치(30)로 출력한다. 시스템 릴레이(SR1, SR2)는 제어 장치(30)로부터의 신호(SE)에 의해 턴온/턴오프된다. 보다 상세하게는, 시스템 릴레이(SR1, SR2)는 제어 장치(30)로부터의 H(논리적 하이)레벨 신호(SE)에 의해 턴온되고, 제어 장치(30)로부터의 L(논리적 로우)레벨 신호(SE)에 의해 턴오프된다.
캐패시터(C1)는 DC 전원 공급 장치(B)로부터 공급된 DC 전압(Vb)을 평활하게 하고, 평활해진 DC 전압을 업-컨버터(12)에 제공한다.
업-컨버터(12)는 캐패시터(C1)로부터의 DC 전업을 승압시키고, 승압된 전압을 인버터(14)에 공급한다. 보다 상세하게는, 업-컨버터(12)는 제어 장치(30)로부터의 신호(PWMU)를 수신하여 DC 전압을 승압시키고, NPN 트랜지스터(Q2)가 신호(PWMU)에 의해 턴온되는 주기에 따라 승압된 DC 전압을 인버터(14)에 공급한다. 이러한 경우에, NPN 트랜지스터(Q1)는 신호(PWMU)에 의해 오프상태로 유지된다. 또한, 업-컨버터(12)는 제어 장치(30)로부터 신호(PWMD)를 수신하여, 인버터(14)로부터 공급된 DC 전압을 캐패시터(C2)를 거쳐 강압시키고, 이에 따라 DC 전원 공급 장치(B)를 충전한다.
캐패시터(C2)는 업-컨버터(12)로부터의 DC 전압을 평활하게 하여 평활해진 DC 전압을 인버터(14)로 공급한다. 전압 센서(13)는 캐패시터(C2) 양단의 전압 즉, (인버터(14)로의 입력 전압에 대응하는) 업-컨버터(12)의 출력 전압(Vm)을 검출하고, 검출된 출력 전압(Vm)을 제어 장치(30)에 출력한다.
인버터(14)는 캐패시터(C2)로부터의 DC 전압을 수신하여, 제어 장치(30)로부터의 신호(PWMI1)를 토대로, DC 전압을 AC 전압으로 변환하고, 이에 따라, AC 모터(M1)를 구동시켜 양의 토코를 발생시킨다. 인버터(14)는 또한, 제어 장치(30)로부터의 신호(PWMI2)를 토대로, DC 전압을 AC 전압으로 변환하고, AC 모터(M1)를 구동시켜 제로 토크(zero torque)를 출력한다. 그런 다음, AC 모터(M1)가 구동되어 토크 명령값(TR)으로 표시되는 제로 토크 또는 양의 토크를 발생시킨다.
전압 변환 장치(100)를 포함하는 하이브리드 또는 전기 차량의 재생 제동시에, 인버터(14)는 AC 모터(M1)에 의해 발생된 AC 전압을 제어 장치(30)로부터의 신호(PWMI3)에 따라 DC 전압으로 변환하고, 변환된 DC 전압을 캐패시터(C2)를 통하여 업-컨버터(12)로 공급한다. 여기서, "재생 제동"은, 하이브리드 또는 전기 차량의 운전자가 풋 브레이크를 조작할 때 발생되고, 재생 전력 발생을 수반하는 제동 뿐만 아니라, 풋 브레이크를 조작하지 않고 운전중에 액셀러레이터(페달)를 해제하여 발생되는 차량의 감속(또는 가속의 중지, 이 또한 재생 전력 발생을 수반함)을 포함한다.
전류 센서(24)는 AC 모터(M1)로 흐르는 모터 전류(MCRT)를 검출하고, 검출된 모터 전류(MCRT)를 제어 장치(30)로 출력한다.
제어 장치(30)는 후술되는 방법에 따라, 외부에 위치된 ECU(전기 제어 유닛)로부터 공급된 토크 명령값(TR) 및 모터 회전수(MRN)를 토대로, 전압 센서(10)로부터의 DC 전압(Vb), 전압 센서(13)로부터의 출력 전압(Vm) 및 전류 센서(24)로부터의 모터 전류(MCRT)를 업-컨버터(12)를 구동시키는 신호(PWMU) 및 인버터(14)를 구동시키는 신호(PWMI1 및 PUMI2)로 발생시키고, 발생된 신호(PWMU 및 PWMI1, 2)를 업-컨버터(12) 및 인버터(14)에 각각 제공한다.
신호(PWMU)는 업-컨버터(12)가 캐패시터(C1)로부터의 DC 전압을 출력 전압(Vm)으로 변환할 때 업-컨버터(12)를 구동시키는 신호이다. 업-컨버터(12)가 DC 전압을 출력 전압(Vm)으로 변환시킬 때, 제어 장치(30)는 출력 전압(Vm)의 피드백을 제어하고, 출력 전압(Vm)이 지시된 바와 같이 전압 명령(Vdc_com)이 되도록 업-컨버터(12)를 구동시키는 신호(PWMU)를 발생시킨다. 신호(PWMU) 발생 방법이 후술된다.
제어 장치(30)는 하이브리드 또는 전기 차량이 재생 제동 모드로 들어가는 것을 나타내는 신호(RGE)를 외부 ECU로부터 수신하여, AC 모터(M1)에 의해 발생된 AC 전압을 DC 전압으로 변환시키기 위한 신호(PWMI3)를 발생시키고, 신호를 인버터(14)에 출력한다. 이러한 경우에, 인버터(14)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)의 스위칭은 신호(PWMI3)에 의해 제어된다. 이러한 경우에, 인버터(14)는 모터(M1)에 의해 발생된 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여, DC 전압을 업-컨버터(12)로 공급한다.
또한, 제어 장치(30)는 하이브리드 또는 전기 차량이 재생 제동 모드로 들어 가는 것을 나타내는 신호(RGE)를 외부 ECU로부터 수신하여, 인버터(14)로부터의 DC 전압을 강압시키기는 신호(PWMD)를 발생시키고, 발생된 신호(PWMD)를 업-컨버터(12)에 출력한다. 이러한 방식으로, AC 모터(M1)에 의해 발생된 AC 전압이 DC 전압으로 변환되고, 이것이 강압되어 DC 전원 공급 장치(B)로 공급된다.
또한, 제어 장치(30)는 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 스위칭 제어시의 듀티비, 전압 센서(10)로부터의 DC 전압(Vb) 및 전압 센서(13)로부터의 전압(Vm)을 토대로, 업-컨버터(12)가 고장인지의 여부를 판정한다. 업-컨버터(12)가 고장인 것으로 판정되면, 제어 장치(30)는 외부 ECU로부터 신호(RGE)를 수신하여 AC 모터(M1)의 재생 전력 발생이 금지되도록 인버터(14)를 제어한다. 보다 상세하게는, 업-컨버터(12)가 고장인 경우에, 제어 장치(30)는 양의 토크를 출력하도록 AC 모터(M1)를 구동시키기 위한 신호(PWMI1) 또는 재생 제동 모드에서 제로 토크를 출력하도록 AC 모터(M1)를 구동시키기 위한 신호(PWMI2)를 발생시키고 인버터(14)에 출력한다.
또한, 제어 장치(30)는 시스템 릴레이(SR1, SR2)를 턴온/턴오프시키기 위해 신호(SE)를 발생시키고, 신호(SE)를 시스템 릴레이(SR1, SR2)에 공급한다.
도 2는 제어 장치(30)의 기능적 블럭 다이어그램이다. 도 2를 참조하면, 제어 장치(30)는 모터 토크 제어 수단(301) 및 전압 변환 제어 수단(302)을 포함한다. 모터 토크 제어 수단(301)은 토크 명령값(TR), DC 전원 공급 장치(B)의 출력 전압(Vb), 모터 전류(MCRT), 모터 회전수(MRN) 및 업-컨버터(12)의 출력 전압(Vm)을 토대로, 업-컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)를 턴온/턴오프시키기 위한 신호(PWMU) 및 인버터(14)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)를 턴온/턴오프시키기 위한 신호(PWMI1)를 후술되는 방법에 따라 발생시키고, AC 모터(M1)가 구동되어 양의 토크를 출력할 때, 발생된 신호(PWMU 및 PWMI1)를 업-컨버터(12) 및 인버터(14)에 각각 출력한다.
모터 토크 제어 수단(301)은 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 스위칭 제어시의 듀티비, 전압들(Vb, Vm)을 토대로, 업-컨버터(12)가 고장인지의 여부를 판정한다. 업-컨버터(12)가 고장인 것으로 판정되면, 모터 토크 제어 수단(301)은 외부 ECU로부터의 신호(RGE)에 응답하여 신호(EMG)를 발생시켜, 신호(EMG)를 전압 변환 제어 수단(302)에 출력하고, 또한 양의 토크를 출력하도록 AC 모터(M1)를 구동시키기 위한 신호(PWMI1) 또는 제로 토크를 출력하도록 AC 모터를 구동시키기 위한 신호(PWMI2)를 발생시키고, 신호(PWMI1, PWMI2)를 인버터(14)에 출력한다.
재생 제동시에, 전압 변환 제어 수단(302)은 하이브리드 또는 전기 차량이 재생 제동 모드로 들어가는 것을 나타내는 신호(RGE)를 외부 ECU로부터 수신하여, AC 모터(M1)에 의해 발생된 AC 전압을 DC 전압으로 변환시키기 위한 신호(PWMI3)를 발생시키고, 신호(PWMI3)를 인버터(14)에 출력한다.
재생 제동시에, 전압 변환 제어 수단(302)도 신호(RGE)를 외부 ECU로부터 수신하여, 인버터(14)로부터 공급된 DC 전압을 강압시키기 위한 신호(PWMD)를 발생시키고 신호(PWMD)를 업-컨버터(12)에 출력한다. 이러한 경우에, 업-컨버터(12)는 DC 전압을 강압시키기 위한 신호(PWMD)에 의해 전압을 강압시킬 수도 있는 양방향성 컨버터로 작용한다.
또한, 전압 변환 제어 수단(302)은 모터 토크 제어 수단(301)으로부터의 신 호(EMG)를 수신하여 신호들(PWMI3 및 PWMD)의 발생을 중지시킨다.
도 3은 모터 토크 제어 수단(301)의 기능적 블럭 다이어그램이다. 도 3을 참조하면, 모터 토크 제어 수단(301)은 모터 제어용 상전압 산출 유닛(40), 인버터용 PWM 신호 변환 유닛(42), 인버터 입력 전압 명령 산출 유닛(50), 컨버터용 듀티비 산출 유닛(52), 컨버터용 PWM 신호 변환 유닛(54) 및 판정 유닛(56)을 포함한다.
상전압 산출 유닛(40)은 전압 센서(13)로부터 업-컨버터(12)의 출력 전압(Vm) 즉, 전류 센서(24)로부터 AC 모터(M1)의 각 상으로 흐르는 모터 전류(MCRT)를 수신하고, 외부 ECU로부터 토크 명령값(TR)을 수신하고, 판정 유닛(56)으로부터 신호(DTE1, 2)를 수신한다. 판정 유닛(56)으로부터의 신호(DTE1)를 수신하면, 상전압 산출 유닛(40)은 토크 명령값(TR)을 토대로, 출력 전압(Vm)과 모터 전류(MCRT), AC 모터(M1)의 각 상의 코일에 인가될 전압을 산출하고, 산출된 전압을 PWM 신호 변환 유닛(42)에 공급한다.
상전압 산출 유닛(40)은 판정 유닛(56)으로부터 신호(DTE2)를 수신하여, AC 모터(M1)가 제로 또는 양의 토크를 출력하도록 AC 모터(M1)의 각 상의 코일에 인가될 전압을 산출한 다음, 산출된 전압을 PWM 신호 변환 유닛(42)에 공급한다.
PWM 신호 변환 유닛(42)은, 상전압 산출 유닛(40)으로부터 공급된 산출 전압을 토대로, 인버터(14)의 각각의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)를 실제로 턴온/턴오프하기 위한 신호(PWMI1, PWMI2)를 발생시키고, 발생된 신호(PWMI1, PWMI2)를 인버터(14)의 각각의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)에 공급한다.
이에 따라, 각각의 NPN 트랜지스터들(Q3 내지 Q8)의 스위칭이 제어되고 따라서, NPN 트랜지스터들(Q3 내지 Q8)은 AC 모터(M1)가 제로 토크 또는 양의 토크를 발생시키도록 AC 모터(M1)의 각 상에 공급될 전류를 제어한다. 이러한 방식으로, 모터 토크가 토크 명령값(TR)에 따라 출력되도록 모터 구동 전류가 제어된다.
한편, 인버터 입력 전압 명령 산출 유닛(50)은 토크 명령값(TR) 및 모터 회전수(MRN)를 토대로, 인버터 입력 전압의 최적값(타겟값) 즉, 전압 명령(Vdc_com)을 산출하고, 산출된 전압 명령(Vdc_com)을 듀티비 산출 유닛(52)에 제공한다.
듀티비 산출 유닛(52)은 전압 센서(10)로부터 출력된 DC 전압(Vb)("배터리 전압(Vb)"로도 일컬어짐)을 토대로, 전압 센서(13)로부터의 전압(Vm)을 인버터 입력 전압 명령 산출 유닛(50)으로부터 공급된 최적값으로 설정하기 위한 듀티비를 산출한다. 듀티비 산출 유닛(52)은 산출된 듀티비를 PWM 신호 변환 유닛(54) 및 판정 유닛(56)에 출력한다.
PWM 신호 변환 유닛(54)은 듀티비 산출 유닛(52)으로부터 공급된 듀티비를 토대로 업-컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)를 턴온/턴오프하기 위한 신호(PWMU)를 발생시키고, 발생된 신호(PWMU)를 업-컨버터(12)에 제공한다.
업-컨버터(12)의 하부 트랜지스터인 NPN 트랜지스터(Q2)의 온-듀티를 증가시킴으로써 리액터(L1)에 의해 보다 많은 전력량이 축적되고, 따라서 보다 높은 출력 전압이 획득된다. 상부 트랜지스터 즉, NPN 트랜지스터(Q1)의 온-듀티를 증가시키면 전원 공급선의 전압이 감소한다. 따라서, 전원 공급선상의 전압이 적어도 DC 전원 공급 장치(B)의 출력 전압의 임의의 전압이 되도록 전원 공급선의 전압을 제 어하기 위해 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 듀티비를 제어할 수 있다.
판정 유닛(56)은 전압 센서(10)로부터의 배터리 전압(Vb), 전압 센서(13)로부터의 전압(Vm), 듀티비 산출 유닛(52)으로부터의 듀티비(DR) 및 외부 ECU로부터의 신호(RGE)를 수신한다. 판정 유닛(56)은 배터리 전압(Vb)에 듀티비(DR)를 곱하고, 곱셈값(AP)이 전압 센서(13)로부터의 전압(Vm)과 일치하는지의 여부를 판정한다. 곱셈값(AP)이 전압(Vm)과 일치하면, 판정 유닛(56)은 업-컨버터(12)가 정상으로 작동하는 것으로 판정하고, 출력 신호(DTE1)를 상전압 산출 유닛(40)에 발생시킨다. 곱셈값(AP)이 전압(Vm)과 일치하지 않는 경우에, 판정 유닛(56)은 업-컨버터(12)가 고장인 것으로 판정하고, 외부 ECU로부터의 신호(RGE)를 수신하여 출력 신호(EMG 및 DTE2)를 전압 변환 제어 수단(302) 및 상전압 산출 유닛(40)에 각각 발생시킨다.
도 4는 제1실시예의 업-컨버터(12)에서 고장 처리 작동을 예시하는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 일련의 작동을 시작할 때, 판정 유닛(56)은 전압 센서(10)로부터의 배터리 전압(Vb), 전압 센서(13)로부터의 전압(Vm) 및 듀티비 산출 유닛(52)으로부터의 듀티비(DR)를 토대로 상술된 방법에 따라, 업-컨버터(12)의 고장을 검출한다(단계 S10). 업-컨버터(12)의 고장이 검출되고, 외부 ECU로부터 신호(RGE)를 수신하면, 판정 유닛(56)은 신호(EMG 및 DTE2)를 발생시키고 전압 변환 제어 수단(302) 및 모터 토크 제어 수단(301)에 각각 출력한다.
이에 응답하여, 전압 변환 제어 수단(302)이 신호(PWMI3 및 PWMD)의 발생을 중지시킨다. 판정 유닛(56)으로부터의 신호(DTE2)에 응답하여, 상전압 산출 유닛 (40)은 양의 토크를 출력하기 위해 AC 모터(M1)를 구동시키기 위한 신호(PWMI1) 또는 제로 토크를 출력하기 위해 AC 모터(M1)를 구동시키기 위한 신호(PWMI2) 발생시에 각 상의 코일에 인가될 전압을 산출한다.
PWM 신호 변환 유닛(42)은 상전압 산출 유닛(40)으로부터 산출된 전압을 토대로, 신호(PWMI1 또는 PWMI2)를 발생시키고, PWMI1 또는 PWMI2를 인버터(14)에 출력한다. 인버터(14)는 AC 모터(M1)를 구동시켜 PWM 신호 변환 유닛(42)으로부터의 신호(PWMI1 또는 PWMI2)에 응답하여 제로 토크 또는 양의 토크를 출력하고, 재생 전력 발생을 금지한다(단계 S20). 그런 다음, 일련의 작동이 종료된다.
따라서, 업-컨버터(12)의 고장시에, 제어 장치(30)가 재생 전력 발생을 나타내는 신호(RGE)를 외부 ECU로부터 수신하더라도, AC 모터(M1)에서 재생 전력 발생이 금지되어, 내전압 이상의 DC 전압이 캐패시터(C2)에 인가되는 것을 방지한다.
업-컨버터(12)의 고장시에 AC 모터(M1)의 재생 전력 발생을 금지하도록 인버터(14)가 정지될 수도 있다. 그러나, 본 실시예에서는, 양의 토크를 출력하기 위하여 외부 ECU 토크가 명령값(TR)을 공급하는 즉시 지시된 토크를 출력하도록 AC 모터(M1)가 구동된 채로 유지되면서 재생 전력 발생이 금지된다.
도 1을 참조하여, 전압 변환 장치(100)의 작동이 기술된다. 제어 장치(30)는 외부 ECU로부터 토크 명령값(TR)을 수신하여, 시스템 릴레이(SR1, SR2)를 턴온시키도록 H레벨의 신호(SE)를 시스템 릴레이(SR1, SR2)에 출력한다. 제어 장치(30)는 또한 AC 모터(M1)가 토크 명령값(TR)을 발생시키도록 업-컨버터(12) 및 인버터(14)를 제어하기 위하여 신호(PWMU 및 PWMI1)를 발생시키고, 신호(PWMU 및 PWMI1)를 업-컨버터(12) 및 인버터(14)에 각각 출력한다.
DC 전원 공급 장치(B)는 DC 전압(Vb)을 출력하고, 시스템 릴레이(SR1, SR2)는 DC 전압(Vb)을 캐패시터(C1)에 공급한다. 캐패시터(C1)는 수신된 DC 전압(Vb)을 평활하게 하고, 평활해진 DC 전압을 업-컨버터(12)에 공급한다.
그런 다음, 업 컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)가 제어 장치(30)로부터의 신호(PWMU)에 응답하여 턴온/턴오프되고, DC 전압(Vb)을 인버터(14)에 공급될 출력 전압(Vm)으로 변환한다. 전압 센서(13)는 캐패시터(C2) 양단부의 전압인 출력 전압(Vm)을 검출하고, 검출된 출력 전압(Vm)을 제어 장치(30)에 출력한다. 캐패시터(C2)는 업-컨버터(12)의 출력 전압(Vm)을 평활하게 하고, 평활해진 출력 전압(Vm)을 인버터(14)에 공급한다.
인버터(14)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)는 제어 장치(30)로부터의 신호(PWMI1)에 응답하여 턴온/턴오프된다. 인버터(14)는 DC 전압을 AC 전압으로 변환하고, AC 모터(M1)가 토크 명령값(TR)으로 표시되는 바와 같은 토크를 발생하도록 소정의 AC 전류가 AC 모터(M1)의 각각의 U, V, W상에 흐르게 한다. 이러한 방식으로, AC 모터(M1)가 토크 명령값(TR)으로 표시되는 토크를 발생시킨다.
전압 변환 장치(100)를 포함하는 하이브리드 또는 전기 차량이 재생 제동 모드로 들어갈 때, 제어 장치(30)는 재생 제동 모드를 나타내는 신호(RGE)를 외부 ECU로부터 수신하여, 신호(PWMI3 및 PWMD)를 발생시키고, 인버터(14) 및 업-컨버터(12)에 각각 출력한다.
AC 모터(M1)는 AC 전압을 발생시키고, 발생된 AC 전압을 인버터(14)에 공급 한다. 그런 다음, 인버터(14)는 제어 장치(30)로부터의 신호(PWMI3)에 따라 AC 전압을 DC 전압으로 변환하고, 변환된 DC 전압을 캐패시터(C2)를 통하여 업-컨버터(12)에 공급한다.
업-컨버터(12)는 제어 장치(30)로부터의 신호(PWMD)에 따라 DC 전압을 강압시키고, 강압된 DC 전압을 DC 전원 공급 장치(B)로 공급하여 DC 전원 공급 장치(B)를 충전한다.
그런 다음, 제어 장치(30)는 상술된 방법에 따라, DC 전업(Vb), 전압(Vm) 및 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 스위칭을 제어하기 위한 듀티비(DR)를 토대로, 업-컨버터(12)가 고장인지의 여부를 판정한다. 업-컨버터(12)가 고장이면, 제어 장치(30)는 재생 제동 모드의 AC 모터(M1)에서 재생 전력 발생이 금지되도록 인버터(14)를 제어한다.
이러한 방식으로, 전압 변환 장치(100)에서, 업-컨버터(12)가 고장인 경우에, 재생 제어 모드에서 AC 모터(M1)의 재생 전력 발생이 금지된다. 이것은 내전압 이상의 전압이 캐패시터(C2)에 인가되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 고장 처리 방법은 업-컨버터(12)의 고장을 검출하는 단계 및 도 4에 도시된 흐름도에 따라 재생 전력 발생을 금지하는 단계를 포함한다.
모터 토크 제어 수단(301)에서의 고장 처리는 실제로 CPU(중앙 처리 장치)에 의해 제어된다. CPU는 ROM(읽기 전용 메모리)으로부터 도 4에 도시된 흐름도의 단계들을 나타내는 프로그램을 판독하고 판독된 프로그램을 실행하여 도 4에 도시된 흐름도에 따라 업-컨버터(12)에 대한 고장 처리를 제어한다. 따라서, ROM은 도 4 의 흐름도의 단계들을 가지는, 그 위에 프로그램이 기록된 컴퓨터(CPU) 판독가능 기록 매체에 대응한다.
AC 모터(M1)는 "전기 부하"를 형성하는 것에 유의하여야 한다.
여기서, "재생(전력 발생) 금지"는 제로 토크 또는 양의 토크를 출력하도록 AC 모터(M1)를 구동시키는 것을 의미한다.
제1실시예에 따르면, 전압 변환 장치는, 업-컨버터가 고장인 경우에, AC 모터의 재생 전력 발생을 금지하도록 인버터를 제어하여, 인버터의 입력단에 제공된 캐패시터에 내전압 이상의 전압이 인가되는 것을 방지하는 제어 장치를 포함한다.
제2실시예
도 5를 참조하면, 제2실시예에 따른 전압 변환 장치(100A)는, 전압 변환 장치(100)의 제어 장치(30)가 제어 장치(30A)로 대체되고, 정류기(18), 발전기(G1) 및 전류 센서(25)가 추가된 것을 제외하고는 전압 변환 장치(100)와 동일하다.
인버터(14) 및 정류기(18)는 캐패시터(C2)의 양단부상의 노드들(N1, N2) 사이에 병렬로 연결된다. 발전기(G1)는 엔진(55)에 연결된다.
정류기(18)는 U상 아암(19), V상 아암(20) 및 W상 아암(21)으로 구성된다. U상 아암(19), V상 아암(20) 및 W상 아암(21)은 전원 공급선과 접지선 사이에 병렬로 연결된다. U상 아암(19)은 직렬로 연결된 다이오드(D9 및 D10)로 형성된다. V상 아암(20)은 직렬로 연결된 다이오드(D11 및 D12)로 형성된다. W상 아암(21)은 직렬로 연결된 다이오드(D13 및 D14)로 형성된다. 다이오드들(D9 및 D10) 사이의 중간점은 발전기(G1)의 U상 코일의 끝단부에 연결된다. 다이오드들(D11 및 D12) 사이의 중간점은 발전기(G1)의 V상 코일의 끝단부에 연결된다. 다이오드들(D13 및 D14) 사이의 중간점은 발전기(G1)의 W상 코일의 끝단부에 연결된다.
정류기(18)는 발전기(G1)에 의해 발생된 AC 전압을 정류하고, 정류된 DC 전압을 캐패시터(C2)를 통하여 업-컨버터(12)에 공급한다. 발전기(G1)는 엔진(55)의 회전력에 의해 발생되는 로터의 회전에 의해 AC 전압을 발생시키고, 발생된 AC 전압을 정류기(18)에 공급한다.
전류 센서(25)는 발전기(G1)의 각 상에 흐르는 발전기 전류(GCRT)를 검출하고, 검출된 발전기 전류(GCRT)를 제어 장치(30A)로 출력한다.
제어 장치(30A)는 인버터(14)를 구동시키기 위한 신호들(PWMI1 내지 3) 중에 신호(PWMI1 및 PWMI3)를 발생시키고, 신호(PWMI1 및 PWMI3)를 인버터(14)에 출력한다. 신호(PWMI1 및 PWMI3)를 발생시키는 방법은 제1실시예에 기술된 바와 동일하다.
제어 장치(30A)가 상술된 방법에 따라, 업-컨버터(12)가 고장인 것으로 판정하면, 외부 ECU로부터의 모터 회전수(MRN) 및 액셀러레이터 개방도를 토대로, AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm)을 산출하고, 전압 센서(13)로부터의 전압(Vm) 및 전류 센서(25)로부터의 발전기 전류(GCRT)를 토대로 발전기(G1)의 전력 발생량(발생된 전력량; Pg)을 산출한다. 제어 장치(30A)는 발전기(G1)의 전력 발생량(Pg)이 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm) 이하가 되도록 엔진(55)의 회전수를 설정하기 위하여 엔진 ECU(65)에 신호(RDN)를 출력한다.
제어 장치(30A)는 여타의 형태의 제어 장치(30)와 동일한 기능을 가진다.
엔진(55)은 회전력을 발전기(G1)에 전달할 뿐만 아니라, 구동 휠을 구동시키기 위한 소정의 토크를 출력하도록 엔진 ECU(65)에 의해 제어된다. 엔진 ECU(65)는 엔진(55)을 제어한다. 엔진 ECU(65)는 제어 장치(30A)로부터 신호(RDN)를 수신하여 엔진(55)의 회전수를 유지시키거나 감소시킨다.
도 6을 참조하면, 제어 장치(30A)는, 제어 장치(30)의 모터 토크 제어 수단(301)이 모터 토크 제어 수단(301A)으로 대체되는 것을 제외하고는 제어 장치(30)와 동일하다.
모터 토크 제어 수단(301A)은 모터 토크 제어 수단(301)과 동일한 방법에 따라 신호(PWMU 및 PWMI1)를 발생시키고, 업-컨버터(12) 및 인버터(14)에 각각 출력한다.
또한, 모터 토크 제어 수단(301A)은 모터 토크 제어 수단(301)과 동일한 방법에 따라, 업-컨버터(12)의 고장 여부를 판정한다. 모터 토크 제어 수단(301A)이 업-컨버터(12)가 고장인 것으로 판정하면, 액셀러레이터 개방도(ACC) 및 모터 회전수(MRN)를 토대로 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm)을 산출하고, 발전기 전류(GCRT) 및 전압(Vm)을 토대로 발전기(G1)의 전력 발생량(Pg)을 산출한다. 또한, 모터 토크 제어 수단(301A)은 전력 발생량(Pg)이 에너지 소비량(Pm) 이하가 되도록 엔진(55)의 회전수를 설정하기 위하여 엔진 ECU(65)에 신호(RDN)를 발생 및 출력한다.
도 7을 참조하면, 모터 토크 제어 수단(301A)은 모터 토크 제어 수단(301)의 판정 유닛(56)이 판정 유닛(56A)으로 대체되고, 산출 유닛(58) 및 제어 유닛(60)이 추가된 것을 제외하고는 모터 토크 제어 수단(301)과 동일하다.
판정 유닛(56A)은, 판정 유닛(56)과 동일한 방법에 따라, 업-컨버터(12)가 고장인지의 여부를 판정한다. 업-컨버터(12)가 정상인 것으로 판정되면, 판정 유닛(65A)이 신호(DTE1)를 발생시키고 제어 유닛(60)에 출력한다. 한편, 업-컨버터(12)가 고장인 것으로 판정되면, 판정 유닛(65A)은 신호(DTE2)를 발생시키고 제어 유닛(60)으로 출력한다.
산출 유닛(58)은 외부 ECU로부터의 액셀러레이터 개방도(ACC) 및 모터 회전수(MRN)를 토대로, AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm)을 산출한다. 산출 유닛(58)은 또한, 전압 센서(13)로부터의 전압(Vm) 및 전류 센서(25)로부터의 발전기 전류(GCRT)를 토대로 발전기(G1)의 전력 발생량(Pg)을 산출한다. 그런 다음, 산출 유닛(58)은 산출된 에너지 소비량(Pm) 및 전력 발생량(Pg)을 제어 유닛(60)에 출력한다.
제어 유닛(60)이 판정 유닛(56A)으로부터 신호(DTE1)를 수신하면, 제어 유닛은 제어 신호를 발생시키지 않는다. 제어 유닛(60)이 판정 유닛(56A)으로부터 신호(DTE2)를 수신하면, 제어 유닛은 전력 발생량(Pg)이 에너지 소비량(Pm) 이하가 되도록 엔진(55)의 회전수를 설정하기 위하여 신호(RDN)를 발생시키고 엔진 ECU(65)에 출력한다.
도 8은 제2실시예의 업-컨버터(12) 고장 처리 작동을 예시하는 흐름도이다. 도 8을 참조하면, 일련의 작동 시작시에, 제어 장치(30A)의 판정 유닛(56A)이, 전압 센서(10)로부터의 배터리 전압(Vb), 전압 센서(13)로부터의 전압(Vm) 및 듀티비 (DR)를 토대로, 업-컨버터(12)의 고장을 검출하고, 신호(DTE2)를 발생시켜 제어 유닛(60)에 출력한다(단계 S10). 그런 다음, 산출 유닛(58)은 외부 ECU로부터 액셀러레이터 개방도(ACC)를 수신하고(단계 S11), 차량 속도 즉, 모터 회전수(MRN)를 외부 ECU로부터 수신한다(단계 S12).
산출 유닛(58)은 AC 모터(M1)에 의해 출력된 토크(T)가 액셀러레이터 개방도(ACC)에 비례하는 사실을 기초로, 액셀러레이터 개방도(ACC)로부터 토크(T)를 산출한다. 그런 다음, 산출 유닛(58)은 외부 ECU로부터의 모터 회전수(MRN) 및 산출된 토크(T)를 토대로 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm)을 산출한다(단계 S13).
산출 유닛(58)은 또한, 전압 센서(13)로부터의 전압(Vm) 및 전류 센서(25)로부터의 발전기 전류(GCRT)를 토대로 발전기(G1)의 전력 발생량(Pg)을 산출한다(단계 S14). 그런 다음, 산출 유닛(58)이 산출된 에너지 소비량(Pm) 및 전력 발생량(Pg)을 제어 유닛(60)에 출력한다.
판정 유닛(56A)으로부터의 신호(DTE2)에 응답하여, 제어 유닛(60)은 전력 발생량(Pg)이 에너지 소비량(Pm) 이하가 되도록 엔진(55)의 회전수를 설정하기 위하여 신호(RDN)를 발생시키고 엔진 ECU(65)에 출력한다. 달리 말하면, 제어 유닛(60)은 전력 발생량(Pg)이 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm)을 초과하지 않도록 발전기(G1)의 전력 발생량(Pg)의 상한치를 설정하여 발전기(G1)를 제어한다.
보다 상세하게는, 제어 유닛(60)은 판정 유닛(56A)으로부터 신호(DTE2)를 수신하여, 산출 유닛(58)으로부터의 전력 발생량(Pg)을 에너지 소비량(Pm)과 비교한다. 전력 발생량(Pg)이 에너지 소비량(Pm) 이하인 경우에, 제어 유닛(60)이 엔진 (55)의 현재 회전수를 유지하기 위하여 신호(RDN1)를 발생하고, 신호(RDN1)를 엔진 ECU(65)에 출력한다. 전력 발생량(Pg)이 에너지 소비량(Pm)보다 큰 경우에, 제어 유닛(60)이 엔진(55)의 현재 회전수를 감소시키기 위해 신호(RDN2)를 발생시키고, 신호(RDN2)를 엔진 ECU(65)에 출력한다. 따라서, 신호(RDN)는 신호(RDN1 및 RDN2)를 포함한다.
엔진 ECU(65)는 제어 유닛(60)으로부터의 신호(RDN1)에 응답하여 회전수를 유지하거나 제어 유닛(60)으로부터의 신호(RDN2)에 응답하여 회전수를 감소시키도록 엔진(55)을 제어한다. 엔진(55)의 회전수는 소정의 값으로 유지되거나 감소된다. 따라서, 발전기(G1)의 전력 발생량(Pg)이 에너지 소비량(Pm) 또는 그 미만으로 감소한다(단계 S15).
발전기(G1)에 의해 발생된 전력은 모드 AC 모터(M1)에서 소비되어, 내전압 이상의 전압이 캐패시터(C2)의 양단에 인가되는 것을 방지한다.
도 5를 참조하여, 전압 변환 장치(100A)의 작동이 기술된다. 제어 장치(30A)는 업-컨버터(12) 및 인버터(14)를 구동시키기 위한 신호(PWMU 및 PWMI1)를 발생시켜 업-컨버터(12) 및 인버터(14)에 상기 신호를 출력하고, 업-컨버터(12)는 DC 전압(Vb)을 출력 전압(Vm)으로 승압시키고, 인버터(14)는 AC 모터(M1)를 구동시키며, 이러한 작동은 제1실시예에 기술된 바와 같다.
발전기(G1)는 엔진(55)의 회전력을 이용하여 전력을 발생시키고, 발생된 AC 전압을 정류기(18)에 공급한다. 정류기(18)는 AC 전압을 정류하여 DC 전압을 캐패시터(C2)에 공급한다. 전류 센서(25)는 발전기 전류(GCRT)를 검출하고, 검출된 전 류를 제어 장치(30A)에 출력한다.
제어 장치(30A)는 상술된 방법에 따라, 업-컨버터(12)가 고장인지의 여부를 판정한다. 업-컨버터(12)가 고장인 경우에, 제어 장치(30A)는 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm) 및 발전기(G1)의 전력 발생량(Pg)을 산출한다. 그런 다음, 제어 장치(30A)는 전력 발생량(Pg)이 에너지 소비량(Pm) 이하가 되도록 엔진(55)의 회전수를 설정하기 위하여 신호(RDN)를 발생시키고, 신호(RDN)를 엔진 ECU(65)에 출력한다. 제어 장치(30A)로부터의 신호(RDN)에 응답하여, 엔진 ECU(65)가 엔진(55)을 회전시키는 회전수를 유지 또는 감소시킨다. 이에 따라, 발전기(G1)의 전력 발생량(Pg)이 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm) 이하가 되도록 제어된다.
AC 모터(M1)가 재생 제동 모드로 들어가면, 제어 장치(30A)는 외부 ECU로부터 신호(RGE)를 수신하고, 신호(PWMI3 및 PWMD)를 발생하여 인버터(14) 및 업-컨버터(12)에 각각 출력한다.
AC 모터(M1)는 AC 전압을 발생시키고 발생된 AC 전압을 인버터(14)에 공급한다. 그런 다음, 인버터(14)는 제어 장치(30A)로부터의 신호(PWMI3)에 따라 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여, 변환된 DC 전압을 캐패시터(C2)를 통하여 업-컨버터(12)에 공급한다.
업-컨버터(12)는 제어 장치(30A)로부터의 신호(PWMD)에 따라 DC 전압을 강압시켜, 강압된 DC 전압을 DC 전원 공급 장치(B)에 공급하여 DC 전원 공급 장치(B)를 충전한다.
상술된 바와 같이, 전압 변환 장치(100A)에서, 업-컨버터(12)가 고장인 경우 에는, 발전기(G1)의 전력 발생량(Pg)이 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm) 이하가 되도록 제어된다. 따라서, 내전압 이상의 전압이 캐패시터(C2)에 인가되는 것이 방지된다.
본 발명에 따른 고장 처리 방법은 도 8에 도시된 흐름도에 따라 업-컨버터(12)의 고장을 검출하는 단계 및 발전기(G1)의 전력 발생량(Pg)을 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm) 이하가 되도록 제어하는 단계를 포함한다.
모터 토크 제어 수단(301A)의 고장 처리는 실제로는 CPU에 의해 제어된다. CPU는 ROM으로부터 도 8에 도시된 흐름도의 단계들을 포함하는 프로그램을 판독하고 판독된 프로그램을 실행하여 도 8에 도시된 흐름도에 따라 업-컨버터(12)에 대한 고장 처리를 제어한다. 따라서, ROM은 도 8의 흐름도의 단계들을 가지는, 그 위에 프로그램이 기록된 컴퓨터(CPU) 판독가능 기록 매체에 대응한다.
여타의 세부 항목들은 제1실시예와 동일하다.
제2실시예에 따르면, 전압 변환 장치는 업-컨버터의 고장시에, 발전기의 전력 발생량이 AC 모터(M1)의 에너지 소비량 이하가 되도록 제어하여, 내 전압 이상의 전압이 인버터의 입력단에 제공된 캐패시터에 인가되는 것을 방지한다.
제3실시예
도 9를 참조하면, 제3실시예에 따른 전압 변환 장치(100B)는 전압 변환 장치(100A)의 제어 장치(30A), 정류기(18), 발전기(G1) 및 전류 센서(25)가 제어 장치(30B), 인버터(31), AC 모터(M2) 및 전류 센서(28)로 각각 대체되는 것을 제외하고는 전압 변환 장치(100A)와 동일하다.
전압 변환 장치(100B)에서, 전류 센서(24)는 모터 전류(MCRT1)를 검출하고 제어 장치(30B)에 출력한다. AC 모터(M2)는 엔진(55)에 연결된다. 캐패시터(C2)는 노드(N1, N2)를 통하여 업-컨버터(12)로부터 DC 전압을 수신하고, 수신된 DC 전압을 평활하게 하고, 평활해진 DC 전압을 인버터(31) 뿐만 아니라 인버터(14)에 공급한다. 인버터(14)는 제어 장치(30B)로부터의 신호(PWMI11)를 토대로, 캐패시터(C2)로부터의 DC 전압을 AC 모터(M1)를 구동시키기 위한 AC 전압으로 변환하고, 신호(PWM13)를 토대로 AC 모터(M1)에 의해 발생된 AC 전압을 DC 전압으로 변환한다.
인버터(31)는 인버터(14)와 동일한 구성을 가진다. 인버터(31)는 제어 장치(30B)로부터의 신호(PWMI21)를 토대로, 캐패시터(C2)로부터의 DC 전압을 AC 모터(M2)를 구동시키기 위한 AC 전압으로 변환하고, 신호(PWMI23)를 토대로, AC 모터(M2)에 의해 발생된 AC 전압을 DC 전압으로 변환한다. 전류 센서(28)는 AC 모터(M2)의 각 상으로 흐르는 모터 전류(MCRT2)를 검출하고, 검출된 모터 전류(MCRT2)를 제어 장치(30B)에 출력한다.
제어 장치(30B)는 전압 센서(10)로부터 DC 전원 공급 장치(B)에 의해 출력된 DC 전압(Vb)을 수신하고, 전류 센서(24, 28)로부터 모터 전류(MCRT1, MCRT2)를 각각 수신하고, 전압 센서(13)로부터 업-컨버터(12)의 출력 전압(Vm)(즉, 인버터(14, 31)의 입력 전압)을 수신하고, 외부 ECU로부터 토크 명령값(TR1, TR2), 모터 회전수(MRN1, MRN2) 및 액셀러레이터 개방도(ACC)를 수신한다. 제어 장치(30B)는, 인버터(14)가 AC 모터(M1)를 구동시킬 때, DC 전압(Vb), 출력 전압(Vm), 모터 전류(MCRT1), 토크 명령값(TR1) 및 모터 회전수(MRN1)를 토대로, 상술된 방법에 따라, 인버터(14)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)의 스위칭을 제어하기 위한 신호(PWMI11)를 발생시킨다. 제어 장치(30B)는 발생된 신호(PWMI11)를 인버터(14)에 출력한다.
제어 장치(30B)는 또한, 인버터(31)가 AC 모터(M2)를 구동시킬 때, DC 전압(Vb), 출력 전압(Vm), 모터 전류(MCRT2), 토크 명령값(TR2) 및 모터 회전수(MRN2)를 토대로, 상술된 방법에 따라, 인버터(31)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)의 스위칭을 제어하기 위한 신호(PWMI21)를 발생시킨다. 그런 다음, 제어 장치(30B)는 발생된 신호(PWMI21)를 인버터(31)에 출력한다.
제어 장치(30B)는 또한, 인버터(14 또는 31)가 AC 모터(M1 또는 M2)를 구동시킬 때, DC 전압(Vb), 출력 전압(Vm), 모터 전류(MCRT1 또는 MCRT2), 토크 명령값(TR1 또는 TR2) 및 모터 회전수(MRN1 또는 MRN2)를 토대로, 상술된 방법에 따라, 업-컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 스위칭을 제어하기 위한 신호(PWMU)를 발생시킨다. 그런 다음, 제어 장치(30B)는 발생된 신호(PWMU)를 업-컨버터(12)에 출력한다.
제어 장치(30B)는 또한, 재생 제동 모드에서, AC 모터(M1)에 의해 발생된 AC 전압을 DC 전압으로 변환하기 위하여 신호(PWM13) 또는 AC 모터(M2)에 의해 발생된 AC 전압을 DC 전압으로 변환하기 위하여 신호(PWM23)를 발생시키고, 발생된 신호(PWM13 또는 PWM23)를 인버터(14) 또는 인버터(31)에 각각 출력한다. 이러한 경우에, 제어 장치(30B)는 업-컨버터(12)가 인버터(14 또는 31)로부터의 DC 전압을 강압시켜 DC 전원 공급 장치(B)를 충전하도록 업-컨버터(12)를 제어하기 위하여 신호(PWMD)를 발생하고 업-컨버터(12)에 출력한다.
또한, 제어 장치(30B)는 상술된 방법에 따라, 업-컨버터(12)가 고장인지의 여부를 판정한다. 업-컨버터(12)가 고장인 경우에, 제어 장치(30B)는 액셀러레이터 개방도(ACC) 및 모터 회전수(MRN1)를 토대로, AC 모터(M1)의 에너지(Pm)를 산출한다. 그런 다음, 제어 장치(30B)는 산출된 에너지(Pm)를 토대로 AC 모터(M1)가 동력 모드(powering mode) 인지 재생 모드 인지의 여부를 판정한다. AC 모터(M1)가 동력 모드인 경우에, 제어 장치(30B)는 산출된 에너지(Pm)를 에너지 소비량(Pm1)으로 간주한다. AC 모터(M1)가 동력 모드인 경우에, AC 모터(M2)가 재생 모드이다. 따라서, 제어 장치(30B)는 AC 모터(M2)의 전력 발생량(Pg2)을 산출하고, AC 모터(M2)의 전력 발생량(Pg2)이 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm1) 이하가 되도록 제어한다.
AC 모터(M1)가 재생 모드인 경우에, 제어 장치(30B)는 산출된 에너지(Pm)를 전력 발생량(Pg1)으로 간주한 다음, 엔진(55)의 연료를 차단하도록 신호(CUT)를 발생시키고 엔진 ECU(65)에 출력한다. 또한, 제어 장치(30B)는 이것이 양의 토크를 출력하도록 AC 모터(M2)를 제어한다. 그런 다음, 제어 장치(30B)는 AC 모터(M2)의 에너지 소비량(Pm2)을 산출하고, 전력 발생량(Pg1) 및 에너지 소비량(Pm2)의 합계(Pg1+Pm2)가 음의 값인 경우에, 제어 장치(30B)는 AC 모터(M1)의 전력 발생량(Pg1)이 에너지 소비량(Pm2) 이하가 되도록 AC 모터(M1)를 제어한다.
또한, 제어 장치(30B)는 시스템 릴레이(SR1, SR2)를 턴온/턴오프시키기 위하여 신호(SE)를 발생시키고 시스템 릴레이(SR1, SR2)에 출력한다.
도 10을 참조하면, 제어 장치(30B)는 모터 토크 제어 수단(301B) 및 전압 변 환 제어 수단(302A)를 포함한다. 모터 토크 제어 수단(301B)은 모터 전류(MCRT1), 토크 명령값(TR1), 모터 회전수(MRN1), DC 전압(Vb) 및 전압(Vm)을 토대로 신호(PWMI11)를 발생시키고, 발생된 신호(PWMI11)를 인버터(14)에 출력한다. 모터 토크 제어 수단(301B)은 모터 전류(MCRT2), 토크 명령값(TR2), 모터 회전수(MRN2), DC 전압(Vb) 및 전압(Vm)을 토대로 신호(PWMI21)를 발생시키고, 발생된 신호(PWMI21)를 인버터(31)에 출력한다.
모터 토크 제어 수단(301B)은 또한, DC 전압(Vb), 전압(Vm), 모터 전류(MCRT1 또는 MCRT2), 토크 명령값(TR1 또는 TR2), 모터 회전수(MRN1 또는 MRN2)를 토대로 신호(PWMU)를 발생시키고, 발생된 신호(PWMU)를 업-컨버터(12)에 출력한다.
또한, 모터 토크 제어 수단(301B)은 상술된 방법에 따라, 업-컨버터(12)가 고장인지의 여부를 판정한다. 업-컨버터(12)가 고장인 것으로 판정되면, 모터 토크 제어 수단(301B)이 액셀러레이터 개방도(ACC) 및 모터 회전수(MRN1)를 토대로 AC 모터(M1)의 에너지(Pm)를 산출하고, 산출된 에너지(Pm)를 토대로 AC 모터(M1)가 동력 모드 인지 재생 모드 인지를 판정한다. 보다 상세하게는, 모터 토크 제어 장치(301B)는 산출된 에너지(Pm)가 양의 값인 경우에는 AC 모터(M1)가 동력 모드인 것으로 판정하고, 에너지(Pm)가 음의 값인 경우에는 AC 모터(M1)가 재생 모드인 것으로 판정한다.
AC 모터(M1)가 동력 모드인 경우에, 모터 토크 제어 수단(301B)가 전압 센서(13)로부터의 전압(Vm) 및 전류 센서(28)로부터의 모터 전류(MCRT2)를 토대로 AC 모터(M2)의 전력 발생량(Pg2)을 산출한다. 그런 다음, 모터 토크 제어 수단(301B) 은 AC 모터(M2)의 전력 발생량(Pg2)이 에너지 소비량(Pm1) 이하가 되도록 엔진(55)의 회전수를 설정하도록 신호(RDN)를 발생시키고, 발생된 신호(RDN)를 엔진 ECU(65)에 출력한다. 모터 토크 제어 수단(301B)은 또한, 신호(RGE2)를 발생시키고 발생된 신호(RGE2)를 전압 변환 제어 수단(302A)에 출력한다.
한편, AC 모터(M1)가 재생 모드인 경우에는, 모터 토크 제어 수단(301B)이 엔진(55)에 대한 연료를 차단하기 위한 신호(CUT)를 발생하고 엔진 ECU(65)에 출력하고, 신호(RGE1)를 전압 변환 제어 수단(302A)에 출력하고, AC 모터(M2)가 양의 토크를 출력하게 하는 신호(PWMI21)를 인버터(31)에 출력한다. 모터 토크 제어 수단(301B)은 AC 모터(M2)의 에너지 소비량(Pm2)을 산출한다. AC 모터(M1)의 전력 발생량(Pg1) 및 AC 모터(M2)의 에너지 소비량(Pm2)의 합계가 음의 값인 경우에는, AC 모터(M1)의 전력 발생량(Pg1)이 AC 모터(M2)의 에너지 소비량(Pm2) 이하가 되도록 모터 토크 제어 수단(301B)이 AC 모터(M1)를 제어한다. 전력 발생량(Pg1)과 에너지 소비량(Pm2)의 합계가 양의 값인 경우에는, 모터 토크 제어 수단(301B)이 AC 모터(M1, M2)의 현재 상태를 유지한다.
전압 변환 제어 수단(302A)은 전압 변환 장치(100B)를 포함하는 하이브리드 또는 전기 차량이 재생 제동 모드로 들어가는 것을 나타내는 신호(RGE)를 외부 ECU로부터 수신하여, 신호들(PWM13, 23) 및 신호(PWMD)를 발생시키고, 발생된 신호(PWM13, 23)를 인버터(14, 31)에 각각 출력하고, 신호(PWMD)를 업-컨버터(12)에 출력한다.
전압 변환 제어 수단(302A)은 또한 모터 토크 제어 수단(301B)으로부터 신호 (RGE1)를 수신하여 AC 모터(M1)의 전력 발생량(Pg1)이 AC 모터(M2)의 에너지 소비량(Pm2) 이하가 되도록 제어하기 위한 신호(PWMI13)를 발생시키고 인버터(14)에 출력한다.
전압 변환 제어 수단(302A)은 또한, 모터 토크 제어 수단(301B)으로부터 신호(RGE2)를 수신하여, AC 모터(M2)의 전력 발생량(Pg2)이 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm1) 이하가 되도록 제어하기 위한 신호(PWMI23)를 발생시키고 인버터(31)에 출력한다.
도 11을 참조하면, 모터 토크 제어 수단(301B)은, 모터 토크 제어 수단(301A)의 모터 제어용 상전압 산출 유닛(40), 판정 유닛(56A), 산출 유닛(58) 및 제어 유닛(60)이 모터 제어용 상전압 산출 유닛(40A), 판정 유닛(56B), 산출 유닛(58A) 및 제어 유닛(60A)으로 각각 대체되는 것을 제외하고는 모터 토크 제어 수단(301A)과 동일하다.
상전압 산출 유닛(40A)은 업-컨버터(12)의 출력 전압(Vm), 모터 전류(MCRT1) 및 토크 명령값(TR1)을 토대로 AC 모터(M1)의 각 상에 인가될 전압을 산출하고, 출력 전압(Vm), 모터 전류(MCRT2) 및 토크 명령값(TR2)을 토대로 AC 모터(M2)의 각 상에 인가될 전압을 산출한다. 상전압 산출 유닛(40A)은 AC 모터(M1 또는 M2)용으로 산출된 전압을 PWM 신호 변환 유닛(42)에 출력한다.
상전압 산출 유닛(40A)은 제어 유닛(60A)으로부터 토크 명령값(TRE)을 수신하여, 토크 명령값(TRE), 출력 전압(Vm) 및 모터 전류(MCRT2)를 토대로, AC 모터(M2)의 각 상에 인가될 전압을 산출한 다음, 산출된 전압을 PWM 변환 유닛(42)에 출력한다.
PWM 신호 변환 유닛(42)은 상전압 산출 유닛(40A)으로부터 AC 모터(M1)에 대한 전압을 수신하여, 수신된 전압을 토대로 신호(PWMI11)를 발생시키고 인버터(14)에 출력한다. PWM 신호 변환 유닛(42)은 상전압 산출 유닛(40A)으로부터 AC 모터(M2)에 대한 전압을 수신하여, 수신된 전압을 토대로 신호(PWMI21)를 발생시키고 인버터(31)에 출력한다.
인버터 입력 전압 명령 산출 유닛(50)은 토크 명령값(TR1) 및 모터 회전수(MRN1)(또는 토크 명령값(TR2) 및 모터 회전수(MRN2))를 토대로 전압 명령(Vdc_com)을 산출하고, 산출된 전압 명령(Vdc_com)을 듀티비 산출 유닛(52)에 출력한다.
판정 유닛(56B)은 상술된 방법에 따라, 전압 센서(10)로부터의 배터리 전압(Vb), 전압 센서(13)로부터의 출력 전압(Vm) 및 듀티비 산출 유닛(52)으로부터의 듀티비(DR)를 토대로, 업-컨버터(12)의 고장 여부를 판정한다. 업-컨버터(12)가 고장인 것으로 판정되면, 판정 유닛(56B)은 산출 유닛(58A)으로부터의 에너지(Pm)가 양의 값인지 음의 값인지를 판정한다. 에너지(Pm)가 양의 값이면, 판정 유닛(56B)은 AC 모터(M1)가 동력 모드인 것으로 판정하고, 에너지(Pm)를 에너지 소비량(Pm1)으로 간주한다. 한편, 에너지(Pm)가 음의 값인 경우에는, 판정 유닛(56B)이 AC 모터(M1)가 재생 모드인 것으로 판정하고, 에너지(Pm)를 전력 발생량(Pg1)으로 간주한다.
AC 모터(M1)가 동력 모드인 경우에, 판정 유닛(56B)은 AC 모터(M2)의 전력 발생량(Pg2)이 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm1) 이하로 제어되어야 하는 판정 결과를 나타내기 위하여 신호(DTE3)를 발생하고 제어 유닛(60A)에 출력한다.
AC 모터(M1)가 재생 모드인 경우에, 판정 유닛(56B)은 엔진(55)에 대한 연료가 차단되어야 하는 판정 결과를 나타내기 위하여 신호(DTE4)를 발생하고 제어 유닛(60A)에 출력한다.
신호(DTE4)를 제어 유닛(60A)에 출력한 후에, 판정 유닛(56B)이 산출 유닛(58A)으로부터 AC 모터(M1)의 전력 발생량(Pg1) 및 AC 모터(M2)의 에너지 소비량(Pm2)의 합계(Pg1+Pm2)를 수신하고, 수신된 합계(Pg1+Pm2)가 양의 값인지 음의 값인지를 판정한다. 합계(Pg1+Pm2)가 음의 값인 경우에, 판정 유닛(56B)은 AC 모터(M1)의 전력 발생량(Pg1)이 AC 모터(M2)의 에너지 소비량(Pm2) 이하로 제어되어야 하는 판정 결과를 나타내기 위하여 신호(DTE5)를 발생시키고 제어 유닛(60A)에 출력한다.
합계(Pg1+Pm2)가 양의 값인 경우에, 판정 유닛(56B)은 AC 모터(M1, M2)의 현재 상태가 유지되어야 하는 판정 결과를 나타내기 위하여 신호(DTE6)를 발생하고 제어 유닛(60A)에 출력한다.
산출 유닛(58A)은 외부 ECU로부터의 액셀러레이터 개방도(ACC)를 토대로, AC 모터(M1)에 의해 출력된 토크(T)를 산출하고, 산출된 토크(T) 및 외부 ECU로부터의 모터 회전수(MRN1)를 토대로 AC 모터(M1)의 에너지(Pm)를 산출하고, 산출된 에너지(Pm)를 판정 유닛(56B) 및 제어 유닛(60A)에 출력한다.
산출 유닛(58A)은 전압 센서(13)로부터의 출력 전압(Vm) 및 전류 센서(28)로 부터의 모터 전류(MCRT2)를 토대로 AC 모터(M2)의 전력 발생량(Pg2)을 산출하고, 산출된 전력 발생량(Pg2)을 제어 유닛(60A)으로 출력한다.
또한, 산출 유닛(58A)은 제어 유닛(60A)으로부터 토크 명령값(TRE)을 수신하여, 토크 명령값(TRE) 및 외부 ECU로부터의 모터 회전수(MRN2)를 토대로 AC 모터(M2)의 에너지 소비량(Pm2)을 산출하고, 산출된 에너지 소비량(Pm2)을 제어 유닛(60A)에 출력한다. 그런 다음, 산출 유닛(58A)은 AC 모터(M1)의 에너지(Pm)와 에너지 소비량(Pm2)의 합계를 AC 모터(M1)의 전력 발생량(Pg1)과 에너지 소비량(Pm2)의 합계로 산출하고, 산출된 합계(Pg1+Pm2)를 판정 유닛(56B)에 출력한다.
판정 유닛(56B)으로부터의 신호(DTE3)에 응답하여, 제어 유닛(60A)은 산출 유닛(58A)으로부터의 에너지(Pm)를 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm1)으로 간주하고, 산출 유닛(58A)으로부터의 전력 발생량(Pg2)을 에너지 소비량(Pm1)과 비교한다. 그런 다음, 제어 유닛(60A)은 전력 발생량(Pg2)이 에너지 소비량(Pm1) 이하가 되도록 엔진(55)의 회전수를 설정하기 위하여 신호(RDN)(RDN1과 RDN2를 포함)를 발생하고 엔진 ECU(65)에 출력한다. 보다 상세하게는, 전력 발생량(Pg2)이 에너지 소비량(Pm1) 이하인 경우에, 제어 유닛(60A)은 엔진(55)의 현재 회전수를 유지하기 위하여 신호(RDN1)를 발생하고 엔진 ECU(65)에 출력한다. 전력 발생량(Pg2)이 에너지 소비량(Pm1)보다 큰 경우에, 제어 유닛(60A)은 전력 발생량(Pg2)이 에너지 소비량(Pm1) 이하가 되도록 엔진(55)의 현재 회전수를 감소시키기 위하여 신호(RDN2)를 발생시키고 엔진 ECU(65)에 출력한다. 제어 유닛(60A)은 또한 신호(RGE2)를 발생하고 전압 변환 제어 수단(302A)에 출력한다.
판정 유닛(56B)으로부터의 신호(DTE4)에 응답하여, 제어 유닛(60A)은 신호(CUT) 및 토크 명령값(TRE)을 발생하고, 신호(CUT)를 엔진 ECU(65)에 출력하고 토크 명령값(TRE)을 상전압 산출 유닛(40A)에 출력한다. 토크 명령값(TRE)은 엔진(55)의 회전수가 유지되거나 증가하도록 AC 모터(M2)에 의해 출려될 양의 토크를 나타내기 위한 명령값이다.
판정 유닛(56B)으로부터의 신호(DTE5)에 응답하여, 제어 유닛(60A)은 산출 유닛(58A)으로부터의 에너지(Pm)를 AC 모터(M1)의 전력 발생량(Pg1)으로 간주하고, 전력 발생량(Pg1)을 산출 유닛(58A)으로부터의 에너지 소비량(Pm2)과 비교한다. 그런 다음, 제어 유닛(60A)은 전력 발생량(Pg1)이 에너지 소비량(Pm2) 이하가 되도록 AC 모터(M1)로부터의 재생량을 제한하기 위하여 신호(RGE1)를 발생하고 전압 변환 제어 수단(302A)에 출력한다.
판정 유닛(56B)으로부터의 신호(DTE6)에 응답하여, 제어 유닛(60A)이 제어 신호를 발생하지 않는다. 따라서, AC 모터(M1, M2)의 현재 상태가 유지된다.
도 12는 제3실시예의 업-컨버터(12)의 고장 처리 작동을 예시하는 흐름도이다. 도 12에 도시된 흐름도는 도 8에 도시된 흐름도에, S16 내지 S19, S21 및 S22가 추가된 것을 제외하고는 도 8에 도시된 흐름도와 동일하다. 도 12에 도시된 흐름도에서, 단계(S13)와 단계(S14) 사이에 단계(S16)가 삽입되고, 단계(S16)에서 판정이 "NO"가 되면, 단계(S14, S15)가 실행된다.
도 12를 참조하면, 일련의 작동 시작시에, 상술된 바와 같이, 단계들(S10 내지 S13)이 실행된다. 단계(S13) 후에, 판정 유닛(56B)은, 산출 유닛(58A)으로부터 수신된 에너지(Pm)가 양의 값인지 음의 값인지를 판정한다(단계 S16). 에너지(Pm)가 양의 값인 경우에, 판정 유닛(58B)은 AC 모터(M1)가 동력 모드인 것으로 판정한다. 그런 다음, AC 모터(M2)의 전력 발생량(Pg2)이 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm1) 이하로 제어되도록 상술된 단계(S14, S15)가 실행된다.
보다 상세하게는, 판정 유닛(56B)은 신호(DTE3)를 발생하고 제어 유닛(60A)에 출력한다. 판정 유닛(56B)으로부터의 신호(DTE3)에 응답하여, 제어 유닛(60A)이 산출 유닛(58A)으로부터의 에너지(Pm)를 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm1)으로 간주한다. 산출 유닛(58A)은 전압 센서(13)으로부터의 전압(Vm) 및 전류 센서(28)로부터의 모터 전류(MCRT2)를 토대로 AC 모터(M2)의 전력 발생량(Pg2)을 산출하고(단계 S14), 산출된 전력 발생량(Pg2)을 제어 유닛(60A)으로 출력한다. 제어 유닛(60A)은 산출 유닛(58A)으로부터의 전력 발생량(Pg2)을 에너지 소비량(Pm1)과 비교하고, 전력 발생량(Pg2)이 에너지 소비량(Pm1) 이하가 되도록 엔진(55)의 회전수를 설정하기 위하여 엔진 ECU(65)에 출력될 신호(RDN)를 발생하고, 전압 변환 제어 수단(302A)에 출력될 신호(RGE2)를 발생시킨다. 따라서, AC 모터(M2)는 에너지 소비량(Pm1) 이하의 전력을 발생시킨다. 제어 유닛(60A)으로부터의 신호(RGE2)에 응답하여, 전압 변환 제어 수단(302A)이 신호(PWMI23)를 발생시키고 인버터(31)에 출력한다. 인버터(31)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)는 신호(PWMI23)에 응답하여 턴온/턴오프되고, AC 모터(M2)에 의해 발생된 AC 전압을 DC 전압으로 변환한다(단계 S15).
한편, 단계 S16에서 에너지(Pm)가 음의 값인 경우에는, 판정 유닛(56B)이 AC 모터(M1)가 재생 모드인 것으로 판정하고, 신호(DTE4)를 발생하여 제어 유닛(60A)에 출력한다. 그런 다음, 판정 유닛(56B)으로부터의 신호(DTE4)에 응답하여, 제어 유닛(60A)이 신호(CUT)를 발생하고 엔진 ECU(65)에 출력하고, 토크 명령값(TRE)을 발생하여 상전압 산출 유닛(40A) 및 산출 유닛(58A)에 출력한다.
엔진 ECU(65)는 신호(CUT)에 응답하여, 엔진(55)에 대한 연료를 차단한다(단계 S17). 상전압 산출 유닛(40A)은 제어 유닛(60A)으로부터의 토크 명령값, 전압 센서(13)로부터의 출력 전압(Vm) 및 전류 센서(28)로부터의 모터 전류(MCRT2)를 토대로 AC 모터(M2)의 각 상에 인가될 전압을 산출하고, 산출된 전압을 PWM 신호 변환 유닛(42)에 출력한다. PWM 신호 변환 유닛(42)은 상전압 산출 유닛(40A)으로부터 산출된 전압을 토대로, 인버터(31)의 각각의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)를 실질적으로 턴온/턴오프하기 위한 신호(PWMI21)를 발생하고, 발생된 신호(PWMI21)를 인버터(31)의 각각의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)에 출력한다. 인버터(31)의 각각의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)는 신호(PWMI21)에 응답하여 턴온/턴오프되고, 인버터(31)가 AC 모터(M2)를 구동시켜 양의 토크를 출력한다. AC 모터(M2)가 양의 토크를 출력함에 따라, 적어도 소정의 회전수로 엔진(55)을 회전시킨다(단계 S18).
산출 유닛(58A)은 제어 유닛(60A)으로부터 토크 명령값(TRE)을 수신하여, 토크 명령갓(TRE) 및 외부 ECU로부터의 모터 회전수(MRN2)를 토대로 AC 모터(M2)의 에너지 소비량(Pm2)을 산출한다(단계 S19). 또한, 산출 유닛(58A)은 S13 단계에서 산출된 에너지(Pm)와 에너지 소비량(Pm2)의 합계를 AC 모터(M1)의 전력 발생량(Pg1)과 에너지 소비량(Pm2)의 합계(Pg1+Pm2)로 산출하고, 산출된 합계를 판정 유 닛(56B)에 출력한다.
그런 다음, 판정 유닛(56B)은 상기 합계(Pg1+Pm2)가 양의 값인지 음의 값인지를 판정한다(단계 S21). 합계(Pg1+Pm2)가 음의 값으로 판정되면, 판정 유닛(56B)은 신호(DTE5)를 발생하고 제어 유닛(60A)에 출력한다. 판정 유닛(56B)으로부터의 신호(DTE5)에 응답하여, 제어 유닛(60A)은 산출 유닛(58A)으로부터의 에너지(Pm)를 AC 모터(M1)의 전력 발생량(Pg1)으로 간주하고, 전력 발생량(Pg1)을 산출 유닛(58A)으로부터의 에너지 소비량(Pm2)과 비교한다. 그런 다음, 제어 유닛(60A)은 전력 발생량(Pg1)이 에너지 소비량(Pm2) 이하가 되도록 AC 모터(M1)로부터의 재생량을 제한하기 위하여 신호(RGE1)를 발생하고 전압 변환 제어 수단(302A)에 출력한다.
제어 유닛(60A)으로부터의 신호(RGE1)에 응답하여, 전압 변환 제어 수단(302A)은 전력 발생량(Pg1)을 에너지 소비량(Pm2) 이하로 제한하기 위하여 신호(PWMI13)를 발생하고 인버터(14)에 출력한다. 인버터(14)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)는 신호(PWMI13)에 응답하여 턴온/턴오프되고, AC 모터(M1)의 전력 발생량(Pg1)은 AC 모터(M2)의 에너지 소비량(Pm2) 이하로 제한된다(단계 S22).
한편, 단계 S21에서, 합계(Pg1+Pm2)가 양의 값으로 판정되면, 판정 유닛(56B)은 신호(DTE6)를 제어 유닛(60A)에 출력한다. 그런 다음, 제어 유닛(60A)이 판정 유닛(56B)으로부터 신호(DTE6)를 수신하여 제어 신호를 발생하지 않는다. 이에 따라, AC 모터(M1)가 단계 S13에서 산출된 에너지(Pm)와 동일한 전력 발생량(Pg1)을 생성하고, AC 모터(M2)가 단계 S19에서 산출된 에너지 소비량(Pm2)을 소비 한다. 달리 말하면, AC 모터(M1, M2)가 현재 상태로 유지된다. 그런 다음, 일련의 작동이 종료된다.
도 12에 도시된 단계 S18에서, AC 모터(M2)는 AC 모터(M1)가 재생 모드에 있을 때, 양의 토크를 출력하도록 제어된다. 이러한 방식으로, 제3실시예는 엔진(55)에 연결되지 않은 AC 모터(M1)가 재생 모드이고, 엔진(55)에 연결된 AC 모터(M2)가 양의 토크를 출력하도록 제어되는 것을 특징으로 한다. 달리 말하면, 내전압 이상의 전압이 캐패시터(C2)에 인가되는 것을 방지하도록 AC 모터(M2)의 에너지 소비량이 증가된다.
도 9를 참조하여, 전압 변환 장치(100B)의 전체 작동이 기술된다. 전체 작동의 시작시에, 제어 장치(30B)는 H레벨의 신호(SE)를 발생하고 시스템 릴레이(SR1, SR2)에 출력하여 시스템 릴레이(SR1, SR2)를 턴온시킨다. DC 전원 공급 장치(B)는 시스템 릴레이(SR1, SR2)를 통하여 업-컨버터(12)에 DC 전압을 출력한다.
전압 센서(10)는 DC 전원 공급 장치(B)로부터 출력된 DC 전압(Vb)을 검출하고, 검출된 DC 전압을 제어 장치(30B)에 출력한다. 전압 센서(13)는 캐패시터(C2)의 양단의 전압(Vm)을 검출하고, 검출된 전압(Vm)을 제어 장치(30B)에 출력한다. 전류 센서(24)는 AC 모터(M1)로 흐르는 모터 전류(MCRT1)를 검출하고, 검출된 전류를 제어 장치(30B)에 출력한다. 전류 센서(28)는 AC 모터(M2)로 흐르는 모터 전류(MCRT2)를 검출하고, 검출된 전류를 제어 장치(30B)에 출력한다. 제어 장치(30B)는 토크 명령값(TR1, TR2) 및 모터 회전수(MRN1, MRN2)를 외부 ECU로부터 수신한다.
그런 다음, 제어 장치(30B)는 DC 전압(Vb), 출력 전압(Vm), 모터 전류(MCRT1), 토크 명령값(TR1) 및 모터 회전수(MRN1)를 토대로, 상술된 방법에 따라 신호(PWMI11)를 발생하고 발생된 신호(PWMI11)를 인버터(14)에 출력한다. 제어 장치(30B)는 또한, DC 전압(Vb), 출력 전압(Vm), 모터 전류(MCRT2), 토크 명령값(TR2) 및 모터 회전수(MRN2)를 토대로, 상술된 방법에 따라 신호(PWMI21)를 발생하고 발생된 신호(PWMI21)를 인버터(31)에 출력한다.
또한, 인버터(14 또는 31)가 AC 모터(M1 또는 M2)를 구동하면, 제어 장치(30B)는 DC 전압(Vb), 출력 전압(Vm), 모터 전류(MCRT1 또는 MCRT2), 토크 명령값(TR1 또는 TR2) 및 모터 회전수(MRN1 또는 MRN2)를 토대로, 업-컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 스위칭을 제어하기 위한 신호(PWMU)를 발생하고 발생된 신호(PWMU)를 업-컨버터(12)에 출력한다.
그런 다음, 신호(PWMU)에 응답하여, 업-컨버터(12)가 DC 전원 공급 장치(B)로부터의 DC 전압(Vb)을 승압시키고, 승압된 DC 전압을 노드(N1, N2)를 통하여 캐패시터(C2)에 공급한다. 그런 다음, 인버터(14)는 AC 모터(M1)를 구동시키기 위하여 제어 장치(30B)로부터의 신호(PWMI11)에 따라, 캐패시터(C2)에 의해 평활해진 DC 전압을 AC 전압으로 변환한다. 인버터(31)는 AC 모터(M2)를 구동시키기 위하여 제어 장치(30B)로부터의 신호(PWMI21)에 따라, 캐패시터(C2)에 의해 평활해진 DC 전압을 AC 전압으로 변환한다. 따라서, AC 모터(M1)는 토크 명령값(TR1)으로 표시되는 바와 같은 토크를 발생하고, AC 모터(M2)는 토크 명령값(TR2)으로 표시되는 바와 같은 토크를 발생한다.
전압 변환 장치(100B)를 포함하는 하이브리드 차량 또는 전기 차량이 재생 제동 모드인 경우에, 제어 장치(30B)가 외부 ECU로부터 신호(RGE)를 수신하고, 수신된 신호(RGE)에 응답하여, 신호(PWM13, 23)를 발생하여 인버터(14, 31)에 각각 출력하고, 신호(PWMD)를 발생하여 업-컨버터(12)에 출력한다.
그런 다음, 인버터(14)는 신호(PWM13)에 응답하여, AC 모터(M1)에 의해 발생된 AC 전압을 DC 전압으로 변환하고, 변환된 DC 전압을 캐패시터(C2)를 통하여 업-컨버터(12)에 공급한다. 인버터(31)는 신호(PWM23)에 응답하여 AC 모터(M2)에 의해 발생된 AC 전압을 DC 전압으로 변환하고, 변환된 DC 전압을 캐패시터(C2)를 통하여 업-컨버터(12)에 공급한다. 그런 다음, 업-컨버터(12)가 노드(N1, N2)를 통하여 캐패시터(C2)로부터 DC 전압을 수신하고, 신호(PWMD)에 따라 수신된 DC 전압을 강압하고, 강압된 DC 전압을 DC 전원 공급 장치(B)에 공급한다. AC 모터(M1 또는 M2)에 의해 발생된 전력은 DC 전원 공급 장치(B)에 충전된다.
제어 장치(30B)는 상술된 방법에 따라 업-컨버터(12)의 고장을 검출하고, AC 모터(M1)의 에너지(Pm)를 토대로, AC 모터(M1)가 동력 모드인지 재생 모드인지를 판정한다. AC 모터(M1)가 동력 모드인 경우에, 제어 장치(30B)는 AC 모터(M2)의 전력 발생량(Pg2)이 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm1) 이하가 되도록 AC 모터(M2)를 제어한다. AC 모터(M1)가 재생 모드인 경우에, 제어 장치(30B)는 AC 모터(M1)의 전력 발생량(Pg1)이 AC 모터(M2)의 에너지 소비량(Pm2) 이하가 되도록 AC 모터(M1)를 제어한다.
따라서, 업-컨버터(12)가 고장인 경우에도, 내전압 이상의 전압이 캐패시터 (C2)에 인가되는 것이 방지된다.
본 발명에 따른 고장 처리 방법은, 도 12에 도시된 흐름도에 따라, 업-컨버터(12)의 고장을 검출하는 단계 및 AC 모터(M1)의 전력 발생량(Pg1)을 AC 모터(M2)의 에너지 소비량(Pm2) 이하가 되도록 제어하는 단계 또는 AC 모터(M2)의 전력 발생량(Pg2)을 AC 모터(M1)의 에너지 소비량(Pm1) 이하가 되도록 제어하는 단계를 포함한다.
모터 토크 제어 수단(301B)의 고장 처리는 실제로 CPU에 의해 제어된다. CPU는 도 12에 도시된 흐름도의 단계들을 포함하는 프로그램을 ROM으로부터 판독하고, 판독된 프로그램을 실행하여 도 12에 도시된 흐름도에 따라 업-컨버터(12)에 대한 고장 처리를 제어한다. 따라서, ROM은 도 12에 도시된 흐름도의 단계들을 가지는, 그 위에 프로그램이 기록된 컴퓨터(CPU) 판독가능 기록 매체에 대응한다.
AC 모터(M1, M2)는 "전기 부하(제1 및 제2전기 부하를 포함)"를 형성한다.
여타의 세부 항목들은 제1실시예와 동일하다.
제3실시예에 따르면, 전압 변환 장치는 업-컨버터의 고장시에, 2개의 AC 모터 중에 하나의 전력 발생량을 또 다른 AC 모터의 에너지 소비량 이하가 되도록 제어하여, 인버터의 입력단에 제공된 캐패시터에 내전압 이상의 전압이 인가되는 것을 방지하는 제어 장치를 포함한다.
본 발명은 상술된 실시예의 내용에 제한되지 않으며, 다양한 하이브리드 차량 또는 전기 차량에 적용가능하다. 예를 들어, 복수의 인버터 및 모터들이 캐패시터(C2)에 병렬로 연결될 수 있으며 각 모터들(또는 전동 발전기)이 독립적으로 구동될 수도 있다. 이러한 경우에, 하나의 모트가 후방 휠의 구동용으로 사용되고, 또 다른 모터가 전방 휠의 구동용으로 사용될 수 있다. 하나의 전동 발전기가 유성 기어 기구의 선 기어에 연결되고, 엔진이 유성 기어 기구의 캐리어에 연결되고, 또 다른 전동 발전기가 링 기어에 연결되는, 유성 기어 기구를 이용하는 하이브리드 차량이 잘 알려져 있다. 본 발명은 또한 하이브리드 차량에도 적용가능하다.
본 발명이 상세히 예시 및 기술되었지만, 당업자들은, 본 명세서는 단지 예시적인 것으로서 본 발명을 제한하지 않으며, 본 발명의 기술 사상 및 범위는 첨부된 청구항에 의해서만 제한될 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명은 인버터의 입력단에 위치된 캐패시터의 내전압 성능을 향상시키지 않으면서, 업-컨버터의 고장을 처리할 수 있는 전압 변환 장치에 적용된다. 본 발명은 또한, 인버터의 입력단에 위치된 캐패시터의 내전압 성능을 향상시키지 않으면서 업-컨버터의 고장을 처리할 수 있는 고장 처리 방법에도 적용된다. 본 발명은 또한, 인버터의 입력단에 위치된 캐패시터의 내전압 성능을 향상시키지 않으면서, 컴퓨터가 업-컨버터에 대한 고장 처리를 수행하게 하기 위하여 그 위에 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체에도 적용된다.

Claims (19)

  1. 전압 변환 장치에 있어서,
    전력 발생 기능을 가지는 전기 부하;
    상기 전기 부하의 입력단에 연결된 캐패시터(C2);
    상기 캐패시터(C2)의 전압을 강압시키는 업-컨버터(12);
    상기 전기 부하에 의해 발생된 전력량을 제어하는 제1제어 수단(14, 31, 18); 및
    상기 업 컨버터(12)가 고장인 경우에, 상기 전기 부하의 전력 발생을 금지하거나 상기 전기 부하에 의해 발생된 전력량을 감소시키기 위한 명령을 상기 제1제어 수단(14, 31, 18)에 출력하는 제2제어 수단(30, 30A, 30B)을 포함하는 전압 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 업-컨버터(12)는 전압 승압 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전기 부하는 전력 발생 기능을 가지는 모터이고,
    상기 제2제어 수단(30, 30A, 30B)은, 상기 업-컨버터(12)가 고장인 경우에, 상기 모터의 재생 전력 발생 기능을 제한하는 명령을 상기 제1제어 수단(14, 31)에 출력하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어 수단(30, 30A, 30B)은 상기 모터의 재생 전력 발생을 금지하는 명령을 상기 제1제어 수단(14, 31)에 출력하고,
    상기 제1제어 수단(14, 31)은 상기 명령을 토대로 상기 모터에 의해 발생된 재생 전력량을 0으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 모터와 상이한 또 다른 전기 부하를 더 포함하고,
    상기 제2제어 수단(30B)은 상기 모터에 의해 발생된 재생 전력량을 상기 또 다른 전기 부하의 전력 소비량보다 작은 값으로 제한하는 명령을 상기 제1제어 수단(31)에 출력하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치.
  6. 전압 변환 장치에 있어서,
    전력 발생 기능을 가지는 제1전기 부하;
    상기 제1전기 부하의 입력단에 연결된 캐패시터(C2);
    상기 캐패시터(C2)의 전압을 강압하는 업-컨버터(12);
    상기 제1전기 부하에 의해 발생된 전력을 받아들여 작동되는 제2전기 부하;
    상기 제2전기 부하의 전력 소비량을 제어하는 제1제어 수단(14); 및
    상기 업-컨버터(12)가 고장인 경우에, 상기 제2전기 부하의 전력 소비량을 증가시키는 명령을 상기 제1제어 수단(14)에 출력하는 제2제어 수단(30A, 30B)을 포함하는 전압 변환 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2전기 부하는 모터이고,
    상기 제1제어 수단(14)은 상기 모터의 토크를 제어하고,
    상기 제2제어 수단(30A, 30B)은 상기 모터가 양의 토크를 출력하도록 지시하는 명령을 상기 제1제어 수단(14)에 출력하고,
    상기 제1제어 수단(14)은 상기 명령을 토대로 상기 모터의 토크를 양의 값으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전압 변환 장치.
  8. 컴퓨터가 전압 변환 장치의 고장 처리를 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체에 있어서,
    상기 전압 변환 장치는,
    전력 발생 기능을 가지는 전기 부하;
    상기 전기 부하의 입력단에 연결된 캐패시터(C2);
    상기 캐패시터(C2)의 전압을 강압시키는 업-컨버터(12)를 포함하고,
    상기 프로그램은 상기 컴퓨터가,
    상기 업-컨버터(12)가 고장인 경우에, 상기 전기 부하의 전력 발생을 금지하거나 상기 전기 부하에 의해 발생된 전력량을 감소시키는 명령을 발생하는 제1단계; 및
    상기 제1단계에서 발생된 명령을 토대로, 상기 전기 부하에 의해 발생된 전력량을 제어하는 제2단계를 실행하게 하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전기 부하는 전력 발생 기능을 가지는 모터이고,
    상기 제1단계에서, 상기 모터의 재생 전력 발생 기능을 제한하는 명령이 발생되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1단계에서, 상기 모터의 재생 전력 발생을 금지하는 명령이 발생되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전압 변환 장치는 상기 전기 부하와 상이한 또 다른 전기 부하를 더 포함하고,
    상기 프로그램의 상기 제1단계에서, 상기 모터에 의해 발생된 재생 전력량을 상기 또 다른 전기 부하의 전력 소비량보다 작은 값으로 제한하는 명령이 발생되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체.
  12. 컴퓨터가 전압 변환 장치의 고장 처리를 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체에 있어서,
    상기 전압 변환 장치는,
    전력 발생 기능을 가지는 제1전기 부하;
    상기 제1전기 부하의 입력단에 연결된 캐패시터(C2);
    상기 캐패시터(C2)의 전압을 강압시키는 업-컨버터(12); 및
    상기 제1전기 부하에 의해 발생된 전력을 받아들여 작동하는 제2전기 부하를 포함하고,
    상기 프로그램은 상기 컴퓨터가,
    상기 업-컨버터(12)가 고장인 경우에, 상기 제2전기 부하의 전력 소비량을 증가시키는 명령을 발생시키는 제1단계; 및
    상기 제1단계에서 발생된 상기 명령을 토대로, 상기 제2전기 부하의 전력 소비량을 제어하는 제2단계를 실행하게 하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2전기 부하는 모터이고,
    상기 프로그램의 상기 제1단계에서, 상기 업-컨버터(12)가 고장인 경우에, 상기 모터가 양의 토크를 출력하도록 지시하는 명령이 발생되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 판독가능한 기록 매체.
  14. 전압 변환 장치의 고장 처리 방법에 있어서,
    상기 전압 변환 장치는,
    전력 발생 기능을 가지는 전기 부하;
    상기 전기 부하의 입력단에 연결된 캐패시터(C2);
    상기 캐패시터(C2)의 전압을 강압시키는 업-컨버터(12)를 포함하고,
    상기 고장 처리 방법은,
    상기 업-컨버터(12)가 고장인 경우에, 상기 전기 부하의 전력 발생을 금지하거나 상기 전기 부하에 의해 발생된 전력량을 감소시키는 명령을 발생하는 제1단계; 및
    상기 제1단계에서 발생된 상기 명령을 토대로, 상기 전기 부하에 의해 발생된 전력량을 제어하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전기 부하는 전력 발생 기능을 가지는 모터이고,
    상기 제1단계에서, 상기 모터의 재생 전력 발생 기능을 제한하는 명령이 발생되는 것을 특징으로 하는 고장 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1단계에서, 상기 모터의 재생 전력 발생을 금지하는 명령이 발생되는 것을 특징으로 하는 고장 처리 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 전압 변환 장치는 상기 전기 부하와 상이한 또 다른 전기 부하를 더 포함하고,
    상기 고장 처리 방법의 상기 제1단계에서, 상기 모터에 의해 발생된 재생 전력량을 상기 또 다른 전기부하의 전력 소비량보다 작은 값으로 제한하는 명령이 발생되는 것을 특징으로 하는 고장 처리 방법.
  18. 전압 변환 장치의 고장 처리 방법에 있어서,
    상기 전압 변환 장치는,
    전력 발생 기능을 가지는 제1전기 부하;
    상기 제1전기 부하의 입력단에 연결된 캐패시터(C2);
    상기 캐패시터(C2)의 전압을 강압시키는 업-컨버터(12); 및
    상기 제1전기 부하에 의해 발생된 전력을 받아들여 작동하는 제2전기 부하를 포함하고,
    상기 고장 처리 방법은,
    상기 업-컨버터(12)가 고장인 경우에, 상기 제2전기 부하의 전력 소비량을 증가시키는 명령을 발생하는 제1단계; 및
    상기 제1단계에서 발생된 상기 명령을 토대로, 상기 제2전기 부하의 전력 소비량을 제어하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 처리 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2전기 부하는 모터이고,
    상기 고장 처리 방법의 상기 제1단계에서, 상기 업-컨버터(12)가 고장인 경우에, 상기 모터가 양의 토크를 출력하도록 지시하는 명령이 발생되고,
    상기 제1단계에서 발생된 상기 명령을 토대로, 상기 모터의 토크가 양의 값으로 제어되는 것을 특징으로 하는 고장 처리 방법.
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