KR100934041B1 - 하이브리드 전기자동차의 영구자석형 전기모터 감자 검출장치 및 방법 - Google Patents

하이브리드 전기자동차의 영구자석형 전기모터 감자 검출장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 별도의 센서 없이 제어변수를 통하여 영구자석형 전기모터의 감자를 측정할 수 있는 하이브리드 전기자동차의 영구자석형 전기모터의 감자 검출방법을 제공함에 목적이 있다.
본원의 제1 발명에 따른 영구자석형 전기 모터 감자 검출 장치는, 하이브리드 전기자동차에 이용되는 영구자석형 전기 모터의 감자를 검출함에 있어서, 토크지령치, 전기 모터의 속도, 고압 배터리의 전압을 입력받아 동기좌표계상의 D-Q축 전류 지령치를 계산하는 D-Q축 전류지령치 계산부; 상기 D-Q축 전류 지령치를 이용하여 Q축 전압 추정치를 추출하는 Q축 전압 추정치 계산부; 상기 Q축 전류 지령치와 측정된 Q축 전류 측정치의 차이를 이용하여 Q축 전압 기준치를 출력하는 Q축 전압 기준치 출력부; 및 상기 Q축 전압 추정치와 Q축 전압 기준치의 차이를 이용하여 전기 모터 영구자석의 감자상태를 판단하는 감자상태판단부를 포함하며, 상기 Q축 전압 추정치 계산부는, 상기 전기 모터에서 측정된 권선 저항, D축 인덕턴스, 상기 전기 모터 영구자석의 쇄교자속과 상기 전기모터의 회전속도를 순시적으로 입력받을 수 있다.
영구자석, 모터, 하이브리드, 자동차, 센서리스, 감자

Description

하이브리드 전기자동차의 영구자석형 전기모터 감자 검출 장치 및 방법{A DEMAGNETIZING DETECTION APPARATUS OF PERMANENT MAGNET MOTOR FOR HYBRID ELECTRIC VEHICLES AND ITS METHOD}
본 발명은 하이브리드 전기자동차의 영구자석형 전기모터 감자 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 하이브리드 전기자동차에 사용되는 영구자석형 전기모터 내 영구자석의 감자를 역기전력 추정 기법을 이용하여 검출할 수 있는 하이브리드 전기자동차의 영구자석형 전기모터 감자 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
영구자석형 전기모터는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 연료전지 자동차 등에서 이용할 수 있고, 그 이외에도 영구자석형 전기모터를 사용할 수 있는 산업 전반에 적용 가능하다.
영구자석형 전기모터는 영구자석을 이용하여 구동력을 발생하는데 영구자석의 자화의 세기는 그 동작 환경, 특히 인가되는 약계자 전류의 크기와 전기모터의 동작온도에 따라 영구적인 변화가 일어날 수 있다. 이 경우 전기모터는 원하는 구동력을 발생할 수 없고, 이로 인해 전기자동차의 경우 가속능력과 연료 절감 효과 가 급격히 저하되는 현상이 발생한다. 따라서 영구자석의 자기의 세기를 수시로 검출하고 그 세기가 줄어든 감자가 발생하면 사용자가 이를 감지할 수 있어야 하는데, 예컨대 미국 등록특허 제6720792호(Detection of demagnetization in a motor in an electric or partially electric motor vehicle)에서는 이를 위하여 구동보조 시스템에 별도의 전압센서와 전압미터를 구성한다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기자동차의 구동보조 시스템 구성도이다.
구동용 전기모터(138)와 전기모터를 제어하는 인버터(106), 배터리를 충전하는 발전기(130), 발전기를 제어하는 인버터(108), 그리고 인버터(106, 108)를 제어하는 제어수단(100)으로 구성된다. 각 전기모터와 발전기에 구성된 영구자석의 감자상태를 감시하기 위해 전기모터와 발전기의 영구자석의 유기전압을 측정하는 전압센서(114)와 이를 제어수단(100)에 전달하는 전압미터(116)가 있다.
감자 검출방법은 다음과 같다.
소정의 속도와 무부하 상태에 있는 전기자동차 또는 하이브리드 전기자동차에 있어서, 전압 모니터(102)는 전기모터(138)와 발전기(130) 내의 영구자석 유도전압을 검출하기 위해 발전기(130)와 전기모터(138)에 직접 연결된다. 제어수단(100)은 전압미터(116)에서 검출된 전압센서(114)의 영구자석 유도전압을 소정 속도와 완전 자화 상태에서 예상되는 영구자석 유도전압을 나타내는 예상 기준전압과 비교한다. 이 비교를 통해 그 차이가 소정의 값보다 작을 경우 추진모터와 전기발전기 내의 영구자석의 자화상태가 감자된 것으로 판단한다.
하지만 종래 기술에 따른 감자 검출방법은 영구자석형 전기모터의 감자를 측 정하기 위하여, 별도의 전압센서(114)와 전압미터(116)가 추가적으로 필요한 문제점이 있다.
또한, 추가된 전압센서(114)와 전압미터(116)로 인하여 구동 보조시스템의 용적이 증가하므로, 파워밀도가 감소하는 문제점이 있다.
또한, 추가된 전압센서(114)와 전압미터(116)의 고장 및 오작동으로 인하여 구동 보조시스템의 신뢰도가 저하되는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 별도의 센서 없이 제어변수를 통하여 영구자석형 전기모터의 감자를 측정할 수 있는 하이브리드 전기자동차의 영구자석형 전기모터의 감자 검출방법을 제공함에 목적이 있다.
본원의 제1 발명에 따른 영구자석형 전기 모터 감자 검출 장치는, 하이브리드 전기자동차에 이용되는 영구자석형 전기 모터의 감자를 검출함에 있어서, 토크지령치, 전기 모터의 속도, 고압 배터리의 전압을 입력받아 동기좌표계상의 D-Q축 전류 지령치를 계산하는 D-Q축 전류지령치 계산부; 상기 D-Q축 전류 지령치를 이용하여 Q축 전압 추정치를 추출하는 Q축 전압 추정치 계산부; 상기 Q축 전류 지령치와 측정된 Q축 전류 측정치의 차이를 이용하여 Q축 전압 기준치를 출력하는 Q축 전압 기준치 출력부; 및 상기 Q축 전압 추정치와 Q축 전압 기준치의 차이를 이용하여 전기 모터 영구자석의 감자상태를 판단하는 감자상태판단부를 포함하며, 상기 Q축 전압 추정치 계산부는, 상기 전기 모터에서 측정된 권선 저항, D축 인덕턴스, 상기 전기 모터 영구자석의 쇄교자속과 상기 전기모터의 회전속도를 순시적으로 입력받을 수 있다.
삭제
본원의 제2 발명에 따른 영구자석형 전기 모터 감자 검출 장치는, 하이브리드 전기자동차에 이용되는 영구자석형 전기 모터의 감자를 검출함에 있어서, 토크지령치, 전기 모터의 속도, 고압 배터리의 전압을 입력받아 동기좌표계상의 D-Q축 전류 지령치를 계산하는 D-Q축 전류지령치 계산부; 상기 D-Q축 전류 지령치와 측정된 전류 측정치의 차이를 이용하여 인버터 출력전압 지령치를 출력하는 인버터 출력전압 지령치 출력부; 상기 인버터 출력전압 지령치를 엔진시동신호의 입력시점으로부터 소정의 경과시간까지 적분하여 자속추정치를 출력하는 자속 추정치 적분기; 및 외부에서 인가되는 자속 기준치와 상기 자속 추정치를 이용하여 상기 전기 모터의 영구자석의 감자상태를 판단하는 감자상태판단부를 포함한다.
삭제
본원의 제3 발명에 따른 영구자석형 전기 모터 감자 검출 장치는, 하이브리드 전기자동차에 이용되는 영구자석형 전기 모터의 감자를 검출함에 있어서, 가속 페달과 브레이크 페달의 조작이 없으며, 전기 모터의 검출속도가 소정 범위 이하이면 D-Q축 전류 지령치를 0으로 출력하는 전류 지령치 설정부; 상기 전기 모터의 속도, 고압 배터리부의 전압, 전류 지령치 그리고 검출된 전류 측정치를 이용하여 역기전력 추정치를 출력하는 전류제어부; 상기 전기 모터의 검출 온도에 대응하는 역기전력 상수를 출력하는 온도상수 변환테이블; 상기 역기전력 상수와 상기 전기 모터의 검출 속도를 이용하여 역기전력 기준치를 출력하는 역기전력 계산부; 및 상기 역기전력 추정치와 상기 역기전력 기준치의 차이를 이용하여 상기 전기 모터 영구자석의 감자상태를 판단하는 감자상태판단부를 포함한다.
본원의 제4 발명에 따른 영구자석형 전기 모터 감자 검출 방법은, 하이브리드 전기자동차의 영구자석형 전기 모터의 감자를 검출함에 있어서, 토크지령치, 전기 모터의 속도, 고압 배터리의 전압을 입력받아 동기좌표계상의 D-Q축 전류 지령치를 계산하는 제1 단계; 상기 D-Q축 전류 지령치를 이용하여 Q축 전압 추정치를 추출하는 제2 단계; 상기 Q축 전류 지령치와 측정된 Q축 전류 측정치의 차이를 이용하여 Q축 전압 기준치를 출력하는 제3 단계; 및 상기 Q축 전압 추정치와 Q축 전압 기준치의 차이를 이용하여 전기 모터 영구자석의 감자상태를 판단하는 제4 단계를 포함하며, 상기 제2 단계는, 상기 전기 모터에서 측정된 권선 저항, D축 인덕턴스, 상기 전기 모터 영구자석의 쇄교자속과 상기 전기모터의 회전속도를 순시적으로 입력받아 Q축 전압 추정치를 추출할 수 있다.
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본원의 제5 발명에 따른 영구자석형 전기 모터 감자 검출 방법은, 하이브리드 전기자동차의 영구자석형 전기 모터의 감자를 검출함에 있어서, 토크지령치, 전기 모터의 속도, 고압 배터리의 전압을 입력받아 동기좌표계상의 D-Q축 전류 지령치를 계산하는 단계; 상기 D-Q축 전류 지령치와 측정된 전류 측정치의 차이를 이용하여 인버터 출력전압 지령치를 출력하는 단계; 상기 인버터 출력전압 지령치를 엔 진시동신호의 입력시점으로부터 소정의 경과시간까지 적분하여 자속추정치를 출력하는 단계; 및 외부에서 인가되는 자속 기준치와 상기 자속 추정치의 차이를 이용하여 상기 전기 모터의 영구자석의 감자상태를 판단하는 단계를 포함한다.
본원의 제6 발명에 따른 영구자석형 전기 모터 감자 검출 방법은, 하이브리드 전기자동차의 영구자석형 전기 모터의 감자를 검출함에 있어서, 가속 페달과 브레이크 페달의 조작이 없으며, 전기 모터의 검출속도가 소정 범위 이하이면 D-Q축 전류 지령치를 0으로 출력하는 단계; 상기 전기 모터의 속도, 고압 배터리부의 전압, 전류 지령치 그리고 검출된 전류 측정치를 이용하여 역기전력 추정치를 출력하는 단계; 기 저장된 온도상수 변환테이블을 이용하여 상기 전기 모터의 검출 온도에 대응하는 역기전력 상수를 출력하는 단계; 상기 역기전력 상수와 상기 전기 모터의 검출 속도를 이용하여 역기전력 기준치를 출력하는 단계; 및 상기 역기전력 추정치와 상기 역기전력 기준치의 차이를 이용하여 상기 전기 모터 영구자석의 감자상태를 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 하이브리드 전기자동차의 영구자석형 전기모터 감자 검출방법은 영구자석형 전기모터의 감자를 측정하기 위한 별도의 전압센서와 전압미터가 불필요하고, 단지 제어변수를 통하여 감자상태를 검출하므로 구동 보조장치의 파워밀도를 높일 수 있고, 제작단가가 낮아지며, 센서나 측정미터의 고장으로 야기되는 구동 보조장치의 신뢰도 저하를 막을 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 구성도이다.
본 발명에 따른 하이브리드 자동차는, 주동력 장치로서 엔진구동부(10); 엔진구동부(10)를 제어하는 엔진제어부(11); 트랜스미션부(12); 구동보조장치(30)로서 엔진구동부(10)와 직렬 혹은 병렬로 연결된 전기모터부(33); 전기모터부(33)에 가변의 에너지를 공급하는 인버터부(32); 인버터부(32)와 전기모터부(33)의 상태를 감시하고 인버터부(32)를 제어하는 인버터제어부(31); 구동보조장치(30)에 전기에너지를 공급하고 전기모터부(33)와 전기에너지를 수수하는 고압 배터리부(21); 고압 배터리부(21)의 상태를 제어하는 배터리 상태 제어부(20); 엔진제어부(11)와 모터제어부(31)와 배터리 상태 제어부(20)를 감시-제어하는 상위제어부(13)를 포함한 다.
차량이 가속할 때에는 고압 배터리부(21)의 전기 에너지를 구동보조장치(30)의 인버터부(32)로 공급하고, 이때 상위제어부(13)가 인버터제어부(31)에 전기모터부(33)의 구동 목표치를 출력함으로써 인버터부(32)가 안정된 에너지를 전기 모터부(33)에 인가하도록 한다. 이와 반대로 차량이 감속할 때에는 전기모터부(33)에서 출력되는 회생에너지가 인버터부(32)를 통해 고압배터리부(21)를 충전하는데, 이때 상위제어부(13)는 인버터제어부(31)에 배터리 충전목표치를 출력함으로써 인버터부(32)를 제어하여 에너지를 안정적으로 고압 배터리부(21)에 충전하도록 한다. 또한, 상위 제어부(13)는 운전자의 가속 페달과 브레이크 페달 조작으로부터 토크지령치를 산출하여 모터제어부(31)로 출력한다.
도 3은 본 발명에 따른 구동보조 시스템의 구성도이다.
본 발명에 따른 구동보조 시스템은 고압 배터리부(21); 충방전수단(22); 직류단 콘덴서(37); 직류단 콘덴서(37)와 병렬연결된 방전저항(38); 고압 배터리부(21)로부터/로 전기 에너지를 수수하는 인버터부(32); 인버터부(32)를 통해 전달되는 전기에너지를 이용하여 구동력을 발생시키는 3개의 고정자 권선(SU, SV, SW)으로 구성된 영구자석형 전기모터(33); 직류전압 피드백수단(36), 인버터 온도 피드백수단(35), 전기모터의 전류 피드백수단(34), 전기모터의 속도 피드백수단(40) 그리고 전기모터 온도 피드백 수단(39)을 이용하여 전기모터(33)의 제어를 수행하는 인버터 제어부(31)를 포함한다.
본원의 제1 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차의 영구자석형 전기모터의 감자 검출방법의 기본원리는 다음과 같다.
차량의 운전 또는 시동 중 운전자의 가속 페달 및 브레이크 페달 조작량으로부터 산출되는 토크 지령치와 배터리 전압의 상태 그리고 전기모터 속도로부터 산출되는 동기좌표계상의 D축 및 Q축 전류 지령치를 계산하고, 전압 모델은 계산된 D축 및 Q축 전류 지령치를 이용하여 Q축 전압 추정치를 계산하고, 전류제어기는 계산된 Q축 전류 지령치와 측정된 Q축 전류 측정치를 이용하여 Q축 전압 기준치를 출력하고, 감자상태판단부는 Q축 전압 기준치와 Q축 전압 추정치를 비교하여 그 차이에 따라 전기 모터의 감자상태를 판단한다. 이때, Q축 전압 모델은 전기모터의 권선 저항, D축 인덕턴스, 영구자석의 쇄교자속을 상수로 입력받고 전기모터의 속도를 순시적으로 입력받는다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어부(31)의 구체 제어 블록도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어부(31)는, 토크지령치(Torque), 전기모터부(33)의 속도(Speed), 고압 배터리부(21)의 전압(Vbattery)을 입력받아 동기좌표계상의 D-Q 전류 지령치(
Figure 112007085844774-pat00001
,
Figure 112007085844774-pat00002
)를 계산하는 D-Q축 전류지령치 계산 부(41), D-Q 전류 지령치(
Figure 112007085844774-pat00003
,
Figure 112007085844774-pat00004
)를 이용하여 Q축 전압 추정치를 계산하는 Q축 전압 모델(42), Q축 전류 지령치와 측정된 Q축 전류 측정치의 차이를 이용하여 Q축 전압 기준치를 출력하는 Q축 전압 기준치 출력부(43), 및 Q축 전압 추정치와 Q축 전압 기준치를 이용하여 전기 모터 영구자석의 감자상태를 판단하는 감자상태판단부(44)를 포함한다. 이 때, Q축 전압 모델(42)은 전기모터부(33)에서 측정된 권선 저항(Ra), D축 인덕턴스(Ld), 영구자석의 쇄교자속(ΛPM)과 전기모터부(33)의 회전속도를 순시적으로 입력받는다.
한편, Q축 전압모델(42)은 Q축 전압 추정치를 수학식1에 따라 계산한다.
Figure 112007085844774-pat00005
그리고, Q축 전압 기준치 출력부(43)는 Q축 전류 지령치와 모터제어부(31)상에서 측정된 Q축 전류 측정치의 차이를 제어한 전류제어의 결과로부터 Q축 전압 기준치를 수학식2에 따라 계산한다.
Figure 112007085844774-pat00006
마지막으로, 감자상태판단부(44)는 Q축 전압 추정치(
Figure 112007085844774-pat00007
)와 Q축 전압 기준 치(
Figure 112007085844774-pat00008
)의 차이를 계산하고, 그 차이가 히스테리시스 밴드(Hysteresys Band)에서 정한 값을 초과하면 전기모터(33)의 영구자석이 감자된 것으로 판단한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어부(31)의 구체 제어 블록도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어부(31)는, 토크 지령치(Torque), 전기모터부(33)의 속도(Speed), 고압 배터리부(21)의 전압(Vbattery)을 입력받아 동기좌표계상의 D-Q 전류 지령치(
Figure 112007085844774-pat00009
,
Figure 112007085844774-pat00010
)를 계산하는 D-Q축 전류 지령치 계산부(51), D-Q 전류 지령치(
Figure 112007085844774-pat00011
,
Figure 112007085844774-pat00012
)를 이용하여 현재 전류의 크기 및 위상을 계산하는 전류크기위상계산부(52), 현재 전류의 크기 및 위상을 저장된 Q축 전압 테이블에 대응시켜 Q축 전압 추정치를 출력하는 Q축 전압 추정치 테이블(53), Q축 전류 지령치와 측정된 Q축 전류 측정치의 차이를 이용하여 Q축 전압 기준치를 출력하는 Q축 전압 기준치 출력부(54), 및 Q축 전압 추정치와 Q축 전압 기준치를 이용하여 전기 모터 영구자석의 감자상태를 판단하는 감자상태판단부(55)를 포함한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기모터(33)에 인가되는 전류의 크기와 위상별로 Q축 추정치 전압테이블이다.
전기모터(33)에 필요한 전류의 크기 (Imag) 와 위상 (Iphase) 을 Q축 전압 추정치 전압테이블(53)에 인가하고 이에 대응하는 Q축 전압 추정치(
Figure 112007085844774-pat00013
)를 계산해냄으로써 완성된다. 이때, Q축 전압 추정치 테이블(53)의 종축은 전류의 크기가 위치하며 0[A]에서 IGBT 소자의 최대 정격 전류(IIGBT _MAX)까지 m개로 나눈 데이터가 존재하고, 횡축에는 전류의 위상이 위치하며 전기모터의 동작 영역으로 정의된 90-180도까지 n개의 데이터가 존재한다. 따라서 Q축 전압 추정치 테이블은 총 m x n개의 데이터가 존재한다.
한편, 전류크기위상계산부(52)는 전류의 크기와 위상을 수학식3 및 4와 같이 구한다.
Figure 112007085844774-pat00014
Figure 112007085844774-pat00015
그리고, Q축 전압 기준치 출력부(54)는 Q축 전류 지령치(
Figure 112007085844774-pat00016
)와 측정된 Q축 전류 측정치(
Figure 112007085844774-pat00017
)의 차이를 제어한 결과로부터 얻은 Q축 전압 기준치(
Figure 112007085844774-pat00018
)를 수학식5와 같이 계산한다.
Figure 112007085844774-pat00019
마지막으로, 감자상태판단부(55)는, Q축 전압 추정치 테이블(53)에서 얻은 Q축 전압 추정치(
Figure 112007085844774-pat00020
)와 Q축 전압 기준치(
Figure 112007085844774-pat00021
)의 차이를 계산하고, 그 차이가 히스테리시스 밴드(Hysteresys Band) 영역을 벗어나면 전기모터(33)의 영구자석이 감자된 것으로 판단한다.
이 방법은 본 발명의 제1 실시예에 따른 감자 검출방법에서 발생하는 파라미터의 변동(전기모터의 권선저항, 축 인덕턴스)으로 인한 Q축 전압 추정오차를 막을 수 있고, 테이블을 이용하므로 모터제어부(31)의 연산부담이 적다는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터 제어부(31)의 구체 제어 블록도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 모터 제어부(31)는, 토크지령치(Torque), 전기모터부(33)의 속도(Speed), 고압 배터리부(21)의 전압(Vbattery)을 입력받아 동기좌표계상의 D-Q 전류 지령치(
Figure 112007085844774-pat00022
,
Figure 112007085844774-pat00023
)를 계산하는 D-Q축 전류 지령치 계산 부(71), D-Q 전류 지령치(
Figure 112007085844774-pat00024
,
Figure 112007085844774-pat00025
)와 측정된 전류 측정치의 차이를 이용하여 인버터 출력전압 지령치를 출력하는 인버터 출력전압 지령치 출력부(72), 인버터 출력전압 지령치를 엔진시동신호의 입력시점으로부터 소정의 경과시간까지 적분하여 자속 추정치를 출력하는 자속 추정 적분기(73), 자속기준치와 자속추정치를 이용하여 전기 모터 영구자석의 감자상태를 판단하는 감자상태판단부(74)를 포함한다.
한편, 인버터 출력전압 지령치 출력부(72)는 인버터 출력전압 지령치를 수학식5와 같이 계산한다.
또한, 자속 추정 적분기(73)는 인버터 출력전압 지령치를 엔진시동신호의 입력시점으로부터 소정의 경과시간(Timer_set)까지 적분하여 수학식6과 같은 전기모터(33)의 자속 추정치를 얻는다.
Figure 112007085844774-pat00026
마지막으로, 감자상태판단부(74)는 자속 추정치(Λest)와 자속 기준치(Λset)의 차이가 히스테리시스 밴드(Hysteresys Band) 영역을 벗어나면 전기모터(33)의 영구자석이 감자된 것으로 판단한다. 여기서 자속 기준치(Λset)는 소정의 고정값이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 모터 제어부(31)의 구체 제어 블록도이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 모터 제어부(31)는, 가속 페달과 브레이크 페달의 조작이 없으며, 전기모터(33)의 검출속도가 소정 범위 이하이면 D-Q축 전류 지령치를 0으로 출력하는 전류 지령치 설정부(81), 전기모터부(33)의 속도(Speed), 고압 배터리부(21)의 전압(Vbattery), 전류 지령치 그리고 검출된 전류 측정치를 이용하여 역기전력 추정치(BEMFest)를 출력하는 전류제어기(82), 검출되는 전기모터의 현재 온도에 대응하는 역기전력 상수를 출력하는 온도상수 변환테이블(83), 역기전력 상수와 검출되는 전기모터부(33)의 속도(Speed)를 이용하여 역기전력 기준치(BEMFset)를 출력하는 역기전력 계산부(84), 및 역기전력 추정치와 역기전력 기준치의 차이를 이용하여 전기 모터 영구자석의 감자상태를 판단하는 감자상태판단부(85)를 포함한다.
여기서, 전류제어기(82)는 전기모터부(33)의 속도(Speed), 고압 배터리부(21)의 전압(Vbattery), 전류 지령치 그리고 측정된 전류 측정치를 입력받아 역기전력 추정치(BEMFest)를 수학식5와 같이 계산한다.
한편, 전류제어가 원활히 수행되는 것으로 가정하면 속도와 무관하게 전기모터의 측정된 전류 측정치(
Figure 112007085844774-pat00027
,
Figure 112007085844774-pat00028
)는 0이다.
이에 따라, 영구자석 전기모터의 역기전력 추정치는 수학식7과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007085844774-pat00029
또한, 역기전력 상수(Ke)는 전기모터(33)의 온도에 따라 변화하므로, 전기모터(33)의 검출되는 현재온도가 기 저장된 전기모터(33)의 온도상수 변환테이블(83)에 입력되고, 현재온도에 대응되는 역기전력 상수(Ke)가 출력된다.
역기전력 계산부(84)는 역기전력 상수(Ke)와 전기모터(33)의 속도로부터 현재 전기모터(33)의 역기전력 기준치를 수학식8과 같이 계산한다.
Figure 112007085844774-pat00030
감자상태판단부(85)는 역기전력 추정치(BEMFest)와 역기전력 기준치(BEMFset)의 차이가 히스테리시스 밴드(Hysteresys Band)에서 정한 값 이상이 되면 전기모터(33)의 영구자석이 감자된 것으로 판단한다.
이때 역기전력 추정방법은 인버터의 제어 안정성을 위해 미리 정한 전기모터(33)의 속도 이하에서 수행되도록 한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기자동차의 구동보조 시스템 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차 블럭 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 구동보조 시스템 구성도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어부(31)의 구체 제어 블록도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어부(31)의 구체 제어 블록도,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기모터(33)에 인가되는 전류의 크기와 위상별로 Q축 추정치 전압테이블,
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터 제어부(31)의 구체 제어 블록도, 및
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 모터 제어부(31)의 구체 제어 블록도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
41: D-Q축 전류지령치 계산부 42: Q축 전압 모델
43: Q축 전압 기준치 출력부 44: 감자상태판단부

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 하이브리드 전기자동차에 이용되는 영구자석형 전기 모터의 감자를 검출함에 있어서,
    토크지령치, 전기 모터의 속도, 고압 배터리의 전압을 입력받아 동기좌표계상의 D-Q축 전류 지령치를 계산하는 D-Q축 전류지령치 계산부;
    상기 D-Q축 전류 지령치와 측정된 전류 측정치의 차이를 이용하여 인버터 출력전압 지령치를 출력하는 인버터 출력전압 지령치 출력부;
    상기 인버터 출력전압 지령치를 엔진시동신호의 입력시점으로부터 소정의 경과시간까지 적분하여 자속추정치를 출력하는 자속 추정치 적분기; 및
    외부에서 인가되는 자속 기준치와 상기 자속 추정치를 이용하여 상기 전기 모터의 영구자석의 감자상태를 판단하는 감자상태판단부
    를 포함하는 영구자석형 전기 모터 감자 검출 장치.
  5. 하이브리드 전기자동차에 이용되는 영구자석형 전기 모터의 감자를 검출함에 있어서,
    가속 페달과 브레이크 페달의 조작이 없으며, 전기 모터의 검출속도가 소정 범위 이하이면 D-Q축 전류 지령치를 0으로 출력하는 전류 지령치 설정부;
    상기 전기 모터의 속도, 고압 배터리부의 전압, 전류 지령치 그리고 검출된 전류 측정치를 이용하여 역기전력 추정치를 출력하는 전류제어부;
    상기 전기 모터의 검출 온도에 대응하는 역기전력 상수를 출력하는 온도상수 변환테이블;
    상기 역기전력 상수와 상기 전기 모터의 검출 속도를 이용하여 역기전력 기준치를 출력하는 역기전력 계산부; 및
    상기 역기전력 추정치와 상기 역기전력 기준치의 차이를 이용하여 상기 전기 모터 영구자석의 감자상태를 판단하는 감자상태판단부
    를 포함하는 영구자석형 전기 모터 감자 검출 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 하이브리드 전기자동차의 영구자석형 전기 모터의 감자를 검출함에 있어서,
    토크지령치, 전기 모터의 속도, 고압 배터리의 전압을 입력받아 동기좌표계상의 D-Q축 전류 지령치를 계산하는 단계;
    상기 D-Q축 전류 지령치와 측정된 전류 측정치의 차이를 이용하여 인버터 출력전압 지령치를 출력하는 단계;
    상기 인버터 출력전압 지령치를 엔진시동신호의 입력시점으로부터 소정의 경과시간까지 적분하여 자속추정치를 출력하는 단계; 및
    외부에서 인가되는 자속 기준치와 상기 자속 추정치의 차이를 이용하여 상기 전기 모터의 영구자석의 감자상태를 판단하는 단계
    를 포함하는 영구자석형 전기 모터 감자 검출 방법.
  10. 하이브리드 전기자동차의 영구자석형 전기 모터의 감자를 검출함에 있어서,
    가속 페달과 브레이크 페달의 조작이 없으며, 전기 모터의 검출속도가 소정 범위 이하이면 D-Q축 전류 지령치를 0으로 출력하는 단계;
    상기 전기 모터의 속도, 고압 배터리부의 전압, 전류 지령치 그리고 검출된 전류 측정치를 이용하여 역기전력 추정치를 출력하는 단계;
    기 저장된 온도상수 변환테이블을 이용하여 상기 전기 모터의 검출 온도에 대응하는 역기전력 상수를 출력하는 단계;
    상기 역기전력 상수와 상기 전기 모터의 검출 속도를 이용하여 역기전력 기준치를 출력하는 단계; 및
    상기 역기전력 추정치와 상기 역기전력 기준치의 차이를 이용하여 상기 전기 모터 영구자석의 감자상태를 판단하는 단계
    를 포함하는 영구자석형 전기 모터 감자 검출 방법.
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