KR101212599B1 - Motor controlling apparatus, and electronic vehicle having the apparatus - Google Patents

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Abstract

모터 제어 장치와, 이를 포함하는 전기 자동차, 및 이의 모터 제어 방법이 개시된다. 본 발명은 간단한 회로를 이용하여 모터의 위치를 감지하는 레졸버 등의 위치 검출 센서 자체의 오류나 고장을 검출할 수 있고, 이를 사용자 등에 알리며, 위치 검출 센서 자체에 오류나 고장이 없는 경우에만 모터의 위치 정보를 이용하여 인버터를 제어함으로써 더욱 정밀하게 모터 제어를 수행하도록 한다.Disclosed are a motor control apparatus, an electric vehicle including the same, and a motor control method thereof. The present invention can detect an error or failure of the position detection sensor itself, such as a resolver that detects the position of the motor using a simple circuit, and informs the user, and the position of the motor only when there is no error or failure in the position detection sensor itself. The information can be used to control the inverter to perform motor control more precisely.

Description

모터 제어 장치와, 이를 포함하는 전기 자동차{MOTOR CONTROLLING APPARATUS, AND ELECTRONIC VEHICLE HAVING THE APPARATUS}MOTOR CONTROLLING APPARATUS, AND ELECTRONIC VEHICLE HAVING THE APPARATUS}

본 발명은 모터의 회전자 위치를 감지하는 센서의 오류나 고장을 검출하여 정밀하게 모터를 제어하도록 하는 모터 제어 장치와, 이를 포함하는 전기 자동차에 관한 것이다.The present invention relates to a motor control device for precisely controlling a motor by detecting an error or a failure of a sensor that detects a rotor position of a motor, and an electric vehicle including the same.

인버터를 이용하여 모터를 제어하는 장치는 자속을 측정하여 이를 이용하거나, 모터의 회전자 위치 또는 속도를 검출하거나 추정하여 이를 이용하여 모터를 제어한다. 일반적으로 모터의 위치와 속도를 측정하는 방식은 아날로그(Analog) 센서를 사용하는 방식과 디지털(Digital) 센서를 사용하는 방식으로 구분된다. 상기 아날로그 방식의 측정 장치는 싱크로(Synchro), 레졸버(Resolver), 또는 타코 제네레이터(Taco-generator) 등이고, 아날로그 양으로 변환된 회전자의 변위량으로부터 위치 및 속도를 측정한다. 상기 디지털 방식의 측정 장치는 회전식 엔코더(Rotary Encoder) 등이고, 디지털 형태로 변환된 변위량으로부터 위치 및 속도를 측정한다. 이 경우에, 상기 모터 제어 장치는 초기 위치를 알아내는 알고리즘을 더 구비하여야 한다. 상기 엔코더는 상기 회전자의 회전 각 변동을 펄스 열(Pulse Train)로 출력하는 장치이다. 상기 펄스 열은 상기 회전자의 회전 속도에 비례하여 변동되는 주파수를 갖는다. 상기 엔코더의 종류로는 절대형 엔코더와 증분형 엔코더가 있으며, 상기 절대형 엔코더는 상기 회전자의 절대 위치 정보를 검출할 수 있으나, 증분형 엔코더는 상기 회전자의 변동분만을 검출할 수 있다. 반면, BLDC(Blush-Less DC) 모터에서는, 정류자와 브러쉬의 기능을 전력용 반도체 스위치로 구현하기 위하여 회전자의 위치를 알아야 한다. 상기 회전자는 영구자석으로 되어 있으므로, 홀 소자(Hall Element)와 같은 자속 검출 센서를 이용하여 회전자의 위치를 알아낸다.An apparatus for controlling a motor using an inverter uses the magnetic flux to measure the magnetic flux, or detects or estimates the rotor position or speed of the motor to control the motor. In general, the method of measuring the position and speed of the motor is divided into a method using an analog sensor and a method using a digital sensor. The analog measuring apparatus is a synchro, a resolver, a taco-generator, or the like, and measures a position and a speed from a displacement amount of the rotor converted into an analog amount. The digital measuring device is a rotary encoder or the like, and measures the position and velocity from the displacement amount converted into a digital form. In this case, the motor control apparatus should further include an algorithm for determining an initial position. The encoder is a device for outputting a change in the rotation angle of the rotor in a pulse train (Pulse Train). The pulse train has a frequency that varies in proportion to the rotational speed of the rotor. Types of the encoder include an absolute encoder and an incremental encoder, the absolute encoder can detect the absolute position information of the rotor, the incremental encoder can detect only the change of the rotor. On the other hand, in a BLDC (Blush-Less DC) motor, the position of the rotor must be known in order to implement the functions of the commutator and the brush as a power semiconductor switch. Since the rotor is a permanent magnet, the rotor is located by using a magnetic flux detection sensor such as a Hall element.

레졸버를 이용하는 방식에 있어서, 상기 레졸버는 일반적으로 감지한 모터의 전기 각을 위치 검출기(Resolver Digital Converter; RDC)에 신호의 형태로 출력하고, 상기 RDC가 모터의 회전자 위치를 검출하여 검출 신호를 제어기에 출력한다. 즉, 종래 기술에 따른 모터 제어 장치에서는, 레졸버 자체의 이상을 알지 못하는 문제점이 있다.In a method using a resolver, the resolver generally outputs the electric angle of the detected motor to a resolver digital converter (RDC) in the form of a signal, and the RDC detects the rotor position of the motor to detect a detection signal. Output to the controller. That is, in the motor control apparatus according to the prior art, there is a problem that the abnormality of the resolver itself is not known.

한편, 전기 자동차(Electric Vehicle; EV)는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차를 말하는 것으로, 크게는 전기 배터리만을 이용하는 전기 자동차와, 다른 동력원, 예를 들어 가솔린과 전기 배터리를 함께 사용하는 하이브리드 전기 자동차를 포함한다. 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시키는 전기 자동차는 1873년 가솔린 자동차보다 먼저 제작되었으나, 배터리의 무거운 중량, 충전에 걸리는 시간 등의 문제 때문에 실용화되지 못했다. 최근 화석연료 등 에너지 자원의 부족 문제와 더불어 가솔린 자동차에 의한 환경오염문제가 대두되면서 1990년대부터 다시 개발되었다.On the other hand, an electric vehicle (EV) refers to a vehicle using an electric battery and an electric motor without using petroleum fuel and an engine. The electric vehicle is largely an electric vehicle using only an electric battery, and another power source, for example, gasoline. And hybrid electric vehicles that use electric batteries together. An electric vehicle that drives an automobile by rotating an electric motor that is stored in a battery was manufactured earlier than a gasoline automobile in 1873, but was not put to practical use due to problems such as a heavy weight of the battery and a time required for charging. Recently, due to the lack of energy resources such as fossil fuels and environmental pollution caused by gasoline cars, it was re-developed from the 1990s.

전기 자동차용 전기 모터로는 직류 모터, 교류 모터를 모두 사용할 수 있으나, 최근에는 브러쉬리스 직류 모터(Blush-Less DC Motor)나 유도 모터(Induction Motor)를 사용하거나, 이들을 변형하여 주로 사용한다.As an electric motor for an electric vehicle, both a DC motor and an AC motor may be used, but recently, a brushless DC motor or an induction motor is used, or a modified one thereof is mainly used.

전기 자동차의 발전에 있어서, 배터리, 모터의 개발과 아울러 모터를 제어하는 방법이나 장치에 대한 기술 개발이 필요한데, 전기 자동차의 모터를 제어하는 방법이나 장치에 있어서는 가속 시 가속 특성, 소음, 전류 제어 등을 고려해야 한다.In the development of electric vehicles, it is necessary to develop a battery and a motor, as well as to develop a method for controlling a motor and a technology for a device.In a method and a device for controlling a motor of an electric vehicle, acceleration characteristics during acceleration, noise, current control, etc. Should be taken into account.

본 발명은 간단한 회로를 이용하여 레졸버 등의 위치 검출 센서 자체의 오류나 고장을 검출하여 이를 알리는 모터 제어 장치와, 이를 포함하는 전기 자동차, 및 이의 모터 제어 방법을 제공함에 일 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a motor control apparatus for detecting and informing the error or failure of the position detection sensor itself, such as a resolver using a simple circuit, an electric vehicle comprising the same, and a motor control method thereof.

본 발명은 위치 검출 센서 자체에 오류나 고장이 없는 경우에만 모터의 위치 정보를 이용하여 인버터를 제어함으로써 더욱 정밀하게 모터 제어를 수행할 수 있는 모터 제어 장치와, 이를 포함하는 전기 자동차, 및 이의 모터 제어 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.The present invention is a motor control device that can perform a more precise motor control by controlling the inverter by using the position information of the motor only when there is no error or failure in the position detection sensor itself, an electric vehicle comprising the same, and the motor control thereof Another purpose is to provide a method.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터 제어 장치는, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 제어신호에 따라 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터와, 상기 모터의 회전자 위치를 감지하여 감지 신호를 출력하는 위치 검출 센서와, 상기 감지 신호 값과 기준 신호 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 오류 검출 신호를 출력하는 오류 검출 유닛과, 상기 오류 검출 신호를 근거로 상기 위치 검출 센서의 오류를 판단하고, 토크 지령과 자속 지령을 근거로 상기 제어신호를 생성하여 상기 인버터에 출력하는 제어 유닛을 포함하여 구성된다.The motor control apparatus according to the present invention for achieving the above object is provided with a plurality of switching elements, the inverter converts a DC voltage into a motor driving voltage according to the control signal and outputs to the motor, and the rotor position of the motor A position detection sensor for sensing and outputting a detection signal, an error detection unit for comparing the detection signal value with a reference signal value, and outputting an error detection signal according to a comparison result, and the position detection sensor based on the error detection signal; And a control unit for determining an error of the control unit and generating the control signal based on the torque command and the magnetic flux command and outputting the control signal to the inverter.

본 발명에 따른 모터 제어 장치에 있어서, 상기 오류 검출 유닛은, 상기 감지 신호의 사인 신호 값과, 코사인 신호 값을 각각 기준 신호 값과 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 오류 검출 신호를 출력한다. 또한, 상기 오류 검출 유닛은, 상기 사인 신호 값을 정류하는 제1 정류 모듈과, 상기 제1 정류 모듈을 통해 정류된 사인 신호 값을 제1 기준 값과 비교하는 제1 비교 모듈과, 상기 코사인 신호 값을 정류하는 제2 정류 모듈과, 상기 제2 정류 모듈을 통해 정류된 코사인 신호 값을 제2 기준 값과 비교하는 제2 비교 모듈과, 상기 제1 비교 모듈과 상기 제2 비교 모듈로부터 출력된 비교 결과 값들을 논리합 모듈을 포함하여 구성된다.In the motor control apparatus according to the present invention, the error detection unit compares the sine signal value and the cosine signal value of the detection signal with a reference signal value, respectively, and outputs the error detection signal according to the comparison result. The error detecting unit may further include a first rectifying module rectifying the sine signal value, a first comparing module comparing the sine signal value rectified through the first rectifying module with a first reference value, and the cosine signal. A second rectifying module for rectifying the value, a second comparing module for comparing the cosine signal value rectified through the second rectifying module with a second reference value, and outputting from the first comparing module and the second comparing module. The comparison result values are configured to include the OR module.

본 발명에 따른 모터 제어 장치에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 위치 검출 센서에 여자 전류를 인가하고, 상기 감지 신호를 근거로 상기 모터의 회전자 위치를 검출하는 위치 검출부를 포함한다.In the motor control apparatus according to the present invention, the control unit includes a position detector for applying an excitation current to the position detection sensor and detecting the rotor position of the motor based on the detection signal.

본 발명에 따른 모터 제어 장치는, 상기 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 검출하는 전류 검출 유닛을 더 포함한다. 여기서, 상기 제어 유닛은, 상기 모터 구동 전류를 동기 좌표계로 변환하는 좌표 변환부와, 상기 토크 지령과 상기 자속 지령을 입력받고, 상기 좌표 변환부를 통해 변환된 모터 구동 전류를 입력받아 전압 지령을 출력하는 전류 제어부와, 상기 전압 지령에 따라 상기 제어신호를 생성하여 상기 인버터에 출력하는 펄스 폭 변조 제어부를 더 포함한다.The motor control apparatus according to the present invention further includes a current detecting unit for detecting a motor driving current applied to the motor. The control unit may include a coordinate converting unit converting the motor driving current into a synchronous coordinate system, the torque command and the magnetic flux command, and receive a motor driving current converted through the coordinate converting unit to output a voltage command. And a pulse width modulation controller configured to generate the control signal according to the voltage command and output the generated control signal to the inverter.

본 발명에 따른 모터 제어 장치는, 상기 위치 검출 센서에 오류가 발생하면, 외부에 오류 발생을 알리는 출력 유닛을 더 포함할 수 있다.The motor control apparatus according to the present invention may further include an output unit that notifies the occurrence of an error when an error occurs in the position detection sensor.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기 자동차는, 직류 전원을 공급하는 배터리와, 상기 배터리로부터 직류 전원을 공급받는 모터 제어 장치와 상기 모터 제어 장치에 의해 구동되어 회전력을 발생하는 모터로 구성된 동력 모듈과, 상기 동력 모듈에 의해 회전되는 복수의 바퀴들과, 노면의 진동이 차체에 전달되는 것을 차단하는 전후륜 현가장치를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 모터 제어 장치는, 상기 모터의 회전자 위치를 감지하여 감지 신호를 출력하는 위치 검출 센서와, 상기 감지 신호 값과 기준 신호 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 오류 검출 신호를 출력하는 오류 검출 유닛과, 상기 오류 검출 신호를 근거로 상기 위치 검출 센서의 오류를 판단하는 제어 유닛을 포함하여 구성된다.An electric vehicle according to the present invention for achieving the above object is a power consisting of a battery for supplying a direct current power, a motor control device receiving a direct current power from the battery and a motor driven by the motor control device to generate a rotational force It comprises a module, a plurality of wheels rotated by the power module, and the front and rear wheel suspension for preventing the vibration of the road surface to be transmitted to the vehicle body. Here, the motor control device, the position detection sensor for detecting the position of the rotor of the motor and outputs a detection signal, the error comparing the detection signal value and the reference signal value, and outputs an error detection signal according to the comparison result And a control unit that determines an error of the position detection sensor based on the error detection signal.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 제어 방법은, 토크 지령과 자속 지령을 근거로 모터를 구동하는 단계와, 상기 모터의 회전자 위치를 감지하여 감지 신호를 생성하는 단계와, 상기 감지 신호의 사인 신호 값과 코사인 신호 값을 각각 기준 값과 비교하는 단계와, 상기 비교하는 단계의 비교 결과를 근거로 상기 모터의 회전자 위치를 감지하는 수단의 오류를 검출하는 단계를 포함하여 구성된다.Motor control method of the electric vehicle according to the present invention for achieving the above object, the step of driving the motor based on the torque command and the magnetic flux command, generating a detection signal by sensing the rotor position of the motor; Comparing the sine signal value and the cosine signal value of the detection signal with a reference value, respectively, and detecting an error of the means for detecting the rotor position of the motor based on the comparison result of the comparing step; It is composed.

본 발명에 따른 모터 제어 장치와, 이를 포함하는 전기 자동차는 간단한 회로를 이용하여 모터의 위치를 감지하는 레졸버 등의 위치 검출 센서 자체의 오류나 고장을 검출할 수 있고, 이를 사용자 등에 알림으로써 시스템의 안정성 및 사용자의 편의성을 제고한다.The motor control apparatus according to the present invention and an electric vehicle including the same can detect an error or a failure of a position detection sensor itself such as a resolver for detecting the position of the motor by using a simple circuit, and notify the user of the system. Improves stability and user convenience.

본 발명은 위치 검출 센서 자체에 오류나 고장이 없는 경우에만 모터의 위치 정보를 이용하여 인버터를 제어함으로써 더욱 정밀하게 모터 제어를 수행하도록 함으로써 시스템의 안정성을 제고하고, 효율을 증대하는 효과가 있다.The present invention has the effect of improving the stability and increasing the efficiency of the system by performing the motor control more precisely by controlling the inverter by using the position information of the motor only when there is no error or failure in the position detection sensor itself.

도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차를 개략적으로 보인 도;
도 2는 본 발명에 따른 모터 제어 장치의 구성을 개략적으로 보인 블록도;
도 3은 도 2의 세부 구성을 보인 도;
도 4는 본 발명에 있어서 위치 검출 센서가 모터의 위치를 검출하는 동작을 설명하기 위한 도;
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 오류 검출 동작을 설명하기 위한 회로도 및 그래프;
도 9는 본 발명에 따른 모터 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.1 shows schematically an electric vehicle according to the invention;
2 is a block diagram schematically showing the configuration of a motor control apparatus according to the present invention;
3 is a view showing a detailed configuration of FIG.
4 is a view for explaining an operation of detecting a position of a motor by a position detection sensor in the present invention;
5 to 8 are circuit diagrams and graphs for explaining an error detection operation according to the present invention;
9 is a flowchart schematically illustrating a motor control method according to the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 모터 제어 장치와, 이를 포함하는 전기 자동차, 및 모터 제어 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a motor control apparatus, an electric vehicle including the same, and a motor control method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전기 자동차는, 직류전원을 공급하는 배터리(100), 배터리(100)가 공급하는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 회전력을 발생하는 동력 모듈(150), 동력 모듈(150)에 의해 회전되는 앞바퀴(510) 및 뒷바퀴(520), 노면의 진동이 차체에 전달되는 것을 차단하는 전륜 현가장치(610) 및 후륜 현가장치(620)를 포함한다. 또한, 상기 전기 자동차는, 모터(300)의 회전속도를 기어비에 따라 변환하는 구동기어(미도시)가 추가적으로 구비할 수 있다.Referring to FIG. 1, the electric vehicle according to the present invention includes a battery 100 that supplies DC power, a power module 150 that converts DC power supplied by the battery 100 into AC power, and generates rotational power, and power. The front wheel 510 and the rear wheel 520 rotated by the module 150, the front wheel suspension 610 and rear wheel suspension 620 to block the vibration of the road surface to be transmitted to the vehicle body. In addition, the electric vehicle may further include a drive gear (not shown) for converting the rotational speed of the motor 300 according to the gear ratio.

동력 모듈(150)은, 배터리(100)로부터 직류 전원을 공급받는 모터 제어 장치(200), 모터 제어 장치(200)에 의해 구동되어 회전력을 발생하는 모터(300)를 포함한다.The power module 150 includes a motor control device 200 that receives a DC power from the battery 100, and a motor 300 that is driven by the motor control device 200 to generate rotational force.

배터리(100)는 동력 모듈(150)에 직류 전원을 공급한다. 배터리(100)는 일반적으로 복수 개의 단위 셀(cell)이 직렬 및/또는 병렬로 연결된 집합을 형성한다. 복수 개의 단위 셀은 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)에 의해 일정한 전압을 유지하도록 관리된다. 즉, 배터리 관리 시스템은 상기 배터리(100)가 일정한 전압을 방출하도록 한다. 배터리(100)는 충전 및 방전이 가능한 2차 전지로 구성됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 배터리(100)로는 일반적으로 니켈 금속수소(Ni-MH) 전지 또는 리튬 이온(Li-ion) 전지 등이 사용된다.The battery 100 supplies DC power to the power module 150. The battery 100 generally forms a set in which a plurality of unit cells are connected in series and / or in parallel. The plurality of unit cells are managed to maintain a constant voltage by a battery management system (BMS). That is, the battery management system causes the battery 100 to emit a constant voltage. The battery 100 is preferably configured as a secondary battery capable of charging and discharging, but is not limited thereto. As the battery 100, a nickel metal hydride (Ni-MH) battery or a lithium ion (Li-ion) battery is generally used.

모터 제어 장치(200)는 배터리(100)로부터 직류 전원을 공급받는다. 모터 제어 장치(200)는 배터리(100)로부터 받는 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터(300)에 공급한다. 일반적으로 모터 제어 장치(200)는 모터에 삼상 교류 전원을 공급한다.The motor control apparatus 200 receives DC power from the battery 100. The motor control apparatus 200 converts the DC power received from the battery 100 into AC power and supplies the same to the motor 300. In general, the motor control device 200 supplies a three-phase AC power to the motor.

모터(300)는 회전하지 않고 고정되는 고정자(미도시)와, 회전하는 회전자(미도시)로 구성되며, 모터 제어 장치(200)에서 공급되는 교류 전원을 공급받아 회전력을 발생한다. 교류 전원이 모터(300)에 인가되면, 모터(300)의 고정자가 교류 전원을 받아 자기장을 발생한다. 영구자석을 구비한 모터의 경우에는, 고정자에서 발생한 자기장과 회전자에 구비된 영구자석의 자기장이 반발하여 회전자가 회전한다. 회전자의 회전으로 회전력을 발생한다.The motor 300 is composed of a stator (not shown) that is fixed without rotation, and a rotating rotor (not shown), and generates a rotational force by receiving AC power supplied from the motor control apparatus 200. When AC power is applied to the motor 300, the stator of the motor 300 receives AC power to generate a magnetic field. In the case of a motor having a permanent magnet, the rotor rotates due to the repulsion of the magnetic field generated by the stator and the magnetic field of the permanent magnet provided in the rotor. The rotational force is generated by the rotation of the rotor.

모터(300)의 일측에는 구동기어(미도시)가 구비될 수 있다. 구동기어는 모터(300)의 회전력을 기어비에 따라 변환시킨다. 구동기어에서 출력되는 회전력은 앞바퀴(510) 및/또는 뒷바퀴(520)에 전달되어 자동차가 움직이도록 한다.One side of the motor 300 may be provided with a drive gear (not shown). The drive gear converts the rotational force of the motor 300 according to the gear ratio. The rotational force output from the drive gear is transmitted to the front wheel 510 and / or the rear wheel 520 to allow the vehicle to move.

전륜 현가장치(610) 및 후륜 현가장치(620)는 차체에 대하여 각각 앞바퀴(510) 및 뒷바퀴(520)를 지지한다. 전륜 현가장치(610) 및 후륜 현가장치(620)는 스프링 또는 감쇠기구에 의해 노면의 진동이 차체에 닿지 않도록 한다.The front wheel suspension 610 and the rear wheel suspension 620 support the front wheel 510 and the rear wheel 520 with respect to the vehicle body, respectively. The front wheel suspension 610 and the rear wheel suspension 620 prevent the vibration of the road surface from touching the vehicle body by a spring or a damping mechanism.

앞바퀴(510)에는 조향장치(미도시)가 더 구비될 수 있다. 조향장치는 자동차를 운전자가 의도하는 방향으로 주행시키기 위하여 앞바퀴(510)의 방향을 조절하는 장치이다.The front wheel 510 may be further provided with a steering device (not shown). The steering device is a device for adjusting the direction of the front wheel 510 to drive the vehicle in the direction intended by the driver.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 모터 제어 장치는, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 제어신호에 따라 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터(230)와, 상기 모터의 회전자 위치를 감지하여 감지 신호를 출력하는 위치 검출 센서(700)와, 상기 감지 신호 값과 기준 신호 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 오류 검출 신호를 출력하는 오류 검출 유닛(800)과, 상기 오류 검출 신호를 근거로 상기 위치 검출 센서의 오류를 판단하고, 토크 지령과 자속 지령을 근거로 상기 제어신호를 생성하여 상기 인버터에 출력하는 제어 유닛(250)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the motor control apparatus according to the present invention includes an inverter 230 including a plurality of switching elements and converting a DC voltage into a motor driving voltage according to a control signal and outputting the same to a motor. A position detection sensor 700 for sensing an electronic position and outputting a detection signal, an error detection unit 800 for comparing the detection signal value with a reference signal value, and outputting an error detection signal according to a comparison result, and the error And a control unit 250 for determining an error of the position detection sensor based on a detection signal, and generating the control signal based on a torque command and a magnetic flux command and outputting the control signal to the inverter.

또한, 상기 모터 제어 장치는, 배터리(100)로부터 공급된 직류 전압을 승압하거나 감압하는 컨버터(110)를 더 포함할 수 있다. 상기 컨버터(110)는 스위칭 소자, 예를 들어 절연 게이트 양극성 트랜지스터 (IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 'IGBT')를 구비하고, 필요에 따라 리액터를 더 구비한다. 상기 컨버터(110)는 상기 배터리(100)와 연결되고, 접지 선과 전원 선 사이의 전압, 즉 상기 배터리(100)가 발생하는 직류 전압을 승압하는 승압 컨버터이나, 필요에 따라 감압할 수 있도록 구성된다.In addition, the motor control device may further include a converter 110 for boosting or reducing the DC voltage supplied from the battery 100. The converter 110 includes a switching element, for example an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), and further includes a reactor as necessary. The converter 110 is connected to the battery 100 and is a boost converter for boosting a voltage between a ground line and a power line, that is, a DC voltage generated by the battery 100, or configured to reduce pressure as necessary. .

또, 상기 모터 제어 장치는, 상기 컨버터(110)와 상기 인버터(230)의 사이에 연결되어 상기 컨버터(110)의 출력 전압을 평활화하고, 저장하는 직류 링크 커패시터(DC Link Capacitor, 210)를 더 포함할 수 있다. 상기 직류 링크 커패시터(210)는 상기 컨버터(110)를 통해 승압된 직류 전압을 평활화한다.The motor control apparatus may further include a DC link capacitor 210 connected between the converter 110 and the inverter 230 to smooth and store an output voltage of the converter 110. It may include. The DC link capacitor 210 smoothes the DC voltage boosted through the converter 110.

상기 인버터(230)는 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 상기 제어 유닛(250)으로부터 발생된 제어 신호, 예를 들어 PWM 구동 신호를 이용하여 모터에 전압 지령에 따른 모터 구동 전류를 인가한다.The inverter 230 includes a plurality of switching elements, and applies a motor driving current according to a voltage command to the motor using a control signal generated from the control unit 250, for example, a PWM driving signal.

상기 위치 검출 센서(700)는 상기 모터(300)의 회전자 위치를 검출하여 이를 피드백한다. 상기 모터(300)의 위치와 속도를 측정하는 방식으로는 아날로그(Analog) 센서를 사용하는 방식과 디지털(Digital) 센서를 사용하는 방식이 있다. 상기 아날로그 방식의 측정 장치는 싱크로(Synchro), 레졸버(Resolver), 또는 타코 제네레이터(Taco-generator) 등이고, 아날로그 양으로 변환된 회전자의 변위량으로부터 위치 및 속도를 측정한다. 상기 디지털 방식의 측정 장치는 회전식 엔코더(Rotary Encoder) 등이고, 디지털 형태로 변환된 변위량으로부터 위치 및 속도를 측정한다. 본 발명에 있어서, 상기 위치 검출 센서(700)는 레졸버, 및 이와 유사한 센서이다.The position detection sensor 700 detects the position of the rotor of the motor 300 and feeds it back. As a method of measuring the position and speed of the motor 300, there are a method using an analog sensor and a method using a digital sensor. The analog measuring apparatus is a synchro, a resolver, a taco-generator, or the like, and measures a position and a speed from a displacement amount of the rotor converted into an analog amount. The digital measuring device is a rotary encoder or the like, and measures the position and velocity from the displacement amount converted into a digital form. In the present invention, the position detection sensor 700 is a resolver, and similar sensors.

일반적으로 모터 제어 장치는 수학적으로 모델링하여 모터를 제어하는데, (d, q) 좌표계를 사용하고, d축을 자속축으로 하여 제어한다. 이때, 상기 모터 제어 장치는 자속각(θe)로 d-q축을 회전하면서 모터를 제어하게 되는데, 상기 자속각(θe)은 동기 각속도(ω*e)를 적분한 값이고, 상기 동기 각속도(ω*e)는 슬립 각속도(ω*sl)와 회전자 속도(ωr)의 합이다.In general, a motor control device controls a motor by mathematically modeling, using a (d, q) coordinate system and controlling the d-axis as a magnetic flux axis. At this time, the motor control device is to control the motor while rotating the dq axis at the magnetic flux angle (θe), the magnetic flux angle (θe) is a value obtained by integrating the synchronous angular velocity (ω * e), the synchronous angular velocity (ω * e ) Is the sum of slip angular velocity (ω * sl) and rotor speed (ωr).

일반적으로 회전자 권선에 유기된 기전력으로 인해 회전자 도체에 전류가 흐르고, 회전자 전류와 고정자 회전자계와의 상호 작용으로 토크가 발생하여 회전자는 회전하기 시작한다. 상기 제어 유닛(250)은 회전자 시정수를 근거로 슬립 각속도를 연산하는 슬립 각속도 연산부(251)를 포함할 수 있다. 상기 슬립 각속도는 동기 좌표계에서 d축 전류(ie *ds)와 q축 전류(ie *qs)의 비로 나타낼 수 있다. 상기 시정수(Tr)는 회전자 자기 인덕턴스와 회전자 저항의 비이다. 상기 슬립 각속도는 고정자 전류를 d축 전류(자속 성분 전류) ie *ds와 q축 전류(토크 성분 전류) ie *qs를 분배하는 기준이 된다.In general, due to the electromotive force induced in the rotor windings, current flows in the rotor conductor, and torque is generated by the interaction between the rotor current and the stator rotor field and the rotor starts to rotate. The control unit 250 may include a slip angular velocity calculator 251 for calculating a slip angular velocity based on the rotor time constant. The slip angular velocity may be represented by the ratio of the d-axis current i e * ds and the q-axis current i e * qs in the synchronous coordinate system. The time constant Tr is a ratio of the rotor magnetic inductance and the rotor resistance. The slip angular velocity serves as a reference for distributing the stator current to the d-axis current (magnetic flux component current) i e * ds and the q-axis current (torque component current) i e * qs.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 모터 제어 장치는, 상기 감지 신호 값과 기준 신호 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 오류 검출 신호를 출력하는 오류 검출 유닛(800)을 더 포함하는데, 상기 오류 검출 유닛(800)은, 상기 감지 신호의 사인 신호 값과, 코사인 신호 값을 각각 기준 신호 값과 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 오류 검출 신호를 출력한다.2 and 3, the motor control apparatus further includes an error detection unit 800 that compares the detection signal value with a reference signal value and outputs an error detection signal according to a comparison result. The detection unit 800 compares the sine signal value and the cosine signal value of the detection signal with the reference signal value, respectively, and outputs the error detection signal according to the comparison result.

상기 제어 유닛(250)은, 상기 위치 검출 센서(700)에 여자 전류를 인가하고, 상기 감지 신호를 근거로 상기 모터의 회전자 위치를 검출하는 위치 검출부(255)를 더 포함한다. 상기 제어 유닛(250)은 상기 위치 검출부(255)를 통해 검출된 모터의 위치를 이용하여 회전자 속도를 산출하여 전류 제어부로 피드백하는 속도 연산부(256)를 더 포함한다. 상기 제어 유닛(250)은 산출한 속도와 슬립 각속도를 이용하여 동기 각속도를 연산하고, 동기 각속도를 적분하여 자속각을 생성한다.The control unit 250 further includes a position detector 255 for applying an excitation current to the position detection sensor 700 and detecting a rotor position of the motor based on the detection signal. The control unit 250 further includes a speed calculator 256 that calculates a rotor speed by using the position of the motor detected by the position detector 255 and feeds it back to the current controller. The control unit 250 calculates the synchronous angular velocity using the calculated speed and the slip angular velocity, and generates the magnetic flux angle by integrating the synchronous angular velocity.

도 4를 참조하면, 상기 위치 검출부(255)는 상기 위치 검출 센서, 즉 레졸버의 여자 권선에 여자 전류를 인가한다. 상기 위치 검출부(255)는 여자 신호, 예를 들어 10kHz, 5Vpp의 정현파 형태의 신호로 된 여자 전압(Vr)을 상기 레졸버의 여자 권선에 인가하면, 상기 여자 권선에 여자 전류가 흐르고, 레졸버 회전자와 레졸버 고정자의 공극 부분에 자속이 발생한다. 상기 모터(300)의 회전자 회전에 따라 상기 레졸버 회전자도 회전하게 되고, 레졸버의 사인 권선과 코사인 권선으로부터 각각 V1, V2의 출력 신호가 발생한다.Referring to FIG. 4, the position detector 255 applies an excitation current to the excitation winding of the position detection sensor, that is, the resolver. The position detector 255 applies an excitation signal, for example, a sinusoidal voltage of 10 kHz and 5 Vpp to a excitation winding of the resolver, and an excitation current flows through the excitation winding. Magnetic flux is generated in the voids of the rotor and resolver stator. As the rotor rotates, the resolver rotor also rotates, and output signals of V1 and V2 are generated from the sine and cosine windings of the resolver, respectively.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 레졸버는 출력 단자 s1 내지 s4를 구비하고, 레졸버의 출력 신호의 사인 성분은 s1, s3로부터 얻을 수 있고, 코사인 성분은 s2, s4를 통해 얻을 수 있다. 상기 오류 검출 유닛(800)은 상기 레졸버의 출력 단자 s1, s3와 연결되고, 차동 증폭기(811)과 저역 통과 필터(Low Pass Filter; LPF, 821)를 구비하여 V1(Vrsinθ)을 출력한다. 또, 상기 오류 검출 유닛(800)은 오프셋 레퍼런스 전압과 상기 출력 전압 V1을 입력받아 합산하는 합산기(831)와 합산된 전압을 소정 증폭하는 증폭기(841)를 구비하여, 도 7에 도시한 바와 같이, 출력 신호의 사인 성분을 정현파의 형태(Va)로 생성한다. 마찬가지로 상기 오류 검출 유닛(800)은 상기와 같은 방식으로, 도 7에 도시한 바와 같이, 출력 신호의 코사인 성분을 정현파의 형태(Vb)로 생성한다.5 and 6, the resolver includes output terminals s1 to s4, the sine components of the resolver output signal can be obtained from s1 and s3, and the cosine component can be obtained through s2 and s4. The error detection unit 800 is connected to the output terminals s1 and s3 of the resolver, and includes a differential amplifier 811 and a low pass filter LPF 821 to output V1 (Vrsinθ). In addition, the error detection unit 800 includes an adder 831 for receiving and adding an offset reference voltage and the output voltage V1, and an amplifier 841 for amplifying the summed voltage, as shown in FIG. Similarly, the sinusoidal component of the output signal is generated in the form of sinusoidal wave Va. Similarly, the error detection unit 800 generates the cosine component of the output signal in the form of a sine wave (Vb) as shown in FIG. 7.

도 8을 참조하면, 상기 오류 검출 유닛(800)은, 상기 사인 신호 값을 정류하는 제1 정류 모듈(851)과, 상기 제1 정류 모듈(851)을 통해 정류된 사인 신호 값을 제1 기준 값과 비교하는 제1 비교 모듈(861)과, 상기 코사인 신호 값을 정류하는 제2 정류 모듈(852)과, 상기 제2 정류 모듈(852)을 통해 정류된 코사인 신호 값을 제2 기준 값과 비교하는 제2 비교 모듈(862)과, 상기 제1 비교 모듈과 상기 제2 비교 모듈로부터 출력된 비교 결과 값들을 논리합 모듈(870)을 포함하여 구성된다. 상기 제1 정류 모듈과 제2 정류 모듈은 상기 사인 신호 값과 코사인 신호 값은 직류 값으로 정류하고, 상기 제1 비교 모듈과 상기 제2 비교 모듈은 상기 정류된 값들과 미리 설정된 제1 기준 값, 제2 기준값을 각각 비교한다. 예를 들어 상기 제1, 2 기준값들은 각각 1.25 TTL(V)로 설정될 수 있고, 상기 사인 신호 값과 코사인 신호 값이 상기 기준값들 이상이 아니면 오류 검출 신호 '1'을 출력한다. 상기 비교 모듈들의 후단에는 논리합 모듈(870)이 구비되어, 사인 신호 값과 코사인 신호 값, 둘 중 하나라도 '1'을 출력하면, 상기 논리합 모듈(870)은 오류 검출 신호를 제어 유닛(250)에 출력한다. 도 8은 이러한 오류 검출 유닛(800)의 회로의 예를 보인 도이다. 상기 제어 유닛(250)은 상기 오류 검출 신호를 근거로 상기 위치 검출 센서, 즉 레졸버 자체의 오류, 단선, 고장 등을 검출한다. 상기 오류 검출 유닛(800)와 상기 위치 검출부(255)는 하나의 모듈 형태로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 8, the error detection unit 800 may include a first rectifying module 851 for rectifying the sinusoidal signal value and a sinusoidal signal value rectified through the first rectifying module 851 as a first reference. A cosine signal value rectified through the first comparison module 861, a second rectification module 852 rectifying the cosine signal value, and the second rectification module 852, and a second reference value. And a second comparison module 862 for comparing and a logical sum module 870 for the comparison result values output from the first comparison module and the second comparison module. The first rectifying module and the second rectifying module rectify the sinusoidal signal value and the cosine signal value into a direct current value, and the first comparing module and the second comparing module are configured with the rectified values and a first preset reference value; The second reference values are compared respectively. For example, the first and second reference values may be set to 1.25 TTL (V), respectively, and output an error detection signal '1' if the sine signal value and the cosine signal value are not greater than or equal to the reference values. The logical sum module 870 is provided at a rear end of the comparison modules, and if any one of a sine signal value and a cosine signal value is outputted as '1', the logical sum module 870 outputs an error detection signal to the control unit 250. Output to. 8 shows an example of a circuit of such an error detection unit 800. The control unit 250 detects an error, disconnection, failure, etc. of the position detection sensor, that is, the resolver itself, based on the error detection signal. The error detection unit 800 and the position detection unit 255 may be configured in a module form.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 모터 제어 장치는, 상기 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 검출하는 전류 검출 유닛(270)을 더 포함하여 구성된다. 상기 전류 검출 유닛(270)은 상기 인버터(230)와 상기 모터(300)의 사이에 연결되어 각 상의 모터 구동 전류를 검출한다. 상기 전류 검출 유닛(270)으로는 일반적으로 연속적으로 상기 모터 구동 전류를 검출하는 전류 트랜스듀서(Current Transducer)를 사용한다. 상기 전류 트랜스듀서는 상기 모터 구동 전류를 검출하여 이를 전압 신호로 변환하여 상기 제어 유닛(250)에 출력한다. 또한, 상기 전류 트랜스듀서는 펄스 폭 변조의 전 구간에서 상기 모터 구동 전류를 검출한다. 예를 들어, 3상 모터의 경우에 상기 전류 검출 유닛(270)은 3상으로 인가되는 전류(ia, ib, ic) 전부를 검출하거나, 그 중 2상(ia, ib)만을 검출하여 ic를 연산한 다음, 이를 상기 제어 유닛(250)에 출력한다. 상기 제어 유닛(250)은 인터럽트 신호를 발생하여 상기 검출된 모터 구동 전류에 따른 전압 신호를 샘플링한다. Referring to FIG. 3, the motor control apparatus according to the present invention further includes a current detection unit 270 that detects a motor driving current applied to the motor. The current detection unit 270 is connected between the inverter 230 and the motor 300 to detect the motor driving current of each phase. The current detection unit 270 generally uses a current transducer that continuously detects the motor driving current. The current transducer detects the motor driving current, converts it into a voltage signal, and outputs the converted voltage signal to the control unit 250. In addition, the current transducer detects the motor driving current in the entire section of the pulse width modulation. For example, in the case of a three-phase motor, the current detection unit 270 detects all of the currents (ia, ib, ic) applied to the three phases, or detects only two phases (ia, ib) of the ic. After calculation, it is output to the control unit 250. The control unit 250 generates an interrupt signal to sample a voltage signal according to the detected motor driving current.

상기 제어 유닛(250)은, 상기 모터 구동 전류를 동기 좌표계로 변환하는 좌표 변환부(252)와, 상기 토크 지령과 상기 자속 지령을 입력받고, 상기 좌표 변환부를 통해 변환된 모터 구동 전류를 입력받아 전압 지령을 출력하는 전류 제어부(253)와, 상기 전압 지령에 따라 상기 제어신호를 생성하여 상기 인버터에 출력하는 펄스 폭 변조 제어부(이하, PWM 제어부)(254)를 더 포함하여 구성된다.The control unit 250 receives a coordinate converting unit 252 for converting the motor driving current into a synchronous coordinate system, the torque command and the magnetic flux command, and receives the converted motor driving current through the coordinate converting unit. And a pulse width modulation controller (hereinafter referred to as PWM controller) 254 for generating the control signal according to the voltage command and outputting the control signal to the inverter.

전류 제어부(253)는 전류 지령과 모터 구동 전류를 입력받고, 전압 지령을 출력한다. 상기 전류 제어부(253)는 d축 전류 지령 (ie *ds)과 q축 전류 지령 (ie *qs)를 입력받는다. 상기 전류 제어부(253)는, 상기 q축 전류 지령(ie *qs)을 비례 적분하고, 필터링하여 q축 동기좌표계 전압 지령(Ve *q)을 출력한다. 즉, 상기 전류 제어부(253)는 상기 q축 전류 지령(ie *qs)과 모터 구동 전류를 좌표 변환부(252)가 좌표 변환한 상기 q축 출력 전류(ieq)를 비교하고, 이의 차, 즉 전류 오차를 비례 적분하고 필터링하여 q축 전압 지령(Ve *q)을 출력한다. 한편, 상기 전류 제어부(253)는 상기 d축 전류지령(ie *ds)을 역시 비례 적분하고 필터링하여 d축 동기좌표계 전압 지령(Ve*d)을 출력한다. 즉, 상기 전류 제어부(253)는 상기 d축 전류지령(ie *ds)과 상기 전류 검출 유닛(270)을 통해 검출된 모터 구동 전류를 좌표 변환한 상기 d축 출력 전류(ied)를 비교하고, 이의 차, 즉 전류 오차를 비례 적분하고 필터링하여 d축 전압 지령(Ve *d)을 PWM 제어부(254)에 출력한다. 여기서, e는 동기좌표계를 나타낸다.The current controller 253 receives a current command and a motor driving current and outputs a voltage command. The current control unit 253 receives a d-axis current command (i e * ds) and a q-axis current command (i e * qs). The current control unit 253 proportionally integrates the q-axis current command i e * qs, and filters and outputs the q-axis synchronous coordinate system voltage command V e * q. That is, the current controller 253 compares the q-axis current command (i e * qs) and the q-axis output current (i e q) by which the coordinate conversion unit 252 coordinate-converts the motor driving current. The q-axis voltage command (V e * q) is output by proportionally integrating and filtering the difference, that is, the current error. The current controller 253 also proportionally integrates and filters the d-axis current command i e * ds to output a d-axis synchronous coordinate system voltage command V e * d. That is, the current control unit 253 is the d-axis current command (i e * ds) and the d-axis output current (i e d) of the coordinate conversion of the motor drive current detected through the current detection unit 270 The difference, that is, the current error, is proportionally integrated and filtered to output the d-axis voltage command Ve * d to the PWM controller 254. Here, e represents a synchronous coordinate system.

PWM 제어부(254)는 제어주기(Ts) 동안 상기 인버터(230)에서 출력 가능한 유효 전압 벡터들을 합성하여 상기 전압지령을 추종하도록 상기 제어 신호를 생성하여 상기 인버터(230)로 출력한다. 상기 인버터가 IGBT와 같은 스위칭 소자로 되어 있는 경우에, 상기 제어 신호는 게이트 입력 신호(Gating signal)가 된다.The PWM controller 254 generates the control signal and outputs the control signal to follow the voltage command by synthesizing the valid voltage vectors output from the inverter 230 during the control period Ts. When the inverter is a switching element such as an IGBT, the control signal becomes a gate input signal.

상기 제어 유닛(250)은 동기좌표계 전압 지령을 정지좌표계 전압 지령으로 변환하는 동기좌표 역변환부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 동기좌표 역변환부는 전류 제어부(253)와 PWM 제어부(254)의 사이에 배치되고, 동기좌표계 전압 지령(Ve*d, Ve*q)을 정지좌표계 전압 지령(Vs *)인 (Vs *d, Vs *q)으로 변환한다. 여기서, e는 동기좌표계를, s는 정지좌표계를 나타낸다. PWM 제어부는 상기 정지좌표계의 전압 지령을 구동하고자 하는 모터 형태에 맞게 변환하여 출력한다. 예를 들어 3상 모터의 경우에, 상기 PWM 제어부는 상기 정지좌표계의 전압 지령을 3상의 전압 지령(Va*, Vb*, Vc*)으로 변환하여 출력한다. 상기 동기좌표 역변환부는 상기 PWM 제어부(254)에 포함될 수 있다. 상기 PWM 제어부(254)는 각 상에 대한 전압 지령을 근거로 제어신호를 생성하고, 상기 제어신호를 인버터에 출력하여 상기 인버터 내의 스위칭 소자를 개폐한다.The control unit 250 may further include a synchronous coordinate inverse transform unit (not shown) for converting the synchronous coordinate system voltage command into the stationary coordinate system voltage command. The synchronous coordinate inverse transform unit is disposed between the current control unit 253 and the PWM control unit 254, and the synchronous coordinate system voltage command (V e * d, V e * q) is a stop coordinate system voltage command (V s * ), which is (V). s * d, V s * q). Here, e represents a synchronous coordinate system and s represents a static coordinate system. The PWM controller converts and outputs the voltage command of the stationary coordinate system according to the type of motor to be driven. For example, in the case of a three-phase motor, the PWM controller converts the voltage command of the stationary coordinate system into a three-phase voltage command Va * , Vb * , Vc * and outputs it. The synchronous coordinate inverse converter may be included in the PWM controller 254. The PWM control unit 254 generates a control signal based on the voltage command for each phase, and outputs the control signal to the inverter to open and close the switching element in the inverter.

상기 모터 제어 장치 또는 상기 전기 자동차는, 상기 위치 검출 센서(700)에 오류, 단선, 고장 등이 발생하면, 이를 외부나 사용자 등에게 알리는 출력 유닛(900)을 더 포함한다. 여기서, 상기 출력 유닛(900)은 LCD 등의 디스플레이 장치이거나, 알람 등의 음향 장치이거나, LED 등의 시각 장치일 수 있다.The motor control apparatus or the electric vehicle further includes an output unit 900 which notifies an external user, a user, or the like when an error, disconnection, or failure occurs in the position detection sensor 700. The output unit 900 may be a display device such as an LCD, an acoustic device such as an alarm, or a visual device such as an LED.

도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 전기 자동차의 모터 제어 방법은, 토크 지령과 자속 지령을 근거로 모터를 구동하는 단계(S100)와, 상기 모터의 회전자 위치를 감지하여 감지 신호를 생성하는 단계(S200)와, 상기 감지 신호의 사인 신호 값과 코사인 신호 값을 각각 기준 값과 비교하는 단계(S300)와, 상기 비교하는 단계의 비교 결과를 근거로 상기 모터의 회전자 위치를 감지하는 수단의 오류를 검출하는 단계(S400 내지 S700)를 포함하여 구성된다. 이하 장치의 구성은 도 1 내지 도 8을 참조한다.Referring to FIG. 9, the method for controlling a motor of an electric vehicle according to the present invention includes driving a motor based on a torque command and a magnetic flux command (S100), and generating a detection signal by detecting a rotor position of the motor. Means for detecting the rotor position of the motor based on the comparison result of the step (S200), the step of comparing the sine signal value and the cosine signal value of the detection signal with the reference value (S300), respectively; It is configured to include the step of detecting errors (S400 to S700). Hereinafter, the configuration of the apparatus will be described with reference to FIGS. 1 to 8.

상기 전기 자동차의 모터 제어 장치는, 상기 오류의 검출 결과, 상기 모터의 회전자 위치 감지에 오류가 없으면, 즉 회전자 위치 센서 자체의 오류, 단선, 고장 등이 없으면, 회전자 위치를 검출하고(S400), 속도를 연산하여(S500) 인버터를 제어하는 신호를 발생한다(S600). 반면, 상기 전기 자동차의 모터 제어 장치는, 상기오류의 검출 결과, 상기 회전자 위치 센서 자체에 오류, 단선, 고장 등이 발생하면, 이를 외부나 사용자 등에게 알린다(S700).The motor control apparatus of the electric vehicle detects the rotor position if there is no error in detecting the rotor position of the motor, that is, if there is no error, disconnection, failure, etc. of the rotor position sensor itself ( S400, the speed is calculated (S500) to generate a signal for controlling the inverter (S600). On the other hand, the motor control apparatus of the electric vehicle, when a failure, disconnection, failure, etc. occur in the rotor position sensor itself as a result of the detection of the error, notifies the external or the user (S700).

상기 오류를 검출하는 단계는 상기 사인 신호 값을 정류하고, 정류된 사인 신호 값을 제1 기준 값과 비교하는 과정과, 상기 코사인 신호 값을 정류하고, 정류된 코사인 신호 값을 제2 기준 값과 비교하는 과정을 포함한다. 예를 들어 상기 제1, 2 기준값들은 각각 1.25 TTL(V)로 설정될 수 있고, 상기 사인 신호 값과 코사인 신호 값이 상기 기준값들 이상이 아니면 오류 검출 신호 '1'을 출력한다. 상기 전기 자동차의 모터 제어 장치는 논리합을 이용하여, 사인 신호 값과 코사인 신호 값, 둘 중 하나라도 '1'을 출력하면, 모터 회전자 위치를 감지하는 수단의 오류를 검출한다.The detecting of the error may include rectifying the sine signal value, comparing the rectified sine signal value with a first reference value, rectifying the cosine signal value, and converting the rectified cosine signal value with a second reference value. The process of comparison is included. For example, the first and second reference values may be set to 1.25 TTL (V), respectively, and output an error detection signal '1' if the sine signal value and the cosine signal value are not greater than or equal to the reference values. The motor control apparatus of the electric vehicle detects an error of the means for detecting the motor rotor position by outputting '1' at least one of a sine signal value and a cosine signal value using a logical sum.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 모터 제어 장치와, 이를 포함하는 전기 자동차, 및 이의 모터 제어 방법은, 간단한 회로를 이용하여 모터의 위치를 감지하는 레졸버 등의 위치 검출 센서 자체의 오류나 고장을 검출할 수 있고, 이를 사용자 등에 알리며, 위치 검출 센서 자체에 오류나 고장이 없는 경우에만 모터의 위치 정보를 이용하여 인버터를 제어함으로써 더욱 정밀하게 모터 제어를 수행하도록 한다.As described above, the motor control apparatus according to the present invention, an electric vehicle including the same, and a motor control method thereof include an error or failure of a position detection sensor itself such as a resolver for detecting a position of a motor using a simple circuit. It can detect, inform the user, etc., and perform the motor control more precisely by controlling the inverter using the motor position information only when there is no error or failure in the position detection sensor itself.

100: 배터리 110: 컨버터
200: 모터 제어 장치 210: 직류 링크 커패시터
230: 인버터 250: 제어 유닛
300: 모터 700: 위치 검출 센서
800: 오류 검출 유닛 900: 출력 유닛100: battery 110: converter
200: motor control device 210: DC link capacitor
230: inverter 250: control unit
300: motor 700: position detection sensor
800: error detection unit 900: output unit

Claims (11)

복수의 스위칭 소자를 구비하고, 제어신호에 따라 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환하여 모터에 출력하는 인버터;
여자 권선과, 사인 권선 및 코사인 권선을 구비하고, 상기 여자 권선에 인가된 여자 전류를 이용하여 상기 모터의 회전자 위치를 감지하며, 상기 사인 권선 및 코사인 권선으로 감지 신호를 출력하는 위치 검출 센서;
상기 감지 신호 값과 기준 신호 값을 비교하고, 비교 결과에 따라 오류 검출 신호를 출력하는 오류 검출 유닛; 및
상기 오류 검출 신호를 근거로 상기 위치 검출 센서 자체의 오류를 판단하고, 토크 지령과 자속 지령을 근거로 상기 제어신호를 생성하여 상기 인버터에 출력하는 제어 유닛;을 포함하고,
상기 오류 검출 유닛은,
상기 사인 권선을 통해 출력된 사인 신호 값과 제1 기준 신호 값을 비교하고, 상기 코사인 권선을 통해 출력된 코사인 신호 값과 제2 기준 신호 값을 비교하며, 각각의 신호 비교 결과에 따라 상기 오류 검출 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.An inverter having a plurality of switching elements and converting a DC voltage into a motor driving voltage according to a control signal and outputting the motor to a motor;
A position detection sensor having an excitation winding, a sinusoidal winding, and a cosine winding, and detecting a rotor position of the motor by using an excitation current applied to the excitation winding, and outputting a sensing signal to the sinusoidal and cosine windings;
An error detection unit comparing the detection signal value with a reference signal value and outputting an error detection signal according to a comparison result; And
And a control unit for determining an error of the position detection sensor itself based on the error detection signal, and generating and outputting the control signal to the inverter based on a torque command and a magnetic flux command.
The error detection unit,
Compare the sine signal value output through the sine winding and the first reference signal value, compare the cosine signal value and the second reference signal value output through the cosine winding, and detect the error according to the result of each signal comparison A motor control device, characterized in that for outputting a signal. 삭제delete 제1 항에 있어서, 상기 오류 검출 유닛은,
상기 사인 신호 값을 정류하는 제1 정류 모듈;
상기 제1 정류 모듈을 통해 정류된 사인 신호 값을 제1 기준 값과 비교하는 제1 비교 모듈;
상기 코사인 신호 값을 정류하는 제2 정류 모듈;
상기 제2 정류 모듈을 통해 정류된 코사인 신호 값을 제2 기준 값과 비교하는 제2 비교 모듈; 및
상기 제1 비교 모듈과 상기 제2 비교 모듈로부터 출력된 비교 결과 값들을 논리합 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.The method of claim 1, wherein the error detection unit,
A first rectifying module for rectifying the sine signal value;
A first comparison module comparing the sinusoidal signal value rectified through the first rectification module with a first reference value;
A second rectifying module for rectifying the cosine signal value;
A second comparing module comparing the cosine signal value rectified through the second rectifying module with a second reference value; And
And a logical sum module configured to compare the comparison result values output from the first comparison module and the second comparison module. 제1 항 또는 제3 항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
상기 위치 검출 센서에 여자 전류를 인가하고, 상기 감지 신호를 근거로 상기 모터의 회전자 위치를 검출하는 위치 검출부;를 포함하는 모터 제어 장치.The method according to claim 1 or 3, wherein the control unit,
And a position detector configured to apply an excitation current to the position detection sensor and detect a rotor position of the motor based on the detection signal. 제4 항에 있어서,
상기 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 검출하는 전류 검출 유닛;을 더 포함하는 모터 제어 장치.5. The method of claim 4,
And a current detection unit for detecting a motor driving current applied to the motor. 제5 항에 있어서, 상기 제어 유닛은,
상기 모터 구동 전류를 동기 좌표계로 변환하는 좌표 변환부;
상기 토크 지령과 상기 자속 지령을 입력받고, 상기 좌표 변환부를 통해 변환된 모터 구동 전류를 입력받아 전압 지령을 출력하는 전류 제어부; 및
상기 전압 지령에 따라 상기 제어신호를 생성하여 상기 인버터에 출력하는 펄스 폭 변조 제어부;를 더 포함하는 모터 제어 장치.The method of claim 5, wherein the control unit,
A coordinate converter converting the motor driving current into a synchronous coordinate system;
A current controller configured to receive the torque command and the magnetic flux command, receive a motor driving current converted through the coordinate converter, and output a voltage command; And
And a pulse width modulation controller configured to generate the control signal according to the voltage command and output the generated control signal to the inverter. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
상기 위치 검출 센서에 오류가 발생하면, 외부에 오류 발생을 알리는 출력 유닛;을 더 포함하는 모터 제어 장치.The method according to claim 1 or 3,
And an output unit notifying an error occurrence to the outside when an error occurs in the position detection sensor. 직류 전원을 공급하는 배터리;
상기 배터리로부터 직류 전원을 공급받는 모터 제어 장치와, 상기 모터 제어 장치에 의해 구동되어 회전력을 발생하는 모터로 구성된 동력 모듈;
상기 동력 모듈에 의해 회전되는 복수의 바퀴들; 및
노면의 진동이 차체에 전달되는 것을 차단하는 전후륜 현가장치;를 포함하는 전기 자동차에 있어서,
상기 모터 제어 장치는,
여자 권선과, 사인 권선 및 코사인 권선을 구비하고, 상기 여자 권선에 인가된 여자 전류를 이용하여 상기 모터의 회전자 위치를 감지하며, 상기 사인 권선 및 코사인 권선으로 감지 신호를 출력하는 위치 검출 센서;
상기 사인 권선을 통해 출력된 사인 신호 값과 제1 기준 신호 값을 비교하고, 상기 코사인 권선을 통해 출력된 코사인 신호 값과 제2 기준 신호 값을 비교하며, 각각의 신호 비교 결과에 따라 오류 검출 신호를 출력하는 오류 검출 유닛; 및
상기 오류 검출 신호를 근거로 상기 위치 검출 센서 자체의 오류를 판단하는 제어 유닛;을 포함하는 전기 자동차.A battery for supplying DC power;
A power module comprising a motor control device supplied with DC power from the battery, and a motor driven by the motor control device to generate rotational force;
A plurality of wheels rotated by the power module; And
An electric vehicle comprising: a front and rear wheel suspension device for preventing vibration of a road surface from being transmitted to a vehicle body.
The motor control device includes:
A position detection sensor having an excitation winding, a sinusoidal winding, and a cosine winding, and detecting a rotor position of the motor by using an excitation current applied to the excitation winding, and outputting a sensing signal to the sinusoidal and cosine windings;
Comparing the sine signal value output through the sine winding and the first reference signal value, and compares the cosine signal value and the second reference signal value output through the cosine winding, and the error detection signal according to the comparison result of each signal An error detection unit for outputting a; And
And a control unit for determining an error of the position detection sensor itself based on the error detection signal. 삭제delete 제8 항에 있어서, 상기 오류 검출 유닛은,
상기 사인 신호 값을 정류하는 제1 정류 모듈;
상기 제1 정류 모듈을 통해 정류된 사인 신호 값을 제1 기준 값과 비교하는 제1 비교 모듈;
상기 코사인 신호 값을 정류하는 제2 정류 모듈;
상기 제2 정류 모듈을 통해 정류된 코사인 신호 값을 제2 기준 값과 비교하는 제2 비교 모듈; 및
상기 제1 비교 모듈과 상기 제2 비교 모듈로부터 출력된 비교 결과 값들을 논리합 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차.The method of claim 8, wherein the error detection unit,
A first rectifying module for rectifying the sine signal value;
A first comparison module comparing the sinusoidal signal value rectified through the first rectification module with a first reference value;
A second rectifying module for rectifying the cosine signal value;
A second comparing module comparing the cosine signal value rectified through the second rectifying module with a second reference value; And
And a logical sum module for comparing result values output from the first comparison module and the second comparison module. 삭제delete
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