KR101555139B1 - 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어장치 및 방법 - Google Patents

전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

이 발명은, 모든 운전 영역에서 최적의 고정자 d-q축 전류 지령을 자동으로 찾아서 운전함으로써 정밀한 결과값을 얻을 있으며, 전류맵 작성시간을 단축시킬 수 있는, 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어장치 및 방법에 관한 것으로서,
현재 토크(Tq(k))가 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))보다 큰 경우에 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크면 제1 오토 모드를 실행하고 크지 않으면 제2 오토 모드를 실행하며, 현재 토크가 이전 샘플링 토크보다 크지 않은 경우에 현재 베타각(Beta(k)이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크면 제2 오토 모드를 실행하고 크지 않으면 제1 오토 모드를 실행하는 베타각 산출부와, 상기한 베타각 산출부로부터 출력되는 베타각을 이용하여 전류를 산출하는 전류 산출부와, 상기한 전류 산출부로부터 출력되는 전류를 이용하여 전압을 산출하는 전압 산출부와, 상기한 전압 산출부로부터 출력되는 전압을 펄스폭 변조하여 모터로 출력하는 PWM 인버터를 포함하여 이루어진다.

Description

전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어장치 및 방법{Device and method for the maximum torque tracking control of motor for traction of EV }
이 발명은 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 모든 운전 영역에서 최적의 고정자 d-q축 전류 지령을 자동으로 찾아서 운전함으로써 정밀한 결과값을 얻을 있으며, 전류맵 작성시간을 단축시킬 수 있는, 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
화석연료가 고갈되어 감에 따라 휘발유, 경유 등과 같은 화석연료를 사용하는 차량 대신에 배터리에 저장된 전기 에너지를 이용하여 모터를 구동하는 전기 자동차의 개발이 이루어지고 있다. 상기 전기 자동차는, 충전 배터리에 저장된 전기 에너지만을 이용하여 모터를 구동하는 순수 전기 차량, 광전지를 이용하여 모터를 구동하는 태양전지 차량, 수소연료를 사용하는 연료전지를 이용하여 모터를 구동하는 연료전지 차량, 화석연료를 이용하여 엔진을 구동하고 전기를 이용하여 모터를 구동함으로써 엔진과 모터를 병용하는 하이브리드 차량 등으로 구분된다.
전기 자동차는 모터가 동력원으로서 중요한 역할을 담당하게 되는데, IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)는 릴럭턴스(Reluctance) 토크를 이용할 수 있어 출력이 높고, 약계자 제어를 통해 넓은 속도 영역에서 운전이 가능하므로 전기 자동차 구동용 모터로서 주로 사용된다.
상기한 IPMSM의 구동은 정토크 영역에서 단위 전류당 최대 토크가 발생하도록 운전하는 MTPA(Maximum Torque Per Ampere Control) 제어 기법과 일정 출력 영역에서 최대 토크를 발생시킬 수 있는 약자속 제어(Field Weakening control) 기법이 사용된다. 이러한 제어기법들을 사용하여 정밀한 토크제어를 하기 위해서는 전류와 속도에 따라 변화하는 인덕턴스와 손실을 해석하여 토크 특성에 반영하여야 한다.
하지만, 이러한 이론적인 제어기법은 매우 복잡하며 변화하는 파라미터로 인해 그 신뢰성이 낮은 단점이 있다.
일반적으로 이러한 단점을 보완하기 위해, 특정속도에서의 d-q축 전류 또는 자속과 토크에 대한 2D 록업테이블(Look-up Table) 작성 기법이 주로 사용된다. 2D 록업테이블 작성 기법을 이용할 경우 손실 및 인덕턴스의 포화 특성이 반영되어 제정수 변화에 강인한 장점이 있으며, 단위 전류당 최대 토크로 운전할 수 있으므로 효율이 높아진다.
그러나, 이러한 룩업테이블 작성 기법의 경우 전류 및 속도에 대한 토크 특성 또는 자속에 대한 토크 특성을 전 운전구간에서 시험을 통해서 얻게 되므로, 정밀한 결과값을 얻기 힘들고, 전류맵 작성에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 모든 운전 영역에서 최적의 고정자 d-q축 전류 지령을 자동으로 찾아서 운전함으로써 정밀한 결과값을 얻을 있으며, 전류맵 작성시간을 단축시킬 수 있는, 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 장치의 구성은, 현재 토크(Tq(k))가 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))보다 큰 경우에 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크면 제1 오토 모드를 실행하고 크지 않으면 제2 오토 모드를 실행하며, 현재 토크가 이전 샘플링 토크보다 크지 않은 경우에 현재 베타각(Beta(k)이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크면 제2 오토 모드를 실행하고 크지 않으면 제1 오토 모드를 실행하는 베타각 산출부와, 상기한 베타각 산출부로부터 출력되는 베타각을 이용하여 전류를 산출하는 전류 산출부와, 상기한 전류 산출부로부터 출력되는 전류를 이용하여 전압을 산출하는 전압 산출부와, 상기한 전압 산출부로부터 출력되는 전압을 펄스폭 변조하여 모터로 출력하는 PWM 인버터를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 장치의 구성은, 상기한 베타각 산출부가 제1 오토 모드를 실행하는 경우에, 전류지령신호로부터 모터가 전동 영역인지를 판단하여, 모터가 전동영역인 경우에 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하고, 모터가 전동영역이 아닌 발전영역인 경우에 기준 베타각에 증분(ㅿB)을 빼면 바람직하다.
이 발명의 장치의 구성은, 상기한 베타각 산출부가 제2 오토 모드를 실행하는 경우에, 전류지령신호로부터 모터가 전동 영역과 제한전압 인지를 판단하여, 모터가 전동영역이면서 제한전압 이상인 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하고, 모터가 전동영역이면서 제한전압 이상이 아닌 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 빼고, 모터가 전동 영역이 아닌 발전영역이면서 제한전압 이상인 경우에 기준베타각에 증분(ㅿB)을 빼고, 모터가 전동 영역이 아닌 발전영역이면서 제한전압 이상이 아닌 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하면 바람직하다.
이 발명의 장치의 구성은, 상기한 전류 산출부는 다음의 수식을 이용하여 전류(ir ds, ir qs)를 산출하면 바람직하다.
Figure 112014031027170-pat00001
Figure 112014031027170-pat00002
이 발명의 장치의 구성은, 상기한 전압 산출부는 다음의 수식을 이용하여 전압(vr ds, vr qs)을 산출하면 바람직하다.
Figure 112014031027170-pat00003
Figure 112014031027170-pat00004
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 방법의 구성은, 토크 센서를 이용하여 토크를 측정하는 단계와, 현재 토크(Tq(k))와 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))가 같은지를 비교하여 현재 토크(Tq(k))가 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))보다 큰 경우에 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰지를 판단하는 단계와, 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰 경우에 제1 오토 모드를 실행하고 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크지 않은 경우에 제2 오토 모드를 실행하는 단계와, 현재 토크가 이전 샘플링 토크보다 크지 않은 경우에 현재 베타각(Beta(k)이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰지를 판단하는 단계와, 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰 경우에 제2 오토 모드를 실행하고 현재 베타각(Beta(k-)이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크지 않은 경우에 제1 오토 모드를 실행하는 단계와, 전류 및 전압을 산출하는 단계를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 제1 오토 모드는, 전류지령신호로부터 모터가 전동 영역인지를 판단하는 단계와, 모터가 전동영역인 경우에 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하는 단계와, 모터가 전동영역이 아닌 발전영역인 경우에 기준 베타각에 증분(ㅿB)을 빼는 단계를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 제2 오토 모드는, 전류지령신호로부터 모터가 전동 영역과 제한전압 인지를 판단하여, 모터가 전동영역이면서 제한전압 이상인 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하는 단계와, 모터가 전동영역이면서 제한전압 이상이 아닌 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 빼는 단계와, 모터가 전동 영역이 아닌 발전영역이면서 제한전압 이상인 경우에 기준베타각에 증분(ㅿB)을 빼는 단계와, 모터가 전동 영역이 아닌 발전영역이면서 제한전압 이상이 아닌 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하는 단계를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 방법의 구성은, 다음의 수식을 이용하여 전류(ir ds, ir qs)를 산출하면 바람직하다.
Figure 112014031027170-pat00005
Figure 112014031027170-pat00006
이 발명의 방법의 구성은, 다음의 수식을 이용하여 전압(vr ds, vr qs)을 산출하면 바람직하다.
Figure 112014031027170-pat00007
Figure 112014031027170-pat00008
이 발명은, 모든 운전 영역에서 최적의 고정자 d-q축 전류 지령을 자동으로 찾아서 운전함으로써 정밀한 결과값을 얻을 있으며, 전류맵 작성시간을 단축시킬 수 있는, 효과를 갖는다.
도 1은 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어장치의 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법의 동작 흐름도이다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법의 제1 오토모드의 동작 흐름도이다.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법의 제2 오토모드의 동작 흐름도이다.
도 5는 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법의 베타각의 이동경로를 보여주는 도면이다.
도 6은 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법의 실험결과를 보여주는 도면이다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
또한, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 일예로서, 방향에 관한 용어는 설명상의 편의를 위하여 도면상에 표현된 위치를 기준으로 설정하기로 한다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어장치의 구성은, 현재 토크(Tq(k))가 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))보다 큰 경우에 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크면 제1 오토 모드를 실행하고 크지 않으면 제2 오토 모드를 실행하며, 현재 토크가 이전 샘플링 토크보다 크지 않은 경우에 현재 베타각(Beta(k)이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크면 제2 오토 모드를 실행하고 크지 않으면 제1 오토 모드를 실행하는 베타각 산출부(1)와, 상기한 베타각 산출부(1)로부터 출력되는 베타각을 이용하여 전류를 산출하는 전류 산출부(2)와, 상기한 전류 산출부(2)로부터 출력되는 전류를 이용하여 전압을 산출하는 전압 산출부(3)와, 상기한 전압 산출부(3)로부터 출력되는 전압을 펄스폭 변조하여 모터(5)로 출력하는 PWM 인버터(4)를 포함하여 이루어진다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법의 구성은, 동작이 시작되는 단계(S10)와, 토크 센서를 이용하여 토크를 측정하는 단계(S20)와, 현재 토크(Tq(k))와 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))가 같은지를 비교하여 판단하는 단계(S30)와, 현재 토크(Tq(k))와 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))가 다른 경우에 현재 토크(Tq(k))가 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))보다 큰지를 판단하는 단계(S40)와, 현재 토크(Tq(k))가 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))보다 큰 경우에 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰지를 판단하는 단계(S50)와, 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰 경우에 제1 오토 모드를 실행하는 단계(S60)와, 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크지 않은 경우에 제2 오토 모드를 실행하는 단계(S70)와, 현재 토크가 이전 샘플링 토크보다 크지 않은 경우에 현재 베타각(Beta(k)이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰지를 판단하는 단계(S80)와, 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰 경우에 제2 오토 모드를 실행하는 단계(S90)와, 현재 베타각(Beta(k-)이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크지 않은 경우에 제1 오토 모드를 실행하는 단계(S100)와, 전류 및 전압을 산출하는 단계(S110)와, 동작을 종료하는 단계(S110)를 포함하여 이루어진다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법의 제1 오토모드의 동작 흐름도이다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법의 제1 오토모드의 구성은, 동작이 시작되는 단계(S210)와, 전류지령신호로부터 모터가 전동 영역인지를 판단하는 단계(S220)와, 모터가 전동영역인 경우에 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하는 단계(S230)와, 모터가 전동영역이 아닌 발전영역인 경우에 기준 베타각에 증분(ㅿB)을 빼는 단계(S240)와, 동작을 종료하고 리턴하는 단계(S250)를 포함하여 이루어진다.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법의 제2 오토 모드의 동작 흐름도이다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법의 제2 오토 모드의 구성은, 동작이 시작되는 단계(S310)와, 전류지령신호로부터 모터가 전동 영역인지를 판단하는 단계(S320)와, 모터가 전동영역인 경우에는 제한전압 이상인지를 판단하는 단계(S330)와, 제한전압 이상인 경우에 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하는 단계(S340)와, 제한전압 이상이 아닌 경우에 기준베타각에 증분(ㅿB)을 빼는 단계(S350)와, 모터가 전동 영역이 아닌 발전영역인 경우에 제한전압 이상인지를 판단하는 단계(S360)와, 제한전압 이상인 경우에 기준베타각에 증분(ㅿB)을 빼는 단계(S370)와, 제한전압 이상이 아닌 경우에 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하는 단계(S380)와, 동작을 종료하고 리턴하는 단계(S390)를 포함하여 이루어진다.
이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법은, 토크 센서로부터 토크 정보를 획득하여 고정된 전류지령에 대해 최대 토크가 발생하는 베타각(
Figure 112014031027170-pat00009
)을 추종한다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어장치 및 방법의 작용은 다음과 같다.
동작이 시작되면(S10), 베타각 산출부(1)는 토크 센서(도시되지 않음)를 이용하여 토크를 측정한다(S20).
다음에 베타각 산출부(1)는 현재 토크((Tq(k))와 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))가 같은지를 비교하여(S30), 현재 토크(Tq(k))와 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))가 다른 경우에 현재 토크(Tq(k))가 이전 샘플링 토크(Tq(k))보다 큰지를 판단한다(S40).
현재 토크(Tq(k))가 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))보다 큰 경우에 베타각 산출부(1)는 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰지를 판단하여(S50), 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰 경우에 제1 오토 모드를 실행한다(S60).
제1 오토 모드는, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 동작이 시작되면(S210), 전류지령신호로부터 모터가 전동 영역인지를 판단하여(S220), 모터가 전동영역인 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하고(S230), 모터가 전동영역이 아닌 발전영역인 경우에는 기준 베타각에 증분(ㅿB)을 뺀 후(S240), 리턴하게 된다(S250).
현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크지 않은 경우에 베타각 산출부(1)는 제2 오토 모드를 실행한다(S70).
제2 오토 모드는, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 동작이 시작되면(S310), 전류지령신호로부터 모터가 전동 영역과 제한전압 인지를 판단하여(S320, S330), 모터가 전동영역이면서 제한전압 이상인 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하고(S340), 모터가 전동영역이면서 제한전압 이상이 아닌 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 빼고(S350)와, 모터가 전동 영역이 아닌 발전영역이면서 제한전압 이상인 경우에 기준베타각에 증분(ㅿB)을 빼고(S360, S370)와, 모터가 전동 영역이 아닌 발전영역이면서 제한전압 이상이 아닌 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더한 후에(S380), 리턴하게 된다(S390).
현재 토크(Tq(k))가 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))보다 크지 않은 경우에 베타각 산출부(1)는 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰지를 판단하여(S80), 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰 경우에 위에서 설명한 제2 오토 모드를 실행한다(S90).
현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크지 않은 경우에 베타각 산출부(1)는 위에서 설명한 제1 오토 모드를 실행한다(S100).
도 5는 베타각 산출부(1)로부터 산출되어 출력되는 베타각(
Figure 112014031027170-pat00010
)의 이동경로를 보여주는 도면으로서, x축은 d축이고, y축은 q축을 의미한다.
Figure 112014031027170-pat00011
축 좌표계의 2사분면(전동영역)과 3사분면(발전영역)에서의 베타각(
Figure 112014031027170-pat00012
) 변화는 서로 상반되므로 동작영역을 구분하여야 한다.
도 5에서, 궤적 OA에 해당하는 영역에서는 최대 토크가 발생하도록 베타각(
Figure 112014031027170-pat00013
)을 조정하여 최대토크를 추종한다. 그리고, 궤적 AD에 해당하는 약자속 영역에서는 베타각(
Figure 112014031027170-pat00014
)을조정하여 최대토크를 추종하되 현재 운전점이 전압제한타원 경계선에 근접할 경우 베타각(
Figure 112014031027170-pat00015
)을 증가시켜야 한다. 전압 제한 검출은 과변조기법(Overmodultion Method)를 통해 이루어진다.
이와 같이 베타각 산출부(1)로부터 베타각(
Figure 112014031027170-pat00016
)이 산출되어 출력되면, 전류 산출부(2)는 다음의 수식을 이용하여 전류(ir ds, ir qs)를 산출한다(S110).
Figure 112014031027170-pat00017
Figure 112014031027170-pat00018
상기한 전류(ir ds, ir qs)로부터 전압 산출부(3)는 다음의 수식을 이용하여 전압(vr ds, vr qs)을 산출한다(S110).
Figure 112014031027170-pat00019
Figure 112014031027170-pat00020
상기한 전압(vr ds, vr qs)을 PWM 인버터(4)는 펄스폭 변조하여 출력함으로써 모터(5)를 구동한 뒤에 동작을 종료한다(S120).
도 6은 이 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법의 실험결과를 보여주는 도면으로서, 본 발명을 통해 획득한 룩업(Look-up )결과를
Figure 112014031027170-pat00021
축 좌표계에 나타낸 그래프이다. 또한, 기존의 점과 점 사이의 선형보간 대신 다항식을 이용한 보간법을 사용하여 측정 오차로 인한 오차를 감소 시켰다. 최소 제곱법을 이용한 다항식 보간은 여러 개의 데이터로부터 하나의 근 또는 추세선을 찾기 위한 것으로 측정된 데이터와 보간된 수식 사이의 오차를 최소화하도록 한다. 제어 알고리즘에 사용되는 룩업 테이블(Look-up Table)은 토크 지령 및 속도에 대한 d축과 q축 전류 지령으로 3차원 구조를 갖으며, 이를 최소 제곱법을 적용하기 위해 Matlab을 이용하였다.
본 발명의 방법과 개선된 보간법을 통해 다음과 같은 결론을 얻을 수가 있ㅇ었.
(1) 본 발명의 방법은 고정된 전류 지령에 대해 최대 토크를 발생시키는 베타각(
Figure 112014031027170-pat00022
)을 자동으로 추종한다.
(2) 본 발명의 방법은 측정된 토크 센서값이 제어기에 사용되므로, 일반적인 수동 룩업(Look-up) 기법에 비해 정밀한 결과값을 얻을 수 있다.
(3) 일반화된 룩업(Look-up) 기법을 적용한 T-N 시험 과 본 발명의 방법을 적용한 룩업(Look-up) 기법을 적용한 T-N 시험에서 최대 오차율이 8.94%에서 4.31%로 감소하였다
1 : 베타각 산출부 2 : 전류 산출부
3 : 전압 산출부 4 : PWM 인버터
5 : 모터

Claims (10)

  1. 현재 토크(Tq(k))가 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))보다 큰 경우에 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크면 제1 오토 모드를 실행하여 베타각을 산출하고 크지 않으면 제2 오토 모드를 실행하여 베타각을 산출하며, 현재 토크가 이전 샘플링 토크보다 크지 않은 경우에 현재 베타각(Beta(k)이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크면 제2 오토 모드를 실행하여 베타각을 산출하고 크지 않으면 제1 오토 모드를 실행하여 베타각을 산출하는 베타각 산출부와,
    상기한 베타각 산출부로부터 출력되는 베타각을 이용하여 전류를 산출하는 전류 산출부와,
    상기한 전류 산출부로부터 출력되는 전류를 이용하여 전압을 산출하는 전압 산출부와,
    상기한 전압 산출부로부터 출력되는 전압을 펄스폭 변조하여 모터로 출력하는 PWM 인버터를 포함하여 이루어지는고,
    상기한 제1 오토 모드는
    전류지령신호로부터 모터가 전동 영역인지를 판단하여, 모터가 전동영역인 경우에 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하고, 모터가 전동영역이 아닌 발전영역인 경우에 기준 베타각에 증분(ㅿB)을 빼는 것을 수행하는 모드이고,
    상기한 제2 오토 모드는
    전류지령신호로부터 모터가 전동 영역과 제한전압 인지를 판단하여, 모터가 전동영역이면서 제한전압 이상인 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하고, 모터가 전동영역이면서 제한전압 이상이 아닌 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 빼고, 모터가 전동 영역이 아닌 발전영역이면서 제한전압 이상인 경우에 기준베타각에 증분(ㅿB)을 빼고, 모터가 전동 영역이 아닌 발전영역이면서 제한전압 이상이 아닌 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하는 것을 수행하는 모드인 것을 특징으로 하는 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기한 전류 산출부는 다음의 수식을 이용하여 전류(ir ds, ir qs)를 산출하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어장치.
    Figure 112014031027170-pat00023

    Figure 112014031027170-pat00024
  5. 제 1항에 있어서,
    상기한 전압 산출부는 다음의 수식을 이용하여 전압(vr ds, vr qs)을 산출하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어장치.
    Figure 112014031027170-pat00025

    Figure 112014031027170-pat00026
  6. 토크 센서를 이용하여 토크를 측정하는 단계와,
    현재 토크(Tq(k))와 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))가 같은지를 비교하여 현재 토크(Tq(k))가 이전 샘플링 토크(Tq(k-1))보다 큰 경우에 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰지를 판단하는 단계와,
    현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰 경우에 제1 오토 모드를 실행하여 베타각을 산출하고 현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크지 않은 경우에 제2 오토 모드를 실행하여 베타각을 산출하는 단계와,
    현재 토크가 이전 샘플링 토크보다 크지 않은 경우에 현재 베타각(Beta(k)이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰지를 판단하는 단계와,
    현재 베타각(Beta(k))이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 큰 경우에 제2 오토 모드를 실행하여 베타각을 산출하고 현재 베타각(Beta(k-)이 이전 베타각(Beta(k-1))보다 크지 않은 경우에 제1 오토 모드를 실행하여 베타각을 산출하는 단계와,
    전류 및 전압을 산출하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기한 제1 오토 모드는
    전류지령신호로부터 모터가 전동 영역인지를 판단하는 단계와,
    모터가 전동영역인 경우에 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하는 단계와,
    모터가 전동영역이 아닌 발전영역인 경우에 기준 베타각에 증분(ㅿB)을 빼는 단계를 포함하는 것을 수행하는 모드이고,
    상기한 제2 오토 모드는
    전류지령신호로부터 모터가 전동 영역과 제한전압 인지를 판단하여, 모터가 전동영역이면서 제한전압 이상인 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하는 단계와,
    모터가 전동영역이면서 제한전압 이상이 아닌 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 빼는 단계와,
    모터가 전동 영역이 아닌 발전영역이면서 제한전압 이상인 경우에 기준베타각에 증분(ㅿB)을 빼는 단계와,
    모터가 전동 영역이 아닌 발전영역이면서 제한전압 이상이 아닌 경우에는 기준베타각에 증분(ㅿB)을 더하는 단계를 포함하는 것을 수행하는 모드인 것을 특징으로 하는 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6항에 있어서,
    다음의 수식을 이용하여 전류(ir ds, ir qs)를 산출하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법.
    Figure 112014031027170-pat00027

    Figure 112014031027170-pat00028
  10. 제 6항에 있어서,
    다음의 수식을 이용하여 전압(vr ds, vr qs)을 산출하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차 구동용 모터의 최대토크 추종 제어방법.
    Figure 112014031027170-pat00029

    Figure 112014031027170-pat00030
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