KR101745078B1 - 인버터의 ｐｗｍ 신호 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인버터의 PWM 신호 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 저속/저토크의 연비 운전영역에서 인버터 제어용 PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 출력을 차단함으로써, 친환경 차량에서 불필요한 스위칭 손실을 제거하여 모터 시스템의 효율을 향상시켜 결국 연비를 향상시킬 수 있는 인버터의 PWM 신호 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 인버터의 PWM 신호 제어 장치에 있어서, 친환경 차량 내 인버터의 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 제어하는 장치에 있어서, 토크지령을 획득하는 토크지령 획득부; 자속을 산출하는 자속 산출부; 상기 토크지령 획득부에 의해 획득된 토크지령 내 토크값이 기준범위 이내이면서, 상기 자속 산출부에 의해 산출된 자속이 기준치 미만인 상태가 임계시간을 초과하여 유지되면 PWM 신호의 출력을 차단하는 명령을 생성하는 제어부; 및 상기 제어부에 의해 생성된 명령을 상기 인버터로 전송하는 명령 송신부를 포함한다.

Description

인버터의 ＰＷＭ 신호 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING PWM SIGNAL OF INVERTER AND METHOD THEREOF}
본 발명은 인버터의 PWM 신호 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 친환경 차량에서 인버터 제어용 PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 인가(on)/차단(off)을 제어하는 기술에 관한 것이다.
전기자동차(EV), 하이브리드 자동차(HEV), 연료전지 자동차(FCEV) 등을 포함하는 친환경 자동차에서는 차량 주행을 위한 구동원으로 전기모터를 이용한다. 즉, 차량의 메인 배터리에 저장된 직류전원을 인버터를 이용하여 3상 교류 전원으로 변환시켜 모터를 구동하고, 모터의 구동력을 구동륜에 전달하여 차량 주행이 이루어지도록 하는 것이다.
또한, 친환경 자동차에서는 감속시 회생제동을 통해 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리에 저장한 뒤 차량 주행시 배터리에 저장된 에너지를 모터를 구동하는데 재사용(회수된 전기에너지를 차량의 운동에너지로 재사용)함으로써 연비를 향상시킨다.
이러한 친환경 자동차의 구동원인 모터와 인버터를 포함하는 모터 시스템에서, 구동/회생 운전 중 스위칭 손실에 의한 효율 저하는 연비와 직결된다. 즉, 인버터의 스위칭 동작은 반드시 에너지의 손실을 유발한다.
종래의 인버터 제어 장치는 운전성에 영향이 없는 영역에서도 PWM 신호를 출력하기 때문에 모터 시스템의 효율을 저하시키고 결국 차량의 연비를 하락시키는 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 저속/저토크의 연비 운전영역에서 인버터 제어용 PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 출력을 차단함으로써, 친환경 차량에서 불필요한 스위칭 손실을 제거하여 모터 시스템의 효율을 향상시켜 결국 연비를 향상시킬 수 있는 인버터의 PWM 신호 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 인버터의 PWM 신호 제어 장치에 있어서, 토크지령을 획득하는 토크지령 획득부; 자속을 산출하는 자속 산출부; 상기 토크지령 획득부에 의해 획득된 토크지령 내 토크값이 기준범위 이내이면서, 상기 자속 산출부에 의해 산출된 자속이 기준치 미만인 상태가 임계시간을 초과하여 유지되면 PWM 신호의 출력을 차단하는 명령을 생성하는 제어부; 및 상기 제어부에 의해 생성된 명령을 상기 인버터로 전송하는 명령 송신부를 포함한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 인버터의 PWM 신호 제어 방법에 있어서, 토크지령 획득부가 토크지령을 획득하는 단계; 자속 산출부가 자속을 산출하는 단계; 제어부가 상기 획득된 토크지령 내 토크값이 기준범위 이내이면서, 상기 산출된 자속이 기준치 미만인 상태가 임계시간을 초과하여 유지되면 PWM 신호의 출력을 차단하는 명령을 생성하는 단계; 및 명령 송신부가 상기 생성된 명령을 상기 인버터로 전송하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 저속/저토크의 연비 운전영역에서 인버터 제어용 PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 출력을 차단함으로써, 친환경 차량에서 불필요한 스위칭 손실을 제거하여 모터 시스템의 효율을 향상시켜 결국 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 모터 시스템의 일예시도,
도 2 는 본 발명에 따른 인버터의 PWM 신호 제어 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 인버터의 PWM 신호 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도로이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 모터 시스템의 일예시도로서, 하이브리드 차량에서 고전압 배터리(10), 인버터(20), 2개의 구동모터(Motor Generator)(MG1,MG2) 사이의 연결관계를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 인버터(20)는 고전압 배터리(10)의 전압을 직류-직류 변환하는 DC/DC 컨버터(HDC : High Voltage DC/DC Converter)(21), 커패시터 모듈(22), 구동모터(MG1,MG2)의 구동을 위해 직류를 3상 교류로 변환하는 스위칭 소자(IGBT)(S) 및 다이오드(FWD : Free Wheeling Diode)(D)로 이루어진 파워모듈(24), 컨버터(21) 및 파워모듈(24)의 제어를 위한 제어기(30), 그리고 제어에 필요한 U상, V상, W상 전류를 측정하기 위한 전류센서(25) 등을 포함한다.
상기 제어기(30) 내에서는 전류센서(25)에 의해 검출되는 전류 검출값을 기초로 하여 PWM 신호를 발생시켜 게이트 구동회로(도시하지 않음)에 인가하고, 이에 게이트 구동회로는 스위칭 소자(S)의 턴온/턴오프 구동을 위한 게이트 구동신호를 출력하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 PWM 신호 제어장치(40)는 인버터 제어기(30)와 연동하여, 저속/저토크의 연비 운전영역에서 PWM 신호의 출력을 차단한다.
이하, 도 2를 참조하여 PWM 신호 제어장치(40)에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 인버터의 PWM 신호 제어 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인버터의 PWM 신호 제어 장치는, 토크지령 획득부(210), 자속(magnetic flux) 산출부(220), 제어부(230), 및 명령 송신부(240)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 토크지령 획득부(210)는 HCU(Hybrid Contrio Unit)(미도시)로부터 토크지령을 획득한다.
다음으로, 자속 산출부(220)는 친환경 차량 내 인버터의 입력전압과 구동모터 속도 간의 비(이하, 자속)를 산출한다.
다음으로, 제어부(230)는 상기 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행한다.
특히, 제어부(230)는 토크지령 획득부(210)에 의해 획득된 토크지령 내 토크값(T)이 기준범위 이내(A1≤T≤A2)이면서, 자속 산출부(220)에 의해 산출된 자속(M)이 기준치 미만(M≤B)인 상태가 유지되는 시간이 임계시간을 초과하면 PWM 신호의 출력을 차단하는 명령을 생성한다.
이때, 기준범위는 차량의 운전성을 고려해서 선정(출발 시 운전자가 쇽 인지 못해야 함)하고, 기준치는 온도에 따라 변화되는 값으로서 모터에 의한 역기전력이 인버터 입력전압보다 크지 않게 선정한다.
다음으로, 명령 송신부(240)는 제어부(230)에 의해 생성된 명령을 인버터 제어기(30)로 전송한다.
도 3 은 본 발명에 따른 인버터의 PWM 신호 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 친환경 차량 내 인버터의 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 제어하는 과정을 나타낸다.
먼저, 토크지령 획득부(210)가 토크지령을 획득한다(301).
이후, 자속 산출부(220)가 자속을 산출한다(302).
이후, 제어부(230)가 토크지령 획득부(210)에 의해 획득된 토크지령 내 토크값이 기준범위 이내이면서, 자속 산출부(220)에 의해 산출된 자속이 기준치 미만인 상태가 유지되는 시간이 임계시간을 초과하면 PWM 신호의 출력을 차단하는 명령을 생성한다(303).
이후, 명령 송신부(240)가 제어부(230)에 의해 생성된 명령을 인버터(20)로 전송한다(304).
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
210 : 토크지령 획득부
220 : 자속 산출부
230 : 제어부
240 : 명령 송신부

Claims (6)

  1. 친환경 차량 내 인버터의 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 제어하는 장치에 있어서,
    토크지령을 획득하는 토크지령 획득부;
    자속(magnetic flux)을 산출하는 자속 산출부;
    상기 토크지령 획득부에 의해 획득된 토크지령 내 토크값이 기준범위 이내인 연비 운전영역에서, 상기 자속 산출부에 의해 산출된 자속이 기준치 미만인 상태가 임계시간을 초과하여 유지되면 PWM 신호의 출력을 차단하는 명령을 생성하는 제어부; 및
    상기 제어부에 의해 생성된 명령을 상기 인버터로 전송하는 명령 송신부를 포함하되,
    상기 자속 산출부는 상기 인버터 입력전압과 모터속도의 비를 자속으로 산출하는 것을 특징으로 하는 인버터의 PWM 신호 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준치는,
    온도에 따라 변화되는 값인 것을 특징으로 하는 인버터의 PWM 신호 제어 장치.
  4. 친환경 차량 내 인버터의 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 제어하는 방법에 있어서,
    토크지령 획득부가 토크지령을 획득하는 단계;
    자속 산출부가 자속을 산출하는 단계;
    제어부가 상기 획득된 토크지령 내 토크값이 기준범위 이내인 연비 운전영역에서, 상기 산출된 자속이 기준치 미만인 상태가 임계시간을 초과하여 유지되면 PWM 신호의 출력을 차단하는 명령을 생성하는 단계; 및
    명령 송신부가 상기 생성된 명령을 상기 인버터로 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 자속 산출 단계는 상기 인버터 입력전압과 모터속도의 비를 자속으로 산출하는 것을 특징으로 하는 인버터의 PWM 신호 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 기준치는,
    온도에 따라 변화되는 값인 것을 특징으로 하는 인버터의 PWM 신호 제어 방법.
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