KR101855784B1 - 차량용 모터 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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양홍석
김연호
김경범
도상화
이가은
이희라
정명규
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Abstract

본 발명은 차량용 모터 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로 모터의 온도를 제어하여 운전성 및 연비를 향상시킬 수 있는 차량용 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 장치는 동력원인 엔진 및 구동모터; 상기 구동모터를 제어하기 위한 상태 데이터를 검출하는 데이터 검출기; 및 상기 상태 데이터를 기반으로 모터 요구 출력 및 기어단을 설정하고, 상기 모터 요구 출력 및 상기 기어단을 기반으로 모터 요구 토크를 생성하며, 상기 모터 요구 토크를 기반으로 상기 구동모터를 구동시킨 후 모터 온도를 확인하고, 상기 모터 온도에 따라 상기 기어단을 변경하는 차량 제어기를 포함한다.

Description

차량용 모터 제어 장치 및 방법{MOTOR CONTROLLING APPARATUS AND METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 모터 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로 모터의 온도를 제어하여 운전성 및 연비를 향상시킬 수 있는 차량용 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
지구의 환경오염 문제가 날로 심각해지고 있는 요즈음 무공해 에너지의 사용은 날로 중요성을 더해가고 있다. 특히, 대도시의 대기오염 문제는 날로 심각해지고 있는데, 자동차의 배기가스는 그 주요원인 중의 하나이다.
이렇게 배기가스에 대한 문제도 해결하고, 연비 향상을 제공하기 위하여 친환경 차량이 개발되어 운행되고 있다.
친환경 차량은 구동모터 및 엔진의 동력을 조합하여 주행하는 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle), 대용량의 고전압 배터리를 장착해 외부 전기로 충전할 수 있는 플로그인 하이브리드 차량(Plug-in Hybrid Electric Vehicle: PHEV) 등을 포함한다.
친환경 차량은 구동모터만의 토크로 주행이 제공되는 EV(Electric Vehicle) 모드, 엔진 토크와 모터 토크의 합으로 주행이 제공되는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드, 엔진을 구동하여 배터리를 충전하는 충전(Charge) 모드의 운행을 제공한다.
이러한 구동모터는 영구 자석 및 코일 등 출력을 내기 위한 주요 부품들로 구성되는데, 일정 온도 이상의 고온 조건에서 부품 성능이 비가역 열화되는 현상이 발생할 수 있다.
이에 친환경 차량에서는 모터의 온도가 기준 온도 이상이 되면 모터의 출력을 줄이거나 모터의 구동을 중지하여 모터의 과온을 방지하고, 엔진을 이용하여 주행하게 된다. 그러나 종래의 경우에는 모터 과온 보호 로직으로 인해 모터로 구동하는 EV 주행 구간이 감소할 수 있으며, 잦은 엔진 구동으로 친환경 차량의 상품성이 저하되는 문제가 발생한다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 기어비를 제어하여 구동모터의 온도 상승을 방지할 수 있는 차량용 모터 제어 장치 및 방법을 제공한다.
그리고 본 발명의 실시 예는 모터 토크를 저감하여 구동모터의 온도 상승을 방지할 수 있는 차량용 모터 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 동력원인 엔진 및 구동모터; 상기 구동모터를 제어하기 위한 상태 데이터를 검출하는 데이터 검출기; 및 상기 상태 데이터를 기반으로 모터 요구 출력 및 기어단을 설정하고, 상기 모터 요구 출력 및 상기 기어단을 기반으로 모터 요구 토크를 생성하며, 상기 모터 요구 토크를 기반으로 상기 구동모터를 구동시킨 후 모터 온도를 확인하고, 상기 모터 온도에 따라 상기 기어단을 변경하는 차량 제어기를 포함하는 차량용 모터 제어 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 모터 온도가 기준 온도 이상이면 상기 기어단을 하향 조정할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 구동모터를 구동시킨 후 상기 구동모터의 모터 구동 출력 및 모터 구동 토크를 확인하고, 상기 모터 구동 출력 및 상기 모터 구동 토크 각각과 상기 모터 요구 출력 및 상기 모터 요구 토크를 비교하여 동일하면 상기 모터 온도를 확인할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 모터 구동 출력과 상기 모터 요구 출력이 동일하지 않거나, 상기 모터 구동 토크와 상기 모터 요구 토크가 동일하지 않으면 상기 엔진을 구동시킬 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 기어단을 기반으로 모터 회전수를 설정하고, 상기 모터 요구 출력 및 상기 모터 회전수를 기반으로 모터 요구 토크를 생성하며, 상기 모터 요구 토크를 기반으로 모터 제어 전류를 설정할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 모터 온도가 기준 온도 미만이면 상기 모터 요구 토크 및 상기 모터 온도를 기반으로 최종 모터 전류를 설정할 수 있다.
또한, 상기 데이터 검출기는 차량의 속도를 측정하는 속도 측정부; 및 도로의 구배도를 측정하는 구배 측정부; 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량용 모터 제어 장치는 상기 구동모터의 온도, 토크, 출력 중 적어도 하나를 검출하는 모터 상태 검출부를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 차량용 모터 제어 장치가 구동모터를 제어하는 방법에 있어서, 상태 데이터를 기반으로 모터 요구 출력 및 기어단을 설정하는 단계; 상기 모터 요구 출력 및 상기 기어단을 기반으로 모터 요구 토크를 생성하는 단계; 상기 모터 요구 토크를 기반으로 구동모터를 구동시키는 단계; 상기 구동모터의 모터 온도를 확인하는 단계; 및 상기 모터 온도와 기준 온도를 비교하여 상기 기어단을 변경하는 단계를 포함하는 차량용 모터 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 기어비를 조절하여 구동모터의 온도 상승을 방지할 수 있으므로 전기 에너지 사용 영역을 증대하여 친환경 차량의 상품성 및 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 모터 토크를 저감하여 전류에 의한 손실을 줄일 수 있어 구동모터 및 인버터 등의 고전력계 부품의 효율을 증대시킬 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차랑용 모터 제어 장치가 적용되는 친환경 차량을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 장치를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 장치의 구동모터를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 모터 제어 장치 및 방법의 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차랑용 모터 제어 장치가 적용되는 친환경 차량을 나타낸 도면이다.
즉, 도 1은 친환경 차량 중 하이브리드 전기 차량을 설명의 편의를 위하여 실시 예로 도시한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 장치는 도 1의 하이브리드 차량뿐만 아니라 다른 모든 친환경 차량에도 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 모터 제어 장치가 적용된 친환경 차량은 엔진(110), 하이브리드 시동 발전기(Hybrid Starter & Generator: 이하 'HSG'로 통칭함, 115), 엔진 클러치(120), 구동모터(130), 배터리(140), 변속기(150), 엔진 제어기(Engine Control Unit: 이하 'ECU'로 통칭함, 160), 모터 제어기(Motor Control Unit: 이하 'MCU'로 통칭함, 170), 변속기 제어기(Transmission Control Unit: 이하 'TCU'로 통칭함, 180), 및 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit: 이하 'HCU'로 통칭함, 190)를 포함한다.
엔진(110)은 연료를 연소시켜 동력을 발생시킨다. 즉, 엔진(110)은 기존의 화 석연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진 등의 공지된 각종 엔진(110)이 이용될 수 있다. 엔진(110)에서 발생된 회전 동력은 변속기(150) 측으로 전달된다.
HSG(115)는 엔진(110)을 시동시키거나, 엔진(110)이 시동된 상태에서 제너레이터(Generator)로 작동하여 전기 에너지를 생성한다.
엔진 클러치(120)는 엔진(110)과 구동모터(130) 사이에 배치되고, HCU(190)의 제어에 따라 동작되어 엔진(110)과 구동모터(130) 간의 동력 전달을 단속한다. 즉, 엔진 클러치(120)는 EV(Electric Vehicle) 모드와 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드의 절환에 따라 엔진(110)과 구동모터(130) 간의 동력을 연결하거나 차단한다.
구동모터(130)는 배터리(140)에서 인버터를 통해 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시킨다. 구동모터(130)는 타행 주행 또는 회생 제동 시 발전기로 동작되어 회생 에너지를 배터리(140)에 공급한다.
배터리(140)는 다수개의 단위 셀로 이루어지며, 구동모터(130)에 구동 전압을 제공하기 위한 고전압이 저장된다. 배터리(140)는 EV 모드나, HEV 모드에서 구동모터(130)에 구동 전압을 공급하고, 회생 제동 시 구동모터(130)에서 발전되는 전압으로 충전된다.
변속기(150)는 엔진 클러치(120)의 결합 및 해제에 따라 결정되는 엔진(110)의 출력 토크와 구동모터(130)의 출력 토크의 합이 입력 토크로 공급되며, 차속과 운행 조건에 따라 임의의 기어단이 선택되어 구동력을 구동휠에 출력함으로써 주행을 유지한다.
ECU(160)는 네트워크를 통해 HCU(190)와 연결되며, HCU(190)와 연동되어 운전자의 요구토크 신호, 냉각수온, 엔진 회전수, 스로틀 밸브 개도, 흡기량, 산소량 및 엔진 토크 등 엔진 동작 상태에 따라 엔진(110)의 전반적은 동작을 제어한다. ECU(160)는 엔진(110)의 동작 상태를 HCU(190)에 제공한다.
MCU(170)는 HCU(190)의 제어에 따라 구동모터(130)의 구동 및 토크를 제어하고, 회생 제동 시 구동모터(130)에서 발전되는 전압을 배터리(140)에 저장한다. MCU(170)는 운전자의 요구토크 신호와 차량의 주행 모드 및 배터리(140)의 SOC(State Of Charge) 상태에 따라 모터의 전반적인 동작을 제어한다.
TCU(180)는 ECU(160)와 MCU(170)의 각 출력토크에 따라 변속비를 제어하고, 회생 제동량을 결정하는 등 변속기(150)의 전반적인 동작을 제어한다. TCU(180)는 변속기(150)의 동작 상태를 HCU(190)로 제공한다.
HCU(200)는 하이브리드 주행 모드 설정, 차량의 전반적인 동작을 제어하는 최상위 제어기이다. HCU(200)는 네트워크를 통해 연결된 하위 제어기들을 통합 제어한다. 예를 들어, HCU(200)는 CAN(Controller Area Network) 통신망을 통해 하위 제어기들과 연결될 수 있다. HCU(200)는 각 하위 제어기들의 정보를 수집 및 분석하며 협조 제어를 실행하여 엔진(110) 및 구동모터(130)의 출력토크를 제어한다.
상기한 기능을 포함하는 본 발명의 따른 친환경 차량의 하이브리드 차량에서 통상적인 동작은 종래의 하이브리드 차량과 동일 내지 유사하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 장치를 간략하게 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 장치의 구동모터를 나타낸 도면이다. 후술하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어 방법의 일부 프로세서는 MCU(170)에 의하여, 다른 일부 프로세서는 HCU(190)에 의하여 수행되는 것으로 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서 MCU(170) 및 HCU(190)를 하나의 차량 제어기(250)로 하여 설명이 가능한 바, 설명의 편의상 본 명세서 및 특허청구범위에서는 특별한 언급이 없는 한, MCU(170) 및 HCU(190)를 차량 제어기(250)로 지칭하기로 한다.
도 2를 참조하면, 차량용 모터 제어 장치는 구동모터(130), 엔진(110), 데이터 검출기(210), 모터 상태 검출부(230), 차량 제어기(250), 저장부(260)를 포함한다.
구동모터(130)는 차량 제어기(250)로부터 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시킨다. 구동모터(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 자석(magnet, 133)이 회전자 코어(135)의 내부에 삽입되는 매립형 영구 자석(Interior Permanent Magnet: IPM) 타입으로 구현될 수 있다.
엔진(110)은 차량 제어기(250)의 제어에 따라 연료를 연소시켜 동력을 발생시킨다.
데이터 검출기(210)는 모터를 제어하기 위해 상태 데이터를 검출한다. 이를 위해, 데이터 검출기(210)는 속도 측정부(213) 및 구배 측정부(215)를 포함한다.
속도 측정부(213)는 차량의 속도를 측정하고, 측정한 차속을 차량 제어기(250)에 제공한다. 속도 측정부(213)는 차량의 휠에 장착되어 형성될 수도 있다. 한편, 속도 측정부(213)가 구비되지 않을 경우에 차량 제어기(250)는 GPS에서 수신한 GPS 신호를 이용하여 차속을 연산할 수도 있다.
속도 측정부(213)는 차량 제어기(250)에 제어에 따라 주기적으로 차속을 측정하거나, 차량 제어기(250)에 제어에 따라 비주기적으로 차속을 측정할 수 있다.
구배 측정부(215)는 차량이 위치하는 도로의 구배를 측정하고, 측정한 구배도를 차량 제어기(250)에 제공한다. 구배 측정부(215)는 주기적으로 구배도를 측정하거나, 차량 제어기(250)의 제어에 따라 비주기적으로 측정할 수 있다.
모터 상태 검출부(230)는 구동모터(130)의 상태를 검출한다. 즉, 모터 상태 검출부(230)는 차량 제어기(250)의 제어에 따라 구동모터(130)의 온도를 검출하고, 모터 온도를 차량 제어기(250)에 제공한다. 모터 상태 검출부(230)는 구동모터(130)에서 구동한 후 출력하는 모터 구동 출력 및 모터 구동 토크를 검출하고, 검출한 모터 구동 출력 및 모터 구동 토크를 차량 제어기(250)에 제공한다.
차량 제어기(250)는 차량용 모터 제어 장치의 구성 요소인 구동모터(130), 엔진(110), 데이터 검출기(210), 모터 상태 검출부(230) 및 저장부(260)를 제어한다.
다시 말하면, 차량 제어기(250)는 데이터 검출기(210)로부터 상태 데이터를 제공받는다. 차량 제어기(250)는 상태 데이터를 기반으로 모터 요구 출력 및 기어단을 설정하고, 모터 요구 출력 및 기어단을 기반으로 모터 요구 토크를 생성한다.
차량 제어기(250)는 모터 요구 토크를 기반으로 구동모터(130)를 구동시킨다. 차량 제어기(250)는 모터의 출력 및 토크를 검출하도록 모터 상태 검출부(230)를 제어하고, 모터 상태 검출부(230)로부터 모터 구동 출력 및 모터 구동 토크를 제공받는다.
차량 제어기(250)는 모터 구동 출력 및 모터 구동 토크가 설정 기준에 만족하면 모터 상태 검출부(230)로부터 제공받은 모터 온도를 확인하고, 모터 온도에 따라 설정한 기어단을 변경한다.
이러한 목적을 위하여 차량 제어기(250)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍 된 것일 수 있다. 이러한 차량용 모터 제어 방법은 하기의 도 4를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
저장부(260)는 차량용 모터 제어 장치의 구성 요소에서 필요한 데이터 및 차량용 모터 제어 장치의 구성 요소에서 생성한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 저장부(260)는 데이터 검출기(210)에서 검출한 상태 데이터를 저장할 수 있으며, 모터 상태 검출부(230)에서 검출한 모터 온도, 모터 구동 출력 및 모터 구동 토크를 저장할 수 있다.
저장부(260)는 전류 제어맵을 저장할 수 있으며, 차량 제어기(250)에서 설정한 모터 요구 출력 및 기어단을 저장할 수 있다. 저장부(260)는 차량 제어기(250)에서 생성한 모터 요구 토크를 저장할 수 있다.
저장부(260)는 차량용 모터 제어 장치의 전반적인 동작을 제어하기 위한 다양한 프로그램을 저장한다.
저장부(260)는 데이터 검출기(210), 모터 상태 검출부(230) 및 차량 제어기(250)의 요청에 따라 필요한 데이터를 제공할 수 있다.
저장부(260)는 통합 메모리로 이루어지거나, 복수의 메모리들로 세분되어 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 저장부(260)는 롬(Read Only Memory: ROM), 램(Random Access Memory: RAM) 및 플래시 메모리(Flash memory) 등으로 이루어질 수 있다.
이하에서는 도 4를 참조하여 친환경 차량에서 구동모터(130)를 제어하는 방법을 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 모터 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 차량 제어기(250)는 상태 데이터를 확인한다(S410). 즉, 데이터 검출기(210)의 속도 측정부(213)는 차량의 속도를 측정하고, 측정한 차속을 차량 제어기(250)에 제공한다. 데이터 검출기(210)의 구배 측정부(215)는 도로의 구배를 측정하고, 측정한 구배도를 차량 제어기(250)에 제공한다. 차량 제어기(250)는 데이터 검출기(210)로부터 차속 및 구배도를 제공받아 확인한다.
차량 제어기(250)는 상태 데이터를 기반으로 모터 요구 출력을 설정한다(S415). 즉, 차량 제어기(250)는 상태 데이터의 차속 및 구배도를 기반으로 구동모터(130) 및 엔진(110)의 출력 비율을 설정하고, 출력 비율에 따라 구동모터(130)에 출력해야 할 모터 요구 출력을 설정한다.
차량 제어기(250)는 상태 데이터를 기반으로 기어단을 설정한다(S420). 즉, 차량 제어기(250)는 상태 데이터의 차속을 기반으로 기어단을 설정한다. 이때, 차량 제어기(250)는 기어 제어맵을 통해 차속에 따른 기어단을 설정할 수 있다. 이러한 기어 제어맵은 복수의 차속 별로 매칭된 기어단을 포함할 수 있다.
차량 제어기(250)는 모터 요구 출력 및 기어단을 기반으로 모터 요구 토크를 생성한다(S425). 다시 말하면, 차량 제어기(250)는 기어단을 기반으로 모터 회전수를 설정한다. 이때, 모터 회전수는 구동모터(130)에서 회전해야 할 수를 나타낼 수 있다. 그리고 차량 제어기(250)는 모터 회전수 및 모터 요구 출력을 기반으로 모터 요구 토크를 생성한다. 즉, 차량 제어기(250)는 하기의 [수학식 1]을 통해 모터 요구 토크를 생성할 수 있다.
[수학식 1]
T = P/N
이때, T는 모터 요구 토크를 나타내며, P는 모터 요구 출력을 나타내고, N은 모터 회전수를 나타낼 수 있다.
차량 제어기(250)는 모터 요구 토크를 기반으로 모터 제어 전류를 설정한다(S430). 즉, 차량 제어기(250)는 전류 제어맵을 통해 모터 요구 토크에 매칭된 모터 제어 전류를 추출하여 설정한다. 여기서, 전류 제어맵은 복수의 모터 요구 토크 각각에 구동모터(130)를 제어하기 위한 전류가 매칭된 맵을 나타낼 수 있다. 모터 제어 전류는 구동모터(130)를 제어하기 위한 d축 모터 제어 전류 및 q축 모터 제어 전류를 포함할 수 있다.
차량 제어기(250)는 모터 제어 전류를 기반으로 구동모터(130)를 구동시킨다(S435). 즉, 차량 제어기(250)는 모터 제어 전류를 기반으로 구동모터(130)로 인가되는 3상전류를 제어하여 구동모터(130)를 구동시킨다.
차량 제어기(250)는 모터 구동 출력 및 모터 구동 토크를 확인한다(S440). 구체적으로, 구동모터(130)가 구동되면, 모터 상태 검출부(230)는 모터 구동 출력 및 모터 구동 토크를 검출한다. 모터 상태 검출부(230)는 검출한 모터 구동 출력 및 모터 구동 토크를 차량 제어기(250)에 제공한다. 차량 제어기(250)는 모터 상태 검출부(230)로부터 모터 구동 출력 및 모터 구동 토크를 제공받아 확인한다.
차량 제어기(250)는 모터 구동 출력과 모터 요구 출력이 동일한지를 판단한다(S445). 즉, 차량 제어기(250)는 단계 S440에서 확인한 모터 구동 출력과 단계 S415에서 설정한 모터 요구 출력이 동일한지를 판단한다.
차량 제어기(250)는 모터 구동 출력과 모터 요구 출력이 동일하면 모터 구동 토크와 모터 요구 토크가 동일한지를 판단한다(S450). 즉, 모터 구동 출력과 모터 요구 출력이 동일하면, 차량 제어기(250)는 단계 S440에서 확인한 모터 구동 출력이 단계 S425에서 생성한 모터 요구 토크와 동일한지를 판단한다.
차량 제어기(250)는 모터 구동 출력이 모터 요구 출력과 동일하지 않거나, 모터 구동 토크가 모터 요구 토크와 동일하지 않다면 엔진(110)을 구동시킨다(S455). 이렇게 엔진(110)을 구동시키는 이유는 운전자가 요구하는 토크를 만족시키기 위함이다.
차량 제어기(250)는 모터 구동 토크가 모터 요구 토크와 동일하면 모터 온도가 기준 온도 이상인지를 판단한다(S460). 즉, 모터 구동 토크가 모터 요구 토크와 동일하면, 모터 상태 검출부(230)는 구동모터(130)의 온도를 측정하여 차량 제어기(250)에 제공한다. 차량 제어기(250)는 모터 상태 검출부(230)로부터 제공받은 모터 온도가 기준 온도 이상인지를 판단한다. 여기서, 기준 온도는 구동모터(130)에 발열이 발생하였는지 판단하기 위해 기준이 되는 값으로, 미리 설정된 값일 수 있다. 기준 온도는 미리 지정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램 및 확률 모델)을 통해 설정될 수 있다.
차량 제어기(250)는 모터 온도가 기준 온도 이상이면 기어단을 변경한다(S465). 즉, 차량 제어기(250)는 모터 온도가 기준 온도 이상이면 구동모터(130)의 온도를 낮추기 위해 기어단을 하향 조정한다. 그리고 차량 제어기(250)는 단계 S425로 리턴하여 모터 요구 토크를 생성할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 차량용 모터 제어 장치는 기어단을 하향 조정하면 동일 출력을 내기 위한 모터 회전수가 높아지게 되고, 구동모터(130)의 요구 토크가 감소하게 되므로 구동모터(130)를 제어하기 위한 모터 제어 전류가 감소하게 된다. 이에, 차량용 모터 제어 장치는 구동모터(130)의 발열을 감소시킬 수 있으므로 구동모터(130)로 주행할 수 있는 거리 및 시간을 증대시킬 수 있어 연비를 향상시킬 수 있다.
차량 제어기(250)는 모터 온도가 기준 온도 미만이면 최종 모터 전류를 설정한다(S470). 다시 말하면, 차량 제어기(250)는 모터 온도가 기준 온도 미만이면 구동모터(130)를 구동시키기 위해 모터 요구 토크 및 모터 온도를 기반으로 최종 모터 전류를 설정한다. 이때, 차량 제어기(250)는 모터 제어맵을 통해 모터 요구 토크 및 모터 온도에 대응된 최종 모터 전류를 추출할 수 있다. 이러한 최종 모터 전류는 구동모터(130)를 제어하기 위한 d축 최종 모터 전류 및 q축 최종 모터 전류를 포함할 수 있다.
차량 제어기(250)는 최종 모터 전류를 이용하여 구동모터(130)를 구동시킨다(S475). 즉, 차량 제어기(250)는 최종 모터 전류를 기반으로 구동모터(130)로 인가되는 3상전류를 제어하여 구동모터(130)를 구동시킨다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 엔진
115: HSG
120: 엔진 클러치
130: 구동모터
140: 배터리
150: 변속기
210: 데이터 검출기
213: 속도 측정부
215: 구배 측정부
230: 모터 상태 검출부
250: 차량 제어기

Claims (16)

  1. 동력원인 엔진 및 구동모터;
    상기 구동모터를 제어하기 위한 상태 데이터를 검출하는 데이터 검출기; 및
    상기 상태 데이터를 기반으로 모터 요구 출력 및 기어단을 설정하고, 상기 모터 요구 출력 및 상기 기어단을 기반으로 모터 요구 토크를 생성하며, 상기 모터 요구 토크를 기반으로 상기 구동모터를 구동시킨 후 모터 온도를 확인하고, 상기 모터 온도에 따라 상기 기어단을 변경하는 차량 제어기를 포함하되,
    상기 차량 제어기는 상기 구동모터를 구동시킨 후 상기 구동모터의 모터 구동 출력 및 모터 구동 토크를 확인하고, 상기 모터 구동 출력 및 상기 모터 구동 토크 각각과 상기 모터 요구 출력 및 상기 모터 요구 토크를 비교하여 동일하면 상기 모터 온도를 확인하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 모터 온도가 기준 온도 이상이면 상기 기어단을 하향 조정하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 모터 구동 출력과 상기 모터 요구 출력이 동일하지 않거나, 상기 모터 구동 토크와 상기 모터 요구 토크가 동일하지 않으면 상기 엔진을 구동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 기어단을 기반으로 모터 회전수를 설정하고, 상기 모터 요구 출력 및 상기 모터 회전수를 기반으로 모터 요구 토크를 생성하며, 상기 모터 요구 토크를 기반으로 모터 제어 전류를 설정하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 모터 온도가 기준 온도 미만이면 상기 모터 요구 토크 및 상기 모터 온도를 기반으로 최종 모터 전류를 설정하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 검출기는
    차량의 속도를 측정하는 속도 측정부; 및
    도로의 구배도를 측정하는 구배 측정부;
    중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동모터의 온도, 토크, 출력 중 적어도 하나를 검출하는 모터 상태 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 장치.
  9. 차량용 모터 제어 장치가 구동모터를 제어하는 방법에 있어서,
    상태 데이터를 기반으로 모터 요구 출력 및 기어단을 설정하는 단계;
    상기 모터 요구 출력 및 상기 기어단을 기반으로 모터 요구 토크를 생성하는 단계;
    상기 모터 요구 토크를 기반으로 구동모터를 구동시키는 단계;
    상기 구동모터의 모터 온도를 확인하는 단계; 및
    상기 모터 온도와 기준 온도를 비교하여 상기 기어단을 변경하는 단계를 포함하되,
    상기 구동모터의 모터 온도를 확인하는 단계는, 상기 구동모터의 모터 구동 출력 및 모터 구동 토크를 확인하는 단계, 상기 모터 구동 출력이 상기 모터 요구 출력과 동일한지를 판단하는 단계, 상기 모터 구동 출력이 상기 모터 요구 출력과 동일하면 상기 모터 구동 토크가 상기 모터 요구 토크와 동일한지를 판단하는 단계 및 상기 모터 구동 토크가 상기 모터 요구 토크와 동일하면 상기 모터 온도를 확인하는 단계를 포함하는 차량용 모터 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기어단을 변경하는 단계는
    상기 모터 온도가 기준 온도 이상인지를 판단하는 단계;
    상기 모터 온도가 기준 온도 이상이면 상기 기어단을 하향 조정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 모터 온도가 기준 온도 이상인지를 판단하는 단계 이후에
    상기 모터 온도가 기준 온도 미만이면 상기 모터 요구 토크 및 상기 모터 온도를 기반으로 최종 모터 전류를 설정하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 모터 요구 토크를 생성하는 단계는
    상기 기어단을 기반으로 모터 회전수를 설정하는 단계; 및
    상기 모터 요구 출력 및 상기 모터 회전수를 기반으로 상기 모터 요구 토크를 생성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 방법.
  13. 삭제
  14. 제9항에 있어서,
    상기 모터 구동 출력이 상기 모터 요구 출력과 동일한지를 판단하는 단계 이후에
    상기 모터 구동 출력이 상기 모터 요구 출력과 동일하지 않으면 엔진을 구동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 모터 구동 토크가 상기 모터 요구 토크와 동일한지를 판단하는 단계 이후에
    상기 모터 구동 토크가 상기 모터 요구 토크와 동일하지 않으면 엔진을 구동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 모터 요구 토크를 기반으로 구동모터를 구동시키는 단계는
    상기 모터 요구 토크를 기반으로 모터 제어 전류를 설정하는 단계; 및
    상기 모터 제어 전류를 기반으로 상기 구동모터를 구동시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 방법.
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