KR101856301B1

KR101856301B1 - 친환경 차량용 모터 제어 방법

Info

Publication number: KR101856301B1
Application number: KR1020150178460A
Authority: KR
Inventors: 배수현; 박주영; 김성규; 곽무신
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2015-12-14
Filing date: 2015-12-14
Publication date: 2018-05-10
Also published as: KR20170070935A

Abstract

차량 주행 시 모터의 발열을 통해 변속기 오일(Automatic Transmission Fluid: ATF)을 가열함으로써 오일의 마찰 점성을 저하시켜 변속기 효율을 개선할 수 있는 친환경 차량용 모터 제어 방법이 개시된다. 상기 친환경 차량용 모터 제어 방법은, 차량의 운행 중 모터의 약자속 제어가 요구되는지 판단하는 약자속 제어모드 확인 단계; 상기 약자속 제어모드 확인 단계에서, 상기 모터의 약자속 제어가 요구되는 경우, 자속 또는 역자속 및 토크 지령에 따라 전류 지령을 생성하는 자속 기반 전류지령맵에 입력되는 자속 또는 역자속 입력의 크기를 사전 설정된 범위 내의 값으로 제한하는 약자속 설정 단계; 및 상기 약자속 설정 단계에서 제한된 자속 또는 역자속 값으로 전류 지령을 생성하는 전류 지령 생성 단계를 포함한다.

Description

친환경 차량용 모터 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING MOTOR OF ECHO-FRIENDLY VEHICLE}

본 발명은 친환경 차량용 모터 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 주행 시 모터의 발열을 통해 변속기 오일(Automatic Transmission Fluid: ATF)을 가열함으로써 오일의 마찰 점성을 저하시켜 변속기 효율을 개선할 수 있는 친환경 차량용 모터 제어 방법에 관한 것이다.

전기 자동차 또는 하이브리드 자동차와 같은 친환경 차량의 구동하는 동력을 제공하는 모터는 비교적 높은 효율과 단위 체적 당 높은 토크를 얻을 수 있는 매입형 영구자석 동기 전동기(IPMSM: Interior Permanent Magnet Synchronous Machine)를 사용한다.

통상, 매입형 영구자석 동기 전동기의 토크제어를 위하여 일정 배터리 출력전압(인버터 입력전압) 조건에서 시험을 통해 구축된 속도 기반 전류지령맵을 적용한다. 즉, 사전에 구축된 전류지령맵에 차속과 토크 지령값을 입력하면 그에 대응되는 전류지령이 출력되며, 이 전류 지령에 의해 인버터의 출력을 제어함으로써 모터의 토크가 제어되는 방식이 적용되고 있다.

한편, 친환경 차량은 모터에서 제공되는 구동력을 휠로 전달하는 변속기를 갖는다. 일반적으로 변속기는 모터의 구동력을 휠이 연결된 구동축으로 원활하게 전달하기 위하여 변속기 오일을 사용하는 것이 일반적이다. 변속기 오일은 변속기의 토크 컨버터의 작동 유체로서 동력을 전달하고, 기어나 베어링의 각 부분의 윤활작용을 하며, 클러치나 밴드 브레이크 등의 작동유와 윤활유 및 변속시의 충격을 저감하는 한편 제어밸브 바디의 작동유로서 사용되고 있다.

통상, 변속기 오일은 그 자체에 적절한 마찰계수를 갖는 마찰제가 첨가되어 클러치 단속 시 클러치판의 내구성을 향상시킬 수 있도록 이루어지나, 이로 인하여 토크 전달 시 발열작용이 일어나서 변속기 오일의 온도가 점차 상승하게 된다.

또한, 변속기 오일은 저온/냉간 시 운전을 하게 되면 변속기 오일의 온도가 외부기온에 따라 하강하기 때문에 마찰점성이 높아져 작용 효율이 떨어지게 된다. 이에 따라 변속기 효율이 떨어지고 결국 차량의 연비의 저하가 발생되는 단점이 있다. 따라서, 종래의 차량에는 저온/냉간 시 변속기 오일의 온도를 상승시키는 변속기 오일 워머를 별도로 구비하였으나, 변속기 오일의 온도를 상승시키는데 많은 시간이 소요되며 추가적인 장치 부가에 따른 단가 상승의 문제가 발생하였다. 더하여, 종래에는 변속기 오일 워머 의 설치를 위한 별도의 엔진룸 내 공간이 필요하므로, 공간 효율이 떨어지게 되는 문제점이 발생한다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2012-0059316 A KR 10-2011-0051504 A

이에 본 발명은, 변속기 오일의 가열을 위한 장치를 별도로 추가할 필요 없이, 차량 주행 시 모터의 발열을 통해 변속기 오일을 가열함으로써 오일의 마찰 점성을 저하시켜 변속기 효율을 개선할 수 있는 친환경 차량용 모터 제어 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,

차량의 운행 중 모터의 약자속 제어가 요구되는지 판단하는 약자속 제어모드 확인 단계;

상기 약자속 제어모드 확인 단계에서, 상기 모터의 약자속 제어가 요구되는 경우, 자속 또는 역자속 및 토크 지령에 따라 전류 지령을 생성하는 자속 기반 전류지령맵에 입력되는 자속 또는 역자속 입력의 크기를 사전 설정된 범위 내의 값으로 제한하는 약자속 설정 단계; 및

상기 약자속 설정 단계에서 제한된 자속 또는 역자속 값으로 전류 지령을 생성하는 전류 지령 생성 단계;

를 포함하는 친환경 차량용 모터 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 약자속 제어모드 확인 단계는, 차량의 변속기 오일의 온도와 사전 설정된 기준값을 비교하고 상기 변속기 오일의 온도가 상기 기준값보다 작은 경우 약자속 제어가 요구되는 것으로 판단하는 단계일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 토크 지령은 상기 모터의 속도에 따라 보상되어 상기 전류지령맵에 입력될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 약자속 설정 단계는, 자속 제한부가 입력되는 최소 역자속값과 사전 설정된 역자속의 상한치 및 사전 설정된 역자속의 하한치를 비교하고, 그에 따라 상기 전류지령맵으로 역자속을 제한하여 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 사전 설정된 역자속의 하한치는, 상기 토크 지령의 크기에 따라 사전 설정될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 사전 설정된 역자속의 하한치는, 상기 약자속 제어모드로 진입하기 직전 상기 전류지령맵에 입력된 자속 또는 역자속의 크기에 따라, 상기 토크 지령에 대응되는 역자속의 하한치가 달리 설정될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 사전 설정된 역자속의 하한치는 사전 설정된 비율로 완만하게 감소할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 모터의 약자속 제어가 요구되는 경우와 그렇지 않은 경우에 따라, 상기 토크 지령을 상기 모터의 속도에 따라 서로 달리 보상할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,

차량의 주행 상태에서, 상기 차량의 모터를 제어하기 위한 전류 지령을 생성하는 자속 기반 전류지령맵에 입력되는 자속 입력의 크기를 사전 설정된 범위 내의 값으로 제한하여 전류 지령을 생성하여 상기 모터를 발열시키는 친환경 차량용 모터 제어 방법을 제공한다.

상술한 바와 같은 과제 해결 수단을 갖는 친환경 차량용 모터 제어 방법에 따르면, 차량 주행 중 모터를 약자속 제어할 수 있도록 전류지령맵에 입력되는 역자속값을 사전 설정된 범위 내에서 제한하여 모터를 발열시킴으로써, 모터에서 발생하는 열을 이용하여 변속기 오일의 온도를 상승시키고, 변속기 오일의 마찰점성이 양호하게 유지시켜 저온 상태에서 변속기의 효율을 개선하고, 그에 따라 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 친환경 차량용 모터 제어 방법은, 모터의 출력 토크를 유지하면서 토크 별로 적절한 약자속 제어를 수행할 수 있으므로 기존에 설정된 전류지령맵을 활용하여 차량의 토크를 유지한 상태에서 모터를 발열시킬 수 있다.

또한, 상기 친환경 차량용 모터 제어 방법은 전류지령맵에 입력되는 역자속의 크기를 모터의 토크 별로 달리 설정하여 토크에 따른 약자속 제어 정도를 적절하게 선택할 수 있다.

또한, 상기 친환경 차량용 모터 제어 방법은 약자속 제어 직전의 역자속 입력을 감안하여 역자속 제한 범위를 적절하게 변경하거나, 전류지령맵에 입력되는 토크지령 보상값을 약자속 제어 여부에 따라 선택하거나, 약자속 제어 시 적용되는 제한값을 완만하게 변경함으로써 급격한 모드 절환에 따라 운전자가 느낄 수 있는 이질감을 해소할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법을 흐름도이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법을 적용하기 위한 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법이 적용되는 친환경 차량의 구동 시스템 일부를 도시한 블록 구성도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법을 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법은, 차량의 변속기 오일의 온도와 사전 설정된 기준값을 비교하는 약자속 제어모드 확인 단계(S100); 모터를 제어하기 위한 전류 지령을 생성하는 자속 기반 전류지령맵에 입력되는 자속 입력의 크기를 사전 설정된 범위 내의 값으로 제한하는 약자속 설정 단계(S200); 및 상기 약자속 설정 단계(S200)에서 제한된 자속값으로 전류 지령을 생성하는 전류 지령 생성 단계(S200)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 2 내지 도 6은 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법을 적용하기 위한 제어 시스템을 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 6에서, 토크지령보상부(100), 자속 제어 로직(300) 및 전류지령맵(500)은 본 발명의 여러 실시형태에 공통으로 적용되는 친환경 차량용 모터 제어 시스템이다.

먼저, 도 2 내지 도 6에 적용된 토크지령보상부(100), 자속 제어 로직(300) 및 전류지령맵(500)을 통한 모터 제어 기법에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 여러 실시형태에 따른 환경자동차용 모터 제어 방법의 경우, 모터의 속도(ω_rpm)와 토크지령(T_e ^*) 및 모터에 구동 전원을 제공하는 배터리의 출력전압(V_dc)에 기반하여 연산된 보상 토크 지령(Te^*_ref) 자속(1/λmax)을 입력 받아 전류 지령(Id_Ref, Iq_Ref)을 출력하는 자속기반 전류지령맵(500)을 갖는다.

토크지령보상부(100)는 상위 제어기로부터 입력되는 토크 지령(T_e ^*)을 모터의 속도에 기반하여 보상한 보상 토크 지령(Te^*_ref)을 생성하고, 또한, 자속 제어 로직(300)은 모터의 속도(ω_rpm)와 인버터의 입력 전압인 배터리의 출력전압(V_dc)에 기반하여 운전점 비율인 자속(역자속)(1/λ_max)을 생성한다.

여기서, 토크지령보상부(100)는, 전류지령맵(500)이 가지는 오차를 별도로 보상하기 위한 토크지령 보상로직을 갖는 것으로, 예를 들어, 현재 운전점이 토크지령 100Nm@1000RPM에서 실제 토크가 102Nm이면 토크지령 보상로직을 통해 -2Nm를 더해서 전류지령맵에 98Nm이 입력되게 하여 실제 토크는 원지령(100Nm)값을 추종할 수 있게 하는 것이다.

전류지령맵(500)은 실험적인 방법을 통해, 토크지령(Te^*_ref)과 운전점 비율(1/λ_max)에 따른 전류 지령이 사전에 매핑된 것이다.

여기서, 상기 배터리 출력전압(V_dc)과 상기 모터 속도(ω_r) 및 상기 운전점 비율(1/λ_max)은 하기 식 1의 관계를 갖는다.

[식 1]

상기 식 1에서, λ_d는 d축 쇄교자속(magnetic flux interlinkage)이고, λ_q는 q축 쇄교자속이며, λ_max는 V_dc와 ω_r의 비율이며 최대자속을 의미한다. 상기 식 1에서 부등호의 좌변은 λ_mag로 정의하며 모터 내부의 쇄교자속의 크기가 된다.

상기 식 1은 하기의 식 2와 식 3으로부터 도출될 수 있다.

[식 2]

[식 3]

상기 식 2 및 식 3에서 v_d, v_q는 d, q축 전압이고, i_d, i_q는 d, q축 전류이다. 또 R_s는 고정자 상저항, λ_d, λ_q는 d, q축 쇄교자속을 나타낸다. ω_r 와 V_dc는 각각 모터 속도와 배터리 출력전압을 나타낸다.

모터 방정식에서, d, q축 쇄교자속은 λ_d=L_di_d+λ_PM 및 λ_q=L_qi_q로 표현될 수도 있으며, 여기서 상기 L_d는 d축 인덕턴스이고, L_q는 q축 인덕턴스이며, λ_PM은 영구자석의 자속 크기이다.

따라서, 상기 식 2의 전압방정식에서 상저항성분과 정상상태에서 전류변화율을 고려하지 않게 되면 식 3이 되고, 상기 식 3을 전압제한식에 대입하면 상기 식 1이 도출된다.

이러한 관계를 통해 자속 기반 전류지령맵을 생성할 수 있는데, 이 때 식 1을 만족하는 i_d, i_q-영역과 토크 관계를 이용할 수 있다. 즉, 모터를 일정 속도로 제어한 상태에서 전류 크기와 각도에 따라 d축과 q축의 전압 및 토크를 측정한다. 이 데이터를 맵 추출 툴에 입력하여 최종 결과물로 운전점의 토크 및 운전점 비율(1/λ_max)을 구하여 이로부터 d축과 q축의 전류지령 값을 추출할 수 있다.

그리고 맵 추출 툴을 사용하여 각 운전점 비율(1/λ_max)에 따른 상기 식 1을 만족하는 i_d, i_q-영역을 추출하게 되고, 각 토크 곡선이 만나는 i_d, i_q 값 중에서 전류제한식을 만족하는 최소 전류 크기를 가지는 i_d, i_q 값을 전류지령맵의 출력값으로 사용할 수 있다.

이러한 전류지령맵(500)은 배터리의 출력전압(V_dc)이 전류지령맵 입력에 반영되므로 차량의 상태를 실시간으로 반영하여 토크 제어를 실시할 수 있고, 이를 통해 최적의 전류지령 값이 생성된다.

자속 기반 전류지령맵(500)에서 출력되는 D축 전류지령(Id_Ref)과 Q축 전류지령(Iq_Ref)이 후단의 전류 제어기(미도시)에 마련된 PI제어기(Proportional-Integral controller)를 거쳐 D축 전압지령과 Q축 전압지령으로 생성된다.

한편, D축 전압지령과 Q축 전압지령은 피드백(Feedback)되어 자속 제어 로직(300)에 입력된다.

자속 제어 로직(300)은, 피드백된 D축 전압지령과 Q축 전압지령(Vdq_ref_mag)을 수신하고, 이를 반영하여 전압이용율이 1이 되도록 운전점 비율(1/λ_max)을 변경한다(S60).

상기 자속 제어 로직(300) 폐회로(Full-Closed Loop)제어방식을 적용한 제어기로서, 제어 대상 모터의 특성이 반영된 D축 전압지령과 Q축 전압지령을 피드백 받아서 전압 이용율이 1이 되도록 상기 운전점 비율(1/λ_max)을 변경한다. 이로 인해 전압이용율이 항상 1이 되기 때문에 전류 제어성이 안정화 될 수 있다.

이러한, 제어 방식은, 인버터의 입력 전압인 배터리의 출력전압(V_dc)이 변하게 되면 전류지령맵 입력 값인 운전점 비율(1/λ_max) 즉, V_dc와 ω_r의 비율이 변하게 되므로 최적의 전류지령을 낼 수 있고, 전류지령의 제어도 가능하게 된다. 따라서, 각 운전점 마다 최적의 전류지령 및 제어가 가능하므로 모터시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 제어가 가능하게 되는 것이다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법은 전술한 것과 같은 자속 기반 전류지령맵을 적용하는 모터 제어 환경에서, 전류지령맵에 입력되는 자속의 크기를 일정한 범위로 한정하여 차량의 운행 중 강제적인 약자속 제어를 실시함으로써 모터를 비효율 구동시킴으로써 모터에서 발열을 유도하는 것이다.

즉, 토크를 유지하면서 약자속 제어를 실시하기 위해서는, 전술한 식 2 및 λ_d=L_di_d+λ_PM 및 λ_q=L_qi_q의 관계에서 D축 전류 성분을 증가시켜야 한다. 이와 같이, 약자속 제어를 실시하게 되면, 자속 기반 전류지령맵(500)은 D축 전류를 증가시키는 방향으로 모터를 제어함으로써 모터의 발열이 증가하게 된다. 이에 따라 본 발명의 일 실시형태는 모터에서 발생하는 열을 이용하여 변속기 오일의 온도를 상승시키고, 변속기 오일의 마찰점성이 양호하게 유지시킴으로써 저온 상태에서 변속기의 효율을 개선할 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 모터 제어 방법은, 강제 약자속 제어모드를 실행하여야 하는 조건이 되면(S100), 자속 제한부(10)가 입력되는 역자속값과 사전 설정된 자속의 상한치 및 하한치를 비교하교, 그에 따라 전류지령맵(500)으로 자속을 제한하여 출력할 수 있다(S200).

도시하지는 않았지만, 모터 제어를 위한 별도의 프로세서로 구현되는 컨트롤러는 단계(S100)에서 강제 약자속 모드를 실행하는 조건이 만족되는지 확인하고, 강제 약자속 제어를 실행하는 조건이 만족되는 경우 자속 제한부(10)를 활성화할 수 있다. 여기에서, 약자속 모드를 실행하는 조건이 만족되는지 확인하는 단계(S100)는, 컨트롤러가 차량의 변속기 오일의 온도와 사전 설정된 기준값을 비교하고 상기 변속기 오일의 온도가 상기 기준값보다 작은 경우 약자속 제어가 요구되는 것으로 판단하는 것일 수 있다.

자속 제한부(10)가 활성화되면, 역자속의 상한 설정부(11)에서 설정된 자속 상한값과 역자속의 하한 설정부(13)에서 설정된 자속 하한값 및 자속 제어 로직에서 모터 속도(ω_r)와 배터리 전압(V_dc)의 비율로서 연산한 최소 자속값(1/λ_max)이 리미터(15)로 입력된다.

리미터(15)는 역자속 하한값과 역자속 상한값 사이에 범위에 최소 역자속값이 속하는 경우 최소 역자속값을 그대로 출력하고, 최소 역자속값이 역자속 상한값보다 큰 경우 역자속 상한값을 출력하고, 최대 역자속값이 역자속 하한값보다 작은 경우 역자속 하한값을 출력한다.

역자속은 자속의 역수이므로, 역자속의 하한값을 제한하여 그 역수인 자속의 크기를 사전 설정된 상한값보다 작도록 제어함으로써 약자속 제어가 달성될 수 있다.

전류지령맵(500)은 리미터(15)에서 출력되는 자속과 토크지령보상부(100)에서 출력되는 토크지령 보상값(T_e ^*_ref)를 입력으로 하여 D축 전류 지령(Id_Ref) 및 Q축 전류 지령(Iq_Ref)를 출력할 수 있다.

한편, 전류를 제한하는 과정(S200)에서, 역자속의 하한 설정부(13)는 토크 크기 별로 역자속의 하한값을 설정해 두고 입력되는 토크 지령 별로 역자속의 하한값을 변경하여 출력할 수 있다. 이를 통해 모터의 출력 토크를 유지하면서 토크 별로 적절한 약자속 제어를 수행할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시형태는 약자속 제어를 위한 별도의 추가 맵을 요구하지 않으며, 기존에 설정된 전류지령맵을 활용하여 비효율 제어를 통해 모터 발열을 달성할 수 있다. 또한, 모터의 토크 별로 비효율 제어 정도를 적절하게 선택하여 제어할 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 실시형태와 비교할 때, 역자속의 하한 설정부(13)가 2차원 테이블(13')의 형태로 제작된 것으로 컨트롤러에서 입력되는 팩터에 따라 적용하는 역자속의 하한값을 변경하는 실시형태이다.

도 3의 실시형태에서 실행되는 약자속 설정 단계(S200)에서는, 컨트롤러가 차량의 운전 상태(예를 들어, 약자속 제어 모드 진입 직전 전류지령맵(500)으로 입력된 역자속의 크기)를 감안하여 팩터를 결정하고, 이 팩터를 역자속의 하한 설정부(13)에 입력한다. 하한 설정부(13)에는 팩터별로 토크 지령에 따른 역자속 하한치가 상호 달리 사전 설정되어 있으며, 하한 설정부(13)는 팩터에 대응되는 토크 지령에 따른 역자속 하한치를 리미터(15)로 출력하여 리미터(15)에 의한 약자속 출력이 이루어지게 한다.

따라서, 도 3의 실시형태는, 과도한 자속 변경이 이루어지는 것을 방지하여 자연스런 약자속 제어모드로 절환이 가능하게 할 수 있다.

도 4에 도시된 실시형태는 도 3의 실시형태와 비교할 때, 토크 지령을 모터 속도에 따라 보상하는 토크지령보상부(100')가 모드 별로 서로 다른 보상값으로 토크지령을 보상하는 실시형태이다.

즉, 도 4의 토크지령보상부(100')는 약자속 제어가 요구되지 않는 일반제어에 적용되는 토크지령보상 설정(101)과 약자속 제어에 적용되는 토크지령보상 설정(103)을 포함할 수 있다.

이에 따라 도 4의 실시형태는, 약자속 제어 모드에서 전류지령맵(500)에 입력되는 토크지령을 보상할 때 더욱 토크 제어에 적절한 토크지령 보상값(T_e ^*_ref)을 적용할 수 있게 됨으로써 더욱 자연스런 모드 절환이 가능하게 된다.

도 5에 도시된 실시형태는 도 2의 실시형태와 비교할 때, 역자속의 하한 설정부(13)가 약자속 제어가 요구되지 않는 일반제어에 적용되는 제1 역자속 하한 설정부(131)와 약자속 제어에 적용되는 제2 역자속 하한 설정부(133)로 구성되고, 약자속 제어 모드에 진입한 경우, 컨트롤러가 스위치(SW1)을 제어하여 제2 역자속 하한 설정부(133)에 설정된 값을 리미터(15)의 하한치로 제공하는 것이다.

특히, 도 5의 실시형태는 비율 제한기(17)를 추가로 구비하여, 제2 역자속 하한 설정부(133)에서 설정되는 역자속의 하한치가 변경되는 속도를 조절하여 리미터(15)로 제공한다. 즉, 비율 제한기(17)는 리미터로 입력되는 역자속 하한치를 완만하게 감소시켜 리미터(15)로 제공함으로써, 약자속 제어 실행 시 전류지령맵(500)으로 입력되는 역자속의 크기가 급격하게 변경되는 것을 방지하여 자연스런 모드 변경을 가능하게 한다.

도 6에 도시된 실시형태는, 도 5의 실시형태와 비교할 때, 토크 지령을 모터 속도에 따라 보상하는 토크지령보상부(100')가 약자속 제어 모드의 실행 여부에 따라 서로 다른 보상값을 갖도록 사전 설정된 제1 토크지령보상부(101') 및 제2 토크지령보상부(103')를 포함하는 실시형태이다. 또한, 약자속 제어 모드를 실시하지 않는 경우에 제1 토크지령보상부(101')에서 출력되는 토크지령 보상값(T_e ^*_ref)을 전류지령맵(500)으로 제공하고, 약자속 제어 모드를 실시한 경우에 제2 토크지령보상부(103')에서 출력되는 토크지령 보상값(T_e ^*_ref)을 전류지령맵(500)으로 제공하도록 컨트롤러에 의해 제어되는 스위치(SW2)가 구비된다.

즉, 도 6의 약자속 제어 모드가 요구되지 않는 일반제어에 적용되는 제1 토크지령보상부(101')에 의해 토크지령 보상값(T_e ^*_ref)을 적용하여 전류지령맵(500)에 입력하고, 약자속 제어 모드가 실행되는 경우, 약자속 제어에 적용되는 제2 토크지령보상부(103')에 의해 토크지령 보상값(T_e ^*_ref)을 적용하여 전류지령맵(500)에 입력하게 된다.

이에 따라, 모드 절환시 자연스런 모드 변경이 가능하게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 차량용 모터 제어 방법이 적용되는 친환경 차량의 구동 시스템 일부를 도시한 블록 구성도이다.

도 7을 참조하면, 인버터(20)에서 제공되는 PWM 신호에 의해 모터(30)가 제어되고, 모터의 구동력은 변속기(40)를 통해 휠(50)로 전달된다. 또한, 변속기 오일은 오일 탱크(41)에 저장되고 오일 펌프(42)에 의해 변속기(40)로 제공된다. 한편, 오일 펌프(42)에서 출력되는 변속기 오일은 모터(30)로 냉각용 오일로서 제공될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태에서는, 도 7에 도시한 것과 같이, 변속기 오일이 변속기(40)의 윤활을 위해 사용됨과 동시에 모터(30)의 냉각용 오일로 겸하여 사용될 수 있다. 이에 따라, 변속기 오일이 본 발명의 일 실시형태에 의해 발열하는 모터(20)로 제공되면서 모터(20)와의 열교환을 통해 가열되어 차량 운행 중 원하는 온도로 신속하게 온도 상승이 이루어질 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태는, 차량의 모터 구동이 이루어지지 않는 상태에서 모터에 전력을 공급하는 인버터의 전류 지령값에 고주파 성분의 D축 전류 및 Q축 전류를 주입하여 모터에 3상의 고주파 전류가 인가되게 함으로써 모터의 발열을 유도할 수 있다. 정지 상태에서 발열하는 모터는 변속기 오일을 가열하게 되어 변속기 오일의 온도를 상승시키고, 이에 따라 변속기 오일의 마찰점성이 양호하게 유지됨으로써 저온 상태에서 변속기의 효율이 개선되고 나아가 연비가 향상된다.

또한, 변속기 오일을 가열하기 위한 별도의 워머가 필요하지 않으므로 단가 상승의 문제를 해결할 수 있다.

본 발명은 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10: 자속 제한부 11: 역자속 상한 설정부
13: 역자속 하한 설정부 15: 리미터
300: 자속 제어 로직 500: 전류지령맵

Claims

차량의 운행 중 모터의 약자속 제어가 요구되는지 판단하는 약자속 제어모드 확인 단계;
상기 약자속 제어모드 확인 단계에서, 상기 모터의 약자속 제어가 요구되는 경우, 자속 또는 역자속 및 토크 지령에 따라 전류 지령을 생성하는 자속 기반 전류지령맵에 입력되는 자속 또는 역자속 입력의 크기를 사전 설정된 범위 내의 값으로 제한하는 약자속 설정 단계; 및
상기 약자속 설정 단계에서 제한된 자속 또는 역자속 값으로 전류 지령을 생성하는 전류 지령 생성 단계;를 포함하며,
상기 약자속 설정 단계는, 자속 제한부가 입력되는 최소 역자속값과 사전 설정된 역자속의 상한치 및 사전 설정된 역자속의 하한치를 비교하고, 그에 따라 상기 전류지령맵으로 역자속을 제한하여 출력하는 단계를 포함하고,
상기 사전 설정된 역자속의 하한치는 상기 토크 지령의 크기에 따라 사전 설정되며,
상기 사전 설정된 역자속의 하한치는 사전 설정된 비율로 완만하게 감소하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 약자속 제어모드 확인 단계는, 차량의 변속기 오일의 온도와 사전 설정된 기준값을 비교하고 상기 변속기 오일의 온도가 상기 기준값보다 작은 경우 약자속 제어가 요구되는 것으로 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 토크 지령은 상기 모터의 속도에 따라 보상되어 상기 전류지령맵에 입력되는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 방법.
삭제
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청구항 1에 있어서,
상기 사전 설정된 역자속의 하한치는, 상기 약자속 제어모드로 진입하기 직전 상기 전류지령맵에 입력된 자속 또는 역자속의 크기에 따라, 상기 토크 지령에 대응되는 역자속의 하한치가 달리 설정되는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 방법.
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청구항 3에 있어서,
상기 모터의 약자속 제어가 요구되는 경우와 그렇지 않은 경우에 따라, 상기 토크 지령을 상기 모터의 속도에 따라 서로 달리 보상하는 것을 특징으로 하는 친환경 차량용 모터 제어 방법.
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