KR101904374B1 - Motor driving apparatus and electric vehicle including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 칠러에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 전기 차량은, 모터와, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 모터에 교류 전원을 출력하는 인버터와, 인버터를 제어하는 인버터 제어부와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 모터의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 포함하고, 인버터 제어부는, 출력 전류 검출부에서 검출되는 제1 상 검출 전류에 기초하여, 제2 상 전류를 추정하고, 출력 전류 검출부에서 검출되는 제2 상 검출 전류와, 추정된 제2 상 추정 전류를 비교하여, 출력 전류 검출부의 고장 유무를 판단한다. 이에 기초하여, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부의 고장을 간편하게 검출할 수 있게 된다. The present invention relates to a chiller. A motor driving apparatus and an electric vehicle including the same according to an embodiment of the present invention are provided with a motor, an inverter that has a plurality of switching elements and outputs AC power to the motor, an inverter control unit that controls the inverter, And a position detection sensor for detecting a position of a rotor of the motor, wherein the inverter control unit is configured to control the second phase current based on the first phase detection current detected by the output current detection unit And the second phase detection current detected by the output current detection section is compared with the estimated second phase estimation current to determine the failure of the output current detection section. Based on this, it is possible to easily detect the failure of the output current detection unit for detecting the output current flowing in the motor.
Description
본 발명은 모터 구동장치 및 이를 구비하는 전기 차량에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부의 고장을 간편하게 검출할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 전기 차량에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor driving apparatus and an electric vehicle having the same, and more particularly, to a motor driving apparatus capable of easily detecting a failure of an output current detecting unit for detecting an output current flowing in a motor, .
내연기관의 발명에 의해 출현하게 된 차량은 인류의 생활에 없어서는 안될 필수품이나, 환경오염의 주범 및 막대한 에너지의 소비에 의한 에너지 고갈 문제를 초래하게 되었으며, 내연기관을 동력으로 하는 차량 대신에 전기를 동력으로 하는 전기 차량이나, 내연기관과 이들을 조합한 하이브리드 차량이 개발되어 사용되고 있는 추세에 있다.The vehicle that appeared by the invention of the internal combustion engine is a necessity indispensable to the life of mankind. However, it causes the problem of energy exhaustion due to the consumption of enormous energy and the main cause of environmental pollution. BACKGROUND ART [0002] There is a trend toward developing and using an electric vehicle, an internal combustion engine, and a hybrid vehicle that combines the electric vehicle and the hybrid vehicle.
한편, 이러한 전기 차량 또는 하이브리드 차량 등은, 모터 및 배터리 등을 이용하여 그 출력을 발생시키고 있다.On the other hand, such an electric vehicle, hybrid vehicle, or the like uses an output of a motor and a battery or the like.
한편, 모터 구동시, 모터 구동부 내부의 회로 소자의 고장이 발생할 수 있으며, 이러한 경우, 모터 구동이 안정적으로 수행되지 못하게 된다.On the other hand, when the motor is driven, a failure of the circuit elements inside the motor driving unit may occur. In this case, the motor drive can not be stably performed.
본 발명의 목적은, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부의 고장을 간편하게 검출할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 전기 차량을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a motor drive apparatus capable of easily detecting a failure of an output current detection unit for detecting an output current flowing in a motor and an electric vehicle having the motor drive apparatus.
본 발명의 다른 목적은, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부의 고장을 신속하게 검출할 수 있는 모터 구동장치 및 이를 구비하는 전기 차량을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a motor drive apparatus capable of quickly detecting a failure of an output current detection unit for detecting an output current flowing in a motor and an electric vehicle having the motor drive apparatus.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 전기 차량은, 모터와, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 모터에 교류 전원을 출력하는 인버터와, 인버터를 제어하는 인버터 제어부와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 모터의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 포함하고, 인버터 제어부는, 출력 전류 검출부에서 검출되는 제1 상 검출 전류에 기초하여, 제2 상 전류를 추정하고, 출력 전류 검출부에서 검출되는 제2 상 검출 전류와, 추정된 제2 상 추정 전류를 비교하여, 출력 전류 검출부의 고장 유무를 판단한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a motor drive apparatus and an electric vehicle including the motor, including: a motor; an inverter having a plurality of switching elements and outputting an AC power to the motor; And a position detection sensor for detecting a position of a rotor of the motor. The inverter control unit controls the inverter based on the first phase detection current detected by the output current detection unit , The second phase current is estimated, and the second phase detection current detected by the output current detection unit is compared with the estimated second phase estimation current to determine the failure of the output current detection unit.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 전기 차량은, 모터와, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 모터에 교류 전원을 출력하는 인버터와, 인버터를 제어하는 인버터 제어부와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 모터의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 포함하고, 인버터 제어부는, 출력 전류 검출부에서 검출되는 제1 상 검출 전류에 기초하여, 회전 좌표계인 q축 전류를 추정하고, 위치 검출 센서에서 검출된 자극 위치에 기초하여, q축 전류 지령치를 생성하고, q축 전류 지령치와, 추정된 q축 추정 전류를 비교하여, 출력 전류 검출부의 고장 유무를 판단한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a motor drive apparatus and an electric vehicle including the same. The motor drive apparatus includes a motor, an inverter that includes a plurality of switching elements and outputs an AC power to the motor, And a position detection sensor for detecting a position of a rotor of the motor, wherein the inverter control unit controls the first phase current detected by the first phase current detection unit Axis current command value based on the magnetic pole position detected by the position detection sensor, compares the q-axis current command value with the estimated q-axis estimated current, It is determined whether or not the output current detection unit is faulty.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 전기 차량은, 모터와, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 모터에 교류 전원을 출력하는 인버터와, 인버터를 제어하는 인버터 제어부와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 모터의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 포함하고, 인버터 제어부는, 출력 전류 검출부에서 검출되는 제1 상 검출 전류, 및 제2 상 검출 전류에 기초하여, 인버터의 출력 전력, 및 추정 전력을 연산하고, 인버터의 출력 전력과, 추정 전력을 비교하여, 출력 전류 검출부의 고장 유무를 판단한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a motor drive apparatus and an electric vehicle including the same, including a motor, an inverter having a plurality of switching elements and outputting an AC power to the motor, And a position detection sensor for detecting a position of a rotor of the motor, wherein the inverter control unit includes a first phase detection unit that detects a first phase detected by an output current detection unit, The output power of the inverter and the estimated power are calculated based on the current and the second phase detection current to compare the output power of the inverter with the estimated power to determine whether or not the output current detection unit is faulty.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 전기 차량은, 모터와, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 모터에 교류 전원을 출력하는 인버터와, 인버터를 제어하는 인버터 제어부와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 모터의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 포함하고, 인버터 제어부는, 출력 전류 검출부에서 검출되는 제1 상 검출 전류에 기초하여, 제2 상 전류를 추정하고, 출력 전류 검출부에서 검출되는 제2 상 검출 전류와, 추정된 제2 상 추정 전류를 비교하여, 출력 전류 검출부의 고장 유무를 판단함으로써, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부의 고장을 간편하게 검출할 수 있게 된다.A motor driving apparatus and an electric vehicle including the motor drive apparatus according to an embodiment of the present invention are provided with a motor, an inverter that has a plurality of switching elements and outputs an AC power to the motor, an inverter control unit that controls the inverter, And a position detection sensor for detecting the position of the rotor of the motor, wherein the inverter control unit controls the first phase current based on the second phase current detected based on the first phase detection current detected by the output current detection unit, And an output current detection unit for detecting an output current flowing to the motor by comparing the second phase detection current detected by the output current detection unit and the estimated second phase estimation current to determine whether or not the output current detection unit is faulty It is possible to easily detect a failure.
또한, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부의 고장을, 상 전류 파형의 1/2 주기 내 또는 1/4 주기 내에, 신속하게, 검출할 수 있게 된다.It is also possible to quickly detect the failure of the output current detection unit for detecting the output current flowing in the motor within 1/2 cycle or 1/4 cycle of the phase current waveform.
본 발명에 의하면, 2 개의 출력 전류 검출부중 하나의 출력 전류 검출부고장 등에 의한 모터 전류 검출에 이상이 발생한 경우에도 모터 구동을 적절하게 계속시킬 수 있다.According to the present invention, even if an abnormality occurs in the detection of the motor current due to the failure of one of the two output current detecting portions, etc., the motor can be properly driven.
1 단계의 검출 전류와 적어도 2 상 출력 전압과 입력 또는 출력에서 검출 전류 고장 발생의 유무를 판단할 수 있고, 간편한 방법으로 결함이 있는 상을 정확하게 확인할 수 있다.It is possible to judge whether or not a detection current failure occurs in the detection current of the first stage and at least the two-phase output voltage and the input or the output, and the defective phase can be accurately confirmed by a simple method.
또한, 본 발명에 의하면, 과도적으로도 전류를 정밀하게 추정할 수 있다.Further, according to the present invention, the current can be accurately estimated even transiently.
이로 인해 모터 구동장치에 있어서 높은 신뢰성을 제공할 수 있게 된다. This makes it possible to provide a high reliability in the motor drive apparatus.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 전기 차량은, 모터와, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 모터에 교류 전원을 출력하는 인버터와, 인버터를 제어하는 인버터 제어부와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 모터의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 포함하고, 인버터 제어부는, 출력 전류 검출부에서 검출되는 제1 상 검출 전류에 기초하여, 회전 좌표계인 q축 전류를 추정하고, 위치 검출 센서에서 검출된 자극 위치에 기초하여, q축 전류 지령치를 생성하고, q축 전류 지령치와, 추정된 q축 추정 전류를 비교하여, 출력 전류 검출부의 고장 유무를 판단함으로써, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부의 고장을 간편하게 검출할 수 있게 된다.A motor driving apparatus and an electric vehicle including the motor driving apparatus according to another embodiment of the present invention are provided with a motor, an inverter that has a plurality of switching elements and outputs AC power to the motor, an inverter control unit that controls the inverter, And a position detection sensor for detecting the position of the rotor of the motor, wherein the inverter control unit controls the rotation phase of the motor based on the first phase detection current detected by the output current detection unit, Axis current command value based on the magnetic pole position detected by the position detecting sensor and compares the q-axis current command value with the estimated q-axis estimated current to determine whether or not the output current detecting section is faulty It is possible to easily detect the failure of the output current detection unit for detecting the output current flowing to the motor.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의해, 출력 전류 검출부의 고장시, 검출 전류값의 이상을 간편한 방법으로 단시간에 검출할 수 있게 됨과 동시에 이상이라고 판단 한 후, 추정 전류를 이용하여 모터의 구동을 계속할 수 있다.As described above, according to another embodiment of the present invention, it is possible to detect abnormality of the detected current value in a short time when the output current detecting section fails, and at the same time, Can continue.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 전기 차량은, 모터와, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 모터에 교류 전원을 출력하는 인버터와, 인버터를 제어하는 인버터 제어부와, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부와, 모터의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출 센서를 포함하고, 인버터 제어부는, 출력 전류 검출부에서 검출되는 제1 상 검출 전류, 및 제2 상 검출 전류에 기초하여, 인버터의 출력 전력, 및 추정 전력을 연산하고, 인버터의 출력 전력과, 추정 전력을 비교하여, 출력 전류 검출부의 고장 유무를 판단함으로써, 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부의 고장을 간편하게 검출할 수 있게 된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a motor drive apparatus and an electric vehicle including the same. The motor drive apparatus includes a motor, an inverter for outputting AC power to the motor, an inverter control unit for controlling the inverter, And a position detection sensor for detecting the position of the rotor of the motor. The inverter control unit controls the first phase current detected by the output current detecting unit and the second phase current detected by the second phase current detecting unit, And an output current detection unit for detecting an output current flowing to the motor by comparing the output power of the inverter with the estimated power and judging the failure of the output current detection unit It is possible to easily detect a failure.
이와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 의해, 출력 전류 검출부의 고장시, 검출 전류값의 이상을 간편한 방법으로 단시간에 검출할 수 있게 됨과 동시에 이상이라고 판단 한 후, 추정 전류를 이용하여 모터의 구동을 계속할 수 있다.As described above, according to still another embodiment of the present invention, it is possible to detect an abnormality of the detected current value in a short time at the time of failure of the output current detecting section, and at the same time, The driving can be continued.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량의 차체를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 전기 차량의 내부 블록도의 일예이다.
도 3은 도 2의 모터 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시한다.
도 4는 도 3의 모터 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 구동장치의 내부 블록도이다.
도 6은 도 5의 축변환부의 내부 블록도의 일예이다.
도 7 내지 도 8은 도 5의 모터 구동장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 구동장치의 내부 블록도이다.
도 10은 도 9의 축변환부의 내부 블록도의 일예이다.
도 11은 도 9의 모터 구동장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터 구동장치의 내부 블록도이다.
도 13은 도 12의 축변환부의 내부 블록도의 일예이다.
도 14는 도 12의 모터 구동장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.1 is a schematic view showing a vehicle body of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is an example of an internal block diagram of the electric vehicle of FIG.
Fig. 3 illustrates an example of an internal block diagram of the motor drive apparatus of Fig.
4 is an example of an internal circuit diagram of the motor driving apparatus of Fig.
5 is an internal block diagram of a motor driving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
6 is an example of an internal block diagram of the axis conversion unit in Fig.
7 to 8 are views referred to in the description of the operation of the motor driving apparatus of FIG.
9 is an internal block diagram of a motor driving apparatus according to a second embodiment of the present invention.
10 is an example of an internal block diagram of the axis conversion unit in FIG.
11 is a diagram referred to in the description of the operation of the motor driving apparatus of FIG.
12 is an internal block diagram of a motor driving apparatus according to the third embodiment of the present invention.
13 is an example of an internal block diagram of the axis conversion unit in Fig.
14 is a diagram referred to in the description of the operation of the motor driving apparatus of Fig.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.The suffix "module" and " part "for components used in the following description are given merely for convenience of description, and do not give special significance or role in themselves. Accordingly, the terms "module" and "part" may be used interchangeably.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량의 차체를 나타내는 개략적인 도면이다. 1 is a schematic view showing a vehicle body of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량(100)는, 전원을 공급하는 배터리(205), 배터리(205)로부터 전원을 공급받는 모터 구동장치(200), 모터 구동장치(200)에 의해 구동되어 회전하는 모터(250), 모터(250)에 의해 회전되는 앞바퀴(150) 및 뒷바퀴(155), 노면의 진동이 차체에 전달되는 것을 차단하는 전륜현가장치(160) 및 후륜현가장치(165), 차체의 경사각을 검출하는 경사각 검출부(190)를 포함할 수 있다. 한편, 한편 모터(250)의 회전속도를 기어비에 기초하여, 변환하는 구동기어(미도시)가 추가적으로 구비될 수 있다.Referring to the drawings, an
경사각 검출부(190)는, 차체의 경사각을 검출하며, 검출된 경사각은 후술하는 전자 제어부(310)에 입력된다. 경사각 검출부(190)는, 자이로 센서 또는 수평 게이지 센서 등으로 구현될 수 있다. The inclination angle detection unit 190 detects the inclination angle of the vehicle body, and the detected inclination angle is input to the
한편, 도면에서는 경사각 검출부(190)가 배터리(205) 상에 배치되는 것으로 도시하나 이에 한정되지 않으며, 앞바퀴(150), 뒷바퀴(155) 또는 앞바퀴(150)와 뒷바퀴(155) 모두에 배치될 수 있다. The inclination angle detecting unit 190 may be disposed on the
배터리(205)는 모터 구동장치(200)에 전원을 공급한다. 특히, 모터 구동장치 내(200)의 커패시터(C)에 직류 전원을 공급한다.The
이러한 배터리(205)는, 복수개의 단위셀의 집합으로 형성될 수 있다. 복수개의 단위셀은 일정한 전압을 유지하기 위해 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)에 의해 관리될 수 있으며, 배터리 관리 시스템에 의해 일정한 전압을 방출할 수 있다. The
예를 들어, 배터리 관리 시스템은, 배터리(205)의 전압(Vbat)을 검출하고, 이를 전자 제어부(미도시), 또는 모터 구동장치(200) 내의 인버터 제어부(250)에 전달할 수 있으며, 배터리 전압(Vbat)이 하한치 이하로 하강하는 경우, 모터 구동장치(200) 내의 커패시터(C)에 저장된 직류 전원을 배터리로 공급할 수 있다. 또한, 배터리 전압(Vbat)이 상한치 이상으로 상승하는 경우, 모터 구동장치(200) 내의 커패시터(C)에 직류 전원을 공급할 수도 있다.For example, the battery management system can detect the voltage Vbat of the
배터리(205)는 충전 및 방전이 가능한 2차 전지로 구성됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
모터 구동장치(200)는 배터리(205)로부터 전원입력케이블(120)에 의해서 직류전원을 공급받는다. 모터 구동장치(200)는 배터리(205)로부터 받는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 모터(250)에 공급한다. 변환되는 교류전원은 삼상교류전원이 바람직하다. 모터 구동장치(200)는 모터 구동장치(200)에 구비된 삼상출력케이블(125)을 통하여 모터(250)에 삼상 교류전원을 공급한다. The
도 1의 모터 구동장치(200)는 세 개의 케이블로 구성된 삼상 출력케이블(125)을 도시하였으나, 단일의 케이블 내에 세 개의 케이블이 구비될 수 있다. Although the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(200)에 대해서는 도 3 이하에서 후술한다. The
모터(250)는, 회전하지 않고 고정되는 고정자(130)와, 회전하는 회전자(135)를 포함한다. 모터(250)는 입력케이블(140)이 구비되어 모터 구동장치(200)에서 공급되는 교류전원을 인가 받는다. 모터(250)는, 예를 들어, 삼상 모터일 수 있으며, 각상의 고정자의 코일에 전압 가변/주파수 가변의 각상 교류 전원이 인가되는 경우, 인가되는 주파수에 기초하여, 회전자의 회전 속도가 가변하게 된다. The
모터(250)는, 유도 모터(induction motor), BLDC 모터(blushless DC motor), 릴럭턴스 모터(reluctance motor) 등 다양한 형태가 가능하다. The
한편, 모터(250)의 일측에는 구동기어(미도시)가 구비될 수 있다. 구동기어는 모터(250)의 회전에너지를 기어비에 기초하여, 변환시킨다. 구동기어에서 출력되는 회전에너지는 앞바퀴(150) 및/또는 뒷바퀴(155)에 전달되어 전기 차량(100)가 움직이도록 한다.Meanwhile, a driving gear (not shown) may be provided at one side of the
전륜현가장치(160) 및 후륜현가장치(165)는 차체에 대하여 각각 앞바퀴(150) 및 뒷바퀴(155)를 지지한다. 전륜현가장치(160) 및 후륜현가장치(165)의 상하방향은 스프링 또는 감쇠기구에 의해 지지하여, 노면의 진동이 차체에 닿지 않도록 한다.The
앞바퀴(150)에는 조향장치(미도시)가 더 구비될 수 있다. 조향장치는 전기 차량(100)를 운전자가 의도하는 방향으로 주행시키기 위하여 앞바퀴(150)의 방향을 조절하는 장치이다.The
한편, 도면에서는 도시하지 않았지만, 전기 차량(100)는, 전기 차량 전반의 전자 장치들의 제어를 위한 전자 제어부(Electronic Controller)를 더 포함할 수 있다. 전자 제어부(미도시)는, 각 장치들이 동작, 표시 등을 할 수 있도록 제어한다. 또한, 상술한 배터리 관리 시스템을 제어할 수도 있다. On the other hand, although not shown in the drawings, the
또한, 전자 제어부(미도시)는, 전기 차량(100)의 경사각 검출하는 경사각 검출부(미도시), 전기 차량(100)의 속도를 검출하는 속도 검출부(미도시), 브레이크 페달의 동작에 따른 브레이크 검출부(미도시), 악셀 페달의 동작에 따른 악셀 검출부(미도시) 등으로부터의 검출 신호에 기초하여, 다양한 운전 모드(주행 모드, 후진 모드, 중립 모드, 및 주차 모드 등)에 따른 운전 지령치치를 생성할 수 있다. 이때의 운전 지령치치는, 예를 들어, 토크 지령치치 또는 속도 지령치치일 수 있다. The electronic control unit (not shown) includes an inclination angle detection unit (not shown) for detecting the inclination angle of the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량(100)는, 배터리 및 모터를 이용한 순수 전기 차량은, 물론, 엔진을 사용하면서, 배터리 및 모터를 이용하는 하이브리드 전기 차량을 포함하는 개념일 수 있다. 이때, 하이브리드 전기 차량은, 배터리와 엔진 중 적어도 어느 하나를 선택 가능한 절환 수단, 및 변속기를 더 구비할 수도 있다. 한편, 하이브리드 전기 차량은, 엔진에서 출력되는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하여 모터를 구동하는 직렬 방식과, 엔진에서 출력되는 기계 에너지와 배터리에서의 전기 에너지를 동시에 이용하는 병렬 방식으로 나뉠 수 있다.On the other hand, in the
도 2는 도 1의 전기 차량의 내부 블록도의 일예이다.2 is an example of an internal block diagram of the electric vehicle of FIG.
전기 차량(100)은, 입력부(120), 통신부(130), 메모리(140), 제어부(170), 구동부(220)를 구비할 수 있다.The
입력부(120)는, 조작 버튼, 키 등을 구비하며, 전기 차량(100)의 전원 온/오프, 동작 설정 등을 위한 입력 신호를 출력할 수 있다.The
통신부(130)는, 주변 기기, 예를 들어, 원격제어장치 또는 이동 단말기(600)와, 유선 또는 무선으로 데이터를 교환하거나, 원격지의 서버 등과, 무선으로 데이터를 교환할 수 있다. 예를 들어, 4G 또는 5G 등의 이동 통신, 적외선(IR) 통신, RF 통신, 블루투스 통신, 지그비 통신, WiFi 통신 등을 수행할 수 있다.The
한편, 전기 차량(100)의 메모리(140)는, 전기 차량(100)의 동작에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 구동부(220)의 동작시의 동작 시간, 동작 모드 등에 대한 데이터를 저장할 수 있다.On the other hand, the
또한, 전기 차량(100)의 메모리(140)는, 전기 차량의 소비 전력 정보, 추천 운전 정보, 현재 운전 정보, 관리 정보를 포함하는 관리 데이터를 저장할 수 있다. The
또한, 전기 차량(100)의 메모리(140)는, 전기 차량의 동작 정보, 운전 정보, 에러 정보를 포함하는 진단 데이터를 저장할 수 있다. Further, the
제어부(170)는, 전기 차량(100) 내의 각 유닛을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(170)는, 입력부(120), 통신부(130), 메모리(140), 구동부(220) 등을 제어할 수 있다.The
구동부(220)는, 모터(250)를 구동하기 위해, 내부에, 도 3에 도시되는, 인버터(420), 인버터 제어부(430), 모터(230)를 구비할 수 있다. The driving unit 220 may include an
도 3은 도 2의 모터 구동장치의 내부 블록도의 일예를 예시한다. Fig. 3 illustrates an example of an internal block diagram of the motor drive apparatus of Fig.
도 3의 모터 구동장치(200) 내의 모터 구동장치(200)는, 메모리(270), 인버터 제어부(430), 인버터(430) 등을 구비할 수 있다.The
모터 구동장치(200)의 자세한 동작에 대해서는, 도 4를 참조하여 보다 상세히 기술한다.The detailed operation of the
도 4는 도 3의 모터 구동장치의 내부 회로도의 일예이다.4 is an example of an internal circuit diagram of the motor driving apparatus of Fig.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(200)는,인버터(420), 인버터 제어부(430), 출력전류 검출부(E), 및 위치 검출 센서(105)를 포함할 수 있다.The
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치(200)는, 컨버터(410), dc 단 전압 검출부(B), 평활 커패시터(C), 출력전류 검출부(E)를 포함할 수 있다. 또한, 구동부(200)는, 입력 전류 검출부(A), 리액터(L) 등을 더 포함할 수도 있다.The
리액터(L)는, 입력 전원(405, Vs)과 컨버터(410) 사이에 배치되어, 역률 보정 또는 승압동작을 수행한다. 또한, 리액터(L)는 컨버터(410)의 고속 스위칭에 의한 고조파 전류를 제한하는 기능을 수행할 수도 있다. The reactor L is disposed between the input power source 405 (Vs) and the
여기서, 입력 전원(405)은, 배터리(205)로부터의 직류 전원일 수 있다. Here, the
입력 전류 검출부(A)는, 입력 전원(405)으로부터 입력되는 입력 전류(is)를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(A)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 전류(is)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.The input current detection section A can detect the input current is inputted from the
컨버터(410)는, 리액터(L)를 거친 입력 전원(405)의 레벨을 변환하여 출력할 수 있다. The
한편, 컨버터(410)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이, 레벨 변환 동작을 수행할 수도 있다.Meanwhile, the
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다. For example, in the case of a single-phase AC power source, four diodes may be used in the form of a bridge, and in the case of a three-phase AC power source, six diodes may be used in the form of a bridge.
한편, 컨버터(410)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다. On the other hand, the
컨버터(410)가, 스위칭 소자를 구비하는 경우, 해당 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해, 직류전원 변환을 수행할 수 있다.When the
평활 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장한다. 도면에서는, 평활 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다. The smoothing capacitor C smoothes the input power supply and stores it. In the drawing, one element is exemplified by the smoothing capacitor C, but a plurality of elements are provided so that the element stability can be ensured.
한편, 평활 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다. On the other hand, both ends of the smoothing capacitor C are referred to as a dc stage or a dc stage because the dc power source is stored.
dc 단 전압 검출부(B)는 평활 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 입력될 수 있다.The dc voltage detection unit B can detect the dc voltage Vdc at both ends of the smoothing capacitor C. [ For this purpose, the dc voltage detection unit B may include a resistance element, an amplifier, and the like. The detected dc voltage source Vdc can be input to the
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(Va,Vb,Vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(250)에 출력할 수 있다. The
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다. The
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 인버터 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. 이에 의해, 소정 주파수를 갖는 삼상 교류 전원이 삼상 동기 모터(250)에 출력되게 된다. The switching elements in the
인버터 제어부(430)는, 센서리스 방식을 기반으로, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 인버터 제어부(430)는, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.The
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)에서 검출되는 출력전류(io)을 기초로 생성되어 출력된다. The
출력전류 검출부(E)는, 인버터(420)와 삼상 모터(250) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출한다. 즉, 모터(250)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(i,ib,ic 또는 iu, iv, iw)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.The output current detection unit E detects the output current io flowing between the
출력전류 검출부(E)는 인버터(420)와 모터(250) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. The output current detection unit E may be located between the
션트 저항이 사용되는 경우, 3개의 션트 저항이, 인버터(420)와 동기 모터(250) 사이에 위치하거나, 인버터(420)의 3개의 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)에 일단이 각각 접속되는 것이 가능하다. 한편, 삼상 평형을 이용하여, 2개의 션트 저항이 사용되는 것도 가능하다. 한편, 1개의 션트 저항이 사용되는 경우, 상술한 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에서 해당 션트 저항이 배치되는 것도 가능하다.Three shunt resistors are placed between the
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 인버터 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(io)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로 병행하여 기술할 수도 있다. The detected output current io can be applied to the
한편, 삼상 모터(250)는, 고정자(stator)와 회전자(rotar)를 구비하며, 각상(a,b,c 상)의 고정자의 코일에 소정 주파수의 각상 교류 전원이 인가되어, 회전자가 회전을 하게 된다. On the other hand, the three-
이러한 모터(250)는, 예를 들어, 표면 부착형 영구자석 동기전동기(Surface-Mounted Permanent-Magnet Synchronous Motor; SMPMSM), 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor; IPMSM), 및 동기 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor; Synrm) 등을 포함할 수 있다. 이 중 SMPMSM과 IPMSM은 영구자석을 적용한 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor; PMSM)이며, Synrm은 영구자석이 없는 것이 특징이다.The
한편, 상술한 삼상의 a,b,c 상은, 이하에서 기술하는 u, v, w 상에 대응할 수 있다.On the other hand, the three-phase a, b, and c phases described above can correspond to the u, v, and w phases described below.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 구동장치의 내부 블록도이다. 5 is an internal block diagram of a motor driving apparatus according to the first embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 도 5의 모터 구동장치(200)는, 모터(250)와, 인버터(420)와, 인버터(420)의 제어를 통해 모터(250)의 회전을 제어하는 인버터 제어부(430)와, 모터(250)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부(104u,104v)와, 모터(250)의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출 센서(105)를 구비할 수 있다.5 includes a
본 발명의 제1 실시예에 따른, 인버터 제어부(430)는, 출력 전류 검출부(104)에서 검출되는 제1 상 검출 전류(iu)에 기초하여, 제2 상 전류를 추정(ivest)하고, 출력 전류 검출부(104)에서 검출되는 제2 상 검출 전류(iv)와, 추정된 제2 상 추정 전류(ivest)를 비교하여, 출력 전류 검출부(104)의 고장 유무를 판단할 수 있다. 이에 따라, 모터(250)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부(104)의 고장을 간편하게 검출할 수 있게 된다.The
한편, 인버터 제어부(430)는, 전압 지령 생성부(340)와 축변환부(310)를 구비할 수 있다.Meanwhile, the
모터(250)는, 회전자(미도시)와, u 상, v 상 및 w 상의 전기자 권선을 갖춘 고정자(미도시)를 갖는 삼상 영구 자석 동기 모터일 수 있다.The
인버터 제어부(430)는, 인버터(420)를 제어하며, 직류 전압 펄스 폭 변조를 실시함으로써 얻은, 삼상 교류 전압이 모터(250)에 공급되도록 제어할 수 있다.The
인버터(420)에 의해 모터(250)에 공급되는 삼상 교류 전압은, u 상, v 상 및 w 상 전기자 권선에 인가 전압을 나타내는 u 상, v 상 및 w 상 전압으로 구성된다. The three-phase AC voltage supplied to the
u 상, v 상 및 w 상 전압의 합성 전압인 모터(250)로의 전체 인가 전압을, 모터 전압이라 명명할 수 있다.The total applied voltage to the
모터 전압의 인가에 의해, 모터(250)에 공급되는 전류의 u 상 성분, v 상 성분 및 w 상 성분, 즉 u 상, v 상 및 w 상 전기자 권선에 흐르는 전류를 각각, u 상, v 상 및 w 상 전류라 명명할 수 있다.The currents flowing through the u-phase component, the v-phase component and the w-phase component of the current supplied to the
u 상, v 상 및 w 상 전류의 합성 전류인 모터(250)로 전체 공급 전류를 모터 전류라 명명할 수 있다.The
출력 전류 검출부(104)는, u 상, v 상 및 w 상 전류 중 2 상 분의 전류의 전류값을 검출할 수 있다.The output current detection unit 104 can detect current values of currents of two phases out of the u-phase, v-phase, and w-phase currents.
도 5에서는, 제1 출력 전류 검출부(104u)에서 u 상 전류(iu)가 검출되고, 제2 출력 전류 검출부(104v)에서 v 상 전류(iv)가 검출되는 것을 예시한다.5 illustrates that the u-phase current iu is detected by the first output
한편, u 상 또는 v 상 전류값 대신에 w 상 전류가 검출되어도 상관없다.On the other hand, a w-phase current may be detected instead of the u-phase or v-phase current value.
한편, 위치 검출 센서(105)는, 모터(250)의 회전자의 자극 위치(θ)를 검출할 수 있다. 즉, 위치 검출 센서(105)는, 모터(250)의 회전자의 위치를 검출할 수 있다.On the other hand, the
이를 위해, 위치 검출 센서(105)는, 인코더(encoder)나 리졸버(resolver) 등을 포함할 수 있다. To this end, the
다음의 설명에서 사용 좌표계와 좌표축에 대해 여기에서 정의한다. In the following description, the used coordinate system and coordinate axes are defined here.
αβ 좌표계는, 고정축인 α와 β 축을 축으로 하는 이차원 고정 좌표계이다. α 및 β 축은 서로 직교하며, β 축은 α 축으로부터 전기각 90˚ 만큼 앞선다. α 축은 u 상 권선에 대응하는 축 (U 축)과 일치하는 축이다. The αβ coordinate system is a two-dimensional fixed coordinate system having the fixed axes α and β as axes. The α and β axes are orthogonal to each other, and the β axis is ahead of the α axis by an electrical angle of 90 °. The? -axis corresponds to the axis (U-axis) corresponding to the u-phase winding.
dq 좌표계는 회전축인 d와 q축 축으로 하는 이차원 회전 좌표계이다. 모터(250)의 영구 자석이 만드는 자속의 회전 속도와 같은 속도로 회전하는 회전 좌표계에서 영구 자석이 만드는 자속의 방향에 따른 축이 d축이며, d축에서 전기각 90˚ 위상이 앞선 축이 q축이다. 자극 위치(θ)는 U 축에서 본 d축 이동 각도이다.The dq coordinate system is a two-dimensional rotational coordinate system with d and q axis axes as rotation axes. In the rotational coordinate system in which the permanent magnet of the
전압 지령 생성부(340)는, 위치 검출 센서(105)에서 검출된 자극 위치(θ)와, 후술하는 축변환부(310)에서 출력되는 정지 좌표게 기반의 2 상 전류 (iα과 iβ)에 기초하여, 모터(250)에 인가해야할 전압 지령치 (vu*, vv*, vw*)을 생성하여 출력한다. The voltage
인버터(420)는, 모터(250)에 실제로 적용되는 u 상, v 상 및 w 상 전압의 전압 값이 각각 전압 지령치 (vu*, vv*, vw*)와 일치하도록, 펄스 폭 변조를 이용하여 모터(250)에 삼상 교류 전압을 생성하고, 생성된 삼상 교류 전압을 모터(250)에 인가한다. The
한편, 도 5에서는, 위치 검출 센서(105)를 사용하였지만, 위치 검출 센서를 사용하지 않는 소위 위치 센서리스 제어 기술을 이용하는 것도 가능하다. On the other hand, although the
축변환부(310)는, 출력 전류 검출부(104)에서 검출된 제1 상 검출 전류인, u 상 전류(iu)와, 제2 상 검출 전류인 v 상 전류(iv)에 기초하여, 정지 좌표계 기반의 2 상 전류 (iα과 iβ)를 생성할 수 있다. Based on the u phase current iu which is the first phase detection current detected by the output current detection unit 104 and the v phase current iv which is the second phase detection current, Based two-phase currents i [alpha] and i [beta].
즉, 축변환부(310)는, 출력 전류 검출부(104)에서 검출된 제1 상 및 제2 상 검출 전류를 이용하여, 축변환을 수행하고, 축변환된, 정지 좌표계 기반의 2 상 전류 (iα과 iβ)를 생성할 수 있다.That is, the
한편, 축변환부(310)는, 제1 상 검출 전류인, u 상 전류(iu)와, 제2 상 검출 전류인, v 상 전류(iv)의, 이상 유무를 판단하고, 이상 유무를 나타내는 에러 신호(E)를 출력할 수 있다. 에러 신호(E)는, 이상시 대응하기 위한 처리에 이용된다.On the other hand, the
축변환부(310)에 대한 내부 구성을 나타낸 도 6을 이용하여 보다 구체적으로 설명한다. The internal configuration of the
도 6은 도 5의 축변환부의 내부 블록도의 일예이다.6 is an example of an internal block diagram of the axis conversion unit in Fig.
도면을 참조하면, 축변환부(310)는, 전류 추정기(121a), 고장 판정부(122a), 3 상 2 상 변환부(123a)를 구비할 수 있다.Referring to the drawings, the
전류 추정기(121a)는, 도면과 같이, 제1 상 검출 전류인, u 상 전류(iu)에 기초하여, 제2 상 전류인 v 상 전류를 추정하고, 추정된 제2 상 전류(ivest)를 연산하여 출력할 수 있다.The
특히, 전류 추정기(121a)는, 아래의 수학식 1을 이용하여, 추정된 제2 상 전류(ivest)를 연산하여 출력할 수 있다.In particular, the
수학식 1에서, ivest는, 추정된 제2 상 전류를 나타내며, iu는 검출된 제1 상 전류인, u 상 전류를 나타내며, F(s)는, 제2 상인, v 상 전류를 추정하기 위한 필터를 나타낸다.In Equation 1, ivest represents the estimated second phase current, iu represents the detected first phase current, u phase current, and F (s) represents the second phase, Filter.
F(s)는, 하기의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다. F (s) can be expressed by the following equation (2).
여기서, s는 라플라스 연산자이며, ωn은 삼상 교류 전기각 주파수를 나타낸다. ωn은 모터의 회전수 지령치(ω*)와, 자극 위치(θ)를 미분한 값 등을 사용할 수 있다. Here, s is a Laplace operator, and [omega] n represents a three-phase alternating current angular frequency. ? n can be a value obtained by differentiating the rotation speed command value? * of the motor and the magnetic pole position?.
한편, 수학식 2에서는, 1차 필터를 예시하나, 이에 한정되지 않으며, 2차 이상의 고차 필터도 가능하다.On the other hand, in Equation (2), a first order filter is exemplified, but not limited thereto, and a second order or higher order filter is also possible.
고장 판정부(122a)는, 제2 상인, v 상 추정 전류값(ivest)와, 제2 상인, v 상 검출 전류(iv)를 비교하여, 에러 신호(E)를 출력한다. The
고장 판정부(122a)는, v 상 추정 전류값(ivest)와, v 상 검출 전류(iv)의 차이가, 소정치 이하의 경우에는, 정상으로 판정하여, '0'의 값을 가지는 에러 신호(E)를 출력하고, 소정치 초과인 경우에는, 에러로 판정하여, '1'의 값을 가지는 에러 신호를 출력할 수 있다.When the difference between the v-phase estimation current value ivest and the v-phase detection current iv is equal to or smaller than a predetermined value, the
이와 같이, 고장 판정부(122a)에서 출력되는, 에러 신호(E)의 레벨에 기초하여, 출력 전류 검출부(104)에서 검출한 검출 전류값 iu 또는 iv에 이상이 있는지 여부를 판정할 수 있다. 즉, 이와 같은, 간편한 방법으로 출력 전류 검출부의 이상 유무를 판정할 수 있다.As described above, it is possible to determine whether or not the detected current value iu or iv detected by the output current detecting section 104 is abnormal based on the level of the error signal E output from the
한편, 3 상 2 상 변환부(123a)는, 하기의 수학식 3을 이용하여, 제1 상인, u 상 전류(iu)와 제2 상인 v 상 전류(iv)에 기초하여, 정지 좌표계 기반의 2 상 전류 (iα과 iβ)을 생성하여 출력한다.On the other hand, the three-phase two-
도 7은, u 상 전류(iu)가 제로가 되었을 때의, 제2 상인 v 상 추정 전류값(ivest), 제2 상인 v 상 검출 전류(iv), 및 에러 신호(E)를 도시한 도면이다.7 is a graph showing the v phase estimated current value ivest, the second phase v phase detected current iv, and the error signal E, which are the second phase when the u phase current iu becomes zero; to be.
예를 들어, u 상 전류의 출력 전류 검출부(104u)가 단선 등으로 고장인 경우, u 상 전류의 출력 전류 검출부(104u)에서 검출되는 u 상 전류(iu)의 레벨은 제로가 될 수 있다.For example, when the output
이러한 경우, 검출되는 u 상 전류(iu)의 파형(130a), 제2 상인 v 상 추정 전류값(ivest)의 파형(131a), 제2 상인 v 상 검출 전류(iv)의 파형(132a), 제2 상인 v 상 추정 전류(iv)의 파형(133a), 및 에러 신호(E)의 파형(134a)은, 도면과 같이 예시될 수 있다.In this case, the waveform 130a of the detected u-phase current iu, the waveform 131a of the second phase v-phase estimation current value ivest, the waveform 132a of the second phase v detection current iv, The waveform 133a of the second phase v estimation current iv and the waveform 134a of the error signal E can be illustrated as shown in the figure.
도면을 참조하면, 시간축 0.15 지점 부근에서 단선된 이후, 1/4주기 이내에, 에러 신호(E)의 레벨이 0에서 1로 가변하는 것을 알 수 있다.Referring to the drawing, it can be seen that the level of the error signal E changes from 0 to 1 within 1/4 period after disconnection near the time point of the time axis 0.15.
한편, 도 7은, u 상에 이상이 있는 경우이지만, v 상에 이상이 있는 경우에도 v 상 추정 전류값(ivest)와 v 상 검출 전류(iv) 사이에 편차가 발생하므로, 이를 이용하여, 이상 판단을 수행할 수 있다.On the other hand, Fig. 7 shows a case where there is an abnormality in the u-phase. However, even when there is an abnormality in the v-phase, a deviation occurs between the v-phase estimated current value ivest and the v- An abnormal judgment can be performed.
한편, 단선 등의 고장에 한정하지 않고, 출력 전류 검출부(104)의 증폭률 및 배선의 접촉 저항의 변화 등에 의해 신호의 크기가 변화할 때도 이상의 발생을 판정할 수 있다. On the other hand, occurrence of an abnormality can be determined even when the magnitude of the signal changes due to, for example, the amplification factor of the output current detection section 104 and the change in the contact resistance of the wiring.
한편, 도 8은, u 상 출력 전류 검출부(104v)의 증폭률이 급변했을 때의, v 상 추정 전류값(ivest) 및 v 상 검출 전류(iv) 및 에러 신호(E)를 나타낸다. 8 shows the v-phase estimation current value ivest, the v-phase detection current iv and the error signal E when the amplification factor of the u-phase output
이러한 경우, 검출되는 u 상 전류(iu)의 파형(130b), 제2 상인 v 상 추정 전류값(ivest)의 파형(131b), 제2 상인 v 상 검출 전류(iv)의 파형(132b), v 상 추정 전류값(ivest)와 v 상 검출 전류(iv)와의 편차의 실효치의 파형(133b), 및 에러 신호(E)의 파형(1344)은, 도면과 같이 예시될 수 있다.In this case, the waveform 130b of the detected u-phase current iu, the waveform 131b of the second phase v-phase estimation current value ivest, the waveform 132b of the second phase v detection current iv, The waveform 133b of the effective value of the deviation between the v-phase estimated current value ivest and the v-phase detected current iv and the waveform 1344 of the error signal E can be illustrated as shown in the figure.
도면을 참조하면, 시간축 0.15 지점 부근에서 증폭률이 급변된 이 후 1/2주기 이내에, 에러 신호(E)의 레벨이 0에서 1로 가변하는 것을 알 수 있다.Referring to the drawing, it can be seen that the level of the error signal E changes from 0 to 1 within 1/2 cycle after the amplification rate is rapidly changed in the vicinity of the time point of the time axis of 0.15.
한편, 도 8은 u 상에 이상이 있는 경우이지만, v 상에 이상이 있는 경우에도 v 상 추정 전류값(ivest)와 v 상 검출 전류(iv) 사이에 편차가 발생뿐만 아니라 이상과 판단할 수 있다.On the other hand, FIG. 8 shows a case where there is an abnormality in the u-phase. However, even when there is an abnormality in the v-phase, a deviation occurs between the v-phase estimated current value ivest and the v- have.
한편, 도 7과 도 8은 주파수가 50Hz 일 때의 결과를 보여주지만, 주파수가 다른 경우, 예를 들어, 저속 회전 및 고속 회전의 경우에도, 마찬가지로 1 / 4 ~ 1 / 2주기 이내에, 에러 검출이 가능하다. 7 and 8 show the results when the frequency is 50 Hz. However, in the case where the frequency is different, for example, in the case of the low-speed rotation and the high-speed rotation, similarly, within 1/4 to 1/2 cycle, This is possible.
이와 같이, 도 5 내지도 도 8, 및 그에 따른 설명에 의하면, 출력 전류 검출부(104)의 고장으로 인한, 검출 전류값의 이상을 간편한 방법으로 단시간에 검출할 수 있게 된다.As described above, according to Figs. 5 to 8 and the description thereof, the abnormality of the detection current value due to the failure of the output current detection section 104 can be detected in a short time by a simple method.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 구동장치의 내부 블록도이다. 9 is an internal block diagram of a motor driving apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 도 9의 모터 구동장치(200b)는, 도 5의 모터 구동장치(200)와 유사하나, 위치 검출 센서(105)로부터의 자극 위치(θ)가, 전압 지령 생성부(340b) 외에, 추가로, 축변환부(310b)에 인가되는 것에 그 차이가 있다.9 is similar to the
또한, 도 5의 모터 구동장치(200)와 달리, 전압 지령 생성부(340b)가 q축 전류 지령치(iq*)를 축변환부(310b)로 출력하는 것에 그 차이가 있다.Unlike the
도 9의 모터 구동장치(200b)는, 모터(250)와, 인버터(420)와, 인버터(420)의 제어를 통해 모터(250)의 회전을 제어하는 인버터 제어부(430b)와, 모터(250)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부(104u,104v)와, 모터(250)의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출 센서(105)를 구비할 수 있다.9 includes an
본 발명의 제2 실시예에 따른, 인버터 제어부(430b)는, 출력 전류 검출부(104)에서 검출되는 제1 상 검출 전류(iu)에 기초하여, 회전 좌표계인 q축 전류를 추정(iqest)하고, 위치 검출 센서(105)에서 검출된 자극 위치(θ)에 기초하여, q축 전류 지령치(iq*)를 생성하고, q축 전류 지령치(iq*)와, 추정된 q축 추정 전류(iqest)를 비교하여, 출력 전류 검출부(104)의 고장 유무를 판단할 수 있다. 이에 따라, 모터(250)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부(104)의 고장을 간편하게 검출할 수 있게 된다.The
한편, 인버터 제어부(430b)는, 전압 지령 생성부(340b)와 축변환부(310b)를 구비할 수 있다.On the other hand, the
전압 지령 생성부(340b)는, 위치 검출 센서(105)에서 검출된 자극 위치(θ)와, 후술하는 축변환부(310b)에 출력되는 정지 좌표계 기반의 2 상 전류 (iα과 iβ)과에 기초하여, 모터(250)에 인가해야할 전압 지령치 (vu*, vv*, vw*) 및 q축 전류 지령치(iq*) 또는 토크 지령치를 생성하여 출력할 수 있다. The voltage
축변환부(310b)는, 출력 전류 검출부(104)에서 검출된 제1 상인, u 상 검출전류(iu), 제2 상인 v 상 검출 전류(iv), 전압 지령 생성부(340b)로부터 출력되는 q축 전류 지령치(iq*)에 기초하여, 정지 좌표계 기반의 2 상 전류 (iα과 iβ)을 생성하여 출력한다.The
축변환부(310b) 대한 내부 구성을 나타낸 도 10을 이용하여보다 구체적으로 설명한다.The internal structure of the
도 10은 도 9의 축변환부의 내부 블록도의 일예이다.10 is an example of an internal block diagram of the axis conversion unit in FIG.
도면을 참조하면, 축변환부(310b)는, 전류 추정기(121b), 고장 판정부(122b), 3 상 2 상 변환부(123b)를 구비할 수 있다.Referring to the drawing, the
전류 추정기(121b)는, 도면과 같이, 제1 상 검출 전류인, u 상 전류(iu)에 기초하여, 회전 좌표계인 q축 전류를 추정하고, 추정된 q축 전류(iqest)를 연산하여 출력할 수 있다.The
특히, 전류 추정기(121a)는, 아래의 수학식 4 내지 5를 이용하여, q축 추정 전류값(iqest)을 연산할 수 있다.In particular, the
수학식 4, 5에서, iqest는, 추정된 q축 전류를 나타내며, iu는 검출된 제1 상 전류인, u 상 전류를 나타내며, F(s)는, iβest는, 추정된 β축 전류를 나타내며, θ는 모터의 자극 위치를 나타내며, Fβ(s)는 β축 전류를 추정하기 위한 필터를 나타낸다.In Equations 4 and 5, iqest represents the estimated q-axis current, iu represents the detected first phase current, u-phase current, F (s) represents i? Est represents the estimated? -Axis current ,? represents the position of the magnetic pole of the motor, and F? (s) represents a filter for estimating the? -axis current.
F(s)는, 하기의 수학식 6과 같이 표현될 수 있다. F (s) can be expressed by the following equation (6).
여기서, s는 라플라스 연산자이며, ωn은 삼상 교류 전기각 주파수를 나타낸다. Here, s is a Laplace operator, and [omega] n represents a three-phase alternating current angular frequency.
한편, 수학식 6에서는, 1차 필터를 예시하나, 이에 한정되지 않으며, 2차 이상의 고차 필터도 가능하다.On the other hand, in Equation (6), a first order filter is exemplified, but not limited thereto, and a second order or higher order filter is also possible.
고장 판정부(122b)는, q축 전류 지령치(iq*)와, q축 추정 전류(iqest)를 비교하여, 에러 신호(E)를 출력한다. The
고장 판정부(122b)는, q축 전류 지령치(iq*)와, q축 추정 전류(iqest)의 차이가, 소정치 이하의 경우에는, 정상으로 판정하여, '0'의 값을 가지는 에러 신호(E)를 출력하고, 소정치 초과인 경우에는, 에러로 판정하여, '1'의 값을 가지는 에러 신호를 출력할 수 있다.When the difference between the q-axis current instruction value iq * and the q-axis estimation current iqest is equal to or smaller than a predetermined value, the
이와 같이, 고장 판정부(122b)에서 출력되는, 에러 신호(E)의 레벨에 기초하여, 출력 전류 검출부(104)에서 검출한 검출 전류값 iu 또는 iv에 이상이 있는지 여부를 판정할 수 있다. 즉, 이와 같은, 간편한 방법으로 출력 전류 검출부의 이상 유무를 판정할 수 있다.In this manner, it is possible to determine whether or not the detected current value iu or iv detected by the output current detecting unit 104 is abnormal based on the level of the error signal E output from the
한편, 3 상 2 상 변환부(123b)는, 하기의 수학식 7을 이용하여, 제1 상인, u 상의 추정전류(iuest)와 제2 상인 v 상 전류(iv)에 기초하여, 정지 좌표계 기반의 2 상 전류 (iα과 iβ)을 생성하여 출력한다.On the other hand, the three-phase / two-
한편, u 상의 추정전류(iuest)는, 하기의 수학식 8을 이용하여, v 상 검출 전류(iv)에 기초하여, 추정된다.On the other hand, the estimated current iuest of the u phase is estimated based on the v phase detected current iv using the following equation (8).
즉, 3 상 2 상 변환부(123a)는, 하기의 수학식 7, 8을 이용하여, 2 상인 v 상 전류(iv)에 기초하여, 정지 좌표계 기반의 2 상 전류 (iα과 iβ)을 생성하여 출력할 수 있다.That is, the three-phase two-
한편, 상술한 바에 따르면, 정지 좌표계의 α축 전류와 β축 전류 중 β 축 전류를 추정(iβest)했지만, v 상 추정 전류(ivest)을 추정 전류로 사용하여 q축 추정 전류값(iqest)을 연산하는 것도 가능하다. 즉, 수학식 9와 같이 연산하는 것도 가능하다. On the other hand, according to the above description, although the? Axis current of the stationary coordinate system and the? Axis current of the? Axis current are estimated (i beta est), the q axis estimated current value iqest is calculated using the v phase estimated current ivest as the estimated current It is also possible to calculate. In other words, it is also possible to perform the calculation according to Equation (9).
한편, 본 실시예에서는 전압 지령 생성부(340b)의 출력을 q축 전류 지령치 iq*로 했지만, iq* 대신 토크 지령치(T*)를 출력하여, 고장 판정부(122b)가, 토크 지령치(T*)에 기반하여, 고장 판단을 수행하는 것도 가능하다.In the present embodiment, the output of the
이러한 경우에는, q축 전류 추정기(121b)에서 q축 추정 전류(iqest) 대신에, 추정 토크(Test)가 출력되면 된다. In this case, the q-axis
예를 들어, 수학식 4 내지 6과, 수학식 10, 11을 이용하여 추정 토크(Test)를 추정할 수 있다. For example, the estimated torque (Test) can be estimated using Equations (4) to (6) and Equations (10) and (11).
한편, 본 실시예에서는 u 상 전류(iu)의 이상을 판정하는 예를 나타냈지만, 마찬가지로 v 상 전류(iv)의 이상을 판정하는 것도 가능하다. 또한, w 상에 적용하는 것도 가능하다.On the other hand, in the present embodiment, an example of determining the abnormality of the u-phase current iu has been shown, but it is also possible to determine the abnormality of the v-phase current iv. It is also possible to apply it to the w phase.
한편, 고장 판정부(122b)의 출력은, 정지 좌표계 기반의 αβ 축 2 상 전류에 한정되지 않는다.On the other hand, the output of the
본 실시예에서는 축변환부(310b)의 출력을, 정지 좌표계 기반의 αβ 축 2 상 전류(iα과 iβ)로 했지만, 최전 좌표계 기반의 dq축 2 상 전류(id와 iq)도 가능하다. In this embodiment, the output of the
한편, αβ 좌표에서 dq 좌표로의 좌표 변환은 하기의 수학식 12를 이용하면 된다.On the other hand, coordinate conversion from? P coordinate to dq coordinate can be performed using the following equation (12).
도 11은, u 상 전류(iu)가 제로가 되었을 때의, 제1 상인 u 상 전류(iu), u 상 추정 전류값(iuest), v 상 검출 전류(iv), q축 전류 지령치(iq*), q축 추정 전류값(iqest), 및 에러 신호(E)를 도시한 도면이다.11 is a graph showing the relation between the u phase current iu, the u phase estimated current value iuest, the v phase detected current iv and the q axis current command value iq * ), a q-axis estimated current value (iqest), and an error signal (E).
예를 들어, u 상 전류의 출력 전류 검출부(104u)가 단선 등으로 고장인 경우, u 상 전류의 출력 전류 검출부(104u)에서 검출되는 u 상 전류(iu)의 레벨은 제로가 될 수 있다.For example, when the output
이러한 경우, 검출되는 u 상 전류(iu)의 파형(1140), u 상 추정 전류값(iuest)의 파형(1141), v 상 검출 전류(iv)의 파형(1142), q축 전류 지령치(iq*)의 파형(1143), q축 추정 전류값(iqest)의 파형(1144), 및 에러 신호(E)의 파형(1145)은, 도면과 같이 예시될 수 있다.In this case, the
도면을 참조하면, 시간축 0.15 지점 부근에서 단선된 이후, 1/4주기 이내에, 에러 신호(E)의 레벨이 0에서 1로 가변하는 것을 알 수 있다.Referring to the drawing, it can be seen that the level of the error signal E changes from 0 to 1 within 1/4 period after disconnection near the time point of the time axis 0.15.
한편, u 상 추정 전류값(iuest)은, 단선 후에도 양호한 전류값을 추정할 수 있으며, 모터의 제어에 이용 가능하다는 것을 알 수 있다.On the other hand, it can be seen that the u-phase estimated current value iuest can estimate a good current value even after disconnection and can be used for motor control.
이와 같이, 본 발명에 의해, 출력 전류 검출부의 고장시, 검출 전류값의 이상을 간편한 방법으로 단시간에 검출할 수 있게 됨과 동시에 이상이라고 판단 한 후, 추정 전류(iuest)를 이용하여 모터의 구동을 계속할 수 있다.As described above, according to the present invention, when the output current detection unit fails, the abnormality of the detected current value can be detected by a simple method in a short time, and at the same time, I can continue.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터 구동장치의 내부 블록도이다. 12 is an internal block diagram of a motor driving apparatus according to the third embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 도 12의 모터 구동장치(200c)는, 도 5의 모터 구동장치(200)와 유사하나, 도 5의 모터 구동장치(200)와 달리, 전압 지령 생성부(340b)가 인버터 출력 전력(Pout)를 축변환부(310b)로 출력하는 것에 그 차이가 있다.The
도 12의 모터 구동장치(200c)는, 모터(250)와, 인버터(420)와, 인버터(420)의 제어를 통해 모터(250)의 회전을 제어하는 인버터 제어부(430c)와, 모터(250)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부(104u,104v)와, 모터(250)의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출 센서(105)를 구비할 수 있다.The
본 발명의 제3 실시예에 따른, 인버터 제어부(430c)는, 출력 전류 검출부(104)에서 검출되는 제1 상 검출 전류(iu), 및 제2 상 검출 전류(iv)에 기초하여, 인버터의 출력 전력(Pout), 및 추정 전력(Pu)을 연산하고, 인버터의 출력 전력(Pout)과, 추정 전력(Pu)을 비교하여, 출력 전류 검출부(104)의 고장 유무를 판단할 수 있다. 이에 따라, 모터(250)에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부(104)의 고장을 간편하게 검출할 수 있게 된다.The
한편, 인버터 제어부(430c)는, 전압 지령 생성부(340c)와 축변환부(310c)를 구비할 수 있다.On the other hand, the
전압 지령 생성부(340c)는, 위치 검출 센서(105)에서 검출된 자극 위치(θ)와, 후술하는 축변환부(310b)에 출력되는 정지 좌표계 기반의 2 상 전류 (iα과 iβ)과에 기초하여, 모터(250)에 인가해야할 전압 지령치 (vu*, vv*, vw*)와, 인버터 출력 전력(Pout)을 생성하여 출력할 수 있다.The voltage
전압 지령치 (vu*,vv*,vw*)와 인버터 출력 전력(Pout)의 값은, 이전 제어주기에서, 전압 지령 생성부(340b)에서 연산 한 값을 사용하면 된다. The values of the voltage command values vu * , vv * and vw * and the inverter output power Pout may be values calculated by the voltage
축변환부(310c)는, 출력 전류 검출부(104)에서 검출된 제1 상인, u 상 검출전류(iu), 제2 상인 v 상 검출 전류(iv), 전압 지령 생성부(340c)로부터 출력되는 인버터 출력 전력(Pout)에 기초하여, 정지 좌표계 기반의 2 상 전류 (iα과 iβ)을 생성하여 출력한다.The
한편, 도면에서는, 축변환부(310c)에, 3상의 전압 지령치(vu*,vv*,vw*)가 입력되는 것을 도시하나, 이와 달리, 2상의 전압 지령치(vu*, vv*)가 입력되고, 다른 한 상의 전압 지령치는, 연산되는 것도 가능하다.On the other hand, the figure shows that the three-phase voltage command values vu * , vv * and vw * are inputted to the
축변환부(310c)에 대한 내부 구성을 나타낸 도 13를 이용하여보다 구체적으로 설명한다.The internal configuration of the
도 13은 도 10의 축변환부의 내부 블록도의 일예이다.13 is an example of an internal block diagram of the axis conversion unit in Fig.
도면을 참조하면, 축변환부(310c)는, 전류 추정기(121a), 고장 판정부(122c), 3 상 2 상 변환부(123c)를 구비할 수 있다.Referring to the drawings, the
전류 추정기(121a)는 도 5의 전류 추정기(121a)와 동일하게, 수학식 1을 이용하여 v 상 추정 전류값(ivest)을 연산할 수 있다. The
즉, 전류 추정기(121a)는, 출력 전류 검출부(104)에서 검출되는 제1 상 검출 전류에 기초하여, 제2 상 추정 전류를 추정할 수 있다.That is, the
다음, 고장 판정부(122c)는, 제1 상 검출 전류(iu)와 제2 상 추정 전류(ivest)에 기초하여, 추정 전력(Pu)을 연산하고, 인버터의 출력 전력(Pout)과 추정 전력(Pu)을 비교하여, 에러 신호(E)를 출력할 수 있다.Next, the
특히, 고장 판정부(122c)는, 하기의 수학식 13을 이용하여, 추정 전력(Pu)를 연산하고, 인버터 출력 전력(Pout)과 추정 전력(Pu)을 비교하여 에러 신호(E)를 출력한다. Particularly, the
고장 판정부(122c)는, 인버터 출력 전력(Pout)과 추정 전력(Pu)의 차이가, 소정치 이하의 경우에는, 정상으로 판정하여, '0'의 값을 가지는 에러 신호(E)를 출력하고, 소정치 초과인 경우에는, 에러로 판정하여, '1'의 값을 가지는 에러 신호를 출력할 수 있다.When the difference between the inverter output power Pout and the estimated power Pu is equal to or less than a predetermined value, the
한편, 인버터 출력 전력(Pout)은, 하기의 수학식 14, 및 15 등의 방법으로 연산될 수 있다.On the other hand, the inverter output power Pout can be calculated by the following equations (14) and (15).
여기서 id*, iq* , vd*, vq*는 d축 전류 지령치 q축 전류 지령치, d축 전압 지령치 q축 전압 지령치를 나타내며, ωm* 는 모터의 기계 각속도 지령치를 나타내며, T* 토크 지령치를 나타낸다.Here, id * , iq * , vd * and vq * represent the d-axis current command value q-axis current command value and the d-axis voltage command value q-axis voltage command value, and ωm * represents the mechanical angular speed command value of the motor and the T * torque command value .
한편, 수학식 15를 사용하는 경우, 모터 손실을 고려하여, 수학식 15에, 모터 손실 항목을 추가하여, 인버터 출력 전력(Pout)을 계산하여도 좋다. On the other hand, in the case of using the expression (15), the inverter output power (Pout) may be calculated by adding the motor loss item to the expression (15) in consideration of the motor loss.
한편, 모터 손실이 비교적 작은 경우에는 모터 손실을 무시해도 좋다. On the other hand, when the motor loss is relatively small, the motor loss may be ignored.
한편, 수학식 15에서, 지령치 값 대신 검출 값과 추정치를 이용하는 것도 가능하다.On the other hand, in Equation (15), it is also possible to use a detected value and an estimated value instead of the set value.
3 상 2 상 변환부(123c)는, 에러 신호(E)가 0의 경우, 수학식 3을 이용하여, u 상 전류(iu)와 v 상 전류(iv)에 기초하여, 정지 좌표계 기반의 2 상 전류 (iα과 iβ)를 생성하여 출력한다. Based on the u-phase current (iu) and the v-phase current (iv), using the equation (3) when the error signal E is 0, the three- And generates and outputs the phase currents i [alpha] and i [beta].
한편, 3 상 2 상 변환부(123c)는, 에러 신호(E)가 1의 경우, u 상 전류(iu)가 이상하다고 판정하고, 하기의 수학식 16, 및 17을 이용하여, 정지 좌표계 기반의 2 상 전류 (iα과 iβ)을 생성하여 출력한다.On the other hand, when the error signal E is 1, the three-phase / two-
즉, 3 상 2 상 변환부(123c)는, 출력 전류 검출부(104)에서 검출되는 제1 상의 추정 전류(iuest), 및 제2 상 검출 전류(iv)에 기초하여, 정지 좌표계 기반의 2상 전류(iα과 iβ)를 생성하여 출력할 수 있다.That is, the three-phase two-
한편, 본 실시예에서는 전압 지령 생성부(340c)의 출력을 인버터 출력 전력(Pout)으로 했지만, 인버터 출력 전력(Pout) 대신에, 인버터 입력 전력(Pin)을 출력하여, 고장 판정부(122c)에서 사용하여도 좋다. In the present embodiment, the output of the voltage
이러한 경우에는, 하기의 수학식 18을 이용하여 인버터 입력 전력(Pin)을 연산할 수 있다. In this case, the inverter input power (Pin) can be calculated using the following equation (18).
여기서, Vdc, Idc 는, 인버터의 DC 전압 및 DC 전류의 검출 값이다. 또는 dc단 커패시터 양단의 dc 전압, 및 dc 전류의 검출값일 수 있다.Here, Vdc and Idc are detection values of DC voltage and DC current of the inverter. Or the dc voltage across the dc short capacitor, and the detected value of the dc current.
한편, 고장 판정부(122c)는, 인버터 손실은 비교적 작기 때문에, 인버터 입력 전력(Pin) 및 추정 전력(Pu)을 비교하여, u 상 전류(iu) 이상을 판정할 수 있다.On the other hand, since the inverter loss is relatively small, the
한편, 본 실시예에서는 u 상 전류(iu) 이상을 판정하는 예를 나타냈지만, 마찬가지로 v 상 전류(iv)의 이상을 판정하는 것도 가능하다. 모두 결합도 가능하다. 또한, 당연히 w 상에 적용하는 것도 가능하다.On the other hand, in the present embodiment, an example of determining the u-phase current iu or more has been described, but it is also possible to determine the abnormality of the v-phase current iv. All combinations are possible. Naturally, it is also possible to apply it to w-phase.
한편, 고장 판정부(122c)의 출력은, 정지 좌표계 기반의 αβ 축 2 상 전류에 한정되지 않는다.On the other hand, the output of the
본 실시예에서는 고장 판정부(122c)의 출력을 αβ 축 2 상 전류 (iα과 iβ)했지만, 고장 판정부(122c)에 자극 위치(θ)가 입력되어, 회전 좌표계 기반의 dq축 2 상 전류 (id와 iq)를 출력해도 좋다. αβ 좌표에서 dq 좌표로의 좌표 변환은, 수학식 12를 이용하면 된다.In this embodiment, although the output of the
도 14는, u 상 전류(iu)가 제로가 되었을 때의, 제1 상인 u 상 전류(iu), u 상 추정 전류값(iuest), v 상 검출 전류(iv), 인버터 출력 전력(Pout), 추정 전력(Pu), 및 에러 신호(E)를 도시한 도면이다.Fig. 14 shows the relationship between the u-phase current iu, the u-phase estimated current value iuest, the v-phase detected current iv and the inverter output power Pout, which are the first phases when the u-phase current iu becomes zero, , Estimated power (Pu), and error signal (E).
예를 들어, u 상 전류의 출력 전류 검출부(104u)가 단선 등으로 고장인 경우, u 상 전류의 출력 전류 검출부(104u)에서 검출되는 u 상 전류(iu)의 레벨은 제로가 될 수 있다.For example, when the output
이러한 경우, 검출되는 u 상 전류(iu)의 파형(1150), u 상 추정 전류값(iuest)의 파형(1151), v 상 검출 전류(iv)의 파형(1152), 인버터 출력 전력(Pout)의 파형(1153), 추정 전력(Pu)의 파형(1154), 및 에러 신호(E)의 파형(1155)은, 도면과 같이 예시될 수 있다.In this case, the
도면을 참조하면, 시간축 0.15 지점 부근에서 단선된 이후, 1/4주기 이내에, 에러 신호(E)의 레벨이 0에서 1로 가변하는 것을 알 수 있다.Referring to the drawing, it can be seen that the level of the error signal E changes from 0 to 1 within 1/4 period after disconnection near the time point of the time axis 0.15.
한편, u 상 추정 전류값(iuest)은, 단선 후에도 양호한 전류값을 추정할 수 있으며, 모터의 제어에 이용 가능하다는 것을 알 수 있다.On the other hand, it can be seen that the u-phase estimated current value iuest can estimate a good current value even after disconnection and can be used for motor control.
u 상 추정 전류값(iuest)는 단선 후에도 양호한 전류값을 추정할 수 있으며, 모터의 제어에 이용 가능하다는 것을 알 수 있다.it can be seen that the u-phase estimated current value iuest can estimate a good current value even after the disconnection and is usable for controlling the motor.
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치 및 이를 구비하는 전기 차량은, 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The configuration and method of the embodiments described above are not limitedly applied to the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention and the electric vehicle having the motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention, All or some of the embodiments may be selectively combined.
한편, 본 발명의 모터 구동장치 및 이를 구비하는 전기 차량의 동작방법은, 모터 구동장치 및 이를 구비하는 전기 차량에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. Meanwhile, the motor driving apparatus and the operation method of the electric vehicle having the motor driving apparatus of the present invention can be implemented as a processor-readable code on a recording medium readable by a processor included in the motor driving apparatus and the electric vehicle having the motor driving apparatus Do. The processor-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by the processor is stored.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
Claims (16)
복수의 스위칭 소자를 구비하고, 상기 모터에 교류 전원을 출력하는 인버터;
상기 인버터를 제어하는 인버터 제어부;
상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;
상기 모터의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출 센서;를 포함하고,
상기 인버터 제어부는,
상기 출력 전류 검출부에서 검출되는 제1 상 검출 전류에 기초하여, 회전 좌표계인 q축 전류를 추정하고, 상기 위치 검출 센서에서 검출된 자극 위치에 기초하여, q축 전류 지령치를 생성하고, 상기 q축 전류 지령치와, 상기 추정된 q축 추정 전류를 비교하여, 상기 출력 전류 검출부의 고장 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.motor;
An inverter having a plurality of switching elements and outputting AC power to the motor;
An inverter control unit for controlling the inverter;
An output current detector for detecting an output current flowing to the motor;
And a position detection sensor for detecting the position of the rotor of the motor,
The inverter control unit includes:
Axis current command value based on the magnetic pole position detected by the position detection sensor, and estimates the q-axis current command value based on the q-axis current command value based on the q-axis current command value, And determines whether the output current detection unit is faulty by comparing the current command value with the estimated q-axis estimated current.
상기 인버터 제어부는,
상기 위치 검출 센서에서 검출된 자극 위치에 기초하여, 상기 모터에 인가할 전압 지령치, 및 상기 q축 전류 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
상기 출력 전류 검출부에서 검출된 검출 전류, 및 상기 q축 전류 지령치를 이용하여, 축변환을 수행하고, 축변환된, 정지 좌표계 기반의 2상 전류를 생성하는 축변환부;를 포함하며,
상기 축변환부는,
상기 출력 전류 검출부에서 검출되는 상기 제1 상 검출 전류에 기초하여, 회전 좌표계인 q축 전류를 추정하고, 상기 위치 검출 센서에서 검출된 자극 위치에 기초하여, 상기 q축 전류 지령치를 생성하고, 상기 q축 전류 지령치와, 상기 추정된 상기 q축 추정 전류를 비교하여, 상기 출력 전류 검출부의 고장 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.The method according to claim 6,
The inverter control unit includes:
A voltage command generator for generating a voltage command value to be applied to the motor and a q-axis current command value based on the magnetic pole position detected by the position detection sensor; And
Phase current based on the detected current detected by the output current detecting unit and the q-axis current instruction value, and generating an axis-converted, stationary coordinate system based two-phase current,
Wherein the axis-
Axis current command value, based on the first phase detection current detected by the output current detection section, generates a q-axis current command value based on the magnetic pole position detected by the position detection sensor, the q-axis current command value and the q-axis estimated current are compared to determine whether the output current detection unit is faulty.
상기 전압 지령 생성부는,
상기 출력 전류 검출부에서 검출되는 상기 제1 상 검출 전류에 기초하여, 회전 좌표계인 상기 q축 추정 전류를 추정하는 전류 추정기;
상기 q축 전류 지령치와, 상기 추정된 상기 q축 추정 전류를 비교하여, 에러 신호를 출력하는 고장 판정부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.8. The method of claim 7,
Wherein the voltage command generation unit comprises:
A current estimator for estimating the q-axis estimated current as a rotation coordinate system based on the first phase detection current detected by the output current detection section;
And a malfunction determining unit that compares the q-axis current command value with the estimated q-axis estimated current to output an error signal.
상기 전압 지령 생성부는,
상기 출력 전류 검출부에서 검출되는 상기 제1 상의 추정 전류, 및 제2 상 검출 전류에 기초하여, 상기 정지 좌표계 기반의 상기 2상 전류를 생성하여 출력하는 3 상 2 상 변환부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.9. The method of claim 8,
The voltage command generation unit may include:
And a three-phase two-phase converter for generating and outputting the two-phase current based on the stationary coordinate system based on the first phase estimated current and the second phase detected current detected by the output current detecting unit Characterized in that the motor drive device.
상기 인버터 제어부는,
상기 고장 판단시, 추정되는 상기 제1 상의 추정 전류의 기초하여, 상기 인버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동장치.The method according to claim 6,
The inverter control unit includes:
And controls the inverter on the basis of the estimated current of the first phase estimated at the time of the failure determination.
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