KR101943540B1 - 전기 모터 및 모터 제어기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전면과 후면을 구비한 전기 모터 제어기로서, 상기 전면은 복수의 AC 출력 커플링들을 구비하고, 상기 제어기는 수신된 DC 공급 전압을 전기 모터 제어용 출력 AC 공급 전압으로 변환하도록 구성된 컨버터를 구비하고, 상기 AC 출력 커플링들은 상기 제어기의 전면에서 상기 제어기의 대칭축에 대하여 대칭적으로 배치되어 있는 전기 모터 제어기에 관한 것이다. 또한,DC 직렬 모터; 및 상기 DC 직렬 모터의 전기자에 제1 전류를 공급하도록 구성된 제1 전류 공급부; 상기 DC 직렬 모터의 계자권선에 제2 전류를 공급하도록 구성된 제2 전류 공급부; 및 상기 모터에 필요한 토크 출력에 따라 상기 제1 전류를 공급하도록 상기 제1 전류 공급부를 제어하고, 상기 제1 전류에 따라 상기 제2 전류를 공급하도록 상기 제2 전류 공급부를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하고 있는 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 전기 모터용 제어기 및 모듈형 모터 제어기 어셈블리에 관한 것이다. 이러한 제어기들 및 모터들은 전기 자동차들에 사용될 수 있다.
본 발명의 몇몇 양태들은 전기 자동차들 및 전기 자동차들에서의 전기 모터들용 제어기들 및 제어 방식들에 관한 것이다. 특히 몇몇 양태들은 진동 감쇠 시스템을 구비한 모터 제어기와 관련이 있다.
본 발명의 몇몇 양태들은 또한 DC 직렬 모터들의 제어와, DC 모터들을 제어하는 제어 회로에 관한 것이며, 본 발명의 이러한 양태들에서, DC 직렬 모터들의 제어에 대하여 특별한 관련성을 가지기는 하지만, DC 직렬 모터들의 제어가 본 발명의 유일한 관련성은 아니다.
AC 전기 모터들 및 모터 제어기들
전기 자동차들에서, 구별되는 개별(분리된) 모터들의 무게와 비용을 피하기 위하여, 개별 바퀴들을 구동하는 것이 사용될 수 있다. 자동차의 이산화탄소 배출과 관련된 환경 문제들은 잘 알려져 왔다. 제안된 해결책으로는 자동차들용 전기 모터로 내부 연소 엔진을 대체하는 것이다. 각각의 전기 모터는 제어기를 필요로 한다. 상기 모터가 3-상 모터인 경우, 상기 제어기는 DC 공급 전원(DC supply)을 모터용 AC로 변환하기 위한 인버터를 구비하고 있다. 이 공정은 신속한 스위칭으로부터 열을 발생시키고, 높은 전력 트랜지스터들의 상태 전압 강하에서 열을 발생시킨다. 또한 권선들에서의 오믹(ohmic)(I2R) 열, 와류(eddy) 전류들과 마찰로 인해, 열이 모터에서 발생된다. 각각의 모터와 각각의 제어기는 냉각 시스템을 필요로 한다. 일반적으로, 냉각은 유체 냉각수를 히트싱크나 매니폴드에 흘려 보내어, 열에너지를 흡수함으로써 이루어진다. 비록 하나의 펌프가 사용될 수 있지만, 각각의 냉각 시스템은 유체가 순환할 수 있도록 하기 위해 파이프들의 시스템을 포함할 것이다. 그래서 두개의 모터들과 두개의 모터-제어기들을 구비한 배열에서, 4개의 냉각 장치 세트들(히트 싱크 매니폴드들 및 배관 포함)이 제공되어야 한다. 복수의 모터들, 제어기들, 관련 전기 구성요소들 및 냉각 구성요소들이 존재한다는 것은, 전기 자동차 견인 시스템들의 설계 및 조립이 간단한 작업이 아니라는 것을 의미한다.
다른 문제는, 이격 모터들과 제어기들이 긴 선들로 연결될 때, 모터들에게 요구되는 높은 전류(수백 암페어의 요구)가 손실된다는 것이다. 이러한 배선은 또한 충돌된 자동차에 들어갈 필요가 있는 긴급 서비스 직업에서 감전의 위험과 같은 안전문제들을 유발한다.
본 발명의 발명자들은 전기 견인 모터들 및 모터-제어기 어셈블리들의 무게, 부피 및 복잡성을 줄이고, 안정성을 개선할 필요성을 인식하여 왔다.
DC 직렬
모터들 및 그의 제어
다양한 타입의 DC 전기 모터들이 알려져 왔고, 각각은 관련된 장점들 및 단점들을 가지고 있다. DC 모터의 한 종류는 DC 직렬 모터로서, 도 5에 개략적으로 도시되어 있다. DC 직렬 모터에서 상기 모터(1002)의 전기자 권선(armature winding)(1004) 및 계자권선(field winding)(6)은 직렬로 연결되어 있어, 각각의 권선을 통해 동일한 전류가 전달된다. 다른 모터 타입들과 비교하면, 이는 상기 계자권선이 보통보다 더 높은 전류를 인가하며, 중하중용 철사(heavy duty wire)로 만들어져야 한다는 것을 의미한다.
상기 권선들 및 특히 계자권선을 통해 흐르는 전류의 양이 상기 모터에 의하여 개발될 수 있는 토크를 결정하기 때문에, 첫 번째 전원이 공급될 때, DC 직렬 모터들은 일반적으로 높은 기동 토크들을 제공하고, 그것이 상대적으로 높은 축 하중(shaft loads)을 옮길 수 있게 한다. 이러한 높은 토크 특성에 의존하는 DC 직렬 모터의 일반적인 용도 중 하나는, 내부 연소 엔진을 시작하는 시동기 모터로서이다. 직렬 모터들의 높은 토크 특성들은 또한, 전기로 구동되는 자동차들에서와 같이 견인에 적용될 때에, 이러한 모터들을 적용하는 것을 고려하도록 한다.
DC 직렬 모터들의 하나의 특성은, 상기 모터를 통과하는 전류의 방향을 반대로 하여도 모터의 회전 방향이 바뀌지 않는다는 것이다. 이는, 모터를 통과하는 전류의 방향을 반대로 하면 상기 계자권선 및 전기자 권선 모두에서의 전류의 방향이 반대로 됨으로써, 결과적으로 양 자기장들 모두에서 방향의 반대가 일어나기 때문이다. DC 직렬 모터들의 이러한 특성때문에, DC 또는 AC 전류 중 하나를 사용하여 모터들에 전력이 공급될 수 있어, 이러한 모터들이 '보편적인' 모터들로 인식될 수 있다.
직렬 모터의 회전 방향을 반대로 하기 위해서, 상기 계자권선 및 상기 전기자 권선의 전류의 흐름을 모두 반대로 하지 않고, 그들 중 하나를 통하는 전류 흐름을 반대로 할 필요가 있다. 그래서, 상기 모터를 반대방향으로 바꿀 수 있도록 하기 위해서, 견인용으로 공급되는 DC 직렬 모터들은 보통, 전압이 상기 모터에 적용될 수 있는 단자를 두 개 이상 제공한다. 예를 들어, 상업적으로 이용 가능한 많은 DC 직렬 모터들은 도 5에 도시된 단자들(S1, S2, A1 및 A2)과 연관된 4개의 단자(terminal)들이 제공된다. 직렬 모터들의 다른 디자인들은 3개 단자들을 사용하여 모터의 전류 흐름을 바꾸도록 제어할 수 있다.
모터의 방향 역전용 회로(도 6 참조)는 주로 계자 또는 전기자 권선들 중 하나의 전류 방향을 제어하도록 되어 있고, 그렇기 때문에 상기 모터는 둘 중 하나의 방향으로 작동될 수 있다. 모터의 방향 역전용 회로는 DC 직렬 모터에 제공되는 4개의 단자들(A1, A2, S1 및 S2)에 연결된다. 상기 모터의 높은 전류 흐름을 관리하기 위해, 모터 방향 역전을 위한 회로는 기계적인 스위치들을 사용하여, 회전을 위하여 필요한 방향에 따라 상기 권선들 중 하나를 통하여 상기 전류의 방향을 지시한다. 도 2의 실시예의 회로에는, 스위치들(1008a 및 1008b)이 함께 작동(즉, 닫힘)되어, 제1 방향으로 상기 전기자 권선(1004)를 통하여 상기 전류를 지시하는데, 스위치들(1010a 및 1010b)을 함께 작동하면 상기 전기자를 통하는 전류의 방향을 역전하게 되어, 상기 모터의 회전 방향을 역전하게 된다. 그러나, 이 기계적인 스위치들은 신뢰성이 없어, 상기 모터/모터 어셈블리를 제조하고 서비스하는 비용을 증가시킬 수 있다.
DC 모터의 알려진 다른 형태는 분리되어 활성화되는 모터 또는 SEM이다. SEM에서, 상기 모터의 계자권선 및 전기자 권선을 통하여 흐르는 전류는 따로 제어(활성화)될 수 있다. 상기 DC 직렬 모터와 반대로, SEM의 계자권선은 상기 전기자와 같은 전류를 인가하는 것으로 예상되지 않으며, 따라서 상기 계자권선 및 관련된 제어 회로는 훨씬 더 낮은 전류로 정격될(rated) 것이다.
상기 계자(field) 및 전기자 전류들을 독립적으로 제어하는 기능에 의해, SEM을 더 유연하게 할 수 있고, 상기 모터의 토크와 속도 특성들의 제어를 보다 개선할 수 있다. 그러나, 상기 계자 및 전기자 전류들을 개별적으로 제어하는데 필요한 회로들은 종종 비싸다.
본 발명의 몇몇 양태들 및 실시예들은 위에서 설명한 기술적 문제점의 일부분 이상을 설명한다.
이중 제어기
크로스 체크
상기 개시된 예들에서 설명된 다른 기술적인 문제점은, 구동 모터 및 제어기를 하나 이상 구비한 전기 자동차들에서 안전성 제어의 문제 및 모니터링의 문제이다.
전기 모터들의 사용은 자동차 설계자들이 자동차의 드라이브 라인(drive line)을 간단하게 할 수 있도록 해주는데, 예를 들어 자동차의 각각의 구동바퀴는 오직 그 바퀴에만 집중된 전기 모터에 의하여 직접적으로 구동될 수 있다. 단순화된 설계 이외에도, 그와 같이 자동차의 바퀴들을 독립적으로 제어하는 것은 다른 장점들을 제공할 수 있다. 특히, 구동 바퀴들을 그와 같이 독립적으로 제어하지 않는 자동차들보다, 상기 자동차의 기동성은 실질적으로 더 중요할 수 있다.
일반적으로 자동차에서 각 모터의 독립적인 전원공급장치 인버터들을 제공하는 것이 바람직하고, 본 발명의 발명자들은 그것이 많은 장점들을 제공하는 반면에, 자동차의 다른 바퀴들을 독립적으로 제어하는 것은 또한 어떠한 도전을 제시한다는 것을 이해하여 왔다. 예를 들어, 만약 상기 전원공급장치 인버터가 일부 바퀴들의 오작동과 관련되면, 자동차가 움직이는 동안, 상기 자동차는 탈선하거나 심지어 회전하게 될 수도 있다. 상기 개시된 양태들과 예들은 이러한 문제점의 적어도 일부분을 해결하고자 하는 목적이 있다.
진동 감쇠(damping) 시스템을 가진 모터 제어기
모든 형태의 산업에서 탄소의 배출을 줄여야 하는 필요성은 잘 알려져 있다. 이러한 필요성을 만족시키기 위하여, 전기 자동차들 및 하이브리드 자동차들(내부 연소 엔진들 및 전기 모터 드라이브들, 모두를 구비한)가 제안되어 왔다.
자동차들은 상기 자동차가 구동되는 엔진 및 표면의 사이에 드라이브 라인(drive line) 또는 '파워트레인'을 구비하고 있다. 이것은 트랜스미션(transmission), 구동축들(driveshafts), 차동기들(differentials), 및 구동바퀴들 또는 트랙들을 포함한다. 이 드라이브 라인(drive line)은 필수적으로 많은 구성요소들을 포함하는데, 이 구성요소들 각각은 반발(backlash)이라고 알려진, 일정한 정도의 프리-플레이(free-play)를 가질 수 있다. 결과적으로, 상기 엔진에 의해 제공되는 토크의 단계 변화들로부터, 드라이브 라인(drive line) 메쉬(mesh)의 구동요소들로서의 매우 신속한 계단파형(step-like) 감속 뒤에, 매우 빠른 가속을 야기할 수 있다. 자동차 드라이브 라인(drive line) 시스템들은 또한, 상기 드라이브 라인(drive line)의 구성요소들의 변형이 상기 엔진이 토크를 적용할 때, 상기 시스템들이 탄성 에너지를 저장할 수 있도록 하는, '와인드-업(wind-up)'의 정도를 나타낸다. 이 '와인드-업'은 구동축들의 비틀림 강성/탄성과 타이어, 서스펜션(suspension) 및 다른 구성요소의 탄력성과 연관된다.
전기 모터들은 낮은 질량과 낮은 관성 모멘트를 가지고 있다. 일반적인 내부 연소 엔진은 상당한 질량을 가지고 있고, 일반적으로 자체 큰 관성 모멘트를 가진 플라이휠을 사용하는 드라이브 라인(drive line)에 결합되어 있다. 전기 견인 모터들에 의하여 전력이 공급되는 자동차에서, 일반적으로 상기 자동차의 무게를 줄일 필요가 있어, 대형 플라이휠을 사용하는 것은 현실성이 없다. 본 발명의 발명자들은 반발(backlash) 및/또는 '와인드-업'을 보이는 '소프트' 트랜스미션들을 구비한 전기 자동차들에서 일어나는 문제점을 이해하여 왔다. 그러한 시스템들에서, 상기 모터에 의해 제공되는 토크의 빠른 변화(예를 들어 상기 자동차는 휴식으로부터 가속될 때, 또는 역방향과 같은 양에서 음으로의 상기 모터의 변화들로 만들어진 토크 요구로서)가 있는 곳에, 상기 트랜스미션의 반발은 처음으로 상기 모터가 방해없이 가속될 수 있다는 것을 의미한다. 상기 드라이브 라인(drive line)의 구성요소들이 맞물릴 때, 상기 자동차의 관성은 드라이브 라인(drive line)에 의하여 갑자기 상기 모터에 결합되어, 상기 모터의 부하에 단계-변화를 제공한다. 상기 드라이브 라인(drive line)의 '와인드-업(wind-up)'(또는 탄력)은, 상기 연관된 쇼크의 일부가 상기 드라이브 라인(drive line)의 구성요소들의 비틀림 및 변형에 의하여 일시적으로 흡수된다는 것을 의미한다. 전기 자동차에서, 상기 모터의 관성 모멘트는 상기 자동차/드라이브 라인(drive line)과 낮게 비교되어, 상기 저장된 에너지의 일부가 상기 모터로 다시 구동된다. 그 결과, 상기 모터로부터 나오는 토크 출력에서의 추가 단계변화가 일어나고, 그 사이클은 반복한다. 상기 시스템에서 감쇠의 부족 및 관성에 대한 토크의 비율의 높은 수치는, 어떤 상황에서는 이 피드백 루프가 모터 속도에 진동을 일으킨다는 것을 의미한다. 다시 말하면, 토크의 단계변화들과 상기 자동차 드라이브 라인(drive line)의 탄력 특성의 조합에 의해 진동특성들이 야기될 수 있다. 전기 자동차에서 상기 모터는 낮은 관성 모멘트를 가지고 있어, 내부 연소 엔진 및 플라이휠에 의하여 제공되는 것과 같은 감쇠를 적용할 수 없다. 그 결과, 전기 자동차들은 감쇠저하된 진동자들로서 행동할 수 있고, 드라이버는 상기 자동차의 반응이 가속에 대하여 몹시 흔들리거나 충격을 받으며, 증가된 모터 소음을 야기할 수 있다는 것을 경험할 것이다. 본 발명의 몇몇 양태들 및 예들은 상술한 기술적 문제점의 적어도 일부분을 해결하는데 목적이 있다.
대칭적으로 동일한 출력 커플링들을 구비한 제어기들을 제공함으로써, 같은 설계 사양을 갖는 모터들을 사용할 수 있으며, 무게, 부피 및 복잡성을 감소시키는 효과와 함께, 2개의 모터-제어기 어셈블리들을 위해, 단지 한 세트의 냉각 장치만 제공할 수 있다. 또한, 상기 모듈형 어셈블리가 인클로저(enclosure) 안에 제공될 수 있으며, 상기 어셈블리를 편리하게 핸들링할 수 있으며, 자동차 또는 자동차 엔진 베이(bay) 안에 그것을 조립하는 용이성을 증가시킨다.
AC 제어기들이 존재하는 DC 모터들로 개조될 수 있어, 이로 인해 종래의 SEM으로 DC 직렬 모터를 대체하기 위하여 요구되는 추가 비용 및 자원 없이 성능을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 단지 예로서, 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다.
도 1은 전기 모터 및 제어기를 포함하는 시스템을 도시한다;
도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 제1 및 제2 제어기들의 전면들을 도시한다;
도 3은 제어기들과 냉각 매니폴드 모두를 구비한 히트싱크와 함께 두개의 모터들과 두개의 제어기들을 포함하는 모듈형 모터-제어기 어셈블리를 나타낸다;
도 4는 제1 및 제2 제어기들의 프로필을 나타내며, 각 제어기는 나머지 다른 제어기의 전류를 모니터링 하기 위한 연장된 단자를 구비하고 있다;
도 5는 DC 직렬 모터를 개략적으로 도시한다;
도 6은 DC 모터 및 모터 방향 전환을 위한 회로를 개략적으로 도시한다;
도 7a는 4개의 단자 DC 직렬 모터용 전력 회로의 배열을 개략적으로 도시한다;
도 7b는 4개의 단자 DC 직렬 모터용 전력 회로의 추가 배열을 개략적으로 도시한다;
도 8은 3개의 단자 DC 직렬 모터용 전력 회로의 배열을 개략적으로 도시한다;
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 전기자 및 계자 전류를 발생시키는 제어 알고리즘을 도시한다;및
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 모터 속도를 결정하는 방법을 도시한다;
도 11은 전기 자동차의 개략도를 나타낸다;
도 12는 모터 제어기를 나타낸다;
도 13은 외부 제어 유닛을 구비한 두개의 모터 제어기들의 구성을 나타낸다;
도 14는 두개의 상호 연결된 모터 제어기들을 나타낸다;
도 15는 도 13 및 도 14의 특징들을 결합한 예를 나타낸다.
도 16은 자동차의 개략도를 나타낸다; 및
도 17은 도 16의 자동차에 사용된 제어 시스템의 기능 블록도를 나타낸다.
도 1은 전기 모터 및 제어기를 포함하는 시스템을 도시한다;
도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 제1 및 제2 제어기들의 전면들을 도시한다;
도 3은 제어기들과 냉각 매니폴드 모두를 구비한 히트싱크와 함께 두개의 모터들과 두개의 제어기들을 포함하는 모듈형 모터-제어기 어셈블리를 나타낸다;
도 4는 제1 및 제2 제어기들의 프로필을 나타내며, 각 제어기는 나머지 다른 제어기의 전류를 모니터링 하기 위한 연장된 단자를 구비하고 있다;
도 5는 DC 직렬 모터를 개략적으로 도시한다;
도 6은 DC 모터 및 모터 방향 전환을 위한 회로를 개략적으로 도시한다;
도 7a는 4개의 단자 DC 직렬 모터용 전력 회로의 배열을 개략적으로 도시한다;
도 7b는 4개의 단자 DC 직렬 모터용 전력 회로의 추가 배열을 개략적으로 도시한다;
도 8은 3개의 단자 DC 직렬 모터용 전력 회로의 배열을 개략적으로 도시한다;
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 전기자 및 계자 전류를 발생시키는 제어 알고리즘을 도시한다;및
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 모터 속도를 결정하는 방법을 도시한다;
도 11은 전기 자동차의 개략도를 나타낸다;
도 12는 모터 제어기를 나타낸다;
도 13은 외부 제어 유닛을 구비한 두개의 모터 제어기들의 구성을 나타낸다;
도 14는 두개의 상호 연결된 모터 제어기들을 나타낸다;
도 15는 도 13 및 도 14의 특징들을 결합한 예를 나타낸다.
도 16은 자동차의 개략도를 나타낸다; 및
도 17은 도 16의 자동차에 사용된 제어 시스템의 기능 블록도를 나타낸다.
AC 전기 모터들 및 모터 제어기 양태들
하나의 양태에서, 상기 제어기의 대칭축에 대하여 대칭적으로 분배된 복수의 전자 또는 전기 구성요소들을 구비한 전기 모터 제어기가 제공된다. 이는 단일 제어기 회로기판이 제조될 수 있으며, 단일 제어기 회로기판이 단순히 회전되어 제어기들을 일반적인 입력/출력 커플링들을 구비하고, 뒷면을 마주하여 함께 쌓을 수 있게 한다는 장점이 있다. 본 발명의 발명자들은, 여러 개의 열원들을 근접하게 배열하는 경우의 문제점을 인식하고 있음에도 불구하고, 전기 모터 제어기들을 함께 모으는 것이 유리하다는 것을 이해하였고, 이러한 대칭이 없이, 별개의 "오른손잡이" 및 "왼손잡이"용 제어기들을 제공해야 할 필요가 있다는 것, 또는 제어기들을 함께 모을 수 있는 입력/출력 커플링들을 적용할 필요가 있다는 것을 이해하였다.
전기 모터 제어기는 전원공급장치(power supply) 입력 커플링 및 다른 제어기의 작동 매개변수를 모니터링하도록 적용된 모니터링 커플링 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 모니터링 커플링 및 상기 전원공급장치(power supply) 입력 커플링은 상기 제어기의 대칭축에 대하여 상호 대칭된 위치에 배치되어 있다. 이는 작고 짧은 물리적 연결들을 사용하여, 하나의 제어기의 동작을 모니터링하는 것(전원공급장치(power supply)으로부터 소비되는 전류와 같은)이, 인접한 제어기 기판에 의하여 모니터링 될 수 있다는 장점이 있다.
몇몇 가능성에서, 전기 모터 제어기는 각각 제1, 제2 및 제3 모터 제어기 출력 신호들을 제공하는 제1, 제2 및 제3 출력 커플링들 및 제어 수단들을 포함하는데, 상기 제어 수단들은 제3 출력 커플링이 제1 모터 제어 출력 신호를 제공하도록 유도하고, 제1 출력 커플링이 제3 모터 제어 출력 신호를 제공하도록 유도하도록 작동하여, 상기 제1 및 제3 모터 제어 출력 신호들이 전치될 수 있도록 한다. 이는 두 개의 동일한 제어기들이 뒷면을 마주하게 조립되어, 상기 제어기들에 대해 같은 물리적 방향으로 3상 출력들을 제공할 수 있도록 하는 장점이 있다.
몇몇 가능성에서, 상기 복수의 구성요소들 및/또는 적어도 하나 이상의 상기 입력 및 출력 커플링들이 상기 제어기의 제1 면에 배열되고, 상기 제어기는 제1면의 반대에 있는 상기 제어기의 제2 면에 배열된 전력 트랜지스터의 하나 이상을 포함한다. 이는 한 쌍의 전기 모터 제어기들이 상기 제어기들 사이에 배치된 단일 히트싱크로 조립될 수 있는 장점을 가지는데, 이는 상기 제어기들의 트랜지스터들은 상기 히트싱크와 열적으로 결합될 수 있기 때문이다. 또한 제1 및 제2 전기 모터들을 제공하는 것이 가능한데, 상기 제1 전기 모터는 상기 전기 모터 제어기들 중 하나의 제1 면과 인접하게 배치되고, 상기 제2 전기 모터는 다른 전기 모터 제어기의 제1 면과 인접하게 배치되어, 상기 히트싱크 및 상기 전기 모터들이 단일 냉각 매니폴드에 열적으로 결합될 수 있도록 한다. 이는 또한 모터들과 제어기들의 배열을 단순화하는데, 단일 냉각 시스템에 상기 매니폴드를 통하여 내부로 흐르는 냉각 유체 및 외부로 흐르는 냉각 유체를 위한, 단일쌍의 유체 커플링들이 함께 제공될 수 있기 때문이다.
하나의 양태에서, 적어도 하나의 출력 커플링을 포함하는 전기 모터 제어기가 제공되는데, 상기 출력 커플링은 상기 제어기의 축에 대해 대칭적으로 배치되어 있다. 이 대칭에 의하여, 부피 및 조립의 복잡성을 줄일 수 있는 방법으로, 상기 제어기는 다른 제어기 및 전기 모터들과 냉각 장치와 함께 조립되어 있다.
하나의 예에서, 복수의 출력 커플링들을 포함하는 전기 모터 제어기가 제공되는데, 상기 출력 커플링들은 상기 제어기의 전면의 대칭축에 대하여 대칭되게, 그 전면에 배치된다. 몇몇 예에서, 상기 커플링들 중 적어도 하나는 상기 축에 배치되지 않는다. 다른 예에서는, 3개의 출력 커플링들을 포함하는 모터 제어기가 제공된다. 상기 출력 커플링들은 상기 제어기의 앞면의 축에 대하여 대칭적으로 배치될 수 있으며, 상기 제어기의 면은 단지 상기 제어기 구성요소가 배열된 회로 기판의 앞면일 수 있다. 바람직하게는 적어도 하나의 커플링들은 상기 축에 배치되지 않는다. 두 개의 제1 및 제2 제어기 모두가 출력 단자들의 이러한 배열을 가지고 있는 예에서, 상기 제어기들이 뒷면을 마주보게 정렬되었을 때, 상기 제1 제어기의 출력 단자는 제2 제어기의 출력 단자들과 거울-이미지를 제공한다.
일 실시예에서, 상술한 복수의 제어기들은 하나의 모터 혹은 모터들에 결합되지 않고, 하우징안에 함께 쌓여질 수 있다. 이는 상기 모터(들)가 개별적으로 배열될 수 있으면서도, 제어기들의 작고 효율적인 패키징(packaging)이 가능하도록 한다.
또한 여기에 모터-제어기 어셈블리들을 포함하는 모듈형 모터-제어기 어셈블리가 기술되는데, 각각의 모터-제어기 어셈블리는 전기 모터 제어기 및 상기 전기 모터 제어기에 결합된 전기 모터를 포함하고, 상기 모터들 및 제어기들을 냉각하도록 구성된 냉각 장치를 포함한다. 상기 냉각 장치는 히트싱크를 포함한다. 한가지 가능성에서, 각각의 제어기들은 하나의 출력 커플링을 포함하고, 상기 출력 커플링은 상기 제어기의 축에 대하여 대칭되게 배치된다. 다른 가능성에서, 상기 각각의 제어기들은 복수의 출력 커플링들을 포함한다. 상기 출력 커플링들은 상기 제어기의 면에서, 그 면의 대칭축에 대칭되게 배치될 수 있다. 몇 가지 예들에서, 상기 커플링들 중 적어도 하나는 상기 축에 배치되지 않는다. 다른 가능성에서, 각각의 제어기들은 3개의 출력 커플링들을 포함하고, 상기 출력 커플링들은 상기 제어기의 면에서, 그 면의 축에 대해 대칭적으로 배치되고, 적어도 하나의 커플링들은 상기 축에 배치되지 않는다. 상기 제어기의 면은 외부 면일 수 있거나, 몇몇 예들에서 상기 면은 상기 제어기의 전자 구성요소들을 구비하는 회로 기판의 면일 수 있다. 하나의 가능성에서, 상기 제어기들은 상기 제어기의 대칭축에 대하여 대칭되는 위치에 배치되는 출력 커플링들을 구비한다. 히트싱크는 상기 제어기들 및/또는 상기 모터들과의 사이에 제공될 수 있다. 냉각 매니폴드는 상기 제어기들/모터들의 히트싱크를 냉각하도록 제공될 수 있다. 하나의 가능성에서, 상기 히트싱크는 상기 냉각 매니폴드와 통합되어 있다.
이러한 배열을 사용하여, 무게, 부피 및 복잡성을 감소시키는 효과와 함께, 2개의 모터-제어기 어셈블리들을 위해, 단지 한 세트의 냉각 장치만 제공할 필요가 있다. 또 다른 장점은, 대칭적으로 동일한 출력 커플링들을 구비한 제어기들을 제공함으로써, 같은 설계 사양을 갖는 모터들을 사용할 수 있다는 점이다. 다른 장점은, 상기 모듈형 어셈블리가 인클로저(enclosure) 안에 제공될 수 있으며, 상기 어셈블리를 편리하게 핸들링할 수 있으며, 자동차 또는 자동차 엔진 베이(bay) 안에 그것을 조립하는 용이성을 증가시킨다. 상기 인클로저는 두개의 제어기들 및/또는 두개의 모터들 모두를 제공하도록 구성되어 있어, 또한 상기 장치의 무게, 크기 및 복잡성을 감소시킨다.
하나의 예에서, 상기 어셈블리는 별개의 구동부(drive)를 제공하도록 구성된다. 하나의 가능성에서, 별개의 구동부가 자동차의 전면 및 후면 바퀴들을 구동하도록 사용될 수 있다. 다른 가능성에서, 별개의 구동부가 자동차의 좌측 및 우측 바퀴들을 구동하도록 사용될 수 있다. 다른 예에서, 상기 어셈블리의 제어기들이 상기 모터들의 구동을 조정하기 위하여 결합될 수 있다.
한 양태에서, 복수의 출력 커플링들과 적어도 하나의 입력 커플링을 포함하는 전기 모터용 전기 모터 제어기가 제공되는데, 상기 복수의 출력 커플링들은 상기 제어기의 면의 대칭축에 대해 대칭되게 배치된다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 복수의 출력 커플링들을 포함하는데, 상기 출력 커플링들은 상기 제어기의 면에서, 그 면의 축에 대하여 대칭되게 배치되고, 상기 커플링들 중 적어도 하나는 상기 축에 배치되지 않는다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 3개의 출력 커플링들을 포함하고, 상기 출력 커플링들은 상기 제어기의 면에서, 그 면의 축에 대해 대칭적으로 배치되고, 상기 커플링들 중 적어도 하나는 상기 축에 배치되지 않는다. 몇몇의 가능성에서, 상기 제어기는 전력 입력을 수신하는 적어도 하나의 공급 접촉부(contact) 및 인버터를 포함하며, 바람직하게는 적어도 하나의 공급 접촉부는 두 개의 공급 접촉부들을 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 상기 적어도 하나의 공급 접촉부를 포함하고, 상기 출력 커플링들은 상기 제어기의 전면에 배치되고, 상기 인버터는 상시 제어기의 후면에 배치된다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 DC 입력을 수신하는 공급 접촉부들, 3개의 출력 접촉부들 및 DC 입력을 3상 AC 출력으로 변환하는 인버터를 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 인버터는 IGBT 인버터 또는 MOSFET 인버터와 같은 반도체 장치이다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 제1 및 제2 공급 접촉부들을 포함하며, 상기 제1 공급 접촉부는 전원의 제1 단자에 결합되도록 구성되고, 제2 접촉부는 상기 전원의 제2 단자에 결합되도록 구성되는 것으로, 상기 제2 접촉부는 상기 제어기의 뒷면에 인접하게 배치된 상호 유사한 제어기가 상기 제2 접촉부와 결합할 수 있도록 배열되는데, 이로써 상기 제2 접촉부를 통하는 전류 흐름을 모니터링할 수 있다. 몇몇 가능성에서, 상기 도전 스트립들은 공급 접촉부와 해당 전원 단자들과의 사이에 결합되도록 제공된다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 케이싱 내에 제공되는데, 상기 케이싱은 상기 제어기를 전원공급장치(power supply)와 연결하는 커플링들을 제공한다. 몇몇 가능성에서, 상기 전원공급장치에 상기 제어기를 연결하는 커플링들은 상기 케이싱의 연장부(extension) 내에 제공된다.
몇몇 예들에서, 전기 모터 제어기 및 상기 전기 모터 제어기에 결합된 전기 모터를 포함하는 모터-제어기 어셈블리가 제공된다. 몇몇 가능성에서, 상기 어셈블리는 모터에 각각 결합된 복수의 제어기들, 및 상기 모터들과 제어기들을 냉각하는 냉각 장치를 포함한다. 상기 냉각 장치는 적어도 하나의 히트싱크를 포함할 수 있는데, 상기 제어기들은 서로 인접하게 배열되어 있어, 두 개의 인접한 제어기들은 하나의 히트싱크를 공유한다. 바람직하게는 두개의 모터-제어기 어셈블리들, 및 상기 모터들과 제어기들을 냉각하는 일반적인 냉각 장치가 있다. 몇몇 가능성에서, 상기 냉각 장치는 상기 제어기들과 열접촉된 히트싱크를 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기들은 뒷면을 마주보도록 배열되어 있고, 상기 히트싱크는 상기 제어기들 사이에 제공되며, 상기 히트싱트는 상기 제어기들의 뒷면들에 열접촉되어 있다. 몇몇 가능성에서, 상기 냉각 장치는 상기 모터들과 열접촉되어 있는 냉각 매니폴드를 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기들은 대칭적으로 동일하다. 몇몇 가능성에서, 하나의 제어기는 나머지 하나에 대하여 상대적인(relative) 방향을 가지고 있어, 상기 제어기들이 뒷면을 마주보도록 배열될 때, 상기 제어기들의 출력 커플링들은 정렬된다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기들이 뒷면을 마주보도록 배열될 때, 상기 제어기들 중 하나의 구성요소들은 나머지 다른 제어기의 구성요소들과 기하학적 거울 이미지이다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기들은 그 구성요소들 및 그 구성요소의 구성면에서 동일한 설계 사양을 가진다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기 케이싱들은 회전적으로 대칭이 아니며, 상기 제어기들 중 하나는 나머지 다른 제어기의 제어기 케이싱을 기준으로 역전되어, 상기 제어기들이 뒷면을 마주보도록 배열될 때, 상기 케이싱들은 일치된다. 몇몇 가능성에서, 공급 커플링들은 상기 제어기 케이싱들의 일치된 연장부(extension)들 내에 제공되어, 상기 제어기들을 전원에 연결한다. 몇몇 가능성에서, 각각 모터는 상기 제어기들 중 각각 해당하는 것에 인접한다. 몇몇 가능성에서, 상기 모터들은 같은 설계 사양을 갖는다. 몇몇 가능성에서, 상기 두개의 모터-제어기 어셈블리들은 축에 배치되어 있고, 상기 모터들은 상기 축의 각각의 말단에서 구동부를 제공할 수 있도록 배치된다. 몇몇 가능성에서, 상기 어셈블리는 상기 모터들이 별개의 구동부를 생산하게 할 수 있도록 구성되어 있다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기들은 상기 모터들의 구동을 조절하기 위하여 결합되어 있다.
하나의 양태에서, 전면과 후면을 구비한 전기 모터 제어기를 제공하며, 상기 제어기는 복수의 DC 입력 커플링들 및 복수의 AC 출력 커플링들 및 컨버터를 구비하며, 상기 컨버터는 상기 DC 입력 커플링들에 결합된 입력부들 및 상기 AC 출력 커플링들에 결합된 출력부들을 구비하며, 상기 AC 출력 커플링들은 상기 제어기의 전면에서 상기 제어기의 대칭축에 대해 대칭적으로 배치된다. 몇몇 가능성에서, 적어도 하나의 상기 DC 입력 커플링들이 상기 제어기의 전면에서 상기 제어기의 대칭축에 대하여 대칭적으로 배치된다.
몇몇 가능성에서, 상기 DC 입력 커플링들은 각각의 도전 스트립들을 거쳐 해당 전원공급장치(power supply) 입력 커플링들에 결합된다. 몇몇 가능성에서, 3개의 DC 입력 커플링들이 제공되며, 상기 DC 입력 커플링들 중 두개는 각각의 구리선들을 거쳐 해당 전원공급장치(power supply) 입력 커플링들에 결합된다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 케이싱을 구비하고, 상기 전원공급장치(power supply) 입력 커플링들은 케이싱 연장부(extension)에 위치한다.
하나의 양태에서, 그 뒷면이 마주보게 위치하도록 구성된 전기 모터 제어기를 적어도 두개 포함하는 키트가 제공되는데, 예를 들어 상기 전기 모터 제어기들이 그 뒷면이 마주보게 위치하도록 구성되어 있고, 상기 전기 모터 제어기들의 케이싱들은 서로 거울 이미지이므로, 상기 제어기들이 뒷면이 마주보게 위치할 때, 상기 연장부(extension)들은, 상기 연장부(extension)를 통과하는 전도체(conductor)들을 거쳐 상기 제어기들의 전원공급장치(power supply) 입력 커플링들을 전원공급원에 연결할 수 있도록 한다.
전기 모터-제어기 어셈블리는 전기 모터 제어기 및 모터를 포함할 수 있고, 상기 제어기 및 상기 모터는 냉각 시스템을 공유할 수 있다. 또한 복수의 전기 모터 제어기들 및 각각의 전기 모터 제어기용 해당 모터를 포함하는 모듈형 모터 어셈블리가 제공되는데, 인접한 전기 모터 제어기들이 뒷면을 마주보도록 위치되고, 상기 어셈블리의 냉각 시스템을 공유하도록 상기 전기 모터 제어기들 및 모터들이 배열되어 있다. 몇몇 가능성에서, 상기 냉각 시스템은 적어도 하나의 히트싱크 및 하나의 냉각수 순환 시스템을 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 냉각 시스템은 상기 모터들 및 상기 히트싱크를 넘어 연장되는 냉각 매니폴드를 포함한다. 하나의 양태에서, 모터에 결합하기 위한 출력 수단들을 포함하는 전기 모터 제어기가 제공되는데, 상기 출력 수단들은 상기 제어기의 축에 대해 대칭되도록 상기 제어기의 면에 배치된다.
하나의 양태에서, 상술한 것들 중 하나에 따른 전기 모터 제어기 및/또는 상술한 것들 중 하나에 따른 모터-제어기 어셈블리를 구비한 차량이 제공된다. 또한 상기 제어기의 대칭축에 대하여 대칭적으로 배치된 복수의 전자적 또는 전기적 구성요소들을 구비한 전기 모터 제어기가 제공된다. 바람직하게는, 상기 전기 모터 제어기는 적어도 하나의 전원공급장치(power supply) 입력 커플링 및 다른 제어기의 작동 매개변수를 모니터링하도록 적용된 모니터링 커플링을 포함하고, 상기 모니터링 커플링 및 상기 전원공급장치(power supply) 입력 커플링은 상기 제어기의 대칭축에 대하여 상호 대칭되도록 하는 위치에 배치된다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 상기 제어기의 대칭축에 대하여 대칭되게 배치된 모터 제어 출력 커플링을 적어도 하나 이상 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 적어도 하나 이상의 모터 제어 출력 커플링은 복수의 모터 제어 출력 커플링들을 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 복수의 모터 제어 출력 커플링들은 제1, 제2 및 제3 출력 커플링들을 포함한다. 상기 제1, 제2 및 제3 출력 커플링들은 각각의 제1, 제2 및 제3 모터 제어 출력 신호들을 제공하고, 제어수단들을 포함한다. 상기 제어수단들은 상기 제3 출력 커플링이 상기 제1 모터 제어 출력 신호를 제공할 수 있게 유발하며, 상기 제1 출력 커플링이 상기 제3 모터 제어 출력 신호를 제공할 수 있게 유발하여, 상기 제1 및 제3 모터 제어 출력 신호들이 뒤바뀔 수 있도록 한다. 몇몇 가능성에서, 상기 복수의 구성요소들 및/또는 적어도 하나의 상기 입력 및 출력 커플링들이 상기 제어기의 제1 면에 배열되며, 상기 제어기는 상기 제1 면의 반대에 있는 상기 제어기의 제2 면에 배열된 전력 트랜지스터를 적어도 하나 포함한다. 또한 한 쌍의 그러한 전기 모터 제어기들을 포함하는 장치가 제공되는데, 상기 제어기들은 상기 제어기들 사이에 배치된 히트싱크에 조립되어, 상기 제어기들의 트랜지스터들이 상기 히트싱크에 열적 결합될 수 있도록 한다. 상기 한 쌍의 제어기들은, 각각의 제어기의 모니터링 커플링이 다른 제어기의 전원공급장치(power supply) 입력 커플링과 함께 정렬되도록, 배열된다.
몇몇 가능성에서, 상기 장치는 제1 및 제2 전기 모터들을 포함하며, 상기 제1 전기 모터는 상기 전기 모터 제어기들의 제1 면에 인접하여 배치되고, 상기 제2 전기 모터는 나머지 다른 전기 모터 제어기의 제1 면에 인접하여 배치되어, 상기 히트싱크 및 상기 전기 모터들이 단일 냉각 매니폴드에 열적 결합될 수 있도록 한다. 바람직하게, 상기 장치는 또한 상기 냉각 매니폴드를 포함하고, 상기 냉각 매니폴드는 상기 매니폴드를 냉각하는 냉각 유체의 흐름을 위한 유체 흐름 통로를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 유체는 액체를 포함한다. 몇몇 가능성에서, 전기 모터는 상기 전기 모터 제어기의 제1 면에 인접하게 배치되어, 상기 전기 모터 및 상기 전기 모터 제어기가 히트싱크에 조립될 수 있도록 한다. 상기 히트싱크는 상기 전기 모터 제어기의 제2 면에 인접하게 배치되어 상기 적어도 하나의 트랜지스터가 상기 히트싱크와 열적으로 결합될 수 있도록 한다. 바람직하게, 상기 장치는 상기 히트싱크를 포함한다. 바람직하게, 상기 장치는 상기 모터와 상기 히트싱크에 결합하도록 적용된 냉각 매니폴드를 포함한다.
하나의 양태에서, 전기 모터 및 히트싱크에 열적으로 결합된 제1 전기 모터 제어기를 포함하는 전기 모터 어셈블리가 제공되며, 상기 전기 모터 및 상기 히트싱크는 단일 냉각 매니폴드에 열적으로 결합되어, 바람직하게는 제 2 전기 모터 및 제2 전기 모터 제어기를 더 포함한다. 상기 제2 전기 모터 제어기는 상기 히트싱크 및 상기 제2 전기 모터에 열적으로 결합되고, 상기 단일 냉각 매니폴드에 열적으로 결합되어 있다. 바람직하게, 상기 냉각 매니폴드는 상기 매니폴드를 냉각하는 냉각 유체의 흐름을 위한 유체 흐름 통로를 포함하며, 바람직하게는 상기 유체는 액체를 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 전기 모터 제어기(들) 및 전기 모터(들) 및 히트싱크는 일반 케이싱에 배치된다.
하나의 실시예에서, 전기 모터 제어기는 다음 중 하나를 제공하도록 각각 작동할 수 있는 복수의 결합 수단들을 포함하였다: DC 공급을 컨버터로 제공하는 DC 입력 커플링; 및 전류 트랜스듀서를 수송하도록 구성된 모니터링 커플링. 상기 모니터링 커플링에는 적어도 두개의 추가 커플링 수단들이 상기 제어기의 대칭축에 대해 대칭되게 배치되어 있다. 상기 모니터링 커플링은 상기 제어기의 회로 기판을 통과하는 쓰루홀(through hole) 및/또한 전류 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 이는, 상기 두개의 제어기들이 뒷면을 마주보도록 배열될 때, 그 중 하나의 DC 공급 커플링은 다른 하나의 모니터링 커플링과 인접하여 배치됨으로써, 상기 DC 공급은 상기 모니터링 커플링을 통과하여 하나의 제어기가 나머지 제어기에 의하여 이끌린(drawn) 전류를 모니터할 수 있다는 장점이 있다.
DC 직렬 모터들 및 그 제어와 관련된 양태들
하나의 양태에서, DC 직렬 모터; 및 제1 전류를 상기 DC 직렬 모터의 전기자에 공급하도록 구성된 제1 전류 공급부; 및 제2 전류를 상기 DC 직렬 모터의 계자권선에 공급하도록 구성된 제2 전류 공급부를 포함하며, 바람직하게는 상기 제1 전류에 따라 상기 제2 전류를 제공하도록 상기 제2 전류 공급을 제어하도록 구성된 제어 수단들을 더 포함하는 장치가 제공된다. 하나의 실시예에서, 제1 및 제2 전류 공급부들은 단일의 3상 인버터 회로로부터 파생되는데, 상기 인버터 회로는 상기 인버터 회로의 하나 이상의 다리에 의하여 제공된 각각의 전류 공급부를 구비하고 있다. 하나의 예에서, 상기 제1 전류 공급부는 상기 인버터 회로의 제1 다리에 의하여 제공되며, 상기 제2 전류 공급부는 상기 인버터 회로의 제2 및 제3 다리들에 의하여 제공된다. 다른 예에서, 상기 제1 전류 공급부는 상기 인버터 회로의 제1 및 제2 다리들에 의하여 제공되고, 상기 제2 전류 공급부는 상기 인버터 회로의 제3 다리에 의하여 제공된다. 본 발명의 발명자들은, 적절한 제어 신호들을 적용함으로써, 3상 인버터 회로(예: 표준 6 스위치 인버터로서, 보통 AC 모터들에 적용됨)를 사용하여 DC 모터를 제어하는 것이 가능하다는 것을 이해하였다. 이는 AC 제어기들이 존재하는 DC 모터들로 개조되는 것을 가능하게 하는 것으로, 이로 인해 종래의 SEM으로 DC 직렬 모터를 대체하기 위하여 요구되는 추가 비용 및 자원 없이 성능을 개선시킬 수 있다.
몇몇 가능성에서, 상기 제1 및 제2 전류 공급부들은 독립적으로 제어되도록 구성된다. 몇몇 가능성에서, 상기 제1 및 제2 전류 공급부들은 3상 인버터 회로를 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 전기자는 상기 3상 인버터의 제1 다리와, 상기 3상 인버터의 제2 다리와의 사이에 결합되고, 상기 계자권선은 상기 3상 인버터의 제3 다리와 상기 음극 및 양극의 전원공급장치(power supply) 중 하나와의 사이에 결합된다. 상기 계자권선은 상기 3상 인버터의 제1 다리와, 상기 3상 인버터의 제2 다리와의 사이에 결합되고, 상기 전기자는 상기 3상 인버터의 제3 다리와, 상기 음극 및 양극의 전원공급장치(power supply)들 중 하나와의 사이에 결합된다.
몇몇 가능성에서, 상기 장치는 상기 제1 전류 공급부를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하며, 상기 제1 전류 공급부는 상기 모터를 위하여 필요한 토크 출력에 따라 상기 제1 전류를 공급한다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 또한 상기 제2 전류 공급부를 제어하도록 구성되며, 상기 제2 전류 공급부는 상기 제1 전류에 따라 상기 제2 전류를 공급한다.
한가지 양태에서, DC 직렬 모터의 전기자에 전기자 전류를 공급하는 제1 전류 공급부를 제어하는 단계; 및 상기 DC 직렬 모터의 계자권선에 계자 전류를 공급하는 제2 전류 공급부를 제어하는 단계를 포함하는 DC 직렬 모터를 제어하는 방법이 제공된다. 몇몇 가능성에서, 상기 제1 전류 공급부를 제어하는 단계는, 상기 모터에 필요한 토크 출력에 따라 상기 전기자 전류를 공급하는 제1 전류 공급부를 제어하는 단계를 더 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 제2 전류 공급부를 제어하는 단계는, 상기 전기자 전류에 따라 상기 계자 전류를 공급하는 제2 전류 공급부를 제어하는 단계를 더 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 제1 전류 공급부를 제어하는 단계 및 상기 제2 전류 공급부를 제어하는 단계는, 3상 인버터 회로를 제어하는 단계를 더 포함한다.
하나의 양태에서, DC 직렬 모터의 회전 속도를 계산하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은 상기 모터와 관련된 전기자 전류값 및 계자 전류값을 얻는 단계; 상기 전기자 전류값 및 상기 계자 전류값에 따라 상기 모터용 자속을 추정하는 단계; 상기 모터와 관련된 역기전력값(back emf value)을 얻는 단계; 및 상기 역기전력값을 상기 추정된 자속으로 나누어 상기 모터의 회전 속도를 계산하는 단계를 포함한다. 몇몇 가능성에서, 자속을 추정하는 단계는, 상기 전기자 전류값과 관련된 제1 자속 구성요소를 결정하는 단계; 상기 계자 전류값과 관련된 제2 자속 구성요소를 결정하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 자속 구성요소들을 합산하는 단계를 포함한다.
몇몇 가능성에서, 상기 제1 및 제2 자속 구성요소들을 결정하는 단계는 하나 이상의 룩-업-테이블(look up table)들을 사용하여 전류값과 관련된 자속 구성요소를 식별하는 단계를 포함한다.
몇몇 가능성에서, 상기 DC 직렬 모터 어셈블리는 전기자 및 상기 전기자와 직렬로 된 계자권선을 구비한 DC 직렬 모터와, 상기 DC 직렬 모터 및 제어기에 연결된 3상 인버터 회로를 포함하며, 상기 제어기는 상기 3상 인버터 회로의 스위칭 구성요소들의 스위칭을 제어하여, 상기 3상 인버터 회로가 상기 전기자 및 상기 계자권선 중 적어도 하나를 통하여 상기 전류를 제어할 수 있도록 한다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 상기 전기자를 통하여 및 상기 계자권선을 통하여 상기 전류를 제어하도록 작동할 수 있다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 상기 전기자 및 상기 계자권선 중 적어도 하나를 통하는 상기 전류의 크기 및 방향 중 적어도 어느 하나를 제어하도록 작동할 수 있다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 상기 전기자와 상기 계자권선 중 하나를 통하는 상기 전류의 방향을 제어하도록 작동할 수 있으며, 상기 전기자와 상기 계자권선을 통하는 상기 전류의 크기를 제어하도록 작동할 수 있다. 몇몇 가능성에서, 상기 3상 인버터 회로는 제1, 제2 및 제3 다리들을 구비하는데, 각각의 다리는 상기 어셈블리의 양극 및 음극 전원공급장치(power supply) 라인들 사이에 결합되어 있고, 각각의 다리는 노드에서 함께 결합된 제1 및 제2 스위칭 소자들을 포함하며, 각 스위칭 소자는 상기 제어기에 의해 제어되는 컨트롤 게이트(gate)를 구비한다. 몇몇 가능성에서, 상기 전기자는 상기 제1 다리의 노드와, 상기 양극 및 음극 전원공급장치(power supply) 라인들 중 하나와의 사이에 결합되고, 상기 계자권선은 상기 제1 및 제2 다리들의 노드들 사이에 결합된다. 몇몇 가능성에서, 상기 전기자는 상기 제1 및 제2 다리의 노드들 사이에 결합되며, 상기 계자권선은 상기 제3 다리의 노드와 상기 음극 및 양극 전원공급장치(power supply) 라인들 중 하나와의 사이에 결합된다. 몇몇 가능성에서, 상기 전기자는 상기 제1 및 제2 다리의 노드들 사이에 결합되고, 상기 계자권선은 상기 제2 및 제3 다리의 노드들 사이에 결합된다. 몇몇 가능성에서, 상기 3상 인버터 회로의 스위칭 소자들은 반도체 스위칭 소자들을 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 스위칭 소자들은 절연 게이트 양극트랜지스터들(IGBTs), 또는 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터들(MOSFETs), 또는 절연 게이트 전계효과 트랜지스터들(IGFETs), 또는 양극(bipolar) 접합 트랜지스터들(BJTs), 또는 접합 전계 효과 트랜지스터들과 같은 전압 제어 임피던스들을 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 3상 인버터 회로는 AC 모터를 제어하기 위하여 설계된 3상 인버터 회로를 포함한다.
일 양태에서, DC 직렬 모터 어셈블리가 제공되며, 상기 어셈블리는 전기자를 구비하는 DC 직렬 모터 및 상기 전기자와 직렬 연결되는 계자권선; 및 상기 전기자 및 상기 계자권선 중 적어도 하나 이상을 통하여 상기 전류를 제어하는 제어기를 포함하며, 상기 제어기는 AC 모터를 제어하도록 설계된 3상 인버터 회로를 포함한다
일 양태에서, 본 발명은 AC 모터를 제어하도록 설계된 3상 인버터 회로를 사용하여, 상기 DC 직렬 모터의 전기자 및 계자권선 중 적어도 하나를 통하는 전류를 제어하는 것과 관련이 있다. 다른 양태에서, 본 발명은 DC 직렬 모터를 제어하는 장치와 관련이 있으며, 상기 장치는, 상기 DC 직렬 모터의 전기자와 상기 DC 직렬 모터의 계자권선 중 하나에 제1 전류를 공급하는 것을 제어하도록 구성된 제1 전류 제어부; 상기 DC 직렬 모터의 전기자 및 상기 DC 직렬 모터의 계자권선 중 나머지 다른 하나에 제2 전류의 공급을 제어하도록 구성된 제2 전류 제어부를 포함하고, 상기 제1 전류 제어부는 상기 제2 전류에 따라 제1 전류를 제어하도록 구성된다. 몇몇 가능성에서, 상기 제1 전류 제어부는 상기 DC 직렬 모터의 전기자에 상기 제1 전류의 공급을 제어하도록 구성되고, 상기 제2 전류 제어부는 상기 DC 직렬 모터의 계자권선에 상기 제2 전류의 공급을 제어하도록 구성된다. 몇몇 가능성에서, 상기 제1 전류 제어부는 상기 DC 직렬 모터의 계자권선에 상기 제1 전류의 공급을 제어하도록 구성되고, 상기 제2 전류 제어부는 상기 DC 직렬 모터의 전기자에 상기 제2 전류의 공급을 제어하도록 구성된다. 몇몇 가능성에서, 상기 제1 전류 제어부 및 상기 제2 전류 제어부 중 적어도 하나는 제어 전압을 인가함으로써 전류를 제어하여, AC 모터를 제어하는 인버터 회로의 다리 중 하나 이상을 제어하도록 작동한다. 몇몇 가능성에서, 상기 인버터 회로는 다상(multi-phase) 인버터 회로를 포함한다.
몇몇 가능성에서, 상기 인버터 회로는 3상 인버터 회로를 포함하고, 상기 장치는 상기 인버터 회로를 더 포함할 수 있다. 몇몇 가능성에서, 상기 인버터 회로는 AC 모터를 제어하도록 설계된다. 몇몇 가능성에서, 상기 장치는 상기 DC 직렬 모터 및/또는 룩-업 테이블을 저장하는 메모리를 포함하며, 상기 제2 전류에 따라 제1 전류를 제어하는 단계는 상기 제1 전류 및 상기 룩-업 테이블에 따라 상기 제2 전류값을 제어하는 단계를 포함한다.
하나의 양태에서, DC 직렬 모터의 제어 시스템을 채택하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 상기 DC 모터의 전기자 및 계자권선들에 전류를 공급하는 인버터 회로를 제공하는 단계 및 상기 인버터를 제어하도록 구성된 제어 수단들을 제공하는 단계를 포함하여, 상기 제어 수단들은 상기 전기자 전류 및 상기 계자 전류 중 하나가 상기 전기자 전류 및 상기 계자 전류 중 나머지 다른 하나에 따라 제어될 수 있도록 한다.
본 발명의 예들로서, 소프트웨어, 미들웨어, 펌웨어 또는 하드웨어 또는 이들의 조합으로 구현된 제어 수단들을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들은, 상술한 방법들 중 하나 이상을 수행하기 위해 프로세서를 프로그래밍하는 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품들을 포함할 수 있으며, 그러한 제품들은 컴퓨터로 판독가능한 저장 매체로 제공되거나 또는 네트워크를 통하는 전송용 컴퓨터 판독가능한 신호의 형태로 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예로서, 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 및 컴퓨터 판독가능한 신호들이 제공되고, 상기 컴퓨터 판독가능한 신호들은 상술된 것들 중 어느 하나에 따른 데이터 구조들, 미디어 데이터 파일들 또는 데이터베이스들을 운반한다.
장치 양태들은 방법 양태에 적용할 수 있고, 그 반대의 경우도 적용할 수 있다. 숙련된 독자는 장치 실시예들이 방법 실시예들의 특징을 구현하도록 적용할 수 있음을 이해할 것이며, 상술한 실시예들 중 어느 것의 하나 이상의 특징들은, 발명의 상세한 설명의 본문에 한정되었든 또는 청구항들에 한정되었든, 상술한 다른 실시예들 중 하나와 독립적으로 조합될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
듀얼
제어기 교차 확인과 관련된 양태들
일 양태에서, 전기 모터 제어기가 제공되는데, 이는 다음의 것들을 포함한다: 전원 공급부의 작동을 표시하는 출력 신호를 제공하기 위한 헬스 인디케이터(health indicator); 및 다른 전기 모터 제어기로부터 헬스 인디케이터(health indicator) 신호를 수신하는 신호 수신 수단들을 포함하는 안전장치, 및 상기 다른 전기 모터 제어기로부터의 받은 헬스 인디케이터(health indicator) 신호에 따라 상기 전원 공급부의 작동을 제어하도록 배열된 제어 수단들. 몇몇 가능성에서, 상기 안전장치는, 상기 헬스 인디케이터(health indicator) 신호에 따라, 상기 전원 공급부를 활성화할 수 있도록 구성된다. 몇몇 가능성에서, 상기 헬스 인디케이터(health indicator) 신호가 수신되지 않는 경우에, 상기 안전장치는 상기 전원 공급부를 활성화할 수 없도록 구성된다. 몇몇 가능성에서, 상기 안전장치는 상기 헬스 인디케이터(health indicator) 신호의 수신에 응답하여, 상기 전원 공급부를 활성화할 수 있도록 구성된다.
몇몇 가능성에서, 상기 제어 수단들은 상기 헬스 인디케이터(health indicator) 신호의 매개변수를 적어도 하나 이상 결정하고, 상기 적어도 하나 이상의 매개변수에 따라 상기 전원 공급부를 제어하도록 구성된다. 몇몇 가능성에서, 상기 적어도 하나 이상의 매개변수는 다음 중 하나를 포함한다: DC 전압 레벨; 주파수; 상(phase); 피크와 피크 사이 진폭(peak to peak amplitude); RMS 크기; 및 듀티 사이클(duty cycle). 몇몇 가능성에서, 상기 헬스 인디케이터(health indicator)는 상기 전원 공급부의 작동을 표시하기 위해 시간 변화 출력 신호를 제공하도록 구성된다. 몇몇 가능성에서, 상기 시간 변화 신호는 사각파(square wave)와 같은 펄스 출력 신호를 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 헬스 인디케이터(health indicator)는, 상기 전기 모터 제어기가 안전하게 작동한다고 결정되는 경우에만 상기 헬스 인디케이터(health indicator) 신호를 제공하도록 구성되는데, 예를 들어 상기 모터 제어기의 구성요소들이 기능하는 것 및/또는 다른 유사한 제어기로부터 수신된 신호가 자동차의 안전한 작동과 일치한다고 결정되는 경우에 따르는 것이다. 몇몇 가능성에서, 상기 헬스 인디케이터(health indicator)는 적어도 하나 이상의 작동 매개변수의 결정에 따라 상기 헬스 인디케이터(health indicator) 신호를 제공하도록 구성된다. 몇몇 가능성에서, 상기 적어도 하나 이상의 작동 매개변수는 다음의 것들을 포함하는 리스트 중 선택된다: 상기 모터 제어기의 DC 전류의 방향; 상기 다른 모터 제어기의 DC 전류 방향; 키 스위치 전압; 상기 제어기의 파워 트랜지스터들(IGBTs)의 온도; 상기 제어기의 제어 로직의 온도; 상기 제어기와 연관된 DC 링크 트랙들의 전압 및/또는 온도; ADC 교정 전압; 아날로그 입력들; 하나 이상의 프로그램 또는 비프로그램 공급 전압(Vcc) 모니터들; 사인-코사인 인코더(encoder) 데이터; 리졸버(resolver) 측정들; 속도 피드백 측정들; 다른 디지털 입력들 및 모터 PTC 입력들.
몇몇 가능성에서, 상기 결정은 상기 적어도 하나 이상의 작동 매개변수를 임계값과 비교하는 것을 포함한다.
몇몇 가능성에서, 상기 전기 모터 제어기는 상기 전원 공급부를 더 포함하고, 상기 전원 공급부는 전기 견인 모터용 전원 공급을 제공하도록 작동할 수 있다.
몇몇 가능성에서, 상기 제어기는, 상기 전기 모터 제어기의 구동 방향을 제2 전기 모터 제어기의 구동 방향과 비교한 것에 따라, 제1 전기 견인 모터의 전원 공급을 제어하도록 구성된 제어 수단들을 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 상기 전기 모터 제어기의 구동 방향을 상기 제2 전기 모터 제어기의 구동 방향과 비교하여 작동할 수 있는 비교부(comparer)를 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 상기 전기 모터 제어기의 구동 방향을 감지하는 센서; 및 상기 제2 전기 모터 제어기의 구동 방향을 감지하는 센서 중 적어도 하나를 포함한다. 몇몇 가능성에서, 구동방향을 감지하는 것은 상기 전기 모터 제어기의 전원 공급 전류의 방향을 감지하는 것을 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 상기 제1 전기 견인 모터에 전원 공급(power supply)을 제공하는 전원 공급부를 포함한다.
본 발명의 양태들은 전기 자동차용 구동 장치 및/또는 상기 구동 장치를 포함하는 자동차를 포함한다.
일 양태에서, 전기 모터 제어기를 작동하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 상술된 방법 및/또는 도 12 내지 15 중 어느 하나를 참조하여 상세하게 설명된 방법으로 전기 모터를 작동시키는 단계를 포함한다. 또한 컴퓨터 프로그램 제품이 제공되는데, 이는 전기 모터 제어기의 프로세서를 프로그램 실행할 수 있도록 하는 프로그램 명령들을 포함하여, 제2 전기 모터 제어기의 공급 전류를 모니터링한 것에 따라 상기 전기 모터에 구동 신호를 제공함으로써 전기 모터를 제어한다. 또한 컴퓨터 프로그램 제품이 제공되는데, 이는 전기 모터 제어기의 프로세서를 프로그램 실행할 수 있도록 하는 프로그램 명령들을 포함하여, 제2 전기 모터 제어기로부터 수신된 제어 신호에 따라 상기 전기 모터에 구동 신호를 제공함으로써 전기 모터를 제어한다.
모터 진동 감쇠 양태들
일 양태에서, 전기 자동차용 토크 제어 장치가 제공되며, 상기 장치는 드라이버(driver) 사용자 인터페이스 또는 자동차 제어기로부터 수신된 토크 요구 신호 및 전기 모터의 각속도를 표시하는 속도 센서 신호를 수신하도록 결합된 제어기를 포함하고; 상기 제어기는 상기 토크 요구 신호 및 상기 속도 센서 신호에 따라 수정된 토크 요구 제어 신호를 제공하도록 구성되어 있다. 이는 상기 모터의 빠른 토크 반응이 상기 자동차의 부드러운 작동을 가능하게 하도록 수정될 수 있다는 장점이 있다.
한 가능성에서, 상기 장치는 상기 속도 센서 신호를 필터링하는 필터를 포함한다. 한 가능성에서, 상기 필터는 상기 감지된 속도 신호를 필터링하여, 선택된 주파수 구성요소들과 연관된 주파수 구성요소들을 상기 감지된 속도 신호의 다른 주파수 구성요소들에 비해 상대적으로 강조하도록 구성되어 있고, 몇몇 가능성에서, 상기 선택된 주파수 구성요소들은 상기 자동차의 드라이브 라인(drive line)의 특정 주파수들과 관련되어 있다.
본 발명의 발명자들은, 자동차 드라이브 라인(drive line)이 특정한 주파수, 예를 들어 상기 자동차 드라이브 라인(drive line)의 구성요소들의 비틀림 강성 및/또는 그들 각각의 관성 모멘트와 연관된 주파수를 가질 수 있으며, 특정 필터를 적용함으로써 상기 자동차의 반응성을 손상하지 않고, 토크의 변화에 대한 자동차의 특징적인 진동 반응을 선택적으로 감쇠할 수 있다는 것을 인식하였다.
하나의 가능성에서, 필터링하는 것은 상기 자동차의 드라이브 라인(drive line)이 특정 주파수들과 연관되지 않은 주파수 구성요소들을 감쇠하는 것을 포함한다. 예로서, 적어도 하나의 노이즈 주파수 구성요소를 감쇠하도록 구성된 노치(notch) 필터를 사용하는 것을 들 수 있다. 본 발명의 발명자들은, 자동차 시스템에 특정한 노이즈원들로서, 토크 제어를 손상할 수 있는 특별한 노이즈원들이 있다는 것을 인식하였다.
몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 상기 필터의 전달 함수를 다양하게 조작할 수 있는데, 예를 들어 상기 자동차의 작동 조건에 응답하도록 하는 것을 들 수 있다. 이는 전기 노이즈의 일부 소스들이 진폭 및/또는 주파수 특성들을 가지고 있는데, 상기 특성들은 상기 자동차 및/또는 상기 모터의 속도와 같은 작동 조건들에 따라 변화할 수 있다는 장점이 있다.
한가지 가능성에서, 상기 제어기는 상기 수신된 토크 요구 신호로부터 수신된 감산 신호를 감산하도록 구성되는데, 상기 감산 신호는 상기 감지된 속도 신호에 따르며, 예를 들어 상기 제어기는 상기 감산 신호를 제한하도록 구성되어 상기 감산 신호의 크기가 기준 신호 레벨을 초과하지 않도록 하는 것이다. 이는, 작동자 조건에 대한 자동차의 반응성(responsiveness)이 상기 진동 감쇠 시스템에 의하여 과도하게 제한되지 않도록 한다는 장점이 있다. 바람직하게는 상기 감산 신호는 상기 감지된 속도 신호의 변화율을 기반으로 한다.
몇몇 가능성에서, 상기 기준 신호 레벨은 상기 모터용 최대 토크 요구 신호를 기반으로 하며, 몇몇 가능성에서 상기 제어기는 상기 기준 신호 레벨을 구성하도록 작동할 수 있다. 이는, 상기 자동차의 응답이, 예를 들어 상기 자동차의 로드에 의한 것과 같은, 작동 요구에 따라 ?뗍?될 수 있다는 장점이 있다. 본 발명의 이러한 예들은 모터 조건의 감쇠(damping)/반응성이 자동차의 사용중 조절될 수 있다는 장점이 있다.
몇몇 가능성에서, 상기 제어기는 상기 수정된 토크 요구 신호와 상기 수신된 토크 요구 신호를 비교한 것에 따라, 대체(substitute) 토크 요구 신호를 제공하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 상기 수정된 토크 요구 신호가 상기 토크 요구 신호에 대해 반대되는 신호인 경우, 상기 제어기는 상기 수정된 신호를 '0' 토크 요구 신호로 대체하도록 구성될 수 있다. 이는, 모터 속도 진동의 감쇠로부터 상기 모터 토크 출력의 갑작스런 방향전환이나 원치 않는 방향전환을 야기할 수 없도록 한다는 장점이 있다.
몇몇 예들에서, 상기 대체 토크 요구 신호는 소정의 토크 요구 신호값을 적어도 하나 이상 포함하는 리스트로부터 선택되는데, 예를 들어 상기 제어기는 상기 자동차의 속도 및/또는 상기 모터 속도와 같은 자동차의 작동 조건에 따라 상기 대체 토크 요구 신호를 선택하도록 구성될 수 있다. 이는, 대체 토크 요구가 선택될 수 있다는 장점이 있는데, 예를 들어 상기 자동차 토크 요구가 갑자기 '0'으로 고정될 필요없이, 순간적인 차량 또는 모터 속도와 일치하는 낮은 값에 설정될 수 있는 것을 들 수 있다.
하나의 가능성에서, 상기 속도 센서 신호는 상기 자동차의 바퀴의 각속도를 감지하는데 따르는 속도 센서 신호를 포함한다. 이는, 상기 자동차의 실제 속도가 모터 토크 요구를 제어하는데 사용될 수 있다는 장점이 있다. 몇몇 가능성에서, 상기 속도 센서 신호는 상기 모터 각속도를 감지하는데 따른 신호 및 상기 자동차의 바퀴의 각속도를 감지하는데 따른 신호를 포함한다.
한 양태에서, 자동차 전기 모터용 전기 모터 제어기에 적용되는 토크 요구 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 전기 모터의 각속도를 표시하는 감지된 속도 신호를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 토크 요구 신호 및 상기 감지된 속도 신호에 따라 수정된 토크 요구 신호를 결정하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
바람직하게는 상기 감지된 속도 신호는 각속도의 변화율을 포함한다. 몇몇 가능성에서, 상기 속도 센서 신호는 감지된 토크 신호를 포함한다.
몇몇 가능성에서, 상기 방법은, 상기 수신된 토크 요구 신호에서 상기 감지된 속도 신호에 따른 감산 신호를 감산하여, 상기 수정된 토크 요구 신호를 결정하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 상기 감산 신호의 크기가 기준값을 초과하지 않도록, 상기 감산 신호는 제한될 수 있다. 이는, 모터 진동을 줄이기 위하여 상기 토크 요구로 조절하는 것이 상기 자동차의 반응성을 손상하지 않는다는 장점이 있다. 몇몇 예들에서, 포워드(forward) 토크로의 최대값 조정은 제1 기준값을 초과하지 않으며, 리버스(reverse) 토크로의 최대값 조정은 제2 기준값을 초과하지 않도록, 상기 기준값이 선택될 수 있다. 이는 상기 자동차 동작이 작동 모드에 맞도록 적용될 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 예들은 상술된 것들 중 하나에 따른 토크 제어 장치를 포함하는 전자 장치를 제공한다. 본 발명의 예들은 상술된 것들 중 하나에 따른 전기 모터 및 토크 제어 장치를 포함하는 자동차를 제공한다.
비록 자동차를 참조하여 설명하였지만, 모터 속도 진동의 문제들은 전기 모터들이 사용되는 다른 시스템들에서 발생할 수 있고, 본 발명의 실시예들은 자동차들 이외의 시스템들에서 상술한 문제점을 넘어선 문제를 해결한다. 예를 들면, 몇몇 가능성에서 본 방법은 유압 시스템들에서 전기 모터들을 제어하는데 적용될 수 있다.
한 양태에서, 전기 모터를 제어하는 방법이 제공되는데, 그 방법은 토크 요구를 표시하는 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 모터의 속도 출력에 따라 센서 신호를 수신하는 단계; 상기 센서에 따라 상기 제어 신호를 수정하는 단계; 및 상기 수정된 제어 신호를 상기 모터에 제공하는 단계를 포함한다.
한 양태에서, 전기 모터 제어 시스템이 제공되는데, 그 시스템은 제어 신호를 수신하는 제어 입력부; 모터 속도 출력에 따라 감지된 신호를 수신하는 센서 입력부; 및 상기 감지된 신호에 따른 제어 신호를 수정하고 상기 모터에 상기 수정된 제어 신호를 제공하도록 적용된 제어 수단들을 포함한다. 바람직하게는 상기 감지된 신호는 상기 모터의 각속도의 변화율에 따른다.
본 발명의 예들은 (FGPAs 또는 ASICs 또는 다른 하드웨어와 같은) 하드웨어, 또는 소프트웨어, 미들웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합에서 실행될 수 있다. 본 발명의 예들은 상술한 방법들 중 하나 이상을 수행하는 프로세서를 프로그래밍하는 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품들을 포함하는데, 이러한 제품들은 컴퓨터로 판독가능한 저장매체에서나 네트워크를 통하여 전송되는 컴퓨터 판독가능한 신호의 형태로 제공될 수 있다. 본 발명의 예들은 컴퓨터로 판독가능한 저장매체 및 상술된 것들 중 하나에 따른 데이터 구조들, 미디어 데이터 파일들 또는 데이터베이스들을 운반하는 컴퓨터 판독가능한 신호들을 제공한다.
여기서 설명된 실시예들 중 어느 것의 하나 이상의 특징들은, 발명의 상세한 설명의 본문에 설명되었든 청구항들에 설명되었든, 여기서 설명한 다른 실시예들 중 어느것과 독립적으로 조합될 수 있다.
AC 전기 모터들 및 모터 제어기들
개요로서, 도 1의 전기 모터 시스템(10)은 모터(2) 및 상기 모터의 동작을 제어하는 제어기(20)를 포함한다. 상기 제어기(20)는, 본 예에서는 배터리와 같은 직류(DC) 전원(6)으로부터 상기 모터(2)용 3-상 교류(AC) 공급을 유도하도록 구성되어 있다. 상기 전기 모터 시스템(10)은 또한 냉각 장치(4)를 포함한다. 냉각 장치(4)는 상기 모터(2) 및 제어기(20) 모두와 결합되어, 상기 모터(2) 및 제어기(20)의 작동에 의해 생산되는 열을 제거한다. 상기 모터의 구동 출력은 자동차의 구동 축에 결합된 구동판(plate)(8)를 구동시키는 토크를 제공한다.
상기 제어기(20)는 상기 전원(6)의 DC 출력에 반전(inversion), 필터링 및 컨디셔닝 프로세싱을 수행하도록 구성되어 있어, 필요한 AC 전원을 구비한 모터를 제공하도록 한다.
상기 제어기(20)는 DC 입력을 상기 모터(2)에 의하여 사용되는 3-상 AC 출력으로 변환하는 인버터(28)을 포함한다. 인버터의 어떠한 적절한 형태도 사용될 수 있다. 바람직한 예로서는, 절연 게이트 양극 트랜지스터(IGBT) 인버터가 사용된다. 몇몇 경우에서는, MOSFETs 또는 다른 IGFETs가 또한 사용될 수 있다. 상기 IGBT 컨버터의 더 바람직한 특성들은 높은 효율 및 빠른 스위칭을 포함한다.
도 2a는 인쇄 회로 기판(PCB)(22)을 포함하는 제어기(20)의 일예의 전면도를 나타낸다. 도 2a는 또한 상기 제어기가 내부에 보관되는 제어기 케이싱(21)을 나타내고 있다. 상기 PCB(22)는 공급 접촉 피팅들(fittings)(26a, 26b, 26c)을 수송하고, 각각의 피팅은 상기 피팅을 통과하는 전류를 감지하는 전류 트랜스듀서(transducer)를 포함한다. 공급 접촉 피팅(26b)은 DC 공급장치(미도시)의 제1 단자에 결합하는 공급 접촉부 B+를 포함한다. 공급 접촉 피팅(26c)은 DC 공급장치(미도시)의 제2 단자에 결합하는 공급 접촉부 B-를 포함한다. PCB(22)는 또한 AC 출력 단자들(24a, 24b 및 24c) 및 인버터(28)를 구비한다(도 2a에 점선으로 표시). 공급 접촉부 B+는 구리팔(35b)에 의하여 상기 케이싱(21)의 연장부(extension)(33)에 장착된 배터리 단자(32a 및 32b)에 전기적으로 결합되어 있고, 그 케이싱을 통하여 권선들이 상기 전원(6)에 연결하도록 배열되어 있다. 공급 접촉부 B-는 상기 케이싱(21)의 연장부(extension)에 장착된 배터리 단자(32b)에 구리팔(35a)에 의하여 전기적으로 결합되어 있다.
DC 공급 접촉부들(26b, 26c)은 상기 인버터(28)의 각각의 입력들에 결합되어 있다. 상기 인버터(28) 출력들은 AC 출력 단자들(24a, 24b, 24c)에 결합되어 있다. 상기 출력 단자들 각각은 모터(2)의 각각의 상(phase) 권선에 결합되어 작동할 수 있다.
상기 AC 출력 단자들(24a, 24b, 24c)은 PCB(22)의 축(x-x)에 대해 대칭적으로 배치되어 있다. 이러한 예에서, 상기 DC 공급 접촉 피팅들(26a, 26b, 26c)은 유사하게 대칭적으로 배치되어 있다.
PCB(22)는 예를 들어, 제어 필터링 및 컨디셔닝용으로 구성된, 마이크로프로세서들, 전원공급(power supply) 장치들, 커패시터들, 및 인덕터들을 포함할 수 있는 다른 기능성(functionality)(30)을 포함할 수 있다.
도 2b는 PCB(22')를 포함하는 제2 제어기(20')의 전면도를 나타내고 있다. 도 2b는 또한 상기 제어기(20')가 내부에 보관되어 있는 제어기 케이싱(21')을 나타내고 있다. 제어기(20')는 상기 PCB(22')의 방향을 제외하고 제어기(20)과 동일하다. PCB(22) 및 제어기 케이싱(21)과 비교하여, PCB(22')는 그 제어기 케이싱(21')에 대해 180도 회전되어 있다. 제어기 케이싱(21) 및 PCB(22)와 비교하여, 제어기 케이싱(21')은 상기 축 x-x의 수직축에 대하여 PCB(22')를 기준으로 거꾸로 되어 있다.
상기 PCB 회전의 효과는, 상기 제어기들이 그 가장자리들(23, 23')을 맞추고 그 뒷면들을 서로 마주보게 하도록 배치될 때, 제어기(20')의 출력 단자들(24a', 24b', 24c')이 상기 출력 단자들(24a, 24b, 24c)과 함께 정렬된다는 점이다. 제어기(20)의 공급 접촉 피팅들(26a, 26b, 26c)은 제어기(20')의 공급 접촉 피팅들(26a', 26b', 26c')과 함께 정렬되어 있다. 상기 케이싱 반전은 제어기 케이싱들(21, 21')의 프로파일들이 일치한다는 것을 의미한다. 상기 제어기들이 이러한 방법으로 배열될 때, 히트싱크는 상기 인버터들의 전력 트랜지스터들에 인접하여 각각 뒷면들 사이에 배열될 수 있다(주 열원은 제어기임). 상기 히트싱크는 두개의 제어기들을 동시에 냉각하도록 작동하여, 별도의 히트 싱크들이 상기 제어기들을 위해 제공될 필요가 없다. 도 3은 제1 및 제2 제어기들이 축(10) 상에서, 히트 싱크(12)의 각각의 면에 배열되어 있는 배열을 나타내고 있다.
상술된 제어기들은 모터들 및 연관된 제어기들의 세트들로 구성된 모듈형 어셈블리의 형성을 가능하게 한다. 동일한 PCB들(22, 22')을 구비하는 옵션으로, PCB들(22, 22')이 뒷면을 마주보는 어셈블리 형태로 단순히 회전될 수 있기 때문에, PCB들의 생산을 단순화하고, 모터들 및 제어기들을 모듈형 스택들(stacks)의 어셈블리로 제조하는데 필요한 사항을 단순화한다.
더 상세하게 도 3에 따르면, 인클로저(40) 내에 포함되어 있는 모듈형 어셈블리(50)가 도시되어 있다. 상기 모듈형 어셈블리(50)는, 제1 및 제2 모터들(2, 2'), 제1 및 제2 제어기들(20, 20'), 일반적인 냉각 장치 및 공급 커플링들(160)을 포함한다. 상기 일반적인 냉각 장치는 히트 싱크(12) 및 냉각 매니폴드(14)를 포함하며, 공급 커플링들(160)은 연장부(33)을 통해 있어 상기 배터리 단자들(32a, 32b)이 전원(6)에 결합될 수 있도록 한다.
상기 모터들과 제어기들은 축(10)에 배치되어 있고, 상기 축(10)은 상기 구동판(8)과 결합되도록 구성되어 있다. 제1 모터(2)는 상기 축(10)의 제1 말단에 배치되어 있다. 제1 모터(2)는 상기 제1 제어기(20)의 전면(34)에 인접하고 있다. 상기 인버터를 구비하는 상기 제1 제어기(20)의 뒷면(36)은 히트 싱크(12)에 인접하고 열적 접촉하고 있다. 히트 싱크(12)는 또한 상기 제2 제어기(20')의 뒷면(36')에 인접하고 열적 접촉하고 있다. 상기 제2 제어기(20')의 전면(34')는 상기 축(10)의 제2 말단에 배치된 제2 모터(2')에 인접하고 있다. 제1 및 제2 모터들 및 제1 및 제2 제어기들은 상기 인클로저(40)에 통합될 수 있는 냉각 매니폴드(14)를 공유한다. 냉각 매니폴드(14)는 입구(16) 및 출구(18)을 구비한다. 상기 냉각 매니폴드(14)는 히트 싱크(12)와 물리적, 열적으로 접촉하고 있고, 제1 및 제2 모터들(2, 2')과 열적으로 접촉하고 있다.
DC 공급 커플링들(160)은 상기 제1 및 제2 제어기들(20, 20')과 결합되어 있다. 상기 제1 모터(2)는 상기 제1 제어기(20)와 전기적으로 접촉하고 있다. 전기 접촉은 상기 각각의 출력 단자들(24a, 24b, 24c) 및 상기 모터(2)의 상(phase) 권선과의 사이에 전기 커플링을 통해서 이루어진다. 상기 제2 모터(2')는 상기 제2 제어기(20')와 전기적으로 접촉하고 있다. 전기 접촉은 상기 각각의 출력 단자들(24a', 24b', 24c')과 상기 모터(2')의 상(phase) 권선과의 사이에 전기 커플링을 통하여 이루어진다.
DC 전원은 DC 공급 커플링들(160)을 통해 제어기들(20, 20')에 공급된다. 상기 제1 제어기(20)는 상기 DC 전원을 상기 제1 모터(2)용 3상 AC로 변환한다. 상기 AC 신호는 상기 축(10)의 제1 말단에 구동을 생성하는 상기 제1 모터(2)의 회전자(rotor)에 토크를 생산한다. 상기 제2 제어기(20') 및 모터(2')는 상기 축(10)의 제2 말단에 구동을 생성하는 것과 같은 방식으로 작동한다. 상기 모터 출력들은, 예를 들어 구동판들과 같은, 각각의 구동 커플링과 결합되어 각각의 구동축들을 구동할 수 있다.
하나의 가능성에서, 제1 및 제2 제어기들(20, 20')은 전기적으로 접촉하고 있다. 즉, 제1 제어기(20)의 DC 단자들(B+, B-)은 제2 제어기(20')의 해당 단자들(B+, B-)과 전기적으로 결합되어 있다. 각각의 제어기는 전면(26b, 26b')에 있는 B+ 단자와, 후면에 있는 B- 단자를 구비하고 있다(제어기(20)에 26a, 제어기(20')에 26c'). 상기 B- 단자들은 다른 유닛에 있는 전류 센서를 통과하여, 한 쌍으로 있는 각각의 제어기에 의하여 두 개의 제어기들의 실행을 모니터링할 수 있도록 한다.
상기 냉각 시스템은 다음과 같이 동작한다. 냉각 매니폴드(14)는 입구(16)를 통하여 유체 냉각수를 받는다. 상기 냉각수는 제1 및 제2 모터들(2, 2')로부터 열을 흡수한다. 상기 매니폴드(14)는 또한 유체를 상기 히트 싱크(12)에 제공하고, 제1 및 제2 제어기들(20, 20')의 각각의 뒷면(34, 34')에 배치된 상기 인버터들(28, 28')로부터 열을 제거한다(도 4에 도시). 이러한 예에서, 상기 히트 싱크에 공급된 유체는 다시 상기 냉각 매니폴드로 순환한다. 냉각 유체는 출구(18)를 거쳐 상기 냉각 매니폴드를 떠난다.
하나의 가능성에서, 하나의 제어기당 하나의 모터의 비율로 된 복수의 모터들 및 제어기들은 상기 축(10) 및 상기 인클로저(40) 내에 배치된다. 뒷면을 마주보도록 배열된 제어기들은 히트싱크를 공유할 수 있다. 최대로, 2개의 제어기들이 주어진 히트싱크를 공유할 수 있다. 모든 히트 싱크들은 상기 냉각 매니폴드(14)와 물리적 및 열적으로 접촉하고 있다. 일반적으로 상기 모터들은 상기 축(10)의 말단에 쌓여서, 상기 축(10)의 말단들에서 구동이 생산될 것이다.
상기 모듈형 어셈블리(50)의 장점은, 상술한 바와 같이, 냉각 유닛이 각각 제공된 제어기보다, 제1 및 제2 제어기들(20, 20')이 냉각 유닛을 공유한다는 점이다. 그렇기 때문에, 하나 이상의 모터-제어기 쌍을 구비한 모든 엔진에서, 상기 모듈형 어셈블리는 적어도 하나의 냉각 유닛(4)을 제거함으로써 실질적으로 엔진의 무게와 부피를 줄인다.
하나의 가능성에서, 상기 인클로저(40)는 전기적 연결들(예를 들어, 고정자 권선들에의 상(phase), 회전자 위치 인코더 및 DC 입력용)을 통합하고 있다. 이는 상기 결합된 장치의 크기 및 부피를 더 최적화해 줄 수 있다.
상기 제2 PCB(22')의 상대적인 회전에 의해, 제1 PCB(22)의 전기 단자들과 비교해서 제2 PCB(22')의 전기 단자들의 순서가 역전되는 결과가 되었다. 이것은 제1 및 제22 제어기(20, 20')들이 도 3에 도시된 것처럼 배열될 때, 그 출력 단자들(24, 24')이 다음과 같이 정렬된다는 것을 의미한다: 단자 24a는 24c'와 함께 정렬된다. 단자 24b는 24b'와 함께 정렬된다. 단자 24c는 24a'와 함께 정렬된다. 이러한 예에서, 단자들(24a, 24a')은 제1 전기 상을 출력하고, 단자들(24b, 24b')은 제2 상을 출력하고, 단자들(24c, 24c')은 제3 상을 출력한다. 동일한 모터들이 도 3에 도시된 것과 같은 상기 제어기들에 결합되고, 동일한 모터-제어기 커플링들이 사용될 때, 모터들 2 및 2'는 반대 방향으로 토크를 생산한다. 같은 상(phase)들을 출력하는 단자들이 정렬되도록, 상기 제어기들의 출력 단자들이 줄지어 있는 것이 바람직할 것이다. 따라서 선택적으로, 스위치가 제1 PCB(20) 또는 제2 PCB(20')에 제공되어, 각각 단자들 24a 및 24c 및 24a' 및 24c'로부터 출력되는 상들을 전환할 수 있다. 또는, 회로가 상기 단자들의 상들을 자동으로 스위치하도록 제공될 수 있다. 몇몇 가능성들에서, 복수의 제어기들 및 모터들이 서로 나란히 쌓이는 경우, 그러한 자동 스위칭은 전체 제어기들에 걸쳐 상출력들을 조정하는 역할을 할 수 있다.
PCB(22')의 회전 후에, 상기 공급 접촉 피팅들(26')이 또한 반전된다. 사용되지 않은 접촉 피팅은, 다른 제어기를 통하는 전류를 모니터링하는 것과 같은, 추가적인 기능을 실행하는데 사용될 수 있다. 전류 모니터링을 수행하기 위한 배열은 도 4에 도시하였는데, 일반적인 히트 싱크(12)의 어느 한면에 뒷면을 마주보도록 배열된 제1 및 제2 제어기들(20, 20')을 나타낸다. 상기 예에서, 제1 제어기(20)의 사용되지 않은 접촉부(26c)은 제2 제어기(20')의 전류 모니터링 트랜스듀서(transducer)에 결합된다. 상기 커플링은 상기 인버터(22) 및 상기 히트 싱크(12)를 거쳐 통과하는 연장된 단자(38)에 의하여 이루어진다. 유사하게, 제2 제어기(20')의 사용되지 않은 접촉부(26a')은 인버터(28') 및 히트싱크(12)를 통과하는 연장된 단자(38')를 거쳐 제1 제어기(20)의 전류 모니터링 출력에 결합된다.
다른 가능성에서, 전원공급장치(power supply)(6)는 제1 및 제2 제어기들(20, 20')의 공급 접촉부들에 연결되어, 양극 배터리 단자는 공급 접촉부(26b, 26b')에 의해 각각의 해당 제어기에 제공되고, 음극 배터리 단자는 공급 접촉부들에 의해 각각의 해당 제어기들에 제공되어, 상기 제어기들이 뒷면을 마주보도록 배열될 때 정렬된다. 도 2a 및 2b를 참조하여, 즉 공급 접촉부(24a)가 제1 제어기(20)에 상기 음극 배터리 단자(30)를 제공할 때, 공급 접촉부(24c')은 제2 제어기(20')에 음극 배터리 단자를 제공하고, 공급 접촉부(24c)가 제1 제어기(20)에 음극 단자를 제공할 때, 제2 제어기(20')의 공급 접촉부(24a')은 상기 음극 배터리 단자를 제공한다. 이는 상기 제어기들(20, 20')이 상기 전원공급장치(power supply)(6)에 병렬로 연결될 수 있도록 한다. 몇몇 예들에서, 상기 전면은 26b(B+ 단자)를 구비하고, 상기 후면은 26c(B- 단자)를 구비하는데, 이러한 경우들에서 26c은 단자가 아니라, 오히려 전류 센서를 구비할 수 있는 구멍이다. 전류 센서가 이러한 위치에 배치되는 경우, 상기 구멍을 통하여 인접한 제어기로 통과하는 전류를 감지하는데 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 모터는 3상 모터이며, 제어기(20)에 의하여 생산되는 공급 전압은 3상 AC이다. 다른 예에서, 상기 모터는 단일상 모터일 수 있고, 상기 제어기에 의해 생산되는 공급 전압은 단일상 AC일 수 있다. 다른 예에서, 상기 모터는 2상 모터일 수 있고, 상기 제어기에 의하여 생산되는 공급 전압은 2상 AC일 수 있다. 상기 모터는 단순하게, 복수의 상들로 작동하도록 구성될 수 있는 다상 모터일 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 전원공급장치(6)는 배터리를 포함한다. 다른 예들에서, 상기 전원공급장치는 연료전지 또는 전기 더블층 커패시터(EDLC) 또는 다른 DC 전원일 수 있다.
상기 설명한 인버터가 IGBT를 채택하고 있음에도 불구하고, IG-FET의 다른 유형인 MOS-FETs나 BJTs와 같은 다른 전압 제어 임피던스들을 사용할 수 있다.
DC 직렬 모터 제어
상기 DC 직렬 모터 제어 발명의 실시예들은, 상업적으로 사용가능한 DC 직렬 모터가 유사한 방법으로 별도로 활성화된 모터로 작동될 수 있도록 하는 것이며, DC 직렬 모터들과 관련된 높은 초기 토크를 제공하는 기능을 유지하면서, 모터 작동 특징들을 더 높은 수준으로 제어할 수 있도록 하는 데 목적이 있다. 도 7a 및 7b는 3상 인버터에 4개의 단자 DC 직렬 모터를 연결하는 2개의 배열을 도시하였다. 3상 인버터 회로들은 알려져 왔고, 최근 Sevcon(RTM) Gen4(RTM) AC 모터 제어기와 같은 높은 전류를 취급할 수 있는 인버터들이 합리적인 가격으로 상업적으로 사용할 수 있도록 되었다. 상기 인버터의 각각의 다리는 전기자 및 계자권선들에 제공되는 것과 동일 전류가 제공될 수 있는 같은 전류 커패시티를 제공하고 있다. 도 7a의 배열에서, 상기 3상 인버터의 제1 다리는 양극(V+) 및 음극(V-) 공급 전압들 사이에 직렬로 결합된 트랜지스터들(1012a, 1012b)을 포함한다. 상기 DC 직렬 모터의 전기자(1004)는 상기 양극 공급 전압 및 제1 노드 사이에 연결되고, 상기 제1 노드는 트랜지스터들(1012a, 1012b) 사이에 있다. 상기 3상 인버터의 제2 및 제3 다리들은 트랜지스터들(1014a 및 1014b) 및 트랜지스터들(1016a 및 1016b)을 각각 포함하고, 상기 양극 및 음극 공급 전압들 사이에 직렬로 결합되어 있다. 계자권선(1006)은 트랜지스터들(1014a 및 1014b) 사이에 있는 제 2 노드와 트랜지스터들(1016a 및 1016b)의 사이에 있는 제3 노드와의 사이에 결합된다. 상기 전기자(1004)가 상기 양극 공급 전압에 결합되는 것으로 보이면서, 동일하게 상기 음극 공급 라인에 결합될 수 있는 것으로 인식될 것이다.
작동에 있어, 제어 펄스 시리즈를 포함하는 제어 신호는 트랜지스터들(1012a, 1012b)의 게이트 커플링들에 적용되어, 상기 전기자 권선(1004)를 통하여 흐르는 전류를 조절한다. 상기 3상 인버터의 각각 다리에 있어서는, 트랜지스터들 중 단 하나만 한번에 수행할 수 있도록, 상기 두개의 트랜지스터들(a 및 b)은 상호 보완적인 방식으로 제어된다고 인식될 것이다. 그래서, 트랜지스터들(1012a, 1012b)에 적용된 제어 전압을 조절하는 펄스 폭에 의해 상기 전기자 전류(la)가 조절될 수 있다. 상기 계자권선(1006)이 상기 3상 인버터의 두 다리들 사이에 결합됨에 따라, 상기 트랜지스터들(1014a, 1014b, 1016a, 1016b)을 제어함으로써, 상기 계자권선(1006)을 통하는 전류(lf)의 방향을 역전하여, 상기 모터의 회전 방향을 제어하는 것이 가능하다. 유사하게, 상기 계자 전류(lf)의 크기는, 예를 들어 펄스 폭 조절에 의하는 것과 같이, 상기 트랜지스터들(1014a, 1014b, 1016a, 1016b)의 제어 전압을 조절함으로써 제어될 수 있다.
도 7b의 배열에서, 상기 전기자(1004)는 제1 노드 및 제2 노드 사이에 결합되고, 상기 계자권선(1006)은 제3 노드 및 상기 양극 공급 전압 사이에 결합된다. 도 7a에서 보는 바와 같이, 상기 계자권선은 대신 제3 노드 및 상기 음극 공급 전압 사이에 결합된다.
도 7b에 도시된 회로의 작동에서, 상기 모터의 회전 방향을 역전시키기 위해, 상기 3상 인버터의 트랜지스터들 중 적절한 하나를 스위칭함으로써, 상기 전기자(1004)의 전류(la)는 역전된다.
인식될 것과 같이, 도 7a 및 7b에 도시된 것과 같은 3상 인버터 회로는 도면들의 명확성을 증가시키기 위해 생략된 특성들을 더 포함할 것이다. 특히, 프리휠링(freewheeling) 다이오드는 상기 스위치들(1012a, 1012b, 1014a, 1014b, 1016a, 1016b) 각각과 연관될 것으로 예상할 수 있다.
몇몇 상황들에서는, 도 7b의 배열은, 도 7a에서 도시된 것을 넘어선 장점을 가질 수 있다. 특히, 상기 계자권선은 일반적으로 상기 전기자보다 훨씬 더 높은 연관성을 가진 인덕턴스를 구비하며, 따라서 상기 모터의 회전 방향을 반대로 하려고 할 때, 상기 전기자 전류를 역전하는 것이 일반적으로 더 빠르다. 더 나아가, 도 7b의 배열에 의해, 예를 들어 상기 모터가 프리휠링하는 동안과 같이, 역기전력(back e.m.f.)이 음극이 되는 경우에도, 상기 전기자 전류를 제어하는 것은 언제나 가능하다는 것이 확실하다. 반대로, 도 7a의 배열에서, 음의 역기전력은 상기 트랜지스터(1012a)와 연관된 프리휠링 다이오드를 거쳐, 상기 전기자를 가로질러 형성되는 짧은 회로를 가능하게 하여, 상기 전기자 전류가 제어되지 않도록 하는 결과가 될 수 있다.
도 8은 단지 3개의 단자들이 제공된 DC 직렬 모터를 제어하기 위하여, 상기 3상 인버터가 사용되는 배열을 도시한다. 도 8의 배열에서, 상기 전기자(1004)는 상기 3상 인버터의 제1 노드 및 제2 노드 사이에 결합되고, 상기 계자권선(1006)은 제2 및 제3 노드들 사이에 결합되어 있다.
도 9는 토크 요구(TDemand)에 따라 상기 전기자 전류(la) 및 상기 계자 전류(lf)를 제공하는 제어 알고리즘을 도시한다. 도 9의 알고리즘은 도 7a, 7b 또는 8에 도시된 배열들 중 어느 것과 함께 사용될 수 있다. 물론 상기 스위치들은 다른 예들에서는 다르게 제어될 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 도 7a의 경우 스위치들(1012a, 1012b)이 상기 전기자 전류를 제어하도록 제어될 것인 반면, 도 7b에서는 스위치들(1012a, 1012b, 1014a 및 1014b)이 상기 전기자 전류를 제어하도록 제어될 것이다.
도 9를 참조하여 다음 설명은 도 7a에 도시된 회로에 관한 것이다.
도시된 알고리즘에 따르면, 토크 요구는 예를 들어, 상기 토크 요구가 최대 순방향 토크 또는 최대 역방향 토크를 초과하지 않도록, 상기 토크 요구를 제한하는 제1 함수 요소에 수신된다. 상기 제한들은 상기 모터의 측정(예를 들어 과도한 열로부터 상기 모터를 보호하는 온도) 또는 다른 기준에 따라, 미리 정해지거나 계산된다. 상기 함수 요소(1050)의 출력은 상기 모터에 의해 제공되어야 하는 토크 요구(Tlim)이다.
상기 토크 요구 출력(Tlim)은 제1 증폭기(1052)에 제공되는데, 상기 제1 증폭기는 상기 토크 요구를 상기 요청된 토크 출력을 제공하기 위해 필요한 전류에 해당하는 전기자 전류 요구를 나타내는 신호로 변환한다. 그 다음 상기 전류 요구 신호는 제1 디퍼런서(differencer)(1058), 제1 PID 제어기(1054) 및 제2 증폭기(1056)로 구성되는 피드백 제어 루프로 입력된다. 상기 (제2 증폭기(1056)로부터의)피드백 루프의 출력은 트랜지스터들(1012a, 1012b)을 스위칭함으로써 상기 전기자 전류를 조절하도록 구성되어, 상기 제1 증폭기(1052)로부터의 상기 전류 요구에 따라 상기 모터를 위하여 전기자 전류(la)를 제공한다.(이는 도 7a에 도시된 예에서는 맞지만, 예를 들어 도 7b에서 전기자 제어가 1012a, 1012b, 1014a, 1014b인 경우와 같이, 다른 배열에서는 제어되는 정확한 스위치들이 다를 수 있다.)
상기 전기자 전류(la)는 또한 제2 함수 요소(1060)에 공급된다. 제2 함수 요소(1060)은 토크-플럭스(torque-flux) 테이블을 포함하는데, 이는 단지 하나의 선택사항이며, 다른 방법들도 당 업계에 알려져 있다. 상기 토크-플럭스 테이블은 룩-업 테이블로서 제2 함수요소로 사용되어, 상기 공급된 전기자 전류값을 계자 전류 요구값으로 전환한다. 상기 토크-플럭스 테이블은, 상기 모터의 특성에 의하여 경험적으로 생성될 수 있고, 또는 상기 모터의 계산된 성능에 따를 수 있다. 그 다음 상기 출력된 계자 전류 요구값은 추가 피드백 루프에 입력되는데, 상기 추가 피드백 루프는 제2 디퍼런서(1062), 제2 PID 제어기(1064) 및 상기 계자 전류 요구값에 따라 상기 출력된 계자 전류(lf)를 조절하는 제3 증폭기(1066)를 포함한다. (제3 증폭기(1066)로부터의) 이러한 피드백 루프의 출력은, 트랜지스터들(1016a, 1016b)을 스위칭함으로써, 상기 계자 전류를 조절하여, 제3 증폭기(1066)로부터의 상기 전류 요구 신호에 따라 상기 모터를 위해 상기 계자 전류(lf)를 제공하도록 구성된다.
토크-플럭스 테이블의 사용은 lf를 구동하는 하나의 방법에 불과하며, 업계에 알려진 다른 방법들이 la 및 다른 매개변수로수터 lf를 구동하기 위해 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
상기 전기자 전류(la)에 따라 상기 계자 전류(lf)를 계산함으로써, 도 9의 제어 알고리즘은 자동 약계자(field weakening)를 제공한다. 이는, 상기 모터의 역기전력(back e.m.f.)(back electro-motive force)이 결국 증가함에 따라, 상기 사용가능한 공급 전압은 상기 모터에 바람직한 전기자 전류를 제공할 수 없을 것이기 때문이다. 그러나, 상기 계자 전류(lf)가 상기 전기자 전류(la)에 따라 계산됨에 따라, 전기자 전류가 감소하면 상기 계산된 계자 전류가 자동적으로 비례하여 감소하게 될 것이다.
숙련된 독자에 의해 본 명세서의 내용에서 이해될 것처럼, 도 9는 단지 개략적이며, 장치에 실행될 때 별도의 함수요소들로서 설명된 하나 함수들이 단일 제어 요소로 제공될 수 있으며, 또는 복수의 요소로 더 세분화될 수 있다. 추가로, 상기 모터의 계자 전류 및 상기 전기자 전류는, 상기 트랜지스터들에 적용된, 펄스 폭이 변조된(PWM) 제어 신호들을 사용하여 조절될 수 있다. 도 9의 상기 알고리즘의 구성요소들 사이에 전달되는 신호들은 단일값들, 또는 PWM 신호들을 묘사하는 다중값 매개변수들 또는 몇몇 예에서는 PWM 신호들을 포함할 수 있다,
도 10은 도 5의 알고리즘에 따라 제어된 DC 직렬 모터용 속도 계산 알고리즘을 나타낸다. 많은 적용들에 있어, 상기 모터의 회전속도를 정확히 결정할 수 있는 것은 도움이 되지만, 상기 모터의 속도를 직접 측정하는 것은 어려울 수 있다. 도 10의 알고리즘은 손쉽게 측정된 값들이나, 이미 알려진 값들에 따라 속도를 계산하는 방법을 제공하는데, 상기 알려진 값들이란 모터에 적용된 전기자 및 계자 전류들 및 전기자 전압(Va) 및 배터리/공급 전압(Vbat)과 같은 것이다.
상기 속도 제어 알고리즘은, 상기 모터용 역기전력(back electro-motive force)을 결정하고, 이것을 상기 계자 및 전기자 권선들에 의한 상기 모터내의 자속(magnetic flux)의 추정값으로 나눔으로써 작동한다. 독립적으로 제어된 계자 및 전기자 전류들을 구비한 모터인 경우, 상기 자속의 결정은 이 두 개의 값들을 모두 고려하며, 추가 요소(complication)를 제공하여야 한다.
역기전력을 계산하기 위하여, 상기 전기자 전압은 제1 디퍼런서(1068)에서 상기 배터리 전압으로부터 감산된다. 다음에 제1 디퍼런서(1068)의 출력은 제2 디퍼런서(1070)에 공급된다. 상기 전기자 전류를 증폭기(1076)에 공급되고, 이는 상기 전기자의 저항과 함께 전기자 전류를 증가시켜 상기 전기자의 IR 손실을 결정짓는다(즉, 전압은 상기 전기자 저항에 의해 상기 전기자를 거치면서 떨어짐). 다음에 이 값은 제2 디퍼런서(1070)에 입력되고, 거기서 제1 디퍼런서(1068)의 출력으로부터 감산되어 상기 역기전력을 결정한다.
상기 전기자 전류값(la)은 또한, 상기 전기자 전류(la)와 연관된 제1 플럭스값을 출력하는 제1 플럭스 룩업 테이블(1078)로 입력된다. 상기 계자 전류(lf)는 상기 계자 전류와 연관된 제2 플럭스값을 출력하는 제2 플럭스 룩업 테이블(1080)로 입력된다. 제1 및 제2 플럭스값들은 그 다음에, 가산기(adder)(1082)에 입력되어, 상기 모터내의 전체 자속 ψ를 계산한다. 상기 계산된 역기전력값 및 전체 플럭스는 그 다음에, 분할기(divider)(1072)에 입력되고, 거기서 상기 역기전력 값을 전체 플럭스로 나누어 속도값을 생성하고, 그 다음에 함수요소(1074)에서 계산(scale)되어 상기 모터용 조정된 속도값을 제공한다.
그래서, 도 10의 알고리즘은 상기 모터에 전기적인 공급을 하는 것을 위해, 쉽게 측정된 전기적인 매개변수에 따라 정확한 속도값을 계산할 수 있다. 비록 상기 인버터가 IGBT 트랜지스터들을 기준으로 설명되었으나, 이는 단지 예시적인 것이며, 어떠한 전압 제어 임피던스라도 사용될 수 있는데, 예를 들어 MOSFETs, IG-FETs 또는 BJTs 등이다.
도 11은 4개의 바퀴들(2102, 2104, 2106, 2108)을 갖고 있는 자동차(2100)를 나타내고 있다. 바퀴들(2106, 2108)은 자동차의 앞면을 향하고 서로 반대이다. 바퀴들(2102, 2104)은 자동차(2100)의 후면을 향하고 서로 반대이다.
바퀴(2102)는 전기 모터(2101)와 결합되어 있고, 그 다음으로 모터 제어기(2002)와 전기적으로 결합되어 있다. 바퀴(2104)는 전기 모터(2103)와 결합되어 있고, 그 다음으로 모터 제어기(2002')와 전기적으로 결합되어 있다. 자동차 제어 유닛(2126)은 상기 모터 제어기들(2002, 2002') 모두와 결합되어 있다.
전기 모터들(2101, 2103)은 제어기들(2002, 2002')의 제어하에, 상기 바퀴들(2101, 2103)을 서로 독립적으로 구동하도록 작동할 수 있다. 상기 자동차 제어 유닛(2126)은 제어기들(2002, 2002')에 제어 신호들을 제공하여, 상기 모터들(2101, 2103)을 구동함으로써 상기 자동차의 움직임을 제어한다.
비록 후륜구동방식으로서 나타내었지만, 상기 자동차(2100)는 전륜구동일 수도 있다. 추가로, 비록 상기 자동차(2100)은 2륜 구동으로서 나타내었지만, 본 발명의 자동차의 예들은 4륜 구동 자동차에 적용될 수 있다. 제어기 영역 네트워크, 캔-버스(CAN-bus)와 같은 제어 버스(bus)에 의하여, 상기 자동차 제어 유닛(2126)은 상기 제어기들(2002, 2002')에 결합될 수 있다.
도 12는 국소(local) 전류 모니터(2010) 및 원격 전류 모니터(2014)에 결합된 제어 수단들(2012)을 포함하는 모터 제어기(2002)를 나타낸다. 상기 모터 제어기는 외부 안전장치(2020) 및 상기 제어 수단들(2012)에 결합된 전원 공급부(2016)를 포함한다. 상기 제어 수단들(2012)은 또한 헬스 인디케이터(health indicator)(2018)에 결합된다.
도 12에서, 전원공급장치(power supply) 입력 연결들(예를 들어 배터리 연결들) 및 AC 전력 출력 연결들은 나타내지 않는다. 전원공급장치(power supply) 연결들은 도 14를 참조하여 아래에 보다 상세하게 설명한다.
전원 공급부(2016)는 절연 게이트 양극 트랜지스터(IGBT), 인버터를 포함하고, 직류, DC, 전원(power supply)에 따라 전기 모터에 펄스 폭 변조된 전력 출력을 제공한다. 상기 전원 공급부는 상기 제어 수단들(2012)로부터의 종료(shutdown) 신호에 의해, 또는 상기 전원 공급부(2016)의 파워 일렉트로닉스(power electronics)(예를 들어 PWM 구동)를 분리하는 안전장치(2020)의 결과로서, 비활성화될 수 있다. 상기 안전장치(2020)의 출력이 활성상태일 때, 상기 전원 공급부(2016)의 PWM 구동 회로에 전력의 공급을 제어하는 트랜지스터 회로(미도시)가 켜진다. 상기 안전장치(2020)의 출력이 비활성상태일 때, 상기 트랜지스터 회로를 끄고 상기 PWM 구동을 비활성화한다.
국소 전류 모니터(2010)는 상기 전원 공급부(2016)에 의하여 DC 전원공급장치(power supply)으로부터 온 전류를 감지하도록 작동하고, 상기 감지된 전류 흐름에 따라 상기 제어 수단들(2012)에 감지 출력 신호를 제공한다. 이러한 국소 전류 모니터(2010)는 상기 전원 공급부(2016)에 의해 구동된 모터로부터 출력 토크의 추정치를 제공하도록 작동할 수 있고, 상기 제어기가 상기 모터에 에너지를 제공하고 있는지(예를 들어 구동모드로 작동하는 것) 또는 상기 모터가 상기 제어기에 에너지를 되돌리고 있는지(회생 브레이크 모드로서)를 체크하는데 사용될 수 있다. 상기 원격 전류 모니터(2014)는 모터 제어기(2002)와 유사하게, 다른 모터 제어기의 전원 공급부에 의해 이끌어진 전류를 감지하도록 결합되어 작동할 수 있다.
상기 모터 제어기(2010, 2012, 2014, 2016, 2018, 2020)의 다른 구성요소들이 정확하게 기능한다는 결정 및 상기 원격 전류 모니터(2014)로부터 온 신호가 상기 자동차의 안전 작동과 일치한다는 결정에 따라, 상기 헬스 인디케이터(health indicator)(2018)은 그 출력 커플링에서 하트비트(heartbeat) 출력 신호를 제공하도록 작동할 수 있다. 상기 하트비트(heartbeat) 신호는 선택된 진폭, 주파수 및 듀티-사이클을 가진 사각파 펄스의 배열(sequence)이다. 만일 상기 하트비트(heartbeat) 신호가 받아들여지면, 그 다음에 상기 안전장치(2020)은 상기 전원 공급부를 활성화하게 하는 신호를 생성한다. 만일 상기 하트비트(heartbeat) 신호가 받아들여지지 않으면, 그 다음에 상기 안전장치 회로의 출력이 상기 전원 공급부(2016)을 비활성화한다.
예를 들어 상기 안전장치의 출력이, 상기 제어 수단들(2012)로부터의 종료신호의 역전과 같은 상기 시스템에서의 다른 신호들과 결합되어, 그러한 모든 신호들이 활성화 상태이면 상기 전원 공급부(2016)을 활성화할 것이며, 비활성화 상태에 있는 어떤 신호가 있으면 상기 전원 공급부를 비활성화하도록 하게 할 것이라는 것이 이해될 것이다. 상기 전원 공급부(2016)가 비활성화된 후에, 일정기간동안 재활성화되는 것을 금지하는 수단들이 제공된다. 정확한 작동은 그 범위를 체크한 것에 따라 결정되고, 몇몇 경우들에서는 상기 다양한 구성블럭들과 연관된 신호들의 과도적인(transient) 행위를 체크한 것에 따라 결정된다.
도 12의 예에서, 상기 하트비트(heartbeat) 신호는 펄스 신호(사각파)를 포함한다. 상기 안전장치(2020)는 외부 시스템으로부터 하트비트(heartbeat) 신호를 수신하고, 상기 전원 공급부(2016)로 활성화 신호를 제공하도록 작동할 수 있다. 상기 안전장치(2020)는 하트비트(heartbeat) 신호를 수신하는 경우에 상기 전원 공급부(2016)에 활성화 신호를 공급하도록 구성되어 있다. 또한 상기 안전장치로부터 활성화 신호가 없을 때에는 상기 전원 공급부가 활성화될 수 없도록 배열되는데, 예를 들어, 활성화 신호가 없을 때는 상기 전원 공급부(2016)에 전원공급장치(power supply)의 연결이 끊어지도록 구성될 수 있다. 안전장치에 추가하거나 또는 안전장치의 대안으로, 상기 안전장치(2020)는 검출수단들을 또한 포함할 수 있는데, 상기 검출수단은 안전장치가 하트비트(heartbeat) 신호를 수신하지 않은 경우에 상기 전원 공급부가 그 전력 출력을 안전 레벨로 점점 줄이거나 혹은 감소시키거나 수정하도록 구성되어 있다. 몇몇 경우들에서는, 상기 전원 공급부 또는 상기 안전장치는 타이머를 포함할 수 있는데, 상기 타이머는 상기 전원 공급부가 비활성화된 후에 선택 시간동안 다시 재활성화되는 것을 막도록 구성되어 있다.
그 대안이나 혹은 추가적으로, 상기 안전장치 또는 상기 전원 공급부는 상기 제어 수단들(2012)에 상기 전원 공급부를 비활성화 하도록 되어 있는 신호를 주도록 배열될 수 있다.
상기 제어 수단들(2012)은 마이크로프로세서와 같은 제어 장치로서, 상기 제어기(2002)의 다른 구성요소들의 작동을 제어하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 상기 제어 수단들(2012)은 상기 국소 전류 모니터(2010)에 의해 감지된 국소 전류를 상기 원격 전류 모니터(2014)에 의해 감지된 전류와 비교하도록 구성되어 있다. 이러한 비교에 따라, 상기 제어 수단들(2012)은 상기 전원 공급부(2016)를 제어하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 상기 국소 전류 모니터(2010)에 의해 감지된 전류의 방향이 상기 원격 전류 모니터(2014)에 의해 감지된 전류의 방향과 맞지 않는 경우에, 상기 제어 수단들은 상기 전원 공급부를 종료하도록 구성되어 있다. 이는, 상기 모터들 중 하나가 회생 제동(regenerative braking)에 관여하고 있는 상황과 연관된다. 상기 역전된 모터의 배터리 전류의 역전은 일시적일 수 있음을 주의하여야 한다. 만일 상기 상황이 지속된다면, 그 다음에 회생 제동은 끝날 것이다. 상기 역전된 모터는 반대방향으로 구동을 시작할 수 있고, 그 다음 배터리 전류는 원래의 감지로 돌아갈 것이다.
작동에서, 상기 전원 공급부(2016)는 다음과 같은 전기 견인 모터용 AC 전력 출력 신호를 제공한다: (a) 상기 안전장치(2020)는 상기 전원 공급부(2016)에 활성화 신호를 제공하는데, 상기 활성화 신호는 상기 안전장치(2020)가 유효한 하트비트(heartbeat) 신호를 수신한다는 것을 표시한다; 및 (b) 상기 제어 수단들은 상기 전원 공급부에게 종료 신호를 제공하지 않는다. 상기 헬스 인디케이터(health indicator)(2018)는, 상기 모터 제어기의 다른 구성요소들(2010, 2012, 2014, 2018, 2020)이 정확하게 기능한다고 결정하는 경우 및 상기 원격 전류 모니터(2014)로부터 온 신호가 상기 자동차의 안전 작동과 일치한다고 결정하는 경우에, 출력 하트비트(heartbeat) 신호(예를 들어 다른 제어기로부터 수신된 것)를 제공한다. 예를 들어 상기 모터들이 같은 방향으로 구동(또는 그들이 선택된 방향으로 구동)하는 것이 확실한 경우 또는 상기 모터의 속도 또는 모터의 토크가 선택된 범위 내에 있다는 것이 확실한 경우를 들 수 있다. 상기 선택된 범위의 예로는, 다른 모터의 속도 또는 토크 및/또는 거기에 공급된 전류에 따른 범위를 들 수 있다. 몇몇 경우들에서는, 상기 전원 공급부는 상기 원격 모터의 회전 방향이 안전 작동과 일치하는 것을 체크하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 상기 전원 공급부가 자동차의 제어기 영역 네트워크 버스(CANbus)에 결합되며, 그 다음 상기 원격 모니터로부터의 속도 정보는 상기 CANbus로부터 읽혀져 이 체크를 수행할 수 있다.
상기 전원 공급부(16)는 IGBT 인버터를 포함하는 것으로 설명되었지만, 다른 타입의 인버터도 사용될 수 있는데, 예를 들어 상기 인버터는 IG-FETs, MOS-FETs, BJTs 또는 다른 타입의 전압 제어 임피던스를 포함할 수 있다. 상기 시스템의 구성요소들 사이의 커플링은 직접적이거나 간접적일 수 있고, 적절한 경우 선이 없는 커플링들을 통하거나 및/또는 상기 시스템의 다른 구성요소들을 통할 수도 있다. 비록, 본 발명을 설명하기 위한 목적으로, 상기 시스템의 구성요소들이 개별 단위들로 나타나 있으나, 이는 단지 예시이며, 유사한 기능성이 더 작은 수의 기능 유닛들, 단일 통합 유닛에서 제공될 수 있으며, 또는 상기 기능성은 더 큰 수의 기능 유닛들 사이에 더 분산/분할될 수 있다.
상기 안전장치 회로는 디지털 또는 아날로그 전자기기를 사용하여 실행될 수도 있다. 상기 하트비트(heartbeat) 신호는 선택된 진폭, 주파수 및 듀티-사이클을 가진 사각파 펄스의 시퀸스로 표현된다. 그러나, 정현파(sinusoid)들 또는 톱니파(sawtooth)들과 같은 다른 파형들이 사용될 수 있다. 추가로, 상기 진폭, 주파수 및 듀티-사이클 중 하나 이상이 사용되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 상기 하트비트(heartbeat)는 상기 신호의 주파수 또는 그 진폭 또는 그 듀티 사이클에 단순히 따를 수 있다. 어떤 경우에서는 이들 매개변수들의 2개 이상의 조합이 사용될 수 있다. 도 13은 제2의 유사한 모터 제어기(2002') 및 외부 안전 모니터(2026)와 함께 사용되는 도 12의 모터 제어기(2002)를 나타내고 있다(비슷한 참조부호는 비슷한 구성요소를 나타낸다). 도 13의 예의 이해를 돕기 위해, 상기 예와 직접적인 관련이 없는 구성요소들은 점선으로만 표시되고; 이러한 구성요소들 또는 다른 구성요소들은 생략될 수 있다. 상기 모터 제어기(2002)의 외부 안전장치(2020)는 스위칭 유닛(2024)에 의해 제2 모터 제어기(2002')의 헬스 인디케이터(health indicator)(2018')에 결합된다. 제2 모터 제어기(2002')의 외부 안전장치(2020')는 스위칭 유닛(2024)에 의해 상기 모터 제어기(2002')의 헬스 인디케이터(health indicator)(2018)에 결합된다. 상기 스위칭 유닛(2024)은 상기 외부 안전 모니터(2026)에 결합된다. 상기 외부 안전 모니터(2026)는 도 11의 자동차 제어 유닛과 같은 제어 유닛에 의해 제공될 수 있다.
상기 스위칭 유닛(2024)은 상기 외부 안전 모니터(2026)에 의해, 제2 모터 제어기(2002')의 헬스 인디케이터(health indicator)(2018')에 상기 모터 제어기(2002)의 안전장치(2020)을 결합/분리하도록 제어할 수 있다. 상기 스위칭 유닛(2024)은 또한 상기 외부 안전 모니터(2026)에 의해, 상기 모터 제어기(2002)의 헬스 인디케이터(health indicator)(2018)에 상기 제2 모터 제어기(2002')의 안전장치(2020')를 결합/분리하도록 제어할 수 있다.
작동에서, 상기 외부 안전 모니터(2026) 및/또는 상기 헬스 인디케이터(health indicator)(2018)는 다음과 같은 상기 자동차의 안전 매개변수들을 모니터한다: 각각의 모터 제어기(2020, 2002')의 전류 감지; 키 스위치 전압(예를 들어, 주전력 단(stage)의 공급 전압에 반대되는 것으로서, 상기 전자기기들에 공급되는 전압); 각 제어기의 전력 트랜지스터들(IGBTs)의 온도; 각 제어기의 제어 로직의 온도; DC 링크 트랙들의 전압 및/또는 온도; ADC 교정 전압들; 아날로그 입력들; 공급 전압(Vcc) 모니터들(프로그램가능하며, 고정된 공급 전압들의 모니터링용); 속도 피드백 측정들(사인-코사인 인코더 데이터; 리졸버(resolver) 측정들과 같은); 다른 디지털 입력들 및 모터 PTC 입력들. 이러한 것들은 단지 모니터될 수 있는 매개변수들의 예들이며, 이중 일부 또는 모든 변수들이 실제로는 사용될 수 없거나 및/또는 다른 추가적인 매개변수들이 모니터될 수 있다. 고장 검출은, 하나 이상의 이런 매개변수들을 선택된 임계값 또는 선택된 범위들과 비교하거나, 순간(transient) 행동을 측정하는 시간 간격에 따른 매개변수의 샘플 값들을 비교함으로써 실행될 수 있다. 예를 들어 이러한 매개변수들 중 하나 이상의 변화율은 선택된 임계레벨 또는 선택된 범위와 비교될 수 있다; 상기 임계들 및 범위들은 저장된(예를 들어 미리 정해진) 값들에 따라 선택될 수 있으며 또는 다른 매개변수들에 따라 급히 결정될 수 있다.
상기 외부 안전 모니터(2026)는 이러한 안전 매개변수들 중 하나 이상의 모니터링에 따라 고장 조건을 검출하고, 이에 응답하여 상기 스위칭 유닛(2024)를 제어하도록 작동할 수 있다. 예를 들어, 상기 외부 안전 모니터가 고장(fault)을 검출하는 경우, 그것은 상기 스위칭 유닛(2024)을 제어하여 제2 모터 제어기(2002')의 안전장치(2020')를 상기 모터 제어기(2002)의 헬스 인디케이터(health indicator)(2018)로부터 분리하거나 및/또는 제1 모터 제어기(2002)의 안전장치(2020)를 제2 모터 제어기(2002')의 헬스 인디케이터(health indicator)(2018')로부터 분리할 수 있다. 상기 헬스 인디케이터(health indicator)(2018, 2018')를 상기 안전장치(2020, 2020')로부터 분리하면, 상기 제어기들은 종료될 것이다. 2018'가 2020에 연결되는 구성 및 2018이 2020'에 연결되는 구성에 의해, 그 다음 하나의 제어기의 고장의 결과, 두 개의 모든 제어기들은 종료될 것이다.
도 14는 제2 유사 모터 제어기(2002')와 함께 사용되는, 도 12의 모터 제어기(2002)의 다른 예를 나타낸다(비슷한 참조 부호들은 비슷한 구성요소들을 표시한다). 도 14의 예의 이해를 돕기 위하여, 상기 예에 직접적인 관련이 없는 구성요소들은 점선으로 나타내고, 직접적으로 관련성이 없는 연결들은 생략되었다.
모터 제어기(2002)의 국소 전류 모니터(2010)는 배터리(2200)의 양극 배터리 단자(B+)와 모터 제어기(2002)의 전원 공급부(16)와의 사이에 직렬로 전기적 결합되어 있다. 제2 모터 제어기(2002')의 원격 전류 감시 모듈은 제1 모터 제어기(2002)의 전원 공급부(2016)와 상기 배터리(2200)의 음극 배터리 단자(B-)와의 사이에 직렬로 전기적 결합되어 있다. 상기 모터 제어기(2002')의 국소 전류 모니터(2010')는 배터리(2200)의 양극 배터리 단자(B+)와 모터 제어기(2002')의 전원 공급부(16')와의 사이에 직렬로 전기적 결합되어 있다. 제1 모터 제어기(2002)의 원격 전류 감지 모듈은 모터 제어기(2002')의 전원 공급부(2016')와 상기 배터리(2200)의 음극 배터리 단자(B-)와의 사이에 직렬로 전기적 결합되어 있다. 이러한 방법으로, 제어기(2002)의 원격 전류 모니터(2014)는, 모터 제어기(2002')의 전원 공급부(2016')에 의해 이끌어진 전류의 감지를 모니터하도록 결합되어 있고, 상기 제어기(2002')의 원격 전류 모니터(2014')는 모터 제어기(2002)의 전원 공급부(2016)에 의해 이끌어진 전류의 감지를 모니터하도록 결합되어 있다. 그래서, 각 제어기(2002, 2002')는 나머지 다른 모터 제어기에 의해 이끌어지거나 발생된 전류의 감지를 모니터하도록 배열되어 있다.
도 14에 따른 몇몇 예들에서, 한 쌍으로 된 제어기에 연동을 제공하기 위하여, 상기 모터 제어기(2002)의 안전장치(2020)는 상기 제2 모터 제어기(2002')의 헬스 인디케이터(health indicator)(2018')에 결합되어 있다. 제2 모터 제어기(2002')의 외부 안전장치(2020')는 상기 모터 제어기(2002')의 헬스 인디케이터(health indicator)(2018)에 결합되어 있다.
비록 직렬 전류 측정 장치들로서 연결된 것으로 표시되어 있기만 하지만, 상기 전류 모니터(2010, 2010', 2014, 2014')는 유도성(inductive)이거나 상기 전원 공급부 라인들에 전도성으로 결합될 필요가 없는 홀 효과 전류 트랜스듀서들에 의해 제공될 수 있고, 및/또는 전류 감지 트랜지스터들과 같은 다른 전류 감지 장치들에 의해 제공될 수 있다. 몇몇 예들에서, 상기 전류 모니터들은 또는 전류 방향 대신에 전류 크기를 모니터하도록 구성될 수 있다.
도 15는 비슷한 구성요소들을 표시하기 위하여 도 13 및 도 14와 같은 참조 부호들을 사용하며, 조합에서 도 13 및 도 14의 구성요소들을 사용하는 예를 나타내고 있다. 도 15에서는 상기 스위칭 유닛(2024) 및 상기 외부 안전 모니터(2026)는 점선들로 나타내어, 상기 제어기(2002)의 안전장치(2020)가 스위칭 유닛없이 제어기(2002')의 헬스 인디케이터(health indicator)(2018')와 결합될 수 있음을 나타내고 있다; 비슷하게, 상기 제어기(2002')의 안전장치(2020')는 스위칭 유닛없이 제어기(2002)의 헬스 인디케이터(health indicator)(2018)에 결합될 수 있다. 몇몇 경우에서, 제어기(2002, 2002')에 입력된 안전장치는, 상기 외부 모니터(2026)에 의해 모니터링되는 제어기들(2002, 2002')에 의해 발생된 헬스 인디케이터(health) 신호와 함께, 상기 외부 안전 모니터(2026)에 의해 직접적으로 공급될 수 있다.
특히, 상기 전류 모니터(2014)는 전기 모터 제어기에 모니터링 커플링을 제공하도록 배열된 전류 센서에 결합될 수 있다(도 1 내지 4를 참조하여 설명된 것과 같이). 상기 전기 모터 제어기는 전원공급장치(power supply) 입력 커플링 및 다른 제어기의 작동 매개변수를 모니터링하도록 적용된 모니터링 커플링 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 모니터링 커플링 및 상기 전원공급장치(power supply) 입력 커플링은 선택된 위치로 배치되는데, 두개의 제어기들이 뒷면을 마주보도록 배열될 때, 하나의 제어기의 DC 전원공급장치(power supply)(예: 배터리) 단자가 인접한 제어기의 모니터링 커플링을 통하여 DC 전원공급장치(power supply)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 만일 상기 제어기가 회로기판에 구비될 때, 상기 모니터링 커플링은 상기 기판을 통과하는 구멍으로서 제공될 수 있고, 상기 기판은 홀 주변에/인접하여 배열된 전류 트랜스듀서를 가지고 있다. 그래서 하나의 기판에 배터리 전류가 DC 공급 커플링에 의해 제공될 수 있고, 상기 커플링은 인접한 기판에 있는 전류 트랜스듀서를 통과하며, 그럼으로써 여기서 설명된 전류 모니터(2014)를 제공한다.
도 16은 구동축(3010)에 의하여 차동장치(8)에 결합된 전기 모터(3006)을 구비한 자동차(3018)을 나타낸다. 상기 축(3014)은 상기 차동장치(8)를 상기 바퀴들(3012, 3012')에 결합시켜, 상기 자동차의 드라이브 라인(drive line)이 상기 구동축(3010), 차동장치(3008), 축(3014) 및 바퀴들(3012, 3012')을 포함하도록 한다. 비록 단지 두 개의 바퀴들만 도 16에 도시되었지만, 이는 단지 예시적으로 상기 자동차는 더 많은 또는 더 적은 바퀴들을 가질 수 있다.
상기 자동차(3018)는 인버터(3004)에 의해서 상기 모터(3006)에 결합된 배터리(3002)를 포함한다. 상기 모터 제어기(3004)는 제어기(3020)에 결합되어 있다. 제어기(3020)는 센서(3024) 및 드라이버 제어 인터페이스(driver control interface)(3022)에 결합되어 있다.
작동에서, 상기 인버터(3004)는 상기 배터리(3002)로부터의 DC 공급 전압을 상기 모터(3006)용 교류(AC) 전원(power supply)으로 변환한다. 상기 모터(3006)는 상기 인버터의 전압에 응답하여 상기 드라이브 라인(drive line)(3008, 3010, 3014)에 토크를 적용하여, 상기 바퀴들(3012, 3012')을 구동하도록 작동할 수 있다. 상기 센서(3024)는 각가속도 또는 상기 모터(3006)에 제공된 토크 출력을 감지하도록 구성되어 있고, 상기 센서(3024)는 상기 제어기(3006)에 신호를 제공하여 상기 모터(3006)의 감지된 속도 출력을 표시하도록 결합되어 있다.
상기 드라이버 사용자 인터페이스(3022)는 엑셀레이터 또는 상기 자동차의 속도를 제어하도록 하는 토크 요구가 입력된 사용자 인터페이스를 포함한다. 상기 드라이버 사용자 인터페이스(3022)는 상기 제어기(3020)에 토크 요구 신호를 제공하도록 결합되어 있다. 상기 제어기(3020)는 상기 인버터(3004)에 제어 신호를 제공하여, 상기 드라이버 제어 인터페이스(3022)로부터 수신된 토크 요구 형태 및 상기 모터 속도 센서(3024)에 의해 감지된 상기 모터의 출력에 따라 상기 모터에 전원 공급(power supply)을 제어하도록 구성되어 있다.
상기 제어기(3020)를 여기에서 도 17을 참조하여 더 상세하게 설명하겠다. 제어기(3020)는 드라이버 사용자 인터페이스(3022)(도 16)로부터 제어 신호를 수신하기 위한 토크 요구 입력부(3030) 및 모터 속도 센서(3024)로부터 센서 신호를 수신하기 위한 센서 입력부(3032)를 구비하고 있다(도 1 참조). 토크 요구 입력부(3030)는 차이(difference) 디터미너(determiner)(3042)의 제1 입력부 및 사인 체커(checker)(3043)에 결합되어 있다. 센서 입력부(3032)는 필터(3034)에 의해 게인 스테이지(gain stage)(3036)에 결합되어 있다. 상기 게인 스테이지(3036)의 출력은 상기 차이 디터미너(3042)의 제2 입력부에 결합되어 있다. 상기 차이 디터미너(3042)의 출력부는 상기 사인(sign) 체커(3043)에 결합되어 있다. 상기 사인 체커(3043)의 출력부는 제어 신호 출력(3044)부에 결합되어 있다. 기준 신호 공급자(3038)는 게인 스테이지(3036)의 출력부에 적용된 리미터(limiter)(3040)에 결합되어 있다.
상기 제어기(3020)는 토크 요구 입력부(3030)에서 상기 드라이버 사용자 인터페이스(3022)로부터 토크 요구 신호를 수신하고, 센서 입력부(3032)에서 상기 모터 속도 센서(3024)로부터 측정 신호를 수신한다. 상기 모터의 각속도의 변화율은 토크 측정 신호 t를 결정하는데 사용된다.
상기 필터(3034)는 상기 토크 센서로부터 수신된 토크 측정 신호를 필터링하여, 특정한 신호 주파수 구성요소들을 선택하거나 강조하고, 다른 것들은 감쇠한다. 본 발명의 발명자들은, 전기 자동차의 부분들이, 이미 알려져 있거나 예측가능한 주파수 특성들을 가진 전기 노이즈 신호들을 생성한다는 것을 이해하였다. 예를 들어, 자동차는 50Hz 나 그 근방의 노이즈를 포함할 수 있어, 몇몇 예에서는 필터(3034)가 50Hz 근방의 주파수 밴드에서 신호들을 감쇠하도록 적용된 노치 필터를 포함할 수 있다. 몇몇 가능성에서, 50Hz 컷오프를 가진 로 패스 필터(low pass filter)가 사용될 수 있어, 이는 샘플의 노이즈를 부드럽게 하는 장점이 있다. 추가로, 상기 발명자들은, 상기 자동차 드라이브 라인(drive line) 및 자동차 그 자체가 어떤 특징적인(예: 공진) 주파수들을 가진 진동 시스템을 제공한다는 것을 실감하였다. 도 16의 예에서, 상기 필터(3034)의 전송 기능/통과 대역(pass-band)은 상기 자동차 및 상기 자동차 드라이브 라인(drive line)의 특징적인 주파수에 따라 선택된다. 이 특징적인 주파수는 다른 인자들 중에서 상기 드라이브 라인(drive line)의 구성요소들의 비틀림 강성, 타이어들의 복원력(resilience), 자동차 서스펜션의 강성, 자동차의 질량 및 상기 자동차 드라이브 라인(drive line)에서의 회전하는 구성요소들의 관성 모멘트에 따라 달라진다. 상기 필터(3034)는, 대역-통과(band-pass) 및/또는 노치 특성들을 구비한 LCR 네트워크를 구비한 아날로그 필터 또는 디지털 전자장치에 의해 제공될 수 있다.
기준 신호 공급부(3038)는 상기 리미터(3040)에 기준 신호를 제공한다. 리미터(3040)는 차이 디터미너에게 제공된 신호를 제한하여, 기준 신호를 초과하지 않도록(예: 제한에 의해) 작동할 수 있다. 도 16의 예에서, 상기 기준 신호는 최대 가능한 토크 요구값의 10%가 되도록 선택된다. 이것은, 상기 시스템이 사용자 제어들에 충분히 빠르게 반응하지 않는 정도까지는, 모터 속도 진동들이 감쇠된 토크 요구에서 의도적인 변화없이 감쇠될 수 있다는 장점이 있다. 본 발명의 발명자들은 10%는 상기 응용에서 "안전한" 수치라는 것을 발견하였다. 실험들은 토크 출력에 작은 수정만이 상기 진동을 줄이는데 필요하다는 것을 보여주었다. 상기 알고리즘은 속도 변화들에 저항하려고 시도함에 따라, 10% 제한을 제거하면 자동차가 응답하지 않는 결과가 발생할 수 있다. 실제로, 상기 제한이 거의 사용되지 않도록 게인(gain)이 설정될 것이다-단지 작은 수정만이 필요할 것이다. 실제 제한을 갖는 것은, 진동 감쇠가 상기 드라이버의 요구를 완전히 무시할 수 없을 것이라는 신뢰를 준다. 다른 값들이 구성될 수 있도록 하는 것은 유용할 것이다.
상기 사인(sign) 체커(checker)(3043)는 상기 토크 요구 입력부(3030)에서 제공된 토크 요구 신호의 사인을 상기 토크 요구 출력부(3044)에 제공된 수정된 토크 요구와 비교하고, 상기 입력된 토크 요구가 상기 수정된 토크 요구와 반대 사인인 경우에, 상기 수정된 토크 요구는 "0"으로 설정된다. 이러한 예에서, 상기 사인 체커(3043)는 다음의 의사-코드(pseudo-code)에 따라 소프트웨어 알고리즘을 사용하여 실행된다:
if(torque_demand > 0 )
{
torque_demand = torque_demand
correction value;
if (torque_demand < 0 )
{
torque_demand = 0;
}
}
else if (torque_demand < 0 )
{
torque_demand = torque_demand
correction_value;
if( torque_demand> 0 )
{
torque_demand = 0;
}
}
작동에서, 상기 제어기(3020)는 상기 드라이버 제어 인터페이스(3022)(도 16)로부터 토크 요구 신호를 수신하고, 상기 센서(3024)(도 16)는 상기 전기 모터(3006)(도 16)에 의해 제공되는 토크에 따라 상기 제어기(3020)에 감지된 토크 신호를 제공한다. 상기 필터(3034)는 원치 않는 모터 속도 진동의 특성일 수 있는 상기 감지된 토크 신호의 구성요소들을 선택하고, 상기 필터의 전달 함수에 따라 노이즈 구성요소들을 감쇠한다. 상기 필터(3034)로부터의 출력된 신호는 게인 스테이지(3036)에 제공된다. 상기 게인 스테이지(3036)는 상기 입력된 토크 요구로부터 감산된 감산 신호를 제공하기 위해 상기 필터 출력부에 스캐일링(scaling)을 적용한다 - 예를 들어, 그것은 피드백 루프의 게인(gain)을 설정한다. 일반적으로, 상기 게인 스테이지에 의해 적용된 스캐일링(scaling)은 상기 자동차를 구동하고, 그들이 구동트레인에서 무슨 효과를 얻을 수 있는지를 보기 위하여 다른 게인들을 시도해 봄으로써 조정된다. 진동들은 보통 상기 모터 또는 구동트레인으로부터의 가청 떨림음(warble)으로써 밝혀진다. 상기 스케일링 값은 상기 진동들이 눈에 띄지 않는 곳에 가능한 한 낮게 설정될 것이다. 낮은 값을 사용함으로써, 상기 자동차의 응답을 감소시키는 요구된 토크를 카운터하는 알고리즘 능력은 최소화된다. 상기 게인 스테이지(3036)으로부터 출력된 감산 신호는 리미터(3040)에 제공된다. 상기 게인 스테이지의 출력의 크기가 기준 신호를 초과하는 경우에, 그 다음 상기 리미터는 상기 게인 스테이지의 출력을 깎아서, 그 크기가 상기 기준 신호 공급부(3038)에 의해 제공된 기준 신호를 초과하지 않도록 한다(예: 제한에 의하여). 상기 차이 디터미너는 상기 드라이버 제어 인터페이스(3022)에 의해 수신된 토크 요구 신호로부터의 스케일되고, 필터링된 토크 측정 신호를 감산한다(도 1). 상기 차이 디터미너의 출력 신호는, 상기 모터(3006)을 제어하는 제어기용 입력 신호로서 사용되는, 수정된 토크 요구 출력 신호를 제공한다.
도 16의 예에서, 상기 바퀴들(3012, 3012'), 상기 축(3014), 상기 차동장치 및 상기 구동축은 상기 드라이브 라인(drive line)을 구성한다. 물론, 이것은 드라이브 라인(drive line)의 단순한 예이며, 실제로 드라이브 라인(drive line)은 추가적인 구성요소들을 포함하거나, 도 16에 나타낸 구성요소들 중 일부가 직접 구동 시스템들 또는 차동장치를 포함하지 않는 시스템들에서의 예에서 생략될 수 있다. 몇몇 예들에서, 3004 바퀴 구동 시스템이 사용될 수 있다. 도 16의 예에서, 상기 센서(3024)는 상기 모터에 인접하여 배치된 것으로 나타나 있으나, 실제로 상기 센서는 또한 구동축상에, 또는 상기 드라이브 라인(drive line)의 몇몇 다른 양태에 배치될 수 있고, 및/또는 그것은 상기 모터(3006)에 의해 이끌어진 전류에 따라 상기 토크 출력을 결정하는 전기 센서일 수 있다. 도 16은 차동장치를 통해 두 개의 바퀴들을 구동하는 단일 모터를 나타내었으나, 다른 형태들이 사용될 수 있으며, 예를 들어 각 바퀴는 별도의 모터에 의해 구동될 수 있다. 이러한 경우, 각 모터는 위에서 설명된 상기 알고리즘에 따라 별개로 조절될 것이다.
상기 제어기(3020)은 수동(passive) 및/또는 활성(active) 아날로그 구성요소들을 사용하는 아날로그 전자장치에 의해 실행될 수 있다. 몇몇 예들에서, 상기 제어기(3020)는 DSP 회로, 특정 용도 집적 회로, FPGA 또는 다른 디지털 전차장치들과 같은 디지털 전자장치들을 포함하거나, 그것들에 의해 제공될 수 있다. 상기 제어기는 또한 상술된 방법들 및/또는 장치의 특징들을 실행하는 프로그램 명령들을 사용하여 구성된 프로그램가능한 프로세서를 포함하거나 그것들에 의해 실행될 수 있다.
상술한 예들 중 하나의 하나 이상의 특성들 및/또는 첨부된 청구항들에 한정된 하나 이상의 특성들이 생략되거나 및/또는 다른 예들 중 하나의 하나 이상의 특성들과 조합될 수 있다는 것이 의도된다. 여기서 설명된 방법들은 하드웨어, 미들웨어 또는 소프트웨어 또는 그들의 조합에서 실행될 수 있다. 추가로, 본 발명의 예들은 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 및 여기서 설명된 방법들 중 하나를 실행하는 프로세서를 프로그램하도록 작동할 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품들, 특히 상술된 것과 같이 상기 제어 수단들(2012), 상기 안전장치(2020) 또는 상기 헬스 인디케이터(health indicator)(2018)에 의해 구비되는 하나 이상의 함수들을 실행하는 프로세서를 구성하는 컴퓨터 프로그램 제품들을 포함한다.
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Claims (92)
- 차량용 전기 모터 제어기에 있어서,
전원 공급부;
제2 전기 모터 제어기의 작동이 차량의 안전 작동과 일치하는 경우에만 출력 인디케이터 신호를 제공하고, 상기 제2 전기 모터 제어기의 구동 방향을 상기 차량의 CANbus를 통해 얻어진 정보와 비교함으로써 상기 안전 작동을 체크하도록 구성된 헬스 인디케이터(health indicator);
상기 제2 전기 모터 제어기로부터 인디케이터 신호를 수신하기 위한 신호 수신 수단을 포함하는 안전장치(failsafe); 및
제어수단을 포함하며;
상기 제어수단은 상기 제2 전기 모터 제어기로부터 수신한 상기 인디케이터 신호에 기초하여 상기 전원 공급부의 작동을 제어하도록 배치되는 차량용 전기 모터 제어기.
- 제1항에 있어서,
상기 안전장치(failsafe)는 상기 인디케이터 신호에 기초하여 상기 전원 공급부의 활성화를 가능하게 하도록 구성되어 있는 차량용 전기 모터 제어기.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 안전장치(failsafe)는, 상기 인디케이터 신호가 수신되지 않는 경우, 상기 전원 공급부의 활성화가 가능하지 않도록 구성되어 있는 차량용 전기 모터 제어기.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 안전장치(failsafe)는 상기 인디케이터 신호의 수신에 응답하여 상기 전원 공급부를 활성화시키도록 구성되어 있는 차량용 전기 모터 제어기.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어 수단은 상기 인디케이터 신호의 적어도 하나의 파라미터를 결정하고, 상기 적어도 하나 이상의 파라미터에 기초하여 상기 전원 공급부를 제어하도록 구성되어 있는 차량용 전기 모터 제어기.
- 제5항에 있어서,
상기 적어도 하나 이상의 파라미터는
DC 전압 레벨;
주파수;
위상;
피크와 피크 사이의 진폭(peak to peak amplitude);
RMS 진폭; 및
듀티 사이클 중 어느 하나를 포함하고 있는 차량용 전기 모터 제어기.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 출력 인디케이터 신호는 시변 신호(time varying signal)인 차량용 전기 모터 제어기.
- 제7항에 있어서,
상기 시변 신호는 펄스 출력 신호와 사각파(square wave) 중 적어도 하나를 포함하고 있는 차량용 전기 모터 제어기.
- 삭제
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 헬스 인디케이터(health indicator)는 적어도 하나의 작동 매개변수의 결정에 기초하여 상기 인디케이터 신호를 제공하도록 구성되고,
상기 작동 매개변수는,
상기 전기 모터 제어기의 DC 전류의 방향;
상기 제2 전기 모터 제어기의 DC 전류의 방향;
키 스위치 전압;
제어기의 파워 트랜지스터들(IGBTs)의 온도;
제어기의 제어 로직의 온도;
제어기와 관련된 DC 링크 트랙들의 전압 및/또는 온도;
ADC 교정 전압들;
아날로그 입력들;
하나 이상의 프로그램밍 가능하거나 프로그래밍 불가능한 공급 전압(Vcc) 모니터들;
사인-코사인 인코더 데이터;
리졸버(resolver) 측정들;
속도 피드백 측정들;
디지털 입력들 및
모터 PTC 입력들을 포함하는 군으로부터 적어도 하나가 선택되는 차량용 전기 모터 제어기.
- 제10항에 있어서,
상기 결정은 상기 적어도 하나의 작동 매개변수를 임계값과 비교하는 것을 포함하고 있는 차량용 전기 모터 제어기.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전원 공급부는 전기 견인 모터용 전원 공급을 제공하도록 작동할 수 있는 차량용 전기 모터 제어기.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전기 모터 제어기의 구동 방향을 센싱하는 센서; 및
상기 제2 전기 모터 제어기의 구동 방향을 센싱하는 센서 중 적어도 하나를 포함하는 차량용 전기 모터 제어기.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 구동 방향은 전원 공급 전류의 방향을 포함하는 차량용 전기 모터 제어기.
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