KR102249406B1 - 자동차에 장착되는 파워 트레인의 작동을 검증하는 방법 및 이에 대응되는 시스템 - Google Patents

자동차에 장착되는 파워 트레인의 작동을 검증하는 방법 및 이에 대응되는 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102249406B1
KR102249406B1 KR1020157016494A KR20157016494A KR102249406B1 KR 102249406 B1 KR102249406 B1 KR 102249406B1 KR 1020157016494 A KR1020157016494 A KR 1020157016494A KR 20157016494 A KR20157016494 A KR 20157016494A KR 102249406 B1 KR102249406 B1 KR 102249406B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
minimum
currents
electric motor
torque
linear
Prior art date
Application number
KR1020157016494A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160008154A (ko
Inventor
아브델말렉 말룸
Original Assignee
르노 에스.아.에스.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 르노 에스.아.에스. filed Critical 르노 에스.아.에스.
Publication of KR20160008154A publication Critical patent/KR20160008154A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102249406B1 publication Critical patent/KR102249406B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/12Recording operating variables ; Monitoring of operating variables
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/02Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/02Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit
    • B60L15/025Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit using field orientation; Vector control; Direct Torque Control [DTC]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0038Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to sensors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22Current control, e.g. using a current control loop
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/027Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an over-current
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S903/00Hybrid electric vehicles, HEVS
    • Y10S903/902Prime movers comprising electrical and internal combustion motors
    • Y10S903/903Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)

Abstract

전기 또는 하이브리드 추진(traction)을 갖춘 자동차에 장착되는 파워 트레인(motor propulsion plant)의 작동을 검증하기 위한 방법으로서, 상기 파워 트레인은 영구 자석 회전자가 제공되는 전기 모터를 포함하고, 상기 방법은, 고정자의 전류들의 조절(regulation; E00), 및 상기 전류들의 직축 성분 및 횡축 성분의 측정(E01)을 포함하고, 상기 방법은: - 상기 전류들의 직축 성분 및 횡축 성분에 상기 제어 신호들을 연계(link)시키는 상기 전기 모터의 모델에서, X=Iq 3+Id 3 및 Y=Iq-Id인 변수 변환의 적용(E03), - Iq 및 Id에 대한 최소 한계 및 최대 한계를 도출하기 위하여 X 및 Y에 대한 최소 한계 및 최대 한계의 판별(E04), - 상기 전류들의 상기 측정된 직축 성분 및 횡축 성분과 Iq 및 Id에 대한 상기 최소 한계 및 최대 한계 사이의 비교(E05)를 포함한다.

Description

자동차에 장착되는 파워 트레인의 작동을 검증하는 방법 및 이에 대응되는 시스템{Method of verifying the operation of a motor propulsion plant fitted to an automotive vehicle and corresponding system}
본 발명은 자동차에 장착되는 파워 트레인(power train)의 작동의 검증에 관한 것이며, 특히 파워 트레인에 끼워 넣어지는 센서들의 작동의 검증 및 영구 자석 기계들이 제공되는 파워 트레인들의 작동의 검증에 관한 것이다.
전기 구동을 갖춘 자동차들에서 전기 모터에 의해 공급되는 토크는 모니터링되어야 한다. 전기 기계의 토크가 상기 전기 기계 내에 흐르는 전류에 직접적으로 연계되기 때문에, 이 전류들은 정밀하게 제어되어야 한다.
동기기(synchronous machine)에서, 특히 축방향 자속을 가지는 삼상 영구 자석 동기기에서 고정자의 3개 상들에 흐르는 전류들은 사인 곡선적이며 각각
Figure 112015059649890-pct00001
만큼 위상-편이된다. 이 전류들은 상기 전기 기계 내에 회전 자기장을 만든다. 회전자는, 예를 들어 5쌍의 극들이 제공되는 영구 자석으로 만들어진다. 나침반과 같이, 상기 회전자는 상기 고정자에 의해 생성되는 상기 회전 자기장 상에 자연스레 정렬된다. 따라서 상기 회전자의 회전 주파수는 상기 고정자의 전류들의 주파수와 동일하다. 상기 기계의 회전에 필요한 토크를 생성하는 것은 상기 고정자 전류들의 진폭들이며, 상기 회전자 자석들의 파워(power)이다. 따라서 이 전류들을 제어하기 위하여, 각각 동일하게
Figure 112015059649890-pct00002
만큼 위상-편이된 사인 곡선적 전압들이 상기 고정자의 각각의 상에 인가되어야 한다.
일반적으로, 사인 곡선적 신호보다 일정한 신호(constants)에 조절을 적용하는 것이 더 간단하다. 파크 변환(Park transform)은 일반적으로 삼상 시스템을 2차원 공간 상으로 사영(project)시켜, 등가(equivalent)인 회전 기준틀을 얻는 데에 이용된다. 따라서 삼상 시스템의 3개 상들에 상대적인 상기 고정자의 3개의 사인 곡선적 전압들 및 3개의 전류들을, 상기 사인 곡선적 신호들이 일정한 신호들의 형태(직축(direct axis; d) 상의 하나의 성분 및 횡축(quadrature axis; q) 상의 하나의 성분)로 표현되는 공간 안으로 전치(transpose)시킬 수 있다. 동기기의 경우에 파크 기준틀은 상기 회전자에 연계된다.
파크 공간 내에 표현되는 전류들 및 전압들을 가지고 일함(working)으로써, 사인 곡선적 신호들 외에 일정한 전류들 및 전압들에 작용을 가하여, 제어될 삼상 기계를 조절하는 것이 가능하다. 역변환을 행함으로써 상기 기계의 통상 기준틀(normal reference frame)로 되돌리는 것이 가능하며, 따라서 상기 기계의 각각의 상에 인가될 전압들 및 전류들이 무엇인지 정확하게 아는 것이 가능하다.
토크의 조절을 구현하는 데에 일반적으로 전류 센서들이 이용된다. 이용될 토크를 측정하기에 적합한 센서들도 가능하다.
이해될 바와 같이 상기 센서들 중 하나의 고장(failure)은, 상기 전기 기계에 의해 공급되어야 할 토크의 올바른 조절을 방해한다. 따라서 그러한 고장을 검출하는 것이 필요하다.
직류 기계 내에 흐르는 전류의 추산(estimation)을 설명하는 일본 특허출원 JP 2001268980호에 대한 참조가 이루어질 수 있을 것이지만, 이 해결법은 사인 곡선적 전류들을 가지고 작동하는 기계들에는 적합하지 않다.
미국 등록특허 US 5047699호에도 직류 기계 내에 흐르는 전류의 추산이 설명된다.
미국 특허출원 US 20020008492호에는 센서들에 의해 공급되는 측정값들의 변동들이 모니터링되는 상기 센서들의 고장의 검출이 설명된다.
따라서 본 발명의 목적은, 정상-상태(steady-state)이고 동역학적인 체제(steady-state and dynamic regimes)로 구현될 수 있는 영구 자석 회전자를 구비한 전기 기계의 작동의 검증을 가능하게 하는 것이다.
따라서 본 발명의 제1 양상에 따른 대상물은, 전기 또는 하이브리드 구동을 갖춘 자동차에 장착되는 파워 트레인의 작동을 검증(verify)하기 위한 방법으로서, 상기 파워 트레인은 영구 자석 회전자 및 고정자가 제공되는 전기 모터를 포함하고, 상기 방법은, 상기 전기 모터에 제어 신호들을 전달하는 상기 고정자의 전류들의 조절(regulation)로서, 상기 조절되는 전류들 및 상기 제어 신호들은 직축 및 횡축을 포함하는 회전 기준틀(revolving reference frame) 내에서 표현되는, 조절, 및 상기 전류들의 직축 성분(direct component) 및 횡축 성분(quadratic component)의 측정을 포함한다.
일반적 특징에 따르면 상기 방법은:
- 상기 전기 모터가 상기 전류들의 직축 성분 및 횡축 성분에 상기 제어 신호들을 연계(link)시키는 모델에서, Id 및 Iq가 각각 상기 전류의 직축 성분 및 상기 전류의 횡축 성분을 나타내는 관계식 X=Iq 3+Id 3 및 Y=Iq-Id에 따른 새 변수들(X 및 Y)의 계산에 의한 변수 변환의 적용,
- 상기 전류의 직축 성분 및 횡축 성분에 대한 최소 한계 및 최대 한계를 도출하기 위한 상기 변경된 변수들의 최소 한계 및 최대 한계의 판별,
- 상기 전류들의 상기 측정된 직축 성분 및 횡축 성분과 상기 최소 한계 및 최대 한계 사이의 비교를 포함한다.
회전자가 영구 자석인, 기계의 전기 모터의 모델은 협동적(cooperative)이지 않은 연립 방정식(system)이다. 위에서 설명된 변수 변환을 구현함으로써 협동적인 연립 방정식이 얻어지는바, 달리 말하자면, 이 연립 방정식에 나타나는 항들(terms)에 한계가 있다면(bounded), 이 연립 방정식의 변수들(X 및 Y)에도 동일하게 한계가 있다는 점이 적용된다.
따라서 상기 연립 방정식에 나타나는 항들에 한계를 정함으로써 X 및 Y에 대한 최소값 및 최대값이 얻어질 수 있으며, 이로부터 Iq 및 Id에 대한 최소 한계 및 최대 한계가 도출될 수 있다.
측정된 값이 이 한계들의 외측에 있다는 점을 그 비교의 결과가 나타낸다면, 하나 이상의 센서들이 고장난 것으로 간주될 수 있다. 그러면 예를 들어 상기 전기 모터의 이용을 제한하는 것이 가능하다. 따라서 더 안전한 작동이 얻어진다.
상기 방법은, 상기 전기 모터에 의해 발생되는 토크의 측정으로서, 예를 들어 토크계에 의한 측정, 상기 전류의 상기 횡축 성분에 대한 최소 한계 및 최대 한계로부터 상기 토크에 대한 최소 한계 및 최대 한계의 계산, 및 상기 토크에 대한 상기 최소 한계 및 최대 한계와 상기 측정된 토크 사이의 비교를 더 포함할 수 있다.
그러한 전기 기계에서, 상기 토크는, 상기 회전자의 극들의 쌍의 개수, 회전자 자석들에 의해 발생되는 자속, 및 상기 전류의 횡축 성분에 연계된다. 따라서 Iq에 대한 최소 한계 및 최대 한계는 상기 토크에 대한 한계들로부터 도출될 수 있다.
상기 방법은, 상기 측정된 값들 중 하나가 상기 판별된 한계들의 외측에 있다면 적어도 하나의 신호의 발생함을 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 양상에 따른 다른 대상물은, 전기 또는 하이브리드 구동을 갖춘 자동차에 장착되는 파워 트레인의 작동을 검증(verify)하기 위한 시스템으로서, 상기 파워 트레인은 영구 자석 회전자 및 고정자가 제공되는 전기 모터를 포함하고, 상기 자동차는, 상기 전기 모터에 제어 신호들을 전달하는 상기 고정자의 전류들의 조절하도록 구성된 수단으로서, 상기 조절되는 전류들 및 상기 제어 신호들은 직축 및 횡축을 포함하는 회전 기준틀(revolving reference frame) 내에서 표현되는 수단, 및 상기 전류들의 직축 성분 및 횡축 성분을 측정하도록 구성된 수단을 포함한다.
일반적 특징에 따르면 상기 시스템은:
- 상기 전기 모터가 상기 전류들의 직축 성분 및 횡축 성분에 상기 제어 신호들을 연계(link)시키는 모델에서, Id 및 Iq가 각각 상기 전류의 직축 성분 및 상기 전류의 횡축 성분을 나타내는 관계식 X=Iq 3+Id 3 및 Y=Iq-Id에 따른 새 변수들(X 및 Y)의 계산에 의한 변수 변환을 적용하도록 구성된 수단,
- 상기 전류의 직축 성분 및 횡축 성분에 대한 최소 한계 및 최대 한계를 도출하기에 적합한 X 및 Y에 대한 최소 한계 및 최대 한계를 판별하도록 구성된 수단,
- 상기 전류들의 상기 측정된 직축 성분 및 횡축 성분과 상기 최소 한계 및 최대 한계를 비교하도록 구성된 수단을 포함한다.
상기 시스템은, 상기 전류의 상기 횡축 성분에 대한 최소 한계 및 최대 한계로부터 상기 토크에 대한 최소 한계 및 최대 한계를 계산하도록 구성된 수단, 및 상기 토크에 대한 상기 최소 한계 및 최대 한계와 상기 자동차의 토크를 측정하기 위한 수단에 의해 측정된 토크를 비교하기 위한 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 시스템은, 상기 측정된 값들 중 하나가 상기 판별된 한계들의 외측에 있다면 적어도 하나의 신호를 발생시키도록 구성된 수단을 포함할 수 있다.
첨부된 도면들을 참조하여 순수히 비한정적인 예시로서만 주어지는 다음 설명을 읽음으로써 본 발명의 다른 목적들, 특징들 및 장점들이 분명해질 것인바, 상기 첨부된 도면들 중에서:
- 도 1에는 본 발명의 실시례에 따른 방법의 상이한 단계들이 개략적으로 도시되고,
- 도 2에는 본 발명의 실시례에 따른 시스템이 개략적으로 도시된다.
도 1에는 전기 또는 하이브리드 구동을 갖춘 자동차에 장착되는 파워 트레인의 작동을 검증하기 위한 방법(PR)의 상이한 단계들이 개략적으로 도시된다. 이 자동차의 파워 트레인은 영구 자석 회전자 및 고정자가 제공되는 전기 모터를 포함할 수 있다.
제어 신호들을 얻도록 상기 고정자의 전류들(또는 토크)가 조절될 수 있는 제1 단계(E00)가 구현될 수 있다. 이 제어 신호들은 파크 공간에서 표현될 수 있으며, 예를 들어 Vd(직축 상의 성분) 및 Vq(횡축 상의 성분)로 표기된다. 이 조절은 종래의 수단에 의해, 예를 들어 비례-적분 보정자(proportional-integral corrector) 또는 비례-적분-미분 보정자(proportional-integral-derivative corrector)에 의해 구현될 수 있다.
상기 방법은 단계(E01)에 Id(직축 성분) 및 Iq(횡축 성분)로 표기되는 상기 전류들의 직축 성분 및 횡축 성분의 측정을 포함할 수도 있다. 변형례로서, 상기 단계(E01)는 판별된 한계들의 비교를 구현하도록 상기 방법의 나중에 구현될 수 있다.
단계(E01)와 동시에 Cem으로 표기되는 토크를 측정하기 위한 단계(E01')가 구현될 수 있다. 그 후 상기 제어 신호들을 상기 전류들의 직축 성분 및 횡축 성분에 연계시키는 전기 모터의 모델을 발생시키기 위한 단계(E02)가 구현될 수 있다. 변형례로서, 단계(E02)가 사전에(previously) 구현되고, 상기 방법이 구현되는 매번 그와 동일한 모델이 이용된다.
파크 공간 내에서 그러한 모델은 다음 연립 방정식(system of equations):
Figure 112015059649890-pct00003
에 대응된다는 점이 주목되어야 한다
여기에서 Rs는 상기 기계의 고정자의 등가 저항이며, Ld 및 Lq는 상기 기계의 파크 평면의, 각각 직축 및 횡축인 각 축 상의 인덕턴스들이며, ωr은 상기 기계의 자기장의 회전 속력이고(즉, p로 표기되는 상기 기계의 극들의 쌍의 개수로 곱해진 상기 회전자의 회전 속력), φf는 상기 회전자의 자석들에 의해 발생되는 자속이다.
상기 연립 방정식(수학식 1)은 협동적이지 않다는 점도 주목되어야 한다. 또한, Ld 및 Lq가 동일한 기계에 대하여 다음 전자기 토크값(Cem):
Figure 112015059649890-pct00004
이 얻어진다.
여기에서 p는 상기 기계의 극들의 쌍의 개수이며, Φf는 상기 회전자 자석들에 의해 발생되는 자속이다.
상기 연립 방정식(수학식 1)을 협동적으로 만들기 위하여, 변수 변환 단계(variable changing step; E03)이 구현될 수 있다. 이 단계에서 새 변수들이 X 및 Y로 표기될 수 있는바, 여기에서 X=Iq 3+Id 3 그리고 Y=Iq-Id이다. 상기 시스템을 위한 입력으로서 적용되는 새로운 제어 신호들을 표기하는 데에 Ux 및 Uy가 이용된다면 다음 연립 방정식:
Figure 112015059649890-pct00005
이 얻어진다.
이 변수 변환은, 상기 연립 방정식(수학식 1)에 의해 얻어지는 Iq 및 Id의 값들 또는 Iq 및 Id의 도함수(their derivatives)의 값들을 대체하도록 X 및 Y의 수식들을 미분함(deriving)으로써 구현된다.
협동적 연립 방정식이 얻어진다는 점이 주목될 수 있다. 이 때문에, min이 최소 한계를 표기하는 데에 이용되고 max가 최대 한계를 표기하는 데에 이용되고 X+ 및 X-가 각각 X에 대한 최대 한계 및 최소 한계를 표기하는 데에 이용되고 Y+ 및 Y-가 각각 Y에 대한 최대 한계 및 최소 한계를 표기하는 데에 이용된다면, 단계(E04)에서 다음 연립 방정식:
Figure 112015059649890-pct00006
이 얻어진다.
Ux가 음의 값이라면 min(3/Ls*Ux)=max(3/ Ls)*Ux이고, 또는 Ux가 양의 값이라면 min(3/Ls*Ux)=min(3/Ls)*Ux이라는 점이 주목되어야 한다.
초기 순간(t0) 후의 각각의 순간(t)에서 (Id 및 Iq의 측정값들로부터 얻어진) X 및 Y의 측정된 값들이 다음 2개의 방정식들:
Figure 112015059649890-pct00007
을 검증한다는 점이 알려졌다.
또한, 예비 캘리브레이션 단계들(preliminary calibration steps)에서 Rs, Ls, ωr 및 φf의 최소 한계 및 최대 한계가 판별될 수 잇다는 점이 주목되어야 한다. 따라서 상기 연립 방정식(수학식 4)으로부터 X+, X-, Y+ 및 Y-의 값들을 도출하는 것이 가능하다.
다음 연립 방정식:
Figure 112015059649890-pct00008
을 풂으로써, 최대 한계들(Id + 및 Iq +) 및 최소 한계들(Id - 및 Iq -)의 값들을 구하는 것도 가능하다.
또한 상기 방정식(수학식 2)의 공식으로써 상기 토크(Cem)에 대한 최소 한계 및 최대 한계를 구하는 것이 가능하다.
그후 상기 단계(E05)가 구현될 수 있는바, 여기에서는 이전에 단계들(E01 및 E01')에서 측정된 값들이 단계(E04)에서 얻어진 한계들에 비교된다.
그 측정값들 중 하나가 이 측정에 대응되는 한계들의 외측에 있다는 결론이 나면 센서의 고장을 나타내는 신호들을 발생시키는 단계(E06)가 구현될 수 있다.
도 2에는, 예컨대 영구 자석 회전자를 구비한 파워 트레인이 제공되는 전기 또는 하이브리드 구동을 갖춘 자동차에 끼워 넣어지는 시스템(SYS)이 도시된다.
상기 시스템(SYS)은, 자동차의 전자 제어 유닛에 포함되거나, 또는 자동차 내에 끼워 넣어진 다른 유형의 컴퓨터들에 포함될 수 있다. 또한, 상기 자동차는, 도 2에 표현되지 않지만 상기 시스템(SYS)과 통신되는 다른 수단을 포함할 수 있는바, 예를 들어 제어 신호들을 상기 전기 모터에 전달하는 고정자 전류들을 조절하도록 구성된 수단을 포함할 수 있다.
상기 시스템(SYS)은, 상기 제어 신호들을 상기 전류들의 직축 성분 및 횡축 성분에 연계시키는 상기 전기 모터의 모델을 발생시키도록 구성된 수단(1)을 포함한다. 상기 수단(1)은 도 1을 참조하여 설명된 단계(E02)를 구현하도록 구성된다. 변형례로서, 상기 시스템(SYS)은, 상기 제어 신호들을 상기 전류들의 직축 성분 및 횡축 성분에 연계시키는 상기 전기 모터의 모델을 발생시키도록 구성된 임의의 수단을 포함하지 않는바, 그러한 모델은 사전에 미리(previously) 발생된다.
상기 시스템(SYS)은, 상기 모델에서 X=Iq 3+Id 3, Y=Iq-Id인 변수 변환을 적용하도록 구성된 수단(2)도 포함한다. 달리 말하자면, 상기 수단(2)은 상기 단계(E03)를 구현하도록 구성된다.
상기 시스템(SYS)은, Iq 및 Id에 대한 최소 한계 및 최대 한계를 도출하기에 적합한 X 및 Y에 대한 최소 한계 및 최대 한계를 판별(단계 E04)하도록 구성된 수단(3), 및 상기 전류들의 측정된 직축 성분 및 횡축 성분과 Iq 및 Id에 대한 최소 한계 및 최대 한계를 비교(단계 E05)하도록 구성된 수단(4)도 포함한다.
바람직하게 상기 시스템(SYS)은, 상기 측정된 값들 중 하나가 상기 판별된 한계들의 외측에 있다면 적어도 하나의 신호를 발생(단계 E06)시키도록 구성된 수단(5)을 포함한다.
상기 자동차는 상기 전류들(Id 및 Iq)을 측정하기 위한 수단(6) 또는 상기 전류들(Id 및 Iq)을 감지하기 위한 센서들도 포함할 수 있으며, 또한 토크를 측정하기 위한 수단(7)도 포함할 수 있다. 상기 시스템(SYS) 및 상기 방법(PR)은 이 센서들이 작동하고 있는지 여부를 판별할 수 있게 한다.
본 발명 덕에, 임의의 체제(regime), 동적(dynamic)이거나 영구적(permanent)인 체제에서 전류 센서들이 작동하는지 여부를 판별할 수 있다. 따라서 상기 전기 모터의 이용을 제한하는 것이 가능하다.

Claims (6)

  1. 전기 또는 하이브리드 구동을 갖춘 자동차에 장착되는 파워 트레인(power train)의 작동을 검증(verify)하기 위한 방법으로서, 파워 트레인은 영구 자석 회전자 및 고정자가 제공되는 전기 모터를 포함하고, 상기 방법은,
    상기 전기 모터에 제어 신호들을 전달하는 상기 고정자의 전류들의 조절(regulation; E00)로서, 상기 조절되는 전류들 및 상기 제어 신호들은 직축(direct axis) 및 횡축(quadratic axis)을 포함하는 회전 기준틀(revolving reference frame) 내에서 표현되는, 조절(E00), 및 상기 전류들의 직축 성분(direct component) 및 횡축 성분(quadratic component)의 측정(E01)을 포함하고, 상기 방법은:
    - 상기 전류들의 직축 성분 및 횡축 성분에 상기 제어 신호들을 연계(link)시키는 상기 전기 모터의 모델에서 변수 변환의 적용(E03) - 상기 변수 변환은 Id 및 Iq가 각각 상기 전류의 직축 성분 및 상기 전류의 횡축 성분을 나타내는 관계식 X=Iq 3+Id 3 및 Y=Iq-Id에 따른 새 변수들(X 및 Y)의 계산에 의해 수행됨 -;
    - 상기 전류의 직축 성분 및 횡축 성분에 대한 최소 한계 및 최대 한계를 도출하기 위한 상기 변환된 변수들(X 및 Y)의 최소 한계 및 최대 한계의 판별(E04); 및
    - 상기 전류들의 상기 측정된 직축 성분 및 횡축 성분과 상기 최소 한계 및 최대 한계 사이의 비교(E05);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 파워 트레인 작동 검증 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전기 모터에 의해 발생되는 토크의 측정(E01'), 상기 전류의 상기 횡축 성분에 대한 최소 한계 및 최대 한계로부터 상기 토크에 대한 최소 한계 및 최대 한계의 계산, 및 상기 토크에 대한 상기 최소 한계 및 최대 한계와 상기 측정된 토크 사이의 비교를 더 포함하는, 파워 트레인 작동 검증 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측정된 값들 중 하나가 상기 판별된 한계들의 외측에 있다면, 적어도 하나의 신호의 발생(E06)을 포함하는, 파워 트레인 작동 검증 방법.
  4. 전기 또는 하이브리드 구동을 갖춘 자동차에 장착되는 파워 트레인의 작동을 검증(verify)하기 위한 시스템으로서, 상기 파워 트레인은 영구 자석 회전자 및 고정자가 제공되는 전기 모터를 포함하고, 상기 자동차는: 상기 전기 모터에 제어 신호들을 전달하는 상기 고정자의 전류들을 조절하도록 구성된 수단으로서, 상기 조절되는 전류들 및 상기 제어 신호들은 직축 및 횡축을 포함하는 회전 기준틀(revolving reference frame) 내에서 표현되는 수단; 및 상기 전류들의 직축 성분 및 횡축 성분을 측정하도록 구성된 수단;을 포함하고, 상기 시스템은:
    - 상기 전류들의 직축 성분 및 횡축 성분에 상기 제어 신호들을 연계(link)시키는 상기 전기 모터의 모델에서 변수 변환을 적용하도록 구성된 수단(2) - 상기 변수 변환은 Id 및 Iq가 각각 상기 전류의 직축 성분 및 상기 전류의 횡축 성분을 나타내는 관계식 X=Iq 3+Id 3 및 Y=Iq-Id에 따른 새 변수들(X 및 Y)의 계산에 의해 수행됨 -;
    - 상기 전류의 직축 성분 및 횡축 성분에 대한 최소 한계 및 최대 한계를 도출하기 위한 상기 변환된 변수들(X 및 Y)에 대한 최소 한계 및 최대 한계를 판별하도록 구성된 수단(3); 및
    - 상기 전류들의 상기 측정된 직축 성분 및 횡축 성분과 상기 최소 한계 및 최대 한계를 비교하도록 구성된 수단(4);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 파워 트레인 작동 검증 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전류의 상기 횡축 성분에 대한 최소 한계 및 최대 한계로부터 상기 전기 모터에 의해 발생되는 토크에 대한 최소 한계 및 최대 한계를 계산하도록 구성된 수단, 및 상기 토크에 대한 상기 최소 한계 및 최대 한계와 상기 자동차의 토크를 측정하기 위한 수단(7)에 의해 측정된 토크를 비교하기 위한 수단을 더 포함하는, 파워 트레인 작동 검증 시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 측정된 값들 중 하나가 상기 판별된 한계들의 외측에 있다면, 적어도 하나의 신호를 발생시키도록 구성된 수단(5)을 포함하는, 파워 트레인 작동 검증 시스템.
KR1020157016494A 2013-05-03 2014-04-29 자동차에 장착되는 파워 트레인의 작동을 검증하는 방법 및 이에 대응되는 시스템 KR102249406B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1354080 2013-05-03
FR1354080A FR3005380B1 (fr) 2013-05-03 2013-05-03 Procede de verification du fonctionnement d'un groupe motopropulseur equipant un vehicule automobile et systeme correspondant
PCT/FR2014/051022 WO2014177802A1 (fr) 2013-05-03 2014-04-29 Procede de verification du fonctionnement d'un groupe motopropulseur equipant un vehicule automobile et systeme correspondant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160008154A KR20160008154A (ko) 2016-01-21
KR102249406B1 true KR102249406B1 (ko) 2021-05-07

Family

ID=48979969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157016494A KR102249406B1 (ko) 2013-05-03 2014-04-29 자동차에 장착되는 파워 트레인의 작동을 검증하는 방법 및 이에 대응되는 시스템

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9724996B2 (ko)
EP (1) EP2992602B1 (ko)
JP (1) JP6407969B2 (ko)
KR (1) KR102249406B1 (ko)
CN (1) CN105144569B (ko)
FR (1) FR3005380B1 (ko)
WO (1) WO2014177802A1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001268980A (ja) 2000-03-21 2001-09-28 Koyo Seiko Co Ltd モータ電流推定装置およびこれを備えたモータ制御装置
JP2010252485A (ja) 2009-04-14 2010-11-04 Jtekt Corp モータ制御装置および電動パワーステアリング装置
US20130077194A1 (en) 2011-09-23 2013-03-28 GM Global Technology Operations LLC Protection of motor drive systems from current sensor faults

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5047699A (en) * 1989-06-26 1991-09-10 Sundstrand Corporation VSCF start system motor current estimator
US6163127A (en) * 1999-11-22 2000-12-19 General Motors Corporation System and method for controlling a position sensorless permanent magnet motor
JP3661572B2 (ja) * 2000-07-18 2005-06-15 日産自動車株式会社 インバーターの電流センサー診断装置
RU2407140C1 (ru) * 2006-10-19 2010-12-20 Мицубиси Электрик Корпорейшн Векторный регулятор для синхронного электродвигателя с постоянными магнитами
US8080956B2 (en) * 2010-08-26 2011-12-20 Ford Global Technologies, Llc Electric motor torque estimation
CN103051279B (zh) * 2012-12-19 2014-12-17 华中科技大学 一种基于矢量控制的感应电机电流失控预测方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001268980A (ja) 2000-03-21 2001-09-28 Koyo Seiko Co Ltd モータ電流推定装置およびこれを備えたモータ制御装置
JP2010252485A (ja) 2009-04-14 2010-11-04 Jtekt Corp モータ制御装置および電動パワーステアリング装置
US20130077194A1 (en) 2011-09-23 2013-03-28 GM Global Technology Operations LLC Protection of motor drive systems from current sensor faults

Also Published As

Publication number Publication date
FR3005380B1 (fr) 2015-04-17
JP6407969B2 (ja) 2018-10-17
FR3005380A1 (fr) 2014-11-07
US9724996B2 (en) 2017-08-08
CN105144569B (zh) 2017-12-15
KR20160008154A (ko) 2016-01-21
WO2014177802A1 (fr) 2014-11-06
EP2992602B1 (fr) 2018-09-19
CN105144569A (zh) 2015-12-09
US20150352958A1 (en) 2015-12-10
EP2992602A1 (fr) 2016-03-09
JP2016520279A (ja) 2016-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130033215A1 (en) Apparatus and method for permanent magnet electric machine condition monitoring
CN106160619B (zh) 伺服控制装置
EP2930843B1 (en) Phase current measurement diagnostic
Cintron-Rivera et al. A simplified characterization method including saturation effects for permanent magnet machines
EP2706659A1 (en) System for correcting an estimated position of a rotor of an electrical machine
Mapelli et al. MRAS rotor resistance estimators for EV vector controlled induction motor traction drive: Analysis and experimental results
US9391552B2 (en) Control device and method for establishing the rotor angle of a synchronous machine
US9306482B2 (en) Control device and method for establishing the rotor angle of a synchronous machine
JP2016518105A (ja) 多相回転電機の回転子の角度位置を推定するための方法、および、そのような機械のための多相インバータの制御への応用
JP2009268268A (ja) モータ制御装置及び発電機制御装置
CN105706353B (zh) 用于控制机动车辆的由斩波电压供电的三相电动机器的方法和系统
CN107134955A (zh) 对psm电机的转子位置传感器进行监控的方法和系统
RU2576246C1 (ru) Устройство управления вращающейся машины переменного тока
KR101218441B1 (ko) 매입형 영구자석 동기 모터 제어 시스템 및 그의 센서 고장 검출 방법
Hammel et al. Operating point dependent anisotropies and assessment for position-sensorless control
Musak et al. Novel methods for parameters investigation of PM synchronous motors
Zorgani et al. Sensorless speed control with MRAS for induction motor drive
JP2014230485A (ja) 状態観測器を使用して同期電動装置の中の回転子の位置および速度を求める方法
Zhao Position/speed sensorless control for permanent-magnet synchronous machines
JP2010035352A (ja) 同期電動機のロータ位置推定装置
JP2012257360A (ja) 回転機の制御装置
JP5131051B2 (ja) 回転機の制御装置、及び回転機の制御システム
Hall et al. Dynamic magnetic model identification of permanent magnet synchronous machines
KR102249406B1 (ko) 자동차에 장착되는 파워 트레인의 작동을 검증하는 방법 및 이에 대응되는 시스템
JP2009027799A (ja) 円筒形同期電動機システム、並びに円筒形同期電動機の磁極位置検出方法およびその駆動方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right