KR102383437B1 - 차량 모터 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 모터 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 장치는 구동 모터의 온도를 측정하는 온도 센서로부터 수신한 센싱값으로부터 현재 온도 측정값을 판단하는 온도 판단부; 토크 지령 및 차량의 속도를 기반으로 운전점을 결정하는 운전점 결정부; 상기 운전점에 해당하는 열손실값을 결정하는 열 손실값 결정부; 상기 열 손실값을 기반으로 온도를 추정하는 온도 추정부; 및 상기 추정된 온도값 및 상기 현재 온도 측정값을 비교하여 상기 온도 센서의 고장여부 및/또는 상기 구동 모터의 고장여부를 판단하는 고장 판단부를 포함할 수 있다.

Description

차량 모터 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법{Apparatus for controlling vehicle motor, system having the same and method thereof}
본 발명은 차량 모터 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동 모터에 장착된 온도 센서 고장 시 고장난 온도 센서의 이상을 판단하여 구동 모터 과열을 방지할 수 있는 기술에 관한 것이다.
차량 주행을 위해 차량 휠 내부에 구동 모터가 장착되어 차량 휠을 구동시킨다. 이때, 구동 모터 내부 권선에 3개의 온도 센서가 삽입되고, 온도 센서에 의해 구동 모터 내부 권선의 과열 여부를 모니터링하여, 온도 과열 시 또는 온도 센서 고장 시 출력을 제한하여 구동 모터의 내부 권선 과열을 방지한다. 즉 복수개의 온도 센서를 구비함으로써 하나의 온도 센서가 고장나더라도 다른 정상의 온도 센서를 이용하여 온도를 계측함으로써 구동 모터 내부 권선 과열을 방지할 수 있다.
그런데 구동 모터 내부 권선에 복수개의 온도 센서를 삽입함에 따라 차량 제작 시 원가가 상승하게 된다. 이에 1개의 단일 온도 센서만 구비하는 경우도 있다.
이처럼 하나의 온도 센서만 구비한 경우, 온도 센서의 고장 발생 시 구동 모터에 이상이 없더라도 출력 제한 모드 등을 적용하여 구동 모터 내부 권선 손상을 방지하도록 설정되어 있어 차량 주행 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 차량 휠 마다 구비된 구동 모터에 탑재된 단일 온도 센서가 고장나더라도, 구동 모터의 실제 측정값과 추정된 온도값의 차이를 비교하여 구동 모터의 이상 여부를 판단함으로써 온도 센서가 고장나고 구동 모터는 정상인 경우 출력 제한 모드를 적용하지 않아 차량 주행 성능 저하를 방지할 수 있는 차량 모터 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 장치는 구동 모터의 온도를 측정하는 온도 센서로부터 수신한 센싱값으로부터 현재 온도 측정값을 판단하는 온도 판단부; 토크 지령 및 차량의 속도를 기반으로 운전점을 결정하는 운전점 결정부; 상기 운전점에 해당하는 열손실값을 결정하는 열 손실값 결정부; 상기 열 손실값을 기반으로 온도를 추정하는 온도 추정부; 및 상기 추정된 온도값 및 상기 현재 온도 측정값을 비교하여 상기 온도 센서의 고장여부 및/또는 상기 구동 모터의 고장여부를 판단하는 고장 판단부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고장 판단부는, 상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 제 1 기준치 이상이면 상기 온도 센서가 고장인 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고장 판단부는, 상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 상기 제 1 기준치보다 크고, 제 2 기준치 이하이면, 상기 온도 센서는 고장이나 상기 구동 모터는 정상인 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고장 판단부는, 상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 상기 제 2 기준치보다 크면 상기 온도 센서 및 상기 구동 모터가 모두 고장인 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 토크 지령과 차량 속도로부터 제어 전류를 결정하기 위한 운전점을 매칭한 룩업테이블을 저장하는 전류맵 저장부; 및 상기 열 손실값과 상기 운전점을 매칭한 룩업테이블을 저장하는 손실맵 저장부;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동 모터에 장착된 위치센서로부터 수신한 위치데이트를 적분하여 상기 차량의 속도를 산출하는 속도 계산부;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 운전점 결정부는 상기 토크 지령, 상기 차량 속도, 상기 운전점을 매칭한 룩업테이블을 이용하여 상기 운전점을 결정하고, 상기 열손실값 결정부는 상기 운전점을 매칭한 룩업테이블에서 상기 결정된 운전점에 해당하는 열손실값을 추출하여 결정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 온도 추정부는, 상기 열 손실값과 열 임피던스의 곱산을 통해 상기 구동 모터의 온도를 추정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 온도 추정부는, 상기 차량 모터 제어장치의 냉각 하우징 온도에서 IGBT 센서의 접촉면의 온도를 뺀 값, 상기 차량 모터 제어 장치의 냉각수 입구 온도 및 상기 열 손실값을 이용하여 상기 열 임피던스를 삼출하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 시스템은 적어도 하나 이상의 구동 모터; 상기 적어도 하나 이상의 구동 모터의 온도를 센싱하는 온도 센서; 상기 구동 모터의 온도 측정값과 상기 구동 모터의 온도 추정값을 이용하여 상기 온도 센서 및/또는 상기 구동 모터의 고장 여부를 판단하는 차량 모터 제어 장치; 상기 차량 모터 제어 장치의 고장 여부 판단 결과에 따라 차량을 제어하는 차량 제어 장치;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차량 제어 장치는 상기 온도 센서가 고장이고 상기 구동 모터는 정상인 경우 차량 주행에는 이상이 없다고 판단하여 차량 주행을 계속하도록 제어하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차량 제어 장치는 상기 온도 센서와 상기 구동 모터가 모두 고장이면, 차량 주행을 위한 전압 출력을 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 차량 모터 제어 장치는, 상기 온도 센서로부터 수신한 센싱값으로부터 현재 온도 측정값을 판단하는 온도 판단부; 토크 지령 및 차량의 속도를 기반으로 운전점을 결정하는 운전점 결정부; 상기 운전점에 해당하는 열손실값을 결정하는 열 손실값 결정부; 상기 열 손실값을 기반으로 온도를 추정하는 온도 추정부; 및 상기 추정된 온도값 및 상기 현재 온도 측정값을 비교하여 상기 온도 센서의 고장여부 및/또는 상기 구동 모터의 고장여부를 판단하는 고장 판단부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고장 판단부는, 상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 제 1 기준치 이상이면 상기 온도 센서가 고장인 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고장 판단부는, 상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 상기 제 1 기준치보다 크고, 제 2 기준치 이하이면, 상기 온도 센서는 고장이나 상기 구동 모터는 정상인 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고장 판단부는, 상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 상기 제 2 기준치보다 크면 상기 온도 센서 및 상기 구동 모터가 모두 고장인 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 방법은 구동 모터의 온도를 측정하는 온도 센서로부터 수신한 센싱값으로부터 현재 온도 측정값을 판단하는 단계; 토크 지령 및 차량의 속도를 기반으로 운전점을 결정하는 단계; 상기 운전점에 해당하는 열 손실값을 결정하는 단계; 상기 열 손실값을 기반으로 온도를 추정하는 단계; 및 상기 추정된 온도값 및 상기 현재 온도 측정값을 비교하여 상기 온도 센서의 고장여부 및/또는 상기 구동 모터의 고장여부를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동 모터의 고장여부를 판단하는 단계는, 상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 제 1 기준치 이상이면 상기 온도 센서가 고장인 것으로 판단하는 단계; 상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 상기 제 1 기준치보다 크고, 제 2 기준치 이하이면, 상기 온도 센서는 고장이나 상기 구동 모터는 정상인 것으로 판단하는 단계; 및 상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 상기 제 2 기준치보다 크면 상기 온도 센서 및 상기 구동 모터가 모두 고장인 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 운전점을 결정하는 단계는, 상기 토크 지령 및 상기 차량 속도와 상기 운전점을 매칭한 룩업테이블을 이용하여 상기 토크 지령 및 상기 차량 속도에 해당하는 운전점을 추출하여 운전점을 결정하고, 상기 열 손실값을 결정하는 단계는, 상기 열 손실값과 상기 운전점을 매칭한 룩업테이블을 이용하여 상기 운전점에 해당하는 열 손실값을 추출하여 열 손실값을 결정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 온도를 추정하는 단계는, 상기 열 손실값과 열 임피던스의 곱산을 통해 상기 구동 모터의 온도를 추정하는 것을 포함할 수 있다.
본 기술은 차량 휠 마다 구비된 구동 모터에 탑재된 단일 온도 센서의 고장을 판단하여 온도 센서 고장 시 구동 모터 과열을 방지하고, 온도 센서가 고장이어도 구동 모터의 상태가 정상이면 온도 센서의 고장을 재판단하여 출력 제한 없이 원할한 주행이 가능하도록 함으로써 운전자의 만족도를 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동 모터의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 장치의 구조도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 장치의 내부 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 장치의 과도 상태 온도 분포도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 구동 모터 온도 센서 이상 검출 기반 차량 모터 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 기술을 적용한 컴퓨터 시스템의 구성도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동 모터의 구조도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 장치의 구조도이다. 도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 장치의 내부 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 장치의 과도 상태 온도 분포도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 시스템은 차량 휠의 구동을 위해 차량의 각 휠에 연결되어 구비되는 구동 모터(110, 120), 구동 모터(110)에 장착되는 센서(130), 구동 모터(120)에 장착되는 센서(140), 차량 모터 제어 장치(300), 차량 제어 장치(400)를 포함한다.
구동 모터(110, 120)는 모터 토크 및 모터 회전 방향 지시에 따라 차량의 휠을 회전시키는 기능을 한다. 또한, 구동 모터(110, 120)는 차량 모터 제어 장치(300)로부터 3상 교류 전압을 수신하여 차량의 구동력을 생성한다. 도 1에서는 2개의 구동 모터를 구비하는 예를 개시하고 있으나, 4개의 구동 모터를 구비할 수도 있다. 도 2를 참조하면 구동 모터의 실제 구조도를 알 수 있다.
위치센서(131)는 구동 모터(110)의 위치를 센싱하고, 온도 센서(132)는 구동 모터(110)의 온도를 센싱한다. 위치센서(141)는 구동 모터(120)의 위치를 센싱하고, 온도 센서(142)는 구동 모터(120)의 온도를 센싱한다. 이처럼 위치센서 및 온도 센서는 구동 모터마다 단일개로 구비된다.
차량 모터 제어 장치(300)는 구동 모터(110, 120)의 온도 측정값과 구동 모터의 온도 추정값을 이용하여 온도 센서(132, 142) 및/또는 구동 모터(110, 120)의 고장 여부를 판단한다. 차량 모터 제어 장치(300)는 MCU(motor controlling unit)로 구현될 수 있다. 도 3을 참조하면 차량 모터 제어 장치(300)의 외형 구조도를 알 수 있다. 차량 모터 제어 장치(300)는 고전압 배터리(미도시)에서 직류전압을 수신하여 3상 교류 전압으로 변환하고, 구동 모터(110, 120)에 부착된 위치센서(131, 131), 온도 센서(141,142)로부터 센싱값을 수신하여 온도 센서(132, 142) 및/또는 구동 모터(110, 120)의 고장 여부를 판단한다. 도 4a는 차량 모터 제어장치(300)의 내부 구성도로서 냉각수를 포함하는 케이스(301)로 둘러싸이고 내부에 복수개의 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 구비된다. 이러한 IGBT는 고전력 스위칭용 반도체이다. 도 4b를 참조하면 차량 모터 제어 장치(300)에 열이 발생하는 경우 냉각 하우징(302) 부분의 온도가 낮고 IGBT 표면의 열 온도가 높다.
이를 위해, 차량 모터 제어 장치(300)는 통신부(310), 제어부(330), 저장부(320), 온도 판단부(340), 속도 계산부(350), 운전점 결정부(360), 열손실값 결정부(370), 온도 추정부(380), 고장 판단부(390)를 포함한다. 통신부(310)는 차량 내 장치와 통신을 수행한다.
제어부(330)는 각 구성요소의 전반적인 동작을 제어한다.
저장부(320)는 차량 제어 장치(400)로부터 수신한 토크 지령, 차속 정보 등을 저장하고, 토크 지령 및 차속과 운전점을 매칭한 룩업 테이블, 운전점과 열손실값을 매칭한 룩업테이블을 저장한다. 이를 위해, 저장부(320)는 전류 맵 저장부(321), 손실맵 저장부(322)를 포함한다. 전류 맵 저장부(321)는 토크 지령과 차량 속도로부터 제어 전류를 결정하기 위한 운전점을 매칭한 룩업테이블을 저장하고, 손실맵 저장부(322)는 열 손실값과 운전점을 매칭한 룩업테이블을 저장한다.
온도 판단부(340)는 구동 모터(110, 120)의 온도를 각각 측정하는 온도 센서(132, 142)로부터 수신한 센싱값으로부터 구동 모터(110, 120) 각각의 현재 온도 측정값을 판단한다.
속도 계산부(350)는 구동 모터(110, 120)에 장착된 위치센서(131, 141)로부터 수신한 위치데이트를 적분하여 차량의 속도를 산출한다.
운전점 결정부(360)는 토크 지령 및 차량의 속도를 기반으로 운전점을 결정한다. 즉 운전점 결정부(360)는 토크 지령, 차량 속도, 상기 운전점을 매칭한 룩업테이블을 이용하여 룩업테이블로부터 토크 지령 및 차량 속도에 매칭된 운전점을 추출하여 운전점을 결정할 수 있다. 이때, 운전점은 현재의 토크 지령과 현재의 차속을 고려하여 최적의 토크값을 결정하는 것을 의미한다.
열손실값 결정부(370)는 운전점에 해당하는 열손실값(모터 권선 손실, 철손 등 포함)을 결정한다. 즉 열손실값 결정부(370)는 운전점과 열손실값을 매칭한 룩업테이블에서 운전점에 해당하는 열손실값을 추출하여 열손실값을 결정한다. 이때, 열 손실값(Ploss)은 차량 모터 제어 장치(300)의 열 손실값을 의미한다.
온도 추정부(380)는 열 손실값을 기반으로 구동 모터(110, 120)의 온도를 추정한다. 즉 온도 추정부(380)는 열 손실값과 열 임피던스의 곱산을 통해 구동 모터(110, 120)의 온도를 추정한다.
아래 수학식 1은 열 임피던스를 산출하는 수식이다. 열 임피던스가 발열체의 열모델로, 여기서는 지수(Exponential) 함수의 조합인 포스터(Foster) 모델로 구성될 수 있다.
Figure 112017121277013-pat00001
TC 는 차량 모터 제어 장치(300)의 냉각 하우징(케이스) 온도에서 IGBT 접촉면의 온도를 뺀 값[℃], TA 는 냉각수 입구 온도[℃], Ploss 열 손실값[W]이고, Zth는 열 임피던스이다.
온도 추정부(380)는 아래 수학식 2와 같이 열 손실값과 열 임피던스의 곱산을 통해 구동 모터(110, 120)의 온도를 추정한다.
Figure 112017121277013-pat00002
여기서 Tcoil-est 는 구동 모터(110, 120)에 대한 온도 추정값, Ploss는 열 손실값, Zth는 열 임피던스를 의미한다.
고장 판단부(390)는 추정된 온도값 및 상기 현재 온도 측정값을 비교하여 온도 센서(132, 142)의 고장여부 및/또는 구동 모터(110, 120)의 고장여부를 판단한다.
고장 판단부(390)는 추정된 온도값과 현재 온도 측정값의 차이값이 제 1 기준치 이상이면 온도 센서가 고장인 것으로 판단할 수 있다.
고장 판단부(390)는 추정된 온도값과 현재 온도 측정값의 차이값이 제 1 기준치보다 크고, 제 2 기준치 이하이면, 온도 센서는 고장이나 구동 모터는 정상인 것으로 판단할 수 있다.
고장 판단부(390)는 추정된 온도값과 현재 온도 측정값의 차이값이 제 2 기준치보다 크면 온도 센서 및 구동 모터가 모두 고장인 것으로 판단할 수 있다.
차량 제어 장치(400)는 차량 토크 지령, 차량 속도 정보를 차량 모터 제어 장치(300)로 제공하고, 차량 모터 제어 장치(300)의 고장 여부 판단 결과에 따라 차량을 제어할 수 있다. 특히 차량 제어 장치(400)는 온도 센서가 고장이고 구동 모터는 정상인 경우 차량 주행에는 이상이 없다고 판단하여 차량 주행을 계속하도록 제어할 수 있다. 차량 제어 장치(400)는 온도 센서와 구동 모터가 모두 고장이면, 차량 출력을 감소시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 구동 모터에 장착된 온도 센서의 단선 또는 단락이 발생하더라도 정상인 온도 센서로부터 측정된 온도 측정값과 고장난 온도 센서와 연결된 구동 모터의 온도 추정값을 비교함으로써, 구동 모터의 고장 여부를 판단하고, 온도 센서가 고장이어도 구동 모터에 이상이 없는 경우 출력 제한 모드를 적용하지 않도록 함으로써 차량 주행 성능이 저하되는 것을 방지한다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구동 모터 온도 센서 이상 검출 기반 차량 모터 제어 방법을 나타내는 순서도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 구동 모터 온도 센서 이상 검출 기반 차량 모터 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 차량 모터 제어 장치(300)는 차량 제어 장치(400)로부터 수신한 차량 속도 및 토크 지령을 기반으로 룩업테이블을 이용하여 운전점을 결정한다(S101). 이때, 룩업테이블은 미리 실험치에 의해 차량 속도 및 토크 지령별 운전점이 매핑되어 저장된다.
그 후 차량 모터 제어 장치(300)는 운전점에 해당하는 열 손실값을 결정한다(S102). 즉, 운전점과 열 손실값을 매핑한 룩업테이블을 이용하여 상기 과정 S101 에서 결정된 운전점에 해당하는 열 손실값을 추출하여 결정할 수 있다.
차량 모터 제어 장치(300)는 온도 센서(131, 141)를 통해 각 구동 모터(110, 120)의 현재 온도를 측정한다(S103). 이때, 온도 센서(131)에 의해 측정된 구동 모터(110)의 온도 측정값은 Tcoil1, 온도 센서(141)에 의해 측정된 구동 모터(120)의 온도 측정값은 Tcoil2이다.
이어, 차량 모터 제어 장치(300)는 각 구동 모터(110, 120)의 현재 온도를 추정하고(S104), 구동 모터(110, 120)의 추정된 온도 추정값은 Tcoil-est1, Tcoil_est2이다.
이하 차량 모터 제어 장치(300)는 구동 모터(110)와 구동 모터(120) 각각에 대해 고장여부를 판단한다.
차량 모터 제어 장치(300)는 온도 센서(132)가 단선/단락에 의한 고장인지를 판단한다(S105). 즉 구동 모터(110)에 대한 온도 추정값 Tcoil_est1과 온도 센서(142)의 온도 측정값 Tcoil2의 차이값이 미리 정한 제 1 기준치(th1)보다 큰지를 판단한다. 즉 온도 센서(132)의 고장 여부를 판별하기 위해, 온도 센서(132)가 부착되는 구동 모터(110)의 온도 추정값과 정상이라고 생각되는 다른 온도 센서(142)의 온도 측정값을 비교하고 그 차이값이 미리 정한 제 1 기준치보다 크면 온도 센서(132)의 고장으로 판단한다.
또한, 차량 모터 제어 장치(300)는 온도 센서(141)가 단선/단락에 의한 고장인지를 판단한다(S106). 즉 구동 모터(120)에 대한 온도 추정값 Tcoil_est2과 온도 센서(132)의 온도 측정값 Tcoil1의 차이값이 미리 정한 제 1 기준치(th1)보다 큰 지를 판단한다. 즉 온도 센서(142)의 고장 여부를 판별하기 위해, 온도 센서(142)가 부착되는 구동 모터(130)의 온도 추정값과 정상이라고 생각되는 다른 온도 센서(132)의 온도 측정값을 비교하고 그 차이값이 미리 정한 제 1 기준치보다 크면 온도 센서(142)의 고장으로 판단한다.
차량 모터 제어 장치(300)는 상기 과정 S105에서 온도 센서(132)가 고장으로 판단되면, 구동 모터(110)의 고장 여부를 판단한다(S107). 즉 구동 모터(110)에 대한 온도 추정값 Tcoil_est1과 온도 센서(142)의 온도 측정값 Tcoil2의 차이값이 미리 정한 제 2 기준치(DT) 이하인지를 판단한다.
또한 차량 모터 제어 장치(300)는 상기 과정 S106에서 온도 센서(142)가 고장으로 판단되면, 구동 모터(120)의 고장 여부를 판단한다(S108). 즉 구동 모터(120)에 대한 온도 추정값 Tcoil_est2과 온도 센서(132)의 온도 측정값 Tcoil1의 차이값이 미리 정한 제 2 기준치(DT) 이하인지를 판단한다.
이에 상기 과정 S107에서 구동 모터(110)에 대한 온도 추정값 Tcoil_est1과 온도 센서(142)의 온도 측정값 Tcoil2의 차이값이 미리 정한 제 2 기준치(DT) 이하이면 구동 모터(110, 구동 모터 1)이 정상인 것으로 판정하고(S109), 구동 모터(110)에 대한 온도 추정값 Tcoil_est1과 온도 센서(142)의 온도 측정값 Tcoil2의 차이값이 미리 정한 제 2 기준치(DT)보다 크면 구동 모터(110, 구동 모터 1)가 고장인 것으로 판정한다(S110).
또한 상기 과정 S108에서 구동 모터(110)에 대한 구동 모터(120)에 대한 온도 추정값 Tcoil_est2과 온도 센서(132)의 온도 측정값 Tcoil1의 차이값이 미리 정한 제 2 기준치(DT) 이하이면 구동 모터(120, 구동 모터 2)이 정상인 것으로 판정하고(S111), 구동 모터(120)에 대한 온도 추정값 Tcoil_est2과 온도 센서(132)의 온도 측정값 Tcoil1의 차이값이 미리 정한 제 2 기준치(DT) 보다 크면 구동 모터(120, 구동 모터 2)가 고장인 것으로 판정한다(S112).
예를 들어, 제 1 기준치가 5 ℃이고 제 2 기준치가 10 ℃라고 정한 경우, 온도 추정값과 온도 측정값의 차이가 4 ℃이면 온도 센서, 구동 모터가 모두 정상이고, 온도 추정값과 온도 측정값의 차이가 11 ℃이면 온도 센서, 구동 모터가 모두 고장이고, 온도 추정값과 온도 측정값의 차이가 7 ℃이면, 온도 센서는 고장이나 구동 모터는 정상으로 주행이 가능한 상태이다.
이와 같이, 본 발명은 구동 모터의 온도 센서의 실제 측정값과 온도 추정값의 차이를 비교함으로써 온도 센서만의 고장인지, 온도 센서와 구동 모터 둘다 고장인지를 판단하여, 온도 센서는 고장이나 구동 모터가 정상인 경우, 차량 주행을 위한 출력을 정상레벨로 유지할 수 있도록 함으로써 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있다.
또한, 원가를 상승시키는 온도 센서를 하나만 구비하여 원가 절감이 가능하도록 하는 동시에 하나의 온도 센서가 고장나더라도 모터의 정상 여부를 판단하여 차량 주행 출력을 제어할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량 모터 제어 기술을 적용한 컴퓨터 시스템의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다.
예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110, 120 : 구동 모터
131, 141 : 위치센서
132, 142 : 온도 센서
300 : 차량 모터 제어 장치
400 : 차량 제어 장치
310 : 통신부
320 : 저장부
320 : 제어부
340 : 온도 판단부
350 : 속도 계산부
360 : 운전점 결정부
370 : 열손실값 결정부
380 : 온도 추정부
390 : 고장 판단부

Claims (20)

  1. 구동 모터의 온도를 측정하는 온도 센서로부터 수신한 센싱값으로부터 현재 온도 측정값을 판단하는 온도 판단부;
    토크 지령 및 차량의 속도를 기반으로 운전점을 결정하는 운전점 결정부;
    상기 운전점에 해당하는 열손실값을 결정하는 열 손실값 결정부;
    상기 열 손실값을 기반으로 온도를 추정하는 온도 추정부; 및
    상기 추정된 온도값 및 상기 현재 온도 측정값을 비교하여 상기 온도 센서의 고장여부 및/또는 상기 구동 모터의 고장여부를 판단하는 고장 판단부를 포함하고
    상기 고장 판단부는,
    상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 제 1 기준치 이상이면 상기 온도 센서가 고장인 것으로 판단하고,
    상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 상기 제 1 기준치보다 크고, 제 2 기준치 이하이면, 상기 온도 센서는 고장이나 상기 구동 모터는 정상인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 모터 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 고장 판단부는,
    상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 상기 제 2 기준치보다 크면 상기 온도 센서 및 상기 구동 모터가 모두 고장인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 모터 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크 지령과 차량 속도로부터 제어 전류를 결정하기 위한 운전점을 매칭한 룩업테이블을 저장하는 전류맵 저장부; 및
    상기 열 손실값과 상기 운전점을 매칭한 룩업테이블을 저장하는 손실맵 저장부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 모터 제어 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 구동 모터에 장착된 위치센서로부터 수신한 위치데이트를 적분하여 상기 차량의 속도를 산출하는 속도 계산부;
    를 더 포함하는 특징으로 하는 차량 모터 제어 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 운전점 결정부는
    상기 토크 지령, 상기 차량 속도, 상기 운전점을 매칭한 룩업테이블을 이용하여 상기 운전점을 결정하고,
    상기 열손실값 결정부는 상기 운전점을 매칭한 룩업테이블에서 상기 결정된 운전점에 해당하는 열손실값을 추출하여 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 모터 제어 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도 추정부는,
    상기 열 손실값과 열 임피던스의 곱산을 통해 상기 구동 모터의 온도를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량 모터 제어 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 온도 추정부는,
    상기 차량 모터 제어장치의 냉각 하우징 온도에서 IGBT 센서의 접촉면의 온도를 뺀 값, 상기 차량 모터 제어 장치의 냉각수 입구 온도 및 상기 열 손실값을 이용하여 상기 열 임피던스를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 모터 제어 장치.
  10. 적어도 하나 이상의 구동 모터;
    상기 적어도 하나 이상의 구동 모터의 온도를 센싱하는 온도 센서;
    상기 구동 모터의 온도 측정값과 상기 구동 모터의 온도 추정값을 이용하여 상기 온도 센서 및/또는 상기 구동 모터의 고장 여부를 판단하는 차량 모터 제어 장치;
    상기 차량 모터 제어 장치의 고장 여부 판단 결과에 따라 차량을 제어하는 차량 제어 장치를 포함하고,
    상기 차량 모터 제어 장치는,
    상기 추정된 온도값과 상기 구동 모터의 현재 온도 측정값의 차이값이 상기 제 1 기준치보다 크고, 제 2 기준치 이하이면, 상기 온도 센서는 고장이나 상기 구동 모터는 정상인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 모터 제어 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 차량 제어 장치는
    상기 온도 센서가 고장이고 상기 구동 모터는 정상인 경우 차량 주행에는 이상이 없다고 판단하여 차량 주행을 계속하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 모터 제어 시스템.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 차량 제어 장치는
    상기 온도 센서와 상기 구동 모터가 모두 고장이면, 차량 주행을 위한 전압 출력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량 모터 제어 시스템.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 차량 모터 제어 장치는,
    상기 온도 센서로부터 수신한 센싱값으로부터 현재 온도 측정값을 판단하는 온도 판단부;
    토크 지령 및 차량의 속도를 기반으로 운전점을 결정하는 운전점 결정부;
    상기 운전점에 해당하는 열손실값을 결정하는 열 손실값 결정부;
    상기 열 손실값을 기반으로 온도를 추정하는 온도 추정부; 및
    상기 추정된 온도값 및 상기 현재 온도 측정값을 비교하여 상기 온도 센서의 고장여부 및/또는 상기 구동 모터의 고장여부를 판단하는 고장 판단부
    를 포함하는 차량 모터 제어 시스템.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 고장 판단부는,
    상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 상기 제 2 기준치보다 크면 상기 온도 센서 및 상기 구동 모터가 모두 고장인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 모터 제어 시스템.
  17. 구동 모터의 온도를 측정하는 온도 센서로부터 수신한 센싱값으로부터 현재 온도 측정값을 판단하는 단계;
    토크 지령 및 차량의 속도를 기반으로 운전점을 결정하는 단계;
    상기 운전점에 해당하는 열 손실값을 결정하는 단계;
    상기 열 손실값을 기반으로 온도를 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 온도값 및 상기 현재 온도 측정값을 비교하여 상기 온도 센서의 고장여부 및/또는 상기 구동 모터의 고장여부를 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 구동 모터의 고장여부를 판단하는 단계는,
    상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 제 1 기준치 이상이면 상기 온도 센서가 고장인 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 상기 제 1 기준치보다 크고, 제 2 기준치 이하이면, 상기 온도 센서는 고장이나 상기 구동 모터는 정상인 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 모터 제어 장치 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 구동 모터의 고장여부를 판단하는 단계는,
    상기 추정된 온도값과 상기 현재 온도 측정값의 차이값이 상기 제 2 기준치보다 크면 상기 온도 센서 및 상기 구동 모터가 모두 고장인 것으로 판단하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 모터 제어 장치 방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 운전점을 결정하는 단계는,
    상기 토크 지령 및 상기 차량 속도와 상기 운전점을 매칭한 룩업테이블을 이용하여 상기 토크 지령 및 상기 차량 속도에 해당하는 운전점을 추출하여 운전점을 결정하고,
    상기 열 손실값을 결정하는 단계는,
    상기 열 손실값과 상기 운전점을 매칭한 룩업테이블을 이용하여 상기 운전점에 해당하는 열 손실값을 추출하여 열 손실값을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 모터 제어 장치 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 온도를 추정하는 단계는,
    상기 열 손실값과 열 임피던스의 곱산을 통해 상기 구동 모터의 온도를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량 모터 제어 장치 방법.
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