KR102531230B1 - 모터의 회전 속도 또는 토크를 제어하는 방법, 회전 속도 제어 시스템 및 제어 디바이스 - Google Patents

모터의 회전 속도 또는 토크를 제어하는 방법, 회전 속도 제어 시스템 및 제어 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 제어 디바이스에서 서프레서 다이오드 (13) 를 보호하기 위하여 모터의 회전 속도 또는 토크를 제어하기 위한 방법에 관한 것이고, 서프레서 다이오드 (13) 는 모터 (11) 의 회수 에너지를 열 에너지로 변환하고, 본 방법에 대해 하기 단계들:
- 서프레서 다이오드 (13) 의 현재 접합 온도 (T) 및/또는 다이오드 전압 (U) 을 결정하는 단계,
- 서프레서 다이오드 (13) 의 접합 온도 (T) 가 미리 정해진 접합 온도 제한 값을 초과하지 않는 방식으로 현재 접합 온도 (T) 및/또는 다이오드 전압 (U) 에 의해 모터 (11) 의 회전 속도 또는 토크를 제어하는 단계가 수행된다. 본 발명은 또한, 회전 속도 제어 시스템 및 제어 디바이스에 관한 것이다.

Description

모터의 회전 속도 또는 토크를 제어하는 방법, 회전 속도 제어 시스템 및 제어 디바이스
본 발명은 청구항 1 에 기재된 모터의 회전 속도 또는 토크를 제어하는 방법, 청구항 9 에 기재된 회전 속도 제어 시스템, 및 청구항 10 에 기재된 제어 디바이스에 관한 것이다.
BLDC 모터가 차량의 브레이크 시스템에서의 유압 피스톤을 구동시키는데 사용될 때, 모터의 회전은 유압을 조절하기 위하여, 스핀들 스크류 구동부를 통하여 피스톤의 선형 운동으로 변환된다. 이러한 방식으로, 전기 에너지가 브레이크를 위한 유압 에너지로 변환된다. 브레이크 프로세스의 종료시, 모터는 반대 방향으로 동작되며, 그 결과, 유압 에너지가 BLDC 모터에 의해 스핀들 스크류 구동부를 통하여 다시 전기 에너지로 변환된다. 이 동작은 또한 회수 (recuperation) 로도 불린다. 전기 에너지의 양은 저장된 유압 에너지, 스핀들 스레드의 효율, 및 전기 구동부의 효율에 의존한다.
다음 옵션들은 회수된 전기 에너지를 방전시키는데 유용하다:
a) 차량의 온-보드 전기 시스템으로의 피드백
b) 에너지 저장부로의 피드백
c) 열 에너지로의 변환
드라이버가 심하게 (큰 양의 유압 에너지) 브레이크하고 브레이크 프로세스의 종료시 (회수를 위해 단시간) 빠르게 그의 발을 페달에서 떼어 내면, 많은 전기 에너지가 단시간에 소산되어야 한다. 언급된 옵션들 a 및 b 는 이를 위해 적합하지 않다.
차량의 온-보드 시스템으로의 피드백 (옵션 a) 은 전압 변동 및 과도한 전압 레벨들로 이어지고, 가능하게는 전기 시스템들에 대한 손상으로 이어진다. 커패시터들은 에너지 저장부로 피드백되는데 사용될 수도 있다 (옵션 b). 강한 브레이크 프로세스의 이벤트시, 커패시터들의 전압은 매우 높은 레벨로 발생하거나 (단점: 제어 디바이스들에 대한 손상) 또는 커패시터들의 용량은 매우 큰 치수로 주어져야 한다 (단점: 고비용).
회수 에너지를 열 에너지를 변환하기 위해 (옵션 c), (높은 에너지를 변환하기 위한) 전력 레지스터, 또는 (중간 에너지를 변환하기 위한) 전력 제너 다이오드들 또는 서프레서 다이오드들이 종래 기술에 따라 사용된다. 다이오드들은 강하고 급격한 엔딩 브레이크 프로세스의 전기 에너지량을 흡수 (전기에너지를 열 에너지로 변환) 하면서 동시에 전압을 효과적으로 제한하는 적절한 컴포넌트들이다. 에너지 및 동역학 (회수의 기간) 의 양에 따라, 서프레서 다이오드의 접합 온도가 변환 동안 증가한다. 그러나, 다이오드의 접합 온도는 알려져 있지 않다. 이것이 제한 값 위로 상승하면, 다이오드는 손상되거나 파괴될 수 있다.
과도한 자체 가열을 방지하기 위하여, 다이오드 전류는 (역방향에서) 제한되어야 한다. 그러나, 이는 통상 알려져 있지 않다. 당해 기술에 따르면, 모터 회전 속도가 따라서 고정된 값으로 일반적으로 제한된다.
그러나, 이는 전류 또는 회전 속도의 일반적인 제한에 기인하여 시스템이 자신의 기능을 불필요하게 제한받는다는 단점을 갖는다. 임계적이지 않은 (낮은) 접합 온도의 경우에, 더 높은 다이오드 전류 또는 더 높은 모터 회전 속도는 문제가 되지 않는다. 추가로, 다이오드의 온도가 알려져 있지 않기 때문에, 일반적인 제한은 다이오드의 열적 파괴를 가져올 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 당해 기술에 비해 서프레서 다이오드를 보호하기 위해 전류 및/또는 회전 속도의 제한을 개선하는 방법 및 디바이스를 제공하는 것이다.
본 목적은 독립항에 의해 실현된다.
본 발명은 차량의 제어 디바이스에서 서프레서 다이오드를 보호하기 위하여 모터의 회전 속도 또는 토크를 제어하기 위한 방법에 관한 것이고, 서프레서 다이오드는 모터의 회수 에너지를 열 에너지로 변환하고, 본 방법을 위하여 하기 단계들:
- 서프레서 다이오드의 현재 접합 온도 및/또는 다이오드 전압을 결정하는 단계,
- 서프레서 다이오드의 접합 온도가 미리 정해진 접합 온도 제한 값을 초과하지 않는 방식으로 현재 접합 온도 및/또는 다이오드 전압에 의해 (역방향으로) 모터의 회전 속도 및/또는 토크를 제어하는 단계가 수행된다.
모터는 바람직하게 3상 모터이다. 접합 온도 제한 값은 바람직하게 그 값이 다이오드 (= 서프레서 다이오드) 의 과열 및/또는 파괴가 발생하는 임계 값 미만이도록 하는 방식으로 바람직하게 정의된다.
서프레서 다이오드의 접합 온도가 미리 정해진 접합 온도 한게값을 초과하지 않는 방식으로 모터의 회전 속도 및/또는 토크를 제어하는 것에 의해, 서프레서 다이오드는 과열 및 파괴로부터 보호된다. 현재 접합 온도는 바람직하게 현재 다이오드 전압을 측정하는 것에 의해 간접적으로 결정된다. 접합 온도가 다이오드 전압과 선형으로 상관되기 때문에, 다이오드 전압은 간단한 방식으로 접합 온도로 변환될 수 있다. 특히, 본 발명의 문맥에서 회전 속도를 제어하는 것은 회전 속도 및/또는 토크를 제한하는 것을 의미할 수 있다.
본 발명의 바람직한 전개에서, 본 방법을 위하여 바람직하게 이 순서로 하기의 단계들:
- 현재 다이오드 전압을 측정하는 단계,
- 모터의 현재 회수 전력을 결정하는 단계,
- 다이오드 전압 및 정격감소 정보를 사용하여 전력 팩터를 결정하는 단계,
- 현재 회수 전력으로 전력 팩터를 곱하는 것에 의해 목표 전력을 결정하는 단계,
- 목표 전력에 의해 속도 제한 값을 결정하는 단계,
- 속도 제한 값에 기초하여 모터의 회전 속도를 제한하는 단계가 수행된다.
본 발명의 바람직한 전개에서, 접합 온도 또는 다이오드 전압과 전력 팩터 사이의 의존성은 정격감소 정보에 저장된다. 여기서 하위 임계 값 및 상위 임계 값이 바람직하게 정의된다. 전력 팩터는 측정된 다이오드 전압에 따라 결정된다. 이 전력 팩터는 그 다음, 현재 회수 전력에 의해 곱해지고, 이는 목표 전력으로 이어진다. 속도 제한 값이 후속하여 목표 전력을 사용하여 계산된다.
계산들은 바람직하게 컴퓨팅 유닛에 의해 수행된다. 제어 루프는 특히 바람직하게, 컴퓨팅 유닛의 계산들에 따라 특히, 속도 제한 값을 고려하여 모터의 회전 속도를 제어한다.
위에 언급된 방법에 따른 제어 중재의 크기가 따라서, 서프레서 다이오드의 접합 온도에 따라 결정된다. 하위 임계 값 (하위 제한 온도) 이 초과될 때 정격감소 정보는 제어 중재가 활성이 되고, 상위 임계 값 (상위, 임계, 제한 온도) 가 초과될 때 속도는 최대 범위로 감소되고 그 결과 다이오드는 더 이상 가열될 수 없다.
하위 임계 값을 초과하는 온도 측정 (또는 상응하는 전압 측정) 의 경우에, 제어 중재는 바람직하게 따라서 모터의 회수 전력 및 정의된 정격감소 거동 (정격감소 정보) 에 따라 수행된다.
본 발명의 바람직한 전개에서, 본 방법은 다이오드가 전도성일 때에만 수행된다. 일 방법 단계에서, 다이오드가 전도성인지의 여부를 결정하는 것이 특히 바람직하다. 이 경우이면, 추가의 방법 단계들이 수행된다. 이러한 절차는 예를 들어, 다이오드 전압이 하위 임계 값을 초과하면, 다이오드가 아직 전도성이 아닌 경우에도 제어 중재가 불필요하게 발생하지 않게 하는 것을 보장한다.
다이오드의 전도성 상태에 대한 트랜지션은 전압 굴곡 포인트에서 보여질 수 있다. 본 발명의 바람직한 전개에서, 다이오드의 전도도는 다음의 방법 단계들:
- 모터의 현재 회수 전류를 결정하는 단계,
- 현재 커패시터 전류를 결정하는 단계, 및
- 회수 전류 및 커패시터 전류로부터 현재 다이오드 전류를 계산하는 단계
를 사용하여 결정된다.
이 문맥에서, 회수 전류는 특히 모터 단자 전압의 측정으로부터의 값들, 및 모터 페이즈 전류들의 측정으로부터의 값들에서 바람직하게 계산된다. 또한, 커패시터 전류는 특히, 커패시터 전압의 구배 및 커패시터의 용량 값으로부터 또한 바람직하게 계산된다.
회수의 경우에, 다이오드 전류는 회수 전류와 커패시터 전류 사이의 차이로부터 특히 바람직하게 계산된다. 계산된 다이오드 전류가 임계 값을 초과하자마자, 다이오드는 전도하기 시작하고, 연관된 다이오드 전압은 캘리브레이션 값으로서 측정되어 저장된다.
본 발명의 대안의 전개에서, 서프레서 다이오드에 더하여, 모터가 또한 전기 에너지를 열 에너지로 변환하는데 사용된다. 이 목적으로, 모터에서의 반응성 전류는 바람직하게, 증가되면서 동시에 최대 회수 전력이 정격감소 정보에 따라 감소된다. 이 방식으로, 모터의 회전 속도가 더 많이 제한될 필요가 없고 브레이크 프로세스의 동역학이 증가한다.
본 발명의 바람직한 전개에서, 서프레서 다이오드가 캘리브레이션되고, 이를 위하여 하기의 단계들:
- 다이오드의 역방향으로의 전류로 다이오드를 에너자이즈하는 단계,
- 다이오드 전압을 측정하는 단계가 수행된다.
이 캘리브레이션은 초기 캘리브레이션으로서 또는 정규 캘리브레이션으로서 구현될 수 있다. 초기 캘리브레이션은 제조 허용오차에 기인한 전압 측정에서의 에러를 감소시키고 재캘리브레이션은 에이징 드리프트에 관한 전압 측정의 정확도를 개선한다. 전압 측정의 정확도를 증가시키는 결과로서, (즉, 다이오드 접합 온도가 중요하지 않을 때) 모터 회전 속도는 불필요하게 쉽게 제한되지 않는다.
본 발명의 바람직한 전개에서, 캘리브레이션은 초기 캘리브레이션이다.
서프레서 다이오드의 접합 온도의 측정은 다이오드의 전압/전류 특징의 온도 의존성에 바람직하게 기초한다. 특히, 특징 곡선의 사분면은 역 방향으로의 전류의 흐름에 본질적으로 사용된다. 낮은 역방향 전류가 발생할 때, 제너 다이오드는 온도에 대한 대략 선형 의존성을 갖는다. 이 온도 의존성의 확산은 또한 어떠한 제조 허용 오차도 거의 겪지 않는다. 이는 제너 효과보다 더 애벌란시 효과가 현저하게 되는 (제너 전압 >> 5V) 다이오드에 적용된다.
선형 관계는 다음과 같이 (낮은 역방향 전류들에 대해) 기술될 수도 있다:
Uz = f (T)
Uz (T) = Uzx (Tx) + a * (T-Tx)
T 는 다이오드 접합 온도이고, Uz 는 서프레서 다이오드의 브레이크다운 전압이고, a 는 낮은 전류에서 선형 전압-온도 관계의 구배이고, Uzx 는 낮은 전류에서의 선형 전압-온도 관계의 오프셋이고, Tx 는 오프셋 값 (Uzx) 이 규정된 온도 값이다.
이 함수의 오프셋 (offset) 은 통상 강한 제조 허용오차를 겪는다. 온도 측정에 대한 이 함수를 사용할 수 있기 위하여, 오프셋 (Uzx(Tx)) 은 개별적으로 조정 (캘리브레이션) 되어야 한다.
구배도 오프셋도 다이오드의 에이징에 기인한 상당한 변화를 겪지 않는다. 이 특성은 예를 들어, 제어 디바이스의 제어 동안에 오프셋의 초기 캘리브레이션을 허용한다.
본 발명의 바람직한 전개에서, 초기 캘리브레이션은 환경과의 열 평형이 확립될 때 수행된다. 이 시점에서, 접합 온도는 주변 온도와 동일하다. 그 다음, 다이오드는 바람직하게 낮은 전류로 역방향으로 에너자이즈되고 다이오드 전압이 동시에 측정된다. 다이오드 전압은 특히 바람직하게 정밀 전압계로 측정된다. 이 방식으로, 오프셋 (Uzx(Tx)) 이 결정된다. 구배는 바람직하게 다이오드의 데이터 시트로부터 구해진다. 특히, 구배는 미리 정의된 파라미터로서 메모리에 저장된다.
이 방법으로 캘리브레이션될 때, 제어 디바이스가 동작하는 동안의 온도 측정의 정확도는 제어 디바이스의 전압 측정의 정확도에만 영향을 받는다.
T = (Uz - Uzx (Tx)) / a + Tx
정확도 (T) = 정확도 (Uz) / a
온도 측정의 정확도를 개선하기 위해, 더욱 정확한 컴포넌트를 사용하여 제어 디바이스에서의 전압 측정의 정확도가 증가될 수 있거나 또는 Uz (T) 함수가 동작 동안에 정규적으로 재캘리브레이션될 수도 있다 (온라인 캘리브레이션 또는 재캘리브레이션).
본 발명의 바람직한 전개에서, 캘리브레이션은 정규 캘리브레이션이다. 두개의 유형들의 캘리브레이션 (초기 캘리브레이션 및 재캘리브레이션) 이 서로 교번하여 또는 서로 추가하여 방법에서 사용될 수 있다.
정규 재캘리브레이션은 에이징 드리프트에 관한 전압 측정의 정확도를 개선한다.
정규 재캘리브레이션을 위하여, 다이오드는 간단하게 역방향으로 에너자이즈된다. 이는 예를 들어, 모터를 가속화하고 신속하게 브레이크하는 것에 의해 발생하며, 이는 회수 펄스를 트리거한다. 이 프로세스 동안에, 다이오드 전압은 연속적으로 측정된다.
먼저, 모터의 회수 에너지는 DC 에너지 저장소 (통상 커패시터) 로 흐른다. 커패시터들은 충전되고 커패시터 전압은 증가한다. 병렬의 서프레서 다이오드의 전압이 또한 상승하지만, 초기에는 다이오드를 통하여 흐르는 전류는 없다. 커패시터 전압이 다이오드의 제너 전압을 초과하자마자, 역방향 전류가 서프레서 다이오드를 통하여 흐르기 시작한다. 다이오드 양단에 걸친 전압은 거의 일정하게 유지한다. 다이오드의 자체-가열 덕분에, 제너 전압의 온도 의존성만이 매우 낮은 전압 구배로 이어진다. 다이오드의 제너 전압을 결정하기 위하여, 다이오드 전압은 다이오드가 전도성으로 되는 시점에서 정밀하게, 즉, 전압의 굴곡 포인트에서 정밀하게 측정되어야 한다.
위에 이미 설명된 단계들은 다이오드가 전도성 상태로 변화할 때를 검출하도록 수행된다.
온도 값 (Tx) 은 참조 온도 측정의 보조로 또한 바람직하게 추정된다. 다이오드가 회수 펄스 앞의 주기에서 참조 온도 센서와 열평형 상태에 있는 것을 여기서 바람직하게 보장한다.
초기 캘리브레이션과 동일한 방식으로, 다이오드 등식의 오프셋 (Uzx(Tx)) 은 현재 알려져 있다.
본 발명은 또한, 위에 설명된 방법을 수행하기 위한 회전 속도 제어 시스템에 관한 것이다. 회전 속도 제어 시스템은 이 목적으로 제어 루프 및 컴퓨팅 유닛을 갖는다.
또한, 본 발명은 이전에 언급한 회전 속도 제한 시스템을 갖는 차량을 위한 제어 시스템에 관한 것이다.
또한 바람직한 실시형태는 또한 종속항 및 도면들을 참조한 예시적 실시형태들의 다음의 설명에서 알게 되며, 도면은 예시적 그리고 개략적 형태이며:
도 1 은 회전 속도 제어 또는 토크 제어로 3-상 모터를 작동하기 위한 시스템의 예시적 설계를 도시한다.
도 2 는 온도 및 전류에 대한 제너 전압의 의존성의 예시적 다이어그램을 도시한다.
도 3 은 브레이크의 릴리즈를 위한 예시적 시나리오를 도시한다.
도 4 는 정격감소 정보의 예시의 표현을 도시한다.
도 5 는 다이오드를 보호하기 위한 방법의 개략적 표현을 도시한다.
도 6 은 제 1 동작 모드에서의 방법의 개략적 표현을 도시한다.
도 7 은 제 2 동작 모드에서의 방법의 개략적 표현을 도시한다.
도 8 은 정규 회수 동안의 방법의 개략적 표현을 도시한다.
도 1 은 컴퓨팅 유닛 (3) 및 제어 루프 (5) 를 갖는 개략적이고 예시적인 회전 속도 제어 시스템 (1)(회전 속도 제어를 갖는 3상 모터를 작동하기 위한 시스템) 을 도시한다. 컴퓨팅 유닛 (3) 은 마이크로프로세서 (7) 및 PWM 출력 유닛 (9) 을 포함한다. PWM 출력 유닛 (9) 은 또한 대안적으로, 컴퓨팅 유닛 (3) 과 독립적으로 구현될 수 있다. 모터 (11) 를 제어하기 위한 제어 루프는 전압을 제한하고 회수 에너지를 변환하기 위한 (서프레서) 다이오드 (13), 및 DC 링크 전압을 안정화하기 위한 커패시터 (15) 를 병렬로 포함한다. 또한, 제어 루프는 모터 회전 속도, 모터 위치, (커패시터 (15) 및 다이오드 (13) 를 통한) DC 링크 전압 및 3상을 위한 페이즈 전류들 및 페이즈 전압들의 변수를 측정하는 유닛들 (도시 생략) 을 포함한다. 온보드 전력 공급장치 (17a, b) 에 대한 접속들로부터 시작하여, B6 브릿지 (19) 가 동작되고 이는 그 다음 페이즈 저항기들 (21)(또한, 페이즈 전류 측정 저항기들로 지칭될 수 있음) 을 통하여 모터 (11) 를 구동시킨다. 모터 (11) 는 3-상 모터로서 바람직하게 구현되고, 이러한 이유로, 페이즈 저항기들 (21) 및 B6 브릿지 (19) 는 각각 3상용으로 설계된다.
시스템이 회수 모드에서 동작되면, 회수 에너지는 먼저 모터로부터 커패시터로 흐른다. 상기 커패시터는 충전되고 커패시터 전압은 증가한다. 초기에, 전류는 병렬 서프레서 다이오드 (13) 로는 흐르지 않지만 전압은 증가한다. 커패시터 전압이 다이오드의 제너 전압을 초과하자마자, 역방향 전류가 서프레서 다이오드 (13) 를 통하여 흐르기 시작한다. 다이오드 (13) 에서의 전압은 거의 일정하게 유지한다. 그러나, 제너 전압의 온도 의존성이 있고, 다이오드의 자체 가열에 기인하여, 이는 매우 낮은 전압 구배를 일으킨다.
도 2 는 다이오드의 전압/전류 특징의 온도 의존성을 도시한다. 바람직하게, 전류에 대한 특징 곡선의 사분면이 이 방법에 주로 사용된다. 역방향 전류가 낮을 때, 제너 전압은 온도에 대한 대략 선형 의존성을 갖는다. 구배는 (애벌란시 효과가 제너 효과보다 더 큰 다이오드들에 대해) 어떠한 제조 오차도 거의 겪지 않는다. 전체적으로, 이는 낮은 역방향 전류에서 제어 전압을 측정하는 것에 의해 온도를 계산하기 위한 단순한 기준을 형성한다.
그러나, 오프셋은 통상, 현저한 제조 오차에 의해 영향을 받는다. 이 오프셋은 방법의 정확도를 증가시키기 위해 개별적으로 조정 또는 캘리브레이션될 수 있다.
도 3 은 시간 (t) 에 따른 브레이크의 릴리즈를 위한 예시적 시나리오를 도시한다. 모터의 회전 속도 (R) 가 감소할 때 (도 3b), 적어도 상대적 측면에서, 모터 B 의 브레이크 압력 (도 3a) 이 또한 감소한다. 한편, 서프레서 다이오드에서의 (측정된) 제너 전압 (Uz) 은 증가한다. 특정 임계 값이 초과할 때, 다이오드가 전도하기 시작하고 (시점 (L)) 제너 전압 (Uz) 은 더 이상 상승하지 않는다. 이는 서프레서 다이오드에서 (계산된) 전류 (Iz) 에서의 급속한 증가로서 동시에 나타내어진다 (도 3c). 대안적으로, 전류 (Iz) 가 또한 측정될 수 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 방법에 대해 사용될 수 있는 바와 같이 정격감소 정보의 예시적 회수를 도시한다. 전력 팩터 (LF) 는 y-축에 플롯되고 다이오드 전압 (U) 은 x-축 상에서 역방향으로 플롯된다. (역방향으로) 다이오드 전압 (U) 은 다이오드 전압 (U) 에 선형으로 관련된 접합 온도와 동일시된다. 전압이 낮을 때,전력 팩터 (LF) 에서의 감소가 없어, 회전 속도가 감소되지 않는다. 전압 (U) 이 상승할 때, 하위 임계값 (S1) 이 초기에 초과되고 그 결과, 전력 팩터 (LF) 는 떨어지기 시작한다. 전력 팩터 (LF) 는 여기서 속도 제한 값의 레벨, 즉 모터의 회전 속도가 제한되는 값을 결정한다. 전압 (U) 이 제 2 임계 값 (S2) 위로 상승하면, 회전 속도는 다이오드가 더 이상 가열될 수 없는 최대 범위로 제한된다.
도 5 는 다이오드를 보호하기 위한 방법의 개략적 표현을 도시한다. 제 1 및 제 2 임계값 (S1, S2) 은 바람직하게 EEPROM 메모리에 저장된다. 전력 팩터 (LF) 는 임계 값들 (S1, S2) 및 현재 다이오드 전압 (U) 의 측정에 의해 결정되고, 이로부터 속도 제한 값 (GBW) 이 유도된다. 압력 제어 디바이스 (PC) 에 의해 요청된 속도 세트포인트 값이 속도 제한 값 (GBW) 보다 더 큰 이벤트에서, 그 후 속도 세트포인트 값이 속도 제한 값 (GBW) 으로 감소된다. 속도 세트포인트 값은 그 다음, 속도 제어기 (SC) 로 송신되고, 속도 제어기는 속도 세트포인트 값으로부터 토크 세트포인트 값을 계산한다. 마지막으로, 모터 제어기는 토크 세트포인트 값으로부터 모터의 적절한 전기 작동 프로세스를 계산한다.
도 6 은 제 1 동작 모드에서의 방법의 개략적 표현을 도시하며, 본 방법은 다이오드가 전도성일 때 이 제 1 동작 모드에서 수행된다.
다이오드 전압 (U) 및 임계 값들 (S1, S2) 에 더하여, 다이오드 전류 (I) 가 또한 여기에 포함된다. 다이오드 전류 (I) 를 계산하기 위해 회수 전류 (RS) 및 커패시터 전류 (I_C) 가 결정된다. 회수 전류 (RS) 는 특히 마이크로제어기인 연산 유닛에서 3개의 모터 단자 전압들 (MS) 의 측정 및 모터 페이스 전류들 (PS) 의 측정으로부터 바람직하게 계산된다. 커패시터 전류는 (제너 전압이 도달되기 전에) 커패시터의 전압의 구배 및 커패시터의 용량 값으로부터 계산된다: I_C = C * (dU / dt). 회수 전류 (RS) 와 커패시터 전류 (I_C) 사이의 차이는 다이오드 전류 (I) 를 가져온다. 다이오드 전류 (I) 가 임계 값을 초과하자마자, 다이오드가 전도하기 시작한다.
도 7 은 제 2 동작 모드에서의 방법의 개략적 표현을 도시하며, 본 방법은 회수 에너지가 또한 모터에 의해 열 에너지로 변환되는 방식으로 이 제 2 동작 모드에서 수행된다.
도 6 의 변형예로서, 최소 모터 반응성 전류 (MSS) 가 속도 제한 값 (GWB) 에 대한 계산들에 기초하여 모터 제어기로 송신된다. 이 제 2 동작 모드에서, 기본 아이디어는 모터에서의 반응성 전류가 바람직하게 증가되는 동시에, 최대 회수 전력이 정격감소 정보에 따라 감소되는 것이다. 도 5 와 비교시, 도 6 의 변형예에서, 모터에서의 반응성 전류는 공칭 모터 속도의 제한과 함께 증가된다. 모터에서의 반응성 전류를 증가시키는 것에 의해, 속도 제한 값 (GWB) 이 동시에 감소될 수 있다.
도 8 은 정규 회수 동안의 방법의 개략적 표현을 도시한다. 회수 펄스 (RP) 는 캘리브레이션을 위하여 생성되고, 압력 제어 디바이스 (PC) 로 공급된다. 이 회수 펄스 (RP) 는 역 방향으로 다이오드를 간단하게 에너자이즈하는 테스트 펄스이다. 이는 상이한 파라미터들, 예를 들어, 모터 페이즈 전류들 (PS) 및 3 개의 모터 단자 전압들 (MS) 이 측정될 수 있게 하고, 이로부터 다이오드 전류 (I) 가 계산된다. 여러 값들이 다이오드의 캘리브레이션 (K), 예를 들어, 다이오드 전압 (U) 및 다이오드 온도 (접합 온도)(T) 및 다이오드 전류 (I) 에 포함된다. 캘리브레이션 (K) 에 의해 게산된 임계 값들 (S1, S2) 은 EEPROM 메모리에 저장된다.
정규 재캘리브레이션에 대해 대안적으로 또는 이에 더하여, 초기 캘리브레이션이 제공되고, 특히 제어 디바이스의 제조 동안에 수행된다.
1: 회전 속도 제어 시스템
3: 컴퓨팅 유닛
5: 제어 루프
7: 마이크로프로세서
9: PWM 출력 유닛
11: 모터
13: 서프레서 다이오드
15: 커패시터
17a, b : 온-보드 전력 공급 장치
19: B6 브릿지
21: 페이즈 저항기들
S1 : 제 1 임계 값
S2 : 제 2 임계 값
PC : 압력 제어 디바이스
GR : 속도 감소
SC : 속도 제어기
MC : 모터 제어기
M : 모터
LF : 전력 팩터
GBW : 속도 제한 값
U : 역방향에서의 다이오드 전압
I : 역방향에서의 다이오드 전류
RS : 회수 전력
MSS : 모터 반응성 전류
MS : 모터 단자 전압들
PS : 모터 페이즈 전류들
EEPROM : 메모리
K : 캘리브레이션
T : 다이오드 (접합) 온도
RP : 회수 펄스

Claims (10)

  1. 차량의 제어 디바이스에서 서프레서 다이오드 (13) 를 보호하기 위하여 모터 (11)의 회전 속도 또는 토크를 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 서프레서 다이오드 (13) 는 상기 모터 (11) 의 회수 에너지를 열 에너지로 변환하고,
    상기 방법에 대해 하기 단계들:
    - 상기 서프레서 다이오드 (13) 의 현재 접합 온도 (T) 및 다이오드 전압 (U) 중 적어도 하나를 결정하는 단계,
    - 상기 서프레서 다이오드 (13) 의 접합 온도 (T) 가 미리 정해진 접합 온도 제한 값을 초과하지 않는 방식으로 상기 현재 접합 온도 (T) 및 다이오드 전압 (U) 중 적어도 하나에 의해 상기 모터 (11) 의 회전 속도 또는 토크를 제어하는 단계
    를 수행하는 것을 특징으로 하는 모터의 회전 속도 또는 토크를 제어하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    정격감소 정보 (derating information) 가 상기 방법을 수행하는데 사용되고, 상기 접합 온도 (T) 또는 다이오드 전압 (U) 과 전력 팩터 (LF) 사이의 의존성이 상기 정격감소 정보에 저장되는 것을 특징으로 하는 모터의 회전 속도 또는 토크를 제어하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    현재 회수 전력 (current recuperation power) 이 상기 방법을 수행하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 모터의 회전 속도 또는 토크를 제어하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법에 대해 하기 단계들:
    - 현재 다이오드 전압 (U) 을 측정하는 단계,
    - 상기 모터 (11) 의 현재 회수 전력을 결정하는 단계,
    - 상기 다이오드 전압 (U) 및 정격감소 정보를 사용하여 전력 팩터 (LF) 를 결정하는 단계,
    - 상기 현재 회수 전력으로 상기 전력 팩터 (LF) 를 곱하는 것에 의해 목표 전력을 결정하는 단계,
    - 상기 목표 전력에 의해 속도 제한 값 (GBW) 을 결정하는 단계,
    - 상기 속도 제한 값 (GBW) 에 기초하여 상기 모터 (11) 의 회전 속도를 제한하는 단계
    를 수행하는 것을 특징으로 하는 모터의 회전 속도 또는 토크를 제어하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 서프레서 다이오드 (13) 가 전도성인지의 여부가 결정되고, 상기 서프레서 다이오드 (13) 가 전도성인 경우에만 상기 방법이 수행되는, 모터의 회전 속도 또는 토크를 제어하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    회수 에너지는 상기 모터 (11) 에 의해 열 에너지로 변환되는 것을 특징으로 하는 모터의 회전 속도 또는 토크를 제어하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 서프레서 다이오드 (13) 가 캘리브레이션되고, 이를 위하여 하기 단계들:
    - 상기 서프레서 다이오드 (13) 의 역방향으로의 전류 (I) 로 상기 서프레서 다이오드 (13) 를 에너자이즈하는 단계,
    - 상기 다이오드 전압 (U) 을 측정하는 단계,
    - 상기 접합 온도 (T) 를 측정하는 단계
    를 수행하는 것을 특징으로 하는 모터의 회전 속도 또는 토크를 제어하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 캘리브레이션은 정규 재캘리브레이션으로서 수행되는 것을 특징으로 하는 모터의 회전 속도 또는 토크를 제어하기 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하기 위한 회전 속도 제어 시스템으로서,
    제어 루프 (5) 및 컴퓨팅 유닛 (3) 을 갖는, 회전 속도 제어 시스템.
  10. 제 9 항에 따른 회전 속도 제어 시스템 (1) 을 갖는, 차량을 위한 제어 디바이스.
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