KR102645356B1 - Apparatus and method for detecting of inverter current sensor fault - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시 형태는, 3상 전류(ia, ib, ic) 측정 및 유효성을 체크하는 측정부(210)와, 상기 3상 전류 중 각 상 사이의 전류를 각각 정지좌표계 α-β축 전류로 변환하는 변환부(220)와, 상기 변환된 각각의 전류벡터에 대해 크기의 최대값과 최소값의 차이를 계산하는 계산부(230)와, 상기 계산된 최대값과 최소값의 차이를 비교하여 고장센서를 검출하는 검출부(240) 및 상기 검출된 고장센서를 고려하여 전류 오차를 피드백하는 환류부(250)를 포함하는 인버터 전류센서 폴트 인식장치를 제공할 수 있다.One embodiment of the present invention includes a measuring unit 210 that measures and checks the effectiveness of three-phase currents (ia, ib, ic), and measures the current between each phase among the three-phase currents as α-β axis currents in a stationary coordinate system. a conversion unit 220 that converts the current vector into An inverter current sensor fault recognition device can be provided, including a detection unit 240 that detects a sensor and a freewheeling unit 250 that feeds back a current error in consideration of the detected fault sensor.
Description
본 발명은 인버터 전류센서 폴트 인식장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3상 전류값을 센싱하여 어느 상의 전류센서에 폴트가 발생했는지를 인식할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an inverter current sensor fault recognition device and method. More specifically, it relates to an inverter current sensor fault recognition device and method that senses three-phase current values and recognizes which phase of the current sensor has a fault.
석유자원의 유한성 및 환경문제의 대두로 인해 기존의 내연기관 자동차가 전기자동차로 빠르게 대체되고 있다. 기존의 내연기관을 통해 구동력을 발생시키는 기존 자동차와 비교하여 전기자동차는 전기모터 기반의 구동 시스템을 가진다. 현재 전기 자동차는 ISO26262 규격에 따른 기능안전(Functional safety)에 대한 중요성이 커지고 있다. ISO26262 이란 전자/전기 시스템의 오류로 인한 사고를 방지하기 위해서 제정한 자동차 규격이며, 이를 위해서는 전기자동차에서는 모터제어와 모터제어 유닛에 고장에 따른 위험도를 분석하게 되며, 모터제어장치 수행 해야 하는 안전 목표(safety goal)은 크게 두 가지이다. 즉, 의도되지 않은 전기자동차의 가속 금지되어야 하며, 비상시 모터제어기(인버터)의 고전압을 능동/수동으로 방전시킬 수 있어야 한다. Due to the finiteness of oil resources and the emergence of environmental problems, existing internal combustion engine vehicles are rapidly being replaced by electric vehicles. Compared to existing vehicles that generate driving force through a conventional internal combustion engine, electric vehicles have a driving system based on an electric motor. Currently, the importance of functional safety according to ISO26262 standards is increasing for electric vehicles. ISO26262 is an automobile standard established to prevent accidents due to errors in electronic/electrical systems. To this end, in electric vehicles, the risk due to failure in the motor control and motor control unit is analyzed, and the safety goals that the motor control device must perform are determined. There are two main safety goals. In other words, unintentional acceleration of electric vehicles must be prohibited, and the high voltage of the motor controller (inverter) must be able to be actively/passively discharged in an emergency.
오늘날 3상 PWM 인버터는 가변속 모터 제어나 무정전 전원장치, 능동전력필터 등 다양한 산업 분야에 널리 사용되고 있다. PWM 인버터는 대게 모터의 토크를 제어하거나 전원장치에 전기를 제어 하게 된다. 이를 위해서는 안정적인 전류제어가 필수적이다. 전류를 제어하기 위해서는 전류센서를 통하여 페루프 제어 시스템을 만들게 된다. 그러나 전류센서와 센서에 관련된 회로의 고장은 전류제어의 안정성에 큰 문제를 만들게 된다. 이는 모터에서는 큰 진동토크가 발생할 수 있으며 전력을 제어하는 장치는 출력전압에 영향을 줄 수 있어서 높은 신뢰성을 요구하는 제품에는 전류센서의 폴트에 대한 대책이 필요하다. Today, three-phase PWM inverters are widely used in various industrial fields such as variable speed motor control, uninterruptible power supplies, and active power filters. PWM inverters usually control the torque of a motor or control electricity to a power supply. For this purpose, stable current control is essential. To control the current, a loop control system is created using a current sensor. However, failure of the current sensor and the circuit related to the sensor creates a major problem in the stability of current control. This can cause a large vibration torque in the motor, and devices that control power can affect the output voltage, so products that require high reliability need measures against current sensor faults.
선행문헌 : 한국 공개특허 10-2017-0090149Prior literature: Korean patent publication 10-2017-0090149
상기 선행문헌은, 인버터 고장 진단 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 3상 PWM 인버터에서 추가적인 하드웨어 소자를 사용하지 않고 기존의 주 제어기에서 사용되는 신호들인 각 상의 전류 신호를 이용하여 실시간으로 스위치의 개방고장 검출 및 고장 스위치를 식별할 수 있는 인버터 고장 진단 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 선행문헌에서는 측정부를 통하여 3상 전류를 측정하는 단계, 측정한 3상 전류를 정지좌표계 축 전류로 변환하는 단계, 변환한 전류에서 벡터 위상각을 계산하는 단계, 계산한 벡터 위상각에 기반하여 섹터 구간을 구분하는 단계, 구분한 섹터 구간에 기반하여, 고장 검출 변수를 생성하는 단계및 생성한 고장 검출 변수와 제 1 임계값을 비교하여 인버터의 고장 여부를 판단하는 단계를 포함한 인버터 고장 진단방법에 대해 개시하고 있다.The prior literature relates to an inverter failure diagnosis method and device, which detects open failure of a switch in real time by using the current signals of each phase, which are signals used in the existing main controller, without using additional hardware elements in a three-phase PWM inverter. It relates to an inverter fault diagnosis method and device capable of detecting and identifying faulty switches. In prior literature, the steps of measuring three-phase current through a measuring unit, converting the measured three-phase current into a stationary coordinate system axis current, calculating the vector phase angle from the converted current, and determining the sector based on the calculated vector phase angle An inverter failure diagnosis method including the step of dividing a section, generating a fault detection variable based on the divided sector section, and comparing the generated fault detection variable with a first threshold to determine whether the inverter has failed. It is starting about.
이처럼 3상 전류를 측정하여 인버터의 고장을 감지하기 위한 다양한 방법이 제시되고 있다. In this way, various methods have been proposed to detect inverter failure by measuring three-phase current.
본 발명의 일실시형태는, 3상 모터를 구동시키는 3상 전류 각각을 센싱하고 어느 상에 오류가 발생했는지를 검출할 수 있는 인버터 전류센서 폴트 인식장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. One embodiment of the present invention aims to provide an inverter current sensor fault recognition device and method that can sense each of the three-phase currents that drive a three-phase motor and detect which phase a fault has occurred.
본 발명의 일실시 형태는, 3상 전류(ia, ib, ic) 측정 및 유효성을 체크하는 측정부(210)와, 상기 3상 전류 중 각 상 사이의 전류를 각각 정지좌표계 α-β축 전류로 변환하는 변환부(220)와, 상기 변환된 각각의 전류벡터에 대해 크기의 최대값과 최소값의 차이를 계산하는 계산부(230)와, 상기 계산된 최대값과 최소값의 차이를 비교하여 고장센서를 검출하는 검출부(240) 및 상기 검출된 고장센서를 고려하여 전류 오차를 피드백하는 환류부(250)를 포함하는 인버터 전류센서 폴트 인식장치를 제공할 수 있다.One embodiment of the present invention includes a measuring unit 210 that measures and checks the effectiveness of three-phase currents (ia, ib, ic), and measures the current between each phase among the three-phase currents as α-β axis currents in a stationary coordinate system. a conversion unit 220 that converts the current vector into An inverter current sensor fault recognition device can be provided, including a detection unit 240 that detects a sensor and a freewheeling unit 250 that feeds back a current error in consideration of the detected fault sensor.
상기 측정부에서는, 3상 전류 각각의 센서값 및 3상 전류의 합이 각각 정상영역에 해당하는지를 검토할 수 있다.In the measuring unit, it is possible to check whether each sensor value of the three-phase current and the sum of the three-phase current fall within the normal region.
상기 검출부는, 상기 변환된 각각의 전류벡터 중, 상기 계산된 최대값과 최소값의 차이가 최소인 것을 찾을 수 있다. The detector may find the smallest difference between the calculated maximum and minimum values among each of the converted current vectors.
본 발명의 다른 실시형태는, 3상 전류(ia, ib, ic) 측정 및 유효성을 체크하는 단계와, 상기 3상 전류 중 각 상 사이의 전류를 각각 정지좌표계 α-β축 전류로 변환하는 변환단계와, 상기 변환된 각각의 전류벡터에 대해 크기의 최대값과 최소값의 차이를 계산하는 계산단계와, 상기 계산된 최대값과 최소값의 차이를 비교하여 고장센서를 검출하는 검출단계 및 상기 검출된 고장센서를 고려하여 전류 오차를 피드백하는 환류단계를 포함하는 인버터 전류센서 폴트 인식방법을 제공할 수 있다. Another embodiment of the present invention includes measuring and checking the effectiveness of three-phase currents (ia, ib, ic), and converting the current between each phase among the three-phase currents into stationary coordinate α-β axis currents. A calculation step of calculating the difference between the maximum and minimum magnitudes for each converted current vector, a detection step of detecting a fault sensor by comparing the difference between the calculated maximum and minimum values, and the detected It is possible to provide an inverter current sensor fault recognition method that includes a freewheeling step of feedbacking the current error by considering the fault sensor.
본 발명의 일실시형태에 따르면, 3상 모터를 구동시키는 3상 전류 각각을 센싱하고 어느 상에 오류가 발생했는지를 검출할 수 있는 인버터 전류센서 폴트 인식장치 및 방법을 얻을 수 있다. 이를 통하여 폴트가 발생한 전류센서를 고립시키고 인버터 및 삼상 전력변환시스템에서 결함 감내 운전(Fault tolerant operation)을 가능하게 해주며 한상에서만 전류센서가 오차가 발생한 경우는 100%까지 정상 운전 가능 하다. 또한, 전류센서 값의 폴트값을 계산할 때 오직 삼상 전류센서 값으로만 판단한다. 다른 외부 센서(전압센서, 회전자 위치 센서)들의 영향을 전혀 받지 않은 강인한 방법이다. According to one embodiment of the present invention, it is possible to obtain an inverter current sensor fault recognition device and method that can sense each of the three-phase currents that drive a three-phase motor and detect which phase a fault has occurred. Through this, the faulty current sensor is isolated and fault tolerant operation is possible in the inverter and three-phase power conversion system. If an error occurs in the current sensor in only one phase, normal operation is possible up to 100%. Additionally, when calculating the fault value of the current sensor value, only the three-phase current sensor value is judged. It is a robust method that is not affected at all by other external sensors (voltage sensor, rotor position sensor).
도 1은, 전기자동차에서 전류센서의 폴트를 인식하는 기본적인 방안을 보여주는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 인버터 전류센서 폴트 인식장치의 구성도이다.
도 3은, 3상의 전류 각각을 센싱시 측정된 전류의 센싱값 및 이를 α-β축 전류로 변환시킨 그래프이다.
도 4는 각각의 전류벡터에 대해 크기의 최대값과 최소값의 차이를 계산하는 방법을 도시하였다.
도 5는, 본 발명의 일실시형태에 따른 인버터 전류센서 폴트 인식장치의 검출부에서 진행되는 프로세스를 나타낸 도면이다.
도 6은, 본 발명의 일실시형태에 따른 인버터 전류센서 폴트 인식장치에서 3상 전류센서 중 b상 전류 센서에 오류가 발생한 것을 나타내는 그래프이다.
도 7은, 본 발명의 일실시형태에 따른 인버터 전류센서 폴트 인식장치에서 3상 전류센서 중 a상 전류 센서에 오류가 발생한 것을 나타내는 그래프이다.
도 8은, 본 발명의 일실시형태에 따른 인버터 전류센서 폴트 인식장치에서 α,β 전류를 결정하는 과정을 도시한 도면이다. Figure 1 is a diagram showing a basic method for recognizing a fault of a current sensor in an electric vehicle.
Figure 2 is a configuration diagram of an inverter current sensor fault recognition device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the sensed value of the current measured when sensing each of the three-phase currents and converting this into α-β axis current.
Figure 4 shows a method of calculating the difference between the maximum and minimum magnitudes for each current vector.
Figure 5 is a diagram showing a process that occurs in the detection unit of the inverter current sensor fault recognition device according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a graph showing that an error occurred in the b-phase current sensor among the three-phase current sensors in the inverter current sensor fault recognition device according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a graph showing that an error occurs in the a-phase current sensor among the three-phase current sensors in the inverter current sensor fault recognition device according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram showing the process of determining α and β currents in the inverter current sensor fault recognition device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은, 전기자동차에서 전류센서의 폴트를 인식하는 기본적인 방안을 보여준다. 도 1의 (a)는 하드웨어의 구성을 도시한 것이고, 도 1의 (b)는 정상/비정상 영역을 체크하는 예를 도시한 것이다. 이러한 형태에서는 전류 컨버터의 전단에 센서를 부착하여 전류 컨버터로 입력되는 전류를 센싱할 수 있다. 센서의 유효성을 체크하기 위해서 센서를 정상/비정상 영역으로 나누어 작동시킨다. 비정상영역에서 운전이 지속되면 센서의 단선/단락으로 인식하게 된다. 그러나 이러한 경우에는 센서값이 정상영역에 있지만 센서의 폴트가 발생한 경우에 대해서는 동작할 수 없다. Figure 1 shows a basic method for recognizing a fault of a current sensor in an electric vehicle. Figure 1(a) shows the hardware configuration, and Figure 1(b) shows an example of checking normal/abnormal areas. In this form, a sensor can be attached to the front of the current converter to sense the current input to the current converter. In order to check the effectiveness of the sensor, the sensor is divided into normal/abnormal areas and operated. If operation continues in the abnormal area, it is recognized as a sensor disconnection/short circuit. However, in this case, although the sensor value is in the normal range, it cannot operate if a sensor fault occurs.
도 2는, 본 발명의 일실시형태에 따른 인버터 전류센서 폴트 인식장치의 구성도이다.Figure 2 is a configuration diagram of an inverter current sensor fault recognition device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 실시형태에 다른 인버터 전류센서 폴트 인식장치(200)는 측정부(210), 변환부(220), 계산부(230), 검출부(240) 및 환류부(250)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the inverter current sensor fault recognition device 200 according to this embodiment includes a measurement unit 210, a conversion unit 220, a calculation unit 230, a detection unit 240, and a reflux unit 250. It can be included.
도 2는 본 실시형태에 따른 전기자동차 구동 인버터의 전류 센싱과정을 나타낸다. 본 실시형태에서 전기자동차의 모터를 제어하는 전류는 인버터(201), 게이트 드라이버(202), 파워모듈(203)을 통해 전기모터(204)로 전달될 수 있다. 이 때, 상기 파워모듈(203)에서 전기모터(204)로 전달되는 전류는 3상 전류일 수 있다.Figure 2 shows the current sensing process of the electric vehicle driving inverter according to this embodiment. In this embodiment, the current that controls the motor of the electric vehicle may be transmitted to the electric motor 204 through the inverter 201, gate driver 202, and power module 203. At this time, the current transmitted from the power module 203 to the electric motor 204 may be a three-phase current.
측정부(210)는 상기 파워모듈(203)에서 전기모터(204)로 전달되는 3상 전류(ia, ib, ic)를 측정하고 유효성을 체크할 수 있다. 전류의 유효성을 체크하는 방법은 도 1에서 도시한 바와 같이, 측정된 센싱값이 정상영역에 있는지 여부를 체크할 수 있다. 본 실시형태에서는, 3상의 전류 각각의 센싱값이 정상영역에 있는지 여부를 체크하며, 또한, 3상 전류 각각의 합이 정상영역에 있는지를 체크할 수 있다. 모든 상에서 측정되는 전류 센싱값의 합(isum)은 0에 가까운 값으로 형성되면 세가지 상의 전류센서가 유효한 값이라고 판단할 수 있다. 그리고 각 상에서 측정된 값의 유효영역 체크와 전류센서값의 유효한 영역을 판단후 유효성 체크결과(η)를 만들게 된다. 센싱값에 대한 유효성 체크결과는 아래의 표로 나타낼 수 있다. The measuring unit 210 can measure the three-phase current (ia, ib, ic) transmitted from the power module 203 to the electric motor 204 and check its validity. As shown in FIG. 1, a method of checking the validity of the current can check whether the measured sensing value is in the normal range. In this embodiment, it is possible to check whether the sensing value of each of the three phase currents is in the normal region, and also to check whether the sum of each of the three phase currents is in the normal region. If the sum (i sum ) of the current sensing values measured in all phases is close to 0, the three phase current sensors can be judged to be valid values. Then, after checking the effective area of the value measured in each phase and determining the valid area of the current sensor value, a validity check result (η) is created. The validity check results for the sensing values can be expressed in the table below.
위의 표에서, η가 0 인 경우에는 모든 센서값 및 전류의 합이 정상이며, η가 2~4 까지는 비정상영역의 센서값이 확인이 되므로 고장난 전류센서의 위치를 정확히 알 수 있다. 그러나 η가 1인 경우에는 각각의 상에 대한 전류 센서값은 정상으로 나타나므로 고장난 전류센서의 위치를 정확히 알 수 없는 문제점이 발생한다. In the table above, when η is 0, the sum of all sensor values and currents is normal, and when η is 2 to 4, sensor values in the abnormal area are confirmed, so the location of the failed current sensor can be accurately known. However, when η is 1, the current sensor value for each phase appears normal, resulting in the problem of not being able to accurately determine the location of the faulty current sensor.
본 실시형태에 따른 인버터 전류센서 폴트 인식장치(200)에서는 상기 측정부(210)에서 폴트값(η)이 1인 경우, 3상 각각의 전류 센서 중 고장난 전류센서를 찾아내기 위해 사용될 수 있다. The inverter current sensor fault recognition device 200 according to this embodiment can be used to find a failed current sensor among each of the three-phase current sensors when the fault value (η) in the measuring unit 210 is 1.
변환부(220)는, 상기 3상 전류 중 각 상 사이의 전류를 각각 정지좌표계 α-β축 전류로 변환할 수 있다. The conversion unit 220 may convert the current between each phase among the three-phase currents into stationary coordinate system α-β axis currents.
먼저, 3상 전류가 모두 유효할 때는 다음과 같이 전류를 α-β축 전류로 변환시킬 수 있다.First, when all three phase currents are valid, the current can be converted to α-β axis current as follows.
만약 유효한 전류값이 2상만 있을 경우에는 다음과 같이 a, b, c 상 전류를 α-β축 전류로 변환시킬 수 있다. If there are only two effective current values, the a, b, and c phase currents can be converted to α-β axis current as follows.
a 상 및 b 상 전류만 유효한 경우,If only a-phase and b-phase currents are valid,
b 상 및 c 상 전류만 유효한 경우,If only b-phase and c-phase currents are valid,
a 상 및 c 상 전류만 유효한 경우,If only a-phase and c-phase currents are valid,
로 변환시킬 수 있다. It can be converted to .
도 3의 (a) 및 (b)에서는 3상의 전류 각각이 센싱시 측정된 전류의 센싱값(a) 및 이를 α-β축 전류로 변환시킨 그래프(b)를 나타내고 있다. Figures 3 (a) and (b) show the sensed value (a) of the current measured when each of the three-phase currents is sensed and a graph (b) obtained by converting this to α-β axis current.
도 3을 참조하면, 본 실시형태에서는 b 상 전류에 에러가 발생한 경우를 보여준다. 즉, b상 전류의 측정값에 오류가 발생하였고, 이를 기반으로 α-β축 전류로 변환시 b 상 전류를 사용하지 않고 a상 및 c상 전류값을 이용할 경우에는 원형의 궤적(trajectory)을 나타내나, b상 전류값에 오류가 있으므로 b 상 전류를 이용하는 a-b상 전류값 및 b-c 상 전류값에 대한 α-β축 전류 변환 그래프는 타원형태로 궤적(trajectory)이 그려지게 된다. Referring to FIG. 3, this embodiment shows a case where an error occurs in the b-phase current. In other words, an error occurred in the measured value of the b-phase current, and based on this, when converting to α-β axis current, if the a-phase and c-phase current values are used instead of the b-phase current, a circular trajectory is displayed. However, since there is an error in the b-phase current value, the α-β axis current conversion graph for the a-b phase current value and the b-c phase current value using the b-phase current is drawn in an elliptical shape.
계산부(230)에서는 상기 변환된 각각의 전류벡터에 대해 크기의 최대값과 최소값의 차이를 계산할 수 있다. The calculation unit 230 can calculate the difference between the maximum and minimum magnitudes for each converted current vector.
도 4에서는 각각의 전류벡터에 대해 크기의 최대값과 최소값의 차이를 계산하는 방법을 도시하였다.Figure 4 shows a method of calculating the difference between the maximum and minimum magnitudes for each current vector.
도 4를 참조하면, 전류 센서값이 모두 정상인 경우(η=0)에는 상기 수학식 1에 의해 iα 및 iβ 를 구할 수 있다. 본 실시형태에서 상기 변환부(220)에서는 각각의 전류벡터에 대해 크기의 최대값과 최소값의 차이를 계산하는 것은 η= 1로서 어느 전류센서에 오류가 있는지를 알아내기 위해서 사용될 수 있다. 즉, 3상 전류 센서 중 a 상 및 b 상의 전류센서에서 측정된 전류로부터 α-β축 전류 변환된 iα1 및 iβ1 을 구하고, 3상 전류 센서 중 b 상 및 c 상의 전류센서에서 측정된 전류로부터 α-β축 전류 변환된 iα2 및 iβ2 을 구하며, 3상 전류 센서 중 a 상 및 c 상의 전류센서에서 측정된 전류로부터 α-β축 전류 변환된 iα3 및 iβ3 을 구할 수 있다. 상기 계산부(230)에서는 상기 iα1 및 iβ1 의 크기인 imag1을 구하고 그 최대값 및 최소값의 차이 Δimag1 을 구할수 있다. 또한, 상기 iα2 및 iβ2 의 크기인 imag2을 구하고 그 최대값 및 최소값의 차이 Δimag2 을 구할수 있다. 또한, 상기 iα3 및 iβ3 의 크기인 imag3을 구하고 그 최대값 및 최소값의 차이 Δimag3 을 구할수 있다. Referring to FIG. 4, when all current sensor values are normal (η=0), i α and i β can be obtained using
검출부(240)는, 상기 계산부에서 계산된 Δimag1 , Δimag2 , 및 Δimag3 을 비교하여 고장센서를 검출할 수 있다. The detection unit 240 calculates Δi mag1 , Δi mag2 , and A faulty sensor can be detected by comparing Δi mag3 .
도 5는, 본 발명의 일실시형태에 따른 인버터 전류센서 폴트 인식장치의 검출부에서 진행되는 프로세스를 도시하였다.Figure 5 shows a process that occurs in the detection unit of the inverter current sensor fault recognition device according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에서는, 먼저 Δimag1 과 Δimag2 를 비교(541)하여 Δimag1이 Δimag2 보다 작으면 Δimag1을 Δimag3 과 비교한다(542). 이 때 Δimag1이 Δimag3 보다 작으면 c 상 전류 센서가 고장난 것으로 검출(ξ=1)할 수 있고(543), Δimag1이 Δimag3 보다 크면 b상 전류 센서가 고장난 것으로 검출(ξ=3)할 수 있다(545). In this embodiment, Δi mag1 and Δi mag2 are first compared (541), and if Δi mag1 is smaller than Δi mag2 , Δi mag1 is compared with Δi mag3 (542). At this time, if Δi mag1 is less than Δi mag3 , the c-phase current sensor can be detected as broken (ξ=1) (543), and if Δi mag1 is greater than Δi mag3 , the b-phase current sensor can be detected as broken (ξ=3). It can be done (545).
Δimag1과 Δimag2를 비교(541)하여 Δimag1이 Δimag2보다 크면 Δimag2를 Δimag3 과 비교(544)할 수 있다. 이 때, Δimag3 이 Δimag2보다 크면 a상 전류 센서가 고장난 것으로 검출(ξ=2)할 수 있고(546), Δimag2가 Δimag3 보다 크면 b상 전류 센서가 고장난 것으로 검출(ξ=3)할 수 있다(543). Δi mag1 and Δi mag2 can be compared (541), and if Δi mag1 is greater than Δi mag2 , Δi mag2 can be compared with Δi mag3 (544). At this time, if Δi mag3 is greater than Δi mag2 , the a-phase current sensor can be detected as broken (ξ=2) (546), and if Δi mag2 is greater than Δi mag3 , the b-phase current sensor can be detected as broken (ξ=3). It can be done (543).
도 8에서는 상기 도 2 및 도 5에서 설명된 과정을 통해 계산된 η값 및 ξ값을 이용하여 α,β 전류를 결정하는 과정을 도시한 도면이다. FIG. 8 is a diagram illustrating the process of determining α and β currents using the η and ξ values calculated through the process described in FIGS. 2 and 5 above.
환류부(250)는 상기 검출부(240)에서 검출된 고장센서를 고려하여 전류 오차를 인버터로 피드백할 수 있다. The reflux unit 250 can feed back the current error to the inverter in consideration of the fault sensor detected by the detection unit 240.
이와 같이, 본 실시형태에서는 3상 전류 센서 중 오류가 생긴 전류센서를 검출하고 오류가 없는 나머지 2상의 전류센서를 통해 인버터를 제어함으로써 전기자동차의 작동을 유지하면서 비상운전모드로 전환되도록 할 수 있다. In this way, in this embodiment, by detecting the current sensor with an error among the three-phase current sensors and controlling the inverter through the remaining two-phase current sensors without errors, it is possible to switch to the emergency operation mode while maintaining the operation of the electric vehicle. .
도 6은, 본 발명의 일실시형태에 따른 인버터 전류센서 폴트 인식장치에서 3상 전류센서 중 b상 전류 센서에 오류가 발생한 것을 나타내는 그래프이다. 도 6의 (a)는 본 실시형태에 따른 인버터 전류센서 폴트 인식장치 중 측정부에서 측정되는 3상 전류 그래프를 나타낸다. 그래프에서 볼 수 있듯이, b 상 전류센서에 오류가 발생하였음을 알 수 있다. 특히, b상 전류센서 폴트 값은 정상 범위안에 있으며 크기에 오차만 발생한 상황인 것을 알 수 있다. 도 6의 (b)는 상기 각 상의 전류센서 측정값을 α-β축 전류 변환(변환부)하고, 계산부에서 계산된 Δimag1 , Δimag2 , 및 Δimag3 값을 나타내는 그래프이다. 그래프에서 Δimag1 , 및 Δimag2 는 그 크기가 증가되나, Δimag3은 크기가 변하지 않음을 볼 수 있다. Δimag3 은 iα3 및 iβ3 의 크기인 imag3을 구하고 그 최대값 및 최소값의 차이를 구한 것이므로, iα3 및 iβ3 으로 변환되는 a상 전류 및 c상 전류값에 오류가 없음을 알 수 있다. 도 6의 (c)는 본 실시예에서 η 값 및 ζ값을 나타내는 그래프이다. 본 실시예에서 η=1이다. 이 결과에 따라서 Δimag1 , Δimag2 , 및 Δimag3 값이 계산 된 것을 볼 수 있다. Δimag1와 Δimag2 는 증가하지만 Δimag3는 0 인 것을 확인 할 수 있다. 제안된 알고리즘으로 ζ=3이 계산되게 된다. a상 전류와 c상 전류는 이상이 없다는 뜻이다. Figure 6 is a graph showing that an error occurred in the b-phase current sensor among the three-phase current sensors in the inverter current sensor fault recognition device according to an embodiment of the present invention. Figure 6 (a) shows a three-phase current graph measured in the measurement unit of the inverter current sensor fault recognition device according to this embodiment. As can be seen in the graph, it can be seen that an error occurred in the b-phase current sensor. In particular, it can be seen that the b-phase current sensor fault value is within the normal range and only an error in size occurred. Figure 6 (b) shows the α-β axis current conversion (conversion unit) of the current sensor measurement values of each phase, and Δi mag1 , Δi mag2, and Δi mag2 calculated in the calculation unit. This is a graph showing the Δi mag3 value. In the graph, Δi mag1 and Δi mag2 increase in size, but Δi mag3 You can see that the size does not change. Since Δi mag3 is obtained by calculating i mag3 , which is the size of i α3 and i β3 , and obtaining the difference between its maximum and minimum values, it can be seen that there is no error in the a-phase current and c-phase current values converted to i α3 and i β3 . . Figure 6(c) is a graph showing the η value and ζ value in this example. In this example, η=1. According to this result, Δ<i> mag1 , Δ<i> mag2 , and You can see that the Δi mag3 value was calculated. Δi mag1 and Δi mag2 increase, but It can be confirmed that Δi mag3 is 0. With the proposed algorithm, ζ=3 is calculated. This means that there is no problem with the a-phase current and c-phase current.
도 7은, 본 발명의 일실시형태에 따른 인버터 전류센서 폴트 인식장치에서 3상 전류센서 중 a상 전류 센서에 오류가 발생한 것을 나타내는 그래프이다. 도 7의 (a)는 본 실시형태에 따른 인버터 전류센서 폴트 인식장치 중 측정부에서 측정되는 3상 전류 그래프를 나타낸다. 도 6과는 다르게 a상의 전류센서 값은 정상범위 이지만 폴트가 발생한 결과이며 따라서 η=1이다. 도 7의 (b)는 상기 각 상의 전류센서 측정값을 α-β축 전류 변환(변환부)하고, 계산부에서 계산된 Δimag1 , Δimag2 , 및 Δimag3 값을 나타내는 그래프이다. 그래프에서 Δimag1 , 및 Δimag3 는 그 크기가 증가되나, Δimag2은 크기가 변하지 않음을 볼 수 있다. Δimag2 은 iα2 및 iβ2 의 크기인 imag2을 구하고 그 최대값 및 최소값의 차이를 구한 것이므로, iα2 및 iβ2 으로 변환되는 b상 전류 및 c상 전류값에 오류가 없음을 알 수 있다. 도 7의 (c)는 본 실시예에서 η 값 및 ζ값을 나타내는 그래프이다. 본 실시예에서 η=1이다. 이 결과에 따라서 Δimag1 , Δimag2 , 및 Δimag3 값이 계산 된 것을 볼 수 있다. Δimag1와 Δimag3 는 증가하지만 Δimag0는 0 인 것을 확인 할 수 있다. 제안된 알고리즘으로 ζ=2이 계산되게 된다. b상 전류와 c상 전류는 이상이 없다는 뜻이다. Figure 7 is a graph showing that an error occurs in the a-phase current sensor among the three-phase current sensors in the inverter current sensor fault recognition device according to an embodiment of the present invention. Figure 7 (a) shows a three-phase current graph measured in the measurement unit of the inverter current sensor fault recognition device according to this embodiment. Unlike Figure 6, the current sensor value of phase a is in the normal range, but this is the result of a fault and therefore η = 1. Figure 7 (b) shows the α-β axis current conversion (conversion unit) of the current sensor measurement values of each phase, and Δi mag1 , Δi mag2, and Δi mag2 calculated in the calculation unit. This is a graph showing the Δi mag3 value. In the graph, Δi mag1 and Δi mag3 increase in size, but Δi mag2 increases in size. You can see that the size does not change. Since Δi mag2 is obtained by calculating i mag2 , which is the size of i α2 and i β2 , and obtaining the difference between its maximum and minimum values, it can be seen that there is no error in the b-phase current and c-phase current values converted to i α2 and i β2 . . Figure 7(c) is a graph showing the η value and ζ value in this example. In this example, η=1. According to this result, Δ<i> mag1 , Δ<i> mag2 , and You can see that the Δi mag3 value was calculated. Δi mag1 and Δi mag3 increase, but It can be confirmed that Δi mag0 is 0. With the proposed algorithm, ζ=2 is calculated. This means that there is no abnormality in the b-phase current and c-phase current.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시형태 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments and examples, those skilled in the art may modify the present invention in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following patent claims. and that it can be changed.
210 : 측정부 220 : 변환부
230 : 계산부 240 : 검출부
250 : 환류부210: measurement unit 220: conversion unit
230: calculation unit 240: detection unit
250: Reflux section
Claims (4)
상기 3상 전류 센서 중 a 상 및 b 상의 전류센서에서 측정된 전류로부터 α-β축 전류 변환된 iα1 및 iβ1, b 상 및 c 상의 전류센서에서 측정된 전류로부터 α-β축 전류 변환된 iα2 및 iβ2, 3상 전류 센서 중 a 상 및 c 상의 전류센서에서 측정된 전류로부터 α-β축 전류 변환된 iα3 및 iβ3 을 구하는 변환단계;
상기 iα1 및 iβ1 의 크기인 imag1을 구하고 그 최대값 및 최소값의 차이 Δimag1 , 상기 iα2 및 iβ2 의 크기인 imag2을 구하고 그 최대값 및 최소값의 차이 Δimag2, 및 상기 iα3 및 iβ3 의 크기인 imag3을 구하고 그 최대값 및 최소값의 차이 Δimag3 을 구하는 계산단계;
상기 Δimag1 과 Δimag2 를 비교하여 Δimag1이 Δimag2 보다 작으면 Δimag1을 Δimag3 과 비교하되, 이 때 Δimag1이 Δimag3 보다 작으면 c 상 전류 센서가 고장난 것으로 검출(ξ=1)하고 상기 Δimag1이 Δimag3 보다 크면 b상 전류 센서가 고장난 것으로 검출(ξ=3)하며, 상기 Δimag1 과 Δimag2 를 비교하여 상기 Δimag1이 Δimag2보다 크면 Δimag2를 Δimag3 과 비교하되, Δimag3 이 Δimag2보다 크면 a상 전류 센서가 고장난 것으로 검출(ξ=2)하고 상기 Δimag2가 Δimag3 보다 크면 b상 전류 센서가 고장난 것으로 검출(ξ=3)하는 검출단계; 및
상기 검출된 고장센서를 고려하여 오류가 없는 나머지 2상의 전류센서를 통해 인버터를 제어하는 환류단계
를 포함하는 인버터 전류센서 폴트 인식방법.
Checking the current and effectiveness of each of the three phase currents through a three-phase current (ia, ib, ic) sensor;
Among the three-phase current sensors, i α1 and i β1 are converted into α-β axis currents from currents measured by current sensors on phases a and b, and α-β axis currents are converted from currents measured by current sensors on phases b and c. A conversion step of obtaining i α3 and i β3 converted to α-β axis current from i α2 and i β2 and the current measured by the a-phase and c -phase current sensors among the three- phase current sensors;
Find i mag1 , which is the size of i α1 and i β1 , and find the difference between its maximum and minimum values Δi mag1 , find i mag2 , which is the size of i α2 and i β2 , and find the difference between its maximum and minimum values, Δi mag2 , and i α3 . and a calculation step of calculating i mag3, which is the size of i β3 , and calculating the difference Δi mag3 between its maximum and minimum values;
The Δi mag1 and Δi mag2 are compared, and if Δi mag1 is smaller than Δi mag2 , Δi mag1 is compared with Δi mag3 . At this time, if Δi mag1 is smaller than Δi mag3 , the c-phase current sensor is detected as broken (ξ=1). If Δi mag1 is greater than Δi mag3 , it is detected that the b-phase current sensor is broken (ξ=3), and Δi mag1 and Δi mag2 are compared. If Δi mag1 is greater than Δi mag2 , Δi mag2 is compared with Δi mag3, and Δi mag1 is compared with Δi mag2. A detection step of detecting that the a-phase current sensor is broken if mag3 is greater than Δi mag2 (ξ=2) and detecting that the b-phase current sensor is broken if Δi mag2 is greater than Δi mag3 (ξ=3); and
A reflux step in which the inverter is controlled through the remaining two-phase current sensors without errors in consideration of the detected fault sensor.
Inverter current sensor fault recognition method including.
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