KR19980059259A

KR19980059259A - 전기자동차 제어장치

Info

Publication number: KR19980059259A
Application number: KR1019960078596A
Authority: KR
Inventors: 최승렬
Original assignee: 임경춘; 삼성자동차 주식회사
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1996-12-31
Publication date: 1998-10-07

Abstract

본 발명은 주전지의 전압저하시에 유도전동기의 구동토크를 일정하게 제어함으로써 주전지전압의 이상저하를 방지하여 원활한 주행을 유지할 수 있는 전기자동차 제어장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 차량구동용 유도전동기와, 유도전동기에 대한 인가전압 및 주파수를 제어하는 인버터와, 유도전동기 및 인버터에 에너지를 공급하는 주전지와, 운전자에 의해 조작되는 가속기의 위치를 검출하는 APS와, APS의 출력전압값을 변수로 하여 유도전동기로부터 소정의 구동토크를 발생하도록 인버터를 제어하는 주제어장치와, 주전지의 전압을 검출하는 전압검출수단과, 주제어장치의 최저 동작전압이상의 기준전압을 설정하는 기준전압설정수단과, 주전지의 전압과 기준전압을 비교판단하는 비교판단수단을 구비하고, 주제어장치는 주전지의 전압이 기준전압 보다도 작게 되는 경우에 유도전동기의 구동토크가 일정하게 유지되도록 인버터를 제어하는 인버터 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 제어장치가 개시된다.

Description

전기자동차 제어장치

본 발명은 가속기 위치검출 센서(APS)의 출력에 응답하여 인버터의 대한 전압 및 주파수를 제어하여 유도전동기의 구동토크를 일정하게 제어하는 전기자동차 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주전지의 전압저하시에 유도전동기의 구동토크를 일정하게 제어함으로써 주전지전압의 이상저하를 방지하여 원활한 주행을 유지할 수 있는 전기자동차 제어장치에 관한 것이다.

도 1은 인버터 및 유도전동기를 사용한 종래의 전기자동차 제어장치를 도시한 블록도로써 구동제어계를 개략적으로 보여주고 있다. 도시된 바와 같이, 1은 차량구동용 구동토크 T를 발생하는 3상 유도전동기(1)이고, 2는 유도전동기(1)에 인가하는 전압 및 주파수를 제어하기 위해 주회로인 인버터이며, 3은 유도전동기(1) 및 인버터(2)에 전력을 공급하는 주전지이다.

또한 4는 운전자에 의해 조작되는 가속기의 위치 α를 전압신호로 검출하는 가속기 위치검출 센서(AcceleraTr Position Sensor; 이하 'APS'라 함)이고, 5는 APS(4)의 검출신호 α(가속기의 열린 각도)에 대응하여 인버터(2)를 통하여 유도전동기(1)를 제어하는 인버터 제어장치로써, APS(4)의 출력전압값을 변수로 하여 유도전동기(1)가 소정의 구동토크 T를 발생하도록 PWM신호에 의해 인버터(2)에 대한 전류 및 주파수를 제어한다.

APS(4)는, 예를들어, 포텐셜미터(potentialmeter)로 구성하여 가속기의 열린 각도에 대응한 전압을 발생한다. 또한 인버터 제어장치(5)는 도 2의 함수특성에 따라 가속기의 열린 각도에 상당하는 APS(4)의 출력값 α[V]에 대략 비례하도록 구동토크 T [N·m]을 제어한다.

일반적으로 인버터 제어장치(5)에 의해 인버터(2)를 통하여 제어되는 유도전동기(1)로 인가되는 인가전압 및 주파수는 인가전압과 구동주파수의 비가 대략 일정하게 되도록 제어된다. 또한, 차량으로서의 구동성능은 도 3에 도시된 특성이 요구되어 정격치를 기준으로 한 유도전동기(1)의 회전수 No[rpm] 이하에서는 구동토크 T가 일정하게 제어되고 정격 No 이상의 고속회전 영역에서는 일정 출력제어되어 구동토크 T는 점차 감소제어된다.

따라서 회전수 0으로부터 최고 회전수까지의 광범위한 회전수 N에 걸쳐 도 3과 같은 구동토크 특성을 얻기 위해 인버터 제어장치(5)는 유도전동기(1)에 공급되는 여자전류 및 부하토크에 대응한 전류를 벡터로 계산하여 유도전동기(1)로부터 출력되는 구동토크 T를 모든 운전영역에서 지령토크와 일치시킨다. 이와 같은 벡터제어법에 의해 유도전동기(1)를 제어하는 기술은 근래 도입되어 실용화되어 있고, 널리 공지된 기술이기 때문에 상세한 동작설명은 생략한다.

따라서, 인버터(2)에 의해 유도전동기(1)를 재어하는데 있어 가속기 조작량 α에 대략 비례한 구동토크 T가 유도전동기(1)로부터 출력되어, 주전지(3)는 자신의 잔존량과는 관계없이 유도전동기(1)를 구동하기 위한 필요전력을 공급하고 있다. 이 때문에 주전지(3)의 잔존량이 적은 경우, 또는 주전지(3)의 특성이 열화한 경우 등 주전지(3)의 내부저항이 높은 상태에서 가속조작에 의해 유도전동기(1)가 고출력을 요구한 때에는 주전지(3)는 과도한 전압강하를 일으키게 된다.

전기자동차의 경우 주전지(3)의 방전말기가 검출된 때에는 적어도 충전설비가 있는 장소까지 주행할 필요가 있지만, 상기와 같은 주전지(3)의 이상전압강하가 발생하면 주전지(3)의 전압 Vb가 인버터 제어장치(5)의 최저 동작전압 Vo이하로 떨어지게 되어 차량이 갑자기 주행할 수 없게 될 염려가 있다. 또한, 차량이 주행할 수 없게 된 결과, 주전지(3)의 공급전류 Ib가 감소하므로써 주전지(3)의 전압 Vb가 상승하여 다시 차량이 주행하고, 이어 주전지(3)의 전압 Vb가 재차 저하하여 차량의 주행할 수 없는 현상이 발생하여 양호한 주행 및 가속필링을 얻을 수 없게 된다.

종래의 전기자동차 제어장치는 이상과 같이 유도전동기(1)을 구동하기 위해 필요한 전력을 주전지(3)으로부터 잔존량에 관계없이 공급하고 있기 때문에 주전지(3)의 잔존량이 적은 경우나 특성이 열화한 경우 등 주전지(3)의 내부저항이 높은 상태에서 유도전동기(1)에 대해 고출력의 구동토크 T가 요구될 때에는, 주전지(3)가 과도한 전압강하를 일으켜 제어장치(5)의 최저 동작전압 Vo 이하로 떨어지게 되어 갑자기 차량이 주행할 수 없는 상태로 되어 충전설비가 있는 장소까지 원활하게 주행할 수 없는 문제점이 있다

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주전지의 전압강하시에 유도전동기의 구동토크를 억제함으로써 주전지 전압의 이상저하에 의한 역행필링의 열화를 방지한 전기자동차 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 전기자동차 제어장치를 도시한 블록도

도 2는 일반적인 전기자동차에 있어서 가속기 위치와 구동토크와의 관계를 나타내는특성도

도 3은 일반적인 전기자동차에 있어서 회전수와 구동토크와의 관계를 나타내는 특성도

도 4는 본 발명에 따른 전기자동차 제어장치를 도시한 블록도

도 5는 본 발명에 있어서 기준번압과 주전지의 전압을 함께 나타낸 특성도

도 6은 본 발명의 동작을 보여주는 플로우 챠트

본발명에 따르면, 차량구동용 유도전동기와, 유도전동기에 대한 인가전압 및 주파수를 제어하는 인버터와, 유도전동기 및 인버터에 에너지를 공급하는 주전지와, 운전자에 의해 조작되는 가속기의 위치를 검출하는 APS와, APS의 출력전압값을 변수로 하여 유도전동기로부터 소정의 구동토크를 발생하도록 인버터를 제어하는 주제어장치와, 주전지의 전압을 검출하는 전압검출수단과, 주제어장치의 최저 동작전압이상의 기준전압을 설정하는 기준전압설정수단과, 주전지의 전압과 기준전압을 비교판단하는 비교판단수단을 구비하고, 주제어장치는 주전지의 전압이 기준전압 보다도 작게 되는 경우에 유도전동기의 구동토크가 일정하게 유지되도록 인버터를 제어하는 인버터 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 제어장치가 개시된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 나타낸 블록도로써 부호1∼4는 종래의 구성요소와 동일한다. 12는 주제어장치으로써, 후술하는 바와 같이 주전지(3)의 전압을 감시하고 이상전압강하 상태에 있을 때 이를 운전자에게 통보하는 기능 및 유도전동기(1)의 구동토크 일정유지기능을 갖고 있다.

9는 인버터 제어장치로써 비교기(8)로부터의 비교출력신호 C에 응답하여 주전지(3)의 전압 Vb가 기준전압 Vr보다도 작게 되는 경우에 유도전동기(1)의 구동토크 T가 일정하게 유지되도록 인버터(2)를 제어한다.

10은 인버터 제어장치(9)에 의한 차량제어상황을 운전자에게 시각적으로 통보하기 위한 표시기이고, 11은 인버터 제어장치(9)의 제어상태에 응답하여 표시기(10)를 구동하는 표시기 구동장치이다. 표시기(10)는 표시기 구동장치(11)의 제어하에 유도전동기(1)의 구동토크 T가 일정유지 직전의 상태인 것, 유도전동기(1)의 구동토크 T가 현재 일정유지 중인 것, 또는 주전지(3)의 전압 Vb가 이상저하상태인 것을 표시한다. 또한 14는 주전지(3)의 전압 Vb가 이상저하상태일 때 음향을 통하여 운전자에게 통보하는 경보기이고, 13은 주제어장치의 제어하에 경보기(14)를 구동하는 경보기 구동장치이다.

도 5는 주전지(3)의 방전전류 Ib에 대한 전압 Vb의 관계를 나타내는 특성도로써 실선은 주전지(3)의 풀(full) 충전시의 특성곡선이고 점선은 주전지(3)의 방전 말기의 특성곡선이다. 도 5로부터 알 수 있듯이, 주전지(3)가 말기 방전상태 혹은 열화상태로 내부저항이 높게 되는 경우에 운전자가 과도한 가속조작을 행하면 주전지(3)의 전압 Vb가 방전전류 Ib의 증가에 대응하여 감소한다.

다음에, 도 6의 플로우챠트를 참조하여 본 발명의 일실시예의 동작에 대해 설명한다. 전압 검출잔치(6)에 의해 주전지(3)의 전압 Vb를 검출하고(단계 1), 연산기(8)에서 주전지(3)의 전압 Vb와 기준전압 Vr를 비교하여 주전지 전압 Vb가 기준전압 Vr 이하인지를 판단한다.(단계 2)

이때, 주전지 전압 Vb가 기준전압 Vr보다 크다고 판단하면, 그대로 리턴하고, 주전지 전압 Vb가 기준전압 Vr 이하라고 판단하면, 비교기(8)는 주제어장치(12)에 이상을 나타내는 연산출력신호를 생성한다.

주제어장치(12)는 전압이상저하를 나타내는 비교출력신호 C에 응답하여 먼저 경보기 구동장치(13)을 통하여 경보기(14)를 구동하여 청각적으로 운전자에게 이상을 알리고 표시기 구동장치(11)를 통하여 표시기(10)를 구동하여 주전지(3) 전압의 이상저하를 시각적으로 표시하는 한편, 유도전동기(1)로부터 출력되는 구동토크 T를 일정하게 유지하려고 하는 상태(일정유지 직전상태)라는 것을 예고표시한다.(단계 3)

이어서, 주전지(3)의 전압 Vb이 기준전압 Vr 이하가 되지 않도록 유도전동기(1)의 구동토크 T를 일정한 레벨로 유지시킨다(단계 4). 즉, 전기자동차의 주행시에 있어서, 일정한 타이밍마다 전압 검출장치(6)가 주전지(3)의 전압 Vb을 검출하여 주전지 전압 Vb이 기준전압 Vr 이하로 된 경우, 주제어장치(12)는 표시기(10)에 의해 운전자에 주전지(3)의 전압 이상저하를 시각적으로 보여주는 동시에 경보기(14)를 통하여 청각적으로 통보한다. 한편, 유도전동기(1)의 구동토크 T를 일정레벨로 유지한다는 것을 예고한 후에 유도전동기(1)의 구동토크 T를 일정레벨로 유지시킨다. 이후 유도전동기(1)가 일정한 구동토크로 구동하는 중에는 주제어장치(12)는 표시기(10)를 통해 구동토크가 일정하게 유지되고 있음을 표시한다. 바람직하게 이 실시예에서 상기 일정레벨의 구동토크는 가령 주전지의 전압 Vb을 인버터 제어장치의 최저 동작전압으로 유지할 수 있는 레벨로 설정할 수 있다.

상기한 바와 같이, 유도전동기의 구동토크를 일정하게 유지함으로써 주전지의 전류 Ib를 일정하게 하여 주전지의 전압을 항상 일정하게 유지할 수 있다. 바람직하게는 주전지의 전압을 인버터 제어장치의 최저 동작전압 Vo로 유지하므로써 전압감소를 최대한으로 줄일 수 있다. 따라서 주전지전압 Vb의 저하에 의해 차량이 급정거하는 것을 방지할 수 있으며, 충전설비가 있는 장소까지 원활하게 주행할 수 있다.

Claims

차량구동용 유도전동기와, 상기 유도전동기에 대한 인가전압 및 주파수를 제어하는 인버터와, 상기 유도전동기 및 상기 인버터에 에너지를 공급하는 주전지와, 운전자에 의해 조작되는 가속기의 위치를 검출하는 APS와, 상기 APS의 출력전압값을 변수로 하여 유도전동기로부터 소정의 구동토크를 발생하도록 인버터를 제어하는 주제어장치를 구비한 전기자동차 제어장치에 있어서, 상기 주전지의 전압을 검출하는 전압검출수단과, 상기 주제어장치의 최저 동작전압이상의 기준전압을 설정하는 기준전압설정수단과, 상기 주전지의 전압과 상기 기준전압을 비교판단하는 비교판단수단을 구비하고, 상기 주제어장치는 상기 주전지의 전압이 상기 기준전압 보다도 작게 되는 경우에 상기 유도전동기의 구동토크가 일정하게 유지되도록 상기 인버터를 제어하는 인버터 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 주제어장치는 상기 차량의 상태를 시각적으로 알리기 위한 표시기와 상기 인버터 제어수단의 제어상태에 응답하여 상기 표시기를 구동하는 표시기 구동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 제어장치.
제 1 항에 있어서, 상기 주제어장치는 상기 차량의 상태를 청각적으로 알리기 위한 경보기와 상기 인버터 제어수단의 제어상태에 응답하여 상기 경보기를 구동하는 경보기 구동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 제어장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 표시기 및 경보기는 상기 유도전동기의 구동토크가 일정유지 직전의 상태인 것, 상기 유도전동기의 구동토크가 현재 일정유지 중인 것, 또는 상기 주전지의 전압이 이상저하상태인 것을 각각 상기 운전자에게 통보하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 제어장치.