KR20050051578A - 모터 구동 4더블유디 차량의 제어 장치 및 관련 방법 - Google Patents

모터 구동 4더블유디 차량의 제어 장치 및 관련 방법 Download PDF

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Abstract

전륜 및 후륜 중 어느 하나가 엔진에 의해 구동되고, 다른 하나가 AC 모터에 의해 구동되는 모터 구동 4WD 차량을 제어하는 제어 장치는, 엔진에 의해 구동되어, 제 1의 3상 AC 전력을 발전시키는 전력 발전기; 이 전력 발전기에 의해 발전되는 제 1의 3상 AC 전력을 제 2 DC 전력으로 정류하고, 이 제 2 DC 전력을 AC 모터의 중성점(neutral point)에 공급하는 정류기; 및 상기 중성점을 통해 공급된 제 2 DC 전력을 셋업(set up)하여 제 3의 3상 AC 전력으로 변환하는 제 1 셋업 및 셋다운(set-up and set-down) 인버터를 구비한다. 이 AC 모터는 제 1 셋업 및 셋다운 인버터로부터의 제 3의 3상 AC 전력을 인가하여 회전 구동된다.

Description

모터 구동 4더블유디 차량의 제어 장치 및 관련 방법{CONTROL DEVICE FOR MOTOR-DRIVEN 4WD VEHICLE AND RELATED METHOD}
본 발명은, 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치 및 관련 방법에 관한 것으로서, 특히, 필요에 따라 전륜(front wheels) 및 후륜(rear wheels) 중 어느 하나가 엔진에 의해 구동되고, 다른 하나가 AC 모터에 의해 구동되는 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
일본 특허 출원 공개 공보 제2002-152911호 및 제2002-200932호에는, 엔진에 의해 발전되는 구동력에 의해 전륜이 구동되고, 엔진에 의해 전력 발전기(electric power generator)가 구동되어 전력을 발전시켜, 모터를 회전 구동시켜 구동력을 제공하고 이 구동력에 의해 후륜이 구동되는 4WD 차량이 개시되어 있다.
그러나, 본 발명자에 의한 연구로, 이와 같은 구조에 따라, 전력 발전기에 의해 발전된 전압이 후륜 모터에 인가되고, 모터를 구동하는 전압이 전력 발전기에 의해 발전된 전압이므로, 후륜을 구동하는 모터의 크기는 전력 발전기의 전력 발전 용량(capacity)에 의존하는 경향이 있다. 즉, 전력 발전기에 의해 전력이 작게 발전됨에 따라, 원하는 전력의 출력을 모터가 제공하기 위해 모터 권선을 증가시켜 대형화할 필요성이 생기는 것을 생각할 수 있다.
본 발명은 상기 관점을 염두에 두고 완성되었고, 전력 발전기에 의해 전력이 작게 발전되더라도, 모터를 확실히 구동할 수 있는 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 양태에서는, 전륜 및 후륜 중 어느 하나가 엔진에 의해 구동되고, 다른 하나가 AC 모터에 의해 구동되는 모터 구동 4WD 차량을 제어하는 제어 장치가 제공되는데, 이 제어 장치는, 엔진에 의해 구동되어, 제 1의 3상 AC 전력을 발전시키는 전력 발전기, 이 전력 발전기에 의해 발전된 제 1의 3상 AC 전력을 제 2 DC 전력으로 정류하고, 이 제 2 DC 전력을 AC 모터의 중성점(neutral point)에 공급하는 정류기, 및 상기 중성점을 통해 공급된 제 2 DC 전력을 셋업하여 제 3의 3상 AC 전력으로 변환하는 제 1 셋업 및 셋다운(set-up and set-down) 인버터를 구비한다. 이 AC 모터는 제 1 셋업 및 셋다운 인버터로부터의 제 3의 3상 AC 전력을 인가하여 회전 구동된다.
한편, 본 발명의 다른 양태에서는, 전륜 및 후륜 중 어느 하나가 엔진에 의해 구동되고, 다른 하나가 AC 모터에 의해 구동되는 모터 구동 4WD 차량을 제어하는 제어 방법이 제공되는데, 이 제어 방법은, 엔진의 회전 운동을 이용하여 제 1의 3상 AC 전력을 발전시키는 단계, 제 1의 3상 AC 전력을 제 2 DC 전력으로 정류하는 단계, AC 모터의 중성점에 공급된 제 2 DC 전력을 셋업하여 제 3의 3상 AC 전력으로 변환하는 단계, 및 AC 모터를 회전 구동하도록 셋업되어 AC 모터로 변환되는 제 3의 3상 AC 전력을 인가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 및 추가적인 특성 및 이점은 다음의 도면과 관련하여 다음의 설명으로부터 보다 명백해진다.
이하, 본 발명에 따른 각종 실시예의 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치 및 관련 제어 방법이 첨부한 도면을 참조로 적절히 기술된다. 또한, 각종 실시예에 걸쳐, 동일한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 표시하여, 설명을 간소화하거나 생략한다.
(제1 실시예)
먼저, 본 발명에 따른 제 1 실시예에 대해 설명한다.
도 1은 본 실시예의 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치(S)의 구조를 도시한 블록도이다.
본 실시예의 제어 장치(S)는, 원리적으로, 전륜(50) 및 후륜(5) 중 어느 하나가 엔진에 의해 구동되고, 다른 하나가 모터에 의해 구동되는 구조를 가진 차량(V)을 제어하는 타입에 적합하다.
통상적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량(V)은, 엔진(1), 3상 AC 전력(제 1의 3상 AC 전력: 대략 최대 4kW의 전력 및 11 내지 42Vrms의 범위내의 전압)을 발전시키도록 엔진(1)의 회전력에 의해 구동되는 교류 발전기(2)(42V 교류 발전기: 전력 발전기), 전력을 차량에 설치된 다양한 계기 장치에 공급하는 배터리(E1)(14V 배터리), 및 차동 기어에 접속되는 후륜(5)을 구동하는 3상 AC 모터(M1)로 구성된다.
또한, 제어 장치(S)는, 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3), 제 1 구동 회로(6), 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(13), 제 2 구동 회로(14), 4WD 제어기(9), 및 엔진 제어기(12)로 구성되고, 부가적으로, 엔진(1)의 회전 속도를 검출하는 엔진 속도 센서(10), 42V 교류 발전기(2)의 회전 위치를 검출하는 위치 센서(11), 14V 배터리(E1)와 병렬로 접속되어, 14V 배터리(E1)의 충전 전압을 검출하는 전압 센서(7), 및 42V 교류 발전기(2)의 계자 권선을 통해 흐르는 전류를 제어하는 계자 제어기(8)를 포함한다.
특히, 제어 장치(S)는 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)를 포함하는데, 이 인버터는, 하기에 기술되는 바와 같이, 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(13)와 협력하면서, 42V 교류 발전기에 의해 발전되는 3상 AC 전력(제 1의 3상 AC 전력)이 정류되고, DC 전력(제 2 DC 전력: 대략 최대 4kW의 전력 및 16 내지 60V의 범위내의 전압)으로 변환되어, 3상 AC 모터(M1)를 구동하기 위해 3상 AC 전력(제 3 AC 전력: 대략 최대 4kW의 전력 및 22 내지 42Vrms의 범위내의 전압)을 발전시키도록 한다. 또한, 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)는, 14V 배터리(E1)로부터 방전된 DC 전력(제 4 DC 전력: 대략 최대 1kW의 전력 및 14V의 전압)을 3상 AC 전력으로 변환함과 동시에, 3상 AC 전력이 셋업되게 하여, 이를 42V 교류 발전기(2)(합성 3상 AC 전력은 제 5 AC 전력: 대략 최대 1kW의 전력 및 20Vrms의 전압에 대응함)에 공급되도록 하며, 또한, 42V 교류 발전기에 의해 발전되는 3상 AC 전력을 정류하여, 정류를 위해 DC 전력으로 변환함과 동시에, DC 전력이 셋다운되게 하여, 14V 배터리(E1)(합성 DC 전력은 제 6 DC 전력: 대략 최대 1kW의 전력 및 14V의 전압에 대응함)내에 충전될 수 있는 전력을 제공한다.
전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)는 IGBT(절연 게이트 바이폴라 트랜지스터) 또는 MOS-FET(금속 산화 실리콘 전계 효과 트랜지스터)와 같은 6개의 스위칭 소자(Tr1 내지 Tr6)를 포함한다. 각각의 스위칭 소자(Tr1 내지 Tr6)는 제어 입력 단자를 가지며, 이 단자에는, 스위칭 소자(Tr1 내지 Tr6)가 턴온 또는 턴오프되어, AC 전력을 DC 전력으로 또는 그 역으로 변환하기 위해 정류 동작을 행하도록 ON/OFF 신호(SI1)가 인가된다. 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)의 부(negative) 출력 단자는, 정(positive) 단자가 스위치(SW1)를 통해 42V 교류 발전기의 중성점(n2)에 접속되는 14V 배터리(E1)의 부 단자에 접속된다.
4WD 제어기(9)는 (도시되지 않은) 가속 센서로부터 출력되는 가속 페달의 조작 신호(SA), 및 (도시되지 않은) 차륜 속도 센서로부터 생성한 차륜 속도 신호(SV)에 응답하여, 4WD 구동을 실행하는 지를 판단한다. 4WD 구동이 실행됨을 판단함과 동시에, 4WD 제어기(9)는 토크 명령 신호(ST)를 제 2 구동 회로(14)로 송출하면서, 발전 명령 신호(SG)를 제 1 구동 회로(6)로 송출한다.
엔진 제어기(12)는 엔진(1)에 설치된 엔진 속도 센서(10)로부터 생성한 검출 신호(SS) 및 (도시되지 않은) 가속 센서의 검출 신호(SA)에 응답하여, 점화 신호(SI)를 엔진(1)의 (도시되지 않은) 점화기로 송출하면서, 분사 밸브 신호(SE)를 (도시되지 않은) 분사 밸브로 송출한다.
전압 센서(7)에 의해 검출된 14V 배터리(E1)의 충전 전압, 위치 센서(11)에 의해 검출된 42V 교류 발전기(2)의 회전 위치 검출 신호(SP2), 가속 스위치(SW2)로부터 생성한 턴온 및 턴오프 신호(S2) 및 4WD 제어기(9)로부터의 발전 명령 신호(SG)에 응답하여, 제 1 구동 회로(6)는 스위칭 트랜지스터(Tr1 내지 Tr6)의 제어 입력 단자에 인가되는 ON/OFF 신호(SI1)를 생성시킨 후, 이 제어 입력 단자는, 계자 제어 신호(SF)를 계자 제어기(8)로 출력하고, ON/OFF 신호(S1)를 스위치(SW1)로 출력할 동안에 턴온 또는 턴오프를 위해 제어된다. 또한, 가속 스위치(SW2)는 엔진의 시동을 위한 스위치로서 역할하고, 점화 스위치만을 포함할 수 있다.
후속단에서 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)에는 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(13)가 접속된다. 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)의 DC 출력 단자의 부 측은 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(13)의 DC 입력 단자의 부 측에 접속된다. 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(13)는 IGBTs 및 MOS-FETs와 같은 6개의 스위칭 소자(Tr11 내지 Tr16)를 포함한다. 각각의 스위칭 소자(Tr11 내지 Tr16)는 제어 입력 단자를 가지며, 이 단자에는, 스위칭 소자(Tr11 내지 Tr16)가 턴온 또는 턴오프되어, 전압을 셋업할 동안에 DC 전력(제 2 DC 전력)을 3상 AC 전력(제 3의 3상 AC 전력)으로 변환하도록 ON/OFF 신호(SI2)가 인가된다. 부수적으로 말하자면, 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)는 제 2 셋업 및 셋다운 인버터로 지칭되고, 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(13)는 제 1 셋업 및 셋다운 인버터로서 지칭될 수 있다.
제 2 구동 회로(14)는, 3상 AC 모터(M1)의 출력축에 설치된 위치 센서(15)의 회전 위치 검출 신호(SP1), 및 4WD 제어기(9)로부터 출력되는 토크 명령 신호(ST)에 응답하여, 각각의 스위칭 소자(Tr11 내지 Tr16)의 ON/OFF 상태를 제어하기 위해 ON/OFF 신호(SI2)를 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(13)의 스위칭 소자(Tr11 내지 Tr16)의 제어 입력 단자에 인가한다.
3상 모터(M1)의 중성점(n1)은 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)의 DC 전력 단자의 정(positive) 측에 접속된다. 또한, 3상 모터(M1)의 출력축은 차동 기어(4)를 통해 후륜(5)에 접속되어, 3상 모터(M1)의 회전력을 후륜(5)으로 송출한다. 부수적으로 말하자면, 엔진(1)의 회전력은 전륜(50)으로 전달된다.
이제는, 엔진 시동, 4WD 구동 및 14V 배터리의 충전과 관련하여 본 실시예의 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치의 동작의 기본 시퀀스가 아래에 기술된다. 부언하면, 각각의 동작 모드 상에서, 42V 교류 발전기(2)의 각각의 동작, 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3), 14V 배터리(E1), 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(13) 및 3상 AC 모터(M1)는 총괄하여 도 5에 도시되어 있다.
엔진 시동 모드에서의 동작
먼저, 엔진(1)의 시동 모드에서의 동작에 대해 설명한다.
도 2는 시동시의 엔진의 동작의 기본 시퀀스를 도시한 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 단계(S1)에서, 차량 소유자가 가속기를 조작할 시에, 가속 스위치(SW2)는 턴온된다.
다음 단계(S2)에서, 제 1 구동 회로(6)는 ON 신호(S2)에 응답하여, 42V 교류 발전기(2)의 계자 권선을 여자(excite)하기 위해 명령 신호(SF)를 계자 제어기(8)로 송출한다.
후속 단계(S3)에서, 제 1 구동 회로(6)는 신호(S1)를 스위치(SW1)로 송출하여, 스위치(SW1)가 42V 교류 발전기(2)의 중성점(n2)와 14V 배터리(E1)의 정 단자 간에 전기 접속을 제공하기 위해 턴온된다.
이것에 의해, 14V 배터리(E1)에 충전된 DC 전력이 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)에 인가되도록 하고, 제 1 구동 회로(6)의 제어 하에 각각의 스위칭 소자(Tr1 내지 Tr6)의 ON/OFF 상태를 제어함으로써, 14 볼트의 DC 전력이 단계(S4)에서 42 볼트로 셋업되어, 단계(S5)에서 DC 전력을 3상 AC 전력으로 변환시킨다.
후속 단계(S6)에서, 42 볼트의 3상 AC 전력은 위치 센서(11)로부터 송출되는 42V 교류 발전기(2)의 회전 위치 신호(SP2)에 응답하여 42V 교류 발전기(2)에 공급되어, 42V 교류 발전기(2)를 회전 구동한다. 여기서, 42V 교류 발전기(2)가 엔진(1)에 접속되므로, 42V 교류 발전기(2)의 회전력은 엔진(1)으로 전송되어 시동된다.
후속 단계(S7)에서, 엔진(1)의 회전 속도는 증가하고, 후속 단계(S8)에서, 엔진(1)의 시동을 확인함과 동시에, 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)는 42V 교류 발전기(2)의 회전을 정지시키도록 인터럽트된다.
그 다음, 단계(S9)에서, 스위치(SW1)는 턴오프되어, 일련의 현재 동작을 종료한다.
상술한 바와 같이, 14V 배터리(E1)에 충전된 DC 전력은 셋업되고, 3상 AC 전력으로 변환되어, 42V 교류 발전기(2)를 회전 구동하며, 이의 구동력은 엔진(1)을 시동할 수 있다. 즉, 요약하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 동작 모드(MODE)가 엔진 시동(ENG START) 상태에 있을 시에 42V 교류 발전기(ALT)는 모터(MOT)로서 동작하도록 된다. 이것이 일어날 시에, 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(FR INV)는 전력 실행 모드(PWR)로 동작하고, 14V 배터리(BAT)는 방전(DISCH)하며, 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(RR INV) 및 3상 AC 모터(MOT)는 동작(OPERATION) 상태로 들어가도록 정지(STP)되는데, 여기서, 42V 교류 발전기(2)는 14V 배터리 및 전륜 셋업 및 셋다운 인버터에 의해 구동되어, 엔진 시동(ACTUATE ALT AND START ENG)을 달성한다.
4WD 구동 모드 상의 동작
그 다음, 4WD 구동 모드 상의 동작의 기본 시퀀스에 대해 설명한다.
도 3은 4WD 구동 모드 상의 동작의 기본 시퀀스를 도시한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 단계(S11)에서, 4WD 제어기(9)는, 차륜 속도 센서로부터 생성하는 차륜 속도(SV), 및 가속 센서로부터 생성하는 가속 조작 신호(SA)에 응답하여 4WD 구동을 실행하는 지를 판단한다. 4WD 구동을 실행하는 것으로 판단하면, 발전 명령 신호(SG)는 제 1 구동 회로(6)로 송출되고, 토크 명령 신호(ST)는 제 2 구동 회로(14)로 송출된다.
후속 단계(S12)에서, 제 1 구동 회로(6)는 명령 신호(SF)를 계자 제어기(8)로 송출하여, 42V 교류 발전기(2)의 계자 권선을 여자한다. 이것에 의해, 42V 교류 발전기(2)가 전력 발전기로서 동작되고, 엔진(1)에 접속된 42V 교류 발전기(2)에는 3상 AC 전력을 발전시키도록 엔진(1)의 회전력이 공급된다.
그 다음, 이와 같은 3상 AC 전력은 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)에 공급되고, 단계(S13)에서, 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)는 3상 AC 전력을 DC 전력으로 정류한다.
후속 단계(S14)에서, 제 2 구동 회로(14)의 제어 하에, 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(13)의 각각의 스위칭 소자(Tr11 내지 Tr16)는 턴온 또는 턴오프되도록 제어되어, 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)로부터 송출된 DC 전력을 셋업하고, DC 전력을 3상 AC 전력으로 변환한다.
그 다음, 이와 같은 3상 AC 전력은 3상 AC 모터(M1)에 공급되고, 단계(S15)에서, 3상 AC 모터(M1)는 위치 센서(15)의 검출 신호(SP1)에 응답하여 회전 구동된다.
상술한 바와 같이, 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)로부터 출력되는 DC 전압이 저 레벨을 가질 지라도, DC 전압은 원하는 레벨까지 셋업되어, 3상 AC 모터(M1)에 공급될 수 있다. 3상 AC 모터(M1)의 회전력은 차동 기어(4)를 통해 후륜(5)으로 전달되어, 4WD 구동을 실행한다. 즉, 요약하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 동작 모드(MODE)가 4WD 구동(4WD) 상태에 있을 시에 42V 교류 발전기(ALT)는 전력 발전기(ALT)로서 동작하도록 된다. 이것이 일어날 시에, 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(FR INV)는 재생 모드(RGEN)로 동작하고, 14V 배터리(BAT)는 방전(DISCH)하며, 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(RR INV)는 전력 실행 모드(PWR)로 동작하여, 동작(OPERATION) 시에 3상 AC 모터(MOT)를 구동(DR)하는데, 여기서, 42V 교류 발전기(2)는 전력을 발전시키고(GENERATE WITH ALT), 전륜 셋업 및 셋다운 인버터는 재생 모드에서 동작되면서, 전력을 전륜 셋업 및 셋다운 인버터에 공급하며(GENERATE WITH FR INV AND SUPPLY PWR TO RR INV), 후륜 셋업 및 셋다운 인버터가 3상 AC 모터를 구동한다(DRIVE MOT WITH RR INV).
14V 배터리 충전 모드에서의 동작
그 다음, 14V 배터리(E1)를 충전할 시의 동작의 기본 시퀀스에 대해 설명한다.
도 4는 14V 배터리(E1)를 충전할 시의 동작의 기본 시퀀스를 도시한 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 단계(S21)에서, 제 1 구동 회로(6)는 차량이 4WD 구동 모드에 있는 지를 판단한다. 즉, 3상 AC 모터(M1)가 회전 구동되는 지를 판단한다. 특히, 이런 판단은 제 1 구동 회로에 발전 명령 신호(SG)가 인가되는 지에 따라 행해진다.
결과적으로, 후속 단계(S22)에서, 4WD 구동이 제공되지 않는 것으로 판단이 행해지면, 엔진(1)이 시동 동작 상태에 있는 지를 찾도록 판단이 행해진다. 특히, 상술한 엔진 시동의 동작 중에 엔진(1)의 시동이 단계(S7)에서 일어날 때까지 엔진(1)이 시동 동작 상태에 있는 것으로 판단이 행해지고, 엔진(1)의 시동이 확인된 후, 엔진(1)의 시동 동작이 종료되어 엔진(1)의 시동 동작이 없는 것으로 판단이 행해진다.
그 다음, 후속 단계(S23)에서, 엔진의 시동 동작이 없는 것으로 판단이 행해지면, 제 1 구동 회로(6)는 42V 교류 발전기(2)의 계자 권선을 여자하기 위한 명령 신호(SF)를 출력하여, 42V 교류 발전기(2)의 출력 전압이 대략 14 볼트의 값에 있도록 계자를 제어한다.
연속하여, 단계(S24)에서, 제 1 구동 회로(6)는 스위치(SW1)를 턴온하여, 후속 단계(S25)에서, 전압 센서(7)의 검출 신호(SV)에 응답하여 42V 교류 발전기(2)로 흐르는 계자 전류를 제어하며, 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)가 재생 모드로 동작하도록 하여, 14V 배터리(E1)에 인가되는 전압을 14V 배터리(E1)를 충전하기 위해 14 볼트의 값으로 조절한다.
따라서, 차량이 4WD 구동 및 시동 동작이 없는 상태에 있다면, 12V 배터리(E1)의 충전은 달성된다. 즉, 요약하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 동작 모드(MODE)가 14V 배터리 충전 모드(BAT CHG) 상태에 있을 시에 42V 교류 발전기(ALT)는 전력 발전기(ALT)로서 동작하도록 된다. 이것이 일어날 시에, 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(FR INV)는 재생 모드(RGEN)로 동작하여, 14V 배터리(BAT)를 충전(CHG)하며, 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(RR INV)는 정지(STOP)되어, 3상 AC 모터(MOT)를 정지시킨다. 이와 같은 동작(OPERATION) 시에, 42V 교류 발전기(2)는 전력을 발전시키고(GENERATE WITH ALT), 전륜 셋업 및 셋다운 인버터는 재생 모드에서 동작하여 14V 배터리(E1)를 충전한다(REGENERATE WITH INV AND CHARGE BAT).
상술한 바와 같이, 본 실시예의 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치에 의해, 일반적으로, 42 볼트의 전압의 3상 AC 전력에 의해 구동되는 3상 AC 모터(M1), 및 14 볼트의 값의 DC 전력에서 충전되는 14V 배터리(E1)에 대해 42V 교류 발전기(2)에 의해 발전되는 전력을 이용하는 능력으로 인해, 각각의 목적을 위해 개별 전력 발전기를 제공할 필요가 없어, 장치의 구조를 간소화시킬 수 있다. 또한, 장치에 요구되는 설치 공간을 줄여, 중량 및 비용을 줄일 수 있다.
즉, 구동되도록 소정의 정격 전압의 AC 전력이 공급되는 AC 모터, 및 소정의 정격 전압보다 낮은 정격 전압의 DC 전력이 공급되어 충전되는 배터리에 대해 보통의 모터/발전기에 의해 발전되는 전력을 이용하는 능력이 존재함으로써, 배치의 자유도(freedom)를 개선하면서, 중량 및 비용을 줄일 수 있다.
더욱이, 42V 교류 발전기(2)에 의해 발전된 전력이 DC 전력으로 변환되고, 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(13)에 의해 셋업되어, 후륜(50)을 구동하기 위해 3상 AC 모터(M1)를 회전 구동하므로, 3상 모터(M1)에 공급되는 전압은 42V 교류 발전기(2)에 의해 발전되는 전력의 전압까지 상승되어, AC 모터를 소형화시켜 경량화시킬 수 있다.
즉, 전력 발전기로부터 생성하는 3상 AC 전력이 정류 기기를 통해 DC 전력으로 변환되고, AC 모터를 구동할 동안에 전력을 제공하기 위해 제 1 셋업 및 셋다운 인버터에 의해 DC 전력을 셋업하므로, 전력 발전기에 의해 발전되는 전력이 작더라도, 이와 같은 전력은 증폭되고, AC 모터에 공급되어, AC 모터를 소형화시켜 경량화시킬 수 있다.
또한, 42V 교류 발전기(2)의 후속단에서 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)를 제공하여, 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)가 42V 교류 발전기(2)에 의해 발전되는 3상 AC 전력을 정류하도록 하고, 부가적으로, 이 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(3)를 이용하여, 14V 배터리(E1)에 충전되는 DC 전력을 42V 교류 발전기(2)로 출력되는 3상 AC 전력으로 변환할 시에, 42V 교류 발전기(2)는 엔진(1)을 시동하기 위한 전기 모터로서 동작될 수 있고, 엔진(1)의 시동을 위한 특정 장치를 개별적으로 제공할 필요성이 없어, 장치 구조를 간소화할 수 있다.
즉, 제 2 셋업 및 셋다운 인버터는 전력 발전기의 후속단에 제공되어, 제 2 셋업 및 셋다운 인버터가 엔진의 시동 중에 3상 AC 전력을 DC 전력으로 변환하고, 배터리에 충전된 DC 전력은 전력 발전기에 공급되도록 제 2 셋업 및 셋다운 인버터를 이용하여 3상 AC 전력으로 변환되어, 이를 엔진을 시동하기 위한 전기 모터로서 동작하도록 하며, 결과적으로, 엔진의 시동을 위한 장치를 개별적으로 제공할 필요성이 없어, 장치 구조를 간소화할 수 있다.
더욱이, 42V 교류 발전기(2)에 의해 발전되는 3상 AC 전력이 전륜 셋업 및 셋다운 인버터에 의해 셋다운되어 정류되어, 합성 DC 전력을 충전하기 위해 14V 배터리(E1)에 공급하도록 하므로, 14V 배터리(E1)를 충전하기 위한 전력은 쉽게 획득되어, 14V 배터리(E1)를 적절한 충전 전압으로 유지할 수 있다.
즉, 전력 발전기에 의해 발전되는 AC 전력이 제 2 셋업 및 셋다운 인버터에 의해 셋다운되어 정류되어, 합성 DC 전력을 배터리에 충전할 수 있으므로, 배터리의 충전은 쉽게 획득되어, 배터리의 충전 전압을 적절한 값으로 유지할 수 있다.
(제2 실시예)
그 다음, 본 발명에 따른 제 2 실시예에 대해 설명한다.
도 6은 본 실시예의 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치(S')의 구조를 도시한 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예에서와 같이, 본 실시예의 제어 장치(S')는, 엔진(1), 42V 교류 발전기(2), 3상 AC 모터(M1), 엔진 속도 센서(10), 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(제 1 셋업 및 셋다운 인버터)(13) 및 4WD 제어기(9)로 구성되지만, 원리적으로 전륜 셋업 및 셋다운 인버터(제 2 셋업 및 셋다운 인버터)(3)가 없어 제 1 실시예와 다르다.
부가적으로, 본 실시예의 제어 장치(S')는, 42V 교류 발전기(2)에 의해 발전되는 3상 AC 전력을 정류하는 다이오드 브리지 회로(23)를 더 포함하며, 이 회로의 출력 단자는 3상 AC 모터(M1)의 중성점(n1)에 접속되는 정 단자를 갖는다. 또한, 제어 장치(S')는 구동 회로(21)를 포함하는데, 이 구동 회로는, 4WD 제어기(9)로부터 출력되는 토크 명령 신호(ST)에 따라 명령 신호(SF1)를 계자 제어기(8)로 출력하고, ON/OFF 신호를 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(13)의 각각의 스위칭 소자(Tr11 내지 Tr16)의 제어 입력 단자로 출력하면서, 3상 AC 모터(M1)의 계자 전류를 제어하기 위해 명령 신호(SF2)를 계자 제어기(8)로 출력한다.
이하, 4WD 구동 모드에서의 동작 중에 실행되는, 본 실시예의 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치의 동작의 기본 시퀀스에 대해 설명한다. 부언하면, 4WD 구동 모드에서, 42V 교류 발전기(2), 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(13) 및 3상 AC 모터(M1)의 동작은 도 7에 도시된 바와 같이 요약될 수 있음을 알 수 있다.
4WD 구동 모드에서의 동작
4WD 제어기(9)가 4WD 제어를 실행할 수 있는 가속 센서의 출력 신호(SA) 및 차륜 센서의 출력 신호(SV)에 응답하여 판단하면, 4WD 제어기(9)는 토크 명령 신호(ST)를 구동 회로(21)로 송출한다.
이것은, 구동 회로(21)가 명령 신호(SF1)를 계자 제어기(8)로 송출하도록 하여, 42V 교류 발전기(2)의 계자 권선을 여자시킨다. 이것은, 엔진(1)의 회전력에 의해 회전하는 42V 교류 발전기(2)가 제 1 실시예에서와 같이 전력 발전기로서 역할을 하도록 한다. 42V 교류 발전기(2)의 발전으로부터 유발된 출력 전력은 다이오드 브리지 회로(23)에 의해 정류되어, 3상 AC 모터(M1)의 중성점(n1)에 공급된다.
이와 같은 조건 하에서, 구동 회로(21)는 명령 신호(SF2)를 계자 제어기(22)로 송출하여, 3상 AC 모터(M1)의 계자 권선을 여자 상태로 유지시키며, 부가적으로, ON/OFF 제어 신호를 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(13)의 스위칭 소자(Tr11 내지 Tr16)의 제어 입력 단자로 송출하여, 다이오드 브리지 회로(23)로부터 출력되는 DC 전력을 3상 AC 모터(M1)에 공급되는 원하는 전압 레벨의 3상 AC 전력으로 변환하기 위해 스위칭 소자(Tr11 내지 Tr16)를 제어한다.
결과적으로, 3상 AC 모터(M1)는 후륜(5)으로 전달되는 회전력에 의해 회전 구동되어, 회전 구동되는 후륜(5)의 4WD 구동을 실현한다. 즉, 요약하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 동작 모드(MODE)가 4WD 구동 모드(4WD)에 있을 시에 42V 교류 발전기(ALT)는 전력 발전기(ALT)로서 동작하도록 된다. 이것이 일어날 시에, 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(RR INV)는 전력 실행 모드(PWR)에서 동작하여, 3상 AC (MOT) 모터를 구동 동작(DR)시킨다. 이와 같은 동작(OPERATION) 하에, 42V 교류 발전기(2)는 전력을 발전시키고(GENERATE WITH ALT), 후륜 셋업 및 셋다운 인버터는 3상 AC 모터를 동작시킨다(DRIVE MOT WITH RR INV).
상술한 바와 같이, 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치에 의해, 42 볼트의 3상 AC 전력에 의해 구동되는 3상 AC 모터(M1), 및 14 볼트의 DC 전력으로 충전되는 14V 배터리(E1)에 대해 42V 교류 발전기(2)에 의해 발전되는 전력을 이용하는 능력으로 인해, 각각의 목적을 위해 개별 전력 발전기를 제공할 필요가 없어, 장치의 구조를 간소화시킬 수 있다. 또한, 장치에 대한 설치 공간을 줄여, 중량 및 비용을 줄일 수 있다.
또한, 42V 교류 발전기(2)에 의해 발전되는 전력이 DC 전력으로 변환되고, 후륜 셋업 및 셋다운 인버터(13)에 의해 셋업되어, 후륜(5)을 구동하기 위해 3상 AC 모터(M1)를 회전 구동하므로, 3상 모터(M1)에 공급되는 전압은 42V 교류 발전기(2)에 의해 발전되는 레벨보다 고 레벨까지 상승되어, 3상 AC 모터(M1)를 소형화시켜 경량화시킬 수 있다.
더욱이, 42V 교류 발전기(2)에 의해 발전되는 3상 AC 전력을 정류시키는 정류 기기로서 다이오드 브리지 회로(23)를 이용하기 때문에, 정류 기기는 구조가 간소화되어, 장치의 구조를 최소화 및 경량화할 수 있으면서, 비용을 줄일 수 있다.
즉, 다이오드 브리지 회로가 전력 발전기에 의해 발전되는 3상 AC 전력을 정류시키는 정류 기기로서 이용될 수 있으므로, 장치의 크기를 최소화 및 경량화하면서, 비용을 줄일 수 있다.
2003년 11월 27일자로 출원된 일본국 특허 출원 특원 제2003-397304호의 전체 내용은 여기서 참조로 포함된다.
여기에 기술된 양호한 실시예는 예시적이고, 제한하는 것은 아니며, 본 발명은 본 발명의 정신 또는 범주로부터 벗어나지 않고 다른 방식으로 실시될 수 있다. 청구범위에 의해 지시된 본 발명의 범주, 및 청구범위에 따른 의미내의 모든 변형이 여기에 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시예의 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치의 구조를 도시한 블록도,
도 2는 엔진을 시동할 시에 본 실시예의 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치의 동작의 기본 시퀀스를 도시한 흐름도,
도 3은 4WD 구동 중에 본 실시예의 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치의 동작의 기본 시퀀스를 도시한 흐름도,
도 4는 14V 배터리의 충전 동작 중에 본 실시예의 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치의 동작의 기본 시퀀스를 도시한 흐름도,
도 5는 본 실시예의 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치를 형성하는 각종 구성 요소의 동작 상태를 요약한 도시도,
도 6은 본 발명에 따른 제 2 실시예의 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치의 구조를 도시한 블록도,
도 7은 본 실시예의 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치를 형성하는 각종 구성 요소의 동작 상태를 요약한 도시도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 엔진 6 : 제 1 구동 회로
8 : 계자 제어기 9 : 4WD 제어기
12 : 엔진 제어기 14 : 제 2 구동 회로
M1 : 3상 AC 모터 SW1 : 스위치
SW2 : 가속 스위치

Claims (8)

  1. 전륜 및 후륜 중 어느 하나가 엔진에 의해 구동되고, 다른 하나가 AC 모터에 의해 구동되는 모터 구동 4WD 차량을 제어하는 제어 장치에 있어서,
    상기 엔진에 의해 구동되어, 제 1의 3상 AC 전력을 발전시키는 전력 발전기;
    상기 전력 발전기에 의해 발전된 상기 제 1의 3상 AC 전력을 제 2 DC 전력으로 정류하고, 상기 제 2 DC 전력을 상기 AC 모터의 중성점에 공급하는 정류기; 및
    상기 중성점을 통해 공급된 제 2 DC 전력을 셋업하여 제 3의 3상 AC 전력으로 변환하는 제 1 셋업 및 셋다운 인버터로서, 상기 AC 모터는 상기 제 1 셋업 및 셋다운 인버터로부터의 제 3의 3상 AC 전력을 인가하여 회전 구동되는 제 1 셋업 및 셋다운 인버터
    를 포함하는, 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정류기는 다이오드 브리지 회로를 포함하는, 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정류기는 제 2 셋업 및 셋다운 인버터를 포함하는, 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    스위치를 통해 상기 전력 발전기의 중성점에 접속되고, 상기 전력 발전기의 정격 전압보다 낮은 정격 전압을 가진 배터리를 더 포함하는, 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 엔진의 시동 중에, 상기 스위치는 폐쇄되어, 상기 배터리에 의해 방전되고 상기 전력 발전기의 중성점을 통해 공급되는 제 4 DC 전력을 셋업하게 하고 상기 제 2 셋업 및 셋다운 인버터에 의해 제 5 AC 전력으로 변환되게 하고, 상기 전력 발전기가 상기 엔진의 시동을 위해 상기 제 5 AC 전력을 공급하는 전기 모터로서 역할을 하도록 하는, 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 셋업 및 셋다운 인버터는 상기 전력 발전기에 의해 발전된 상기 제 1의 3상 AC 전력을 셋다운하여 상기 배터리로 충전되는 제 6 DC 전력으로 변환하는, 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 셋업 및 셋다운 인버터는 후속하여 상기 전력 발전기에 접속되어, 상기 제 2 셋업 및 셋다운 인버터가 상기 AC 모터의 중성점에 접속되는 정(positive) 단자, 및 상기 제 1 셋업 및 셋다운 인버터의 부(negative) 단자에 접속되는 부 단자를 갖도록 하는, 모터 구동 4WD 차량의 제어 장치.
  8. 전륜 및 후륜 중 어느 하나가 엔진에 의해 구동되고, 다른 하나가 AC 모터에 의해 구동되는 모터 구동 4WD 차량을 제어하는 제어 방법에 있어서,
    엔진의 회전 운동을 이용하여 제 1의 3상 AC 전력을 발전시키는 단계;
    상기 제 1의 3상 AC 전력을 제 2 DC 전력으로 정류하는 단계;
    상기 AC 모터의 중성점에 공급된 상기 제 2 DC 전력을 셋업하여 제 3의 3상 AC 전력으로 변환하는 단계; 및
    상기 AC 모터를 회전 구동하도록 셋업되어 상기 AC 모터로 변환되는 상기 제 3의 3상 AC 전력을 인가하는 단계
    를 포함하는, 모터 구동 4WD 차량의 제어 방법.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4082338B2 (ja) * 2003-11-27 2008-04-30 日産自動車株式会社 モータ駆動４ｗｄ車両の制御装置及び制御方法
JP3969385B2 (ja) * 2003-11-27 2007-09-05 日産自動車株式会社 モータ駆動４ｗｄ車両の制御装置及び制御方法
JP2006315660A (ja) * 2005-04-13 2006-11-24 Nissan Motor Co Ltd 車両用駆動制御装置
CN100450813C (zh) * 2005-11-30 2009-01-14 上海大郡自动化系统工程有限公司 电动汽车用对称分布电源及电机驱动系统
DE102005063165A1 (de) * 2005-12-30 2007-07-12 Landert-Motoren-AG, Bülach Achsgenerator für Eisenbahnwagen und dergleichen
JP4386451B2 (ja) * 2006-03-06 2009-12-16 株式会社日立製作所 電動車両の制御装置
JP4211806B2 (ja) * 2006-06-07 2009-01-21 トヨタ自動車株式会社 車両駆動システムおよびそれを備える車両
JP5527497B2 (ja) * 2008-01-11 2014-06-18 富士電機株式会社 交流電動機駆動回路及び電気車駆動回路
JP5984336B2 (ja) * 2011-02-25 2016-09-06 Ntn株式会社 インホイールモータ車両の駆動装置
KR101273736B1 (ko) * 2011-03-18 2013-06-12 엘에스산전 주식회사 인버터-충전기 통합형 장치 및 그것의 제어 방법
DE102013200674A1 (de) * 2013-01-17 2014-07-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine und zwei Teilbordnetzen
CN103158568A (zh) * 2013-03-14 2013-06-19 吉林大学 增程式电动汽车动力系统
JP6481193B2 (ja) * 2014-06-13 2019-03-13 三菱自動車工業株式会社 電動車両
KR101766094B1 (ko) * 2015-12-15 2017-08-24 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 출력 제어 시스템
JP7052262B2 (ja) * 2017-09-08 2022-04-12 トヨタ自動車株式会社 四輪駆動車用駆動装置
WO2019144879A1 (zh) * 2018-01-23 2019-08-01 王志林 用于电动汽车的电动机驱动系统、加工方法、电动车和车辆外壳
JP2022083137A (ja) * 2020-11-24 2022-06-03 株式会社エフ・シー・シー 電動車両

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US146726A (en) * 1874-01-20 Improvement in potato-diggers
US57908A (en) * 1866-09-11 Improved machine for moliding and shaping dough into loaves or crackers
WO1996036507A1 (fr) * 1995-05-19 1996-11-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Systeme de transmission, vehicule a quatre roues motrices employant ce systeme, procede de transmission de puissance et procede d'entrainement de quatre roues
JP3219039B2 (ja) * 1997-12-15 2001-10-15 富士電機株式会社 電気自動車の電気システム
JP3532438B2 (ja) * 1999-02-24 2004-05-31 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両
EP1129890B1 (en) * 2000-03-01 2008-01-02 Hitachi, Ltd. Electric generating system for automobiles and its control method
JP4460708B2 (ja) * 2000-03-29 2010-05-12 株式会社東芝 エンジンのスタータと発電機とを兼用した永久磁石モータの制御装置
JP3541799B2 (ja) 2000-11-14 2004-07-14 日産自動車株式会社 車両の４輪駆動制御装置
JP3721116B2 (ja) * 2000-11-14 2005-11-30 株式会社豊田中央研究所 駆動装置，動力出力装置およびその制御方法
JP2002186109A (ja) * 2000-12-15 2002-06-28 Hitachi Ltd 補助駆動装置および前後輪駆動車両
JP3666394B2 (ja) 2000-12-28 2005-06-29 日産自動車株式会社 車両の駆動力制御装置
JP3589208B2 (ja) * 2001-08-13 2004-11-17 日産自動車株式会社 ハイブリッド車両の駆動装置
JP2003102181A (ja) 2001-09-25 2003-04-04 Toyota Motor Corp 電力供給システムおよび電力供給方法
JP4023171B2 (ja) 2002-02-05 2007-12-19 トヨタ自動車株式会社 負荷駆動装置、負荷駆動装置における電力貯蔵装置の充電制御方法および充電制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体
JP3969385B2 (ja) * 2003-11-27 2007-09-05 日産自動車株式会社 モータ駆動４ｗｄ車両の制御装置及び制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
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US7402919B2 (en) 2008-07-22
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CN1640713B (zh) 2010-11-10
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JP3969385B2 (ja) 2007-09-05

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