KR20070106807A - 전기자 권선과 계자 권선을 갖는 분권 모터를 포함하는전기 차량의 속도 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기자 권선과 계자 권선을 갖는 분권 모터를 포함하는 전기 차량의 속도 제어 방법에 있어서, 상기 모터의 전기자 권선에 제1 스위칭 소자를 병렬로 연결하는 단계: 상기 모터의 기초 속도 이하에서 회생 제동을 제공하도록 전기자 권선을 통과하는 전기자 전류를 제어하기 위해 상기 스위칭 소자를 턴-온 및 턴-오프 하는 단계를 포함하여 구성되는, 전기자 권선과 계자 권선을 갖는 분권 모터를 포함하는 전기 차량의 속도 제어 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면 모터가 기초 속도 이하로 동작하는 경우, 즉 역기전력이 공급 전원전압 이하인 경우, 즉각적으로 병렬 모스페트를 턴-온하고, 전기자 코일을 단락시킴으로써 전류 흐름이 유도된다. 반시계 방향으로의 전류 흐름이 직렬 모스페트가 턴-오프 되는 지점에서 그와같이 시작되고, 결과적으로 모터를 가로지르는 큰 전압 스파이크가 발생되고 배터리내로 역 전류의 흐름이 이루어 진다. 모스페트를 빠른 속도로 온/오프 함으로써 전류흐름은 유지될 수 있으며, 회생제동은 낮은 속도에서도 일어 날 수 있다.

Description

전기자 권선과 계자 권선을 갖는 분권 모터를 포함하는 전기 차량의 속도 제어 방법{A Method of controlling the speed of an electric vehicle including a shunt wound motor having an armature coil and a field coil}
관련출원의 상호참조
본 출원은 2000년 12월 14일에 "저속 회생 제동을 갖는 전기 골프 차"라는 명칭으로 출원된 미국특허출원 일련번호 09/736,657과, 1999년 12월 30일에 "회생 제동이 영(O)인 전기 골프 차"라는 명칭으로 출원된 미국 가특허출원번호 60/173,638에 기초하여 우선권을 주장한다.
본 발명은 전기 골프 차의 제어 시스템에 관한 것이며 좀더 상세히는 기초 속도 보다 낮은 회생 제동을 제공하는 반쪽 브리지 정류기를 갖고 있는 회생 제동 시스템을 포함하는 전기 골프 차를 위한 제어 시스템에 관한 것이다.
모든 전동기(electric motor)는 근접해 있는 두 자기장이 서로를 향하여 정렬하려고 하는 원리에 기초하여 작동한다. 자기장을 발생시키는 한가지 방법은 전선 권선을 준비하고 전류를 상기 권선 내부로 통과시키는 것이다. 만약 내부에 전류가 흐르고 있는 두개의 권선을 서로를 향해 근접시키면, 각 권선의 자기장들은 서로를 향해 정렬되려고 하는 경향이 있다. 만약 상기 두 권선들의 자기장이 정렬되어 있지 않고 0도와 180도의 사이에 있으면, 이러한 경향은 두 권선들 사이에 회전력을 일으킨다. 만약 이들 권선들중의 하나가 축에 기계적으로 고정되어 있고, 다른 하나는 외부 하우징에 고정되어 있으면 전동기가 만들어 진다. 이들 권선 사이에 생성된 회전력은 권선내에 흐르는 전류에 의해 변동된다.
불행히도, 이 모터는 자기장이 일 방향으로 정렬하기 전에 1회전중의 반회전만을 한다. 따라서 상기 전동기의 축이 180도 이상으로 회전할 수 있도록 회전력을 계속해서 발생시키기 위해서는 두 권선이 서로에 대해 항상 어떤 각을 갖도록 해야 한다. 이러한 기능을 제공하는 장치를 정류기(commutator)라고 한다. 상기 정류기는 전기자 권선(armature coil)과 상기 하우징에 연결된 계자 권선(field coil) 사이의 각이 영(0)이 되기 전에 전기자권선이라고 하는 능동 구동 권선(active moving coil)으로부터 전류를 차단하고 그것을 제2 전기자 권선에 다시 연결한다. 상기 전기자 권선의 종단은 정류자 바(commutator bar)라고 알려진 접촉 표면들을 갖는다. 브러쉬라고 하는 탄소로 만들어진 접촉표면들은 상기 모터 하우징에 고정된다. 상기 모터의 축이 회전함에 따라, 상기 브러쉬는 일 세트(set)의 바(bar)들과의 접촉을 끊고 다음 세트의 바들과 접촉을 이루게 된다. 이 프로세스에 의해 능동 전기자 권선과 계자 권선 사이의 각이 일정하게 유지된다. 상기 자기장들 사이에 일정한 각이 유지됨으로써 상기 모터가 회전하는 동안 계속해서 일정한 토크(torque)를 유지하게 된다.
만약 권선이 자기장 내에서 움직이면, 전압과 전류가 권선 내에서 유도된다. 만약 전류가 계자 권선을 통과하고 전기자권선이 돌면, 전압과 전류는 전기자 권선내에서 유도되어 효과적으로 모터를 발전기로 바꾸게 된다. 이것은 중요한 두가지 효과를 갖는다. 상기 모터가 모토링(motoring)이라고 하는 전기 골프 차와 같은 전기 차량들에 전력을 인가하는데 사용되는 경우, 상기 모터의 회전은 전기자 권선의 양단에 걸쳐 역 기전력(back EMF; electro-motive force)이라고 하는 전압을 유도한다. 이 전압은 모터의 속도 및 계자 전류의 상승에 따라 함께 증가된다. 상기 역 기전력이 모터의 터미널들에 걸리는 전압과 같을 때, 최고속도에 도달하게 된다. 또 다른 효과는 만약 전기적 부하(electrical load)가 전기자 권선에 가해지고, 상기 전기자 권선이 돌면, 모터는 제동기(brake) 및 발전기로서 동작한다는 것이다. 이 효과는 회생 제동이라고 알려져 있다. 이것이 전동기이고 발생된 토크는 계자 권선과 전기자 권선내의 전류에 의해 가변되고, 그 속도는 가해진 전기자 전압에 따라 변동된다.
전기 골프 차를 위한 이러한 회생 제동에 대한 예들이 볼(Ball) 등에 의해 등록된 미국특허번호 5,565,760, 저니(Journey)에 의해 등록된 미국특허번호 5,814,958, 랜킨(Lankin)에 의해 등록된 미국특허번호 5,332,954 그리고 포스트(Post)에 의해 등록된 미국특허번호 4,626,750등에 개시되어 있다.
전기 차량들의 속도는 상기 모터에 가해지는 전압을 변동시킴으로써 조절된다. 저전압으로, 상기 모터의 역 기전력은 저속에서 인가된 전압에 도달한다. 먼저실효 전압을 낮추기 위하여 저항들을 직렬로 모터에 삽입한다. 이것이 산업계에서 모터의 속도를 제어하는 방법이다. 불행히도 이 방법은 저속에서 매우 비능률적이 다.
이러한 비능률성은 옴의 법칙(Ohm's law)과 키르히호프의 전류 및 전압 법칙(Kirchoff's current and voltage laws)에 의해 설명된다. 옴의 법칙은 다음과 같다.
V(전압)=I(전류)xR(저항)
상기식에 의해
P(전력)=I(전류)xV(전압)
키르히호프의 법칙을 간단히 말하면, 모든 전압을 더하면 영(0)이 되고 모든 전류는 주어진 루프내에서 같아야 한다.
키르히호프의 전류법칙에 의해, 전기 차량의 모터 회로내에서 전지, 저항, 전기자 권선 그리고 계자 권선을 통과하는 전류는 모두 같다. 또한 키르히호프의 전압법칙에 의해, 저항, 전기자 권선 그리고 계자 권선의 양단에 걸치는 전압은 모두 더하면 배터리 전압(예를들면 36V)이 되고 따라서 회로내의 모든 전압을 더하면 영(0)이 된다.
어떤 구동 조건(구배, 표면, 타이어 압력, 차량에 가해지는 부하, 원하는 속도)에서 전류 100A, 모터(전기자 및 계자 권선들)의 전압이 18V라고 가정한다. 토크(Torque)는 전류에 따라 변동되고, 속도는 전압에 따라 변동된다. 저항내에서 얼마나 많은 전력이 손실되었는지 회로를 분석해 본다. 키르히호프의 법칙에 의해, 저항의 양단에 걸친 전압은 다음과 같이 주어진다.
VBATT = VARM + VFIELD + VRES
36 = 18 + VRES
VRES = 18V
전류가 100A이고, 따라서 옴의 법칙에 의해 저항에서 손실된 전력은 다음과 같다.
PRES = IRES X VRES
PRES = 100 X 18 = 1800와트
또한 옴의 법칙에 의해 모터에 의해 사용된 전력은 다음과 같다.
P = (VARM + VFIELD) x I
P = 18 x 100 = 1800와트
이것은 배터리에서 나오는 전력의 반이 저항을 가열하는데 손실되었다는 것을 의미한다. 이러한 조건하에서, 상기 속도 제어 시스템은 같은 성능을 얻기 위해 저항 시스템 에너지의 반을 사용한다.
저항 시스템에서, 저항은 페달 위치가 속도 증가쪽으로 증가함에 따라 감소된다. 속도제어 시스템에서, 작업량 주기(duty cycle)는 페달 위치가 증가함에 따라 증가한다. 두 방법들은 효과적으로 모터에 가해지는 전압과 차량의 속도를 제어한다. 효율에서의 차이는 최대속도(full throttle)에 가까울수록 중요하지 않게 된다.
종래 전기 차량은 위에 기술한 원리에 기초하여 작동하고, 그것들을 제어하는 다른 방법들이 있다. 표준적인 전기 골프 차는 직권 모터(series wound motor)를 사용한다. 직권 모터는 매우 무거운 와이어가 겨우 수회 정도 감긴 계자권선을 갖고 있다. 최대 토크를 얻기 위해, 전기자와 계좌 권선은 직렬로 연결되어 있다. 또 다른 어떤 전기 차량들은 분권 모터(shunt wound motor)를 사용하고, 이 분권 모터에서의 계자 권선은 작은 와이어들로 아주 많이 감아서 형성되어 있다. 최대 토크를 얻기 위해, 전기자와 계좌 권선은 병렬로 연결되거나 "분권" 구성을 갖는다. 권선에 의해 생성된 자기장의 세기는 권선의 수와 권선내를 통과하는 전류에 따라서 변화한다. 같은 자기장의 세기를 얻기 위해서 분권 모터에서는 직권 모터에 비해 더 적은 계자 권선을 통과하는 전류가 필요하다. 예를들면 직권 모터에서 300암페어(A)에서 얻어지는 자기장 세기는 분권 모터에서는 15-20암페어(A)만으로도 얻어진다. 제어기(controller)에 대해서도 또한 몇가지 눈에 띄는 차이점들이 있다. 분권 모터에서는 같은 자기장을 얻기 위해 적은 전류가 필요하므로, 계자 권선을 작은 전력 부품의 세트로 만들 수 있다. 이것은 모터의 분리 여자 제어(separately excited control)라고 한다.
위에 기술한 바와 같이, 역 기전력은 자기장의 세기에 따라 변동되고, 자기장의 세기는 자기 전류를 변동 시킨다. 직권 모터에서, 상기 전기자 전류와 계자 전류는 같고, 그리하여 자기장 세기와 전기자 전류의 관계는 선형 관계에 있다. 분리 여자 시스템에서, 계자 전류는 주어진 전기자 전류에 대응하여 선택된다. 계자 전류가 감소함에 따라 자기장의 세기는 감소한다. 그리하여 역 기전력은 낮아지고 주어진 전기자 전류에 대한 모터의 속도를 증가시킨다. 이것은 자기장 약화(field weakening)라고 한다.
계자 전류가 여전히 전방을 향해 활성되어 있고, 만약 차량이 후진으로 언덕을 뒤로 내려오면, 곧바로 프리휠 다이오드로 흘러들어오는 역방향 전류를 발생시킨다. 상기 다이오드는 그 방향으로 단선 회로(short circuit)와 같기 때문에, 이것은 모터를 매우 낮은 속도로 감속하는 제동기(brake)와 같이 동작한다. 이러한 형태의 제동을 플러그 제동이라고 한다.
만약 차량이 정해진 어떤 시간 이상 동안 가속기를 릴리즈 함으로써 제동된다면, 제어기는 계자 권선으로의 에너지를 끊고 속도 감지기를 계속해서 감시한다. 만약 상기 차량이 가속도를 디프레스(depress)하지 않고 움직이기 시작한다면, 제어기는 플러그 제동을 시작하는 차량 움직임의 반대 방향으로 계자 권선에 에너지를 가하게 될 것이다.
먼저, 본 발명 목적은 기초 속도 이하에서 회생제동을 할 수 있는 전기차량의 속도제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 필드 맵의 음의 사분면의 제어가 전기자 전류가 감시되기 때문에 가능한 전기차량의 속도제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 모터 속도가 전기자 전압(VARM)에 따라 변동되기 때문에, 상기 전기자 펄스폭변조가 이전의 제어기들에서 계자 전류 변동 속도 제어의 방법과 반대로 차량 속도를 제어하기 위해 사용될 수 있는 전기차량의 속도제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 폐쇄 제어 루프를 통해, 속도 기준 값(페달의 위치에 의해 결정됨)이 속도 감지기에 의해 감지된 실제 속도 값과 비교되어 쓰로틀(throttle) 위치 입력 신호에 따라 차량 속도를 변동시키기 위해 전기자 펄스폭 변조의 조정이 이루어지고, 저속으로 운행하는 도중 갑작스러운 회생 제동 특성을 방지하기 위해, 속도는 계속 감시되고 회생 전기자 전류 한계치(IMAX)는 저속일 때 줄어드는 전기차량의 속도제어방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전기자 권선과 계자 권선을 갖는 분권 모터를 포함하는 전기 차량의 속도 제어 방법에 있어서, 상기 모 터의 전기자 권선에 제1 스위칭 소자를 병렬로 연결하는 단계: 상기 모터의 기초 속도 이하에서 회생 제동을 제공하도록 전기자 권선을 통과하는 전기자 전류를 제어하기 위해 상기 스위칭 소자를 턴-온 및 턴-오프 하는 단계를 포함하여 구성되는, 전기자 권선과 계자 권선을 갖는 분권 모터를 포함하는 전기 차량의 속도 제어 방법을 제공한다.
상기 제1 스위칭 소자를 전기적으로 연결하는 단계는 상기 전기자 권선에 전기적으로 병렬로 연결하는 모스페트 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제2 스위칭 소자를 상기 전기자 권선에 전기적으로 직렬로 연결하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 모터의 기초 속도와 속도 영(0)의 사이에서 차량 속도를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기초 속도 이하로 상기 차량 속도를 제어하는 단계는 상기 전기자 권선에 인가되는 펄스폭 변조 신호를 제어하는 것과 가속 페달의 위치 및 차량 속도를 감지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 차량 속도를 제어하는 단계는 상기 전기자 권선과 전기적으로 직렬인 스위칭 소자에 상기 펄스 폭 변조 신호를 인가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
속도의 함수로서 최소 값과 최대 값 사이에서 모터 전기자 전류를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전기자 전류를 제어하는 단계는 전기자 전류를 결정하고, 차량 속도를 결정하고, 상기 차량의 속도를 제어하기 위해 상기 차량속도와 상기 전기자 전류를 조합하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
필드 맵 권선의 음의 사분면에서 전기자 전류를 측정하는 단계 및 측정된 전기자 전류에 기초하여 계자 권선 전류를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전기차량의 속도제어방법은 종래의 기술에 비해 다음과 같은 몇 가지 우수한 효과를 갖는다.
먼저, 본 발명에 의하면 기초 속도 이하에서 회생제동을 할 수 있는 전기차량의 속도제어방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 필드 맵의 음의 사분면의 제어가 전기자 전류가 감시되기 때문에 가능한 전기차량의 속도제어방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 전기차량의 속도제어방법에 의하면 모터 속도가 전기자 전압(VARM)에 따라 변동되기 때문에, 상기 전기자 펄스폭변조가 이전의 제어기들에서 계자 전류 변동 속도 제어의 방법과 반대로 차량 속도를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 폐쇄 제어 루프를 통해, 속도 기준 값(페달의 위치에 의해 결정됨)이 속도 감지기에 의해 감지된 실제 속도 값과 비교되어 쓰로틀(throttle) 위치 입력 신호에 따라 차량 속도를 변동시키기 위해 전기자 펄 스폭 변조의 조정이 이루어지고, 저속으로 운행하는 도중 갑작스러운 회생 제동 특성을 방지하기 위해, 속도는 계속 감시되고 회생 전기자 전류 한계치(IMAX)는 저속일 때 줄어드는 전기차량의 속도제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명이 가르치고 지시하는 바에 따르면, 골프차와 같은 전기 차량의 제어 시스템이 개시되어 있으며, 상기 전기 차량의 제어 시스템은 복수의 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(모스페트; MOSFET)를 포함한다. 4개의 모스페트는 완전 H-브리지를 구성하고, 두개의 모스페트는 반쪽 H-브리지를 구성한다. 반쪽 H-브리지에서 하나의 모스페트는 전기자 코일에 걸쳐 전기적으로 병렬로 연결되고, 다른 하나는 전기자 코일과 직렬로 연결된다. 상기 전기자 전선에 걸쳐 병렬 연결된 모스페트는 프리휠 다이오드를 포함한다.
모터가 기초 속도 이하로 동작하는 경우 즉 역기전력이 공급 전원전압 이하인 경우, 즉각적으로 병렬 모스페트를 턴-온하고, 전기자 코일을 단락시킴으로써 전류 흐름이 유도된다. 모터 전기자에서 인덕턴스 때문에, 반시계 방향으로의 전류 흐름이 직렬 모스페트가 턴-오프 되는 지점에서 시작된다. 결과적으로 모터를 가로지르는 큰 전압 스파이크가 발생되고 배터리내로 역 전류의 흐름이 이루어 진다. 펄스폭변조 기술을 사용하여 빠르게 병렬 모스페트를 턴-온/턴-오프 시킴으로써, 전류흐름이 유지되고 회생제동은 저속에서도 이루어진다.
덧붙여, 필드 맵의 음의 사분면(negative quadrant)의 제어는 전기자 전류가 감시되기 때문에 가능해진다. 계자 전류(If)를 기준 전류(Iref)에 정합하도록 변동시킴으로써, 필드 맵 곡선은 유지 될 수 있다. 또 모터 속도가 전기자 전압(VARM)과 함께 변하기 때문에, 전기자 펄스폭변조 신호는 종래의 제어기들의 방법 즉 계자 전류 변동 속도 제어와는 반대되는 방법으로 차량 속도를 제어하기 위해 이용될 수 있다.
또, 폐쇄 제어 루프에서, 페달 위치에 의해 결정되는 속도 기준 값은 속도 감지기에서 감지되는 실제 속도 값과 비교된다. 최대 쓰로틀(throttle) 위치 입력 신호에 따라 차량 속도를 변동시키기 위해 전기자 펄스폭변조 신호에 대한 조정이 이루어 진다. 저속 주행시에, 불규칙적인 회생 제동 특성을 방지하기 위해, 상기 속도는 계속적으로 감시되고 회생 전기자 전류 한도치(IMAX)는 저속일 때 줄어든다.
본 발명의 또 다른 목적, 잇점, 특징들은 이후 개시될 설명과 첨부된 도면을 참조하여 명확해질 것이다.
이하 전기 골프 차의 회생 제동 시스템에 대한 바람직한 실시례에 대한 설명은 예시적인 것이며 본 발명의 범위나, 그 응용(적용) 또는 사용을 제한할 의도를 갖고있지 않다.
도1은 전기 차량의 전기 시스템에 대한 개략적인 배치도(10)이며, 상기 전기 골프 차는 본 발명의 실시례에 따른 회생 제동 시스템을 포함한다. 상기 배치도(10)는 배터리 시스템(12), 모터(14), 그리고 제어시스템(16)을 포함한다. 전형적인 배터리 시스템(12)은 개별적인 배터리들(20)을 복수개 갖는 배터리팩(18)을 포함한다. 일실시례에서 배터리 팩(18)은 합계 36 볼트(V)가 되도록 6볼트의 배터리 6개를 포함하고 있다. 배터리(20)는 충분히 방전되는 납산전지이다. 상기 모터(14)는 모터 전기자 권선(22)과 계자 권선(24)을 포함한다. 상기 모터(14)에서 권선들(22)(24)은 유도자(inductor)로서 동작한다. 이것은 상기 권선들(22)(24)를 통해 전류가 한번 흐르면, 그 전류는 계속해서 흐르려고 한다는 것을 의미한다.
전류 감지기(44)는 상기 제어 시스템(16)내에서 상기 전기자 권선(22)을 통과하여 흐르는 전류를 측정하기 위하여 제공되었다. 상기 전류 감지기(44)는 홀 효과 집적 회로를 둘러싼 전선 권선일 수 있다. 이것은 홀효과 회로를 자기 권선 루프내에 놓도록 형성되며, 그것이 검출하는 자기장은 전류 IARM에 비례한다.
상기 제어 시스템(16)은 6개의 전력 구동 모스페트(MOSFET)(26-36)와 1개의 커패시터(40)를 포함한다. 상기 모스페트(26-36)는 1초당 15,000회 턴-온(turn-on)/턴-오프(turn-off) 할 수 있는 실제적인 스위치이다. 이 명세서 내에서, "모스페트"라는 용어는 하나의 모스페트일 수도 있고 하나의 신호에 의해 제어되는 병렬로 연결된 복수의 모트페트일 수도 있다. 모스페트(34)는 상기 모터 전기자 권선(22)의 양단에 연결되어 있고, 프리휠 다이오드(freewheel diode)(42)를 포함하고 있다. 상기 다이오드(42)는 전기의 일방통행을 가능케 해주는 밸브와 같이 동작한다. 따라서 전기는 다이오드의 표시 기호에 나타난 화살표의 방향으로만 흐른다. 1/4 브리지 전기자 회로에 있어서, 프리휠 다이오드(42)는 별도의 장치(소자)로 구성된다. 그러나, 전원 모스페트(34)의 구성에 있어서는 상기 프리휠 다이오드(42) 는 실리콘으로 된 진성 반도체로서 제공되었다.
모스페트(26-32)를 조합하면 H-브리지가 되거나 완전 브리지가 되고, 모스페트(34)와 (36)을 조합하면 반쪽 브리지가 된다. 상기 반쪽 브리지 제어기는 계자 권선(24)에 이용되는 완전 브리지가 아닌 모터 전기자 권선(22)에 사용되는 반쪽 브리지 구조를 가리킨다. 전력 구동 모스페트(26-32)와 H-브리지 구조는 이미 알려진 기술과 같다. 상기 시스템(10)에서 특징적인 것은 두 전력 모스페트(34)(36)의 사용이며, 또 모터 전기자 권선(22)와 연계되어 있고 특히 모터 전기자 권선(22)의 양단에 걸쳐 병렬로 연결된 전력 모스페트(34)와 다이오드(42)와 연계되어 있는 모스페트(36)을 사용한다는 것과, 그들이 구동되는 방법에 있다. 종래의 전기차량에 사용되는 종래 직류 모터(DC motor) 구동 시스템에서는 상기 모터 전기자 권선(22)의 아래에 있는 직렬 모스페트(36)와 프리휠 다이오드(42)만을 포함한다.
상기 모터(14)는 상기 전기자 권선(22)과 상기 계자 권선(24)이 두개의 주 배터리의 양단에 병렬로 연결되어 있기 때문에 분권 모터이다. 이 동작은 예를들면 상기 전기자 권선(22)의 직렬 전력 모스페트(36)가 턴-온 되고 두개의 상기 계자 권선(24)의 반대되는 전원 모스페트(26)(32)가 턴-온 되었을 때에 그러한 동작을 한다. 종래 분리 여자 시스템(separately excited system)에 있어서는, 전형적으로 상기 모터(14)의 속도는 계자 전류를 변화시켜서 얻게 된다. 본 발명에서, 상기 전기자 전류(IARM)의 펄스폭변조(PWM; pulse with modulation)는 차량 속도를 제어하기 위해 이용된다.
이 시스템에서, 상기 제어 시스템(16)의 로직 회로는 모스페트(26-36)의 턴-온/턴-오프를 제어한다. 상기 모터(14)에 인가되는 실효 전압을 제어하기 위해, 모스페트(26-36)들이 켜져있는 총시간과 꺼져 있는 총시간의 비율이 제어된다. 이것을 작업량 주기(duty cycle)라 한다. 모스페트(36)가 턴-온 되어 있는 경우에, 배터리(20)는 직접적으로 상기 전기자(22)의 양단에 연결된다. 키르히호프의 법칙에 의해, 배터리(20)의 양단에 걸친 전압과 상기 전기자(22)의 양단에 걸치는 전압은 36볼트(V)로서 같다. 또한 역시 키르히호프의 법칙에 의해, 상기 전기자(22)와 상기 배터리(20)를 통과하는 전류는 같다. 상기 회로내에서 상기 전류는 프리휠 다이오드(42)의 화살표 방향의 반대 방향으로 흐르고, 프리휠 다이오드(42)는 이러한 조건하에서는 무시될 수 있다.
상기 모스페트(36)가 턴-오프 되는 경우, 상기 배터리(20)를 포함하는 회로가 끊어 진다. 그러나 상기 전기자(22)를 통과하는 전류가 있기 때문에, 전류의 흐름은 멈추려고 하지 않는다.
프리휠 다이오드(42)는 회로의 일부분이다. 만약 상기 전류가 이전과 같은 방향으로 같은 속도로 계속해서 흐른다면, 전류는 프리휠 다이오드(42)를 통과하여 흐를 것이다. 상기 다이오드(42)와 상기 전기자(22)에 걸리는 전압은 영(0)이 될 것이지만 흐르는 전류는 이전과 같다. 배터리 회로에서, 상기 회로가 완전하지 않기 때문에 전류의 흐름은 없다. 그러나 배터리 전압은 36V로 유지된다.
상기 전기자(22)를 가로지르는 전압은 상기 모스페트(36)가 턴-온될 때 36V이고 모스페트(36)가 턴-오프 될때 영(0)이다. 상기 모터(14)의 양단에 걸리는 평 균 전압은 다음과 같다.
VARM = (36V x 작업량 주기) + (0V x (1-작업량 주기))
VARM = 36V x 작업량주기
상기 차량을 동작시키기 위해 요구되는 토크(Torque)가 상기 모터 전류를 결정한다. 상기 배터리 전류가 상기 모터 전류와 같기 때문에, 상기 모스 페트(36)가 오프(off)인 경우 영(0)이고, 온(on)인 경우 상기 배터리 전류는 다음과 같다.
IBATT = (IARM x 작업량 주기) + (0A x (1-작업량 주기))
IBATT = IARM x 작업량 주기
위의 고체속도 제어기를 가지고 전류 100A, 전압 18V를 사용하는 경우, 차이는 다음과 같다.
VARM = 36 x 작업량 주기
18 = 36 x 작업량 주기
작업량 주기 = 50%
IBATT = IARM x 작업량 주기
IBATT = 100A x 50%
IBATT = 50A
여기서, 배터리(20) 밖으로 나가는 전력과 전기자(22)내로 들어가는 전력은 이미 기술한 바 있는 전력 식에 의해 계산할 수 있다. 위의 예와 같이, 상기 모터 의 전력은 1800와트이다.
PBATT = IBATT x VBATT
PBATT = 50A X 36V = 1800와트
표1은 상기 두 시스템의 각각에 대해 상기 조건하에서의 차이를 요약한 것이다.
시스템 형태 모터 전력 배터리 전력
저항 1800 와트 3600 와트
속도 제어기 1800 와트 1800 와트
예를들면 상기 차량이 언덕을 내려가는 경우, 상기 모터 전기자 권선(22)의 회생 제동 모드시의 정상적인 동작은 상기 모터(14)의 속도가 상기 모터(14)의 기초 속도 보다 높은 경우에만 존재한다. 기초 속도는 역 기전력이 배터리 전압과 같아지는 때의 속도이다. 상기 역 기전력이 배터리 전압과 같거나 그 이하인 경우, 배터리 전압이 너무 높기 때문에 상기 모터(14)에 의해 발생되는 에너지는 배터리 팩(18)내로 흐를 수 없다. 이러한 제한을 극복하기 위해, 상기 프리휠 다이오드(42)와 함께 전력 모스페트(34)가 추가되었다. 만약 차의 속도가 기초 속도 보다 느리다면, 앞서 설명한 것과 같은 이유로 배터리 팩(18)을 충전할 수 없고, 따라서 회생 제동은 이루어 지지 않는다. 이러한 제한을 극복하기 위해 상기 모스페트(34)는 간단히 턴-온 된다. 상기 모스페트(34)가 완전히 통전된 경우 그 양단에 걸리는 전위차는 거의 영(0)이 되기 때문에, 상기 모터(14)는 큰 전류를 발생시키고, 이 전류는 간단히 상기 모스페트(34)를 통과하게 된다. 이 브리프(brief) 전류는 즉시 멈출 수 없기 때문에, 정상적인 역 기전력을 초과하는 즉 배터리 전압 이상의 큰 전압이 발생된다. 다음으로 상기 전기자 권선(22)은 상기 브리프 기간(period) 동안 상기 에너지를 상기 배터리 팩(18)내로 펌핑을 한다. 상기 브리프 기간은 상기 모터(14)의 높은 전압이 최고치에서 배터리 전압으로 내려가는데 요구되는 시간과 같다. 다음으로 이 과정은
배터리 팩(18)의 양단에 회생 제동 효과를 발생시킬 정도의 충분히 높은 전압을 상기 모터(14)가 발생시킬 수 있도록 모터(14)의 에너지를 유발하기 위해 상기의 과정은 초당 수백번 혹은 수천번 반복된다. 그리하여 상기 모터(14)는 점차 속도가 줄어든다.
상기 모스페트(34)를 턴-온함으로써 상기 모스페트(34)에 의해 상기 모터(14)에 강한 제동이 가해진 다는 것은 매우 중요한 효과를 갖는다. 그것은 직류(DC) 모터를 제동하는 일반 적인 방법이지만 만약 시간이 너무 길면 바람직하지 않다. 따라서 이러한 제동 동작을 하나 또는 그 이상의 방법들로 특화하는 것이 중요하다. 그러나 상기 전력 모스페트(34)의 특성은 턴-온 되거나 또는 턴-오프 될 것을 요구한다. 그리하여 특징적인 효과를 내기 위해서는, 상기 전기자 펄스폭변조 작업량 주기를 변화시키는 것이 필요하다. 아래의 표2는 VBATT, IBATT, IARM, VARM에 대한 펄스폭 변조 작업량 주기의 값을 제공한다.
% 작업량주기 VBATT IBATT IARM VARM
50 36 150 300 18
10 36 30 300 3.6
100 36 300 300 36
0 36 0 0 0
정상 운행 모드에서 상기 직렬 전력 모스페트(36)가 오프 되었을 때에만 상기 전기자 전압은 역전 된다. 이때, 즉 직렬 전력 모스페트(36)가 오프되고 정상운행 모드 일때, 상기 전류는 계속해서 흐르려고 하고 상기 전기자 전압은 역전 되어 전류를 프리휠 다이오드(42)를 통해 밀어 낸다.
종래 전기 골프 차에서는, 상기 모터(14)는 차량의 속도가 시속 16Km 이상일 때 회생제동이 일어나도록 한다. 시속 16Km 이하일 때는 회생 제동이 일어나지 않는다. 또한 상기 회생제동은 활강(downhill) 차량 속도를 제한하기 위해 사용된다. 심지어는 좀더 안전하게 운전하기 위해, 가속 페달의 압력을 완화했을 때 즉 차량 속도가 시속 20.8Km(시속 13마일)일지라도 회생 제동은 일어나지 않는다.
본 발명의 중요한 잇점은 가속 페달을 이용하여 차량의 속도를 최저 시속 2마일의 속도로 감속해 준다는 것이다. 과거에 이미 알려진 제어기들은 페달이 완전히 릴리즈(release) 되었을 때에만 차량의 속도를 제한했다. 즉, 만약 가속 페달이 가볍게라도 눌려지면, 차량의 속도가 모터(14)의 최고속도에 도달하게 되고, 회생 제동이 모터의 최고속도에서 자동적으로 멈춘다. 이것은 특히 경사가 급한 곳에서는 바람직하지 않다. 본 발명에서, 가속 페달은 수동 변속을 하는 내연기관을 갖는 차량과 같은 방법으로 동작한다. 즉 상기 가속 페달은 페달의 위치와 속도 사이에서 상대적으로 선형적인 관계를 형성 하도록 상기 차량의 저속을 직접적으로 조절하기 위해 사용된다. 환언하면, 본 발명에서 가속기 페달을 사용함으로써, 예를들면 차량 속도는 시속 12.8Km(시속 8마일), 시속 9.6Km(시속 6마일), 시속 8Km(시속 5마일)로 조절되고 상기 차량 운행자는 페달을 어디에든 놓도록 선택할 수 있다.
차량의 최고속도는 종래 제어기들에 의해서 정해진 패러미터이다. 이것은 차량이 그라운드 레벨에서 얻게 되는 속도이다. 차량이 언덕의 꼭대기에 다다르고 다시 언덕을 내려가기 시작하는 경우 전형적인 종래 제어기는 차량이 언덕을 내려감에 따라, 중력이 작용하여 차량을 더욱 빨리 달리도록 한다 하더라도 그 최고속도를 제한하도록 설정된다.
요약하자면, 종래 운전 시스템에서는, 페달을 밟는 것은 단순히 차량을 기초속도에서 최고 속도로 가속하도록 하기 위해 사용되고, 모터를 기초 속도 이하로는 전혀 제어도 할 수 없었다. 그러나 본 발명의 시스템에서 페달의 위치는 차량의 속도를 영(0) 근처의 속도에서 부터 제어시스템(16)과 상기 모터(14)에 의해 설정된 최고 속도까지 어느 레벨로라도 제어할 수 있도록 되어 있다. 페달의 위치와 차량 속도 사이에 선형적인 관계가 있을 수 있다. 그러나 또한 원한다면 비 선형관계가 될 수 있도 있다. 예를들면 저속에서 민감하게 동작하도록 하기 위해, 상기 모터(14)의 역기전력은 전동기의 속도에 따라 증가하고 또한 계자 권선 전류의 증가에 따라 증가된다. 직권 모터에서, 상기 모터 전기자 권선(22)과 상기 계자 권선(24)은 직렬로 연결되며 있으며 그것은 상기 모터 전기자 전류와 상기 계자 권선 전류가 독립적으로 제어될 수 없다는 것을 보증한다. 상기 계자 권선 전류는 항상 같아야 한다. 분권 모터에서, 상기 전동기 전기자 권선(22)과 상기 계자 권선(24)은 두 회로 사이에서 상기 전류들이 따로 조절될 수 있도록 완전히 분리되어 있다. 따라서 상기 전동기의 역기전력을 줄이기 위해, 상기 계자 권선 전류를 줄일 필요가 있다. 이것은 모터 제어 설계자에게 원하는 전동기 특성을 얻기 위해 더 많은 유연성을 갖도록 한다.
도2는 전형적인 필드 맵이다. 필드 맵은 분권 모터에 있어서 전기자 전류와 계자 전류 사이의 관계를 기술하기 위해 산업계에서 널리 이용되고 있는 용어이다. 각 모터는 필드 맵에서 성능이 최적인 특정한 영역을 갖는다. 이 영역에서 너무 먼 영역에서 이루어지는 동작은 전동기에 치명적인 손상을 줄 수 있다.
필드맵의 상방 우측 사분면에서 상기 라인(46)은 독립적으로 제어되는 전기자 전류의 기능을 하는 계자 전류를 갖는 직권 모터의 성능을 나타낸다. 분권 전동기 시스템에서, 상기 계자 전류와 전기자 전류는 독립적으로 제어될 수 있으며 도2에 도시한 바와 같이 상방 우측 사분면에서 또한 보여지듯이 비 선형적인 곡선(56)이 된다. 이 특별한 필드 맵은 종래 제어기에서 프로그램 될 수 있는 조건들 하에서 더 나은 성능을 갖도록 해준다. 그러나 프리휠 다이오드(42) 와 1/4 브리지 전기자 회로를 이용한 종래 제어기술은 필드맵의 상방 좌측 사분면에서 제어를 제공하지 못한다. 그러나 본 발명은 라인(58)과 같이 필드 맵의 상방 좌측 사분면에서 동작하는 기술을 제공한다.
알려져 있는 1/4 브리지 제어기를 갖는 분권 전동기 시스템에서. 상기 전기자 전류는 실제로 알려져 있는 전력 모스페트(34)의 알려진 저항 값 때문에 실제적으로 측정될 수 있다. 환언하면, 상기 전기자 전류는 전력 모스페트(34)에 걸리는 전압을 측정함으로써 측정된다. 본 발명의 시스템에서, 전류 감지기(44)는 필드 맵의 음의 사분면(negative quadrant : 좌측 사분면)에서 전기자 전류(IARM)를 측정할 수 있다. 다음으로 검출된 전류값 IARM에 따라, 상기 제어기는 그래프로부터 If값을 보정한다. 과거에는, 이 전기자 전류 정보를 간단히 얻을 수 없었고, 그리하여 이 정보를 기초로 하는 다른 요소들을 조절할 수 없었다.
도3은 계자 전류 기준 입력 iref를 받아 입력 신호를 계자 펄스폭변조(PWM; pulse width modulation) 블럭(52)으로 발생시키는 가산접합점(summing junction)(50)을 포함하는 피드백 루프(48)이다. 상기 PWM 블록(52)은 PWM 계자 전류를 발생시킨다. 펄스폭 변조된 계자 전류는 계자 전류 if를 발생하는 전류 소스(54)에 인가된다. 상기 전류 If는 가산접합점(50)으로 다시 피드백된다. 상기 펄스폭변조된 계자 전류는 실제적으로 평균 전압을 제어하게 되고, 이것은 원하는 계자 전류를 얻거나 얻지 못하게 한다. 상기 계자 권선의 문제는 온도에 따라 저항이 변한다는 것이다. 그리하여 인가된 전압이 같더라도 계자 전류가 온도에 따라 달라지게 된다. 도3의 피드백 루프를 이용함으로써, 원하는 계자 전류를 온도와 상관없이 얻을 수 있게 된다. 또한 상기 계자 권선(24)은 전기자 또는 다른 것들에 의해 유도되는 자기장등이 있는 실제적인 환경에서 동작하게된다. 도3의 피드백 시스템은 또한 원하는 If 신호를 불안정하게 할 수 있는 다른 보조적인 요소들을 고려한다.
상기 모터(14)의 필드 맵의 음의 사분면의 동작을 조정함으로써 얻게 되는 잇점은 모든 조건들하에서 좀더 신뢰성을 가지고 동작한다는 것이다. 전형적으로 분권 직류 모터는 If 대비 IARM 조건들과 범위내에서 동작한다. 그 범위를 벗어나는 조건에서 오랫동안 동작을 하게 되면 상기 모터(14)는 손상될 수 있다. 따라서 상기 모터(14)의 신뢰도(reliability)와 보수가능도(serviceability)는 내리막길(downhill) 회생 조건이나, 상기 모터(14)가 바람직한 운전 범위인 정상 If/IARM 를 벗어날 수 있는 기타 비정상적인 환경들을 포함하는 모든 경우에 있어서도 권장 If/IARM를 보증함으로써 증가된다.
회생 안전 운전 영역의 문제는 5인승 골프 차량과 같은 큰 차량인 경우에 발생한다. 이것은 일반적으로 작은 2인승 골프 차량은 바람직하지 않은 If/IARM 영역에서 상기 모터(14)에 역효과를 줄 수 있을 정도로 오랫동안 운행되지 않기 때문이다. 또언덕이나 산이 많은 코스에서 상기 큰 차량은 상기 모터에 높은 스트레스를 가하는 경향이 있다.
도4는 자기자 펄스폭 변조 신호를 이용함으로써 차량의 속도를 제어하는 것을 보여주는 블럭도(60)이다. 가속 페달 위치 신호(62)는 속도 기준 신호이고, 이것은 가산접합점(64)으로 입력된다. 상기 차량의 실제 속도(66)가 감지되고, 이 것 역시 가산접합점(64)으로 입력된다. 상기 두 신호들을 비교함으로써 피드백 신호를 제공하고 상기 피드백 신호는 전기자 펄스폭 변조 블럭(68)으로 입력 신호로서 인가된다. 이것은 상기 모터 전기자 권선(22)내에 있는 직렬 모스페트(36)로 인가되는 적절한 출력 펄스폭 변조 신호를 발생시키고 상기 변조 신호는 차량의 속도를 조절한다. 좀더 일반적으로 상기 전기자 펄스폭변조 블럭(68)은 상기 전기자 권선(22)과 병렬연결된 직렬 모스페트(36)와 모스페트(34)을 동작시킨다.
원하는 모터의 속도를 얻기 위해서는, 상기 전기자 권선(22)에 걸리는 전압을 조정해야 한다. 상기 모터의 전기자 터미널에 걸리는 전압의 제어는 상기 전기자 권선(22)을 위한 전력 모스페트(34)와 (36)의 동작에 의해 결졍된다. 상기 모스페트들은 원하는 모터 전압을 얻을 수 있는 바람직한 방법으로 동작한다. 상기 모터(14)의 속도를 결정하는 차량의 전류 속도가 주어져 있다면, 상기 모터의 터미널들에 인가될 원하는 전압 즉 역전력은 계산될 수 있으며, 전력 모스페트들 (34)(36)은 상기 모터의 속도를 증가시키기 위한 추가적으로 필요한 전압을 얻을 수 있도록 적절히 동작한다. 상기 모터 전기자 터미널 전압을 역 기전력 이하로 내림으로써, 회생제동은 유도된다. 그리하여 상기 모터 전기자 권선(22)에 인가되는 전압은 필드 맵의 좌 또는 우 사분면를 통해 원하는 방법으로 조정된다.
"페달 업 제동"이라는 용어는 종래 분권 모터 제어 시스템과 관련하여 사용된다. 기본적으로 차량 가속 페달이 릴리즈될 경우, 제어 시스템(16)은 능동적으로 상기 모터(14)가 기초 속도 예를들면 시속 16km가 될 때까지 회생 제동을 수행할 것이다. 기초 속도 이하가 되면, 상기 모터(14)의 회생 제동 특성이 배터리 전압을 초과하는 충분한 역 기전력을 제공할 수 없기 때문에, 능동 제어는 일어나지 않는다. 그리하여 회생 제동하지 않는다. 본 발명은 상기 모터(14)의 기초 속도 이하에서 회생 제동을 제공하기 때문에 "페달 업 제동" 이라는 용어는 상기 모터(14)의 기초 속도 보다 훨씬 낮은 속도에 사용된다.
만약 저속 회생 제동을 하는 동안, 제어 시스템이 최대 IARN과 속도 사이에 선형적인 관계를 허락한다면, 차량 속도는 페달이 릴리즈되는 경우 아주 빠르게 감속된다. 기본적으로 이것은 주차 제동시에 차량을 운행하는 것과 비슷하다. 근본적으로, 상기 차량 속도가 페달 위치에 의해 표시되는 속도 이상일 때는, 상기 차량은 일반적으로 비용이 들어간다. 이 개선된 시스템에서, 만약 능동 회생 제동이 온(on) 상태이면 그러한 회생 제동은 실제로 아주 빠르게 차량의 속도를 감속할 것이다. 또 이러한 특징들은 차량을 운행하는데 비용이 들어가기 시작하는 어떤 임계(setpoint) 저속 이하에서 회생 제동을 한다는 것이다. 상기 임계 저속은 시속 3.2Km/h 에서 12.8Km/h(시속 2마일에서 8마일 사이)의 사이에 있고 언덕이 많은 곳에서는 8Km/h(시속 5마일)인 것이 바람직하다.
도5와 도6은 어떻게 전기자 전류 IARM가 속도의 함수로서 최소 값과 최대 값 사이에서 제어되는지를 보여준다. 상기 최대 전기자 전류는 전형적으로 회생 제동 모드에서 발생되고, 전류 한계치는 상기 제어시스템 및 정류자(16)가 과열되는 것을 막기 위해 고안되었다. 속도 감지 시스템(72)은 입력으로서 속도 감지 신호를 받아 들이고 전류 감지기(44)에 해당하는 전류 감지 회로(76)으로부터 전류 신호를 받아들이는 가산접합점(74)을 포함한다. 상기 최소 전기자 전류는 영(0) 또는 저속에서 과도한 제동을 발생시키지 않는 어떤 값이 될 것이다.
위에 기술한 바와 같이, 본 발명의 전기차량의 제어 시스템은 종래의 기술에 비해 몇가지 잇점을 갖는다. 이러한 잇점들 중의 하나는 기초 속도 이하에서 회생제동을 한다는 것이다. 상기 모터(14)가 그 기초 속도 이하에서 동작하는 경우, 즉 그 역 기전력이 전원 전압 이하인 경우, 전류의 흐름은 모스페트(34)를 즉각적으로 도통시키고 전기자 권선(22)을 단락시킴으로써 유도될 수 있다. 상기 모터(14)에서 잔류 인덕턴스때문에, 반 시계 방향으로의 전류 흐름이 모스페트(34)가 오프 되는 지점에서 시작된다. 결과적으로, 상기 모터(14)를 가로지르는 큰 전압 스파이크가 발생하여 배터리 팩(18)으로의 역 전류 흐름을 이루게 된다. 모스페트(34)를 빠른 속도로 온/오프 함으로써 전류 흐름은 유지될 수 있으며 회생 제동은 낮은 속도에서도 일어날 수 있다.
게다가, 필드 맵의 음의 사분면의 제어는 전기자 전류가 감시되기 때문에 가능해진다. IREF에 맞추기 위해 If를 변화시킴으로써, 필드 맵 곡선은 유지된다. 또한 모터 속도가 전기자 전압(VARM)에 따라 변동되기 때문에, 상기 전기자 펄스폭변조는 이전의 제어기들에서 계자 전류 변동 속도 제어의 방법과 반대로 차량 속도를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 또한 폐쇄 제어 루프를 통해, 속도 기준 값(페달의 위치에 의해 결정됨)은 속도 감지기에 의해 감지된 실제 속도 값과 비교된다. 쓰로틀(throttle) 위치 입력 신호에 따라 차량 속도를 변동시키기 위해 전기자 펄스폭 변조의 조정이 이루어 진다. 그리고, 저속으로 운행하는 도중 갑작스러운 회생 제동 특성을 방지하기 위해, 속도는 계속 감시되고 회생 전기자 전류 한계치(IMAX)는 저속일 때 줄어든다.
앞에서 다루어진 내용들은 단순히 본 발명의 실시례를 기술하고 개시한 것이다. 당분야의 기술을 가진 사람들은 앞에서 기술된 내용들과 첨부된 도면과 청구항들로 부터 쉽게 본 발명을 이해할 수 있을 것이며, 다양한 변형, 개조 및 변경은 본 발명의 청구항의 범위 및 취지를 벗어남이 없이 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 반쪽 브리지 아키텍쳐를 갖는 전기 차량을 위한 전기적인 시스템의 개략도이다.
도 2는 모토링/회생 필드맵이다.
도 3은 도1에 도시한 전기적인 시스템에서 전기자 전류의 제어를 보여주는 개략적인 블럭 다이어그램이다.
도 4는 가속 페달 위치에 기초한 속도 기준 값을 결정하기 위한 폐쇄 제어 루프를 보여주는 개략적인 블럭 다이어그램이다.
도 5는 속도에 대해 조절된 전기자 전류와 감시되는 차량 속도를 보여주는 개략적인 블럭 다이어그램이다.
도 6은 최대 전기자 전류 IARM와 차량 속도 사이의 관계를 보여준다.

Claims (9)

  1. 전기자 권선과 계자 권선을 갖는 분권 모터를 포함하는 전기 차량의 속도 제어 방법에 있어서,
    상기 모터의 전기자 권선에 제1 스위칭 소자를 병렬로 연결하는 단계: 및
    상기 모터의 기초 속도 이하에서 회생 제동을 제공하도록 전기자 권선을 통과하는 전기자 전류를 제어하기 위해 상기 스위칭 소자를 턴-온 및 턴-오프 하는 단계를 포함하여 구성되는, 전기자 권선과 계자 권선을 갖는 분권 모터를 포함하는 전기 차량의 속도 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제1 스위칭 소자를 전기적으로 연결하는 단계는 상기 전기자 권선에 전기적으로 병렬로 모스페트 소자를 연결하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량의 속도 제어 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 제2 스위칭 소자를 상기 전기자 권선에 전기적으로 직렬로 연결하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량의 속도 제어 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 모터의 기초 속도와 속도 영(0)의 사이에서 차량 속도를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량의 속도 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 기초 속도 이하로 상기 차량 속도를 제어하는 단계는 상기 전기자 권선에 인가되는 펄스폭 변조 신호를 제어하는 것과 가속 페달의 위치 및 차량 속도를 감지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 속도 제어 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 차량 속도를 제어하는 단계는 상기 전기자 권선과 전기적으로 직렬인 스위칭 소자에 상기 펄스 폭 변조 신호를 인가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 속도 제어 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 속도의 함수로서 최소 값과 최대 값 사이에서 모터 전기자 전류를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 속도 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 전기자 전류를 제어하는 단계는 전기자 전류를 결정하고, 차량 속도를 결정하고, 상기 차량의 속도를 제어하기 위해 상기 차량속도와 상기 전기자 전류를 조합하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 속도 제어 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 필드 맵 권선의 음의 사분면에서 전기자 전류를 측정하는 단계 및 측정된 전기자 전류에 기초하여 계자 권선 전류를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 속도 제어 방법.
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