KR20100088387A - Limphome drive method of hybrid electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하이브리드 차량의 림프홈 운전 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량에서 모터 제어기가 구동모터의 제어를 수행하기 위해 필수적으로 필요한 전류센서의 고장시에 제한적인 하이브리드 기능이 동작되도록 하여 지속적인 림프홈 운전이 가능하도록 하는 하이브리드 차량의 림프홈 운전 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for driving a lymphatic groove in a hybrid vehicle, and more particularly, in a hybrid vehicle, a limited hybrid function is operated in the event of a failure of a current sensor essential for a motor controller to perform control of a driving motor. The present invention relates to a method of driving a lymphatic groove in a hybrid vehicle to enable lymphatic groove driving.
일반적으로 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료(가솔린 등 화석연료)를 연소시켜 회전력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 회전력을 얻는 전기모터에 의해 구동하는 차량을 의미하며, 이를 통상 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)이라 부르고 있다. In general, a hybrid vehicle in a broad sense means to drive the vehicle by combining two or more different power sources efficiently, but in most cases, the engine and battery power are used to burn the fuel (fossil fuel such as gasoline) to obtain torque. Means a vehicle driven by an electric motor to obtain a, it is commonly referred to as a hybrid electric vehicle (HEV).
이러한 하이브리드 차량은 엔진뿐만 아니라 전기모터를 보조동력원으로 채택 하여 연비 향상 및 배기가스 저감을 도모할 수 있는 미래형 차량으로, 연비를 개선하고 환경친화적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여 더욱 활발한 연구가 진행되고 있다.This hybrid vehicle is a futuristic vehicle that can improve fuel efficiency and reduce emissions by adopting not only an engine but also an electric motor as an auxiliary power source, and it is more active in response to the demand of the times to improve fuel efficiency and develop environmentally friendly products. Is going on.
하이브리드 차량은 엔진과 전기모터(구동모터)를 동력원으로 하여 다양한 구조를 형성할 수 있는데, 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기에너지를 동시에 사용할 수 있어 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다는 장점 때문에 승용차 등에 널리 채택되고 있다.Hybrid vehicles can form a variety of structures by using the engine and the electric motor (drive motor) as a power source, it is widely adopted in passenger cars due to the advantage that the mechanical energy of the engine and the electric energy of the battery can be used at the same time. It is becoming.
특히, 엔진과 전기모터의 최적 작동영역을 이용하므로 구동 시스템 전체의 연비를 향상시킴은 물론, 제동시에는 전기모터로 에너지를 회수하므로 효율적인 에너지의 이용이 가능하다. In particular, since the optimum operating area of the engine and the electric motor is used, fuel efficiency of the entire driving system is improved, and energy is recovered by the electric motor during braking, thereby enabling efficient use of energy.
그리고, 하이브리드 차량에는 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit, HCU)가 탑재되어 있고, 또한 시스템을 구성하는 각 장치별로 제어기를 구비하고 있다. The hybrid vehicle is equipped with a hybrid control unit (HCU), and has a controller for each device constituting the system.
예컨대, 엔진 작동의 전반을 제어하는 엔진 제어기(Engine Control Unit, ECU), 구동모터 작동의 전반을 제어하는 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)(인버터 포함), 변속기(CVT)를 제어하는 변속기 제어기(Transmission Control Unit, TCU), 배터리 상태를 감시하고 관리하는 배터리 제어기(Battery Management System, BMS), 실내 온도 제어를 담당하는 에어컨 제어기(Full Auto Temperature Controller, FATC) 등이 구비되어 있다.For example, an engine control unit (ECU) for controlling the overall operation of the engine, a motor control unit (MCU) (including an inverter) for controlling the overall operation of the driving motor, a transmission controller for controlling the transmission (CVT) (Transmission Control Unit (TCU)), a battery controller (Battery Management System (BMS)) that monitors and manages the battery status, and an air conditioner controller (Full Auto Temperature Controller, FATC) in charge of room temperature control.
여기서, HCU는 각 제어기들의 구동 제어 및 하이브리드 운전모드 설정, 그리고 차량 전반의 제어를 담당하는 최상위 제어기로서, 상기한 각 제어기들이 최상위 제어기인 HCU를 중심으로 고속 CAN 통신라인으로 연결되어, 제어기들 상호 간에 정보를 주고받으면서 상위 제어기는 하위 제어기에 명령을 전달하도록 되어 있다.Here, the HCU is a top-level controller in charge of driving control of each controller, hybrid driving mode setting, and overall vehicle control. Each of the controllers is connected to a high-speed CAN communication line centering on the HCU, which is the top-level controller. The upper controller is to transmit commands to the lower controller while exchanging information between them.
첨부한 도 1은 하이브리드 차량의 구성을 나타낸 도면으로, 엔진(11), 엔진 제어기(ECU)(12), 구동모터(13), 모터 제어기(MCU)(14), 고전압 배터리(15), 배터리 제어기(BMS)(도시하지 않음), 고전압 차단장치(메인릴레이)(16), 커패시터(17), DC/DC 컨버터(Low Voltage DCDC Converter, LDC)(18), 전장부하(19) 등이 도시되어 있으며, 구동모터(13)는 구동, 충전이 모두 가능하다.1 is a diagram illustrating a configuration of a hybrid vehicle, including an
모터 제어기(14)는 구동모터(13)를 제어하여 토크 발생을 통한 구동 및 발전을 수행하며, 제어부(14a), 구동부, 전원부 등으로 구성되어 있다. The
한편, 통상적인 하이브리드 차량에서는 상기 구동모터로서 3상 영구자석형 동기 모터(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)를 사용하며, 모터 제어기는 모터 각 상에 흐르는 전류, 모터 내 자석의 위치, 모터 속도, 모터 온도 등을 필수 입력으로 하여 구동모터를 제어한다.On the other hand, in a typical hybrid vehicle, a three-phase permanent magnet synchronous motor (PMSM) is used as the driving motor, and the motor controller includes a current flowing in each motor phase, a magnet position in the motor, a motor speed, and a motor. The drive motor is controlled by using temperature as an essential input.
이 중에서 모터 각 상에 흐르는 전류를 측정하기 위해 통상 3개의 전류센서(도 1에서 도면부호 14b, 14c, 14d임, 3상의 전류 검출)를 사용하게 되는데, 3개의 전류센서 중 어느 한 상의 전류센서에 고장이 발생하거나, 본래 2개의 전류센서만을 사용(2상의 전류만 검출)하더라도, 3상의 전류 합이 항상 0이라는 특성(아래 식 참조)에 의해 정상적인 모터 제어가 가능하다. Among these, three current sensors (14b, 14c, and 14d in FIG. 1, current detection of three phases) are generally used to measure the current flowing in each phase of the motor. The current sensor of any one of the three current sensors is used. Even if a fault occurs or if only two current sensors are originally used (only two phase currents are detected), the normal motor control can be performed by the characteristic that the sum of three phase currents is always zero (see the following equation).
Iu + Iv + Iw = 0 (1)Iu + Iv + Iw = 0 (1)
여기서, Iu는 U상의 전류, Iv는 V상의 전류, Iw는 W상의 전류를 나타낸다.Here, Iu represents the current in the U phase, Iv represents the current in the V phase, and Iw represents the current in the W phase.
상기와 같은 특성에 의해 2개의 전류센서만을 사용하기도 한다.Due to the above characteristics, only two current sensors may be used.
상기 특성에 의해, 예를 들어, U, V 두 상의 전류센서만을 사용하거나, 3상의 전류 검출 중 W상 1상의 전류센서에 고장이 발생한 경우, 도 2와 같이 고장이 발생한 상(W상)의 전류값을 아래와 같이 대체하여 정상적인 운전을 할 수 있다.According to the above characteristics, for example, when only a current sensor of two phases of U and V is used or a failure occurs in the
Iw = -Iu - Iv (2)Iw = -Iu-Iv (2)
그러나, 한 상의 전류센서의 고장 중에 다른 한 상의 전류센서에 추가로 고장이 발생하거나, 본래 2개의 전류센서만을 사용하던 중 한 상의 전류센서에 고장이 발생하여 오직 다른 한 상의 전류센서만이 사용 가능하게 된 경우, 더 이상 위와 같은 방법의 정상적인 운전(모터 제어)은 불가능하게 된다.However, during the failure of the current sensor in one phase, an additional failure occurs in the current sensor in the other phase, or the current sensor in one phase fails while only two current sensors are in use. In this case, the normal operation (motor control) of the above method is no longer possible.
이러한 경우, 통상적으로 하이브리드 기능을 중지하고 엔진만을 이용해 차량을 주행하는 비상 운전모드, 즉 림프홈(Limphome) 모드로 차량을 가까운 정비소까지 구동시킨다.In this case, the vehicle is normally driven to the nearest workshop in the emergency driving mode, that is, the limphome mode, in which the hybrid function is stopped and the vehicle is driven using only the engine.
이와 같이 종래에는 3상의 전류센서 중 한 상의 전류센서에 고장이 발생하더라도 다른 두 상의 전류값을 이용해 고장이 발생한 상의 전류를 계산하여 정상적인 모터 제어를 수행하지만, 만약 추가로 고장이 발생한 경우(2개 이상의 전류센서가 고장난 경우)에는 하이브리드 기능을 중단하고 엔진만으로 비상 운전을 하는 방법이 이용된다. As described above, even if a fault occurs in one of the three-phase current sensors, a normal motor control is performed by calculating the current of the faulted phase using the current value of the other two phases. In the case of the above-mentioned current sensor failure, a method of stopping the hybrid function and performing emergency operation using only the engine is used.
그러나, 이 경우에도 엔진 속도를 일정 속도 이상(모터의 역기전압 이상의 전압이 발생하는 속도)으로 유지하여 배터리를 강제 충전하도록 하지 않으면 고전압 배터리가 방전되어 더 이상 12V 저전압 배터리를 충전할 수 없게 되며, 결국엔 엔진만을 이용한 림프홈 운전도 불가능하게 된다. 고전압 배터리를 통하지 않고 저전압 배터리를 직접 충전하는 경우도 마찬가지이다(특허출원번호 제2006-76040호 참조).However, even in this case, if the engine speed is kept above a certain speed (speed at which the voltage above the counter voltage of the motor is generated) to force the battery to be charged, the high voltage battery is discharged and it is no longer possible to charge the 12V low voltage battery. Eventually, limp home driving using only the engine will be impossible. The same applies to the case of directly charging a low voltage battery without going through a high voltage battery (see Patent Application No. 2006-76040).
또한 엔진 속도를 일정 속도 이상 유지하더라도 아이들 및 저속 운전 구간에서 과도한 연료 소모가 발생하게 되고, 차량 운전의 불안정성이 증대되게 된다.In addition, even if the engine speed is maintained above a certain speed, excessive fuel consumption occurs in the idle section and the low speed driving section, and the instability of the vehicle driving is increased.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 한 상의 전류센서의 고장 중에 다른 한 상의 전류센서에 추가로 고장이 발생하거나, 본래 2개의 전류센서만을 사용하던 중 한 상의 전류센서에 고장이 발생하여 오직 다른 한 상의 전류센서만이 사용 가능하게 된 경우라 하더라도 제한적인 하이브리드 기능이 동작되도록 하여 보다 안정적인 림프홈 운전이 가능하도록 하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.Accordingly, the present invention has been invented to solve the above problems, the failure of the current sensor of one phase in addition to the failure of the current sensor of another phase, or the current sensor of one phase of using only two current sensors originally Even if a fault occurs and only the current sensor of another phase becomes available, the purpose is to provide a method for enabling a more stable lymph groove operation by operating a limited hybrid function.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, a) 모터 제어기에서 전류센서의 고장을 판별하는 단계와; b) 모터 제어기 내 전류센서 중 1개 상의 전류센서만이 정상 동작하는 것으로 판별되는 경우 모터 속도를 설정속도와 비교하는 단계와; c) 모터 속도가 설정속도 이하인 경우 차량 전장부하에 의해 소모되는 전력량을 고려한 최소한의 모터 제어가 수행되는 2차 림프홈 모드가 선택되는 단계와; d) 차량 전장부하에 의한 소모전력량 및 모터 속도, 정상인 전류센서의 전류값을 기초로 전류센서의 고장이 발생한 나머지 2개 상의 전류값을 추정하고, 정상인 전류센서의 전류값과 추정된 나머지 2개 상의 전류값을 입력으로 하여 모터 제어를 수행하는 2차 림프홈 모드가 수행되는 단계;를 포함하는 하이브리드 차량의 림프홈 운전 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of: a) determining a failure of the current sensor in the motor controller; b) comparing the motor speed with the set speed if it is determined that only the current sensor on one of the current sensors in the motor controller is operating normally; c) selecting a secondary lymphatic mode in which the minimum motor control is performed in consideration of the amount of power consumed by the vehicle electric load when the motor speed is less than or equal to the set speed; d) Estimates the current value of the remaining two phases in which the failure of the current sensor occurs based on the amount of power consumed by the vehicle electric load, the motor speed, and the current value of the normal current sensor, and the current value of the normal current sensor and the remaining two estimated The second lymph groove mode for performing motor control by inputting a current value of the phase is performed.
여기서, 상기 d) 단계는, 모터 제어기에서 LDC로부터 차량 전장부하에 의한 소모전력량을 수신받는 단계와; 상기 LDC로부터 수신된 소모전력량과 모터 속도로부터 림프홈 운전시의 필요 토크를 결정하는 단계와; 상기 림프홈 운전시의 필요 토크와 모터 속도로부터 전류맵에서 D축, Q축 전류지령을 추출하여 생성하는 단계와; 상기 D축, Q축 전류지령과 정상인 전류센서의 전류값을 이용하여 전류센서의 고장이 발생한 나머지 2개 상의 전류값을 추정하는 단계와; 상기 정상인 전류센서의 전류값과 추정된 나머지 2개 상의 전류값을 입력으로 하여 모터 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, step d) may include receiving power consumption by an electric vehicle load from an LDC in a motor controller; Determining a required torque for operating the lymph groove from the amount of power consumption received from the LDC and the motor speed; Extracting and generating the D-axis and Q-axis current commands from the current map from the required torque and the motor speed during the lymph groove operation; Estimating the current value of the remaining two phases in which the failure of the current sensor occurs using the current values of the D-axis and Q-axis current commands and the normal current sensor; And performing motor control by inputting a current value of the normal current sensor and an estimated current value of the remaining two phases as inputs.
또한 상기 림프홈 운전시의 필요 토크는 LDC로부터 수신된 소모전력량을 모터의 전기각속도로 나누고 이에 설정된 효율값을 곱하여 계산되는 것을 특징으로 한다.In addition, the required torque during the lymph groove operation is calculated by dividing the amount of power consumption received from the LDC by the electric angular velocity of the motor and multiplying the set efficiency value.
또한 상기 D축, Q축 전류지령과 정상인 전류센서의 전류값으로부터 나머지 2개 상의 전류값을 추정하는 단계는, 상기 D축, Q축 전류지령에 따른 전류값 A'을 계산하는 단계와; 정상인 전류센서의 전류값과 상기 전류값 A'으로부터 노말라이징된 전류 Inorm을 단계와; 상기 전류 Inorm을 아크사인(arcsin)하여 위상 θ를 계산하고, 상기 전류값 A'과 위상 θ로부터 전류센서의 고장이 발생한 나머지 2개 상의 전류값을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, estimating the remaining two phase current values from the current values of the D-axis and Q-axis current commands and the normal current sensor includes: calculating a current value A 'according to the D-axis and Q-axis current commands; Normalizing the current I norm from the current value of the normal current sensor and the current value A '; Arcsin the current I norm to calculate phase θ, and calculating current values of the remaining two phases in which the failure of the current sensor occurs from the current value A 'and the phase θ. .
이때, 상기 전류값 A'과 위상 θ로부터 고장이 발생한 전류센서1, 2의 전류값은 하기 식(E1) 및 식(E2)에 의해 계산되는 것을 특징으로 한다.At this time, the current value of the
(E1): 전류센서1의 전류 = A'ㆍsin(θ+(2/3)π) (E1): Current of
(E2): 전류센서2의 전류 = A'ㆍsin(θ-(2/3)π)(E2): Current of
이에 따라, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 림프홈 운전 방법에 의하면, 하이브리드 차량의 모터 제어기 내 3상의 전류센서 중 2개의 전류센서가 고장나더라도 제한적인 하이브리드 기능이 동작되도록 하여 보다 안정적이고 지속적인 림프홈 운전이 가능해진다. 본 발명의 림프홈 운전은 차량 전장부하에 의해 소모되는 전력량을 고려한 최소한의 모터 제어가 수행되는 림프홈 운전으로, 1개의 전류센서만이 정상 동작하는 경우에도 안정적인 림프홈 운전이 가능해진다.Accordingly, according to the method of driving the lymphatic groove of the hybrid vehicle according to the present invention, even if two current sensors of the three-phase current sensors in the motor controller of the hybrid vehicle fail, the limited hybrid function is operated so that the lymphatic groove is more stable and continuous. Operation is possible. Lymph groove operation of the present invention is a lymph groove operation in which a minimum motor control is performed in consideration of the amount of power consumed by the vehicle electric load, and stable lymph groove operation is possible even when only one current sensor operates normally.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 하이브리드 차량의 모터 제어기 내 3상의 전류센서 중 2개의 전류센서가 고장나더라도 제한적인 하이브리드 기능이 동작되도록 하여 보다 안정적인 림프홈 운전이 가능하도록 하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for enabling a more stable lymph groove operation by operating a limited hybrid function even if two current sensors of the three-phase current sensor in the motor controller of the hybrid vehicle fails.
종래에는 하이브리드 차량의 모터 제어기 내 3상의 전류센서 중 2상 이상의 고장이 발생하면 하이브리드 기능의 동작이 불가능하게 되어 엔진만의 구동을 통해 림프홈 운전을 하게 되는데, 이때 엔진 속도를 일정 속도 이상 유지하지 않으면 저 전압 배터리(12V 배터리)를 모두 소모하게 되어 림프홈 운전 시간에 제약을 받게 되고, 엔진 속도를 일정 속도 이상 유지하더라도 운전시 많은 연료 소모와 차량 운전의 불안정성으로 운전자에게 많은 불편과 불안을 주게 된다.Conventionally, when a fault in two or more phases of a three-phase current sensor in a motor controller of a hybrid vehicle occurs, the operation of the hybrid function becomes impossible and the limp home operation is performed by driving only the engine. Otherwise, it consumes all low voltage batteries (12V battery), which limits the operation time of the limp home. Even if the engine speed is kept above a certain speed, it causes a lot of inconvenience and anxiety for the driver due to the large fuel consumption and instability of the driving. do.
이에 따라, 하이브리드 차량의 모터 제어기 내 전류센서의 고장으로 1개의 전류센서만이 정상적으로 동작하더라도 제한적인 하이브리드 기능에 의한 지속적인 림프홈 운전이 가능하도록 하는 방법을 개시한다. 즉, 한 상의 전류센서의 고장 중 다른 한 상의 전류센서에 추가로 고장이 발생하거나, 본래 2개의 전류센서만을 사용하던 중 한 상의 전류센서에 고장이 발생하여 오직 다른 한 상의 전류센서만이 사용 가능하게 된 경우라 하더라도, 정상인 1개의 전류센서를 이용하여 하이브리드 기능에 의한 림프홈 운전이 가능하도록 하는 것이다.Accordingly, even if only one current sensor operates normally due to a failure of the current sensor in the motor controller of the hybrid vehicle, a method for enabling continuous lymph groove operation by a limited hybrid function is disclosed. That is, failure of one phase current sensor occurs in addition to the current sensor of another phase, or fault occurs in one phase current sensor while using only two current sensors. Even if it is, even one normal current sensor to enable the operation of the lymph groove by the hybrid function.
우선, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전을 위한 장치 구성에 대해 설명하면, 첨부한 도 3은 본 발명에 따른 비상 운전을 위한 장치의 구성을 나타낸 블록도로서, 상기 비상 운전을 위한 장치는, 전류센서의 고장을 판별하는 고장판별부(21), 운전모드를 선택하기 위한 운전모드 선택부(22), 림프홈 모드를 선택하기 위한 림프홈 모드 선택부(23), 차량 전장부하에 의한 LDC 소모전력량 및 모터 속도로부터 림프홈 운전(2차 림프홈 모드)시 필요 토크를 결정하는 림프홈 운전 토크 결정부(24), 상기 필요 토크로부터 전류값 추정을 위한 전류지령을 생성하는 전류지령 생성부(25), 전류센서 고장(2개 상의 전류센서 정상 동작)시 도 2에 나타낸 상 전환 운전을 위해 센서 고장이 발생한 상의 전류값을 계산하는 상 전환 계산부(26) 등을 주된 구성으로 한다. First, a configuration of an apparatus for emergency driving of a hybrid vehicle according to the present invention will be described. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for emergency driving according to the present invention.
다음으로, 첨부한 도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 보여주는 전체 순서도이고, 도 5는 도 4의 전체 과정에서 운전모드 선택을 설명하는 순서도이다. Next, FIG. 4 is a flowchart illustrating an emergency driving method of the hybrid vehicle according to the present invention, and FIG. 5 is a flowchart illustrating a driving mode selection in the entire process of FIG. 4.
기본적으로, 고장판별부(21)가 모터 제어기 내 전류센서의 고장을 판별하고(S10), 그 결과로부터 운전모드 선택부(22)에 의해 운전모드가 선택된다(S20). 여기서, 각 상(U상, V상, W상)의 전류를 검출하는 전류센서 3개의 고장 여부에 따라 도 4에 나타낸 바와 같이 하이브리드 기능 정지, 림프홈 운전, 상 전환 운전, 하이브리드 기능 정상 동작 중 어느 한 운전모드가 선택되어진다. Basically, the
운전모드의 선택 과정에서, 도 5에 나타낸 바와 같이 각 상(U상, V상, W상)의 전류를 검출하는 3개의 전류센서가 모두 정상 동작하면, 모터 제어기는 통상의 모터 제어를 수행하여 하이브리드 기능이 정상 동작된다(S34).In the process of selecting an operation mode, when all three current sensors that detect current of each phase (U phase, V phase, and W phase) operate normally as shown in FIG. 5, the motor controller performs normal motor control. The hybrid function is normally operated (S34).
반면, 3개의 전류센서가 모두 고장인 경우에는 하이브리드 기능은 정지되고, 이때 전류 검출 및 모터 제어가 불가하므로 종래와 같이 엔진만으로 차량을 구동시키는 비상 운전이 수행된다(S31). On the other hand, if all three current sensors are faulty, the hybrid function is stopped. At this time, since current detection and motor control are not possible, emergency operation of driving the vehicle using only the engine is performed as in the prior art (S31).
그리고, 3개의 전류센서 중 어느 하나의 전류센서가 고장으로 판별되면, 종래와 같은 상 전환 운전이 수행되며(S33), 이때 상 전환 계산부(26)가 도 2에 나타낸 바와 같이 전류센서의 고장이 발생한 상의 전류값을 나머지 정상의 전류센서로부터 검출된 다른 두 상의 전류값으로부터 계산하게 된다. 결국, 정상의 전류센서에 의해 검출된 2개 상의 전류값과 그로부터 계산된 1개 상의 전류값을 입력으로 하는 모터 제어가 수행됨으로써 정상적인 운전이 이루어지게 된다.And, if any one of the three current sensor is determined to be a failure, the conventional phase switching operation is performed (S33), at this time, the phase switching
그리고, 도 5에 나타낸 바와 같이 모터 제어기 내 3개의 전류센서 중 2개의 전류센서가 고장으로 판별되는 경우, 즉 모터 제어기 내 전류센서 중 1개 상의 전류센서만이 정상 동작하는 것으로 판별되는 경우에는 본 발명의 림프홈 운전이 선택된다(S32)As shown in FIG. 5, when two current sensors of the three current sensors in the motor controller are determined to be malfunctioning, that is, when only the current sensor on one of the current sensors in the motor controller is determined to be in normal operation, Lymph groove operation of the invention is selected (S32)
첨부한 도 6은 본 발명의 림프홈 운전이 선택된 경우에서 림프홈 모드 선택부가 구동모터의 속도에 따라 림프홈 모드를 선택하는 과정을 나타낸 순서도로서, 모터 속도를 설정속도(A[rpm])와 비교하여(S41), 모터 속도가 설정속도보다 높은 경우에는 모터 제어를 하지 않는 1차 림프홈 모드가 선택되고(S50), 모터 속도가 설정속도 이하인 경우에는 차량 전장부하에 의해 소모되는 전력량을 고려한 최소한의 모터 제어가 수행되는 2차 림프홈 모드가 선택된다(S60).6 is a flowchart illustrating a process in which the lymph groove mode selection unit selects the lymph groove mode according to the speed of the driving motor in the case where the lymph groove operation of the present invention is selected, and sets the motor speed to the set speed A [rpm]. In comparison (S41), when the motor speed is higher than the set speed, the primary lymphoid mode without motor control is selected (S50). When the motor speed is lower than the set speed, the amount of power consumed by the electric load of the vehicle is considered. Secondary lymphatic mode in which minimal motor control is performed is selected (S60).
첨부한 도 7은 본 발명에서 1차 림프홈 모드를 나타낸 순서도이고, 도 8은 2차 림프홈 모드에서 전류센서가 고장난 상의 전류값을 추정하는 과정을 나타낸 순서도이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating a primary lymphatic groove mode in the present invention, and FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of estimating a current value of a faulty phase of the current sensor in the secondary lymphatic groove mode.
1차 림프홈 모드에서는 모터 제어가 중단되고(S51,S52), PWM 오프(off) 상태에서 역기전압에 의한 저전압 배터리(12V 배터리)의 강제 충전이 이루어진다(S53,S54). 반면 2차 림프홈 모드에서는 차량 전장부하에 의한 LDC 소모전력량 및 모터 속도(전기각속도), 정상의 전류센서에 의해 검출된 검출값을 기초로 하여 전류센서의 고장이 발생한 나머지 두 개 상의 전류값을 추정하고, 정상의 전류센서에 의해 검출된 전류값과 상기의 추정된 전류값을 이용해 림프홈 운전을 위한 모터 제어를 수행한다(제한적인 하이브리드 기능 동작에 의한 림프홈 운전 수행). In the primary lymph groove mode, the motor control is stopped (S51, S52), and forced charging of the low voltage battery (12V battery) is performed by the counter voltage in the PWM off state (S53, S54). On the other hand, in the second limp home mode, the current value of the remaining two phases of the failure of the current sensor is based on the amount of power consumption of the LDC, the motor speed (electric angular velocity), and the detection value detected by the normal current sensor. The motor control for the lymph groove operation is performed using the current value detected by the normal current sensor and the estimated current value (the lymph groove operation is performed by the limited hybrid function operation).
첨부한 도 9는 본 발명에서 LDC 소모전력량으로부터 전류지령을 생성하는 과정을 설명하는 순서도로서, 도시된 바와 같이, 모터 제어기가 LDC로부터 차량 전장부하에 의한 소모전력량(P)을 수신받게 되고(S71), 이에 림프홈 운전 토크 결정부(24)가 LDC로부터 수신된 소모전력량(P)과 모터 속도(전기각속도)(ω), 효율(이는 미리 설정된 값임)(η)로부터 림프홈 운전시 필요 토크, 즉 림프홈 운전 토크(Treq)를 결정하게 된다(S72). 이후 전류지령 생성부(25)가 상기와 같이 결정된 림프홈 운전 토크(P)와 모터 속도(ω)로부터 전류맵에서 D축, Q축 전류지령(Id *, Iq *)을 추출하게 된다(전류맵에서 보간 이용하여 생성)(S73). 9 is a flowchart illustrating a process of generating a current command from the LDC power consumption in the present invention, as shown in the drawing, the motor controller receives power consumption P due to the electric vehicle load from the LDC (S71). ), And thus, the lymph groove driving
상기 림프홈 운전 토크는 림프홈 운전 토크 결정부(24)가 LDC로부터 저전압 배터리(12V 배터리)의 소모전력량(P)을 받아 아래의 식과 같이 모터의 전기각속도(ω)로 나누어 계산해낸다.The lymph groove driving torque is calculated by the lymph groove driving
Treq = P/ω×η (3)T req = P / ω × η (3)
(여기서, P는 저전압 배터리의 소모전력량, ω는 모터의 전기각속도, η는 효율(통상 95%)임)Where P is the power consumption of the low voltage battery, ω is the electric angular velocity of the motor, and η is the efficiency (typically 95%).
상기와 같이 계산된 토크(Treq)와 모터의 전기각속도(ω)를 입력으로 하여 전류맵으로부터 D축, Q축 전류지령(Id *, Iq *)을 생성한다.D- and Q-axis current commands I d * and I q * are generated from the current map by inputting the torque T req calculated as described above and the electric angular velocity ω of the motor.
이후 상기와 같이 생성된 D축, Q축 전류지령(Id *, Iq *)과 정상인 전류센서에 의해 검출된 전류값을 이용하여 센서 고장으로 검출이 불가한 2개 상의 전류값(즉, 전류센서가 고장난 2개 상의 전류값)을 추정하고, 이 추정된 2개 상의 전류값과 정상의 전류센서에 의해 검출된 나머지 1개 상의 전류값을 이용하여 2차 림프홈 모드 운전을 위한 모터 제어를 수행한다 Then, using the D-axis, Q-axis current command (I d * , I q * ) generated as described above and the current value detected by a normal current sensor, two phase current values that cannot be detected due to sensor failure (that is, Motor control for the second lymph home mode operation by estimating the current value of the two phases in which the current sensor has failed and using the estimated two phase current value and the current value of the remaining one phase detected by the normal current sensor. Perform
상기의 2차 림프홈 모드 운전에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.The second lymph groove mode operation will be described in more detail as follows.
본 발명에서는, 3개의 전류센서 중 2개의 전류센서에 고장이 발생하여 오직 1개의 전류센서만이 사용 가능하게 된 경우, 정상인 전류센서에 의해 검출된 1개 상의 전류값과 추정된 2개 상의 전류값을 이용해 모터 제어를 수행하여 제한적인 하이브리드 기능의 림프홈 운전을 실시한다. 이때, 아래와 같은 3상 영구자석형 동기모터의 특성을 이용한다.In the present invention, when a fault occurs in two of the three current sensors and only one current sensor becomes available, the current value of one phase detected by the normal current sensor and the estimated two phase currents Motor control is performed using the values to perform a limp home operation with limited hybrid function. At this time, the following characteristics of the three-phase permanent magnet synchronous motor is used.
각 상의 전류는 서로 120°의 위상차를 갖는다. 즉, θ, θ1, θ2가 3개 상의 각 위상이라 하면 θ, θ1=θ+(2/3)π, θ2=θ-(2/3)π가 된다.The currents in each phase have a phase difference of 120 ° from each other. That is, if θ, θ1, and θ2 are phases of three phases, θ, θ1 = θ + (2/3) π, and θ2 = θ- (2/3) π.
또한 정상적인 한 상의 전류센서에 의해 측정된 전류는 다음과 같이 나타낼 수 있다.In addition, the current measured by the normal one-phase current sensor can be expressed as follows.
정상적인 전류센서의 측정 전류 = Aㆍsinθ (4)Measured current of normal current sensor = A · sinθ (4)
(여기서, A는 전류의 진폭임)Where A is the amplitude of the current
이때, 실제 전류의 위상과 현재 모터 속도로부터 얻은 위상 간에는 다음과 같이 θ'의 차이가 존재한다.At this time, there is a difference of θ 'between the actual current phase and the phase obtained from the current motor speed as follows.
θ = ωㆍt - θ' (5)θ = ω t-θ '(5)
(여기서, ω는 모터의 전기각속도, t는 샘플링 시간임)(Where ω is the electric angular velocity of the motor and t is the sampling time)
그리고, ω는 다음과 같이 나타낼 수 있다.Ω can be expressed as follows.
ω = Vm×60/2π×P (6) ω = Vm × 60 / 2π × P (6)
(여기서, Vm은 모터(또는 직결된 엔진)의 회전속도, P는 모터의 극수임)(Where Vm is the rotational speed of the motor (or directly connected engine), P is the number of poles of the motor)
또한 정상적으로 동작하는 전류센서로부터 측정된 전류의 값을 Imeasure라 한다면, 그로부터 다음과 같이 노말라이징된 전류 Inorm을 구할 수 있다.In addition, if the value of the current measured from a normally operating current sensor is I measure , the normalized current I norm can be obtained from the following.
Inorm = Imeasure/A' (7)I norm = I measure / A '(7)
그리고, θ는 다음과 같이 구할 수 있다.Θ can be obtained as follows.
θ = arcsin(Inorm) (8)θ = arcsin (I norm ) (8)
이때, 전류지령에 의해 발생할 전류의 크기를 A'이라 하면, 이는 다음과 같이 나타낼 수 있다. At this time, if the magnitude of the current to be generated by the current command is A ', it can be expressed as follows.
A' = SQRT{(Id *)2 + (Iq *)2} (9)A '= SQRT {(I d * ) 2 + (I q * ) 2 } (9)
(여기서, Id *는 D축 전류지령, Iq *는 Q축 전류지령임)Where I d * is the D-axis current command and I q * is the Q-axis current command.
한편, 센서의 고장이 발생한 두 상의 전류는 다음과 같이 나타낼 수 있다.On the other hand, the current of the two phases in which the failure of the sensor can be expressed as follows.
고장 발생한 전류센서1의 전류 = A'ㆍsin(θ+(2/3)π) (10)Current of faulted
고장 발생한 전류센서2의 전류 = A'ㆍsin(θ-(2/3)π) (11)Current of faulted
즉, 3상에 흐르는 전류는 상기의 식(3), 식(9), 식(10)이 되는 것이다.That is, the electric current which flows in three phases becomes said Formula (3), Formula (9), and Formula (10).
이때, 안정성을 높이기 위해 모터 제어에 필요한 여러 입력 값들을 제한할 수 있는데, 예를 들어 온도, 전압 등을 통한 보상 제어는 실시하지 않는 등의 선택이 가능하다.In this case, in order to increase stability, various input values required for motor control may be limited. For example, compensation may not be performed through temperature, voltage, or the like.
또한 모터 속도가 높은 경우 제어의 불안정성이 높아지므로, 모터 속도가 모터의 역기전압 이상의 전압이 발생되는 설정속도(A[rpm])보다 높은 경우, 자연 강제 충전이 발생하므로, 2차 림프홈 모드 운전은 종료하고 1차 림프홈 모드 운전을 실시한다.In addition, since control instability increases when the motor speed is high, when the motor speed is higher than the set speed (A [rpm]) at which the voltage higher than the counter electromotive voltage of the motor is generated, natural forced charging occurs, so that the secondary lymphhome mode operation is performed. Is terminated and primary lymphocyte mode operation is performed.
도 8을 참조하여 2차 림프홈 모드에서 전류센서가 고장난 상의 전류값을 추정하는 과정을 설명하면, 우선 2차 림프홈 모드 진입 후 모터 제어가 개시되고(S61,S62), PWM 온(on) 상태에서 도 9의 과정을 통해 생성된 D축, Q축 전류지령으로부터 상기 식(9)와 같이 전류지령에 따른 전류값 A'를 계산한다(S63,S64). 이어 전류값 A'과 정상인 전류센서에 의해 검출된 전류값으로부터 상기 식(7)과 같이 노말라이징된 전류 Inorm을 계산한다(S65).Referring to Figure 8 describes the process of estimating the current value of the faulty phase of the current sensor in the second lymph groove mode, the motor control is started after entering the second lymph groove mode (S61, S62), PWM on (on) In the state, the current value A 'according to the current command is calculated from the D-axis and Q-axis current commands generated through the process of FIG. 9 as shown in Equation (9) (S63 and S64). Then, the normalized current I norm is calculated from the current value A 'and the current value detected by the normal current sensor as shown in Equation (7) (S65).
이어 상기와 같이 계산된 전류 Inorm을 이용하여 상기 식(8)과 같이 위상 θ를 산출해내고(S66), 상기 전류값 A'과 위상 θ로부터 상기 식(10), 식(11)과 같이 센서의 고장이 발생한 2개 상의 전류값을 산출해낸다(S67).Then, using the current I norm calculated as above, the phase θ is calculated as shown in Equation (8) (S66), and the current value A 'and the phase θ as shown in Equation (10) and Equation (11). The current value of the two phases in which the failure of the sensor is calculated is calculated (S67).
이와 같이 하여, 정상인 전류센서에 의해 검출된 1개 상의 전류값과 상기와 같이 산출된 2개 상의 전류값을 이용하여 모터 제어를 수행하며, 이에 제한적인 하 이브리드 기능의 림프홈 운전이 가능해진다.In this way, the motor control is performed using the current value of one phase detected by the normal current sensor and the current value of the two phases calculated as described above, thereby enabling the lymph groove operation with limited hybrid function. .
이러한 림프홈 운전은 차량 전장부하에 의해 소모되는 전력량을 고려한 최소한의 모터 제어가 수행되는 림프홈 운전으로, 결국 상술한 바와 같이 1개의 전류센서만이 정상 동작하는 경우에도 안정적인 림프홈 운전이 가능해진다.The lymph groove operation is a lymph groove operation in which a minimum motor control is performed in consideration of the amount of power consumed by the vehicle electric load, and as a result, stable lymph groove operation is possible even when only one current sensor operates normally as described above. .
도 1은 하이브리드 차량의 구성을 나타낸 도면,1 is a view showing the configuration of a hybrid vehicle,
도 2는 하이브리드 차량에서 전류센서의 고장시에 상 전환 계산이 이루어짐을 나타낸 순서도, 2 is a flow chart showing that the phase change calculation is made in the event of failure of the current sensor in a hybrid vehicle,
도 3은 본 발명에 따른 비상 운전을 위한 장치의 구성을 나타낸 블록도,3 is a block diagram showing the configuration of an apparatus for emergency operation according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 보여주는 전체 순서도, 4 is an overall flowchart showing an emergency driving method of a hybrid vehicle according to the present invention;
도 5는 도 4의 전체 과정에서 운전모드 선택을 설명하는 순서도,FIG. 5 is a flowchart illustrating a driving mode selection in the entire process of FIG. 4.
도 6은 본 발명의 림프홈 운전이 선택된 경우에서 림프홈 모드 선택부가 구동모터의 속도에 따라 림프홈 모드를 선택하는 과정을 나타낸 순서도,6 is a flowchart illustrating a process of selecting a lymph groove mode according to the speed of the driving motor by the lymph groove mode selection unit when the lymph groove operation of the present invention is selected;
도 7은 본 발명에서 1차 림프홈 모드를 나타낸 순서도, 7 is a flow chart showing a primary lymphatic mode in the present invention,
도 8은 본 발명의 2차 림프홈 모드에서 전류센서가 고장난 상의 전류값을 추정하는 과정을 나타낸 순서도,8 is a flowchart illustrating a process of estimating a current value of a phase in which a current sensor has failed in a second lymph groove mode of the present invention;
도 9는 본 발명에서 LDC 소모전력량으로부터 전류지령을 생성하는 과정을 설명하는 순서도.9 is a flowchart illustrating a process of generating a current command from the LDC power consumption in the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11 : 엔진 12 : ECU11: engine 12: ECU
13 : 구동모터 14 : 모터 제어기13: drive motor 14: motor controller
14b, 14c, 14d : 전류센서 15 : 고전압 배터리14b, 14c, 14d: Current sensor 15: High voltage battery
18 : LDC 21 : 고장판별부18: LDC 21: fault detection unit
22 : 운전모드 선택부 23 : 림프홈 모드 선택부22: operation mode selection unit 23: lymph groove mode selection unit
24 : 림프홈 운전 토크 결정부 25 : 전류지령 생성부24: Lymph groove operation torque determiner 25: Current command generation unit
26 : 상 전환 계산부26: phase switching calculation unit
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