KR20110103410A

KR20110103410A - 전기 구동 장치의 시동을 모니터링하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20110103410A
Application number: KR1020117015807A
Authority: KR
Inventors: 마르틴 아이젠하르트
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2011-09-20
Also published as: KR101680916B1; US8436561B2; EP2386139B1; BRPI0922761B1; WO2010079082A2; DE102009000120A1; JP5502895B2; WO2010079082A3; CN102273061B; CN102273061A; EP2386139A2; US20110266985A1; BRPI0922761A2; JP2012514968A

Abstract

본 발명은 회전자계 기기와, 펄스 인버터와, 제어 유닛을 포함하는 전기 구동 장치의 시동을 모니터링하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 제어 유닛은 구동 장치의 시동 중 시간적으로 연속하는 회전수값들을 서로 비교하고, 회전자축의 회전수가 증가하지 않았음이 인식될 때 위상 라인과 펄스 발생기 라인이 혼동되는 것을 인식하는데 사용된다.

Description

전기 구동 장치의 시동을 모니터링하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR MONITORING THE STARTUP OF AN ELECTRICAL DRIVE}

본 발명은 전기 구동 장치의 시동을 모니터링하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근, 하이브리드 차량 및 전기 차량용 전기 구동 장치에서는 일반적으로 3상 회전자계 기기가 사용되고 있다. 이러한 회전자계 기기의 작동에는 필드 지향형 조절 장치(Field-Oriented Control)를 구비한 펄스 인버터가 사용된다. 상기 유형의 필드 지향형 조절에는 회전자의 회전수 또는 위치에 대한 정보가 요구된다.

DE 10 2005 049 070 A1호에는 회전자계 기기의 필드 지향형 조절을 위한 방법 및 장치가 공지되어 있다. 이때 회전자계 기기의 실제 토크가 산출되며, 산출된 실제 토크는 설정 토크와 비교되고, 토크 편차가 발생한 경우 실제 토크가 설정 토크와 일치하도록, 플럭스(flux)를 형성하는 전류 및 토크를 형성하는 전류를 위한 설정값이 변동한다. 실제 토크는 회전자계 기기의 측정된 위상 전류와 출력 계수를 이용하여 계산된다. 이때 무엇보다도 회전자계 기기의 회전자축의 회전수에 대한 정보가 고려된다. 언급한 연산 과정을 수행하고 펄스 인버터의 스위칭 요소를 구동하기 위해 제어 유닛이 사용되며, 제어 유닛은 상기 제어 유닛에 제공된 측정 신호를 펄스 인버터의 스위칭 요소를 위한 구동 신호로 변환한다.

회전자의 위치 및 회전수를 측정하기 위해, 예컨대 펄스 발생기가 사용될 수 있으며, 펄스 발생기는 서로 간에 규정된 각 오프셋을 가지며 펄스 발생기 휠을 스캐닝한다. 펄스 발생기에 의해 제공된 신호가 평가됨으로써 위치가 산출될 수 있다.

펄스 인버터와 회전자계 기기의 조립 중 에러로 인해 위상 라인 또는 펄스 발생기 라인이 혼동되면, 회전자는 토크가 충분히 크게 설정됨에도 불구하고 시동되지 못한다.

청구항 제1항에 기재된 특징을 갖는 방법은, 위상 라인 또는 펄스 발생기 라인의 경우에 따른 혼동이 전기 구동 장치의 시동의 모니터링에 의해 인식되는 장점을 갖는다. 실질적으로 이는, 양의 회전 방향으로 설정 토크가 충분히 클 때 회전자의 정지 상태로부터 시작해서 회전자의 회전수가 변동하는지의 여부를 제어 유닛이 모니터링함으로써 실행된다.

이러한 회전수 변동이 발생하지 않고 펄스 인버터의 결함이 존재하지 않으며 회전자계 기기의 결함도 존재하지 않으면, 이를 토대로 제어 유닛은 위상 라인들의 혼동 또는 펄스 발생기 라인들의 혼동이 존재하는 것으로 결론을 내리며 적합한 에러 반응을 유도해 내서 에러 메모리 내에 에러 내역을 저장한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특성은 도면을 기초로 한 이하의 예시적인 설명으로부터 제시된다.

도 1은 해당 출력 부품과 함께 회전자계 기기를 도시한 도면이다.
도 2는 전기 구동 장치의 시동을 모니터링하기 위한 방법을 설명하는 흐름도이다.

도 1에 도시된 회전자계 기기는 스타 회로로 서로 연결되는 3개의 구동 트레인을 포함하며, 구동 트레인들은 도 1에서 S1, S2, S3로 표시되어 있다.

회전자계 기기(1)는 펄스 인버터(2)에 연결되며, 펄스 인버터 자체는 배터리(3)에 접속된다. 배터리(3)는 도 1에 도시되지 않은 차량 전기 시스템의 전기 소모 장치에 전력을 공급하기 위해 사용된다.

펄스 인버터는, 구동 트레인들(S1, S2, S3) 각각이 2개의 펄스 인버터 요소들(5/6, 7/8, 9/10) 사이의 연결점에 접속되고 펄스 인버터 요소들의 각각의 다른 단자들이 서로 도전성으로 연결되도록 회로 설계된다. 펄스 인버터 요소들(5, 6, 7, 8, 9, 10)은 스위칭 트랜지스터(T)와 회복 다이오드(D)의 병렬 회로로 각각 구성된다. 펄스 인버터 요소의 스위칭 트랜지스터들 각각은 제어 신호(t1, t2, t3, t4, t5, t6)를 제공받는다. 이러한 제어 신호들은 제어 유닛(11)으로부터 제공된다.

또한, 펄스 인버터 요소들의 각각의 다른 단자들 사이에는 중간 회로 커패시터(4)가 접속되며, 상기 중간 회로 커패시터에 의해 중간 회로 전압(U_Z)이 하강한다. 중간 회로 커패시터(4)의 두 단자들은 차량의 전기 시스템에 연결되며, 도 1에는 전기 시스템 중에서 배터리(3)가 도시되어 있다. 또한, 도 1에 나타나는 바와 같이, 전기 시스템으로부터 펄스 인버터로 중간 회로 전류(I_z)가 흐른다.

회전자계 기기(1)의 트레인(S1)은 위상 라인(P1)에 의해 펄스 인버터(2)에 연결된다. 회전자계 기기(1)의 트레인(S2)은 위상 라인(P2)에 의해 펄스 인버터(2)에 연결된다. 회전자계 기기(1)의 트레인(S3)은 위상 라인(P3)에 의해 펄스 인버터(2)에 연결된다. 상기 위상 라인들(P1, P2 및 P3)에는, 측정된 위상 전류에 대한 정보를 제어 유닛(11)에 전달하는 전류계(M1, M2 및 M3)가 제공된다.

회전자계 기기(1)는 펄스 발생기 휠(12)이 고정되어 있는 회전자축(14)을 포함한다. 펄스 발생기 휠은 펄스 발생기 라인(B1, B2 및 B3)에 의해 제어 유닛(11)에 연결되는 펄스 발생기 센서 장치(13)와 상호 작용한다. 제어 유닛은 상기 제어 유닛에 제공된 신호를 사용하여 회전자축의 실제 토크를 산출하며, 이를 설정 토크와 비교하고, 산출된 토크 차이에 따라 펄스 인버터(2)의 펄스 인버터 요소(5, 6, 7, 8, 9 및 10)를 위한 제어 신호(t1, t2, t3, t4, t5 및 t6)를 제공한다.

또한, 제어 유닛(11)은 전기 구동 장치의 시동을 모니터링하고, 이때 위상 라인(P1, P2, P3) 또는 펄스 발생기 라인(B1, B2, B3)이 경우에 따라 혼동되는 것을 인식하기 위해 제공된다. 이러한 목적을 위해 제어 유닛은, 사전 설정된 회전 방향으로 설정 토크가 충분히 클 경우 회전자의 정지 상태로부터 시작해서 회전자축의 회전수가 변동하는지의 여부를 모니터링한다.

이는 후속해서, 전기 구동 장치의 시동을 모니터링하기 위한 방법을 설명하는 흐름도인 도 2를 토대로 더 자세히 설명하기로 한다.

먼저, 제1 단계(S1)에서 제어 유닛(11)은 설정 토크를 위한 충분히 큰 값을 사전 설정한다. 그 후, 제어 유닛(11)은 상기 제어 유닛에 제공된 위상 전류용 측정 신호와, 펄스 발생기 라인에 의해 상기 제어 유닛에 제공된 신호를 평가함으로써 먼저 제2 단계(S2)에서 회전자축의 회전수를 산출한 다음, 단계(S3)에서는 계산된 회전수를 사용하여, 이하의 수학식에 따라 현재의 실제 토크를 산출한다.

후속해서 단계(S4)에서, 제어 유닛(11)은 사전 설정된 설정 토크를 산출된 실제 토크와 비교한다. 상기 비교 결과, 실제 토크가 설정 토크에 상응하면, 이를 토대로 제어 유닛은 펄스 인버터(2)와 회전자계 기기(1)가 정상적으로 기능하는 것으로 결론을 내리며, 단계(S9)로 넘어간다. 단계(S9)에서 제어 유닛(11)은 시간적으로 연속하는 회전수값들을 서로 비교한다. 그 후, 단계(S10)에서는 조회가 실행된다. 상기 조회에서, 펄스 인버터와 회전자계 기기가 결함을 갖지 않음에도 회전자축(14)의 회전수가 증가하지 않음을 제어 유닛이 인식하면, 제어 유닛은 단계(S12)로 넘어간다. 상기 단계(S12)에 따라, 제어 유닛은 위상 라인들의 혼동 또는 펄스 발생기 라인들의 혼동이 존재한다는 결론을 내린다.

후속해서 단계(S13)에서, 제어 유닛은 적합한 에러 반응을 유도해 내며, 단계(S14)에서는 에러 메모리(11a) 내에 해당 에러 내역을 저장한다. 예를 들어, 적합한 에러 반응은 펄스 인버터를 차단하는 것으로 구성된다. 단계(S15)는 방법의 종료를 나타낸다.

단계(S10)에서, 연속하는 회전수값들이 증가하는 것이 인식되면, 단계(S11)로 전환된다. 단계(S11)에 따라, 전기 구동 장치의 작동이 재개된다.

단계(S4)에서, 실제 토크가 설정 토크와 일치하지 않는 것이 인식되면, 단계(S5)로 전환된다. 상기 단계에서는 회전자계 기기 또는 펄스 인버터의 에러가 존재하는 것이 인식된다. 이에 따라, 단계(S6)에서는 적합한 조치가 시작된다. 이러한 조치는 예를 들어 펄스 인버터를 비활성화하는 것이다. 펄스 인버터가 비활성화되면, 단계(S7)로의 전환이 이루어지고 상기 단계에 따라 에러 메모리 내에 해당 에러 내역이 저장된다. 단계(S8)에서는 방법이 종료된다.

도 1에 도시된 장치는 특히 하이브리드 차량의 전기 구동 장치를 위한 펄스 인버터 제어 장치와 연관되어 사용될 수 있지만, 다른 전기 구동 장치에서도 사용될 수 있다.

Claims

회전자축을 구비한 회전자계 기기와, 위상 라인에 의해 회전자계 기기에 연결되고 펄스 인버터 요소들을 포함하는 펄스 인버터와, 제어 유닛을 포함하는 전기 구동 장치의 시동을 모니터링하기 위한 방법이며, 상기 제어 유닛은 펄스 인버터 요소를 위한 제어 신호를 제공하기 위해 제공되며 펄스 발생기 라인에 의해 펄스 발생기 센서 장치에 연결되는, 전기 구동 장치의 시동을 모니터링하기 위한 방법에 있어서,
전기 구동 장치의 시동 단계에서 제어 유닛(11)은,
설정 토크를 사전 설정하며,
상기 제어 유닛에 제공된 측정 신호로부터 회전자축의 회전수와 실제 토크를 계산하고,
설정 토크를 실제 토크와 비교하며,
실제 토크가 설정 토크와 일치할 경우, 시간적으로 연속하는 회전수값들을 서로 비교하여 회전자축의 회전수가 증가하지 않은 것으로 인식되면 위상 라인들 또는 펄스 발생기 라인들의 혼동이 인식되는 것을 특징으로 하는, 전기 구동 장치의 시동을 모니터링하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 제어 유닛(11)은 위상 라인 또는 펄스 발생기 라인의 혼동이 인식된 후 펄스 인버터를 비활성화하는 것을 특징으로 하는, 전기 구동 장치의 시동을 모니터링하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 유닛(11)은 위상 라인들 또는 펄스 발생기 라인들의 혼동이 인식된 후 에러 메모리 내에 에러 내역을 저장하는 것을 특징으로 하는, 전기 구동 장치의 시동을 모니터링하기 위한 방법.
회전자축을 구비한 회전자계 기기와, 위상 라인에 의해 회전자계 기기에 연결되고 펄스 인버터 요소들을 포함하는 펄스 인버터와, 제어 유닛을 포함하는 전기 구동 장치의 시동을 모니터링하기 위한 장치이며, 상기 제어 유닛은 펄스 인버터 요소를 위한 제어 신호를 공급하기 위해 제공되며 펄스 발생기 라인을 통해 펄스 발생기 센서 장치에 연결되는, 전기 구동 장치의 시동을 모니터링하기 위한 장치에 있어서,
제어 유닛(11)은 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기에 적합하도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는, 전기 구동 장치의 시동을 모니터링하기 위한 장치.