KR20120064455A - Invertor protection systen and method thereof - Google Patents

Invertor protection systen and method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20120064455A
KR20120064455A KR1020100125699A KR20100125699A KR20120064455A KR 20120064455 A KR20120064455 A KR 20120064455A KR 1020100125699 A KR1020100125699 A KR 1020100125699A KR 20100125699 A KR20100125699 A KR 20100125699A KR 20120064455 A KR20120064455 A KR 20120064455A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
temperature
inverter
speed
power switch
Prior art date
Application number
KR1020100125699A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101610068B1 (en
Inventor
송홍석
장기영
신상철
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020100125699A priority Critical patent/KR101610068B1/en
Publication of KR20120064455A publication Critical patent/KR20120064455A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101610068B1 publication Critical patent/KR101610068B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/30—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of auxiliary equipment, e.g. air-conditioning compressors or oil pumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

PURPOSE: An inverter protection system and a method is provided to prevent overcharging of a DC link by limiting the rate of a motor and an engine according to the temperature of a power switch device. CONSTITUTION: An inverter protection system and a method comprises an inverter(130), and a controller(200). A plurality of power switch devices connects to the inverter in series. The inverter converts D.C. voltage of a battery(110) to the three-phase A.C. voltage, and supplies the converted voltage to a motor by a driving voltage, and supplies voltage generated by regenerative breaking to the battery. The controller maintains the charging voltage of the D.C. link by limiting the rate of a motor and an engine according to the temperature of a motor and the power switch devices.

Description

인버터 보호장치 및 방법{INVERTOR PROTECTION SYSTEN AND METHOD THEREOF}Inverter protection device and method {INVERTOR PROTECTION SYSTEN AND METHOD THEREOF}

본 발명은 친환경 자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인버터를 구성하는 전력 스위치 소자의 온도와 모터의 온도에 따라 모터 및 엔진속도를 제한하여 고전압 부품의 소손 방지를 제공하는 인버터 보호장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an environment-friendly vehicle, and more particularly, to an inverter protection device and method for providing burnout prevention of high voltage components by limiting the motor and engine speed according to the temperature of the power switch element constituting the inverter and the temperature of the motor. will be.

하이브리드 자동차, 연료전지 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 전기자동차 등을 포함하는 친환경 자동차는 메인 배터리에 저장된 직류 전압을 인버터를 이용하여 3상 교류전원으로 변환시켜 모터를 구동시키며, 모터의 구동력을 바퀴에 전달하여 주행이 이루어질 수 있도록 한다.Eco-friendly cars, including hybrid cars, fuel cell cars, plug-in hybrid cars, and electric cars, convert the DC voltage stored in the main battery into three-phase AC power using an inverter to drive the motor, and transfer the driving force of the motor to the wheels. So that the driving can be made.

또한, 엔진 및 바퀴의 에너지를 모터를 이용하여 흡수(발전 혹은 회생)하고 인버터를 이용하여 배터리와 같은 에너지 저장장치에 충전한다.In addition, the energy of the engine and the wheels are absorbed (generated or regenerated) using a motor and charged to an energy storage device such as a battery using an inverter.

감속에 따른 회생 운전시 모터의 회생 에너지 크기는 인버터에 의해서 제어되며, 인버터의 DC 링크는 대용량인 배터리와 연결되어 있어 회생된 에너지는 배터리에 충전되므로 DC 링크의 전압이 급격히 변화하지 않는다.The regenerative energy of the motor is controlled by the inverter during the regenerative operation according to the deceleration. The DC link of the inverter is connected to a large capacity battery, so the regenerative energy is charged in the battery so that the voltage of the DC link does not change rapidly.

그러나, 인버터 고장이나 인버터와 배터리를 연결하는 메인 릴레이의 고장 등 일부 시스템의 고장으로 인하여 인버터 등 고전압 부품과 배터리 간의 단선(메인 릴레이 오프)이 발생한 경우 인버터가 모터를 제어할 수 없게 된다.However, the inverter may not control the motor in case of disconnection (main relay off) between the battery and the high voltage component such as the inverter due to a failure of some system such as an inverter failure or a failure of the main relay connecting the inverter and the battery.

따라서, 모터의 회생 에너지를 제한할 수 없게 되어 엔진이나 차량속도에 비례하는 모터의 회생 에너지가 인버터에 축적된다. Therefore, the regenerative energy of the motor cannot be limited, and the regenerative energy of the motor proportional to the engine or the vehicle speed is stored in the inverter.

인버터에서 에너지 저장장치로 사용되는 DC 링크는 배터리에 비하여 아주 적은 용량이고, 인버터와 배터리의 연결이 끊어진 상태이므로 회생된 에너지는 아주 짧은 순간에 DC 링크의 전압을 상승시킬 수 있게 된다.The DC link used as the energy storage device in the inverter is much smaller than the battery, and since the inverter is disconnected from the battery, the regenerated energy can increase the voltage of the DC link in a very short moment.

도 4 및 도 5는 친환경 자동차에 적용되는 모터의 속도와 DC 링크 전압의 관계를 도시한 도면이다.4 and 5 are diagrams illustrating a relationship between a speed of a motor and a DC link voltage applied to an eco-friendly vehicle.

도 4에 도시된 바와 같이, 배터리와 인버터를 연결하는 메인 릴레이가 온을 유지하는 정상적인 상태에서는 모터의 속도에 무관하게 일정 범위내로 한정된다.As shown in FIG. 4, in a normal state in which the main relay connecting the battery and the inverter is kept on, the motor is limited to a predetermined range regardless of the speed of the motor.

그러나, 메인 릴레이가 오프된 비정상적인 상태에서는 인버터가 모터의 전류를 제어할 수 없게 되므로, 모터속도에 따라 DC 링크의 전압이 비례적으로 증가하며 과도하게 커진 전압은 추가적으로 다른 부품에 과도한 전압으로 인가되어 부품의 소손을 유발시키게 된다.However, since the inverter cannot control the current of the motor in an abnormal state in which the main relay is turned off, the voltage of the DC link increases proportionally according to the motor speed, and the excessively increased voltage is additionally applied to other components as excessive voltage. It may cause burnout of parts.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, DC 링크에 축적되는 전압은 모터의 특성에 따라 모터의 온도가 낮으면 DC 링크에 축적되는 전압은 큰 값이 되고, 모터의 온도가 높으면 DC 링크에 축적되는 전압은 작아진다.In addition, as shown in FIG. 5, the voltage accumulated in the DC link is large when the temperature of the motor is low according to the characteristics of the motor, and the voltage accumulated in the DC link becomes a large value. The voltage becomes small.

이와 같이 인버터가 모터의 전류를 제어할 수 없는 상황에서 DC 링크에 순간적으로 축적되는 과전압은 인버터와 DC/DC컨버터와 같이 고전압을 사용하는 다른 부품에 치명적인 손상을 줄 수 있다.As such, when the inverter is unable to control the current of the motor, the transient voltage accumulated in the DC link may damage the inverter and other components using high voltage such as a DC / DC converter.

따라서, 인버터나 DC/DC컨버터를 비롯한 모든 부품을 DC 링크로부터 유기된 과전압에 소손되지 않을 정도로 높은 내압을 갖는 부품으로 사용하여야 하나 이는 재료비 증대와 크기, 무게를 상승시키고 효율 저하를 유발시키는 단점이 있다.Therefore, all components including inverters and DC / DC converters should be used as parts with high internal pressure so as not to be damaged by the overvoltage induced from the DC link. have.

제어적 방법으로 메인 릴레이의 오프시 엔진의 속도를 제한하여 엔진과 동일한 속도로 회전하는 모터의 속도를 제한하여 DC 링크에 순간적인 과충전을 방지하는 기술이 제공되고 있다.By controlling the speed of the engine when the main relay is turned off in a controlled manner, the technology of limiting the speed of the motor rotating at the same speed as the engine is provided to prevent instantaneous overcharging of the DC link.

그러나, 이 방법은 엔진과 모터가 고속으로 운전되는 도중에 메인 릴레이의 오프가 발생되면 엔진 속도를 낮은 값으로 제어하는 속도에 비하여 DC 링크의 과충전이 빠르게 실행되어 부품 소손을 방지할 수 없게 된다.However, in this method, if the main relay is turned off while the engine and the motor are running at high speed, overcharging of the DC link is performed faster than the speed at which the engine speed is controlled to a low value, thereby preventing component burnout.

다른 방법으로 모터 구동장치의 고장에 의해서 배터리와 고전압 부품을 연결하는 메인 릴레이가 오프되는 경우 엔진의 속도를 5500RPM 이하로 제한하는 기술이 제공되고 있다.Alternatively, when the main relay connecting the battery and the high voltage component is turned off due to a failure of the motor drive, a technology for limiting the engine speed to 5500 RPM or less is provided.

그러나, 이 방법은 엔진의 속도가 5500RPM 이상에서 메인 릴레이가 오프되는 경우 엔진속도를 5500RPM 이하로 낮추는데 걸리는 시간은 DC 링크에서 과충전이 일어나 고전압 부품을 소손시키는 시간 보다 길어 부품의 소손을 막고자 하는 근본적인 목적을 달성할 수 없게 된다.However, in this method, it is essential that the time taken to lower the engine speed to below 5500 RPM when the main relay is turned off when the engine speed is higher than 5500 RPM is longer than the time that overcharge occurs at the DC link to burn out the high voltage component. You will not be able to achieve your purpose.

또 다른 방법으로, 메인 릴레이의 상태에 따라 엔진 및 모터의 속도를 제한하는 것이 아니라 메인 릴레이의 상태에 관계없이 단지 모터의 온도를 검출하여 모터의 온도가 설정된 특정온도 보다 낮은 경우에는 엔진과 모터의 속도를 온도에 따라 제한하는 기술이 제공된다.Alternatively, the speed of the engine and motor is not limited according to the state of the main relay. Instead of detecting the temperature of the motor regardless of the state of the main relay, if the temperature of the motor is lower than the set temperature, Techniques are provided to limit the speed with temperature.

그러나, 이 방법은 모터의 온도가 상승하는 시간 동안 엔진 및 모터의 속도가 제한되어 운전자의 불만을 초래하는 문제점을 발생시킨다.However, this method causes a problem that the speed of the engine and the motor is limited during the time when the temperature of the motor rises, which causes the dissatisfaction of the driver.

예를 들어, 모터의 온도가 -30도에서 0도까지 상승하는데 엔진과 모터의 구동, 차량의 속도 등에 따라 대략 20분에서 1시간이 소요될 수 있어 차량의 성능 저하를 유발시키는 단점으로 작용된다.For example, the temperature of the motor rises from -30 degrees to 0 degrees, which may take approximately 20 minutes to 1 hour depending on the driving of the engine and the motor, the speed of the vehicle, etc., which causes the performance degradation of the vehicle.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 모터의 온도와 인버터를 구성하는 전력 스위치 소자의 온도를 고려하여 모터와 엔진의 속도를 제한하여 DC 링크의 과충전이 발생되지 않도록 하여 고전압 부품의 소손 방지를 제공하는데 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, an object of the present invention is to limit the speed of the motor and the engine in consideration of the temperature of the motor and the temperature of the power switch element constituting the inverter to prevent the overcharge of the DC link occurs. To prevent burnout of high voltage components.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면 엔진과 모터를 구동원으로 갖는 친환경 자동차에 있어서, 다수개의 전력 스위칭소자가 직렬로 연결되어 배터리의 직류전압을 3상 교류전압으로 변환하여 모터에 구동전압으로 공급하고, 모터의 회생 제동으로 발전되는 전압을 배터리에 공급하는 인버터; 인버터를 구성하는 전력 스위치 소자의 온도와 모터의 온도를 검출하여 전력 스위치 소자의 온도와 모터의 온도에 따라 모터와 엔진의 속도를 제한하여 DC 링크의 충전전압을 안정되게 유지시키는 제어기를 포함하는 인버터 보호장치가 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, in an environmentally friendly vehicle having an engine and a motor as a driving source, a plurality of power switching elements are connected in series to convert the DC voltage of the battery into a three-phase AC voltage to the motor. An inverter for supplying a driving voltage and supplying a voltage generated by regenerative braking of the motor to the battery; Inverter including a controller for detecting the temperature of the power switch element and the temperature of the motor constituting the inverter to limit the speed of the motor and engine in accordance with the temperature of the power switch element and the temperature of the motor to maintain a stable charging voltage of the DC link Protection is provided.

상기 제어기는 모터의 온도에 비하여 상대적으로 작은 온도상수를 갖는 전력 스위치 소자의 온도를 고려해서 속도제한이 가장 가혹한 3사분면을 상대적으로 짧은 시간에 2사분면으로 이동시켜 속도 및 성능제한 정도를 완화시킬 수 있다.The controller can alleviate the speed and performance limitation by moving the three quadrants with the most severe speed limit to the second quadrant in a relatively short time considering the temperature of the power switch element having a relatively small temperature constant compared to the temperature of the motor. have.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면 인버터를 구성하는 전력 스위치 소자의 온도를 측정하여 DC 링크의 최대 허용전압을 계산하는 과정; 모터의 온도를 측정하여 최대 허용속도를 계산하는 과정; 모터의 속도를 측정하여 온도에 따른 최대 허용속도를 초과하는지 판단하는 과정; 모터의 속도가 온도에 따른 최대 허용속도를 초과하면 DC 링크의 과충전 위험으로 판단하여 모터와 엔진의 속도를 제한하여 발전량을 감소시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 보호방법이 제공된다.In addition, according to another aspect of the invention the process of calculating the maximum allowable voltage of the DC link by measuring the temperature of the power switch element constituting the inverter; Calculating a maximum allowable speed by measuring a temperature of the motor; Determining a speed of the motor by exceeding a maximum allowable speed according to temperature; When the speed of the motor exceeds the maximum allowable speed according to the temperature, the inverter protection method is provided, which includes determining the risk of overcharging the DC link and limiting the speed of the motor and the engine to reduce the amount of power generated.

상기 모터의 속도가 온도에 따른 최대 허용속도를 초과하지 않으면 DC 링크의 충전이 안정된 상태로 판정하여 모터와 엔진의 속도를 현재의 운전모드로 제어할 수 있다.If the speed of the motor does not exceed the maximum allowable speed according to the temperature, it is determined that the charging of the DC link is stable and the speed of the motor and the engine can be controlled in the current operation mode.

상기 전력 스위치 소자의 빠른 온도 상승을 위해 엔진 운전점을 변경하고, 전력 스위치 소자에 흐르는 전류량을 증가시킬 수 있다.The engine operating point may be changed to increase the temperature of the power switch device, and the amount of current flowing through the power switch device may be increased.

상기 전력 스위치 소자의 빠른 온도 상승을 위해 전력 스위치 소자의 스위칭 주파수를 증대시킬 수 있다.In order to increase the temperature of the power switch device, the switching frequency of the power switch device may be increased.

상기 전력 스위치 소자의 빠른 온도 상승을 위해 모터의 구동 제어가 수행되지 않는 조건에서 전력 스위치 소자의 하측 아암을 모두 오프로 유지한 상태에서 상측 아암을 모두 온으로 하거나 상측 아암을 모두 오프로 유지한 상태에서 하측 아암을 모두 온으로 하여 제로 벡터를 인가시킬 수 있다.In order to maintain a high temperature of the power switch element, all of the upper arms are turned on or all of the upper arms are turned off while all the lower arms of the power switch element are kept off under the condition that the drive control of the motor is not performed. At zero, the lower arms can be turned on to apply zero vectors.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 모터의 속도와 엔진의 속도를 안정되게 제어함으로써, 인버터를 구성하는 전력 스위치 소자와 주변의 고전압 부품을 안정되게 보호할 수 있어 친환경 자동차의 운행에 안정성, 신뢰성이 제공될 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, by stably controlling the speed of the motor and the speed of the engine, it is possible to stably protect the power switch element constituting the inverter and the surrounding high voltage components, thereby making it safe and reliable for the operation of the eco-friendly vehicle. This may be provided.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 보호장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 보호절차를 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 온도와 전력 스위치 소자의 온도에 따른 모터 및 엔진속도 제한 관계를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 친환경 자동차에 적용되는 모터의 속도와 DC 링크 전압의 관계를 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing an inverter protection device according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an inverter protection procedure according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a relationship between a motor and an engine speed limit according to a motor temperature and a temperature of a power switch element according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams illustrating a relationship between a speed of a motor and a DC link voltage applied to an eco-friendly vehicle.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily carry out the embodiments.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.The present invention can be embodied in various different forms, and thus the present invention is not limited to the embodiments described herein.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 보호장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing an inverter protection device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 배터리(110), 메인 릴레이(120), 인버터(130), 모터(140), 엔진(150), 변속기(160), 구동휠(170) 및 제어기(200)를 포함한다.1, an embodiment of the present invention includes a battery 110, a main relay 120, an inverter 130, a motor 140, an engine 150, a transmission 160, a driving wheel 170, and a controller. 200.

배터리(110)는 HEV모드에서 엔진(150)의 출력을 보조하기 위하여 모터(140)를 구동시키기 위한 전원을 출력하고, 회생제동 제어시 발전기로 동작되는 모터(140)에서 생성되는 전압을 충전한다.The battery 110 outputs power for driving the motor 140 to assist the output of the engine 150 in the HEV mode, and charges the voltage generated by the motor 140 operated as a generator during regenerative braking control. .

메인 릴레이(120)는 배터리(110)와 인버터(130)의 사이에 배치되어 배터리(130)와 인버터(130)를 전기적으로 연결하거나 분리한다.The main relay 120 is disposed between the battery 110 and the inverter 130 to electrically connect or disconnect the battery 130 and the inverter 130.

인버터(130)는 전력 스위칭소자가 직렬로 연결되어 구성되며, U상 아암(Sau, Sau'), V상 아암(Sav, Sav'), W상 아암(Saw, Saw')을 포함한다.The inverter 130 is configured by connecting power switching elements in series, and includes a U phase arm (Sau, Sau '), a V phase arm (Sav, Sav'), and a W phase arm (Saw, Saw ').

상기 전력 스위칭소자는 NPN형 트랜지스터, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET 중 어느 하나로 구성된다.The power switching device is composed of any one of an NPN transistor, an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), and a MOSFET.

상기 인버터(130)는 제어기(200)에서 각각의 아암에 인가되는 PWM 신호에 따라 메인 릴레이(120)를 통해 공급되는 배터리(110)의 직류전압을 3상 교류전압으로 변환하여 모터(140)에 구동전압으로 공급한다.The inverter 130 converts the DC voltage of the battery 110 supplied through the main relay 120 into a three-phase AC voltage according to the PWM signal applied to each arm in the controller 200 to the motor 140. Supply with drive voltage.

모터(140)는 3상 교류전동기로, 인버터(130)에서 공급되는 3상 교류전압의 의해 구동토크를 발생시키고, 회생 제동시 발전기로 동작되어 전압을 생성한다.The motor 140 is a three-phase AC motor, and generates a driving torque by the three-phase AC voltage supplied from the inverter 130, and operates as a generator during regenerative braking to generate a voltage.

엔진(150)는 친환경 자동차에서 제1구동원으로 적용되어 주행 상황에 따라 최적의 운전점으로 구동된다.The engine 150 is applied as the first driving source in the eco-friendly car and is driven to an optimal driving point according to the driving situation.

변속기(160)는 운전모드에 따라 도시되지 않은 클러치를 통해 합산되어 인가되는 엔진(150)과 모터(140)의 출력토크를 차량의 운전 상황에 따라 적절한 변속비로 분배하여 구동휠(170)에 전달하여 자동차가 주행될 수 있도록 한다.The transmission 160 distributes the output torques of the engine 150 and the motor 140 that are added and applied through a clutch (not shown) according to the driving mode at an appropriate transmission ratio according to the driving situation of the vehicle, and transmits them to the driving wheel 170. To allow the car to run.

상기 변속기(160)는 자동변속기 혹은 무단변속기로 적용될 수 있다.The transmission 160 may be applied to an automatic transmission or a continuously variable transmission.

제어기(200)는 인버터(130)를 구성하는 전력 스위치 소자의 온도를 검출하고, 모터(140)의 온도를 검출하여 전력 스위치 소자의 온도와 모터(140)의 온도에 따라 모터(140)와 엔진(150)의 속도를 제한하여 DC 링크의 전압을 안정되게 제어한다.The controller 200 detects the temperature of the power switch element constituting the inverter 130, detects the temperature of the motor 140, and according to the temperature of the power switch element and the temperature of the motor 140. The speed of 150 is controlled to stably control the voltage of the DC link.

즉, DC 링크가 과충전되는 것을 방지한다.That is, the DC link is prevented from being overcharged.

상기 제어기(200)는 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 모터(140)의 온도에 비하여 상대적으로 작은 온도상수를 갖는, 빠르게 온도가 변화할 수 있는 전력 스위치 소자의 온도를 고려해서 속도제한이 가장 가혹한 3사분면을 상대적으로 짧은 시간에 2사분면으로 이동시켜 속도 및 성능제한 정도를 완화시킨다.The controller 200 has the most severe speed limit in view of the temperature of the power switch element that can change rapidly, having a temperature constant relatively small compared to the temperature of the motor 140, as can be seen in FIG. Move the third quadrant to the second quadrant in a relatively short time to ease the speed and performance limits.

예를 들어, 반도체 스위치 소자의 정션 온도를 전류 및 모드에 따라 -30도에서 0도까지 수십초 또는 수분 내에 상승이 가능하다.For example, the junction temperature of the semiconductor switch element can be raised within a few seconds or several minutes from -30 degrees to 0 degrees depending on the current and mode.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명에서 인버터 보호동작은 다음과 같이 실행된다.In the present invention including the function as described above, the inverter protection operation is performed as follows.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 보호절차를 개략적으로 도시한 도면이다.2 is a view schematically showing an inverter protection procedure according to an embodiment of the present invention.

본 발명이 적용되는 친환경 자동차가 운행되는 상태에서 제어기(200)는 인버터(130)에 구성되는 온도센서로부터 인버터(130)를 구성하고 있는 반도체 스위치 소자의 온도(Tj)를 측정하고(S101), 반도체 스위치 소자의 온도(Tj)에 따른 DC 최대 허용전압을 계산한다(S102).The controller 200 measures the temperature Tj of the semiconductor switch element constituting the inverter 130 from the temperature sensor configured in the inverter 130 while the eco-friendly vehicle to which the present invention is applied operates (S101). The DC maximum allowable voltage is calculated according to the temperature Tj of the semiconductor switch element (S102).

그리고, 모터(140)의 소정 위치에 구성되는 온도센서로부터 모터(140)의 온도를 측정하고(S103), 모터(140)의 온도에 따른 최대 허용속도(S_max)를 계산한다(S104).Then, the temperature of the motor 140 is measured from the temperature sensor configured at the predetermined position of the motor 140 (S103), and the maximum allowable speed S_max according to the temperature of the motor 140 is calculated (S104).

이후, 모터(140)의 속도(S)를 측정하여(S105) 상기 온도에 따라 계산된 최대 허용속도(S_max)를 초과하는지를 판단한다(S106).Thereafter, the speed S of the motor 140 is measured (S105) to determine whether the maximum allowable speed S_max calculated according to the temperature is exceeded (S106).

상기 S106의 판단에서 제어기(200)는 모터(140)의 속도(S)가 온도에 따른 최대 허용속도(S_max)를 초과하지 않는 상태로 판단되면 DC 링크(Vdc)에 과충전의 위험이 없는 상태로 판정하여 모터(140)와 엔진(150)의 토크 및 속도를 제한하지 않고 현재의 조건을 유지한다(S107).If the controller 200 determines that the speed S of the motor 140 does not exceed the maximum allowable speed S_max according to the temperature in the determination of S106, the controller 200 is in a state where there is no risk of overcharging the DC link Vdc. It determines and maintains a present condition, without restricting the torque and speed of the motor 140 and the engine 150 (S107).

그러나, 상기 S106의 판단에서 제어기(200)는 모터(140)의 속도(S)가 온도에 따른 최대 허용속도(S_max)를 초과하는 상태로 판단되면 DC 링크(Vdc)에 과충전의 위험이 있는 상태로 판정하여 모터(140)와 엔진(150)의 토크 및 속도를 제한한다(S108).However, when the controller 200 determines that the speed S of the motor 140 exceeds the maximum allowable speed S_max according to the temperature in the determination of S106, the controller 200 has a risk of overcharging the DC link Vdc. Determined to limit the torque and speed of the motor 140 and the engine 150 (S108).

따라서, 모터(140)와 엔진(150)의 토크 및 속도가 제한되어 발전량이 상대적낮아지므로, DC 링크(Vdc)에 과충전이 발생되지 않아 고전압 부품이 소손되는 것이 방지된다(S108).Therefore, since the torque and speed of the motor 140 and the engine 150 are limited, and thus the amount of power generated is relatively low, overcharge does not occur in the DC link Vdc, thereby preventing the high voltage component from being burned out (S108).

또한, 초기 운행조건에서 인버터(130)를 구성하는 전력 스위치 소자의 온도를 빠르게 상승 제어하여 모터(140)와 엔진(150)의 토크 및 속도 제한에 안정성 및 신뢰성이 제공될 수 있도록 한다(S109).In addition, by controlling the temperature rise of the power switch element constituting the inverter 130 in the initial operating conditions, it is possible to provide stability and reliability to the torque and speed limit of the motor 140 and the engine 150 (S109). .

상기 인버터(130)를 구성하는 전력 스위치 소자의 온도 상승 제어는 회생 에너지의 증대를 위해 엔진(150)의 운전점을 변경하고, 인버터(130)를 구성하는 전력 스위치 소자에 흐르는 전류량을 증가시켜 빠른 시간에 온도의 상승이 이루어질 수 있도록 한다.The temperature increase control of the power switch device constituting the inverter 130 changes the operating point of the engine 150 to increase the regenerative energy, and increases the amount of current flowing through the power switch device constituting the inverter 130. Allow time to rise in temperature.

또한, 인버터(130)를 구성하는 전력 스위치 소자는 스위칭 동작에서 전력 손실이 발생하는 원리를 이용하여 전력 스위치 소자의 스위칭 주파수를 증대시켜 빠른 시간에 온도의 상승이 이루어질 수 있도록 한다.In addition, the power switch device constituting the inverter 130 increases the switching frequency of the power switch device by using the principle that the power loss occurs in the switching operation so that the temperature can be increased in a short time.

또한, 모터(140)의 구동이 필요하지 않는 경우 인버터(130)를 구성하는 전력 스위치 소자의 하측 아암을 모두 오프로 유지한 상태에서 상측 아암을 모두 온으로 하거나 상측 아암을 모두 오프로 유지한 상태에서 하측 아암을 모두 온으로 하여 제로 벡터(Zero Vector)를 인가함으로써, 빠른 시간에 온도의 상승이 이루어질 수 있도록 한다.In addition, when the driving of the motor 140 is not necessary, the upper arms are all turned on or the upper arms are turned off while all the lower arms of the power switch elements constituting the inverter 130 are kept off. By applying the zero vector (Zero Vector) by turning both the lower arm on, it is possible to increase the temperature in a short time.

즉, 모터(140)를 구동시키기 위한 스위칭 동작이 실행되지 않는 상태에서 전력 스위치 소자를 스위칭시켜 빠른 시간에 온도 상승을 제공한다.That is, the power switch element is switched in a state where a switching operation for driving the motor 140 is not performed to provide a temperature rise in a short time.

이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 추가, 삭제 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 포함된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, , Additions, deletions, and so on, other embodiments may be easily suggested, but this is also included in the spirit of the present invention.

110 : 배터리 120 : 메인 릴레이
130 : 인버터 140 : 모터
150 : 엔진 200 : 제어기110: battery 120: main relay
130: inverter 140: motor
150: engine 200: controller

Claims (7)

엔진과 모터를 구동원으로 갖는 친환경 자동차에 있어서,
다수개의 전력 스위칭소자가 직렬로 연결되어 배터리의 직류전압을 3상 교류전압으로 변환하여 모터에 구동전압으로 공급하고, 모터의 회생 제동으로 발전되는 전압을 배터리에 공급하는 인버터;
인버터를 구성하는 전력 스위치 소자의 온도와 모터의 온도를 검출하여 전력 스위치 소자의 온도와 모터의 온도에 따라 모터와 엔진의 속도를 제한하여 DC 링크의 충전전압을 안정되게 유지시키는 제어기;
를 포함하는 인버터 보호장치.In an eco-friendly car having an engine and a motor as driving sources,
A plurality of power switching elements connected in series to convert a DC voltage of the battery into a three-phase AC voltage to supply the driving voltage to the motor, and an inverter for supplying a voltage generated by regenerative braking of the motor to the battery;
A controller for detecting the temperature of the power switch element and the motor of the inverter to limit the speed of the motor and the engine according to the temperature of the power switch element and the temperature of the motor to maintain the charging voltage of the DC link in a stable manner;
Inverter protection device comprising a. 제1항에 있어서,
상기 제어기는 모터의 온도에 비하여 상대적으로 작은 온도상수를 갖는 전력 스위치 소자의 온도를 고려해서 속도제한이 가장 가혹한 3사분면을 상대적으로 짧은 시간에 2사분면으로 이동시켜 속도 및 성능제한 정도를 완화시키는 것을 특징으로 하는 인버터 보호장치.The method of claim 1,
The controller reduces the speed and performance limitation by moving the three quadrants with the most severe speed limit to the second quadrant in a relatively short time in consideration of the temperature of the power switch element having a relatively small temperature constant compared to the temperature of the motor. Inverter protection device characterized in that. 인버터를 구성하는 전력 스위치 소자의 온도를 측정하여 DC 링크의 최대 허용전압을 계산하는 과정;
모터의 온도를 측정하여 최대 허용속도를 계산하는 과정;
모터의 속도를 측정하여 온도에 따른 최대 허용속도를 초과하는지 판단하는 과정;
모터의 속도가 온도에 따른 최대 허용속도를 초과하면 DC 링크의 과충전 위험으로 판단하여 모터와 엔진의 속도를 제한하여 발전량을 감소시키는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 보호방법.Calculating a maximum allowable voltage of the DC link by measuring a temperature of a power switch element constituting the inverter;
Calculating a maximum allowable speed by measuring a temperature of the motor;
Determining a speed of the motor by exceeding a maximum allowable speed according to temperature;
If the speed of the motor exceeds the maximum allowable speed according to the temperature, determining the overcharge risk of the DC link and limiting the speed of the motor and the engine to reduce the amount of power generated;
Inverter protection method comprising a. 제3항에 있어서,
상기 모터의 속도가 온도에 따른 최대 허용속도를 초과하지 않으면 DC 링크의 충전이 안정된 상태로 판정하여 모터와 엔진의 속도를 현재의 운전모드로 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 보호방법.The method of claim 3,
And determining that the charging of the DC link is stable when the speed of the motor does not exceed the maximum allowable speed according to the temperature, thereby controlling the speeds of the motor and the engine in the current operation mode. 제3항에 있어서,
상기 전력 스위치 소자의 빠른 온도 상승을 위해 엔진 운전점을 변경하고, 전력 스위치 소자에 흐르는 전류량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 인버터 보호방법.The method of claim 3,
Inverter protection method for changing the engine operating point for increasing the temperature of the power switch element, and increasing the amount of current flowing through the power switch element. 제3항에 있어서,
상기 전력 스위치 소자의 빠른 온도 상승을 위해 전력 스위치 소자의 스위칭 주파수를 증대시키는 것을 특징으로 하는 인버터 보호방법.The method of claim 3,
Inverter protection method characterized in that for increasing the temperature of the power switch device to increase the switching frequency of the power switch device. 제3항에 있어서,
상기 전력 스위치 소자의 빠른 온도 상승을 위해 모터의 구동 제어가 수행되지 않는 조건에서 전력 스위치 소자의 하측 아암을 모두 오프로 유지한 상태에서 상측 아암을 모두 온으로 하거나 상측 아암을 모두 오프로 유지한 상태에서 하측 아암을 모두 온으로 하여 제로 벡터를 인가시키는 것을 특징으로 하는 인버터 보호방법.The method of claim 3,
In order to maintain a high temperature of the power switch element, all of the upper arms are turned on or all of the upper arms are turned off while all the lower arms of the power switch element are kept off under the condition that the drive control of the motor is not performed. Inverter protection method characterized in that to apply a zero vector by turning on both the lower arm.
KR1020100125699A 2010-12-09 2010-12-09 Invertor protection systen and method thereof KR101610068B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100125699A KR101610068B1 (en) 2010-12-09 2010-12-09 Invertor protection systen and method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100125699A KR101610068B1 (en) 2010-12-09 2010-12-09 Invertor protection systen and method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120064455A true KR20120064455A (en) 2012-06-19
KR101610068B1 KR101610068B1 (en) 2016-04-07

Family

ID=46684562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100125699A KR101610068B1 (en) 2010-12-09 2010-12-09 Invertor protection systen and method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101610068B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103909830A (en) * 2012-12-31 2014-07-09 现代自动车株式会社 Fail-safe Method And Apparatus For High Voltage Parts In Hybrid Vehicle
US9346364B2 (en) 2014-04-14 2016-05-24 Hyundai Motor Company Method for emergency driving of hybrid electric vehicle
KR20190105294A (en) * 2018-03-05 2019-09-17 현대자동차주식회사 Method and system of controlling inverter for driving motor

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101842748B1 (en) 2015-09-11 2018-03-27 주식회사 만도 Device and method for emergency power supply
KR20180106543A (en) 2017-03-21 2018-10-01 엘에스산전 주식회사 Apparatus for controlling inverter

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4281731B2 (en) * 2005-11-17 2009-06-17 トヨタ自動車株式会社 POWER OUTPUT DEVICE, ITS CONTROL METHOD, AND VEHICLE

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103909830A (en) * 2012-12-31 2014-07-09 现代自动车株式会社 Fail-safe Method And Apparatus For High Voltage Parts In Hybrid Vehicle
KR101509868B1 (en) * 2012-12-31 2015-04-07 현대자동차주식회사 Fail-safe method and apparatus for a high voltage parts in hybrrid electric vehicle
US9738160B2 (en) 2012-12-31 2017-08-22 Hyundai Motor Company Fail-safe method and apparatus for high voltage parts in a hybrid vehicle
DE102013223619B4 (en) 2012-12-31 2022-11-03 Hyundai Motor Company Failsafe method and apparatus for high voltage parts in a hybrid vehicle
US9346364B2 (en) 2014-04-14 2016-05-24 Hyundai Motor Company Method for emergency driving of hybrid electric vehicle
KR20190105294A (en) * 2018-03-05 2019-09-17 현대자동차주식회사 Method and system of controlling inverter for driving motor

Also Published As

Publication number Publication date
KR101610068B1 (en) 2016-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9948219B2 (en) Rotating electrical machine control device
JP6296169B2 (en) Inverter control device and vehicle control device
CN110418742B (en) Drive control device for vehicle
US11299062B2 (en) Motor drive device
US10507735B2 (en) Power supply system, transportation device, and power transmission method
KR101171908B1 (en) System of dc link pre-recharge for plug-in hybrid vehicle
US10538167B2 (en) Power supply system, transportation device, and power transmission method
KR101526384B1 (en) Engine clutch control system for hybrid vehicle and method thereof
US9421968B2 (en) System and method for controlling torque for hybrid vehicle
US10040368B2 (en) Power supply system, transportation device, and power transmission method including changing a proportion of a charging prower
US9559626B2 (en) Apparatus for controlling motor in electric vehicle and method for preventing overheating of traction motor
MX2013001563A (en) Inverter apparatus and inverter control method.
JP5837439B2 (en) Electric vehicle
US20150174998A1 (en) Control device for hybrid vehicle
KR20180058324A (en) Method for controlling motor system
KR101610068B1 (en) Invertor protection systen and method thereof
JP2013051831A (en) Power source control device of electric vehicle
KR102138328B1 (en) Apparatus and method for driving car
US20150015168A1 (en) Vehicular driving system
EP2613959B1 (en) Load driving device, vehicle equipped with load driving device, and method of controlling load driving device
JP2018164380A (en) Inverter controller
KR20120002317A (en) Protection system and method for hybrid vehicle
CN111619350A (en) Vehicle control method, vehicle control system and vehicle
KR101284329B1 (en) Apparatus for inverter protection of hybrid vehicle
JP2017100661A (en) Electric-vehicular control apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190327

Year of fee payment: 4