KR20130066333A - Electric vehicle and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 환경차량의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이득이 변경된 센서 입력 신호에 의해 전력 변환장치의 고장을 검출하고, 그에 따라 차량의 주행을 제어하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for controlling an environmental vehicle, and more particularly, to a method of detecting a failure of a power converter by a sensor input signal whose gain has been changed and controlling the running of the vehicle accordingly.
환경 차량은 장래의 자동차 공해 및 에너지 문제를 해결할 수 있는 가장 가능성 높은 대안이라는 점에서 연구가 활발하게 진행되고 있다.Environmental vehicles are being actively researched in that they are the most likely alternative to solve future automotive pollution and energy problems.
환경 차량은 전기자동차를 예를 들수 있는데, 전기자동차(EV ; Electric vehicle)는 주로 배터리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC 모터를 구동하여 동력을 얻는 자동차로서, 크게 배터리전용 전기자동차와 하이브리드 전기자동차로 분류되며, 배터리전용 전기자동차는 배터리의 전원을 이용하여 모터를 구동하며, 전원이 다 소모되면 재충전하고, 하이브리드 전기자동차는 엔진을 가동하여 전기발전을 하여 배터리에 충전을 하고 이 전기를 이용하여 전기모터를 구동하여 차를 움직이게 할 수 있다.The environmental vehicle may be an electric vehicle, for example, an electric vehicle (EV) is a vehicle that is mainly powered by an AC or DC motor using a battery power source. The electric vehicle for exclusive use of the battery drives the motor by using the power of the battery, recharges when the power is exhausted, and the hybrid electric vehicle operates the engine to generate electricity to charge the battery and to use the electricity The car can be driven by driving the motor.
또한, 하이브리드 전기자동차는 직렬 방식과 병렬 방식으로 분류될 수 있으며, 직렬 방식은 엔진에서 출력되는 기계적 에너지는 발전기를 통하여 전기적 에너지로 바뀌고 이 전기적 에너지가 배터리나 모터로 공급되어 차량은 항상 모터로 구동되는 자동차로 기존의 전기자동차에 주행거리의 증대를 위하여 엔진과 발전기를 추가시킨 개념이고, 병렬 방식은 배터리 전원으로도 차를 움직이게 할 수 있고 엔진(가솔린 또는 디젤)만으로도 차량을 구동시키는 두 가지 동력원을 사용하고 주행조건에 따라 병렬 방식은 엔진과 모터가 동시에 차량을 구동할 수도 있다.The hybrid electric vehicle can be classified into a serial system and a parallel system. In the serial system, the mechanical energy output from the engine is converted into electrical energy through the generator, and the electric energy is supplied to the battery or the motor. This is a concept that adds an engine and a generator to increase the mileage of an existing electric vehicle. The parallel method can move a car by battery power. It is also possible to use two motors (gasoline or diesel) Depending on the driving conditions, the parallel system can drive the vehicle at the same time as the engine and the motor.
환경 차량은 전력변환장치를 이용하여 배터리의 고전압을 차량의 각 모듈에 적절한 전압으로 변환하여 사용하는데, 전력변환장치는 고전압을 사용하는 시스템 특성상 고장이 발생한 경우, 빠른시간 내에 고장을 검출하여, 고장에 대한 보호동작을 수행해야 한다. 그러나 빠른 고장검출 및 보호동작을 수행하는 경우, 노이즈 및 기타 왜곡 신호에 의해 고장을 오검출할 수 있다는 문제점이 있다.The environmental vehicle converts the high voltage of the battery into an appropriate voltage for each module of the vehicle by using the power converter, and the power converter detects the failure in a short time if the failure occurs due to the characteristics of the system using the high voltage. Protective action for However, when the fast fault detection and protection operation is performed, there is a problem that a fault may be detected by noise and other distortion signals.
따라서, 본 발명의 목적은 전력변환부의 센서 입력신호에 대한 이득을 변경하여, 노이즈 신호와 고장 신호의 판단의 정확도를 높여, 고장여부 판단에 대한 신뢰성을 개선시켜 차량의 주행을 제어할 수 있는 환경차량의 제어방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to change the gain of the sensor input signal of the power converter to increase the accuracy of the noise signal and the failure signal determination, improve the reliability of the failure determination environment to control the running of the vehicle The present invention provides a control method of a vehicle.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 환경차량의 제어방법은 전력변환부의 신호를 측정하는 단계, 상기 측정된 신호값의 이득을 변경하여 입력하는 단계, 상기 입력받은 신호값과 기 설정된 기준신호값을 비교하여, 고장신호 또는 정상신호를 발생시키는 단계 및 상기 고장신호 또는 정상신호에 따라 PWM 신호를 제어하고, 상기 전력변환부의 고장여부를 판단하여 차량의 주행을 제어하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the control method of the environmental vehicle according to the present invention comprises the steps of measuring the signal of the power converter, changing the gain of the measured signal value and input, the received signal value and the predetermined reference signal Comparing the values, generating a fault signal or a normal signal, controlling a PWM signal according to the fault signal or the normal signal, and determining whether the power converter has a fault and controlling driving of the vehicle.
본 발명에 따른 환경차량의 제어방법은 센서 입력신호에 대한 이득을 변경하여, 노이즈 신호와 고장 신호의 구별에 대한 정확도를 높일 수 있다.In the control method of the environmental vehicle according to the present invention, the gain for the sensor input signal may be changed to increase the accuracy of discriminating the noise signal from the fault signal.
따라서, 전력변환부의 고장 검출에 대한 신뢰도를 높일 수 있어, 환경차량의 안전성 및 신뢰성을 개선시킬 수 있다.Therefore, the reliability of failure detection of the power conversion unit can be increased, and the safety and reliability of the environmental vehicle can be improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환경차량의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 환경차량에서 전력변환부의 고장검출시스템을 나타낸 회로도이며, 도 2b는 도 2a에 대한 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환경차량의 제어방법을 나타내는 순서도이다.1 is a view schematically showing the internal configuration of an environmental vehicle according to an embodiment of the present invention.
2A is a circuit diagram illustrating a fault detection system of a power converter in an environmental vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a timing diagram of FIG. 2A.
3 is a flowchart illustrating a method of controlling an environmental vehicle according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하, 본 발명의 실시예들에 의한 전기자동차 및 그 제어방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings for explaining an electric vehicle and a control method thereof according to embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환경차량의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 도이다.1 is a view schematically showing the internal configuration of an environmental vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차는 전력변환부(160), 센서부(110), 비교부(120), 이득변경부(130), 처리부(140), PWM제어부(150), 모터제어부(170), 모터(180)를 포함할 수 있다.1, an electric vehicle according to an embodiment of the present invention includes a
전력변환부(160)는 배터리의 고전압을 차량에 사용되는 적절한 전압으로 변환하는 장치로, 인버터, 컨버터, 충전기 등일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.The
센서부(110)는 차량 주행, 또는 소정 동작 중에 발생하는 전력변환부(160)의 각종 신호를 감지하여 입력받고 이를 이득변경부(130) 또는 비교부(120)로 입력한다. 이때, 설치되는 위치에 따라 센서의 종류가 상이할 수 있다.The
비교부(120)는 센서부(110) 또는 이득변경부(130)로부터 받은 신호를 기 설정된 기준신호값, 예를 들어, 기준전압 등과 비교하여, 고장신호 또는 정상신호를 처리부(140) 및 PWM제어부(150)로 출력한다.The
PWM제어부(150)는 PWM스위칭을 통하여, 전력변환부(160)에서 출력된 전압을 모터제어부(170)로 인가할 수 있다. 또한, PWM제어부(170)는 전력변환부(160)로부터 모터제어부(170)로 인가되는 전원을 차단할 수 있으며, 모터(180)로 공급되는 전원이 차단되면, 모터(180)가 정지하게 됨에 따라 차량 또한 정지하게 된다.The
모터제어부(170)는 모터제어부(170)에 연결되어 있는 적어도 하나의 모터(180)를 구동하기 위한 제어신호를 생성하는데 모터제어를 위한 소정의 신호를 생성하여 인가한다. The
처리부(140)는 비교부(120)로부터 입력받은 신호에 의하여, 타이머를 작동시키고, 고장횟수를 카운트하여 전력변환부(160)의 고장여부를 판단한다. 또한, 고장여부 결과에 따라, PWM제어부(150)로 신호를 인가하여, 차량의 주행을 제어한다.The
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 환경차량에서 전력변환부의 고장검출시스템을 나타낸 회로도이며, 도 2b는 도 2a에 대한 타이밍도이다.2A is a circuit diagram illustrating a fault detection system of a power converter in an environmental vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a timing diagram of FIG. 2A.
도 2a를 참조하면, 센서부(110)는 전력변환부(160)의 신호를 측정하여, 비교부(120)로 입력한다. 이 때, 전력변환부(160)의 신호는 출력전압일 수 있으며, 비교부(120)는 비교기(123)와 바이브레이터(125)로 구성될 수 있다. 다만 이에 한정하지 않는다.Referring to FIG. 2A, the
센서부(110)는 이득변경부(130)의 신호가 on/off임에 따라 측정한 신호를 정상 이득(normal gain)으로 비교기(123)에 입력하거나, 측정한 신호의 이득을 변경하여 낮은 이득(low gain)으로 비교기(123)에 입력할 수 있다.The
비교기(123)는 입력된 신호값을 기 설정된 기준 신호값과 비교하여, 입력된 신호가 기준신호보다 더 큰 경우 로우(low) 신호를 출력하고, 입력된 신호가 기 설정된 기준신호보다 더 작을 경우 하이(high) 신호를 출력한다. The
이득변경부(130)는 비교기(123)와 처리부(140)의 신호를 받아, 측정한 신호를 비교기(123)에 정상 이득(normal gain)으로 입력할 것인지 낮은 이득(low gain)으로 입력할 것인지를 판단한다.The
이득변경부(130)는 낸드게이트(135) 및 저항을 이용한 전압 분배기(133)로 구성할 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니다.The
낸드게이트(135)는 비교기(123)의 신호와 처리부(140)의 신호를 받는데, 처리부(140)에서는 고장신호가 감지된 후 운전시간 타이머가 동작되면 로우(low) 신호를 출력하고, 그렇지 않으면 하이(high) 신호를 출력한다.The NAND
따라서, 비교기(123)에 입력된 신호가 기준신호보다 크거나 고장신호 감지후 운전시간 타이머 동작이 수행되는 경우에는 낸드게이트(135)가 하이(high) 신호를 출력하여, 센서부(110)에서 측정된 신호가 전압분배기(133)를 통과하여 비교기(123)로 입력되도록 한다. 따라서, R1과 R2로 구성된 전압분배기(133)에서 R2/(R1+R2)의 비율만큼 낮은 이득(low gain) 신호를 비교기(123)에 입력한다.Therefore, when the signal input to the
비교기(123)는 낮은 이득(low gain) 신호와 기준신호를 비교하여, 낮은 이득(low gain) 신호가 기준신호보다 더 큰 경우 로우(low) 신호인 고장신호를 출력하고, 낮은 이득(low gain) 신호가 기 설정된 기준신호보다 더 작을 경우 하이(high) 신호인 정상 신호를 출력한다.The
바이브레이터(125)는 비교기(123)로부터 입력받은 신호를 PWM제어부(150)와 처리부(140)에 입력한다.The
PWM제어부(150)는 고장신호를 입력받는 경우, 소정시간동안 PWM신호 출력을 중지하도록 제어할 수 있다.The
처리부(140)는 고장신호를 입력받는 경우, 고장횟수를 카운트하고, 고장후 운전시간 타이머를 작동시킨다. 또한, 고장후 운전시간 동안 고장횟수와 기 설정된 제한횟수를 비교하여, 전력변환부(160)의 고장을 확정하고, 차량의 주행을 제어할 수 있다. When the
도 2b를 참조하여, 도 2a의 Node A에서의 신호값을 살펴보면, 우선 초기에는 신호값이 정상 이득(normal gain)으로 입력되다가 비교기(123)로 입력된 신호가 기준 신호값보다 큰 노이즈 신호가 들어온 A시점부터 소정시간(t)동안 낮은 이득(low gain)으로 변경되어 입력되나, 낮은 이득(low gain) 신호가 기준신호값 이하가 되어, 다시 비교기(123)로 정상 이득(normal gain) 신호가 입력된다.Referring to FIG. 2B, referring to the signal value in Node A of FIG. 2A, first, a signal value is initially input with normal gain and a signal input with the
다시, 기준 신호값보다 큰 입력 신호가 들어오면, 낮은 이득(low gain)으로 변경되어 입력되고, 낮은 이득(low gain)으로 변경되어 입력되는 신호가 기준 신호값보다 큰 B시점부터 타이머가 작동되게 되며, 바이브레이터(125)는 소정시간(T2) 동안 로우(low) 신호를 출력하게 된다.When an input signal larger than the reference signal value is input again, the input signal is changed to low gain, and the input signal is changed to low gain so that the timer starts from the time point B when the input signal is larger than the reference signal value. The
타이머가 작동하는 시간(T1) 동안, 낮은 이득(low gain)으로 변경된 신호가 계속해서 입력되게 된다. 타이머 작동시간(T1)이 종료되면, 다시 정상 이득(normal gain) 신호가 입력된다. During the time T1 when the timer is running, the signal changed to low gain is continuously input. When the timer operating time T1 ends, a normal gain signal is input again.
따라서, 노이즈에 대해서는 낮은 이득(low gain) 신호를 입력받으면, 낮은 이득(low gain) 신호가 기준신호값보다 작아, 노이즈에 의해 고장이 오검출될 확률이 작아지고, 이는 고장 검출에 대한 신뢰성을 개선시킬 수 있다.Therefore, when a low gain signal is input for noise, the low gain signal is smaller than the reference signal value, thereby reducing the probability of false detection due to noise, which reduces reliability of failure detection. Can be improved.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환경차량의 제어방법이 도시된 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of controlling an environmental vehicle according to an embodiment of the present invention.
센서부(110)는 전력변환부(160)의 신호를 측정하여, 비교기(123)에 입력한다(S210). 비교기(123)는 입력된 신호와 기 설정된 기준 신호값을 비교하고(S220), 입력된 신호가 기준 신호 이하이거나, 고장 후 시간을 측정하는 타이머가 작동되지 않는 경우에는 바이브레이터(125)가 정상신호인 하이(high) 신호를 PWM제어부(150) 및 처리부(140)로 출력한다(S223). 정상신호를 입력받은 PWM제어부(150)는 PWM신호를 온(on)시키고, 처리부(140)는 정상상태로 차량의 주행을 제어한다(S225).The
반면에, 입력된 신호가 기준신호보다 크거나, 고장 후 시간을 측정하는 타이머가 작동중인 경우에는 전력변환부(160)의 신호를 이득변경부(130)에서 낮은 이득(low gain)으로 변경하여 비교기(123)에 입력한다(S230).On the other hand, when the input signal is larger than the reference signal or when the timer measuring time after the failure is in operation, the signal of the
비교기(123)는 낮은 이득(low gain) 신호와 기준 신호값을 비교하고(S235), 낮은 이득(low gain) 신호가 기준신호 이하인 경우, 바이브레이터(125)는 정상신호를 출력한다(S223).The
반면에, 낮은 이득(low gain) 신호가 기준신호보다 큰 경우, 바이브레이터(125)는 고장신호인 로우(low) 신호를 PWM제어부(150) 및 처리부(140)로 출력한다(S240). 고장신호를 입력받은 PWM제어부(150)는 PWM 신호를 소정시간동안 오프(off)시키고, 처리부(140)는 타이머를 작동시켜 고장 후 시간을 측정하고, 기 설정된 설정시간(T1)동안 고장횟수를 카운트한다(S245).On the other hand, when the low gain signal is greater than the reference signal, the
처리부(140)는 고장횟수와 기 설정된 제한횟수를 비교하고, 타이머로 측정한 시간과 설정시간(T1)을 비교한다(S250, S255, S260).The
고장횟수가 제환횟수 이하이고, 타이머 시간이 설정시간(T1) 이하인 경우, 바이브레이터(125)는 정상신호를 출력한다(S223).If the number of failures is equal to or less than the number of times of recall and the timer time is less than or equal to the set time T1, the
고장횟수가 제한횟수보다 크고 타이머 시간이 설정시간(T1) 이하인 경우, 처리부(140)는 전력변환부(160)의 고장을 확정하고, 운전을 중지하도록 제어하며, PWM 신호를 오프(off)한다(S265).If the number of failures is greater than the limit and the timer time is less than or equal to the set time T1, the
고장횟수가 제한횟수보다 크고, 타이머 시간이 설정시간(T1)보다 큰 경우에도 처리부(140)는 전력변환부(160)의 고장을 확정하고, 운전을 중지하도록 제어하며, PWM신호를 오프(off)한다(S265).Even if the number of failures is greater than the limit and the timer time is greater than the set time T1, the
고장횟수가 제한횟수보다 작고, 타이머 시간이 설정시간(T1)보다 큰 경우, 타이머를 초기화하고, 고장횟수를 0으로 초기화하며(S270), 처리부(140)는 차량을 정상상태로 주행하도록 제어하며, PWM신호를 온(on)시킨다(S280).If the number of failures is less than the limit and the timer time is greater than the set time (T1), the timer is initialized, the number of failures are reset to zero (S270), and the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It should be understood that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention.
110 : 센서부 120 : 비교부
130 : 이득변경부 140: 처리부
150 : PWM제어부 160: 전력변환부
170 : 모터제어부 180: 모터110: sensor unit 120: comparison unit
130: gain change unit 140: processing unit
150: PWM controller 160: power converter
170: motor control unit 180: motor
Claims (7)
상기 측정된 신호값의 이득을 변경하여 입력하는 단계;
상기 입력받은 신호값과 기 설정된 기준 신호값을 비교하여, 고장신호 또는 정상신호를 발생시키는 단계; 및
상기 고장신호 또는 정상신호에 따라 PWM 신호를 제어하고, 상기 전력변환부의 고장여부를 판단하여 차량의 주행을 제어하는 단계를 포함하는 환경차량의 제어방법.Measuring a signal of the power converter;
Changing and inputting a gain of the measured signal value;
Generating a fault signal or a normal signal by comparing the input signal value with a preset reference signal value; And
Controlling a PWM signal according to the fault signal or a normal signal, and determining whether a failure of the power converter is performed to control driving of the vehicle.
상기 측정된 신호값과 상기 기 설정된 기준 신호값을 비교하는 단계를 더 포함하고,
상기 비교결과, 상기 측정된 신호값이 상기 기준 신호값보다 더 큰 경우에, 상기 측정된 신호값의 이득을 변경하여 입력하는 환경차량의 제어방법.The method of claim 1,
The method may further include comparing the measured signal value with the preset reference signal value.
And controlling the gain of the measured signal value when the measured signal value is larger than the reference signal value.
상기 고장신호가 발생되는 경우, 소정시간 동안 상기 PWM 신호가 출력되지 않도록 제어하는 환경차량의 제어방법.The method of claim 1,
When the fault signal is generated, the control method of the environmental vehicle to control not to output the PWM signal for a predetermined time.
상기 고장신호가 발생되는 경우, 고장횟수를 카운트하고, 상기 고장횟수가 기 설정된 제한횟수와 비교하여 상기 전력변환부의 고장여부를 판단하는 환경차량의 제어방법.The method of claim 1,
When the failure signal is generated, counting the number of failures, the control method of the environmental vehicle to determine whether the power failure of the power conversion unit by comparing the number of failures with a preset limit.
상기 고장신호가 발생한 시점으로부터 기 설정된 설정시간 동안 상기 고장횟수를 카운트하는 환경차량의 제어방법.5. The method of claim 4,
And controlling the number of failures for a preset time period from the time when the failure signal occurs.
상기 기준시간 내에 상기 고장횟수가 상기 제한 횟수보다 크면 상기 전력변환부의 고장으로 판단하고, 차량의 주행을 정지하는 환경차량의 제어방법.The method of claim 5,
And determining that a failure of the power conversion unit is greater than the limiting number within the reference time, and stopping driving of the vehicle.
상기 설정시간 내에 상기 고장횟수가 상기 제한횟수보다 크지 않으면, 상기고장횟수를 0으로 초기화하는 환경차량의 제어방법.
The method of claim 5,
And if the number of failures is not greater than the limit number within the set time, initialize the number of failures to zero.
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