KR20150030487A - 전기 자동차에서 사용되는 보조 전동기의 인버터 제어 장치 및 방법 - Google Patents

전기 자동차에서 사용되는 보조 전동기의 인버터 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

전기 자동차에서 사용되는 보조 전동기의 인버터 제어 장치 및 방법이 제공된다. 보조 전동기의 인버터 제어 장치는, 전기 자동차에서 압축탱크에 압축 공기를 제공하는 압축 펌프를 구동하기 위한 보조 전동기의 인버터 제어 장치에 있어서, 압축탱크에 저장된 압축 공기의 압력을 측정하는 압력 센서와, 측정된 압력에 기초하여, 보조 전동기의 속도를 제어하는 인버터 제어기를 포함할 수 있다. 이를 통해, 배터리의 불필요한 에너지 낭비를 저감하며, 보조 전동기의 상시 구동으로 인한 소음을 방지할 수 있으며, 보조 전동기가 압력에 의해 빈번하게 변동되는 것을 방지할 수 있다.

Description

전기 자동차에서 사용되는 보조 전동기의 인버터 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING INVERTER FOR AUXILIARY MOTOR IN ELCTRICAL VEHICLE}
본 발명은, 전기 자동차에서 사용되는 보조 전동기의 인버터 제어에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 자동차는 화석연료를 이용하여 엔진의 기계적 동력을 얻는 대신에, 이차전지인 배터리의 전기적 에너지를 이용하여 전동기를 구동함으로써 생성된 추진력에 의해 다수의 승객을 수송하는 차량을 말한다. 이러한 전기 자동차는 출입문의 개폐, 브레이크 구동, 차량의 조향 등에 필요한 동력이 필요하나, 전기자동차에는 엔진이 없으므로 엔진 대신에 보조 전동기를 구동하게 되고 이를 보조인버터가 제어하게 된다.
도 1은 상술한 전기 자동차에서 사용되는 보조 전동기와 보조 전동기의 제어를 위한 인버터를 포함한 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 보조 전동기(1)의 축에는 유압펌프(7)가 직결되며, 또한 보조 전동기(1) 축에 고정된 풀리(2)는 압축펌프(5)의 축에 고정된 풀리(3)와 벨트(4)에 의해 연결될 수 있다. 그리고 상술한 유압펌프(7)에 의해 조향장치(8)가 구동될 수 있으며, 압축펌프(5)에 의해 압축된 공기는 압축탱크(6)에 저장될 수 있다.
상술한 보조 전동기(1)는 3상 라인(9)을 통해 보조 인버터(10)에 의해 제어될 수 있으며, 상술한 보조 인버터(10)는 전기 자동차에 장착된 배터리(12)로부터 직류 전원을 공급받을 수 있다.
그리고, 돌입 전류 방지부(11)는, 스위치(Switch, SW)와 전류 제한 저항(R)을 통해 배터리(12)의 초기 돌입전류를 방지할 수 있다. 즉, 초기에는 하부 스위치를 턴온(상부 스위치는 턴오프)시키며, 어느 정도 시간이 흐르면 반대로 하부 스위치는 턴오프(상부 스위치는 턴온)시켜 배터리(12)의 돌입 전류를 방지할 수 있다.
상술한 종래 시스템의 경우, 압축탱크(6)의 공기 압력이 충분히 찰 경우에는 안전을 위해 By-Pass 밸브(미도시)를 통하여 압축펌프(5)에 의해 만들어진 압축 공기를 외부로 빼게 된다. 하지만, 압축탱크(6)와 보조 전동기(1)는 상시 구동되도록 구성되어, 배터리(12)의 에너지를 불필요하게 소모시키며, 보조 전동기(1)의 상시 구동으로 인한 압축펌프(3)와 유압펌프(7)에 의한 소음으로 인하여 탑승자에게 불편을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 배터리의 불필요한 에너지 낭비를 저감하며, 보조 전동기의 상시 구동으로 인한 소음을 방지할 수 있는 보조 전동기의 인버터 제어 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 보조 전동기가 압력에 의해 빈번하게 변동되는 것을 방지할 수 있는 보조 전동기의 인버터 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 전기 자동차에서 압축탱크에 압축 공기를 제공하는 압축 펌프를 구동하기 위한 보조 전동기의 인버터 제어 장치에 있어서, 상기 압축탱크에 저장된 압축 공기의 압력을 측정하는 압력 센서; 및 상기 측정된 압력에 기초하여, 상기 보조 전동기의 속도를 제어하는 인버터 제어기를 포함하는 보조 전동기의 인버터 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 인버터 제어기는, 상기 측정된 압력의 구간별로 상기 보조 전동기의 속도를 히스테리시스 방식으로 제어할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 전기 자동차에서 압축탱크에 압축 공기를 제공하는 압축 펌프를 구동하기 위한 보조 전동기의 인버터 제어 방법에 있어서, 압력 센서에서, 상기 압축탱크에 저장된 압축 공기의 압력을 측정하는 제1 단계; 및 인버터 제어기에서, 상기 측정된 압력에 기초하여, 상기 보조 전동기의 속도를 제어하는 제2 단계를 포함하는 보조 전동기의 인버터 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제2 단계는, 인버터 제어기에서, 상기 측정된 압력의 구간별로 상기 보조 전동기의 속도를 히스테리시스 방식으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 압축탱크에 저장된 압축 공기의 압력에 기초하여, 보조 전동기의 속도를 제어함으로써, 배터리의 불필요한 에너지 낭비를 저감하며, 보조 전동기의 상시 구동으로 인한 소음을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 측정된 압력의 구간별로 보조 전동기의 속도를 히스테리시스 방식으로 제어함으로써, 보조 전동기가 압력에 의해 빈번하게 변동되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 전기 자동차에서 사용되는 보조 전동기와 보조 전동기의 제어를 위한 인버터를 포함한 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전기 자동차에서 사용되는 보조 전동기의 인버터 제어 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 히스테리시스 방식에 의한 보조 전동기의 속도 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전기 자동차에서 사용되는 보조 전동기의 인버터 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전기 자동차에서 사용되는 보조 전동기의 인버터 제어 장치의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 히스테리시스 방식에 의한 보조 전동기의 속도 제어를 설명하기 위한 도면이다.
우선, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 인버터 제어 장치가 적용되는 시스템을 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 보조 전동기(1)의 축에는 유압펌프(7)가 직결되며, 또한 보조 전동기(1) 축에 고정된 풀리(2)는 압축펌프(5)의 축에 고정된 풀리(3)와 벨트(4)에 의해 연결될 수 있다. 그리고 상술한 유압펌프(7)에 의해 조향장치(8)가 구동될 수 있으며, 압축펌프(5)에 의해 압축된 공기는 압축탱크(6)에 저장될 수 있다.
상술한 보조 전동기(1)는 3상 라인(9)을 통해 보조 인버터(10)에 의해 제어될 수 있으며, 상술한 보조 인버터(10)는 전기 자동차에 장착된 배터리(12)로부터 직류 전원을 공급받을 수 있다.
그리고, 돌입 전류 방지부(11)는, 스위치(Switch, SW)와 전류 제한 저항(R)을 통해 배터리(12)의 초기 돌입전류를 방지할 수 있다. 즉, 초기에는 하부 스위치를 턴온(상부 스위치는 턴오프)시키며, 어느 정도 시간이 흐르면 반대로 하부 스위치는 턴오프(상부 스위치는 턴온)시켜 배터리(12)의 돌입 전류를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 보조 전동기의 인버터 제어 장치는 압축탱크(6)에 저장된 압축 공기의 압력을 측정하는 압력 센서(210)와, 측정된 압력에 기초하여, 보조 전동기(1)의 속도를 제어하는 인버터 제어기(220)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 압력 센서(210)는 압축탱크(6)에 저장된 압축 공기의 압력을 측정할 수 있으며, 측정된 압력은 인버터 제어기(220)로 전달될 수 있다.
다음, 인버터 제어기(220)는 측정된 압력에 기초하여, 보조 전동기(1)의 속도를 제어할 수 있다.
즉, 인버터 제어기(220)는 측정된 압력에 기초하여, 보조 전동기(1)의 속도를 단계적으로 제어할 수 있는데, 도 3을 참조하여 속도 제어 시퀀스에 대해 상세하게 설명한다.
도 3에서 가로축은 압력을, 세로축은 보조 전동기(1)의 속도를 의미하며, 압력 기준 1(Ref 1) 이하는 A 영역(A zone), 압력 기준 1(Ref 1)과 압력기준 2(Ref 2) 사이는 B 영역(B zone), 압력 기준 2(Ref 2)과 압력 기준 3(Ref 3) 사이는 C 영역(C zone), 압력 기준 3(Ref 3)과 압력 기준 4(Ref 4) 사이는 D 영역(D zone), 압력 기준 4(Ref 4) 이상은 E 영역(E zone)이라고 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 압축탱크(6)에 저장된 압축 공기의 압력은 크기에 따라 5개의 압력 영역(A zone 내지 E Zone)으로 구분되며, 각 압력 영역(A zone 내지 E Zone)에 따라 보조 전동기(1)는 3 단계의 속도(Rpm1 내지 Rpm 3)를 출력하도록 제어된다. 또한, 인버터 제어기(220)는 측정된 압력의 구간별로 상기 보조 전동기의 속도를 하기와 같이 히스테리시스 방식으로 제어할 수 있다.
즉, 인버터 제어기(220)는 압력이 A 영역(A zone)이거나 A 영역(A zone)에서 B 영역(B zone)으로 들어올 때는 Rpm3 속도를 내고, 압력이 C 영역(C zone)이거나 또는, C 영역(C zone)에서 B 영역(B zone)으로 들어올 때 또는, C 영역(C zone)에서 D 영역(D zone)으로 들어올 때 Rpm2 속도를 내고, 압력이 E 영역(E zone)이거나 E 영역(E zone)에서 D 영역(D zone)으로 들어올 때는 Rpm1 속도를 내게 된다. 이와 같은 히스테리시스 방식으로, 인버터 제어기(220)는 측정된 압력에 따라 보조 전동기(1)의 속도를 원활하게 제어하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 압축탱크에 저장된 압축 공기의 압력에 기초하여, 보조 전동기의 속도를 제어함으로써, 배터리의 불필요한 에너지 낭비를 저감하며, 보조 전동기의 상시 구동으로 인한 소음을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 측정된 압력의 구간별로 보조 전동기의 속도를 히스테리시스 방식으로 제어함으로써, 보조 전동기가 압력에 의해 빈번하게 변동되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 보조 전동기의 인버터 제어 방법을 설명하는 흐름도로, 이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 의한 보조 전동기의 인버터 제어 방법을 설명한다. 다만, 발명의 간명화를 위해 도 2 내지 도 3과 관련하여 중복된 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 우선, 압력 센서(210)는 압축탱크(6)에 저장된 압축 공기의 압력을 측정할 수 있으며, 측정된 압력은 인버터 제어기(220)로 전달될 수 있다(S401).
다음, 인버터 제어기(220)는 측정된 압력에 기초하여, 보조 전동기(1)의 속도를 제어할 수 있다(S402).
즉, 인버터 제어기(220)는 압력이 A 영역(A zone)이거나 A 영역(A zone)에서 B 영역(B zone)으로 들어올 때는 Rpm3 속도를 내고, 압력이 C 영역(C zone)이거나 또는, C 영역(C zone)에서 B 영역(B zone)으로 들어올 때 또는, C 영역(C zone)에서 D 영역(D zone)으로 들어올 때 Rpm2 속도를 내고, 압력이 E 영역(E zone)이거나 E 영역(E zone)에서 D 영역(D zone)으로 들어올 때는 Rpm1 속도를 내게 된다. 이와 같은 히스테리시스 방식으로, 인버터 제어기(220)는 측정된 압력에 따라 보조 전동기(1)의 속도를 원활하게 제어하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 압축탱크에 저장된 압축 공기의 압력에 기초하여, 보조 전동기의 속도를 제어함으로써, 배터리의 불필요한 에너지 낭비를 저감하며, 보조 전동기의 상시 구동으로 인한 소음을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 측정된 압력의 구간별로 보조 전동기의 속도를 히스테리시스 방식으로 제어함으로써, 보조 전동기가 압력에 의해 빈번하게 변동되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
1: 보조 전동기 2, 3: 풀리
4: 벨트 5: 압축 펌프
6: 압축탱크 7: 유압펌프
8: 조향장치 9: 3상 라인
10: 보조 인버터 11: 돌입 전류 방지부
12: 배터리 210: 압력 센서
220: 인버터 제어기

Claims (4)

  1. 전기 자동차에서 압축탱크에 압축 공기를 제공하는 압축 펌프를 구동하기 위한 보조 전동기의 인버터 제어 장치에 있어서,
    상기 압축탱크에 저장된 압축 공기의 압력을 측정하는 압력 센서; 및
    상기 측정된 압력에 기초하여, 상기 보조 전동기의 속도를 제어하는 인버터 제어기를 포함하는 보조 전동기의 인버터 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 제어기는,
    상기 측정된 압력의 구간별로 상기 보조 전동기의 속도를 히스테리시스 방식으로 제어하는 보조 전동기의 인버터 제어 장치.
  3. 전기 자동차에서 압축탱크에 압축 공기를 제공하는 압축 펌프를 구동하기 위한 보조 전동기의 인버터 제어 방법에 있어서,
    압력 센서에서, 상기 압축탱크에 저장된 압축 공기의 압력을 측정하는 제1 단계; 및
    인버터 제어기에서, 상기 측정된 압력에 기초하여, 상기 보조 전동기의 속도를 제어하는 제2 단계를 포함하는 보조 전동기의 인버터 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 단계는,
    인버터 제어기에서, 상기 측정된 압력의 구간별로 상기 보조 전동기의 속도를 히스테리시스 방식으로 제어하는 단계를 포함하는 보조 전동기의 인버터 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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