KR20170040666A - 모터 토크 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터 토크 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로 온도에 따른 구동모터의 역기전력 및 인덕턴스를 기반으로 모터 토크를 제어할 수 있는 모터 토크 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 토크 제어 장치는 동력원인 구동모터; 상온에서 상기 구동모터의 상온 모터 토크 및 모터 전류를 측정하는 측정부; 및 상기 측정부를 통해 측정한 구동모터의 상온 모터 토크 및 모터 전류를 기반으로 상온 전류맵을 생성하고, 상기 상온 모터 토크, 모터 전류 및 모터 인덕턴스를 기반으로 저온 전류맵 및 고온 전류맵 중 적어도 하나를 생성하는 차량 제어기를 포함한다.

Description

모터 토크 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING MOTOR TORQUE}
본 발명은 모터 토크 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로 온도에 따른 구동모터의 역기전력 및 인덕턴스를 기반으로 모터 토크를 제어할 수 있는 모터 토크 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
지구의 환경오염 문제가 날로 심각해지고 있는 요즈음 무공해 에너지의 사용은 날로 중요성을 더해가고 있다. 특히, 대도시의 대기오염 문제는 날로 심각해지고 있는데, 자동차의 배기가스는 그 주요원인 중의 하나이다.
이렇게 배기가스에 대한 문제도 해결하고, 연비 향상을 제공하기 위하여 하이브리드 차량, 전기 자동차를 포함하는 친환경 차량이 개발되어 운행되고 있다.
친환경 차량은 엔진과 모터로 이루어지는 동력을 구비하며, 엔진의 연소 작용으로부터 발생된 동력과 배터리에 저장된 전기 에너지를 매개로 하는 모터의 회전으로부터 발전된 동력을 각각 적절하게 이용하여 구동된다.
친환경 차량은 구동모터와 변속기가 연결되어 있는 TMED(Transmission Mounted Electric Device)방식의 변속기가 통상적으로 적용되고 있다.
친환경 차량은 엔진의 동력을 구동축에 전달하기 위하여 엔진과 구동모터 사이에 엔진 클러치가 장착된다.
친환경 차량은 엔진 클러치의 접합 여부에 따라 구동모터만의 토크로 주행이 제공되는 EV(Electric Vehicle) 모드, 엔진 토크와 모터 토크의 합으로 주행이 제공되는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드의 운행을 제공한다.
이때, 구동모터는 작은 사이즈로도 고출력이 가능한 IPM(Interior Permanent Magnet) 모터를 주로 사용한다. IPM 모터는 모터 온도에 따라 토크 차이를 발생시킬 수 있다.
그러나, 종래의 경우에는 구동모터의 역기전력만을 사용하여 모터 온도별 전류맵을 구축하여 온도에 따라 토크 오차가 크며, 연비, 운전성 및 동력 성능이 저하되는 문제가 발생하였다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 온도에 따른 구동모터의 역기전력 및 인덕턴스를 기반으로 모터 토크를 제어할 수 있는 모터 토크 제어 장치 및 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명의 실시 예는 구동모터의 온도가 변화할 경우에 구동모터의 역기전력과 인덕턴스의 차이를 고려하여 온도에 따른 토크 오차를 개선할 수 있는 모터 토크 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 동력원인 구동모터; 상온에서 상기 구동모터의 상온 모터 토크 및 모터 전류를 측정하는 측정부; 및 상기 측정부를 통해 측정한 구동모터의 상온 모터 토크 및 모터 전류를 기반으로 상온 전류맵을 생성하고, 상기 상온 모터 토크, 모터 전류 및 모터 인덕턴스를 기반으로 저온 전류맵 및 고온 전류맵 중 적어도 하나를 생성하는 차량 제어기를 포함하는 모터 토크 제어 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 측정부는 상기 구동모터의 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 측정할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 상온 모터 토크에 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 매칭하여 상온 전류맵을 생성할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 상온 모터 토크, d축 모터 전류, q축 모터 전류, 저온 모터 인덕턴스 차이값, 상온 모터 인덕턴스 차이값, 저온 역기전력 상수, 상온 역기전력 상수 중 적어도 하나를 이용하여 저온 모터 토크를 생성할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 저온 d축 모터 인덕턴스와 저온 q축 모터 인덕턴스의 차이에 대한 상기 저온 모터 인덕턴스 차이값을 연산하고, 상온 d축 모터 인덕턴스와 상온 q축 모터 인덕턴스의 차이에 대한 상기 상온 모터 인덕턴스 차이값을 연산할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 저온 모터 토크에 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 매칭하여 저온 전류맵을 생성할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 상온 모터 토크, d축 모터 전류, q축 모터 전류, 고온 모터 인덕턴스 차이값, 상온 모터 인덕턴스 차이값, 고온 역기전력 상수, 상온 역기전력 상수 중 적어도 하나를 이용하여 고온 모터 토크를 생성할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 고온 d축 모터 인덕턴스와 고온 q축 모터 인덕턴스의 차이에 대한 상기 고온 모터 인덕턴스 차이값을 연산하고, 상온 d축 모터 인덕턴스와 상온 q축 모터 인덕턴스의 차이에 대한 상기 상온 모터 인덕턴스 차이값을 연산할 수 있다.
또한, 상기 차량 제어기는 상기 고온 모터 토크에 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 매칭하여 고온 전류맵을 생성할 수 있다.
또한, 상기 모터 토크 제어 장치는 차량의 운전상태 정보를 검출하는 상태 검출부를 더 포함하되, 상기 차량 제어기는 상기 차량의 운전상태 정보를 기반으로 토크 지령을 생성하고, 상기 구동모터의 온도에 대한 전류맵을 선택하고, 선택한 전류맵에서 상기 토크 지령에 대한 모터 전류를 확인하여 상기 구동모터에 모터 전류를 인가할 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 상온에서 구동모터의 상온 모터 토크, d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 측정하는 단계; 상기 상온 모터 토크, d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 기반으로 상온 전류맵을 생성하는 단계; 상기 상온 모터 토크, d축 모터 전류, q축 모터 전류, 역기전류 상수 및 모터 인덕턴스 중 적어도 하나를 이용하여 저온 모터 토크를 생성하고, 상기 저온 모터 토크를 기반으로 저온 전류맵을 생성하는 단계; 상기 상온 모터 토크, d축 모터 전류, q축 모터 전류, 역기전류 상수 및 모터 인덕턴스 중 적어도 하나를 이용하여 고온 모터 토크를 생성하고, 상기 고온 모터 토크를 기반으로 고온 전류맵을 생성하는 단계; 및 상기 상온 전류맵, 저온 전류맵 및 고온 전류맵 중 적어도 하나를 기반으로 상기 구동모터를 제어하는 단계를 포함하는 모터 토크 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 온도에 따른 구동모터의 역기전력 및 인덕턴스를 기반으로 모터 토크를 제어할 수 있으므로 연비, 운전성 및 동력 성능을 개선할 수 있다.
또한, 구동모터의 온도가 변경될 경우 연기전력과 인덕턴스의 변화까지 고려하므로 온도에 따른 토크 오차를 개선할 수 있으며, 배터리의 과충전을 방지할 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 토크 제어 장치를 포함하는 하이브리드 자동차를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 토크 제어 장치를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 구동모터를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 토크 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명에 따른 모터 토크 제어 장치 및 방법의 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 토크 제어 장치를 포함하는 하이브리드 자동차를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 하이브리드 자동차는 엔진(110), HSG(Hybrid Starter & Generator, 115), 구동모터(120), 엔진 클러치(130), 배터리(140), 변속기(150), ECU(Engine Control Unit, 160), MCU(Motor Control Unit, 170), TCU(Transmission Control Unit, 180) 및 HCU(Hybrid Control Unit, 190)를 포함한다.
엔진(110)은 연료를 연소시켜 동력을 발생시킨다. 즉, 엔진(110)은 기존의 화석연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진 등의 공지된 각종 엔진(110)이 이용될 수 있다.
엔진(110)은 ECU(160)의 제어에 의해 출력이 제어되며, ECU(160)의 제어에 따라 최적의 운전점으로 구동이 제어된다.
HSG(115)는 엔진(110)을 시동시키거나, 엔진(110)이 시동된 상태에서 제너레이터(Generator)로 작동하여 전기 에너지를 생성한다.
구동모터(120)는 MCU(170)에서 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시킨다. 구동모터(120)는 타행 주행 또는 회생 제동 시 발전기로 동작되어 전압을 배터리(140)에 공급한다.
엔진 클러치(130)는 엔진(110)과 구동모터(120)의 사이에 배치되고, HCU(190)의 제어에 따라 동작되어 엔진(110)과 구동모터(120) 간의 동력 전달을 단속한다. 즉, 엔진 클러치(130)는 EV(Electric Vehicle) 모드와 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드의 절환에 따라 엔진(110)과 구동모터(120) 간의 동력을 연결하거나 차단한다.
배터리(140)는 다수개의 단위 셀로 이루어지며, 구동모터(120)에 구동 전압을 제공하기 위한 고전압이 저장된다. 배터리(140)는 EV 모드나, HEV 모드에서 구동모터(120)에 구동 전압을 공급하고, 회생 제동 시 구동모터(120)에서 발전되는 전압으로 충전된다.
배터리(140)는 상용 전원이 플러그 인 접속되는 경우에 충전장치를 통해 공급되는 전압 및 전류에 의해 충전될 수도 있다.
변속기(150)는 HCU(190)의 제어에 따라 변속비가 조정되며, 운전모드에 따라 엔진 클러치(130)를 통해 합산되어 인가되는 출력토크를 변속비로 분배하여 구동휠에 전달시켜 차량이 주행될 수 있도록 한다.
변속기(150)는 자동 변속기 또는 무단 변속기로 적용될 수 있다.
ECU(160)는 네트워크를 통해 HCU(190)와 연결되며, HCU(190)와 연동되어 운전자의 요구토크 신호, 냉각수온 및 엔진 토크 등 엔진(110)의 동작 상태에 따라 엔진(110)의 전반적인 동작을 제어한다. ECU(160)는 엔진(110)의 동작 상태를 HCU(190)로 제공한다.
MCU(170)는 HCU(190)의 제어에 따라 구동모터(120)의 구동 및 토크를 제어하고, 회생 제동 시 구동모터(120)에서 발전되는 전기를 배터리(140)에 저장한다.
MCU(170)는 구동모터(120) 및 HSG(115)에 3상 고류전압을 인가한다.
TCU(180)는 ECU(160)와 MCU(170)의 각 출력 토크에 따라 변속비를 제어하고, 회생 제동량을 결정하는 등 변속기(150)의 전반적인 동작을 제어한다. TCU(180)는 변속기(150)의 동작 상태를 HCU(190)로 제공한다.
HCU(190)는 하이브리드 주행 모드 설정, 친환경 차량의 전반적인 동작을 제어하는 최상위 제어기이다. HCU(190)는 CAN(Controller Area Network) 통신망을 통해 연결된 하위 제어기들을 통합 제어하고, 각 하위 제어기들의 정보를 수집 및 분석하며 협조 제어를 실행하여 엔진(110) 및 구동모터(120)의 출력 토크를 제어한다.
상기한 기능을 포함하는 본 발명에 따른 차량에서 통상적인 동작인 종래의 차량과 동일 내지 유사하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 토크 제어 장치를 간략하게 나타낸 도면이다. 후술하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 토크 제어 방법의 일부 프로세서는 MCU에 의하여, 다른 일부 프로세서는 HCU에 의하여 수행되는 것으로 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서 MCU 및 HCU를 하나의 차량 제어기로 하여 설명이 가능한 바, 설명의 편의상 본 명세서 및 특허청구범위에서는 특별한 언급이 없는 한, MCU 및 HCU를 차량 제어기로 지칭하기로 한다.
도 2를 참조하면, 모터 토크 제어 장치는 구동모터(120), 측정부(310), 상태 검출부(330), 차량 제어기(350) 및 저장부(360)를 포함한다.
구동모터(120)는 차량 제어기(350)로부터 인가되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시킨다. 구동모터(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 자석(magnet, 123)이 회전자 코어(125)의 내부에 삽입되는 매립형 영구 자석(Interior Permanent Magnet: IPM) 타입으로 구현될 수 있다.
측정부(310)는 구동모터(120)의 상태를 측정하여 차량 제어기(350)로 제공한다. 이를 위해, 측정부(310)는 온도 센서(323), 토크 센서(326) 및 전류 센서(329)를 포함한다.
온도 센서(323)는 구동모터(120)의 온도를 측정하고, 측정한 온도를 차량 제어기(350)에 제공한다.
토크 센서(326)는 구동모터(120)의 모터 토크를 측정하고, 측정한 모터 토크를 차량 제어기(350)에 제공한다.
전류 센서(329)는 구동모터(120)의 전류를 측정한다. 즉, 전류 센서(329)는 구동모터(120)의 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 측정할 수 있다. 전류 센서(329)는 측정한 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 차량 제어기(350)에 제공한다.
상태 검출부(330)는 차량의 운전상태 정보를 검출하여 차량 제어기(350)에 제공한다.
이러한 상태 검출부(330)는 가속 페달 위치 센서(Accelerator Position Sensor: 이하 'APS'로 통칭함, 343), 브레이크 페달 위치 센서(Brake Position Sensor: 이하 'BPS'로 통칭함, 346) 및 속도 센서(349)를 포함한다.
APS(343)는 운전자가 가속 페달을 누른 정도를 측정한다. 즉, APS(343)는 가속 페달의 위치값(가속 페달이 눌린 정도)을 측정하여 이에 대한 신호를 차량 제어기(350)에 제공한다. 가속 페달이 완전히 눌린 경우에는 가속 페달의 위치값이 100%이고, 가속 페달이 눌리지 않은 경우에는 가속 페달의 위치값이 0%이다.
APS(343)를 사용하는 대신 흡기 통로에 장착된 스로틀 밸브 개도 검출부를 사용할 수도 있다. 따라서, 본 명세서 및 특허청구범위에서
BPS(346)는 운전자가 브레이크 페달을 누른 정도를 측정한다. 즉, BPS(346)는 브레이크 페달의 위치값(브레이크 페달이 눌린 정도)을 측정하여 이에 대한 차량 제어기(350)에 전달한다. 브레이크 페달이 완전히 눌린 경우에는 브레이크 페달의 위치값이 100%이고, 브레이크 페달이 눌리지 않은 경우에는 브레이크 페달의 위치값이 0%일 수 있다.
속도 센서(349)는 차량의 속도를 감지하여 차량 제어기(350)에 제공한다.
차량 제어기(350)는 구동모터(120), 측정부(310) 및 상태 검출부(330)와 연결되어 구동모터(120), 측정부(310) 및 상태 검출부(330)를 제어한다. 차량 제어기(350)는 측정부(310)를 제어하여 구동모터(120)의 온도를 측정하도록 제어하고, 측정부(310)로부터 온도를 제공받는다. 차량 제어기(350)는 온도를 통해 구동모터(120)의 온도를 확인하고, 구동모터(120)의 온도가 상온이면 측정부(310)를 제어하여 모터 토크 및 모터 전류를 제공받는다.
차량 제어기(350)는 상온 모터 토크 및 모터 전류를 기반으로 상온 전류맵을 생성한다. 차량 제어기(350)는 상온 모터 토크, 모터 전류 및 모터 인덕턴스를 기반으로 저온 전류맵 및 고온 전류맵을 생성한다. 여기서, 상온, 저온 및 고온은 작업자에 의해 설정되거나, 차량 제어기(350)에 의해 변경될 수도 있다.
차량 제어기(350)는 상태 검출부(330)로부터 제공받은 운전상태 정보를 기반으로 토크 지령을 생성하고, 상온 전류맵, 저온 전류맵, 고온 전류맵 중 적어도 하나의 전류맵 및 토크 지령을 이용하여 구동모터(120)를 제어한다.
이러한 목적을 위하여 차량 제어기(350)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 토크 제어 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다. 이러한 모터 토크 제어 방법은 도 4를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
저장부(360)는 모터 토크 제어 장치의 구성 요소에서 필요한 데이터 및 모터 토크 제어 장치에서 생성한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 저장부(360)는 차량 제어기(350)에서 생성한 상온 전류맵, 저온 전류맵, 고온 전류맵을 저장할 수 있다. 저장부(360)는 측정부(310)에서 측정한 모터 토크 및 모터 전류를 저장할 수 있으며, 상태 검출부(330)에서 검출한 운전상태 정보를 저장할 수 있다.
또한, 저장부(360)는 모터 토크 제어 장치의 전반적인 동작을 제어하기 위한 프로그램을 저장한다.
저장부(360)는 측정부(310), 상태 검출부(330) 및 차량 제어기(350)의 요청에 따라 필요한 데이터를 제공할 수 있다. 저장부(360)는 통합 메모리로 이루어지거나, 복수의 메모리들로 세분화되어 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 저장부(360)는 롬(Read Only Memory: ROM), 램(Random Access Memory: RAM) 및 플래시 메모리(Flash memory) 등으로 이루어질 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 토크를 제어하는 방법을 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 토크 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 차량 제어기(350)는 운전자에 의해 시동이 온(ON)되면 엔진(110) 및 구동모터(120) 중 적어도 하나를 정상적으로 작동시켜 차량을 주행시킨다(S410).
측정부(310)는 상온에서 상온 모터 토크 및 모터 전류를 측정한다(S420). 즉, 측정부(310)는 차량 제어기(350)의 제어에 따라 구동모터(120)의 온도가 상온일 때 구동모터(120)에 전류를 스윕(sweep)하여 상온 모터 토크를 측정하고, d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 측정한다.
차량 제어기(350)는 상온 모터 토크 및 모터 전류를 기반으로 상온 전류맵을 생성한다(S430). 즉, 차량 제어기(350)는 측정부(310)로부터 상온 모터 토크, d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 제공받는다. 차량 제어기(350)는 상온 모터 토크에 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 매칭하여 상온 전류맵을 생성한다.
차량 제어기(350)는 상온 모터 토크 및 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 이용하여 저온 모터 토크를 생성한다(S440). 다시 말하면, 차량 제어기(350)는 상온 모터 토크, d축 모터 전류, q축 모터 전류, 저온 모터 인덕턴스 차이값, 상온 모터 인덕턴스 차이값, 저온 역기전력 상수, 상온 역기전력 상수 중 적어도 하나를 이용하여 저온 모터 토크를 생성한다. 이때, 저온 모터 인덕턴스 차이값은 저온 d축 모터 인덕턴스와 저온 q축 모터 인덕턴스의 차이를 나타내며, 상온 모터 인덕턴스 차이값은 상온 d축 모터 인덕턴스와 상온 q축 모터 인덕턴스의 차이를 나타낼 수 있다. 모터 인덕턴스 및 역기전력 상수는 측정부(310)를 통해 측정하여 확인되거나, 미리 설정된 값일 수 있다. 모터 인덕턴스 및 역기전력 상수는 구동모터(120)에 따라 상이할 수 있다.
즉, 차량 제어기(350)는 [수학식 1]을 이용하여 저온 모터 토크를 연산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, TL은 저온 모터 토크이고, ØL은 저온 역기전력 상수이며, ØN은 상온 역기전력 상수이고, iq는 q축 모터 전류이며, LdiffL는 저온 모터 인덕턴스 차이값이고, LdiffN은 상온 모터 인덕턴스 차이값이며, id는 d축 모터 전류이고, TN은 상온 모터 토크를 나타낼 수 있다.
차량 제어기(350)는 저온 모터 토크 및 모터 전류를 기반으로 저온 전류맵을 생성한다(S450). 즉, 차량 제어기(350)는 단계 S440에서 연산한 저온 모터 토크에 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 매칭하여 저온 전류맵을 생성한다.
차량 제어기(350)는 상온 모터 토크 및 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 이용하여 고온 모터 토크를 생성한다(S460). 다시 말하면, 차량 제어기(350)는 상온 모터 토크, d축 모터 전류 및 q축 모터 전류, 고온 역기전력 상수, 상온 역기전력 상수, 고온 모터 인덕턴스 차이값 및 상온 모터 인덕턴스 차이값 중 적어도 하나를 이용하여 고온 모터 토크를 생성한다. 이때, 고온 모터 인덕턴스 차이값은 고온 d축 모터 인덕턴스와 고온 q축 모터 인덕턴스의 차이를 나타낼 수 있다.
즉, 차량 제어기(350)는 [수학식 2]를 이용하여 고온 모터 토크를 연산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
여기서, TH은 고온 모터 토크이고, ØH는 고온 역기전력 상수이며, ØN은 상온 역기전력 상수이고, iq는 q축 모터 전류이며, LdiffH는 고온 모터 인덕턴스 차이값이고, LdiffN은 상온 모터 인덕턴스 차이값이며, id는 d축 모터 전류이고, TN은 상온 모터 토크를 나타낼 수 있다.
차량 제어기(350)는 고온 모터 토크 및 모터 전류를 기반으로 고온 전류맵을 생성한다(S470). 즉, 차량 제어기(350)는 단계 S460에서 연산한 고온 모터 토크에 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 매칭하여 고온 전류맵을 생성할 수 있다.
이후, 차량 제어기(350)는 단계 S430에서 생성한 상온 전류맵, 단계 S450에서 생성한 저온 전류맵 및 단계 S470에서 생성한 고온 전류맵을 저장할 수 있다.
차량 제어기(350)는 운전상태 정보에 따른 토크 지령을 생성한다(S480). 즉, 상태 검출부(330)는 운전상태 정보를 검출하고, 검출한 운전상태 정보를 차량 제어기(350)로 제공한다. 차량 제어기(350)는 상태 검출부(330)로부터 운전상태 정보를 제공받고, 운전상태 정보를 기반으로 토크 지령을 생성한다.
차량 제어기(350)는 토크 지령을 기반으로 구동모터(120)에 모터 전류를 인가한다(S490). 다시 말하면, 차량 제어기(350)는 구동모터(120)의 온도를 확인하고, 구동모터(120)의 온도를 기반으로 상온 전류맵, 저온 전류맵 및 고온 전류맵에서 하나의 전류맵을 선택한다. 차량 제어기(350)는 선택한 전류맵에서 토크 지령에 대한 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 추출한다. 차량 제어기(350)는 추출한 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM)를 통해 변환하여 구동모터(120)에 3상전류로 인가할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 엔진
115: HSG
120: 구동모터
130: 엔진 클러치
140: 배터리
150: 변속기
160: ECU
170: MCU
180: TCU
190: HCU
310: 측정부
330: 상태 검출부
350: 차량 제어기

Claims (18)

  1. 동력원인 구동모터;
    상온에서 상기 구동모터의 상온 모터 토크 및 모터 전류를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정부를 통해 측정한 구동모터의 상온 모터 토크 및 모터 전류를 기반으로 상온 전류맵을 생성하고, 상기 상온 모터 토크, 모터 전류 및 모터 인덕턴스를 기반으로 저온 전류맵 및 고온 전류맵 중 적어도 하나를 생성하는 차량 제어기;
    를 포함하는 모터 토크 제어 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 측정부는
    상기 구동모터의 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 측정하는 모터 토크 제어 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 상온 모터 토크에 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 매칭하여 상온 전류맵을 생성하는 모터 토크 제어 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 상온 모터 토크, d축 모터 전류, q축 모터 전류, 저온 모터 인덕턴스 차이값, 상온 모터 인덕턴스 차이값, 저온 역기전력 상수, 상온 역기전력 상수 중 적어도 하나를 이용하여 저온 모터 토크를 생성하는 모터 토크 제어 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 차량 제어기는 저온 d축 모터 인덕턴스와 저온 q축 모터 인덕턴스의 차이에 대한 상기 저온 모터 인덕턴스 차이값을 연산하고, 상온 d축 모터 인덕턴스와 상온 q축 모터 인덕턴스의 차이에 대한 상기 상온 모터 인덕턴스 차이값을 연산하는 모터 토크 제어 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 저온 모터 토크에 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 매칭하여 저온 전류맵을 생성하는 모터 토크 제어 장치.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 차량 제어기는
    상기 상온 모터 토크, d축 모터 전류, q축 모터 전류, 고온 모터 인덕턴스 차이값, 상온 모터 인덕턴스 차이값, 고온 역기전력 상수, 상온 역기전력 상수 중 적어도 하나를 이용하여 고온 모터 토크를 생성하는 모터 토크 제어 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 차량 제어기는 고온 d축 모터 인덕턴스와 고온 q축 모터 인덕턴스의 차이에 대한 상기 고온 모터 인덕턴스 차이값을 연산하고, 상온 d축 모터 인덕턴스와 상온 q축 모터 인덕턴스의 차이에 대한 상기 상온 모터 인덕턴스 차이값을 연산하는 모터 토크 제어 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 차량 제어기는 고온 d축 모터 인덕턴스와 고온 q축 모터 인덕턴스의 차이에 대한 상기 고온 모터 인덕턴스 차이값을 연산하고, 상온 d축 모터 인덕턴스와 상온 q축 모터 인덕턴스의 차이에 대한 상기 상온 모터 인덕턴스 차이값을 연산하는 모터 토크 제어 장치.
  10. 제7 항에 있어서,
    차량의 운전상태 정보를 검출하는 상태 검출부를 더 포함하되,
    상기 차량 제어기는
    상기 차량의 운전상태 정보를 기반으로 토크 지령을 생성하고, 상기 구동모터의 온도에 대한 전류맵을 선택하고, 선택한 전류맵에서 상기 토크 지령에 대한 모터 전류를 확인하여 상기 구동모터에 모터 전류를 인가하는 모터 토크 제어 장치.
  11. 상온에서 구동모터의 상온 모터 토크, d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 측정하는 단계;
    상기 상온 모터 토크, d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 기반으로 상온 전류맵을 생성하는 단계;
    상기 상온 모터 토크, d축 모터 전류, q축 모터 전류, 역기전류 상수 및 모터 인덕턴스 중 적어도 하나를 이용하여 저온 모터 토크를 생성하고, 상기 저온 모터 토크를 기반으로 저온 전류맵을 생성하는 단계;
    상기 상온 모터 토크, d축 모터 전류, q축 모터 전류, 역기전류 상수 및 모터 인덕턴스 중 적어도 하나를 이용하여 고온 모터 토크를 생성하고, 상기 고온 모터 토크를 기반으로 고온 전류맵을 생성하는 단계; 및
    상기 상온 전류맵, 저온 전류맵 및 고온 전류맵 중 적어도 하나를 기반으로 상기 구동모터를 제어하는 단계;
    를 포함하는 모터 토크 제어 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 저온 전류맵을 생성하는 단계는
    상기 상온 모터 토크, d축 모터 전류, q축 모터 전류, 저온 역기전력 상수, 상온 역기전력 상수, 저온 모터 인덕턴스 차이값 및 상온 모터 인덕턴스 차이값 중 적어도 하나를 이용하여 저온 모터 토크를 생성하는 단계; 및
    상기 저온 모터 토크에 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 매칭하여 저온 전류맵을 생성하는 단계;
    를 포함하는 모터 토크 제어 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 저온 모터 인덕턴스 차이값은 저온 d축 모터 인덕턴스와 저온 q축 모터 인덕턴스의 차이에 의해 설정되고, 상기 상온 모터 인덕턴스 차이값은 상온 d축 모터 인덕턴스와 상온 q축 모터 인덕턴스의 차이에 의해 설정되는 모터 토크 제어 방법.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 저온 모터 토크는 하기 수학식 1에 의해 생성되는 모터 토크 제어 방법.
    여기서, 상기 수학식 1은
    Figure pat00003

    이고,
    상기 TL은 저온 모터 토크이고, 상기 ØL은 저온 역기전력 상수이며, 상기 ØN은 상온 역기전력 상수이고, 상기 iq는 q축 모터 전류이며, 상기 LdiffL는 저온 모터 인덕턴스 차이값이고, 상기 LdiffN은 상온 모터 인덕턴스 차이값이며, 상기 id는 d축 모터 전류이고, 상기 TN은 상온 모터 토크임.
  15. 상기 고온 전류맵을 생성하는 단계는
    상기 상온 모터 토크, d축 모터 전류 및 q축 모터 전류, 고온 역기전력 상수, 상온 역기전력 상수, 고온 모터 인덕턴스 차이값 및 상온 모터 인덕턴스 차이값 중 적어도 하나를 이용하여 고온 모터 토크를 생성하는 단계; 및
    상기 고온 모터 토크에 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 매칭하여 고온 전류맵을 생성하는 단계;
    를 포함하는 모터 토크 제어 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 고온 모터 인덕턴스 차이값은 고온 d축 모터 인덕턴스와 고온 q축 모터 인덕턴스의 차이에 의해 설정되고, 상기 상온 모터 인덕턴스 차이값은 상온 d축 모터 인덕턴스와 상온 q축 모터 인덕턴스의 차이에 의해 설정되는 모터 토크 제어 방법.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 고온 모터 토크는 하기 수학식 2에 의해 생성되는 모터 토크 제어 방법.
    여기서, 상기 수학식 2는
    Figure pat00004

    이고,
    상기 TH은 고온 모터 토크이고, 상기 ØH는 고온 역기전력 상수이며, 상기 ØN은 상온 역기전력 상수이고, 상기 iq는 q축 모터 전류이며, 상기 LdiffH는 고온 모터 인덕턴스 차이값이고, 상기 LdiffN은 상온 모터 인덕턴스 차이값이며, 상기 id는 d축 모터 전류이고, 상기 TN은 상온 모터 토크임.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 구동모터를 제어하는 단계는
    운전상태 정보를 검출하여 토크 지령을 생성하는 단계;
    상기 구동모터의 온도를 검출하는 단계;
    상기 저온 전류맵, 상온 전류맵, 고온 전류맵에서 상기 구동모터의 온도에 대한 전류맵을 선택하는 단계;
    상기 선택한 전류맵에서 상기 토크 지령에 대한 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 확인하는 단계; 및
    상기 구동모터에 상기 d축 모터 전류 및 q축 모터 전류를 인가하는 단계;
    를 포함하는 모터 토크 제어 방법.
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