KR20170060671A - 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

차량 시동 시뿐만 아니라 차량 운행이 이루어지는 과정에서 온도 변화에 의한 전류센서의 옵셋을 보정할 수 있는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법 및 시스템이 개시된다. 상기 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법은, 차량 시동이 온 되고 인버터의 전류 제어 실시 이전에 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 산출하는 제1 산출단계; 상기 제1 산출단계에서 검출된 전류센서 옵셋을 반영하여 상기 인버터의 전류 제어를 실시하는 전류 제어 단계; 상기 전류 제어 단계 수행 중 상기 인버터의 버스트 모드 진입 여부를 판단하는 판단 단계; 및 상기 판단 단계에서 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 것으로 판단한 경우, 상기 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 재산출하는 제2 산출단계를 포함한다.

Description

인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR AMENDING CURRET OFFSET OF CURRENT SENSOR IN INVERTER}
본 발명은 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 시동 시뿐만 아니라 차량 운행이 이루어지는 과정에서 온도 변화에 의한 전류센서의 옵셋을 보정할 수 있는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 친환경 차량(하이브리드 차량, 전기 차량 등)을 구동하는 모터는 인버터를 구성하는 6개 스위치를 온/오프 제어함에 따라 발생하는 120도 위상차를 가지는 3상 전류에 의해 기계적인 토크를 출력한다. 이 3상 전류는 모터의 토크를 결정하는 중요한 인자이며, 3상 전류를 제어하는 것이 인버터의 중요한 역할이다.
인버터는 3상 전류를 제어하기 위해서는 DC 링크(Link) 전압, 회전자 위치, 3상 전류 등의 정보가 필요하다. 이 중에서 3상 전류의 정보를 얻기 위한 3상 전류센서는 인버터에 필수적인 부품이다.
통상, 대부분의 3상 전류센서는 물리적으로 옵셋 전압(전류가 0 A일 때의 검출되는 전압)을 가지게 되는데, 전류센서의 옵셋 전압은 3상 전류 제어 시 모터의 출력 토크에 리플을 초래하는 인자가 되어 운전성을 저해하는 요소가 된다. 따라서, 이를 해소하기 위해 통상 소프트웨어적인 기법을 이용하여 전류 센서의 옵셋 전압을 보정하고 있다.
또한, 3 상 전류센서는 온도 변화 시 옵셋 전압이 변동하는 특성을 가지고 있다. 예를 들어 일정시간 이상 차량 주행 시 온도가 상승할 수 밖에 없어서, 인버터 내부 구조 특성 상 상시적으로 전류센서 옵셋을 모니터링하여 보정할 필요가 있다.
종래의 전류센서 옵셋 보정 방식의 경우 차량 이그니션(IG) 온 시(인버터 전류 제어 시작 하기 전) 인버터 스위치의 PWM 제어가 OFF된 상태에서 센싱한 전류센서의 출력 전압을 이용하여 필터를 거친 뒤 결과 값이 정상적인 옵셋인지를 판단한 후에 전류센서 옵셋 보정을 실시하였다
즉, 종래의 경우 이그니션 온 시 한 번만 전류센서의 옵셋을 측정하여 보정하는 방식이므로, 보정 이후 차량의 지속적인 운행으로 주변 온도 상승에 의해 변동되는 전류센서의 옵셋이 반영되지 않는다. 이에 따라, 모터에서 출력되는 토크에도 전류 센서 옵셋에 의해 토크 오차 성분이 발생하게 된다.
토크 오차 성분은 모터 회전 동기 주파수와 동일한 주파수를 갖는 정현파의 형태로 나타나게 되며, 이는 차량의 관점에서 보았을 대 모터 속도 리플로 나타나 운전자에게 이질감을 주는 원인이 될 수 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
JP 2013-017363 A KR 10-2013-0065415 A
이에 본 발명은, 차량 시동 시뿐만 아니라 차량 운행이 이루어지는 과정에서 온도 변화에 의한 전류센서의 옵셋을 보정할 수 있는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법 및 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
차량 시동이 온 되고 인버터의 전류 제어 실시 이전에, 상기 인버터 출력 전류를 검출하는 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 산출하는 제1 산출단계;
상기 제1 산출단계에서 검출된 전류센서 옵셋을 반영하여 상기 인버터의 전류 제어를 실시하는 전류 제어 단계;
상기 전류 제어 단계 수행 중 상기 인버터의 버스트 모드 진입 여부를 판단하는 판단 단계; 및
상기 판단 단계에서 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 것으로 판단한 경우, 상기 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 재산출하는 제2 산출단계;
를 포함하는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 산출단계는, 상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 임계범위 내인지 판단하는 과정 및 상기 전류센서의 출력값이 상기 임계범위 내인 경우 상기 전류센서의 출력값을 전류센서 옵셋으로 결정하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 산출단계는, 상기 전류센서의 출력값이 상기 임계범위를 벗어나는 경우, 상기 전류센서가 고장난 것으로 판단하고 상기 인버터의 전류 제어를 실행하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 산출단계는, 상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 상한치나 하한치를 벗어나는지 판단하는 과정 및 상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 상한치나 하한치를 벗어는 경우 상기 전류센서가 단선/단락 고장인 것으로 판단하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 판단 단계는, 전류 지령맵에 입력되는 토크지령의 절대치가 사전 설정된 제1 임계값보다 작고, 상기 인버터로부터 전류를 제공받아 구동되는 모터의 역자속값이 사전 설정된 제2 임계값보다 작은 경우 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 산출단계는, 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 이후, 상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 임계범위 내인지 판단하는 과정 및 상기 전류센서의 출력값이 상기 임계범위 내인 경우 상기 전류센서의 출력값을 전류센서 옵셋으로 갱신하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 산출단계는, 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 이후, 상기 전류센서의 출력값이 상기 임계범위를 벗어나는 경우, 상기 전류센서가 고장난 것으로 판단하고 상기 인버터의 전류 제어를 실행하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 산출단계는, 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 이후, 상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 상한치나 하한치를 벗어나는지 판단하는 과정 및 상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 상한치나 하한치를 벗어는 경우 상기 전류센서가 단선/단락 고장인 것으로 판단하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
차량 시동이 온 되고 인버터의 전류 제어 실시 이전에, 상기 인버터 출력 전류를 검출하는 전류센서의 출력값이 사전 설정된 임계범위 내인 경우 상기 전류센서의 출력값을 전류센서 옵셋으로 결정하는 제1 옵셋 결정 단계;
상기 제1 옵셋 결정 단계에서 검출된 전류센서 옵셋을 반영하여 상기 인버터의 전류 제어를 실시하는 전류 제어 단계;
상기 전류 제어 단계 수행 중, 상기 인버터의 전류 제어에 적용되는 전류 지령맵에 입력되는 토크지령의 절대치와 사전 설정된 제1 임계값을 비교하고, 상기 인버터로부터 전류를 제공받아 구동되는 모터의 역자속값과 사전 설정된 제2 임계값을 비교하여 상기 인버터의 버스트 모드 진입 여부를 판단하는 판단 단계; 및
상기 판단 단계에서 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 것으로 판단한 경우, 상기 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 재검출하는 제2 산출단계;
를 포함하는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법을 제공한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서 본 발명은,
차량 내 인버터에 대한 전류 제어를 실시하면서 차량을 운행 하는 중, 상기 인버터의 버스트 모드 진입 여부를 판단하는 판단 단계; 및
상기 판단 단계에서 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 것으로 판단한 경우, 상기 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 산출하는 옵셋 산출단계;
를 포함하는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법을 제공한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 또 수단으로서 본 발명은,
인버터의 출력 전류를 검출하여 출력하는 전류 센서;
상기 전류 센서의 출력값을 기반으로 상기 전류 센서의 옵셋을 산출하는 옵셋 보정부; 및
상기 전류 센서의 출력값에서 상기 전류 센서의 옵셋을 보정한 보정값과 전류지령 맵에 의해 결정되는 전류 지령에 따라 상기 인버터의 전류를 제어하는 전류 제어부;를 포함하며,
상기 옵셋 보정부는, 차량 시동이 온 되고 상기 인버터의 전류 제어 실시 이전에, 상기 인버터 출력 전류를 검출하는 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 산출하고, 전류 제어 단계 수행 중, 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 것으로 판단한 경우, 상기 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 재산출하는 것을 특징으로 하는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 시스템을 제공한다.
상술한 바와 같은 과제 해결 수단을 갖는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법 및 시스템에 따르면, 차량 시동 시 인버터의 전류 제어가 수행되기 이전에 전류 센서의 옵셋을 보정하는 과정에 더하여 차량의 운행이 이루어지는 과정에서도 인버터의 전류 센서에 대한 추가 보정 과정을 실행함으로써, 차량 운행에 따라 발생하는 열에 의해 변동되는 전류 센서의 옵셋을 보정하여 인버터의 전류 제어를 실시할 수 있으므로, 전류 옵셋의 오차로 인해 발생하는 모터의 토크 오차를 감소시켜 차량 운전자에게 전달되는 이질감을 현저하게 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법이 적용되는 시스템의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법의 제어 상태도이다.
도 4 및 도 5는 종래의 전류 센서 옵셋 보정 기법과 본 발명의 일 실시형태에 따른 전류 센서 옵셋 보정 기법을 적용한 경우 출력 토크의 리플을 시뮬레이션하여 비교한 결과를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법에 의해 옵셋 보정 모드 발생 빈도와 관련된 내용을 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 연료전지 스택 오염 진단 방법 및 시스템에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법의 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법은, 차량 시동이 온 되고(S11) 인버터의 전류 제어 실시 이전에 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 산출하는 제1 산출단계(S12)와, 제1 산출단계(S12)에서 검출된 전류센서 옵셋을 반영하여 인버터의 전류 제어를 실시하는 전류 제어 단계(S14)와 전류 제어 단계(S14) 수행 중 인버터의 버스트 모드 진입 여부를 판단하는 판단 단계(S15) 및 판단 단계(S15)에서 인버터가 버스트 모드로 진입한 것으로 판단한 경우, 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 재산출하는 제2 산출단계(S17)를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시형태는 차량 시동 시 인버터의 전류 제어가 수행되기 이전에 전류 센서의 옵셋을 보정하는 과정과, 인버터의 전류 제어를 통해 차량이 구동되는 중에 전류 센서의 옵셋을 보정하는 과정을 포함한다. 본 발명의 일 실시형태는 차량 시동 시 인버터의 전류 제어가 수행되기 이전에 전류 센서의 옵셋을 보정하는 과정에 더하여, 차량의 운행이 이루어지는 과정에서도 인버터의 전류 센서에 대한 추가 보정 과정을 포함하므로, 차량 운행에 따라 발생하는 열에 의해 변동되는 전류 센서의 옵셋을 보정하여 인버터의 전류 제어를 실시할 수 있으므로, 전류 옵셋의 오차로 인해 발생하는 모터의 토크 오차를 감소시켜 차량 운전자에게 전달되는 이질감을 해소할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법이 적용되는 시스템의 블록 구성도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법의 제어 상태도로서, 특히 인버터의 전류 제어가 수행되는 과정에서 이루어지는 전류센서 옵셋 보정 방법의 제어 상태도이다.
이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법은, 차량 시동이 온되고(S11), 차량 모터로 3상 전력을 제공하는 인버터(10)에 대한 전류 제어가 이루어지기 이전에 인버터(10)의 3상 전력 출력 측에 각 상마다 마련된 전류 센서(20)의 출력값을 입력 받고(S12), 이 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 결정하는 단계(S13)를 갖는다.
차량 시동이 온된 이후(S11) 인버터(10)에 대한 전류 제어가 이루어지기 전에는 인버터(10)에서 출력되는 전류가 '0(zero)'이므로, 전류 센서(20)에서 출력되는 출력값은 해당 전류 센서(20)의 옵셋이 될 수 있다.
전류 센서(20)에서 출력된 출력값은 디지털 연산 제어를 위해 전류 제어부(30)의 아날로그/디지털 변환부(31)로 제공되고, 아날로그/디지털 변환부(31)에서 변환된 전류 센서 출력값은 옵셋 보정부(40)로 제공된다. 옵셋 보정부(40)의 옵셋 보정 판단부(41)는 옵셋 보정 수행여부를 판단하기 위한 요소로서, 차량 시동이 온된 이후(S11) 인버터(10)에 대한 전류 제어가 이루어지기 전에 입력되는 전류 센서 검출값은 별도의 판단을 수행하지 않고 통과시킬 수 있다.
옵셋 보정부(40)의 저역통과 필터(42)는 입력된 전류센서 검출값에서 고주파 성분을 제거하고, 센서 옵셋 관측부(43)는 저역 통과 필터(42)의 지연을 고려하여 사전 설정된 시간 동안 전류센서 검출값을 관측할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는 차량 시동이 온된 이후(S11) 인버터(10)에 대한 전류 제어가 이루어지기 전 전류 센서(20)에서 출력되는 출력값이 옵셋이 될 수 있는지 판단할 수 있다(S13).
예를 들어, 단계(S13)에서, 옵셋 보정부(40)의 센서 옵셋 이상 판단부(43)는 전류센서(20)의 출력값이 사전 설정된 범위(±G)인지 판단할 수 있다. 일반적으로 전류센서의 옵셋은 하드웨어 사양에 의존한다. 전류 센서 자체의 선형성이나 옵셋에 대한 사양이 있고, 인버터(10)의 경우 전류센서(20)로부터 센싱 전압을 입력 받는 제어기까지의 관련된 모든 회로를 포함한 하드웨어 공차를 선정하여 사전 설정된 범위의 경계값(±G)이 결정될 수 있다.
단계(S13)에서 전류센서(20)의 출력값이 사전 설정된 범위(±G)를 벗어나는 경우, 센서 옵셋 이상 판단부(44)는 센서에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다(S20). 이 경우, 추후 인버터 전류 제어가 이루어지지 않을 수 있다.
또한, 단계(S13)에서, 옵셋 보정부(40)의 센서 옵셋 이상 판단부(43)는 전류센서(20)의 출력값이 사전 설정된 상한치나 하한치를 벗어나는지 판단하고, 상한치나 하한치를 벗어나는 경우, 전류센서가 단선/단락 고장임을 판단할 수 있다.
전술한 단계(S11 내지 S13)을 통해 적절한 옵셋으로 결정되면(전류센서(20)의 출력값이 사전 설정된 범위 이내인 경우), 전류 제어부(30)의 데이터 저장부(예를 들어, 메모리 소자 EEPROM 등)(33)에는 전류 센서 옵셋이 저장되고, 전류 제어부(30)의 검출전류 연산부(32)에서는 데이터 저장부(33)에 저장된 전류센서 옵셋을 반영하여 물리적인 실제 전류값을 연산하고 그에 따라 인버터를 전류 제어할 수 있다(S14). 예를 들어, 검출전류 연산부(32)는 A/D 변환부(31)에서 출력되는 전류센서 검출값을 디지털로 변환한 값에 전류 센서 옵셋을 차감하고 차감된 결과에 사전 설정된 스케일링 상수를 곱하여 실제 전류값을 연산할 수 있다. 전류센서에서 검출된 전류검출값을 이용하여 외부에서 입력되는 모터의 토크 지령을 충족시키도록 인버터(10)의 전류를 제어하는 기술은 당 기술분야의 다양한 공지 기술을 적용하여 이루어질 수 있는 것으로, 그에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 것과 같이, 차량 시동이 온된 이후(S11) 인버터(10)에 대한 전류 제어가 이루어지기 전에 전류센서(20)의 옵셋 보정이 이루어지고 그에 따라 인버터(10)의 스위칭 소자에 대한 PWM 제어가 이루어지는 상태(도 3의 S100)에서, 인버터의 버스트 모드 진입 여부가 지속적으로 판단될 수 있다(S15).
단계(S15)에서 옵셋 보정부(40)의 옵셋 보정 판단부(41)는 인버터(10)의 제어를 위한 전류 지령을 결정하기 위한 전류 지령맵에 입력되는 토크지령의 절대치와 인버터(10)로부터 전류를 제공받아 구동되는 모터의 역자속값(InvLamMax_F/F)을 사전 설정된 임계값과 비교하여 인버터(10)가 버스트 모드(Burst mode) 모드로 진입하였는지 판단한다.
버스트 모드는, 전류 지령 맵 입력 토크 값이 사전 설정된 제1 임계치 보자 작고, 직류 Link 전압 및 모터 속도를 기반으로 연산되는 역자속(InvLamMax_F/F)값이 사전 설정된 제2 임계치 보다 작은 경우 토크 출력이 필요 없다고 간주하여 인버터(10) 전류 제어 및 스위칭을 수행하지 않음으로써 인버터(10)의 스위칭 손실을 줄여 차량의 연비를 높이기 위한 모드이다.
인버터가 전류제어를 하고 있지 않은 상태에서 모터 속도(Wrpm)가 높아져 모터 역기전력 전압이 커져서 DC 링크 전압(Vdc)보다 높아지면 인버터(10)의 스위칭 소자마다 구비된 역방향 다이오드를 통해 전류가 도통되게 된다. 버스트 모드에서는 역자속값(InvLamMax F/F)을 통해 모터 역기전력 전압이 DC 링크 전압(Vdc) 보다 작은 영역에서만 스위칭을 오프(OFF)하기 때문에 인버터의 3상 출력단으로 전류가 발생하지 않게 된다.
따라서, 단계(S15)에서는 전류지령맵으로 입력되는 토크 지령이 사전 설정된 제1 임계치보다 작고, 모터의 역자속값(InvLamMax F/F)이 사전 설정된 제2 임계치보다 작은 경우 인버터가 버스트 모드로 진입하였음을 판단하고, 후속의 전류센서 옵셋 보정 과정을 진행하게 한다.
차량을 움직이기 위해서는 최소 수십Nm 이상의 토크 출력이 필요하므로 수 Nm 이하의 토크 지령은 무시하여도 차량 움직임에 문제가 없다고 판단할 수 있다는 점을 감안하여 제1 임계치는 수 Nm 수준으로 설정될 수 있다. 제1 임계치는 실제 차량이 구성된 상태에서 운행 테스트를 거쳐 선정될 수 있다. 또한, 제2 임계치는 자속기반 전류지령 맵 상에서 단위전류당 최대 토크(maximum torque per ampere: MTPA) 운전이 가능한 역자속(InvLamMax)값 중 최대값에서 일정 마진을 두어 설정될 수 있다.
단계(S15)에서 인버터(10)가 버스트 모드로 진입한 것이 아닌 것으로 판단한 경우에는 기존의 인버터 전류제어를 계속 수행하게 할 수 있다(S19).
이러한 과정은, 도 3의 상태도에서, 인버터(10)의 스위칭 소자에 대한 PWM 제어가 이루어지는 상태(S100)에서 인버터(10)가 버스트 모드로 진입한 경우, 전류 센서 옵셋 보정 진입 여부를 판단하는 상태(S200)로 상태 전환되는 것이다.
이어, 단계(S15)에서 버스트 모드로 진입한 것으로 판단된 경우, 전술한 단계(S12)와 같이 단계(S16)에서 전류센서 출력값을 옵셋 보정부(S40)가 입력 받고, 전술한 단계(S13)에서와 같이, 전류센서 출력값이 적절한 옵셋이 될 수 있는지 판단할 수 있다(S17). 단계(S16) 및 단계(S17)에서 이루어지는 처리 과정은 전술한 단계(S12) 및 단계(S13)과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 다만, 단계(S17)에서는 직전 전류 센서 옵셋 보정이 수행된 이후 사전 설정 시간 경과하였는지 판단하고 사전 설정 시간 이상 경과한 경우에 전류센서 옵셋 보정을 수행하는 것으로 결정할 수 있다.
이어, 단계(S14)에서 설명한 것과 같이, 전류 센서 옵셋을 전류 제어부(30)의 데이터 저장부(33)에 저장하여 기존 옵셋을 갱신하고(S18), 갱신된 전류 센서 옵셋을 적용하여 인버터 전류 제어를 수행하게 한다(S19).
단계(S17)에서, 전류센서(20)의 출력값이 사전 설정된 범위(±G)를 벗어나는 경우, 센서 옵셋 이상 판단부(44)는 센서에 고장이 발생한 것으로 판단하고 인버터 전류 제어가 중단되게 할 수 있다(S20).
또한, 단계(S17)에서, 옵셋 보정부(40)의 센서 옵셋 이상 판단부(43)는 전류센서(20)의 출력값이 사전 설정된 상한치나 하한치를 벗어나는지 판단하고, 상한치나 하한치를 벗어나는 경우, 전류센서가 단선/단락 고장임을 판단할 수 있다.
이러한 과정은, 도 3에서 전류 센서 옵셋 보정 진입 여부를 판단하는 상태(S200)에서 센서 옵셋 관측부(43)에 의해 사전 설정된 시간 이상 일정한 전류센서 검출값이 유지되는지 여부와 추가적으로 이전 옵셋 보정 이후 일정 시간이 경과하였는지를 판단하여 이를 충족한 경우 전류 센서 옵셋 보정 로직을 수행하는 상태(S300)로 상태 전환하는 과정으로 도시된다. 또한, 상태(S300)에서 전류센서 출력값이 적절한 옵셋이 될 수 있는지 판단하여 적절한 옵셋으로 결정된 경우 상태(S400)으로 전환하고, 적절한 옵셋이 될 수 없는 경우 전류 센서 고장으로 판단하는 상태(S500) 또는 전류 센서의 단선/단락인 것으로 판단하는 상태(S600)로 전환하는 과정으로 도시된다.
도 4 및 도 5는 종래의 전류 센서 옵셋 보정 기법과 본 발명의 일 실시형태에 따른 전류 센서 옵셋 보정 기법을 적용한 경우 출력 토크의 리플을 시뮬레이션하여 비교한 결과를 도시한 도면이다.
특히, 도 4 및 도 5에 도시된 파형은 U상 전류센서에 옵셋이 있는 경우를 모사(5A)하여 시뮬레이션 한 결과로서, 도 4에 도시된 바와 같이 종래의 전류센서 옵셋 보정 기법에 의해 주행 중 전류센서 옵셋을 재보정할 수 없는 경우에는 모터 토크지령 대비 출력 토크(파란색)에 리플(15Nm)이 발생하는 것을 볼 수 있다. 15Nm의 토크는 운전자가 충분히 느낄 수 있을 수준의 값이며 운전 시 지속적으로 충격감을 유발시킬 수 있는 수치이다. 이에 반해, 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 적용되는 전류 센서 옵셋 보정 기법에 의하면, 장시간 주행으로 인한 인버터의 온도 상승에 따라 발생하는 전류센서 옵셋을 상시적으로 보정해줌으로써 리플이 감소되고 실질적으로 토크지령에 해당하는 출력 토크를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법에 의해 옵셋 보정 모드 발생 빈도와 관련된 내용을 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 것과 같이, 모터 속도가 1000 rpm에서 1600 rpm으로 상승하는 도중에 전류센서 옵셋 보정이 이루어지고 있는 것을 볼 수 있다. 종래의 경우 IG ON 시에만 보정을 수행하고 주행 시 온도 상승에 따라 발생할 수 있는 전류센서 옵셋은 보정하지 않으나, 본 기술을 적용할 경우 주행 중임에도 넓은 범위(속도)에서 보정이 가능한 장점이 있다.
본 발명은 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 인버터 20: 전류 센서
30: 전류 제어부 31: 아날로그/디지털 변환부
32: 검출전류 연산부 33: 데이터 저장부
40: 옵셋 보정부 41: 옵셋 보정 판단부
42: 저역통과 필터 43: 센서 옵셋 관측부
44: 센서 옵셋 이상 판단부

Claims (15)

  1. 차량 시동이 온 되고 인버터의 전류 제어 실시 이전에, 상기 인버터 출력 전류를 검출하는 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 산출하는 제1 산출단계;
    상기 제1 산출단계에서 검출된 전류센서 옵셋을 반영하여 상기 인버터의 전류 제어를 실시하는 전류 제어 단계;
    상기 전류 제어 단계 수행 중 상기 인버터의 버스트 모드 진입 여부를 판단하는 판단 단계; 및
    상기 판단 단계에서 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 것으로 판단한 경우, 상기 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 재산출하는 제2 산출단계;
    를 포함하는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 산출단계는,
    상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 임계범위 내인지 판단하는 과정 및 상기 전류센서의 출력값이 상기 임계범위 내인 경우 상기 전류센서의 출력값을 전류센서 옵셋으로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1 산출단계는,
    상기 전류센서의 출력값이 상기 임계범위를 벗어나는 경우, 상기 전류센서가 고장난 것으로 판단하고 상기 인버터의 전류 제어를 실행하지 않는 것을 특징으로 하는 전류센서 옵셋 보정 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 산출단계는,
    상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 상한치나 하한치를 벗어나는지 판단하는 과정 및 상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 상한치나 하한치를 벗어는 경우 상기 전류센서가 단선/단락 고장인 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서 옵셋 보정 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 판단 단계는,
    전류 지령맵에 입력되는 토크지령의 절대치가 사전 설정된 제1 임계값보다 작고, 상기 인버터로부터 전류를 제공받아 구동되는 모터의 역자속값이 사전 설정된 제2 임계값보다 작은 경우 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전류센서 옵셋 보정 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 산출단계는,
    상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 이후, 상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 임계범위 내인지 판단하는 과정 및 상기 전류센서의 출력값이 상기 임계범위 내인 경우 상기 전류센서의 출력값을 전류센서 옵셋으로 갱신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제2 산출단계는,
    상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 이후, 상기 전류센서의 출력값이 상기 임계범위를 벗어나는 경우, 상기 전류센서가 고장난 것으로 판단하고 상기 인버터의 전류 제어를 실행하지 않는 것을 특징으로 하는 전류센서 옵셋 보정 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 산출단계는,
    상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 이후, 상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 상한치나 하한치를 벗어나는지 판단하는 과정 및 상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 상한치나 하한치를 벗어는 경우 상기 전류센서가 단선/단락 고장인 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서 옵셋 보정 방법.
  9. 차량 시동이 온 되고 인버터의 전류 제어 실시 이전에, 상기 인버터 출력 전류를 검출하는 전류센서의 출력값이 사전 설정된 임계범위 내인 경우 상기 전류센서의 출력값을 전류센서 옵셋으로 결정하는 제1 옵셋 결정 단계;
    상기 제1 옵셋 결정 단계에서 검출된 전류센서 옵셋을 반영하여 상기 인버터의 전류 제어를 실시하는 전류 제어 단계;
    상기 전류 제어 단계 수행 중, 상기 인버터의 전류 제어에 적용되는 전류 지령맵에 입력되는 토크지령의 절대치와 사전 설정된 제1 임계값을 비교하고, 상기 인버터로부터 전류를 제공받아 구동되는 모터의 역자속값과 사전 설정된 제2 임계값을 비교하여 상기 인버터의 버스트 모드 진입 여부를 판단하는 판단 단계; 및
    상기 판단 단계에서 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 것으로 판단한 경우, 상기 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 재검출하는 제2 산출단계;
    를 포함하는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법.
  10. 차량 내 인버터에 대한 전류 제어를 실시하면서 차량을 운행 하는 중, 상기 인버터의 버스트 모드 진입 여부를 판단하는 판단 단계; 및
    상기 판단 단계에서 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 것으로 판단한 경우, 상기 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 산출하는 옵셋 산출단계;
    를 포함하는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 판단 단계는,
    전류 지령맵에 입력되는 토크지령의 절대치가 사전 설정된 제1 임계값보다 작고, 상기 인버터로부터 전류를 제공받아 구동되는 모터의 역자속값이 사전 설정된 제2 임계값보다 작은 경우 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전류센서 옵셋 보정 방법.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 옵셋 산출단계는,
    상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 이후, 상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 임계범위 내인지 판단하는 과정 및 상기 전류센서의 출력값이 상기 임계범위 내인 경우 상기 전류센서의 출력값을 전류센서 옵셋으로 갱신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 옵셋 산출단계는,
    상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 이후, 상기 전류센서의 출력값이 상기 임계범위를 벗어나는 경우, 상기 전류센서가 고장난 것으로 판단하고 상기 인버터의 전류 제어를 실행하지 않는 것을 특징으로 하는 전류센서 옵셋 보정 방법.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 옵셋 산출단계는,
    상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 이후, 상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 상한치나 하한치를 벗어나는지 판단하는 과정 및 상기 전류센서의 출력값이 사전 설정된 상한치나 하한치를 벗어는 경우 상기 전류센서가 단선/단락 고장인 것으로 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류센서 옵셋 보정 방법.
  15. 인버터의 출력 전류를 검출하여 출력하는 전류 센서;
    상기 전류 센서의 출력값을 기반으로 상기 전류 센서의 옵셋을 산출하는 옵셋 보정부; 및
    상기 전류 센서의 출력값에서 상기 전류 센서의 옵셋을 보정한 보정값과 전류지령 맵에 의해 결정되는 전류 지령에 따라 상기 인버터의 전류를 제어하는 전류 제어부;를 포함하며,
    상기 옵셋 보정부는, 차량 시동이 온 되고 상기 인버터의 전류 제어 실시 이전에, 상기 인버터 출력 전류를 검출하는 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 산출하고, 전류 제어 단계 수행 중, 상기 인버터가 버스트 모드로 진입한 것으로 판단한 경우, 상기 전류센서의 출력값을 기반으로 전류센서 옵셋을 재산출하는 것을 특징으로 하는 인버터의 전류센서 옵셋 보정 시스템.
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