KR20170068711A - 차량의 컨버터 제어방법 - Google Patents

차량의 컨버터 제어방법 Download PDF

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Abstract

제어부에서 차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건, 컨버터 출력전압 최대값과 배터리 전압값을 이용하여 컨버터의 최대전압지령과 최소전압지령을 도출하는 단계; 도출한 컨버터의 최대전압지령, 최소전압지령과 차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건을 이용하여 컨버터의 최소손실전압지령을 도출하는 단계; 및 도출한 최소손실전압지령을 컨버터의 출력전압으로 적용하는 단계;를 포함하는 차량의 컨버터 제어방법이 소개된다.

Description

차량의 컨버터 제어방법{CONTROL METHOD OF CONVERTER FOR VEHICLE}
본 발명은 친환경 차량에서 인버터 및 모터의 효율을 높이기 위하여 마련된 컨버터의 전력 손실을 감소시켜 차량 전력시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 차량의 컨버터 제어방법에 관한 것이다.
최근 친환경 자동차에 대한 관심이 증대되면서 동력원으로써 엔진과 전기모터의 양방을 구비한 하이브리드 자동차가 많이 보급되고 있다. 하이브리드 자동차는 엔진용 및 전장품용의 저전압 배터리와 전기모터용의 고전압 배터리를 구비하고 있다.
하이브리드 자동차에서는 저전압 배터리 충전 등을 위한 얼터네이터를 구비하지 않는 것이 보통이기 때문에, 저전압 배터리의 충전용 및 전장품에의 전력공급용에 고전압 배터리를 입력전원으로 하는 강압, 절연형의 DC-DC 컨버터가 필요해진다. 최근의 전장품의 증가에 의해 그 전력소비도 커져 있기 때문에, 이 DC-DC 컨버터에서는 대용량의 전력을 변환한 필요가 있다.
이 경우, DC-DC 컨버터 내에서의 손실에 의한 발열도 커지며, 방열 대책을 위해 부가하는 냉각장치의 대형화, 중량화하여 차재중량이 증가한다. 그 때문에, 변환효율 향상을 위한 것뿐만 아니라 발열량을 저감하여 냉각장치를 경량화하기 위해서도 DC-DC 컨버터의 저손실화가 필요해지고 있다.
따라서 자동차의 전력 변환 시스템에 이용되는 컨버터의 효율을 높이기 위하여 많은 기술들이 개발되고 있으며 공개특허공보 10-2014-0140863 "DC-DC 컨버터 전류 추정 방법"에서도 PWM 듀티에 따라 상이한 컨버터의 CT 센서 출력 값을 보정할 수 있는 방법을 제시하여 컨버터의 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 제시하고 있다.
그러나 이는 컨버터만의 효율을 향상시키기 위한 방법에 해당하여 컨버터가 적용되는 차량의 전체적인 전력 시스템을 고려하지는 못하므로 컨버터의 효율은 상승되나 컨버터와 연계된 다른 전력 시스템의 손실이 커져 차량 전체적으로 봤을 때는 오히려 전력 손실이 커질 수 있다는 문제점이 존재하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 2014-0140863 A
본 발명은 차량에 마련되는 컨버터의 출력전압을 제어해 손실에너지의 양을 감소시켜 궁극적으로는 차량 전력변환 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 차량의 컨버터 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 컨버터 제어방법은 제어부에서 차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건, 컨버터 출력전압 최대값과 배터리 전압값을 이용하여 컨버터의 최대전압지령과 최소전압지령을 도출하는 단계; 도출한 컨버터의 최대전압지령, 최소전압지령과 차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건을 이용하여 컨버터의 최소손실전압지령을 도출하는 단계; 및 도출한 최소손실전압지령을 컨버터의 출력전압으로 적용하는 단계;를 포함한다.
상기 컨버터의 최대전압지령을 도출하는 단계는, 차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건을 이용하여 제1모터 최대필요전압과 제2모터 최대필요전압을 도출하는 단계; 도출한 제1모터 최대필요전압과 제2모터 최대필요전압의 크기를 비교하는 단계; 제1모터 최대필요전압이 제2모터 최대필요전압 이상인 경우에는 제1모터 최대필요전압을 최대전압으로 설정하고 제2모터 최대필요전압이 제1모터 최대필요전압을 초과하는 경우에는 제2모터 최대필요전압을 최대전압으로 설정하는 단계; 설정된 최대전압과 컨버터 출력전압 최대값의 크기를 비교하는 단계; 및 설정된 최대전압이 컨버터 출력전압 최대값 이상인 경우에는 최대전압을 최대전압지령으로 설정하고 컨버터 출력전압 최대값이 최대전압을 초과하는 경우에는 컨버터 출력전압 최대값을 최대전압지령으로 설정하는 단계;를 포함한다.
상기 제1모터 최대필요전압과 제2모터 최대필요전압을 도출하는 단계는, 차량의 속도 및 요구토크를 입력으로 하고 제1모터 최대필요전압과 제2모터 최대필요전압을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 도출하는 것을 특징으로 한다.
상기 컨버터의 최소전압지령을 도출하는 단계는, 차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건을 이용하여 제1모터 최소필요전압과 제2모터 최소필요전압을 도출하는 단계; 도출한 제1모터 최소필요전압과 제2모터 최소필요전압의 크기를 비교하는 단계; 제1모터 최소필요전압이 제2모터 최소필요전압 이하인 경우에는 제1모터 최소필요전압을 최소전압으로 설정하고 제2모터 최소필요전압이 제1모터 최소필요전압 미만인 경우에는 제2모터 최소필요전압을 최소전압으로 설정하는 단계; 설정된 최소전압과 배터리 전압값의 크기를 비교하는 단계; 및 설정된 최소전압이 배터리 전압값 이하인 경우에는 최소전압을 최소전압지령으로 설정하고 배터리 전압값이 최소전압 미만인 경우에는 배터리 전압값을 최소전압지령으로 설정하는 단계;를 포함한다.
상기 제1모터 최소필요전압과 제2모터 최소필요전압을 도출하는 단계는, 차량의 속도 및 요구토크를 입력으로 하고 제1모터 최소필요전압과 제2모터 최소필요전압을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 도출하는 것을 특징으로 한다.
상기 컨버터의 최소손실전압지령을 도출하는 단계는, 컨버터의 최대전압지령, 최소전압지령과 차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건을 이용하여 제1모터, 제2모터와 컨버터의 손실을 도출하는 단계; 및 도출한 제1모터, 제2모터와 컨버터의 손실의 합이 최소가 되는 컨버터의 전압지령을 최소손실전압지령으로 설정하는 단계;를 포함한다.
상기 제1모터 손실을 도출하는 단계는, 최대전압지령과 최소전압지령을 이용하여 컨버터의 전압지령범위를 한정하는 단계; 및 차량의 속도, 요구토크와 상기 전압지령범위내의 전압지령을 입력으로 하고 제1모터 손실을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 제1모터 손실을 도출하는 단계;를 포함하다.
상기 제2모터 손실을 도출하는 단계는, 최대전압지령과 최소전압지령을 이용하여 컨버터의 전압지령범위를 한정하는 단계; 및 차량의 속도, 요구토크와 상기 전압지령범위내의 전압지령을 입력으로 하고 제2모터 손실을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 제2모터 손실을 도출하는 단계;를 포함한다.
상기 컨버터 손실을 도출하는 단계는, 최대전압지령과 최소전압지령을 이용하여 컨버터의 전압지령범위를 한정하는 단계; 및 차량의 속도, 요구토크와 상기 전압지령범위내의 전압지령을 입력으로 하고 컨버터 손실을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 컨버터 손실을 도출하는 단계;를 포함한다.
상기 컨버터의 전압지령범위는, 최소전압지령과 최대전압지령 사이의 전압지령구간인 것을 특징으로 한다.
상기 최소손실전압지령을 설정하는 단계는, 최대전압지령과 최소전압지령 사이의 전압지령구간을 컨버터의 전압지령범위로 한정하는 단계; 및 컨버터의 전압지령범위 내에서 제1모터 손실, 제2모터 손실과 컨버터 손실의 합이 최소가 되는 컨버터의 전압지령을 최소손실전압지령으로 설정하는 단계;를 포함한다.
상기 전압지령범위는 차량의 요구출력 변화량에 따라 변경되는 것을 특징으로 한다.
상기 차량의 요구출력 변화량이 기설정된 출력기준을 초과하는 경우에는 상기 전압지령범위를 확장시키는 것을 특징으로 한다.
상기 차량의 요구출력 변화량이 기설정된 출력기준 이하인 경우에는 상기 전압지령범위를 축소시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 이용하면 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 차량의 모터와 컨버터에서 요구하는 출력과 전압 별 손실을 고려하여 시스템 전체의 에너지 손실을 감소시킬 수 있으므로 차량 전력시스템의 에너지 효율이 향상된다.
둘째, 차량의 에너지 손실이 감소하게 되어 전장부하에 의한 발열이 감소하게 되므로 전장품의 내구성이 향상되고 냉각장치의 구동 횟수를 감소시킬 수 있어 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 컨버터 제어방법의 순서도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 최대전압지령 도출 단계 순서도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 최소전압지령 도출 단계 순서도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 최소손실전압지령 도출 그래프
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
본 발명에 따른 차량의 컨버터 제어방법은 도1에서 도시하고 있는 바와 같이 제어부에서 차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건, 컨버터 출력전압 최대값과 배터리 전압값을 이용하여 컨버터의 최대전압지령과 최소전압지령을 도출하는 단계(S100); 도출한 컨버터의 최대전압지령, 최소전압지령과 차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건을 이용하여 컨버터의 최소손실전압지령을 도출하는 단계(S120); 및 도출한 최소손실전압지령을 컨버터의 출력전압으로 적용하는 단계(S140);를 포함한다.
컨버터의 최대전압지령과 최소전압지령을 도출하는 단계(S100)는 차량의 전력 변환 시스템과 연계되어 있는 변수들을 고려하여 차량 전력 변환 시스템의 효율을 가장 극대화시킬 수 있는 컨버터 출력전압의 범위를 결정하는 단계이다. 따라서 본 단계에서의 차량의 속도, 요구토크, 컨버터 출력전압 최대값, 배터리 전압값은 모두 차량 전력 효율과 관련된 변수 값들로 컨버터의 출력전압을 결정하는 기준이 된다.
최대전압지령을 도출하는 구체적인 방법으로 본 발명은 차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건을 이용하여 제1모터 최대필요전압과 제2모터 최대필요전압을 도출하는 단계(S200); 도출한 제1모터 최대필요전압과 제2모터 최대필요전압의 크기를 비교하는 단계(S220); 제1모터 최대필요전압이 제2모터 최대필요전압 이상인 경우에는 제1모터 최대필요전압을 최대전압으로 설정(S230)하고 제2모터 최대필요전압이 제1모터 최대필요전압을 초과하는 경우에는 제2모터 최대필요전압을 최대전압으로 설정(S240)하는 단계; 설정된 최대전압과 컨버터 출력전압 최대값의 크기를 비교하는 단계(S260); 및 설정된 최대전압이 컨버터 출력전압 최대값 이상인 경우에는 최대전압을 최대전압지령으로 설정(S270)하고 컨버터 출력전압 최대값이 최대전압을 초과하는 경우에는 컨버터 출력전압 최대값을 최대전압지령으로 설정(S280)하는 단계;를 제시하고 있으며 이를 도2에서 도시하고 있다.
본 발명에 따를 경우 컨버터의 최대전압지령을 도출하는데 가장 우선적으로 필요한 값은 제1모터와 제2모터의 최대필요전압이다. 앞서 설명하였듯이 종래의 컨버터 효율을 상승시키는 제어방법은 컨버터 자체만의 효율만을 향상시킬 뿐, 차량 전체의 전력 변환 시스템을 고려하지는 못하였다. 따라서 종래의 기술에 따를 경우 컨버터의 효율만 상승되고 다른 전력 변환 장치는 효율이 떨어져 차량 전체로 보았을 때는 연비가 오히려 하락하는 문제가 발생하기도 하였다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 컨버터의 전압지령을 도출함에 있어서 컨버터의 손실만을 고려하는 것이 아니라 제1모터와 제2모터의 전력손실도 고려하고 있는 것이고 이를 위한 첫 번째 단계로써, 제1모터와 제2모터의 최대 필요전압을 도출하는 것이다.
제1모터, 제2모터 모두 차량에 사용되는 전자식 모터로써 전류 및 전압을 전달받아 회전하여 차량에 토크를 전달하는 역할을 한다. 일반적인 전자식 모터제어에 이용되는 제어기준은 차량의 속도, 요구토크, 모터 회전속도 등인바 본 발명에서도 제1모터와 제2모터가 차량의 요구출력을 만족시킬 수 있는 최대필요전압을 도출하는 방법으로써 차량의 속도 및 요구토크를 입력으로 하고 제1모터 최대필요전압과 제2모터 최대필요전압을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 도출하는 방법을 제시하고 있다.
위와 같은 방식으로 제1모터와 제2모터의 최대필요전압을 도출하였다면 제1모터와 제2모터의 최대필요전압을 비교하는 단계(S220)를 수행하게 되는데, 이는 제1모터와 제2모터의 최대필요전압 중 큰 값을 최대전압으로 설정하여 이를 컨버터 출력전압 최대값과 비교하기 위함이다. 본 단계는 추후에 자세히 설명하겠지만 컨버터 전압지령의 최대값을 도출하여 전압지령 최대값 이하 범위에서 에너지 손실이 최소가 되는 컨버터 전압지령을 결정하기 위함이므로 제1모터와 제2모터의 최대필요전압 중 큰 값만 최대전압으로 설정하여 이용하고자 하는 것이다. 또한 설정된 최대전압은 컨버터 출력전압 최대값과 크기를 비교하는 단계(S260)를 거치게 되며, 이를 통하여 최대전압이 컨버터 출력전압 최대값보다 크다고 판단되면 최대전압을 최대전압지령으로 설정(S270)하고 최대전압보다 컨버터 출력전압 최대값이 크다면 컨버터 출력전압 최대값을 최대전압지령으로 설정(S280)하게 된다. 최대전압과 컨버터 출력전압 최대값을 비교하는 단계(S260)도 앞서 제1모터와 제2모터의 최대필요전압을 비교하는 단계(S220)와 동일한 이유로 모터의 최대필요전압과 컨버터의 최대출력전압 중 큰 값만을 최대전압지령으로 설정한다.
이와 같은 방식으로 최대전압지령이 설정되었다면 이와 반대로 최소전압지령을 설정할 필요가 있다. 에너지 손실이 최소가 되는 지점을 빠르고 손쉽게 도출하기 위해서는 컨버터 전압지령의 최대값만 제한하는 것이 아니라 최소값도 제한하는 것이 바람직하기 때문이다. 따라서 본 발명에서는 최대전압지령을 설정하는 방법과 유사하게 최소전압지령을 설정하는 방법을 제시하고 있으며 그 순서도는 도3에서 도시하고 있다.
도3의 순서도를 확인해보면 알 수 있듯이 최소전압지령 도출단계는 차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건을 이용하여 제1모터 최소필요전압과 제2모터 최소필요전압을 도출하는 단계(S300); 도출한 제1모터 최소필요전압과 제2모터 최소필요전압의 크기를 비교하는 단계(S320); 제1모터 최소필요전압이 제2모터 최소필요전압 이하인 경우에는 제1모터 최소필요전압을 최소전압으로 설정(S330)하고 제2모터 최소필요전압이 제1모터 최소필요전압 미만인 경우에는 제2모터 최소필요전압을 최소전압으로 설정(S340)하는 단계; 설정된 최소전압과 배터리 전압값의 크기를 비교하는 단계(S360); 및 설정된 최소전압이 배터리 전압값 이하인 경우에는 최소전압을 최소전압지령으로 설정(S370)하고 배터리 전압값이 최소전압 미만인 경우에는 배터리 전압값을 최소전압지령으로 설정(S380)하는 단계;를 포함한다.
도2와 도3의 순서도를 비교해보면 알 수 있듯이, 최소전압지령을 설정하는 단계도 최대전압지령을 설정하는 단계와 동일한 순서로 진행이 된다. 따라서 제1모터와 제2모터 최소필요전압을 도출하는 단계(S300) 역시 앞선 경우와 동일하게 차량의 속도 및 요구토크를 입력으로 하고 제1모터 최소필요전압과 제2모터 최소필요전압을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 도출한다. 다만, 최소전압지령을 설정하는 것이 목적이므로 제1모터 최소필요전압과 제2모터 최소필요전압을 비교하여 결정된 최소전압을 배터리 전압값과 비교하여 더 작은 값은 최소전압지령으로 설정한다는 것이 상이하다. 본 발명에 따른 컨버터의 출력전압은 컨버터와 연결되는 배터리 전압값보다 낮아질 수 없으므로 컨버터 출력전압의 최소값은 배터리 전압값이라고 볼 수 있다. 따라서 도3에서는 배터리 전압값과 최소전압의 비교를 통하여 최소전압지령을 설정하는 단계를 포함하고 있는 것이다.
도2와 도3에서 도시하고 있는 단계를 통하여 최대전압지령과 최소전압지령이 도출되었다면 도1에서 도시한 바와 같이 최소손실전압 지령 도출 단계(S120)를 수행하게 되는데, 상기 단계의 구성을 구체적으로 살펴보면 컨버터의 최대전압지령, 최소전압지령과 차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건을 이용하여 제1모터, 제2모터와 컨버터의 손실을 도출하는 단계; 및 도출한 제1모터, 제2모터와 컨버터의 손실의 합이 최소가 되는 컨버터의 전압지령을 최소손실전압지령으로 설정하는 단계;로 이루어 진다.
본 발명의 목적은 앞서 언급하였듯이 컨버터의 효율만을 고려하는 것이 아니라 차량전체의 전력 변환 시스템의 효율을 고려하는 것이므로 컨버터의 손실만을 도출하는 것이 아니라 차량의 전력 공급과 밀접한 관련이 있는 제1모터와 제2모터의 손실도 고려하고 있는 것이다.
구체적으로 상기 제1모터 손실은 최대전압지령과 최소전압지령을 이용하여 컨버터의 전압지령범위를 한정하는 단계; 및 차량의 속도, 요구토크와 상기 전압지령범위내의 전압지령을 입력으로 하고 제1모터 손실을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 제1모터 손실을 도출하는 단계;를 이용하여 도출될 수 있다. 컨버터의 출력전압은 앞서 언급한 최대전압지령과 최소전압지령 사이의 값을 가질 것인바 상기 최대전압지령과 최소전압지령 사이의 구간을 전압지령범위로 한정하고 해당 범위내에서 차량의 속도와 요구토크를 축으로 하는 3D맵을 이용하여 제1모터 손실을 도출할 수 있게 되는 것이다.
이와 동일하게 제2모터의 손실 역시 최대전압지령과 최소전압지령을 이용하여 컨버터의 전압지령범위를 한정하는 단계; 및 차량의 속도, 요구토크와 상기 전압지령범위내의 전압지령을 입력으로 하고 제2모터 손실을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 제2모터 손실을 도출하는 단계;를 통하여 도출할 수 있으며 컨버터의 손실도 최대전압지령과 최소전압지령을 이용하여 컨버터의 전압지령범위를 한정하는 단계; 및 차량의 속도, 요구토크와 상기 전압지령범위내의 전압지령을 입력으로 하고 컨버터 손실을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 컨버터 손실을 도출하는 단계;를 통하여 도출이 가능하다. 제2모터와 컨버터의 손실을 도출하는 경우의 전압지령범위 역시 제1모터 손실 도출시와 동일하게 최대전압지령과 최소전압지령 사이의 구간으로 한정될 것이다.
위와 같은 방식을 통하여 제1모터, 제2모터와 컨버터의 손실이 도출되었다면 각 손실의 합이 최소가 되는 컨버터의 전압지령을 최소손실전압지령을 설정하는 단계를 수행하게 된다. 이 경우 컨버터의 전압지령을 0부터 컨버터의 최대출력전압까지 모두 고려하여 손실의 합이 최소가 되는 전압지령을 설정하는 방법을 생각해 볼 수 있겠지만, 이와 같이 진행할 경우 최소손실전압지령을 도출하는데 너무 오랜시간이 소요되고, 최소손실전압지령을 도출하는 제어부에 과도한 부하를 주게 된다. 따라서 본 발명에서는 최소손실전압지령을 빠르고 정확하게 도출할 수 있는 방법으로 앞서 도출한 최대전압지령과 최소전압지령을 이용하는 방법을 제시하고 있는 것이다.
이미 언급한 바와 같이 최대전압지령과 최소전압지령은 컨버터가 출력가능한 최대,최소 출력전압을 의미하는바 에너지 손실의 합이 최소가 전압지령도 컨버터가 구동 가능한 전압지령범위 즉 최대전압지령과 최소전압지령 사이로 한정하여 검색하는 것이 타당하다. 따라서 본 발명에서는 제1모터, 제2모터와 컨버터의 손실을 도출한 이후에 최대전압지령과 최소전압지령 사이의 전압지령구간을 컨버터의 전압지령범위로 한정하는 단계; 및 컨버터의 전압지령범위 내에서 제1모터 손실, 제2모터 손실과 컨버터 손실의 합이 최소가 되는 컨버터의 전압지령을 최소손실전압지령으로 설정하는 단계;를 수행함으로써 효율적으로 컨버터의 최소손실전압지령을 도출하는 방법을 제시하고 있는 것이다.
다만 본 단계에서의 컨버터 전압지령범위는 차량의 요구출력 변화량에 따라 변경될 수 있는데, 구체적으로 차량의 요구출력 변화량이 기설정된 출력기준을 초과하는 경우에는 전압지령범위를 확장시킬 것이며, 차량의 요구출력 변화량이 기설정된 출력기준 이하인 경우에는 상기 전압지령범위를 축소시킬 것이다. 차량의 요구출력 변화에 따라 전압지령범위를 변경하는 이유는 요구출력 변화가 큰 경우에는 컨버터의 전압지령 변화 폭이 넓어질 수 있으므로 이에 대응하기 위하여 전압지령범위를 확장시키는 것이며 요구출력 변화가 작은 경우에는 컨버터의 전압지령 변화 폭도 좁아지므로 빠른 최소손실전압지령 도출을 위하여 전압지령범위를 축소시키는 것이다. 여기서의 기설정된 출력기준은 차량의 상태 및 종류에 따라 다양하게 설정이 가능한 값일 것이다.
본 발명 실시에 따른 컨버터의 최소손실전압지령을 도출하는 그래프가 도4에 도시되어 있다. 앞서 언급한 방식을 통하여 제1모터 손실, 제2모터 손실, 컨버터 손실이 도출되어 그래프에 표시되어 있으며 각 손실값을 합친 총 손실값도 그래프를 통하여 손쉽게 확인할 수 있다. 따라서 이 경우 손실값이 최소가 되는 지점을 최소손실전압지령으로 하여 이를 기반으로 컨버터의 출력전압을 제어하는 것이다. 또한 도4 그래프에서 x축의 최소값이 배터리 전압값이고 최대값이 출력전압 최대값이라고 도시되어 있는데, 이는 앞서 언급한 단계에서 컨버터의 최소전압지령으로 배터리 전압값이 설정되고 최대전압지령으로 출력전압 최대값이 설정된 경우에 해당할 것이다.
이러한 방식으로 컨버터의 최소손실전압지령이 도출되었다면 도1에서 도시한바와 같이 최소손실전압지령을 기반으로 컨버터의 출력전압을 제어하는 단계;를 수행하게 되며 결국 컨버터의 출력전압을 최소손실전압지령을 추종하게 되어 차량 전력 변환 시스템의 효율이 극대화 될 수 있을 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 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.
S100: 최대전압지령, 최소전압지령 도출 단계
S120: 최소손실전압 지령 도출 단계
S140: 출력전압 제어 단계
S200: 제1모터, 제2모터 최대필요전압 도출단계
S300: 제1모터, 제2모터 최소필요전압 도출단계

Claims (14)

  1. 제어부에서 차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건, 컨버터 출력전압 최대값과 배터리 전압값을 이용하여 컨버터의 최대전압지령과 최소전압지령을 도출하는 단계;
    상기 컨버터의 최대전압지령, 최소전압지령과 상기 운전조건을 이용하여 컨버터의 최소손실전압지령을 도출하는 단계; 및
    상기 최소손실전압지령을 기반으로 컨버터의 출력전압을 제어하는 단계;를 포함하는 차량의 컨버터 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨버터의 최대전압지령을 도출하는 단계는,
    차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건을 이용하여 제1모터 최대필요전압과 제2모터 최대필요전압을 도출하는 단계;
    도출한 제1모터 최대필요전압과 제2모터 최대필요전압의 크기를 비교하는 단계;
    제1모터 최대필요전압이 제2모터 최대필요전압 이상인 경우에는 제1모터 최대필요전압을 최대전압으로 설정하고 제2모터 최대필요전압이 제1모터 최대필요전압을 초과하는 경우에는 제2모터 최대필요전압을 최대전압으로 설정하는 단계;
    설정된 최대전압과 컨버터 출력전압 최대값의 크기를 비교하는 단계; 및
    설정된 최대전압이 컨버터 출력전압 최대값 이상인 경우에는 최대전압을 최대전압지령으로 설정하고 컨버터 출력전압 최대값이 최대전압을 초과하는 경우에는 컨버터 출력전압 최대값을 최대전압지령으로 설정하는 단계;를 포함하는 차량의 컨버터 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1모터 최대필요전압과 제2모터 최대필요전압을 도출하는 단계는,
    차량의 속도 및 요구토크를 입력으로 하고 제1모터 최대필요전압과 제2모터 최대필요전압을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 도출하는 것을 특징으로 하는 차량의 컨버터 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨버터의 최소전압지령을 도출하는 단계는,
    차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건을 이용하여 제1모터 최소필요전압과 제2모터 최소필요전압을 도출하는 단계;
    도출한 제1모터 최소필요전압과 제2모터 최소필요전압의 크기를 비교하는 단계;
    제1모터 최소필요전압이 제2모터 최소필요전압 이하인 경우에는 제1모터 최소필요전압을 최소전압으로 설정하고 제2모터 최소필요전압이 제1모터 최소필요전압 미만인 경우에는 제2모터 최소필요전압을 최소전압으로 설정하는 단계;
    설정된 최소전압과 배터리 전압값의 크기를 비교하는 단계; 및
    설정된 최소전압이 배터리 전압값 이하인 경우에는 최소전압을 최소전압지령으로 설정하고 배터리 전압값이 최소전압 미만인 경우에는 배터리 전압값을 최소전압지령으로 설정하는 단계;를 포함하는 차량의 컨버터 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1모터 최소필요전압과 제2모터 최소필요전압을 도출하는 단계는,
    차량의 속도 및 요구토크를 입력으로 하고 제1모터 최소필요전압과 제2모터 최소필요전압을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 도출하는 것을 특징으로 하는 차량의 컨버터 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨버터의 최소손실전압지령을 도출하는 단계는,
    컨버터의 최대전압지령, 최소전압지령과 차량의 속도 및 요구토크를 포함하는 운전조건을 이용하여 제1모터, 제2모터와 컨버터의 손실을 도출하는 단계; 및
    도출한 제1모터, 제2모터와 컨버터의 손실의 합이 최소가 되는 컨버터의 전압지령을 최소손실전압지령으로 설정하는 단계;를 포함하는 차량의 컨버터 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1모터 손실을 도출하는 단계는,
    최대전압지령과 최소전압지령을 이용하여 컨버터의 전압지령범위를 한정하는 단계; 및
    차량의 속도, 요구토크와 상기 전압지령범위내의 전압지령을 입력으로 하고 제1모터 손실을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 제1모터 손실을 도출하는 단계;를 포함하는 차량의 컨버터 제어방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2모터 손실을 도출하는 단계는,
    최대전압지령과 최소전압지령을 이용하여 컨버터의 전압지령범위를 한정하는 단계; 및
    차량의 속도, 요구토크와 상기 전압지령범위내의 전압지령을 입력으로 하고 제2모터 손실을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 제2모터 손실을 도출하는 단계;를 포함하는 차량의 컨버터 제어방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 컨버터 손실을 도출하는 단계는,
    최대전압지령과 최소전압지령을 이용하여 컨버터의 전압지령범위를 한정하는 단계; 및
    차량의 속도, 요구토크와 상기 전압지령범위내의 전압지령을 입력으로 하고 컨버터 손실을 출력으로 하는 맵데이터를 이용하여 컨버터 손실을 도출하는 단계;를 포함하는 차량의 컨버터 제어방법.
  10. 청구항 7 내지 9에 있어서,
    상기 컨버터의 전압지령범위는,
    최소전압지령과 최대전압지령 사이의 전압지령구간인 것을 특징으로 하는 차량의 컨버터 제어방법.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 최소손실전압지령을 설정하는 단계는,
    최대전압지령과 최소전압지령 사이의 전압지령구간을 컨버터의 전압지령범위로 한정하는 단계; 및
    컨버터의 전압지령범위 내에서 제1모터 손실, 제2모터 손실과 컨버터 손실의 합이 최소가 되는 컨버터의 전압지령을 최소손실전압지령으로 설정하는 단계;를 포함하는 차량의 컨버터 제어방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전압지령범위는 차량의 요구출력 변화량에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는 차량의 컨버터 제어방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 차량의 요구출력 변화량이 기설정된 출력기준을 초과하는 경우에는 상기 전압지령범위를 확장시키는 것을 특징으로 하는 차량의 컨버터 제어방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 차량의 요구출력 변화량이 기설정된 출력기준 이하인 경우에는 상기 전압지령범위를 축소시키는 것을 특징으로 하는 차량의 컨버터 제어방법.
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