KR20170071149A - 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 방법은 구동 모터에 전원을 제공하는 배터리의 출력 전압과 구동 모터의 속도 및 토크를 입력 받는 단계; 비효율 제어 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 상기 비효율 제어 조건을 만족하면, 1보다 일정값 작은 전압 이용률 지령을 생성하고, 상기 전압 이용률 지령에 대응하도록 운전점 비율을 변경하며, 상기 구동 모터의 속도 및 토크를 이용하여 토크제어명령을 생성하는 단계; 상기 운전점 비율과 상기 토크제어명령을 이용하여 자속 기반 전류 제어 맵을 생성하는 단계; 및 상기 자속 기반 전류 제어 맵을 이용하여 전류 제어명령을 생성하는 단계;를 포함하고, 상기 운전점 비율은 배터리 출력 전압과 구동 모터의 속도 비율일 수 있다.

Description

친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템 및 방법 {DRIVING MOTOR CONTROL SYSTEM OF ENVIRONMENTALLY-FRIENDLY ELECTRIC VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 친환경 전기 차량의 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량 등의 전기 차량에 적용되는 구동 모터의 제어를 통해 변속기 오일의 온도를 제어하고 차량이 타력 주행 중일 때 운전자가 이질감을 느끼지 않도록 하는 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

변속기의 오일은 주로 변속기의 윤활 및 냉각을 위해 사용되는데, 변속기 오일의 온도는 차량의 연비에 많은 영향을 미친다. 변속기 오일의 온도가 낮은 경우, 변속기의 점도가 증가하여 변속기 효율이 떨어진다. 그리고 변속기 효율이 낮아짐에 따라 차량의 연비가 나빠지는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 최근에는 엔진 냉각수와의 열 교환을 통해 변속기 오일의 온도를 올리는 ATF 워머(Automatic Transmission Fluid Warmer)가 사용되기도 한다.

그러나 변속기 오일의 온도를 올리기 위해 ATF 워머와 같은 추가적인 장치를 사용하는 경우, 추가 장치를 위한 비용과 차량의 레이아웃이 복잡해지는 문제가 발생한다.

한편, 전기 차량의 구동 모터는 배터리로부터 전력을 공급받아 구동되는데, 차량이 긴 내리막 도로를 주행하는 도중(예를 들어 차량이 타력 주행 중인 경우) 배터리의 SOC(state of charge)가 높은 경우, 짧은 시간 동안은 구동 모터에 의한 회생 제동 에너지가 배터리가 충전된 후, 배터리가 만충전된다. 배터리가 만충전 된 이후에는 구동 모터에 의한 회생 제동이 이루어지지 않기 때문에 운전자는 이질감을 느끼게 된다.

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 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 추가적인 비용없이 변속기 오일의 온도를 증가시킬 수 있는 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 차량이 타력 주행하는 도중 배터리의 SOC가 높은 경우, 운전자가 이질감을 느끼는 것을 최소시킬 수 있는 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 방법은 구동 모터에 전원을 제공하는 배터리의 출력 전압과 구동 모터의 속도 및 토크를 입력 받는 단계; 비효율 제어 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 상기 비효율 제어 조건을 만족하면, 1보다 일정값 작은 전압 이용률 지령을 생성하고, 상기 전압 이용률 지령에 대응하도록 운전점 비율을 변경하며, 상기 구동 모터의 속도 및 토크를 이용하여 토크제어명령을 생성하는 단계; 상기 운전점 비율과 상기 토크제어명령을 이용하여 자속 기반 전류 제어 맵을 생성하는 단계; 및 상기 자속 기반 전류 제어 맵을 이용하여 전류 제어명령을 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 비효율 제어 조건은 변속기 오일의 온도의 온도가 설정 온도보다 작거나, 또는 APS 개도량이 '0'이고 배터리의 SOC(state of charge)가 설정값 보다 큰 경우 만족될 수 있다.

상기 배터리 출력 전압(Vdc)와 상기 모터 속도(ωr) 및 상기 운전점 비율(1/λmax)은

의 관계를 갖고, 상기 λd는 d축 쇄교자속이고, 상기 λq는 q축 쇄교자속이며, 상기 λmax는 Vdc와 ωr의 비율일 수 있다.

상기 구동 모터는 변속기와 냉각 유로를 공유할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템은 변속기 오일의 온도를 감지하는 온도 센서; 가속 페달의 개도량을 감지하는 APS; 차량의 구동력을 발생시키고 타력 주행시 발전기로 작동하는 구동 모터; 상기 구동 모터에 전원을 공급하고 상기 구동 모터에서 생성된 전기 에너지를 충전하는 배터리; 상기 변속기 오일의 온도, 또는 APS 개도량 및 배터리의 SOC로부터 비효율 제어 조건을 만족하면 1보다 일정값 작은 전압 이용률 지령에 대응하는 운전점 비율과 상기 구동 모터의 속도 및 토크를 이용하여 토크제어명령을 생성하며, 상기 운전점 비율과 토크제어명령을 이용하여 자속기반 전류 제어 맵을 생성하고, 상기 자속 기반 전류 제어 맵을 이용하여 전류 제어 명령을 생성하는 구동 모터 제어기;를 포함할 수 있다.

상기 비효율 제어 조건은 변속기 오일의 온도의 온도가 설정 온도보다 작으면 만족될 수 있다.

상기 비효율 제어 조건은 APS 개도량이 '0'이고 배터리의 SOC(state of charge)가 설정값 보다 큰 경우 만족될 수 있다.

상기 배터리 출력 전압(Vdc)와 상기 모터 속도(ωr) 및 상기 운전점 비율(1/λmax)은

의 관계를 갖고, 상기 λd는 d축 쇄교자속이고, 상기 λq는 q축 쇄교자속이며, 상기 λmax는 Vdc와 ωr의 비율일 수 있다.

상기 구동 모터는 변속기와 냉각 유로를 공유할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템 및 방법에 의하면, 변속기 오일의 온도를 증가시키기 위해 전압 이용률을 강제로 1보다 작은 값으로 낮춤으로써 구동 모터의 출력 토크는 동일하게 유지하면서 전류 크기의 증가에 따라 구동 모터의 발열량을 증가시킬 수 있다.

또한, 차량이 타력 주행 중이고 도중 배터리의 SOC가 높은 경우, 저효율 제어를 수행함으로써 구동 모터를 통해 회생 제동되는 에너지가 작아지고, 이로 인해 배터리가 충전되는데 소요되는 시간을 증가시킬 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어기의 구성을 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 등토크 곡선을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 방법을 도시한 순서도이다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템은 차량의 주행에 필요한 구동력을 제공하고 선택적으로 발전기로 작동하는 구동 모터(20), 변속기(30) 온도를 측정하는 온도 센서(70), 상기 온도 센서(70)에서 감지된 변속기 오일의 온도에 따라 상기 구동 모터(20)를 제어하는 구동 모터 제어기(10)를 포함한다.

상기 구동 모터(20)는 배터리(60)로부터 전력을 공급받아 구동력을 제공한다. 상기 구동 모터(20)는 차량이 구동력을 요구하는 경우에는 모터로서 작동하여 구동력을 발생시킨다. 그러나 차량이 타력 주행 또는 제동시에는 발전기로 작동하여 전기 에너지를 생성하고, 생성된 전기 에너지는 배터리(60)에 충전된다.

상기 구동 모터 제어기(10)는 인버터를 포함하는 마이크로 컨트롤러로 구현될 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.

상기 구동 모터 제어기(10)는 설정된 프로그램에 의하여 작동하는 하나 이상의 프로세서로 구비될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 변속기 온도 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 되어 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템은 변속기 오일을 저장하는 오일 탱크(50), 상기 오일 탱크(50)에 저장된 오일을 변속기(30)와 상기 구동 모터(20)로 펌핑하는 오일 펌프(40)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템에서 상기 구동 모터(20)와 상기 변속기(30)는 변속기 오일의 냉각 경로를 공유한다. 즉, 상기 변속기(30)에 공급되는 변속기 오일은 상기 구동 모터(20)를 경유하여 상기 구동 모터(20)와 열 교환이 이루어진다.

상기 인버터는 일반적으로 복수개의 IGBT(Insulated Gate bipolar Transistor) 스위치 소자로 이루어지며, PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 의한 스위칭으로 배터리(60)에서 공급되는 DC 전압을 변환시켜 모터 구동을 위한 상전압으로 공급한다.

상기 인버터(10)는 모터 제어기(Motor Control Unit) 역할을 하며 HCU(100)(Hybrid Control Unit)에서 인가되는 모터 거동 제어의 신호와 BMS(200)(Battery Management System)에서 인가되는 배터리(60)의 상태정보, 토크 제어기(300)(TCU: Torque Control Unit)에서 인가되는 모터의 거동 토크 제어신호에 따라 PWM 신호를 출력하여 모터의 동작을 제어한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 구동 모터 제어기(10)는 전압 이용률 제어기(400), 토크 제어기(300), 전류 제어기(500), PI 제어기(600), 및 상전압 제어기(700)를 포함한다.

상기 전압 이용률 제어기(400)는 구동 모터(20)의 속도(ωr)와 토크(T) 및 구동 모터(20)에 구동 전원을 제공하는 배터리(60)의 출력전압(Vdc)을 입력 받는다.

상기 토크 제어기(300)는 상기 입력 받은 구동 모터(20)의 속도와 토크 정보로부터 토크제어명령(T*e)을 생성하고, 상기 전압 이용률 제어기(400)는 상기 배터리(60) 출력 전압(Vdc)과 모터의 속도(ωr)를 이용하여 운전점 비율(1/λmax)을 생성한다. 상기 운전점 비율(1/λmax)은 최대 자속(λmax)의 역수로 정의되는 것으로서 본 발명은 자속을 기반으로 전류 제어를 실시하게 된다.

상기 토크 제어기(300)에서 생성된 토크제어명령(T*e)과 상기 전압 이용률 제어기(400)에서 생성된 운전점 비율(1/λmax)을 이용하여 상기 전류 제어기(500)는 자속 기반 전류 제어 맵을 생성한다.

즉, 본 발명의 경우 상기 전류 제어기(500)에서 구동 모터(20)의 속도(ωr)와 토크(T) 및 배터리(60) 출력전압(Vdc)의 3가지 변수를 입력 받아 이를 이용하여 전류제어 맵을 생성한다.

상기 배터리(60) 출력전압(Vdc)과 상기 모터 속도(ωr) 및 상기 운전점 비율(1/λmax)은 아래의 수학식1의 관계로부터 계산될 수 있다.

상기 수학식 1에서 상기 λd는 d축 쇄교자속(magnetic flux interlinkage)이고, 상기 λq는 q축 쇄교자속이며, 상기 λmax는 Vdc와 ωr의 비율이며 최대자속을 의미한다. 상기 수학식1의 좌변은 λmag로 정의될 수 있으며 구동 모터(20) 내부의 쇄교자속의 크기를 나타낸다.

상기 수학식1은 하기의 수학식2와 수학식3으로부터 도출될 수 있다.

상기 수학식2 및 수학식3에서 Vd, Vq는 d, q축 전압이고, id, iq는 d, q축 전류이다. 또 Rs는 고정자 상저항, λd, λq는 d, q축 쇄교자속을 나타내고, ωr와 Vdc는 각각 전기각속도와 배터리(60) 출력전압을 나타낸다.

상기 λd=Ld*id+λPM, λq=Lq*iq로 표현할 수도 있으며, 여기서 상기 Ld는 d축 인덕턴스이고, Lq는 q축 인덕턴스이며, λPM은 영구자석의 자속 크기이다.

상기 수학식2의 전압방정식에서 상저항 성분과 정상상태에서 전류변화율을 고려하지 않게 되면 수학식3이 되고, 상기 수학식3을 이용하여 상기 수학식1이 도출될 수 있다.

하나 또는 다수의 실시예에서 상기 자속 기반 전류제어 맵은 상기 수학식1을 만족하는 전류 (id, iq)의 영역과 토크와의 관계를 이용하여 생성할 수 있다.

하나 또는 다수의 실시예에서 구동 모터(20)를 일정 속도로 제어한 상태에서 전류크기와 각도에 따라 d축과 q축의 전압 및 토크를 각각 측정한다. 이 데이터를 이용하여 결과물로 운전점의 토크 및 운전점 비율(1/λmax)이 구해질 수 있다.

전류 제어기(500)는 맵 추출 툴 등을 사용하여 토크 지령과 운전점 비율(1/λmax)에 따른 id, iq영역을 추출하게 되고, 각 토크 라인이 만나는 id, iq 값 중에서 최소 전류 크기를 가지는 id, iq 값을 전류제어명령을 생성하기 위한 맵의 테이블 값으로 사용한다. 이러한 과정을 통해 자동으로 맵을 추출하여 자속 기반 전류제어 맵을 생성할 수 있다.

상기 전류 제어기(500)는 자속 기반 전류제어 맵을 이용하여 전류제어명령을 생성한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전류제어명령은 D축 전류제어명령(ir*ds)과, Q축 전류제어명령(ir*qs)으로 나뉘어서 생성된다.

따라서, 배터리(60)의 출력전압이 전류제어 맵에 고려되므로 차량의 상태를 실시간으로 반영하여 토크 제어를 실시할 수 있고, 이를 통해 최적의 전류제어명령 값이 생성될 수 있다.

상기 D축 전류제어명령(ir*ds)과 Q축 전류제어명령(ir*qs)이 PI제어기(Proportional-Integral controller)를 거쳐 D축 전압제어명령(vr*ds)과 Q축 전압제어명령(vr*qs)으로 생성된다.

상기 D축 전압제어명령(vr*ds)과 Q축 전압제어명령(vr*qs)은 피드백(Feedback)되어 전압 이용률 제어기(400)로 전송된다.

상기 전압 이용률 제어기(400)는 D축 전압제어명령과 Q축 전압제어명령으로부터 피드백 값(Vd,q_ref)을 수신하고, 이를 반영하여 전압 이용률이 1이 되도록 상기 운전점 비율(1/λmax)을 변경한다.

상기 피드백 값(Vd,q_ref)은 D축 전압제어명령과 Q축 전압제어명령에 제어 대상 모터의 파워, 크기 및 종류 등의 특성이 반영된 값이 될 수 있으며, 상기 상기 전압 이용률 제어기(400)는 모터 특성이 반영된 Vd,q_ref값을 피드백 받아서 폐회로(Full-Closed Loop)제어방식으로 상기 운전점 비율(1/λmax)을 변경할 수 있다.

따라서, 본 발명의 경우 차량이 정상 주행 중일 경우에는 전압 이용율이 1로 유지되기 때문에 전류 제어성이 안정화 된다.

상전압 제어기(700)는 생성된 D축 전압제어명령(vr*ds)과 Q축 전압제어명령(vr*qs)을 수신하고 이를 이용하여 모터 구동을 위한 상전압제어명령을 생성한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템의 구동 모터 제어기(10)는 변속기 오일의 온도를 감지하는 온도 센서(70)에 의해 감지된 변속기 오일의 온도로부터 변속기 오일을 승온시킬 것인지 여부를 판단한다.

예를 들어, 변속기 오일의 온도가 설정 온도 미만이면, 상기 구동 모터 제어기(10)는 변속기 오일을 승온시킨다.

이때, 상기 구동 모터 제어기(10)의 전압 이용률 제어기(400)는 1보다 일정값 작은 전압 이용률 지령을 생성하고, 상기 전압 이용률 지령에 대응하도록 운전점 비율(1/λmax)을 변경한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 구동 모터 제어기(10)는 차량이 정상 주행일 경우에는 전압 이용률 지령을 1로 설정하여, 최적 운전점 제어가 가능하도록 제어한다. 그러나 변속기 오일을 승온시킬 필요가 있는 경우에는, 전압 이용률 지령을 1보다 일정 값 작은 값으로 설정하고 상기 전압 이용률 지령에 대응하도록 운전점 비율을 변경하여 구동 모터(20)를 제어한다.

이와 같이, 1보다 일정 값 작은 전압 이용률 지령에 대응하도록 운전점 비율을 변경하여 구동 모터(20)를 제어하면, 구동 모터(20)에 인가되는 전압을 감소시키는 반면 구동 모터(20)에 인가되는 전류를 증가시키게 된다.

따라서, 구동 모터(20)의 운전점은 구동 모터(20)의 등토크 곡선에서 최적 운전점('a' 표시 참조)에서 상대적으로 더 큰 전류를 사용하는 운전점('b' 표시 참조)으로 이동하게 되고, 구동 모터(20)의 출력 토크는 일정하게 유지되지만 구동 모터(20)에 인가되는 전류의 크기가 증가하면서 모터의 동손(copper loss)이 증가하고 이로 인해 구동 모터(20)가 발열하게 된다.

구동 모터(20)에서 발생된 열은 변속기 오일과 열 교환이 이루어지고, 이에 따라 변속기 오일의 온도가 증가하게 된다. 변속기 오일의 온도가 증가함에 따라 변속기(30) 효율이 증가하고, 이로 인해 차량의 연비가 향상된다.

한편, 차량이 내리막 도로를 타력 주행하는 경우에는 상기 구동 모터(20)는 발전기로 작동하여 운동 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 이때, 상기 배터리(60)의 SOC(state of charge)가 설정값 보다 크면(예를 들어, 70%) 상기 구동 모터 제어기(10)는 전압 이용률 지령을 1보다 일정 값 작은 값으로 설정하여 구동 모터(20)를 제어한다. 본 명세서에서 전압 이용률 지령을 1보다 일정 값 작은 값으로 설정하여 구동 모터(20)를 제어하는 것을 비효율 제어라고 칭한다.

상기 구동 모터(20)가 발전기로 작동할 때, 앞에서 설명한 제어 방법과 동일한 방법이 적용된다. 다만, 상기 배터리(60)의 출력 전압(Vdc)는 구동 모터(20)에서 배터리(60)로 출력되는 전압이 된다.

이때, 차량이 타력 주행하는지 여부는 차량에 구비된 APS(80)(acceleration pedal sensor)로부터 판단될 수 있다. 예를 들면, 차량이 주행 중이고 APS(80)의 개도량이 '0'이면, 차량이 타력 주행 중인 것으로 판단할 수 있다.

이와 같이, 1보다 일정 값 작은 전압 이용률 지령에 대응하도록 운전점 비율을 변경하여 구동 모터(20)를 제어하면, 상기 구동 모터(20)를 통해 회생 제동되는 에너지가 작아지고, 이에 따라 상기 배터리(60)의 SOC가 천천히 증가하게 된다. 따라서, 운전자가 긴 내리막 도로를 주행하는 경우에도, 운전자는 일정한 운전감을 느낄 수 있게 된다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 구동 모터 제어 방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 구동 모터 제어 방법을 도시한 순서도이다.

상기 온도 센서(70)는 변속기 오일의 온도를 감지하고, 감지된 변속기 오일의 온도를 상기 구동 모터 제어기(10)로 전송된다. 또한, 상기 APS(80)는 운전자의 가속 페달 조작량을 감지하고, 감지된 APS(80)의 개도량은 상기 구동 모터 제어기(10)로 전송된다.

상기 구동 모터 제어기(10)는 상기 구동 모터(20)에 전원을 제공하는 배터리(60)의 출력 전압(Vdc)와 구동 모터(20)의 속도, 및 토크를 입력 받는다(S10).

상기 구동 모터 제어기(10)는 비효율 제어 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S20). 이때, 상기 온도 센서(70)에서 감지된 변속기 오일의 온도, 또는 상기 APS(80) 개도량으로부터 상기 구동 모터(20)의 비효율 제어 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.

예를 들어, 변속기 오일의 온도가 설정 온도보다 작거나, 또는 상기 APS(80) 개도량이 '0'이고 배터리(60)의 SOC가 설정값보다 크면, 상기 구동 모터 제어기(10)는 비효율 제어 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

상기 구동 모터 제어기(10)는 1보다 일정값 작은 전압 이용률 지령을 생성하고, 상기 전압 이용률 지령에 대응하도록 운전점 비율을 변경하며, 상기 구동 모터(20)의 속도 및 토크를 이용하여 토크제어명령을 생성한다(S22).

상기 구동 모터 제어기(10)는 상기 운전점 비율과 상기 토크제어명령을 이용하여 자속 기반 전류 제어 맵을 생성한다(S30).

앞에서 설명한 바와 같이, 상기 전압 이용률 지령이 1보다 일정값 작은 값으로 설정되면, 구동 모터(20)의 토크는 일정하게 유지되지만 동손(copper loss)이 증가하기 때문에 구동 모터(20)가 발열된다. 상기 구동 모터(20)에서 발생한 열을 변속기 오일과의 열교환이 이루어져 변속기 오일의 온도가 증가한다.

또한, 차량이 타력 주행 중일 때 상기 구동 모터(20)가 발전기로 작동하여 회생 제동 중이면, 상기 구동 모터(20)를 통해 회생 제동되는 에너지가 정상 상태일 때보다 작기 때문에 배터리(60)의 충전량이 천천히 증가하고 운전자는 일정한 운전감을 느끼게 된다.

상기 구동 모터 제어기(10)는 자속 기반 전류 제어 맵을 이용하여 전류 제어 명령을 생성하고(S40), 상기 전류 제어 지령으로부터 전압 지령을 생성하며(S50), 상기 전압 지령으로부터 상전압 지령을 생성한다(S60).

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10: 구동 모터 제어기
20: 구동 모터
30: 변속기
40: 오일 펌프
50: 오일 탱크
60: 배터리
70: 온도 센서
80: APS
100: HCU
200: BMS
300: TCU
400: 전압 이용률 제어기
500: 전류 제어기
600: PI 제어기
700: 상전압 제어기

Claims (9)

1. 구동 모터에 전원을 제공하는 배터리의 출력 전압과 구동 모터의 속도 및 토크를 입력 받는 단계;
   비효율 제어 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계;
   상기 비효율 제어 조건을 만족하면, 1보다 일정값 작은 전압 이용률 지령을 생성하고, 상기 전압 이용률 지령에 대응하도록 운전점 비율을 변경하며, 상기 구동 모터의 속도 및 토크를 이용하여 토크제어명령을 생성하는 단계;
   상기 운전점 비율과 상기 토크제어명령을 이용하여 자속 기반 전류 제어 맵을 생성하는 단계; 및
   상기 자속 기반 전류 제어 맵을 이용하여 전류 제어명령을 생성하는 단계;
   를 포함하는 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 비효율 제어 조건은
   변속기 오일의 온도의 온도가 설정 온도보다 작거나, 또는 APS 개도량이 '0'이고 배터리의 SOC(state of charge)가 설정값 보다 큰 경우 만족되는 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 배터리 출력 전압(Vdc)와 상기 모터 속도(ωr) 및 상기 운전점 비율(1/λmax)은

   

   의 관계를 갖고,
   상기 λd는 d축 쇄교자속이고, 상기 λq는 q축 쇄교자속이며, 상기 λmax는 Vdc와 ωr의 비율인 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 구동 모터는 변속기와 냉각 유로를 공유하는 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 방법.
5. 변속기 오일의 온도를 감지하는 온도 센서;
   가속 페달의 개도량을 감지하는 APS;
   차량의 구동력을 발생시키고 타력 주행시 발전기로 작동하는 구동 모터;
   상기 구동 모터에 전원을 공급하고 상기 구동 모터에서 생성된 전기 에너지를 충전하는 배터리;
   상기 변속기 오일의 온도, 또는 APS 개도량 및 배터리의 SOC로부터 비효율 제어 조건을 만족하면 1보다 일정값 작은 전압 이용률 지령에 대응하는 운전점 비율과 상기 구동 모터의 속도 및 토크를 이용하여 토크제어명령을 생성하며, 상기 운전점 비율과 토크제어명령을 이용하여 자속기반 전류 제어 맵을 생성하고, 상기 자속 기반 전류 제어 맵을 이용하여 전류 제어 명령을 생성하는 구동 모터 제어기;
   를 포함하는 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 비효율 제어 조건은
   변속기 오일의 온도의 온도가 설정 온도보다 작으면 만족되는 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템.
7. 제5항에 있어서,
   상기 비효율 제어 조건은
   APS 개도량이 '0'이고 배터리의 SOC(state of charge)가 설정값 보다 큰 경우 만족되는 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템.
8. 제5항에 있어서,
   상기 배터리 출력 전압(Vdc)와 상기 모터 속도(ωr) 및 상기 운전점 비율(1/λmax)은

   

   의 관계를 갖고,
   상기 λd는 d축 쇄교자속이고, 상기 λq는 q축 쇄교자속이며, 상기 λmax는 Vdc와 ωr의 비율인 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템.
9. 제5항에 있어서,
   상기 구동 모터는 변속기와 냉각 유로를 공유하는 친환경 전기 차량의 구동 모터 제어 시스템.

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