KR20210008974A - 모터 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

모터 제어 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210008974A
KR20210008974A KR1020190085087A KR20190085087A KR20210008974A KR 20210008974 A KR20210008974 A KR 20210008974A KR 1020190085087 A KR1020190085087 A KR 1020190085087A KR 20190085087 A KR20190085087 A KR 20190085087A KR 20210008974 A KR20210008974 A KR 20210008974A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inverter
motor
windings
output
controller
Prior art date
Application number
KR1020190085087A
Other languages
English (en)
Inventor
김범식
정진환
정강호
임석현
임종경
신상철
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020190085087A priority Critical patent/KR20210008974A/ko
Publication of KR20210008974A publication Critical patent/KR20210008974A/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/90Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91Electric vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

양단이 서로 개방된 복수의 권선을 갖는 모터; 상기 복수의 권선의 일단에 연결된 제1 인버터; 상기 복수의 권선의 타단에 연결된 제2 인버터; 상기 복수의 권선의 일단 또는 타단 사이에 연결되어 상기 복수의 권선의 일단 또는 타단 사이의 전기적 연결 상태를 결정하는 복수의 스위칭 장치; 및 상기 모터의 요구출력에 기반하여 상기 스위칭 장치의 상태 및 상기 제1 인버터와 제2 인버터의 동작 여부를 결정하는 컨트롤러를 포함하는 모터 제어 시스템이 개시된다.

Description

모터 제어 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING MOTOR}
본 발명은 모터 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양단이 상호 개방된 복수의 권선을 갖는 모터를 더욱 효율적으로 구동시킬 수 있는 모터 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 환경 보호를 위한 친환경 차량에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지면서 친환경 차량의 동적 성능을 향상시키고 에너지 효율의 향상을 위한 노력이 이루어지고 있다.
주로 친환경 차량은 배터리와 같은 에너지 저장 장치에 저장된 에너지를 이용하여 전기 회전 기구인 모터를 구동하여 차량의 동력을 생산하는 차량으로 배터리와 모터 및 배터리의 전력을 모터 구동에 요구되는 전력으로 변환하는 전력 변환 장치가 필수적으로 구비된다.
여기서 전력 변환 장치는 배터리에 저장된 직류의 전력을 교류 모터에 요구되는 복수의 위상을 갖는 교류 전력으로 변환하기 위한 장치로서 복수의 스위칭 소자를 제어하여 교류 전력을 생산하는 인버터가 사용되고 있다.
차량의 동적 성능 향상이 요구됨에 따라 모터로 제공하는 구동 전류의 크기도 증대되어야 하지만 배터리의 전압 사양을 높이지 않고서는 구동 전류의 크기를 증대시키는데 한계가 있다. 이에, 한정된 배터리 전압을 이용하여 모터를 더욱 고출력으로 동작시키기 위한 방안으로서 모터 내 마련되는 복수의 권선의 양단을 상호 개방시키고 권선 양단에 각각 인버터를 하나씩 구비하여 모터를 구동하는 듀얼 인버터 시스템이 제안되었다.
그러나, 이러한 개방 권선형 모터를 구동하는 것은 모터의 고출력을 확보할 수 있는 장점이 있으나 저속 영역, 즉 모터의 출력이 낮은 경우에는 오히려 시스템 효율이 저하되어 차량의 연비를 저하시키는 문제점이 발생한다.
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.
일본특허 제6329052호 일본공개특허 특개2006-149153호
이에 본 발명은, 상호 개방된 복수의 권선을 갖는 모터를 구동하기 위해 복수의 권선 양단에 연결된 두 개의 인버터를 더욱 효율적으로 제어할 수 있는 모터 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
양단이 서로 개방된 복수의 권선을 갖는 모터;
상기 복수의 권선의 일단에 연결된 제1 인버터;
상기 복수의 권선의 타단에 연결된 제2 인버터;
상기 복수의 권선의 일단 또는 타단 사이에 연결되어 상기 복수의 권선의 일단 또는 타단 사이의 전기적 연결 상태를 결정하는 복수의 스위칭 장치; 및
상기 모터의 요구출력에 기반하여 상기 스위칭 장치의 상태 및 상기 제1 인버터와 제2 인버터의 동작 여부를 결정하는 컨트롤러;
를 포함하는 모터 제어 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 요구출력이 사전 설정된 기준 출력보다 낮은 경우 상기 복수의 스위칭 장치를 모두 단락시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 복수의 권선의 양단 중 상기 복수의 스위칭 장치가 연결되지 않은 단자에 연결된 인버터를 제어하여 상기 모터로 구동 전력을 제공하게 하고, 상기 복수의 권선의 양단 중 상기 복수의 스위칭 장치가 연결된 단자에 연결된 인버터를 오프시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 요구출력이 사전 설정된 기준 출력보다 크거나 같은 경우 상기 복수의 스위칭 장치를 모두 개방시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터를 제어하여 상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 상기 모터로 구동 전력을 공급하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 인버터의 출력은 상기 제2 인버터의 출력 보다 낮은 인버터이며, 상기 복수의 스위칭 장치는 상기 복수의 권선의 타단 사이에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 요구출력이 사전 설정된 기준 출력보다 낮은 경우 상기 복수의 스위칭 장치를 모두 단락시키고 상기 제1 인버터를 제어하여 상기 제1 인버터로부터 상기 모터로 구동전력이 공급되게 하고 상기 제2 인버터를 오프시킬 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
전술한 모터 제어 시스템을 이용한 모터 제어 방법에 있어서,
상기 컨트롤러가 상기 모터의 요구출력과 사전 설정된 기준 출력을 비교하는 단계;
상기 요구출력이 상기 사전 설정된 기준 출력보다 작은 경우, 상기 컨트롤러가 상기 복수의 스위칭 장치를 모두 단락시키는 단계; 및
상기 컨트롤러가 상기 복수의 권선의 양단 중 상기 복수의 스위칭 장치가 연결되지 않은 단자에 연결된 인버터를 제어하여 상기 모터로 구동 전력을 제공하게 하고 상기 복수의 권선의 양단 중 상기 복수의 스위칭 장치가 연결된 단자에 연결된 인버터를 오프시키는 단계;
를 포함하는 모터 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 요구출력이 사전 설정된 기준 출력보다 크거나 같은 경우, 상기 컨트롤러가 상기 복수의 스위칭 장치를 모두 개방시키는 단계; 및 상기 컨트롤러가, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터를 제어하여 상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 상기 모터로 구동 전력을 공급하게 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 인버터의 출력은 상기 제2 인버터의 출력 보다 낮은 인버터이며, 상기 복수의 스위칭 장치는 상기 복수의 권선의 타단 사이에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 오프시키는 단계는, 상기 컨트롤러가, 상기 제1 인버터를 제어하여 상기 제1 인버터로부터 상기 모터로 구동전력이 공급되게 하고 상기 제2 인버터를 오프시키는 단계일 수 있다.
상기 모터 제어 시스템 및 방법에 따르면, 모터에 요구되는 출력에 따라 낮은 출력이 요구되는 경우에는 모터의 일단이 상호 접속된 Y 결선 구조를 형성하게 한 후 하나의 인버터로 모터를 구동하고, 높은 출력이 요구되는 경우에는 모터의 양단이 모두 서로 개방된 개방 권선형 구조를 형성하게 한 후 권선 양단에 연결된 각각의 인버터를 모두 이용하여 모터를 구동함으로써, 낮은 출력이 요구되는 경우에 시스템 효율을 향상시킬 수 있으며 동시에 높은 출력이 요구되는 경우에도 모터의 출력을 충분히 발현할 수 있게 모터를 제어할 수 있다.
이에 따라, 상기 모터 제어 시스템 및 방법이 적용되는 친환경 차량의 경우 차량의 연비가 향상될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시형태에 따른 모터 제어 시스템을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 제어 시스템을 도시한 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 제어 시스템은, 양단이 서로 개방된 복수의 권선(11a, 11b, 11c)을 갖는 개방 권선형 모터(10)와, 복수의 권선(11a, 11b, 11c)의 일단에 연결된 제1 인버터(21)와, 복수의 권선(11a, 11b, 11c)의 타단에 연결된 제2 인버터(23)와, 복수의 권선(11a, 11b, 11c)의 일단 또는 타단 사이에 연결되어 복수의 권선(11a, 11b, 11c)의 일단 또는 타단 사이의 전기적 연결 상태를 결정하는 복수의 스위칭 장치(R1, R2) 및 모터(10)의 요구토크에 기반하여 스위칭 장치(R1, R2)의 상태 및 제1 인버터(21)와 제2 인버터(23)의 동작 여부를 결정하는 컨트롤러(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
개방 권선형 모터(10)는 복수의 상에 대응되는 복수의 고정자 권선(11a, 11b, 11c)을 포함할 수 있다. 3상 모터의 경우, a상에 대응되는 고정자 권선(11a), b상에 대응되는 고정자 권선(11b) 및 c상에 대응되는 고정자 권선(11c)를 포함할 수 있다. 통상적인 모터에서 복수의 고정자 권선은 상호 Y 결선 또는 △ 결선 구조로 상호 연결되나 본 발명에 적용되는 모터는 권선(11a, 11b, 11c)의 양단이 상호 개방되어 양단 각각이 서로 다른 인버터(21, 23)에 각각 연결된 구조를 가질 수 있다.
제1 인버터(21)와 제2 인버터(22)는 개방 권선형 모터(10)의 권선(11a, 11b, 11c)의 양단에 각각 연결되되 모터(10)의 권선(11a, 11b, 11c)에 서로 다른 위상을 갖는 교류 전력을 제공할 수 있다.
더욱 구체적으로, 제1 인버터(21)는 배터리(30)에 저장된 직류 전력을 변환하여 모터(10) 내 권선(11a, 11b, 11c)의 일단에 서로 다른 위상의 교류 전력으로 제공하고, 제2 인버터(22)는 배터리(30)에 저장된 직류 전력을 변환하여 모터(10) 내 권선(11a, 11b, 11c)의 타단에 서로 다른 위상의 교류 전력으로 제공할 수 있다.
제1 인버터(21)는 제1 내지 제6 스위칭 소자(S11-S16)을 포함할 수 있다. 제1 스위칭 소자(S11)와 제2 스위칭 소자(S12)는 배터리(30)의 양단에 서로 직렬 연결되고 제1 스위칭 소자(S11)와 제2 스위칭 소자(S12)의 연결노드는 모터(10)의 a상 권선(11a)의 일단에 연결될 수 있다. 유사하게, 제3 스위칭 소자(S13)와 제4 스위칭 소자(S14)는 배터리(30)의 양단에 서로 직렬 연결되고 제3 스위칭 소자(S13)와 제4 스위칭 소자(S14)의 연결노드는 모터(10)의 b상 권선(11b)의 일단에 연결될 수 있다. 또한, 제5 스위칭 소자(S15)와 제6 스위칭 소자(S16)는 배터리(30)의 양단에 서로 직렬 연결되고 제5 스위칭 소자(S15)와 제6 스위칭 소자(S16)의 연결노드는 모터(10)의 c상 권선(11c)의 일단에 연결될 수 있다.
제2 인버터(23)는 제7 내지 제12 스위칭 소자(S21-S26)을 포함할 수 있다. 제7 스위칭 소자(S21)와 제8 스위칭 소자(S22)는 배터리(30)의 양단에 서로 직렬 연결되고 제7 스위칭 소자(S21)와 제8 스위칭 소자(S22)의 연결노드는 모터(10)의 a상 권선(11a)의 타단에 연결될 수 있다. 유사하게, 제9 스위칭 소자(S23)와 제10 스위칭 소자(S24)는 배터리(30)의 양단에 서로 직렬 연결되고 제9 스위칭 소자(S23)와 제10 스위칭 소자(S24)의 연결노드는 모터(10)의 b상 권선(11b)의 타단에 연결될 수 있다. 또한, 제11 스위칭 소자(S25)와 제12 스위칭 소자(S26)는 배터리(30)의 양단에 서로 직렬 연결되고 제11 스위칭 소자(S25)와 제12 스위칭 소자(S26)의 연결노드는 모터(10)의 c상 권선(11c)의 타단에 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 제1 인버터(21) 및 제2 인버터(22) 중 하나는 모터(10)가 낮은 출력이 요구되는 상황에서 동작이 가능한 저용량의 연비 운전용 인버터일 수 있고, 나머지 하나는 모터(10)가 높은 출력이 요구되는 상황에서 구동될 수 있는 고용량의 고출력 운전용 인버터일 수 있다.
예를 들어, 제1 인버터(21)가 상대적으로 제2 인버터(23) 보다 낮은 출력을 갖는 연비 운전용인 인버터인 경우 제1 인버터(21)에 포함되는 제1 내지 제6 스위칭 소자(S11 내지 S16)는 내압 특성 등이 비교적 낮은 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 채용될 수 있다. 제2 인버터(23)가 고출력 운전용 인버터인 경우 제2 인버터(23)에 포함되는 제7 내지 12 스위칭 소자(S21 내지 S26)은 높은 내압 특성 및 고속 스위칭이 가능한 고성능 IGBT 또는 SiC 기반 FET가 채용될 수 있다.
스위칭 장치(R1, R2)는 모터(10)의 권선(11a, 11b, 11c)의 일단 사이에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 스위칭 장치(R1)은 모터(10)의 a상 권선(11a)의 일단과 b상 권선(11b)의 일단 사이에 연결될 수 있으며, 제2 스위칭 장치(R2)는 모터(10)의 b상 권선(11b)의 일단과 c상 권선(11c)의 일단 사이에 연결될 수 있다.
스위칭 장치(R1, R2)는 컨트롤러(100)의 제어에 의해 개방/단락 상태가 제어될 수 있다. 스위칭 장치(R1, R2)가 개방되는 경우 모터(10)는 권선(11a, 11b, 11c)의 양단이 상호 개방된 개방 권선형 모터의 형태를 유지하지만, 스위칭 장치(R1, R2)가 오프되는 경우 모터(10)의 권선(11a, 11b, 11c)의 일단은 서로 전기적으로 단락된 상태가 되어 Y 결선이 이루어진 모터(10)의 형태가 될 수 있다. 즉, 컨트롤러(100)는 스위칭 장치(R1, R2)의 제어를 통해 모터(10)의 권선(11a, 11b, 11c)의 결선 상태를 제어할 수 있다.
스위칭 장치(R1, R2)는 통상적인 릴레이를 채용하여 구현될 수 있다.
컨트롤러(100)는 모터(10)에 요구되는 요구출력(또는 요구토크)을 입력받고 모터(10)가 요구출력을 출력할 수 있도록 인버터(21, 23) 내 스위칭 소자들(S11 내지 S26)을 펄스폭 변조 제어할 수 있다. 통상적인 모터 제어는, 모터로 제공되는 전류를 센서를 통해 피드백 받고 요구 출력에 대응되는 전류 지령과 센서를 통해 피드백된 모터 전류를 서로 비교하여 비교된 두 값의 차이를 0으로 수렴시키기 위한 모터의 각 상 전압 지령을 생성한 후 전압 지령에 대응되는 펄스폭 변조 신호를 생성하여 인버터 내 스위칭 소자의 게이트단에 입력함으로써 스위칭 소자를 펄스폭 제어함으로써 달성될 수 있다. 인버터의 스위칭 소자를 펄스폭 변조하여 모터 출력 제어하는 기법은 당 기술 분야에 알려진 공지의 기술을 적용할 수 있으므로 스위칭 소자들(S11 내지 S26)의 구체적인 온/오프 제어 예에 대한 추가적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 여러 실시형태에서, 컨트롤러(100)는 스위칭 장치(R1, R2)의 개방/단락 상태를 제어할 수 있다. 컨트롤러(100)의 스위칭 장치(R1, R2)를 제어하는 기법이 도 2 및 도 3에 도시된다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 제어 시스템 및 방법에서 적용되는 두 인버터의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. 도 2 및 도 3에 도시된 예는, 제1 인버터(21)가 연비용 인버터이고 제2 인버터(23)가 고출력용 인버터이며, 스위칭 장치(R1, R2)가 권선(11a, 11b, 11c)의 양단 중 제2 인버터(23) 연결된 일단에 연결된 경우를 설명하기 위한 것이다.
먼저 도 2를 참조하면, 컨트롤러(100)가 제공받은 모터(10)의 요구출력이 사전 설정된 기준 출력보다 작은 경우, 컨트롤러(100)는 스위칭 장치(R1, R2)를 단락시켜 권선(11a, 11b, 11c) 일단을 상호 접속시킴으로써 모터(10)를 Y 결선형 모터와 동일한 구조가 되게 한 후 제1 인버터(21) 내 스위칭 소자를 펄스폭 변조 제어하여 모터(10)를 구동할 수 있다. 이 때, 모터(10)는 Y 결선형 모터와 동일한 구조를 갖게 되므로 제1 인버터(21)의 스위칭 소자(S11 내지 S16)만 펄스폭 변조 방식으로 스위칭 제어하여 모터(10)를 구동할 수 있으며, 제2 인버터(23)의 스위칭 소자(S21 내지 S26) 모두 개방 상태를 유지시켜 제2 인버터(23)의 스위칭이 이루어지지 않게 할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(100)가 제공받은 모터의 요구출력이 사전 설정된 기준 출력보다 큰 경우에, 컨트롤러(100)는 스위칭 장치(R1, R2)를 모두 개방시켜 모터(10)가 개방 권선형 모터의 구조를 유지하게 할 수 있다. 컨트롤러(100)는 개방 권선형 모터를 제어하기 위해 제1 인버터(21) 및 제2 인버터(23)의 스위칭 소자(S11 내지 S26)를 모두 펄스폭 변조 방식으로 스위칭 제어하여 모터(10)를 구동할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 제어 시스템은 스위칭 장치(R1, R2)의 상태를 제어하여 모터(10)에 큰 출력이 요구되지 않는 경우에는 개방 권선형 모터(10)의 권선(11a, 11b, 11c) 일단을 상호 접속시켜 개방 권선형 모터(10)를 Y 결선형 모터의 구조로 변경하여 하나의 인버터만 제어하여 모터를 구동할 수 있으므로, 저출력 영역에서 모터(10) 구동을 위한 시스템 효율을 향상시킬 수 있으며, 모터(10)를 적용한 차량의 연비 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 제어 시스템은, 모터(10)의 고출력 영역에서 개방 권선형 모터의 권선 양단에 연결된 각각의 인버터를 모두 구동함으로써, 모터(10) 출력을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명은 전술한 것과 같은 모터 제어 시스템을 이용한 모터 제어 방법을 제공한다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 제어 방법은, 모터의 구동이 시작되면 컨트롤러(100)가 외부의 상위 제어기 등으로부터 모터(10)의 요구출력(요구토크)를 입력받고 요구출력과 사전 설정된 기준 출력(A)을 비교하는 단계(S11)로부터 시작될 수 있다.
단계(S11)에서 요구출력이 사전 설정된 기준 출력(A)보다 작은 경우, 컨트롤러(100)는 스위칭 장치(R1, R2)를 모두 온시켜 모터(10)의 일단을 상호 접속시킴으로써 모터(10)의 권선(11a, 11b, 11c)을 Y 결선형 구조가 형성되게 하고(S12), 제1 인버터(21) 내 스위칭 소자(S11 내지 S16)를 펄스폭 변조 제어하고 제2 인버터(23) 내 스위칭 소자(S21 내지 S26)를 모두 개방 상태가 되게 함으로써 제1 인버터(21) 만 제어하여 모터(10)를 구동시킬 수 있다(S13).
단계(S11)에서 요구출력이 사전 설정된 기준 출력(A)보다 크거나 같은 경우, 컨트롤러(100)는 스위칭 장치(R1, R2)를 모두 오프시켜 모터(10)가 개방 권선형 구조를 유지하게 하고(S14), 제1 인버터(21) 내 스위칭 소자(S11 내지 S16) 및 제2 인버터(23) 내 스위칭 소자(S21 내지 S26)를 펄스폭 변조 제어하여 제1 인버터(21 ) 및 제2 인버터(23)에서 변환된 복수의 상의 교류 전력이 모터(10)에 제공되게 하여 모터(10)를 구동시킬 수 있다(S15).
이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 청구범위의 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 개방 권선형 모터 11a, 11b, 11c: 모터 고정자 권선
21, 23: 인버터 30: 배터리
100: 컨트롤러 S11-S26: 스위칭 소자

Claims (11)

  1. 양단이 서로 개방된 복수의 권선을 갖는 모터;
    상기 복수의 권선의 일단에 연결된 제1 인버터;
    상기 복수의 권선의 타단에 연결된 제2 인버터;
    상기 복수의 권선의 일단 또는 타단 사이에 연결되어 상기 복수의 권선의 일단 또는 타단 사이의 전기적 연결 상태를 결정하는 복수의 스위칭 장치; 및
    상기 모터의 요구출력에 기반하여 상기 스위칭 장치의 상태 및 상기 제1 인버터와 제2 인버터의 동작 여부를 결정하는 컨트롤러;
    를 포함하는 모터 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 요구출력이 사전 설정된 기준 출력보다 낮은 경우 상기 복수의 스위칭 장치를 모두 단락시키는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 복수의 권선의 양단 중 상기 복수의 스위칭 장치가 연결되지 않은 단자에 연결된 인버터를 제어하여 상기 모터로 구동 전력을 제공하게 하고, 상기 복수의 권선의 양단 중 상기 복수의 스위칭 장치가 연결된 단자에 연결된 인버터를 오프시키는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 요구출력이 사전 설정된 기준 출력보다 크거나 같은 경우 상기 복수의 스위칭 장치를 모두 개방시키는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터를 제어하여 상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 상기 모터로 구동 전력을 공급하게 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 인버터의 출력은 상기 제2 인버터의 출력 보다 낮은 인버터이며, 상기 복수의 스위칭 장치는 상기 복수의 권선의 타단 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 요구출력이 사전 설정된 기준 출력보다 낮은 경우 상기 복수의 스위칭 장치를 모두 단락시키고 상기 제1 인버터를 제어하여 상기 제1 인버터로부터 상기 모터로 구동전력이 공급되게 하고 상기 제2 인버터를 오프시키는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.
  8. 청구항 1의 모터 제어 시스템을 이용한 모터 제어 방법에 있어서,
    상기 컨트롤러가 상기 모터의 요구출력과 사전 설정된 기준 출력을 비교하는 단계;
    상기 요구출력이 상기 사전 설정된 기준 출력보다 작은 경우, 상기 컨트롤러가 상기 복수의 스위칭 장치를 모두 단락시키는 단계; 및
    상기 컨트롤러가 상기 복수의 권선의 양단 중 상기 복수의 스위칭 장치가 연결되지 않은 단자에 연결된 인버터를 제어하여 상기 모터로 구동 전력을 제공하게 하고 상기 복수의 권선의 양단 중 상기 복수의 스위칭 장치가 연결된 단자에 연결된 인버터를 오프시키는 단계;
    를 포함하는 모터 제어 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 요구출력이 사전 설정된 기준 출력보다 크거나 같은 경우, 상기 컨트롤러가 상기 복수의 스위칭 장치를 모두 개방시키는 단계; 및
    상기 컨트롤러가, 상기 제1 인버터 및 제2 인버터를 제어하여 상기 제1 인버터 및 제2 인버터로부터 상기 모터로 구동 전력을 공급하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 인버터의 출력은 상기 제2 인버터의 출력 보다 낮은 인버터이며, 상기 복수의 스위칭 장치는 상기 복수의 권선의 타단 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 오프시키는 단계는,
    상기 컨트롤러가, 상기 제1 인버터를 제어하여 상기 제1 인버터로부터 상기 모터로 구동전력이 공급되게 하고 상기 제2 인버터를 오프시키는 단계인 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
KR1020190085087A 2019-07-15 2019-07-15 모터 제어 시스템 및 방법 KR20210008974A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190085087A KR20210008974A (ko) 2019-07-15 2019-07-15 모터 제어 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190085087A KR20210008974A (ko) 2019-07-15 2019-07-15 모터 제어 시스템 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210008974A true KR20210008974A (ko) 2021-01-26

Family

ID=74310179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190085087A KR20210008974A (ko) 2019-07-15 2019-07-15 모터 제어 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210008974A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220321048A1 (en) * 2020-03-30 2022-10-06 Hyundai Motor Company Motor-driving apparatus
EP4142143A1 (en) * 2021-08-26 2023-03-01 Hyundai Motor Company Apparatus and method for driving motor
US11863095B2 (en) 2020-09-04 2024-01-02 Hyundai Motor Company Motor driving device and method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6329052B2 (ko) 1983-10-21 1988-06-10 Fuji Kk
JP2006149153A (ja) 2004-11-24 2006-06-08 Mitsubishi Electric Corp モータの制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6329052B2 (ko) 1983-10-21 1988-06-10 Fuji Kk
JP2006149153A (ja) 2004-11-24 2006-06-08 Mitsubishi Electric Corp モータの制御装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220321048A1 (en) * 2020-03-30 2022-10-06 Hyundai Motor Company Motor-driving apparatus
US11909343B2 (en) * 2020-03-30 2024-02-20 Hyundai Motor Company Motor-driving apparatus
US11863095B2 (en) 2020-09-04 2024-01-02 Hyundai Motor Company Motor driving device and method
EP4142143A1 (en) * 2021-08-26 2023-03-01 Hyundai Motor Company Apparatus and method for driving motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6668930B2 (ja) 電力変換装置および電動車両の制御装置
Su et al. Current source inverter based traction drive for EV battery charging applications
JP5471128B2 (ja) 電力変換装置
KR20210027673A (ko) 모터 제어 시스템 및 방법
US20190319571A1 (en) Inverter system for vehicle and control method thereof
KR20210008974A (ko) 모터 제어 시스템 및 방법
US11909343B2 (en) Motor-driving apparatus
JP6218906B1 (ja) 電力変換装置
JP2012005279A (ja) 電力変換装置
WO2018117084A1 (ja) 電力変換装置
CN111201705B (zh) 旋转电机的控制装置
JP2016181947A (ja) 電力変換装置
TW201909525A (zh) 用於逆變器的控制裝置
JP2023114972A (ja) モーター駆動システムを用いた車両用バッテリー充電システム
CN111231702B (zh) 基于双源电机的燃料电池汽车动力系统
JP4784242B2 (ja) 電力変換システムおよびこれをを有する電動車両
KR20220031308A (ko) 모터 구동 장치
KR20200020363A (ko) 차량용 인버터 시스템
WO2020116226A1 (ja) 電力変換装置
KR102659245B1 (ko) 차량용 인버터 시스템
US11855568B2 (en) Motor driving device and method for controlling same
US20220352838A1 (en) Motor-driving apparatus
JP2009232655A (ja) 電圧変換装置、電圧変換装置の制御装置および電圧変換装置の制御方法
JP5017529B2 (ja) 磁石式同期モータ用電力変換装置
Xia et al. An integrated modular converter for switched reluctance motor drives in range-extended electric vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal