KR20220049947A - 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
모터의 구동 상태를 기반으로 모터 내 영구자석의 온도를 예측하는 영구자석 온도 예측부; 상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터에 구동 전력을 제공하는 인버터 내 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 조정하는 제1 철손 저감부; 및 상기 영구자석 온도 예측 부에서 예측된 상기 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터의 전류 지령을 조정하는 제2 철손 저감부를 포함하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치가 개시된다.
Description
본 발명은 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터 구동시 모터 발열에 의해 모터 회전자에 구비된 영구자석의 불가역적 감자가 발생하는 것을 방지할 수 있는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
모터를 동력원으로 사용하는 자동차 등과 같은 이동 장치의 경우 큰 토크를 얻기 위해 영구자석 내장형 모터를 주로 채용하고 있다. 이러한 영구자석 내장형 모터의 경우 모터 사용 시간이 길어질수록 모터의 발열에 의해 내부의 영구자석의 온도가 상승하게 되고 일정 수준 이상 영구자석 온도가 상승하는 경우 영구자석이 자성을 상실하는 불가역 감자가 발생할 수 있다.
따라서, 모터의 제어 시, 모터 내 영구자석에 불가역 감자가 진행 되는 것을 방지하기 위해 영구자석의 온도를 지속적으로 모니터링 하여, 영구자석 온도가 불가역 감자가 발생하는 최대 한계 온도 이상 상승하지 않도록 하여 영구자석을 보호하여야 한다.
일반적인 동력용 모터는 영구자석을 회전자에 적용하고 있으므로 영구자석 자체에 온도 센서를 장착하여 실시간으로 온도를 모니터링 하는 방법의 구현이 어렵다. 이에 따라, 영구자석의 온도 모니터링은, 고정자 코일에 설치된 온도 센서에서 검출된 고정자 코일 온도를 영구자석 온도로 대체하여 영구자석의 불가역 감자를 방지하는 방법이 적용되고 있다.
그러나, 모터의 고정자 코일과 회전자의 영구자석은 발열량 및 열 용량이 상호 상이하여, 모터를 구동할 때 고정자 코일과 회전자의 영구자석의 온도 상승 추세는 서로 상이하다.
따라서, 고정자 코일의 온도 상승보다 영구자석 온도 상승이 더 커서 고정자 코일 온도가 영구자석의 온도를 대표하지 못할 경우, 영구자석의 불가역 감자를 예방하기 어려운 문제가 있다.
상기 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.
이에 본 발명은, 모터 구동시 모터 발열에 의해 모터 회전자에 구비된 영구자석의 불가역적 감자가 발생하는 것을 방지할 수 있는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
모터의 구동 상태를 기반으로 모터 내 영구자석의 온도를 예측하는 영구자석 온도 예측부;
상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터에 구동 전력을 제공하는 인버터 내 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 조정하는 제1 철손 저감부; 및
상기 영구자석 온도 예측 부에서 예측된 상기 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터의 전류 지령을 조정하는 제2 철손 저감부;
를 포함하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 영구자석 온도 예측부는, 상기 모터의 구동 상태를 기반으로 상기 모터의 손실을 연산하고, 연산된 상기 모터의 손실과 상기 모터의 코어를 냉각하는 냉각제의 온도와 상기 모터의 코일을 냉각하는 냉각제의 온도를 기반으로 상기 영구자석의 온도를 예측할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 영구자석 온도 예측부는, 상기 모터의 회전 속도와 토크 및 상기 모터에 제공되는 구동 전력을 저장하는 배터리의 전압을 기반으로 상기 모터의 코어의 손실, 상기 모터의 코일의 손실 및 상기 영구자석의 손실을 도출하는 모터 손실 연산부; 상기 모터 손실 연산부에서 도출된 상기 영구자석의 손실에 따른 영구자석 온도를 연산하는 영구자석 온도 추정부; 상기 코어를 냉각하는 냉각제의 온도와 기 추정된 상기 코어의 온도의 차를 기반으로 상기 코어의 냉각량을 도출하고, 도출된 상기 코어의 냉각량과 상기 모터 손실 연산부에 도출된 상기 코어의 손실을 기반으로 상기 코어의 온도를 도출하며, 도출된 상기 코어의 온도에 상기 영구자석 온도 추정부에서 연산된 영구 자석 손실에 따른 영구자석 온도를 차감하여 상기 코어와 상기 영구자석의 온도차를 도출하는 코어 온도 추정부; 및 상기 코일을 냉각하는 냉각제의 온도와 기 추정된 상기 코일의 온도의 차를 기반으로 상기 코일의 냉각량을 도출하고, 도출된 상기 코일의 냉각량과 상기 모터 손실 연산부에 도출된 상기 코일의 손실을 기반으로 상기 코일의 온도를 도출하며, 도출된 상기 코일의 온도에 상기 영구자석 온도 추정부에서 연산된 영구 자석 손실에 따른 영구자석 온도를 차감하여 상기 코일과 상기 영구자석의 온도차를 도출하는 코일 온도 추정부를 포함하며, 상기 영구자석 온도 연산부는, 상기 코어와 상기 영구자석의 온도차에 상기 코어와 상기 영구자석 사이의 열 전달 계수를 곱한 값과, 상기 코어와 상기 영구자석의 온도차에 상기 코어와 상기 영구자석 사이의 열전달 계수를 곱한 값을 상기 영구자석 온도 추정부에서 연산된 영구 자석 손실에 따른 영구자석 온도에 더하여 최종 영구자석 온도를 연산할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 철손 저감부는, 상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 기준값 보다 높은 경우, 상기 모터로 구동 전력을 공급하는 인버터의 스위칭 소자를 PWM 제어하는데 적용되는 스위칭 주파수를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 철손 저감부는, 상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 기준값 보다 높은 경우, 상기 스위칭 주파수를 사전 설정된 주기마다 사전 설정된 감소값으로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 철손 저감부는, 상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 기준값 보다 높고 상기 스위칭 주파수가 사전 설정된 기준값 이하인 경우 상기 PWM 제어 방식을 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 철손 저감부는, 기 적용된 PWM 제어 방식이 SVPWM(Space Vector PMW) 방식인 경우 NSPWM(Near State PWM) 방식으로 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 철손 저감부는, 기 적용된 PWM 제어 방식이 NSPWM(Near State PWM) 방식인 경우 DPWM(Discontinuous PMW) 방식으로 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 철손 저감부는, 상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 기준값 보다 높은 경우, 상기 모터의 전류 운전점이 모터 정지 좌표계 상의 단위 전류당 최대 토크 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점에서 동일 토크당 최소 자속 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점으로 이동하도록 상기 모터의 전류 지령을 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제2 철손 저감부는, 전류 지령 변경 시작 온도와 그 보다 더 높은 전류 지령 변경 종료 온도를 사전에 결정하고, 상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석 온도가 상기 전류 지령 변경 시작 온도가 되면, 상기 모터 전류 지령을 모터 정지 좌표계 상의 단위 전류당 최대 토크 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점에서 등토크 곡선을 따라 동일 토크당 최소 자속 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점의 방향으로 이동시키기 시작하며, 상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 전류 지령 종료 온도가 되면, 모터 전류 지령을 동일 토크당 최소 자속 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점(P3)에서 상기 전류 지령이 결정되게 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
모터의 구동 상태를 기반으로 모터 내 영구자석의 온도를 예측하는 영구자석 온도 예측 단계;
상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터에 구동 전력을 제공하는 인버터 내 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 조정하는 제1 철손 저감 단계; 및
상기 영구자석 온도 예측 부에서 예측된 상기 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터의 전류 지령을 조정하는 제2 철손 저감 단계;
를 포함하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 방법을 제공한다.
상기 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치 및 방법에 따르면, 모터 내 영구자석 온도를 모터를 구성하는 요소들의 물리적인 연결 관계를 모델화 하여 예측하여, 영구자석의 온도가 불가역 감자 이상으로 상승하지 않도록 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치 및 방법에 따르면, 영구자석의 가용 온도 범위 내에서 모터의 출력을 최대한 사용 할 수 있기에 모터의 출력을 최대한 확보할 수 있는 장점이 있다.
상기 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치 및 방법에 따르면, 차량에서 실시간으로 모터 내 영구자석의 온도를 예측하여 불가역 감자가 발생하지 않도록 영구자석의 냉각 및 모터의 출력을 제한함으로써, 불가역 감자 발생 온도가 매우 높은 고가의 영구자석을 사용하지 않고서도 최적의 성능을 이끌어 낼 수 있다. 또한, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치 및 방법은, 영구자석 온도 상승 방지를 위해 사용되던 과도하게 큰 용량의 냉각 시스템의 도입을 지양할 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.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 전형적인 영구자석 매입형 동기 모터의 단면 일부를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 것과 같은 영구자석 매입형 동기 모터의 각 구성요소간 열 전달 경로를 모델화한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치에서 적용되는 영구자석 온도 예측부에서 이루어지는 영구자석 온도 추정 기법을 상세하게 도시한 도면이다.
도 5는 통상의 자성체가 갖는 B-H 커브를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치에서 제1 철손 저감부의 철손 저감 제어 기법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 일반적인 고정자 좌표계에서 전압 공간 벡터의 분류를 도시한 도면이다.
도 8은 PWM 제어 방식 별 특성 공간 벡터의 스위칭 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 통상적인 동기 좌표계에서 모터의 등토크 곡선과 단위 전류당 최대 토크 곡선 및 동일 토크당 최소 자속을 도시한 그래프이다.
도 10은 도 9의 등 토크 곡선 운전점 중에서 P1, P2 및 P3에서의 자속 밀도의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 11은 도 9에 도시된 P1, P2 및 P3의 운전점에서의 B-H 곡선을 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치에서 제2 철손 저감부(122)가 운전점을 변경하는 기법을 설명하는 그래프이다.
도 2는 전형적인 영구자석 매입형 동기 모터의 단면 일부를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 것과 같은 영구자석 매입형 동기 모터의 각 구성요소간 열 전달 경로를 모델화한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치에서 적용되는 영구자석 온도 예측부에서 이루어지는 영구자석 온도 추정 기법을 상세하게 도시한 도면이다.
도 5는 통상의 자성체가 갖는 B-H 커브를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치에서 제1 철손 저감부의 철손 저감 제어 기법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 일반적인 고정자 좌표계에서 전압 공간 벡터의 분류를 도시한 도면이다.
도 8은 PWM 제어 방식 별 특성 공간 벡터의 스위칭 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 통상적인 동기 좌표계에서 모터의 등토크 곡선과 단위 전류당 최대 토크 곡선 및 동일 토크당 최소 자속을 도시한 그래프이다.
도 10은 도 9의 등 토크 곡선 운전점 중에서 P1, P2 및 P3에서의 자속 밀도의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 11은 도 9에 도시된 P1, P2 및 P3의 운전점에서의 B-H 곡선을 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치에서 제2 철손 저감부(122)가 운전점을 변경하는 기법을 설명하는 그래프이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 따른 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치(10)는, 모터의 회전자에 구비된 영구자석의 온도를 예측하는 영구자석 온도 예측부(11)와 예측된 영구자석의 온도를 기반으로 모터에 전압을 제공하는 인버터의 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM)의 스위칭 주파수를 변경하는 제1 철손 저감부(121) 및 영구자석 온도 예측부(11)와 예측된 영구자석의 온도를 기반으로 모터로 제공되는 전류에 대한 지령값을 변경하는 제2 철손 저감부(122)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치(10)는, 프로세서와 메모리를 포함하는 컨트롤러의 형태로 구현될 수 있으며, 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치(10) 내의 영구자석 온도 예측부(11), 제1 철손 저감부(121) 및 제2 철손 저감부(122)는 메모리 내에 사전 저장된 다양한 로직이나 명령을 프로세서가 읽어들이고 실행하는 방식으로 구현될 수 있다.
영구자석 온도 예측부(11)는 모터를 구성하는 모터 내부 요소간의 물리적인 연결 특성을 모델화한 온도 예측 로직을 실행할 수 있다.
도 2는 전형적인 영구자석 매입형 동기 모터의 단면 일부를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 것과 같은 영구자석 매입형 동기 모터의 각 구성요소간 열 전달 경로를 모델화한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 모터는 고정자(210)와 회전자(22)를 포함할 수 있으며, 고정자(210)는 코어(211)와 그에 권선된 코일(212)를 포함할 수 있고 회전자(220)는 그에 매입된 영구자석(221)를 포함할 수 있다.
또한, 도 2에는 도시되지 않았지만, 모터의 구성요소 중 발열이 이루어지면서 회전하지 않고 고정된 상태를 유지하는 고정자(210)의 코어(211)와 코일(212)에는 각각 코어 냉각제(coolant)(230) 및 코일 냉각제(240)가 제공되어 냉각이 이루어질 수 있다.
이러한 모터의 내부 요소들과 냉각제 간의 열전달 경로를 모델화 하면 도 3에 도시된 것과 같다. 도 3에서 참조 부호 R1 내지 R4는 각 모터 요소간의 열저항을 나타낸 것이다. 도 3에 도시된 것과 같은 열모델을 기반으로 영구자석의 온도가 도출될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치에서 적용되는 영구자석 온도 예측부에서 이루어지는 영구자석 온도 추정 기법을 상세하게 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 영구자석 온도 예측부(11)는 모터의 속도, 모터의 토크 및 모터의 구동 전력을 저장한 배터리의 전압을 기반으로 모터의 손실, 즉 코일 손실, 코어 손실 및 영구자석 손실을 연산하는 모터 손실 연산부(11)와, 모터 손실 연산부(11)에서 연산된 코어 손실과 코어의 냉각제 온도를 기반으로 코어 온도를 추정하는 코어 온도 추정부(12)와, 모터 손실 연산부(11)에서 연산된 코일 손실과 코일의 냉각제 온도를 기반으로 코일 온도를 추정하는 코일 온도 추정부(13)와, 코어 온도 추정부(12)와 코일 온도 추정부(13)에서 각각 추정된 코어 온도와 코일 온도 및 모터 손실 연산부(11)에서 연산된 영구자석 손실을 기반으로 영구자석 온도를 추정하는 영구자석 온도 추정부(14)를 포함하여 구성될 수 있다.
모터 손실 연산부(11)는 모터의 회전 속도와 모터의 토크 및 배터리 전압에 따른 코어(211), 코일(212) 및 영구자석(221) 각각의 손실 도출할 수 있다.
모터의 토크 및 배터리 전압에 따른 코어(211), 코일(212) 및 영구자석(221) 각각의 손실은 시험적인 방식으로 사전에 미리 결정되어 데이터 맵이나 수식과 같은 형태로 저장될 수 있다. 모터 손실 연산부(11)는 모터의 속도, 토크 및 배터리 전압을 각각 검출하는 센서들로부터 해당 값들을 입력 받을 수 있으며, 입력 받은 값을 저장하고 있는 데이터 맵이나 수식에 적용하여 각 손실을 도출할 수 있다.
코어 온도 추정부(12)는 코어 냉각제(230)와 추정된 코어(211)의 온도의 차이를 구하고(B100) 이 차이값을 코어(211)의 열저항(
)으로 나누어 코어 냉각제(230)에 의한 코어(211)의 냉각량을 도출할 수 있다(B101).
이어, 코어 온도 추정부(12)는 도출한 냉각량에 모터 손실 연산부(11)에서 도출한 코어의 손실을 더하여 코어(211)의 온도 변화를 발생시키는 실질 발열량을 도출한다(B102). 코어 온도 추정부(12)는 도출된 코어(211)의 실질 발열량을 적분하여 코어(211)의 온도를 변화시키는 열에너지를 산출하고(B103), 산출된 열에너지에 코어(211)의 열저항(
)을 곱하면 코어(211)의 온도를 도출할 수 있다(B104).
이어, 코어 온도 추정부(12)는 도출한 코어 온도에 후술하는 영구자석 온도 추정부(14)에서 도출된 영구자석(221)의 온도를 차감하여 코어(211)와 영구자석(221)의 온도차를 구할 수 있다(B105).
코어 온도 추정부(12)와 유사한 방식으로, 코일 온도 추정부(13)는 코일 냉각제(240)와 추정된 코일(212)의 온도 차이를 구하고(C100) 이 차이값을 코일(212)의 열저항(
)으로 나누어 코일 냉각제(240)에 의한 코일(212)의 냉각량을 도출할 수 있다(C101).
이어, 코일 온도 추정부(13)는 도출한 냉각량에 모터 손실 연산부(11)에서 도출한 코일의 발열량을 더하여 코일(212)의 온도 변화를 발생시키는 실질 발열량을 도출한다(C102). 코일 온도 추정부(13)는 도출된 코일(212)의 실질 발열량을 적분하여 코일(212)의 온도를 변화시키는 열에너지를 산출하고(C103), 산출된 열에너지에 코일(212)의 열저항(
)을 곱하면 코일(212)의 온도를 도출할 수 있다(C104).
이어, 코일 온도 추정부(13)는 도출한 코일 온도에 후술하는 영구자석 온도 추정부(14)에서 도출된 영구자석(221)의 온도를 차감하여 코일(212)과 영구자석(221)의 온도차를 구할 수 있다(C105).
영구자석 온도 추정부(14)는 모터 손실 연산부(11)에서 연산된 영구자석 손실을 적분하여 영구자석(221)의 온도를 변화시키는 열 에너지를 구하고(D103), 열 에너지 값에 영구자석(221)의 열 저항(
)을 곱하여 영구자석 온도를 구하며(D104), 코어 온도 추정부(12)에서 연산한 코어(211)와 영구자석(221)의 온도차 값에 열 전달 계수(Qcore)를 곱한 값과, 코일 온도 추정부(13)에서 연산한 코어(211)와 영구자석(221)의 온도차 값에 열전달 계수(Qcoil)을 곱한 값을 영구자석 손실에 기반하여 연산된 영구자석 온도값에 더하면 코어(211)와 코일(212)에서의 열 전도가 고려된 영구자석 온도를 최종적으로 얻을 수 있다.
제1 철손 저감부(121)는 영구자석 온도 예측부(11)에서 추정된 영구자석 온도를 기반으로 모터의 철손을 저감하는 방식으로 모터를 제어할 수 있다.
배터리 등과 같은 직류 전원에서 제공되는 직류 전력을 이용하여 모터에 구동 전압을 제공하기 위해서는 인버터가 사용된다. 인버터는 직류 전압을 복수의 상을 갖는 교류 형태의 전압으로 변환하여 모터에 제공하는 회로로서 각 상의 교류 전압을 생성하기 위한 복수의 스위칭 소자를 포함한다. 복수의 스위칭 소자는 다양한 펄스폭 변조(PWM) 방식으로 온/오프 제어될 수 있다. 인버터의 스위칭 소자들을 PWM 제어하여 모터로 구동 전압을 공급하는 경우, 모터 내 코일에 인가되는 전압은 PWM 제어 시 스위칭 소자의 스위칭 주파수에 비례해서 변동하며, 그로 인해 코어 판재 및 영구 자석에 자속 밀도 변동이 발생 한다.
도 5는 통상의 자성체가 갖는 B-H 커브를 도시한 도면이다.
모터에 사용되는 자석 및 코어에 사용되는 금속 판재는 모두 자성체이기 때문에, PWM으로 인한 자성체의 자속 밀도 변화는 도 5에 도시된 것과 같은 히스테리시스 손실이 발생한다.
제1 철손 저감부(121)는 자속 밀도에 의한 히스테리시스 손실을 감소시키기 위해 PWM 제어의 스위칭 주파수를 낮추어 스위칭 횟수를 저감하고, 최소한의 스위칭 주파수로 낮춘 상태에서도 추가적인 철손 저감이 필요할 경우, PWM 기법을 변경하여 스위칭 회수를 더욱 감소시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치에서 제1 철손 저감부의 철손 저감 제어 기법을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 영구자석 온도 예측부(11)에서 추정된 영구자석(221)의 온도(T_Mg)가 사전 설정된 기준 온도(T_Mg_HighLmt)를 초과하여 상승할 경우(S11), 인버터 내 스위칭 소자의 스위칭 주파수(FSW)가 사전 설정된 최소 한계 주파수(FSW_LowLmt) 보다 크면(S12), 스위칭 주파수를 사전 설정된 기준 단위(dFSW) 만큼 하향 시킬 수 있다. 이러한 스위칭 주파수 하향은 영구자석(221)의 온도가 사전 설정된 기준 온도(T_Mg_HighLmt) 이하로 감소할 때까지 매 기준 시간마다 이루어 질 수 있다(S12, S13). 또한, 스위칭 주파수가 사전 설정된 최소 한계 주파수(FSW_LowLmt)에 도달할 때까지 매 기준 시간마다 스위칭 주파수의 하향이 이루어질 수 있다.
스위칭 주파수가 낮아질 경우, 단위 시간당 모터 내부 자성체의 자속 밀도 변화가 감소하기 때문에 히스테리시스 손실이 그에 비례하여 감소함으로써 철손을 저감 할 수 있다.
영구자석(221)의 온도(T_Mg)가 사전 설정된 기준 온도(T_Mg_HighLmt) 이하로 감소하지 않았으나, 스위칭 주파수가 사전 설정된 최소 한계 주파수(FSW_LowLmt)에 도달한 경우, 제1 철손 저감부(121)는 스위칭 주파수를 낮추는 것을 중단하고 PWM 제어 기법을 변경하여 동일한 스위칭 주파수 일지라도 자속 밀도 변화를 감소시켜 히스테리시스 손실을 저감할 수 있다.
예를 들어, PWM 제어 방식을 변경하여 히스테리시스 손실을 줄이는 방법으로 SVPWM(Space Vector PMW) 기법이 기 적용되고 있었던 경우에는(S14) NSPWM(Near State PWM) 기법으로 변경하고, NSPWM 기법이 기 적용되고 있던 경우에는(S16) DPWM(Discontinuous PMW) 기법으로 PWM 제어 기법을 변경함으로써 히스테리시스 손실을 저감할 수 있다.
도 7은 일반적인 고정자 좌표계에서 전압 공간 벡터의 분류를 도시한 도면이고, 도 8은 PWM 제어 방식 별 특성 공간 벡터의 스위칭 상태를 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 도 7의 영역(A1)과 영역(B1)의 교집합 공간에서 SVPWM은 단위 스위칭 주기당 6회의 스위칭 변화가 발생하는 반면 NSPWM은 4회의 스위칭 변화가 발생한다. DPWM은 NSPWM과 동일하게 4회의 스위칭 상태 변화가 발생하지만, 활성화 벡터(Active Vector) 사이에 유효 벡터가 존재하여 자성체의 자속밀도 변화가 NSPWM 보다 작아 히스테리시스 손실 측면에서 유리하다.
제1 철손 저감부(121)가 PWM 스위칭 회수를 감소시켜 자속밀도 변화를 줄임으로써 히스테리시스 손실을 저감시키는 방식으로 철손을 감소시키는 방식을 채택한데 반해, 제2 철손 저감부(122)는 자속 밀도의 변화량을 줄여서 손실을 저감하는 방식을 사용할 수 있다.
도 9는 통상적인 동기 좌표계에서 모터의 등토크 곡선과 단위 전류당 최대 토크 곡선 및 동일 토크당 최소 자속을 도시한 그래프이고, 도 10은 도 9의 등 토크 곡선 운전점 중에서 P1, P2 및 P3에서의 자속 밀도의 크기를 나타낸 그래프이며, 도 11은 도 9에 도시된 P1, P2 및 P3의 운전점에서의 B-H 곡선을 도시한 그래프이다.
도 9에서 MTPA로 표시된 곡선은 단위 전류당 최대 토크(Maximum Torque Per Ampere)곡선이며, MFPT로 표시된 곡선은 동일 토크당 최소 자속(Minimum Flux Per Torque) 곡선이다. 또한, 도 9에서, F1 내지 F3로 표시된 곡선은 동일 자속 밀도를 나타내는 좌표를 연결한 곡선으로, F1으로 표시된 곡선보다 F2로 표시된 곡선이, F2로 표시된 곡선보다 F3로 표시된 곡선의 자속 밀도가 작다.
일반적으로, 구동 모터의 전류제어는 모터가 저속으로 운전할 경우, 전압 마진이 충분하기 때문에 등토크 곡선과 단위 전류당 최대 토크 곡선과의 교점(P1)에서 전류 지령을 선정하며, 모터 속도가 증가하여 전압 마진이 충분하지 못한 경우에는 전류 지령이 단위 전류당 최대 토크 곡선에서 동일 토크당 최소 자속 곡선으로 이동한다. 이는 동일 토크당 최소 자속 곡선에 가까운 전류 지령 일수록 필요한 자속 밀도가 작기 때문이다.
이러한 통상적인 모터 제어 기법을 응용하여, 제2 철손 저감부(122)는, 도 10 및 도 11에 도시된 것과 같이, 전압 마진이 충분할 경우에도 전류 운전점(즉, 전류 지령)을 단위 전류당 최대 토크 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점에서 동일 토크당 최소 자속 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점으로 이동하여 토크를 출력할 경우, 자성체의 자속 밀도 변화 폭을 감소시킬 수 있으며 이에 따라 도 5에 도시한 것과 같은 히스테리시스 손실을 감소시킬 수 있다. 즉, 제2 철손 저감부(122)는 영구자석(221)의 온도가 사전 설정된 기준 온도 보다 높은 경우 모터의 운전점이 등토크 곡선을 따라 P1에서 P3로 이동하도록 모터의 전류 지령을 결정함으로써 자성체의 자속 밀도 변화 폭을 감소시켜 히스테리시스 손실을 감소시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치에서 제2 철손 저감부(122)가 운전점을 변경하는 기법을 설명하는 그래프이다.
제2 철손 저감부(122)는 사전에 전류 지령 변경 시작 온도와 그 보다 더 높은 전류 지령 변경 종료 온도를 정해둘 수 있다.
제2 철손 저감부(122)는, 영구자석 온도가 사전 설정된 전류 지령 변경 시작 온도가 되면, 모터 전류 지령을 단위 전류당 최대 토크 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점(P1)에서 등토크 곡선을 따라 동일 토크당 최소 자속 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점(P3)로 이동시키기 시작할 수 있다.
또한, 제2 철손 저감부(122)는, 영구자석 온도가 사전 설정된 전류 지령 종료 온도가 되면, 모터 전류 지령을 동일 토크당 최소 자속 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점(P3)에서 결정되게 할 수 있다.
본 발명은 전술한 것과 같은 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치를 이용한 철손 저감 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 방법은, 도 1에 도시된 영구자석 온도 예측부(11)가 모터의 토크지령, 모터의 구동전력을 제공하는 배터리의 전압, 모터 속도, 모터의 코어 냉각제 온도 및 모터의 코일 냉각제 온도를 기반으로 모터 내 영구자석의 온도를 추정하는 단계와, 제1 철손 저감부(121)가 추정된 영구자석의 온도와 사전 설정된 철손 저감 수행 여부를 결정하는 제1 기준 온도를 기반으로 모터의 교류 구동 전압을 생성하는 인버터 내 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 제어하여 모터의 손실을 저감시키는 제1 저감 단계 및 제2 철손 저감부(122)가 추정된 영구자석의 온도와 사전 설정된 철손 저감 수행 여부를 결정하는 제2 기준 온도를 기반으로 모터의 전류 지령을 변경하여 모터의 손실을 저감시키는 제2 저감 단계를 포함할 수 있다.
영구자석의 온도를 추정하는 단계는, 영구자석 온도 예측부(11)가 도 4에서 설명한 것과 같은 영구자석 온도 추정 기법을 수행하는 단계일 수 있다.
또한, 제1 저감 단계는, 도 6에 도시된 것과 같이 제1 철손 저감부(121)가 인버터의 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 감소시키고 사전 설정된 최소 스위칭 주파수까지 주파수가 감소된 이후에는 PWM 제어 기법을 변경하여 철손 저감 제어 기법을 수행하는 단계일 수 있다.
또한, 제2 저감 단계는 도 12에 도시한 것과 같이, 모터 내 영구자석(221)의 온도가 사전 설정된 전류지령 변경 시작 온도와 사전 설정된 전류지령 변경 종료 온도 사인 경우, 제2 철손 저감부(122)가 모터 전류 지령을 단위 전류당 최대 토크 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점(P1)에서 등토크 곡선을 따라 동일 토크당 최소 자속 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점(P3)의 값으로 결정하는 기법을 수행하는 단계일 수 있다.
각 단계의 더욱 상세한 설명은, 전술한 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치의 각 구성 요소들에 대한 상세한 설명을 통해 이미 이루어졌으므로 중복된 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치 및 방법은, 모터 내 영구자석 온도를 모터를 구성하는 요소들의 물리적인 연결 관계를 모델화 하여 예측하여, 영구자석의 온도가 불가역 감자 이상으로 상승하지 않도록 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 여러 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치 및 방법은, 영구자석의 가용 온도 범위 내에서 모터의 출력을 최대한 사용 할 수 있기에 모터의 출력을 최대한 확보할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 여러 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치 및 방법은, 차량에서 실시간으로 모터 내 영구자석의 온도를 예측하여 불가역 감자가 발생하지 않도록 영구자석의 냉각 및 모터의 출력을 제한함으로써, 불가역 감자 발생 온도가 매우 높은 고가의 영구자석을 사용하지 않고서도 최적의 성능을 이끌어 낼 수 있다. 또한, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치 및 방법은, 영구자석 온도 상승 방지를 위해 사용되던 과도하게 큰 용량의 냉각 시스템의 도입을 지양할 수 있다.
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.
11: 영구자석 온도 예측부
121: 제1 철손 저감부
122: 제2 철손 저감부 210: 고정자
211: 코어 212: 코일
220: 회전자 221: 영구자석
230: 코어 냉각제 240: 코일 냉각제
122: 제2 철손 저감부 210: 고정자
211: 코어 212: 코일
220: 회전자 221: 영구자석
230: 코어 냉각제 240: 코일 냉각제
Claims (20)
- 모터의 구동 상태를 기반으로 모터 내 영구자석의 온도를 예측하는 영구자석 온도 예측부;
상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터에 구동 전력을 제공하는 인버터 내 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 조정하는 제1 철손 저감부; 및
상기 영구자석 온도 예측 부에서 예측된 상기 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터의 전류 지령을 조정하는 제2 철손 저감부;
를 포함하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 영구자석 온도 예측부는, 상기 모터의 구동 상태를 기반으로 상기 모터의 손실을 연산하고, 연산된 상기 모터의 손실과 상기 모터의 코어를 냉각하는 냉각제의 온도와 상기 모터의 코일을 냉각하는 냉각제의 온도를 기반으로 상기 영구자석의 온도를 예측하는 것을 특징으로 하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 영구자석 온도 예측부는,
상기 모터의 회전 속도와 토크 및 상기 모터에 제공되는 구동 전력을 저장하는 배터리의 전압을 기반으로 상기 모터의 코어의 손실, 상기 모터의 코일의 손실 및 상기 영구자석의 손실을 도출하는 모터 손실 연산부;
상기 모터 손실 연산부에서 도출된 상기 영구자석의 손실에 따른 영구자석 온도를 연산하는 영구자석 온도 추정부;
상기 코어를 냉각하는 냉각제의 온도와 기 추정된 상기 코어의 온도의 차를 기반으로 상기 코어의 냉각량을 도출하고, 도출된 상기 코어의 냉각량과 상기 모터 손실 연산부에 도출된 상기 코어의 손실을 기반으로 상기 코어의 온도를 도출하며, 도출된 상기 코어의 온도에 상기 영구자석 온도 추정부에서 연산된 영구 자석 손실에 따른 영구자석 온도를 차감하여 상기 코어와 상기 영구자석의 온도차를 도출하는 코어 온도 추정부; 및
상기 코일을 냉각하는 냉각제의 온도와 기 추정된 상기 코일의 온도의 차를 기반으로 상기 코일의 냉각량을 도출하고, 도출된 상기 코일의 냉각량과 상기 모터 손실 연산부에 도출된 상기 코일의 손실을 기반으로 상기 코일의 온도를 도출하며, 도출된 상기 코일의 온도에 상기 영구자석 온도 추정부에서 연산된 영구 자석 손실에 따른 영구자석 온도를 차감하여 상기 코일과 상기 영구자석의 온도차를 도출하는 코일 온도 추정부를 포함하며,
상기 영구자석 온도 연산부는, 상기 코어와 상기 영구자석의 온도차에 상기 코어와 상기 영구자석 사이의 열 전달 계수를 곱한 값과, 상기 코어와 상기 영구자석의 온도차에 상기 코어와 상기 영구자석 사이의 열전달 계수를 곱한 값을 상기 영구자석 온도 추정부에서 연산된 영구 자석 손실에 따른 영구자석 온도에 더하여 최종 영구자석 온도를 연산하는 것을 특징으로 하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제1 철손 저감부는, 상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 기준값 보다 높은 경우, 상기 모터로 구동 전력을 공급하는 인버터의 스위칭 소자를 PWM 제어하는데 적용되는 스위칭 주파수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 제1 철손 저감부는, 상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 기준값 보다 높은 경우, 상기 스위칭 주파수를 사전 설정된 주기마다 사전 설정된 감소값으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 제1 철손 저감부는, 상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 기준값 보다 높고 상기 스위칭 주파수가 사전 설정된 기준값 이하인 경우 상기 PWM 제어 방식을 변경하는 것을 특징으로 하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 제1 철손 저감부는, 기 적용된 PWM 제어 방식이 SVPWM(Space Vector PMW) 방식인 경우 NSPWM(Near State PWM) 방식으로 변경하는 것을 특징으로 하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 제1 철손 저감부는, 기 적용된 PWM 제어 방식이 NSPWM(Near State PWM) 방식인 경우 DPWM(Discontinuous PMW) 방식으로 변경하는 것을 특징으로 하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제2 철손 저감부는, 상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 기준값 보다 높은 경우, 상기 모터의 전류 운전점이 모터 정지 좌표계 상의 단위 전류당 최대 토크 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점에서 동일 토크당 최소 자속 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점으로 이동하도록 상기 모터의 전류 지령을 조정하는 것을 특징으로 하는 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치. - 청구항 9에 있어서,
상기 제2 철손 저감부는, 전류 지령 변경 시작 온도와 그 보다 더 높은 전류 지령 변경 종료 온도를 사전에 결정하고, 상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석 온도가 상기 전류 지령 변경 시작 온도가 되면, 상기 모터 전류 지령을 모터 정지 좌표계 상의 단위 전류당 최대 토크 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점에서 등토크 곡선을 따라 동일 토크당 최소 자속 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점의 방향으로 이동시키기 시작하며, 상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 전류 지령 종료 온도가 되면, 모터 전류 지령을 동일 토크당 최소 자속 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점(P3)에서 상기 전류 지령이 결정되게 하는 것을 특징으로 하는 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 장치. - 모터의 구동 상태를 기반으로 모터 내 영구자석의 온도를 예측하는 영구자석 온도 예측 단계;
상기 영구자석 온도 예측부에서 예측된 상기 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터에 구동 전력을 제공하는 인버터 내 스위칭 소자의 스위칭 주파수를 조정하는 제1 철손 저감 단계; 및
상기 영구자석 온도 예측 부에서 예측된 상기 영구자석의 온도를 기반으로 상기 모터의 전류 지령을 조정하는 제2 철손 저감 단계;
를 포함하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 영구자석 온도 예측 단계는, 상기 모터의 구동 상태를 기반으로 상기 모터의 손실을 연산하고, 연산된 상기 모터의 손실과 상기 모터의 코어를 냉각하는 냉각제의 온도와 상기 모터의 코일을 냉각하는 냉각제의 온도를 기반으로 상기 영구자석의 온도를 예측하는 것을 특징으로 하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 영구자석 온도 예측단계는,
상기 모터의 회전 속도와 토크 및 상기 모터에 제공되는 구동 전력을 저장하는 배터리의 전압을 기반으로 상기 모터의 코어의 손실, 상기 모터의 코일의 손실 및 상기 영구자석의 손실을 도출하는 모터 손실 연산 단계;
상기 모터 손실 연산부에서 도출된 상기 영구자석의 손실에 따른 영구자석 온도를 연산하는 영구자석 온도 추정 단계;
상기 코어를 냉각하는 냉각제의 온도와 기 추정된 상기 코어의 온도의 차를 기반으로 상기 코어의 냉각량을 도출하고, 도출된 상기 코어의 냉각량과 상기 모터 손실 연산부에 도출된 상기 코어의 손실을 기반으로 상기 코어의 온도를 도출하며, 도출된 상기 코어의 온도에 상기 영구자석 온도 추정부에서 연산된 영구 자석 손실에 따른 영구자석 온도를 차감하여 상기 코어와 상기 영구자석의 온도차를 도출하는 코어 온도 추정 단계; 및
상기 코일을 냉각하는 냉각제의 온도와 기 추정된 상기 코일의 온도의 차를 기반으로 상기 코일의 냉각량을 도출하고, 도출된 상기 코일의 냉각량과 상기 모터 손실 연산부에 도출된 상기 코일의 손실을 기반으로 상기 코일의 온도를 도출하며, 도출된 상기 코일의 온도에 상기 영구자석 온도 추정부에서 연산된 영구 자석 손실에 따른 영구자석 온도를 차감하여 상기 코일과 상기 영구자석의 온도차를 도출하는 코일 온도 추정 단계를 포함하며,
상기 영구자석 온도 연산 단계는, 상기 코어와 상기 영구자석의 온도차에 상기 코어와 상기 영구자석 사이의 열 전달 계수를 곱한 값과, 상기 코어와 상기 영구자석의 온도차에 상기 코어와 상기 영구자석 사이의 열전달 계수를 곱한 값을 상기 영구자석 온도 추정부에서 연산된 영구 자석 손실에 따른 영구자석 온도에 더하여 최종 영구자석 온도를 연산하는 것을 특징으로 하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 제1 철손 저감 단계는, 상기 영구자석 온도 예측 단계에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 기준값 보다 높은 경우, 상기 모터로 구동 전력을 공급하는 인버터의 스위칭 소자를 PWM 제어하는데 적용되는 스위칭 주파수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 방법. - 청구항 14에 있어서,
상기 제1 철손 저감 단계는, 상기 영구자석 온도 예측 단계에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 기준값 보다 높은 경우, 상기 스위칭 주파수를 사전 설정된 주기마다 사전 설정된 감소값으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 방법. - 청구항 14에 있어서,
상기 제1 철손 저감 단계는, 상기 영구자석 온도 예측 단계에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 기준값 보다 높고 상기 스위칭 주파수가 사전 설정된 기준값 이하인 경우 상기 PWM 제어 방식을 변경하는 것을 특징으로 하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 방법1. - 청구항 16에 있어서,
상기 제1 철손 저감 단계는, 기 적용된 PWM 제어 방식이 SVPWM(Space Vector PMW) 방식인 경우 NSPWM(Near State PWM) 방식으로 변경하는 것을 특징으로 하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 방법. - 청구항 16에 있어서,
상기 제1 철손 저감 단계는, 기 적용된 PWM 제어 방식이 NSPWM(Near State PWM) 방식인 경우 DPWM(Discontinuous PMW) 방식으로 변경하는 것을 특징으로 하는 모터 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 제2 철손 저감 단계는, 상기 영구자석 온도 예측 단계에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 기준값 보다 높은 경우, 상기 모터의 전류 운전점이 모터 정지 좌표계 상의 단위 전류당 최대 토크 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점에서 동일 토크당 최소 자속 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점으로 이동하도록 상기 모터의 전류 지령을 조정하는 것을 특징으로 하는 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 방법. - 청구항 19에 있어서,
상기 제2 철손 저감 단계는, 전류 지령 변경 시작 온도와 그 보다 더 높은 전류 지령 변경 종료 온도를 사전에 결정하고, 상기 영구자석 온도 예측 단계에서 예측된 상기 영구자석 온도가 상기 전류 지령 변경 시작 온도가 되면, 상기 모터 전류 지령을 모터 정지 좌표계 상의 단위 전류당 최대 토크 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점에서 등토크 곡선을 따라 동일 토크당 최소 자속 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점의 방향으로 이동시키기 시작하며, 상기 영구자석 온도 예측 단계에서 예측된 상기 영구자석 온도가 사전 설정된 전류 지령 종료 온도가 되면, 모터 전류 지령을 동일 토크당 최소 자속 곡선과 등토크 곡선이 만나는 점(P3)에서 상기 전류 지령이 결정되게 하는 것을 특징으로 하는 영구자석 과온 보호를 위한 철손 저감 제어 방법.
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