KR20220164343A

KR20220164343A - 모터 구동 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20220164343A
Application number: KR1020210072994A
Authority: KR
Inventors: 빈승현; 박한희; 김성민; 최호림; 이선미; 박상우; 유태일; 장호선
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2021-06-04
Filing date: 2021-06-04
Publication date: 2022-12-13
Also published as: DE102022203830A1; CN115441805A; US20220393622A1; US11784590B2

Abstract

차량의 제1 구동륜에 동력을 제공하며 복수의 상에 각각 대응되는 복수의 권선을 갖는 제1 모터와 상기 차량의 제2 구동륜에 동력을 제공하며 복수의 상에 각각 대응되며 제1 단이 상호 접속된 복수의 권선을 갖는 제2 모터를 포함하는 차량의 모터 구동 장치가 개시된다. 상기 모터 구동 장치는, 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 제1 단에 연결되며, 복수의 제1 스위칭 소자를 포함하는 제1 인버터; 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 제2 단에 연결되며, 복수의 제2 스위칭 소자를 포함하는 제2 인버터; 상기 제2 모터의 복수의 권선 각각의 제2 단에 연결된 제3 인버터; 및 상기 복수의 제1 스위칭 소자 및 상기 복수의 제2 스위칭 소자를 동시에 펄스폭 변조 제어하는 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중, 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우 상기 제3 스위칭 소자를 펄스폭 제어하여 상기 제2 모터를 구동시키는 컨트롤러를 포함한다.

Description

모터 구동 장치 및 그 제어 방법{MOTOR DRIVING APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 모터 구동 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동륜 중 하나에 오픈 엔드 와인딩 방식의 구동이 이루어지는 모터가 연결되고 다른 구동륜에 Y 결선 방식의 구동이 이루어지는 모터가 연결된 차량에서 오픈 엔드 와인딩 제어를 위한 하나의 인버터에 고장이 발생한 경우 다른 구동륜의 제어를 통해 인버터 고장으로 인한 구동륜의 출력 저하를 보상할 수 있는 모터 구동 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 모터에 포함된 각 상의 권선은 그 일단이 하나의 인버터에 연결되고 타단이 서로 연결되어 Y-결선을 형성한다.

모터의 구동 시, 인버터 내의 스위칭 소자는 펄스폭 변조 제어에 의해 온/오프 되면서 Y-결선된 모터의 권선에 선간 전압을 인가하여 교류 전류를 생성함으로써 토크를 발생시키게 된다.

이와 같은 모터에 의해 발생하는 토크를 동력으로 이용하는 전기차 등과 같은 친환경 차량의 연비(또는 전비)는 인버터-모터의 전력 변환 효율에 의해 결정되므로, 연비 향상을 위해서는 인버터의 전력 변환 효율과 모터의 효율을 극대화하는 것이 중요하다.

인버터-모터 시스템의 효율은 주로 인버터의 전압 이용률에 의해 결정되는데, 전압 이용율이 높은 구간에서 모터 속도와 토크의 관계에 의해 결정되는 차량의 운전점이 형성되는 경우 차량의 연비가 향상될 수 있다.

그러나, 모터의 최대 토크를 증가시키기 위해 모터의 권선수를 증가시킬수록 전압 이용율이 높은 구간은 차량의 주요 운전점인 저토크 영역과 멀어지게 되어 연비가 나빠지는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 연비의 관점에서 전압 이용율이 높은 구간에 주요 운전점을 포함하도록 설계하는 경우 모터의 최대 토크에 제약이 있어 차량의 가속 발진 성능이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 당 기술분야에서는 모터의 권선 일단을 Y 결선을 통해 단락 시키는 대신 모터의 권선 양단에 각각 인버터를 연결하여 두 개의 인버터를 구동하는 오픈 엔드 와인딩(Open End Winding: OEW) 방식의 모터 구동 기법이 제안되었다.

이러한 오픈 엔드 와인딩 방식의 모터 구동 기법은 통상적인 Y 결선 구조의 모터를 구동하는 방식에 비해 상전압을 증가시켜 전압 이용율을 향상시킬 수 있고 고출력이 가능한 장점을 갖는다.

특히, 전기 자동차의 사륜 구동 시스템은 전륜 및 후륜 중 주 구동륜에 오픈 엔드 와인딩 방식으로 구동되는 모터를 이용하여 출력을 향상시키고 보조 구동륜에는 Y 결선 구조로 모터를 이용하여 보조 출력을 생성하게 함으로써 전기 자동차의 주행 효율을 향상시킬 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.

US

2009-0033253

A1

JP

6285256

B2

본 발명은, 오픈 엔드 와인딩 방식으로 구동되는 모터에 의해 동력을 발생시키는 하나의 구동륜과 Y 결선 방식으로 구동되는 모터에 의해 동력을 발생시키는 다른 구동륜을 갖는 차량에서 오픈 엔드 와인딩 방식으로 구동되는 모터에 연결되는 인버터 중 하나에 고장이 발생한 경우 안정적인 차량의 출력을 확보할 수 있는 모터 구동 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,

차량의 제1 구동륜에 동력을 제공하며 복수의 상에 각각 대응되는 복수의 권선을 갖는 제1 모터와 상기 차량의 제2 구동륜에 동력을 제공하며 복수의 상에 각각 대응되며 제1 단이 상호 접속된 복수의 권선을 갖는 제2 모터를 포함하는 차량의 모터 구동 장치에 있어서;

상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 제1 단에 연결되며, 복수의 제1 스위칭 소자를 포함하는 제1 인버터;

상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 제2 단에 연결되며, 복수의 제2 스위칭 소자를 포함하는 제2 인버터;

상기 제2 모터의 복수의 권선 각각의 제2 단에 연결된 제3 인버터; 및

상기 복수의 제1 스위칭 소자 및 상기 복수의 제2 스위칭 소자를 동시에 펄스 폭 변조 제어하는 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중, 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우 상기 제3 스위칭 소자를 펄스 폭 제어하여 상기 제2 모터를 구동 시키는 컨트롤러;

를 포함하는 모터 구동 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 오픈 엔드 와인딩 모드에서 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우, 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 제2 단을 상호 접속시키고, 상기 제1 스위칭 소자를 펄스폭 변조 제어하는 Y 결선 모드로 상기 제1 모터를 구동할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태는, 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 제2 단에 일단이 연결되고 타단이 서로 접속된 복수의 절환용 스위치를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 오픈 엔드 와인딩 모드에서 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우, 상기 복수의 절환용 스위치를 온 시키고 상기 Y 결선 모드로 상기 제1 모터를 구동할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우, 사전 설정된 전체 요구 토크를 분할하여 상기 제1 모터와 상기 제2 모터의 토크 지령으로 결정할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우, 사전 설정된 전체 요구 토크를 사전 설정된 토크 분배비에 따라 분배하여 상기 제1 모터와 상기 제2 모터의 토크 지령으로 결정할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 오픈 엔드 와인딩 모드에서 상기 제1 모터에 적용되는 제1 토크 제한값과 상기 Y 결선 모드에서 상기 제1 모터에 적용되는 제2 토크 제한값 및 상기 제3 스위칭 소자를 펄스폭 변조 제어하여 상기 제2 모터 구동하는 경우 상기 제2 모터에 적용되는 제3 토크 제한값을 저장한 토크제한 테이블을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우, 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 작거나 같고 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 작거나 같으면, 상기 제1 모터를 상기 제2 토크 제한값을 출력하도록 제어하고 상기 제2 모터를 상기 제3 토크 제한값을 출력하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우, 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 크면 상기 제2 모터의 토크 지령을 상기 제3 토크 제한값으로 변경하고 상기 제1 모터의 토크 지령을 상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값으로 결정할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 작거나 같으면, 상기 제1 모터를 상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값을 출력하도록 제어하고, 상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 크면, 상기 제1 모터를 상기 제2 토크 제한값을 출력하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우, 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 작거나 같고 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 크면, 상기 제1 모터의 토크 지령을 상기 제2 토크 제한값으로 변경하고 상기 제2 모터의 토크 지령을 상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값으로 결정할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 작거나 같으면, 상기 제2 모터를 상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값을 출력하도록 제어하고, 상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 크면, 상기 제2 모터를 상기 제3 토크 제한값을 출력하도록 제어할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은, 전술한 모터 구동 장치를 제어하는 모터 구동 방법에 있어서,

상기 컨트롤러에서, 상기 복수의 제1 스위칭 소자 및 상기 복수의 제2 스위칭 소자를 동시에 펄스폭 변조 제어하는 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중, 상기 제2 인버터에 이상이 발생한 것을 인식하는 단계;

상기 컨트롤러에서, 사전 설정된 전체 요구 토크를 분할하여 상기 제1 모터와 상기 제2 모터의 토크 지령으로 결정하는 단계; 및

상기 컨트롤러에서, 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 상기 제1 모터와 상기 제2 모터의 토크 지령을 사전 설정된 복수의 토크 제한값과 비교한 결과에 따라 수정하고 수정된 값에 기반하여 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터를 구동하는 단계;

를 포함하는 모터 구동 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 구동하는 단계는, 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 제2 단을 상호 접속시키고, 상기 제1 스위칭 소자를 펄스폭 변조 제어하는 Y 결선 모드로 상기 제1 모터를 구동할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 모터 구동 장치는 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 제2 단에 일단이 연결되고 타단이 서로 접속된 복수의 절환용 스위치를 더 포함하며, 상기 구동하는 단계는, 상기 컨트롤러에서, 상기 오픈 엔드 와인딩 모드에서 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우, 상기 복수의 절환용 스위치를 온 시키고 상기 Y 결선 모드로 상기 제1 모터를 구동할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 결정하는 단계는, 상기 사전 설정된 전체 요구 토크를 사전 설정된 토크 분배비에 따라 분배하여 상기 제1 모터와 상기 제2 모터의 토크 지령으로 결정할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 구동하는 단계는, 상기 컨트롤러에서, 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 작거나 같고 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 작거나 같으면, 상기 제1 모터를 상기 제2 토크 제한값을 출력하도록 제어하고 상기 제2 모터를 상기 제3 토크 제한값을 출력하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 구동하는 단계는, 상기 컨트롤러에서, 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 크면 상기 제2 모터의 토크 지령을 상기 제3 토크 제한값으로 변경하고 상기 제1 모터의 토크 지령을 상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값으로 결정할 수 잇다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 구동하는 단계는, 상기 컨트롤러에서, 상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 작거나 같으면, 상기 제1 모터를 상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값을 출력하도록 제어하고, 상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 크면, 상기 제1 모터를 상기 제2 토크 제한값을 출력하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 구동하는 단계는, 상기 컨트롤러에서, 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 작거나 같고 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 크면, 상기 제1 모터의 토크 지령을 상기 제2 토크 제한값으로 변경하고 상기 제2 모터의 토크 지령을 상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값으로 결정할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 구동하는 단계는, 상기 컨트롤러에서, 상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 작거나 같으면, 상기 제2 모터를 상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값을 출력하도록 제어하고, 상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 크면, 상기 제2 모터를 상기 제3 토크 제한값을 출력하도록 제어할 수 있다.

상기 모터 구동 장치 및 제어 방법에 따르면, 복수의 구동륜 각각에 구동력을 제공하도록 연결된 모터 중 하나에 모터 권선 양단에 각각 연결된 두 개의 인버터를 제어하여 구동하는 오픈 엔드 와인딩 구조의 구동 방식을 적용하는 경우, 두 인버터 중 하나의 인버터에 고장이 발생하여 해당 모터의 출력이 감소하게 되는 경우에도, 타 구동륜에 적용된 모터를 추가 구동하여 인버터 고장에 의한 출력 감소를 보상할 수 있으므로, 운전자는 자신이 원하는 가속감을 그대로 차량에서 발현시키면서 안정적인 운전성을 유지할 수 있는 효과가 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 구동 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 장치 중 오픈 엔드 와인딩 방식의 모터 구동이 이루어지는 영역을 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 장치 중 Y 결선 방식의 모터 구동이 이루어지는 영역을 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 장치에 적용된 컨트롤러를 더욱 상세하게 도시한 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 장치에 적용된 컨트롤러에 의한 토크 지령 제한 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 장치에 적용된 컨트롤러에서 사용하는 토크 지령 제한 테이블의 예를 간략히 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 제어 방법을 도시한 흐름도이다.

이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 모터 구동 장치 및 그 제어 방법을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 장치의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 장치 중 오픈 엔드 와인딩 방식의 모터 구동이 이루어지는 영역을 도시한 회로도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 장치 중 Y 결선 방식의 모터 구동이 이루어지는 영역을 도시한 회로도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 장치는, 차량의 일 구동륜에 동력을 제공하는 제1 모터(10)와 차량의 다른 구동륜에 동력을 제공하는 제2 모터(20)를 구동하기 위한 장치이다.

제1 모터(10)에 포함된 복수의 권선의 양단은 각각 제1 인버터(100)와 제2 인버터(200)에 연결됨으로써, 제1 모터(10)는 오픈 엔드 와인딩 방식으로 구동될 수 있다. 또한, 제2 모터(20)에 포함된 복수의 권선의 일단은 서로 결선되어 Y 결선 구조를 형성하고 그 타단은 제3 인버터(300)에 연결될 수 있다.

제1 인버터 내지 제3 인버터(100-300)는 공통으로 배터리(30)에 연결되어 배터리(30)로부터 제공되는 직류 전압을 인가받고 그 내부의 스위칭 소자가 펄스폭 변조 방식으로 온/오프 제어됨에 따라 제1 모터(10) 및 제2 모터(20)를 구동하기 위한 상전압을 생성할 수 있다.

더욱 구체적으로, 제1 모터(10)와 제2 모터(20)는 차량의 서로 구동륜에 각각 연결되어 연결된 구동륜으로 동력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 모터(10)는 차량의 후륜에 연결될 수 있고 제2 모터(20)는 차량의 전륜에 연결될 수 있다. 다른 예에서는 그 반대의 연결구조가 형성될 수 있다.

오픈 엔드 와인딩 구조로 제1 인버터(100) 및 제2 인버터(200)와 연결되는 제1 모터(10)는 하나의 인버터인 제3 인버터(300)와 연결되는 제2 모터(20)에 비해 더 큰 출력을 발생시키도록 제어될 수 있으므로, 주로 제1 모터(10)가 차량의 주 구동력을 발생시키기 위한 구동륜에 연결될 수 있고 제2 모터(20)가 차량의 보조 구동력을 발생시키기 위한 구동륜에 연결될 수 있다.

우선, 도 2에 도시된 것과 같은 제1 모터(10)와 제1 인버터(100) 및 제2 인버터(200)의 오픈 엔드 와인딩 구조의 연결 관계에서, 제1 모터(10)는 복수의 상에 대응되는 복수의 권선(L11-L13)을 가질 수 있으며, 제1 인버터(100)는 복수의 제1 스위칭 소자(S11-S16)를 포함하며 제1 모터(10)의 권선(L11-L13) 각각의 제1 단에 연결될 수 있고, 제2 인버터(200)는 제2 스위칭 소자(S21-S26)를 포함하며 제1 모터(10)의 권선(L11-L13) 각각의 제2 단에 연결될 수 있다.

제1 인버터(100)와 제2 인버터(200)는 배터리(30)에 저장된 직류 전력을 삼상의 교류 전력으로 변환하여 제1 모터(10)로 제공하거나, 회생 제동 시 제1 모터(10)의 회생 제동 토크 발생으로 인해 생성되는 회생 제동 에너지를 직류로 변환하여 배터리(30)로 제공할 수 있다. 이러한 직류 전력과 교류 전력 사이의 변환은 제1 인버터(100)와 제2 인버터(200)에 각각 구비된 복수의 제1 스위칭 소자(S11-S16) 및 복수의 제2 스위칭 소자(S21-S26)의 스위칭 상태를 펄스폭 변조 방식으로 제어함에 의해 수행될 수 있다.

제1 인버터(100)는 배터리(30)의 양단 사이에 연결된 직류 링크 커패시터(C_dc)에 형성된 직류 전압이 인가되는 복수의 레그(11-13)를 포함할 수 있다. 각 레그(11-13)는 제1 모터(10)의 복수의 상에 각각 대응되어 전기적 연결이 형성될 수 있다.

더욱 구체적으로 제1 레그(11)는 직류 커패시터(C_dc)의 양단 사이에 상호 직렬로 연결된 두 개의 스위칭 소자(S11, S12)를 포함하며, 두 스위칭 소자(S11, S12)의 연결 노드는 복수의 상 중 한 상에 해당하는 교류 전력이 입출력 되도록 제1 모터(10) 내 한 상의 권선(L11)의 일단에 연결될 수 있다.

마찬가지로, 제2 레그(12)는 직류 커패시터(C_dc)의 양단 사이에 상호 직렬로 연결된 두 개의 스위칭 소자(S13, S14)를 포함하며, 두 스위칭 소자(S13, S14)의 연결 노드는 복수의 상 중 한 상에 해당하는 교류 전력이 입출력 되도록 제1 모터(10) 내 한 상의 권선(L12)의 일단에 연결될 수 있다.

또한, 제3 레그(13)는 직류 커패시터(C_dc)의 양단 사이에 상호 직렬로 연결된 두 개의 스위칭 소자(S15, S16)를 포함하며, 두 스위칭 소자(S15, S16)의 연결 노드는 복수의 상 중 한 상에 해당하는 교류 전력이 입출력 되도록 제1 모터(10) 내 한 상의 권선(L13)의 일단에 연결될 수 있다.

제2 인버터(200) 역시 제1 인버터(100)와 유사한 구성을 가질 수 있다. 제2 인버터(200)는 배터리(30)의 양단 사이에 연결된 직류 링크 커패시터(C_dc)에 형성된 직류 전압이 인가되는 복수의 레그(21-23)를 포함할 수 있다. 각 레그(21-23)는 제1 모터(10)의 복수의 상에 대응되어 전기적 연결이 형성될 수 있다.

더욱 구체적으로, 제1 레그(21)는 직류 커패시터(C_dc)의 양단 사이에 상호 직렬로 연결된 두 개의 스위칭 소자(S21, S22)를 포함하며, 두 스위칭 소자(S21, S22)의 연결 노드는 복수의 상 중 한 상에 해당하는 교류 전력이 입출력 되도록 제1 모터(10) 내 한 상의 권선(L11)의 타단에 연결될 수 있다.

마찬가지로, 제2 레그(22)는 직류 커패시터(C_dc)의 양단 사이에 상호 직렬로 연결된 두 개의 스위칭 소자(S23, S24)를 포함하며, 두 스위칭 소자(S23, S24)의 연결 노드는 복수의 상 중 한 상에 해당하는 교류 전력이 입출력 되도록 제1 모터(10) 내 한 상의 권선(L12)의 타단에 연결될 수 있다.

또한, 제3 레그(23)는 직류 커패시터(C_dc)의 양단 사이에 상호 직렬로 연결된 두 개의 스위칭 소자(S25, S26)를 포함하며, 두 스위칭 소자(S25, S26)의 연결 노드는 복수의 상 중 한 상에 해당하는 교류 전력이 입출력 되도록 제1 모터(10) 내 한 상의 권선(L13)의 일단에 연결될 수 있다.

제1 인버터(100)는 제1 모터(10)의 권선(L11-L13)의 일단에 연결되고 제2 인버터(200)는 제1 모터(10)의 권선(L11-L13)의 타단에 연결된다. 즉, 제1 모터(10)의 권선(L11-L13)의 양단은 제1 인버터(100)와 제2 인버터(200)에 각각 연결되는 오픈 엔드 와인딩 구조의 전기적 연결이 형성될 수 있다.

다음으로, 도 3에 도시된 것과 같은 제2 모터(20)와 제3 인버터(300)의 연결 관계에서, 제2 모터(20)는 복수의 상에 대응되는 복수의 권선(L21-L23)을 가질 수 있으며, 제3 인버터(300)는 복수의 제3 스위칭 소자(S31-S36)를 포함하며 제2 모터(20)의 권선(L21-L23) 각각의 제1 단에 연결될 수 있고, 제2 모터(20)의 권선(L21-L23)의 타단은 서로 접속되어 중성점(N)을 형성할 수 있다.

제3 인버터(300)는 배터리(30)의 양단 사이에 연결된 직류 링크 커패시터(C_dc)에 형성된 직류 전압이 인가되는 복수의 레그(31-33)를 포함할 수 있다. 각 레그(31-33)는 제2 모터(20)의 복수의 상에 각각 대응되어 전기적 연결이 형성될 수 있다.

더욱 구체적으로 제1 레그(31)는 직류 커패시터(C_dc)의 양단 사이에 상호 직렬로 연결된 두 개의 스위칭 소자(S31, S32)를 포함하며, 두 스위칭 소자(S31, S32)의 연결 노드는 복수의 상 중 한 상에 해당하는 교류 전력이 입출력 되도록 제2 모터(20) 내 한 상의 권선(L21)의 일단에 연결될 수 있다.

마찬가지로, 제2 레그(22)는 직류 커패시터(C_dc)의 양단 사이에 상호 직렬로 연결된 두 개의 스위칭 소자(S33, S34)를 포함하며, 두 스위칭 소자(S33, S34)의 연결 노드는 복수의 상 중 한 상에 해당하는 교류 전력이 입출력 되도록 제2 모터(20) 내 한 상의 권선(L22)의 일단에 연결될 수 있다.

또한, 제3 레그(33)는 직류 커패시터(C_dc)의 양단 사이에 상호 직렬로 연결된 두 개의 스위칭 소자(S35, S36)를 포함하며, 두 스위칭 소자(S35, S36)의 연결 노드는 복수의 상 중 한 상에 해당하는 교류 전력이 입출력 되도록 제2 모터(20) 내 한 상의 권선(L23)의 일단에 연결될 수 있다.

한편, 다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 장치는 제1 모터(10) 내 권선(L11-L13)의 각각의 일단에 연결되어 권선의 일단을 선택적으로 상호 접속시킬 수 있는 복수의 절환 스위치(S42-S44)을 포함하는 절환 스위치부(400)를 더 포함할 수 있다.

절환 스위치(S42-S44) 각각의 일단은 제1 모터(10) 내 권선(L11-L13)의 일단에 각각 연결되고, 절환 스위치(S42-S44) 각각의 타단은 상호 접속될 수 있다.

이러한 연결구조에 의해, 절환 스위치(S42-S44)가 오프 되는 경우(개방 상태인 경우)에는 제1 인버터(100)와 제2 인버터(200)가 각각 제1 모터(10)의 권선(L11-L13) 양단에 연결되어 구동되고, 절환 스위치(S42-S44)이 온되는 경우(단락 상태인 경우) 제1 모터(10)의 일단이 상호 접속되어 중성점을 형성하게 된다. 즉, 절환 스위치(S42-S44)이 온되면 제1 모터(10)는 제1 인버터(100)의 제어에 의해 동작하게 되며, 제3 인버터(300)의 제어에 제2 모터(20)가 구동되는 것과 실질적으로 동일한 방식의 구동이 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 모터 구동 장치는 전술한 것과 같은 제1 내지 제3 인버터(100-300) 내의 스위칭 소자를 PWM 방식으로 스위칭 제어하는 컨트롤러(40)를 포함한다.

컨트롤러(40)는 기본적으로는 운전자가 차량에 요구하는 요구 토크를 기반으로 제1 모터(10) 및 제2 모터(20)의 구동에 의해 요구 토크가 출력될 수 있도록 제1 내지 제3 인버터(100-300)에 포함된 스위칭 소자를 펄스폭 변조 기법에 의해 스위칭 제어하는 요소이다.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 장치에 적용된 컨트롤러를 더욱 상세하게 도시한 블록 구성도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 장치에 적용된 컨트롤러(40)는, 운전자의 입력, 예를 들어 액셀러레이터 페달의 밟음량에 기반하여 각 모터들(10, 20)의 제1 토크지령을 생성하는 모터 토크지령 생성부(41)와, 인버터들(100-300)에 인가된 직류 전압과 모터들(10, 20)의 속도에 기반하여 사전 설정된 토크지령 제한값을 제1 토크지령에 적용한 제2 토크지령을 생성하는 토크제한 테이블(42)과, 제2 토크지령과 모터들(10, 20)의 자속에 기반하여 모터들(10, 20)의 전류지령(IdqRef)을 생성하는 전류 지령맵(43)과, 전류지령(IdqRef)과 모터들(10, 20)에 실제 입력되는 모터 전류(IdqAct)를 비교한 결과에 기반하여 전압지령(VdqRef)을 생성하는 전류 제어기(44)와 공간 벡터 펄스폭 변조(Space Vector Pulse Width Modulation: SVPWM) 기법을 적용하여 전압지령(VdqRef)에 대응되는 펄스폭 변조 신호를 생성하는 공간 벡터 변조부(45)와 공간 벡터 변조부(45)에서 생성된 펄스폭 변조 신호에 최소거리 과변조 기법을 적용하여 인버터들(100, 200, 300)에 포함된 스위칭 소자들(S11-S16, S21-S26, S31-S36)을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 최소거리 과변조부(46)를 포함할 수 있다. 도 4에서, 참조부호 '47'은 전류 센서 등에 의해 센싱된 모터 입력 삼상 전류(IabcAct)를 전류 제어기(44)에서 비교 가능한 dq 신호로 변환하는 좌표 변환부이다.

실제 차량에 구현되는 경우, 컨트롤러(40)는 하나 이상의 물리적 부품으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 특정 차량에서 모터 토크지령 생성부(41)는 차량 제어 유닛(Vehicle Control Unit: VCU)의 형태로 구현되고 나머지 구성들은 모터 제어 유닛(Motor Control Unit: MCU)의 형태로 구현될 수 있다. 컨트롤러(40)는 물리적인 부품의 개수나 형상에 관계없이 본 발명의 여러 실시형태를 구현하기 위한 동작을 수행하기 위한 알고리즘이 프로그래밍된 적어도 하나 이상의 프로세서와 알고리즘을 저장하고 알고리즘 수행 중 생성되는 정보나 알고리즘 수행을 위해 필요한 사전 설정 데이터가 저장되는 하나 이상의 메모리를 포함하는 요소로 이해되어야 할 것이다.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 장치에 적용된 컨트롤러에 의한 토크 지령 제한 기법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 장치에 적용된 컨트롤러에서 사용하는 토크 지령 제한 테이블의 예를 간략히 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 선행 제어 가능한 모터 토크의 최대 크기는, 모터의 회전 속도 및 모터로 삼상 전력을 제공하는 인버터에 의해 제공될 수 있는 상전압의 최대 크기에 의해 결정되는 전압 제한 타원(O1, O2)에 의해 결정될 수 있는 것을 알려져 있다. 여기서, 전압 제한 타원(O1, O2)은, 속도가 클수록, 인버터의 최대 상전압의 크기가 작을수록 그 크기가 작아진다. 이 전압 제한 타원(O1, O2) 내에서 모터 전류가 결정되는 경우 안정적인 모터의 선형 제어가 가능하게 된다.

모터가 동일한 속도로 구동되는 조건에서, 오픈 엔드 와인딩 연결 구조로 모터 권선 양측에 연결된 두 개의 인버터를 이용하여 모터를 구동하는 경우에는 모터로 제공할 수 있는 상전압의 최대값이 더 커지므로 전압 제한 타원(O1)의 크기가 Y 결전 구조의 모터를 하나의 인버터로 구동하는 경우에 형성되는 전압 제한 타원(O2) 보다 크게 된다. 전압 제한 타원이 클수록 더 큰 값의 등토크 곡선과 만나는 점(P1)에서 전류 지령을 생성할 수 있다. 여기서, 상전압의 최대값은 인버터에 인가되는 직류 전압에 의해 결정될 수 있다.

컨트롤러(40) 내 토크제한 테이블(42)은 모터의 회전 속도와 인버터에 인가되는 직류 전압의 크기에 기반하여 결정되는 토크 제한 값을 저장한 테이블이다.

토크제한 테이블(42)은, 오픈 엔드 와인딩 방식으로 제1 모터(10)를 구동하는 경우에 사용되는 토크제한 테이블(도 6 참조)과 Y 결선 방식으로 제1 모터(10)를 구동하는 경우에 사용되는 토크제한 테이블(도 7 참조)을 각각 구비할 수 있다.

도 6 및 도 7에 나타난 바와 같이, 오픈 엔드 와인딩 방식으로 제1 모터(10)를 구동하는 경우에 사용되는 토크제한 테이블은 동일한 직류 전압, 동일한 모터 회전 속도에서 Y 결선 방식으로 제1 모터(10)를 구동하는 경우에 비해 더 큰 토크 제한값을 가질 수 있다.

물론, 토크제한 테이블(42)은 Y-결선 방식으로 제3 인버터(300)에 의해 구동되는 제2 모터(20)의 제어에 적용되는 토크제한 테이블도 포함할 수 있다.

본 발명에서 컨트롤러(40)는 두 개의 인버터(100, 200)를 제어하여 제1 모터(10)를 오픈 엔드 와인딩 방식으로 구동하던 중 하나의 인버터에 이상이 발생하여 해당 인버터의 제어가 불가능하게 되는 경우, 이를 보상하기 위해 제2 모터(20)를 통해 추가 토크를 발생시킬 수 있는 지의 여부를 판단하고, 추가 토크 발생이 가능한 경우 제2 모터(20)를 제어하여 추가 토크를 발생시킴으로써 운전자가 원하는 토크로 차량을 운전할 수 있게 한다.

이를 위해, 컨트롤러(40)는 인버터 고장 발생 시 각 모터에 대해 적절한 제2 토크 지령을 새롭게 생성할 수 있다.

도 4에 도시된 전류 지령맵(43), 전류 제어기(44), 공간 벡터 펄스폭 변조부(46), 최소거리 과변조부(47) 및 좌표 변환부(47)는 당 기술분야에 이미 알려진 기술에 의해 동작하는 통상의 요소이므로 추가의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는, 컨트롤러(40)에서 수행되는 본 발명의 여러 실시형태에 따른 모터 구동 제어 방법에 대해 설명한다. 이하에서 이루어지는 본 발명의 여러 실시형태에 따른 모터 구동 제어 방법에 대한 설명을 통해 컨트롤러(40)의 동작 및 그에 따른 작용 효과가 더욱 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 8 및 도 9은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 제어 방법을 도시한 흐름도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 다른 모터 구동 제어 방법은, 컨트롤러(40)가 제1 모터(10)를 오픈 엔드 와인딩 연결 구조를 활용하여 제1 인버터(100) 및 제2 인버터(200)의 스위칭 제어에 의해 구동하던 중에(S11), 제2 인버터(200)의 고장을 인지하는 과정(S12)으로부터 시작될 수 있다.

단계(S12)에서 컨트롤러(40)는 정기적으로 수행하도록 설정된 진단 프로세스 또는 각종 센서로부터 수신되는 정보의 이상값 발생 인지 등과 같이 당 기술분야에 알려진 다양한 고장 판단 기법을 통해 제2 인버터(200)의 고장 발생을 인지할 수 있다.

컨트롤러(40)가 고장 발생을 인지하는 경우 토크제한 테이블(42)은 제1 모터(10)를 구동에 적용되는 토크제한 테이블을 오픈 엔드 와인딩 구동용 테이블(도 6에 해당)에서 Y 결선 구동용 테이블(도 7에 해당)로 변경할 수 있다. 즉, 컨트롤러(40)는 토크 제한값이 더 작은 값으로 설정된 토크제한 테이블이 적용되도록 변경할 수 있다. 이로 인해, 제1 모터(10)에서 발현되는 토크의 값을 감소하게 된다.

이어, 컨트롤러(40)는 제2 모터(20) 구동을 통해 제1 모터(10)에 의한 토크 감소를 보상하기 위해, 제2 모터(20)를 구동하기 위한 제3 인버터(300)가 정상으로 작동하는지 진단하고(S14), 제3 인버터(300)의 정상 동작이 이루어지지 못하는 경우 제1 모터(10)의 제2 토크 지령을 제1 모터(10)의 Y-결선 구조 구동에 사용되는 토크 제한값(Tref1)으로 결정할 수 있다(S15).

한편, 단계(S14)에서 컨트롤러(40)가 제3 인버터(300)의 동작이 정상적으로 이루어질 수 있는 것으로 판단한 경우, 운전자의 입력에 기반한 전체 토크 요구 토크를 사전 설정된 토크 분배비를 기반으로 분배하여 제1 모터(10) 및 제2 모터(20)에 대한 제1 토크 지령을 생성할 수 있다(S16).

여기서 토크 분배비는 4륜 구동 차량의 전후륜에 분배되는 토크의 비율을 의미하는 것으로, 제1 모터(10) 및 제2 모터(20)가 적용되는 구동륜의 위치, 차량의 속도, 차량의 가속도, 차량의 중량 및 노면 상태 등을 기반으로 분배비를 결정하는 공지의 기술을 이용하여 사전에 결정될 수 있다.

이어, 컨트롤러(40)는 토크제한 테이블(42)을 활용하여, 단계(S16)에서 재설정된 제2 모터(20)의 제1 토크 지령(T2)이 토크제한 테이블(42) 내 제2 모터(20)의 토크 제한값(Tref2) 보다 작거나 같은 값인지 확인하고(S17), 제2 모터(20)의 제1 토크 지령(T2)이 제2 모터(20)의 토크 제한값(Tref2) 보다 작거나 같은 경우 단계(S16)에서 재설정된 제1 모터(20)의 제1 토크 지령(T1)이 토크제한 테이블(42) 내 제1 모터(20)의 Y 결선 구동용 토크 제한값(Tref1) 보다 작은 값인지 확인할 수 있다(S18).

단계(S18)에서, 재설정된 제1 모터(20)의 제1 토크 지령(T1)이 토크제한 테이블(42) 내 제1 모터(20)의 Y 결선 구동용 토크 제한값(Tref1) 보다 작거나 같은 값으로 확인된 경우(S18) 단계(S16)에서 재설정한 제1 토크지령이 모두 제한값보다 작으므로, 컨트롤러(40)는 절환 스위치(S41-S43)를 모두 온 시키고(S19) 제1 토크지령을 그대로 제2 토크지령으로 설정하여 제1 인버터(100)와 제3 인버터(300)를 제어하여 제1 모터(10) 및 제2 모터(20)를 구동할 수 있다.

한편, 단계(S17)에서, 제2 모터(20)의 제1 토크 지령(T2)이 제2 모터(20)의 토크 제한값(Tref2) 보다 큰 경우, 컨트롤러(40)는 제2 모터(20)의 제2 토크 지령(T2')을 제한값(Tref2)로 결정하고, 운전자에 의한 총 요구토크(Tt)에서 제한값(Tref2)를 차감한 값을 제1 모터(10)의 제1 토크지령으로 재설정할 수 있다(S20).

이어, 컨트롤러(40)는, 단계(S20)에서 재설정된 제1 모터(10)의 제1 토크지령(T1)이 토크제한 테이블(42) 내 제1 모터(20)의 Y 결선 구동용 토크 제한값(Tref1) 보다 작거나 같은 지 판단하고 재설정된 제1 모터(10)의 제1 토크지령(T1)이 토크제한 테이블(42) 내 제1 모터(20)의 Y 결선 구동용 토크 제한값(Tref1) 보다 작거나 같은 경우에 단계(S20)에서 재설정된 제1 모터(10)의 제1 토크지령을 제2 토크지령으로 결정할 수 있다(S21).

이어, 컨트롤러(40)는 절환 스위치(S41-S43)를 모두 온 시키고(S19) 제1 모터(10)의 제2 토크지령, 즉 운전자가 요구한 총 요구토크에서 제2 모터(20)의 토크 제한값을 감산한 값을 출력하도록 제1 인버터(100)를 Y 결선 방식으로 구동하고, 제2 모터(20)를 제2 모터(20)의 토크 제한값을 출력하도록 제3 인버터(300)를 제어할 수 있다(S25).

한편, 단계(S18)에서, 제1 모터(10)의 제1 토크 지령(T1)이 제1 모터(20)의 Y 결선 구동 시 적용되는 토크 제한값(Tref1) 보다 큰 경우, 컨트롤러(40)는 제1 모터(10)의 제2 토크 지령(T1')을 토크 제한값(Tref1)로 결정하고, 운전자에 의한 총 요구토크(Tt)에서 토크 제한값(Tref1)를 차감한 값을 제2 모터(20)의 제1 토크지령으로 재설정할 수 있다(S22).

이어, 컨트롤러(40)는, 단계(S22)에서 재설정된 제2 모터(20)의 제1 토크지령(T2)이 토크제한 테이블(42) 내 제2 모터(20)의 토크 제한값(Tref2) 보다 작거나 같은 지 판단하고 재설정된 제2 모터(20)의 제1 토크지령(T2)이 토크제한 테이블(42) 내 제2 모터(20)의 토크 제한값(Tref2) 보다 작거나 같은 경우에 단계(S22)에서 재설정된 제2 모터(20)의 제1 토크지령을 제2 토크지령으로 결정할 수 있다(S23).

이어, 컨트롤러(40)는 절환 스위치(S41-S43)를 모두 온 시키고(S19) 제1 모터(10)를 Y 결선 구동시 토크 제한값(Tref1)을 출력하도록 제1 인버터(100)를 Y 결선 방식으로 제어하고, 제2 모터(20)를 운전자가 요구한 총 요구토크에서 제1 모터(10)의 Y 결선 구동 시 토크 제한값(Tref1)을 감산한 값을 출력하도록 제3 인버터(300)를 제어할 수 있다(S25).

한편, 단계(S21)에서, 재설정된 제1 모터(10)의 제1 토크지령(T1)이 토크제한 테이블(42) 내 제1 모터(20)의 Y 결선 구동용 토크 제한값(Tref1) 보다 큰 것으로 판단된 경우 및 단계(S23)에서, 재설정된 제2 모터(20)의 제1 토크지령(T2)이 토크제한 테이블(42) 내 제2 모터(20)의 토크 제한값(Tref2) 보다 큰 것으로 판단된 경우, 컨트롤러(40)는 제1 모터(10) 및 제2 모터(20)의 제2 토크지령(T1', T2')을 각각의 토크제한 테이블(42)에서 결정된 제한값(Tref1, Tref2)으로 결정할 수 있다(S24).

이어, 컨트롤러(40)는 절환 스위치(S41-S43)를 모두 온 시키고(S19), 제1 모터(10)를 Y 결선 구동시 토크 제한값(Tref1)을 출력하도록 제1 인버터(100)를 Y 결선 방식으로 제어하고, 제2 모터(20)를 토크 제한값(Tref2)를 출력하도록 제3 인버터(300)를 제어할 수 있다(S25).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 모터 구동 장치 및 그 제어 방법은, 복수의 구동륜 각각에 구동력을 제공하도록 연결된 모터 중 하나에 모터 권선 양단에 각각 연결된 두 개의 인버터를 제어하여 구동하는 오픈 엔드 와인딩 구조의 구동 방식을 적용하는 경우, 두 인버터 중 하나의 인버터에 고장이 발생하여 해당 모터의 출력이 감소하게 되는 경우에도, 타 구동륜에 적용된 모터를 추가 구동하여 인버터 고장에 의한 출력 감소를 보상할 수 있으므로, 운전자는 자신이 원하는 가속감을 그대로 차량에서 발현시키면서 안정적인 운전성을 유지할 수 있게 된다.

10: 제1 모터 20: 제2 모터
30: 배터리 40: 컨트롤러
100: 제1 인버터 200: 제2 인버터
300: 제3 인버터 400: 절환 스위치부
S11-S16: 제1 스위칭 소자 S21-S26: 제2 스위칭 소자
S31-S36: 제3 스위칭 소자 S41-S43: 절환 스위치
L11-L13, L21-L23: 권선

Claims

차량의 제1 구동륜에 동력을 제공하며 복수의 상에 각각 대응되는 복수의 권선을 갖는 제1 모터와 상기 차량의 제2 구동륜에 동력을 제공하며 복수의 상에 각각 대응되며 제1 단이 상호 접속된 복수의 권선을 갖는 제2 모터를 포함하는 차량의 모터 구동 장치에 있어서;
상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 제1 단에 연결되며, 복수의 제1 스위칭 소자를 포함하는 제1 인버터;
상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 제2 단에 연결되며, 복수의 제2 스위칭 소자를 포함하는 제2 인버터;
상기 제2 모터의 복수의 권선 각각의 제2 단에 연결된 제3 인버터; 및
상기 복수의 제1 스위칭 소자 및 상기 복수의 제2 스위칭 소자를 동시에 펄스폭 변조 제어하는 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중, 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우 상기 제3 스위칭 소자를 펄스폭 제어하여 상기 제2 모터를 구동시키는 컨트롤러;
를 포함하는 모터 구동 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 오픈 엔드 와인딩 모드에서 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우, 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 제2 단을 상호 접속시키고, 상기 제1 스위칭 소자를 펄스폭 변조 제어하는 Y 결선 모드로 상기 제1 모터를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 제2 단에 일단이 연결되고 타단이 서로 접속된 복수의 절환용 스위치를 더 포함하며,
상기 컨트롤러는, 상기 오픈 엔드 와인딩 모드에서 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우, 상기 복수의 절환용 스위치를 온 시키고 상기 Y 결선 모드로 상기 제1 모터를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우, 사전 설정된 전체 요구 토크를 분할하여 상기 제1 모터와 상기 제2 모터의 토크 지령으로 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우, 사전 설정된 전체 요구 토크를 사전 설정된 토크 분배비에 따라 분배하여 상기 제1 모터와 상기 제2 모터의 토크 지령으로 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 오픈 엔드 와인딩 모드에서 상기 제1 모터에 적용되는 제1 토크 제한값과 상기 Y 결선 모드에서 상기 제1 모터에 적용되는 제2 토크 제한값 및 상기 제3 스위칭 소자를 펄스폭 변조 제어하여 상기 제2 모터 구동하는 경우 상기 제2 모터에 적용되는 제3 토크 제한값을 저장한 토크제한 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우,
상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 작거나 같고 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 작거나 같으면, 상기 제1 모터를 상기 제2 토크 제한값을 출력하도록 제어하고 상기 제2 모터를 상기 제3 토크 제한값을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우,
상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 크면 상기 제2 모터의 토크 지령을 상기 제3 토크 제한값으로 변경하고 상기 제1 모터의 토크 지령을 상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
청구항 8에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 작거나 같으면, 상기 제1 모터를 상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값을 출력하도록 제어하고,
상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 크면, 상기 제1 모터를 상기 제2 토크 제한값을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우,
상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 작거나 같고 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 크면, 상기 제1 모터의 토크 지령을 상기 제2 토크 제한값으로 변경하고 상기 제2 모터의 토크 지령을 상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
청구항 10에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 작거나 같으면, 상기 제2 모터를 상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값을 출력하도록 제어하고,
상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 크면, 상기 제2 모터를 상기 제3 토크 제한값을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.
청구항 1의 모터 구동 장치를 제어하는 모터 구동 방법에 있어서,
상기 컨트롤러에서, 상기 복수의 제1 스위칭 소자 및 상기 복수의 제2 스위칭 소자를 동시에 펄스폭 변조 제어하는 오픈 엔드 와인딩 모드로 상기 제1 모터를 구동하던 중, 상기 제2 인버터에 이상이 발생한 것을 인식하는 단계;
상기 컨트롤러에서, 사전 설정된 전체 요구 토크를 분할하여 상기 제1 모터와 상기 제2 모터의 토크 지령으로 결정하는 단계; 및
상기 컨트롤러에서, 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 상기 제1 모터와 상기 제2 모터의 토크 지령을 사전 설정된 복수의 토크 제한값과 비교한 결과에 따라 수정하고 수정된 값에 기반하여 상기 제1 모터 및 상기 제2 모터를 구동하는 단계;
를 포함하는 모터 구동 제어 방법.
청구항 12에 있어서, 상기 구동하는 단계는,
상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 제2 단을 상호 접속시키고, 상기 제1 스위칭 소자를 펄스폭 변조 제어하는 Y 결선 모드로 상기 제1 모터를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 모터 구동 장치는 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 제2 단에 일단이 연결되고 타단이 서로 접속된 복수의 절환용 스위치를 더 포함하며,
상기 구동하는 단계는, 상기 컨트롤러에서, 상기 오픈 엔드 와인딩 모드에서 상기 제2 인버터에 이상이 발생하는 경우, 상기 복수의 절환용 스위치를 온 시키고 상기 Y 결선 모드로 상기 제1 모터를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어 방법.
청구항 12에 있어서, 상기 결정하는 단계는,
상기 사전 설정된 전체 요구 토크를 사전 설정된 토크 분배비에 따라 분배하여 상기 제1 모터와 상기 제2 모터의 토크 지령으로 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어 방법.
청구항 13에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 오픈 엔드 와인딩 모드에서 상기 제1 모터에 적용되는 제1 토크 제한값과 상기 Y 결선 모드에서 상기 제1 모터에 적용되는 제2 토크 제한값 및 상기 제3 스위칭 소자를 펄스폭 변조 제어하여 상기 제2 모터 구동하는 경우 상기 제2 모터에 적용되는 제3 토크 제한값을 저장한 토크제한 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어 방법.
청구항 16에 있어서, 상기 구동하는 단계는,
상기 컨트롤러에서, 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 작거나 같고 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 작거나 같으면, 상기 제1 모터를 상기 제2 토크 제한값을 출력하도록 제어하고 상기 제2 모터를 상기 제3 토크 제한값을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어 방법.
청구항 16에 있어서, 상기 구동하는 단계는,
상기 컨트롤러에서, 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 크면 상기 제2 모터의 토크 지령을 상기 제3 토크 제한값으로 변경하고 상기 제1 모터의 토크 지령을 상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어 방법.
청구항 18에 있어서, 상기 구동하는 단계는,
상기 컨트롤러에서, 상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 작거나 같으면, 상기 제1 모터를 상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값을 출력하도록 제어하고,
상기 전체 요구 토크에서 상기 제3 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 크면, 상기 제1 모터를 상기 제2 토크 제한값을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어 방법.
청구항 16에 있어서, 상기 구동하는 단계는,
상기 컨트롤러에서, 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 작거나 같고 상기 전체 요구 토크를 분할하여 결정된 제1 모터의 토크 지령이 상기 제2 토크 제한값 보다 크면, 상기 제1 모터의 토크 지령을 상기 제2 토크 제한값으로 변경하고 상기 제2 모터의 토크 지령을 상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어 방법.
청구항 20에 있어서, 상기 구동하는 단계는,
상기 컨트롤러에서, 상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 작거나 같으면, 상기 제2 모터를 상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값을 출력하도록 제어하고,
상기 전체 요구 토크에서 상기 제2 토크 제한값을 차감한 값으로 결정된 상기 제2 모터의 토크 지령이 상기 제3 토크 제한값 보다 크면, 상기 제2 모터를 상기 제3 토크 제한값을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어 방법.