KR20230011009A - 차량용 모터 제어 시스템 - Google Patents

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박한희
김성민
최호림
이선미
유태일
빈승현
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량 구동용 모터의 제어 정확도를 증대시키기 위한 차량용 모터 제어 시스템에 관한 것으로, 모터의 구동 제어 시 모터에 인가되는 배터리 전압(즉, 모터전압)이 변동되는 경우에도 정확한 모터 제어를 수행할 수 있는 차량용 모터 제어 시스템을 제공하는 것에 목적이 있다.

Description

차량용 모터 제어 시스템 {System for controlling motor of vehicle}
본 발명은 차량용 모터 제어 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 차량 구동용 모터의 제어 정확도를 증대시키기 위한 차량용 모터 제어 시스템에 관한 것이다.
전기자동차와 하이브리드 자동차와 같은 친환경 차량은 주행 구동력을 발생하기 위한 구동원으로 모터를 이용한다.
전기자동차의 경우 그 구동원인 모터에 전력을 공급하는 배터리의 충전시간과 더불어 상기 배터리의 1회 충전 시 주행가능거리를 확보하는 것에 주요 이슈가 있다.
전기자동차는 주행가능거리를 증대시키기 위하여 차량의 주행저항인 마찰저항과 구름저항 및 공력저항 등을 측정하는 방법으로서 코스트 다운(Coast Down) 모드 측정 방법을 사용한다.
상기 코스트 다운 모드는 차량의 속도를 일정수준(예를 들어, 약 120kph)까지 높인 후 변속기어를 중립단(N단)으로 바꿔서 차량의 가속이나 감속 없이 운전속도에 의한 관성만으로 차량이 주행하는 모드이며, 코스팅 모드라고도 한다.
전기자동차는 차량의 주행저항을 측정할 때 상기한 코스트 다운 모드에서 측정하며, 관성만으로 주행하기 위하여 모터의 영토크 제어를 수행한다.
그러나, 차량의 구동을 위한 모터가 영토크를 정확하게 출력할 수 없다면 코스트 다운 모드에서 측정한 주행저항 값도 신뢰할 수 없게 된다. 따라서 차량의 연비 평가에 대한 신뢰성을 높이기 위해서는 모터에 대한 정확한 제어가 필요하다.
한편, 전기자동차의 모터 제어 시스템은 통상 인버터로 송출되는 전류지령을 통해 모터를 제어한다.
종래에는 인버터로 송출되는 전류지령을 생성할 때 모터속도를 기반으로 생성한 토크지령을 이용하였다. 모터속도를 기반으로 토크지령을 생성하는 경우 모터 제어 측면에서 편의성이 확보되기는 하나 배터리의 전압 변동에 따른 영향을 모터 제어에 반영하지 못하는 단점이 있다.
최근 전기자동차의 모터 전원으로 사용되는 배터리가 400V급에서 800V급으로 상향되면서 충전상태(SOC: State Of Charge)에 따른 배터리의 직류전압 변동이 크게 발생하고 있다.
이에 모터속도를 기반으로 생성한 토크지령을 이용하여 모터를 제어하는 경우, 배터리의 전압 변동에 따른 영향을 반영하지 못함으로 인하여 결국 모터 제어성이 저하되고 모터의 출력토크에 편차가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 모터의 구동 제어 시 모터에 인가되는 배터리 전압(즉, 모터전압)이 변동되는 경우에도 정확한 모터 제어를 수행할 수 있는 차량용 모터 제어 시스템을 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다. 또한 본 발명의 목적은 청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 차량용 모터 제어 시스템은 차량 구동용 모터를 제어하는 모터 제어 시스템으로서 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 차량용 모터 제어 시스템은: 모터속도와 모터전압을 기반으로 역자속을 결정하도록 구성된 자속 추정부; 상기 자속 추정부에서 결정한 역자속과 상기 모터가 출력하는 모터토크를 기반으로 토크지령을 결정하도록 구성된 토크지령 생성부; 및 상기 토크지령을 기반으로 모터의 구동을 제어하도록 구성된 인버터;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 자속 추정부는 속도 산출부로부터 모터속도를 수신하며, 상기 속도 산출부는 모터의 회전자 위치를 검출하는 모터위치센서와 상기 모터위치센서에서 검출한 회전자 위치를 기반으로 모터속도를 결정하는 미분기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모터 제어 시스템은: 상기 토크지령 생성부로부터 수신한 토크지령과 상기 자속 추정부로부터 입력받은 역자속을 기반으로 전류지령을 생성하도록 구성된 전류지령 생성부; 상기 전류지령 생성부로부터 수신한 전류지령과 상기 속도 산출부로부터 수신한 모터속도 및 좌표변환부로부터 수신한 2축 전류를 기반으로 극전압지령을 생성하도록 구성된 전류제어부; 및 상기 전류제어부에서 수신한 극전압지령을 기반으로 변조전압지령을 생성하도록 구성된 전압지령 변조부;를 포함하며, 상기 인버터는 상기 변조전압지령을 기반으로 모터의 구동을 위한 3상 전류를 결정 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 좌표변환부는 인버터를 통해 모터에 인가되는 3상 전류와 상기 모터위치센서에서 검출한 모터의 회전자 위치를 기반으로 상기 2축 전류를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제의 해결 수단에 의하면 본 발명의 모터 제어 시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 모터의 구동 제어 시 모터에 인가되는 배터리 전압(즉, 모터전압)이 변동되는 경우에도 정확한 모터 제어를 수행할 수 있으며, 그에 따라 모터전압의 변동에 따른 모터토크의 편차를 저감시킬 수 있다.
둘째, 모터 제어의 정확도가 증대됨에 따라 800V급의 고전압 전력을 사용하면서 모터의 영토크 제어를 수행하는 경우에도 모터전압의 변동에 따른 모터토크의 편차를 저감시킬 수 있으며, 상기 편차를 저감시킴으로써 결국 차량의 연비 평가에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모터 제어 시스템을 나타낸 것이다.
도 2는 종래기술에 따라 모터속도를 기반으로 토크지령을 결정하는 경우의 모터 구동에 따른 모터토크를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따라 모터의 역자속을 기반으로 토크지령을 결정하는 경우의 모터 구동에 따른 모터토크를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 첨부된 도면에 표현된 구성들은 본 발명의 실시예를 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여, 먼저 종래의 모터 제어 방법을 간략하게 살펴본다.
전기자동차의 모터 제어 시스템은 통상 인버터로 송출되는 전류지령을 통해 모터를 제어한다.
종래에는 인버터로 송출되는 전류지령을 생성할 때 모터속도를 기반으로 생성한 토크지령을 이용하였다. 상기 모터속도를 기반으로 토크지령을 생성하는 경우 모터 제어 측면에서 편의성이 확보되나 배터리의 전압 변동에 따른 영향을 모터 제어에 반영하지 못하는 단점이 있다.
전기자동차의 구동용 모터로 사용되는 매입형 영구자석 동기모터(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)의 경우, 비선형성을 갖는 크로스 커플링(cross coupling) 인덕턴스의 영향으로 인하여 자속과 토크 및 전압에 오차가 발생한다. 따라서 모터 제어 시 모터에 인가되는 배터리 전압을 고려해야 한다.
또한, 전기자동차의 모터 전원으로 사용되는 배터리가 400V급에서 800V급으로 상향되면서 충전상태(SOC: State Of Charge)에 따른 배터리의 직류전압 변동이 크게 발생하고 있다. 상기 배터리의 전압 변동성이 커짐에 따라 모터 제어에 대한 배터리 전압의 영향이 증대되었다.
이에 모터속도를 기반으로 생성한 토크지령을 이용하여 모터를 제어하는 경우, 배터리의 전압 변동에 따른 영향을 반영하지 못함으로 인하여 결국 모터 제어성이 저하되고 모터의 출력토크에 편차가 발생하게 된다.
아울러, 모터의 영토크 제어 시에도 배터리의 전압 변동에 따라 토크 편차가 발생함으로 인하여 결국 차량의 연비 평가에 대한 신뢰성이 저하된다.
이에 본 발명에서는, 400V급 배터리를 이용하는 경우는 물론이고 800V급 배터리를 이용하는 경우에도, 모터 제어 시 배터리의 전압 변동에 따라 발생하는 토크 편차를 감소시킴으로써 모터를 보다 정확하게 제어할 수 있도록 한다.
첨부한 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모터 제어 시스템을 나타낸 것이다.
본 발명의 모터 제어 시스템은 인버터(10)를 이용하여 차량 구동용 모터(20)를 제어하는 시스템이며, 상기 모터(20)는 주로 매입형 영구자석 동기모터(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)가 사용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 모터 제어 시스템은 토크지령(Te*)을 생성하는 토크지령 생성부(11)와 상기 토크지령(Te*)을 기반으로 모터(20)의 구동을 제어하는 인버터(10)를 포함하여 구성된다.
토크지령 생성부(11)는 모터(20)의 역자속(λ-1)과 토크(Te)를 기반으로 토크지령(Te*)을 결정하도록 구성된다. 다시 말해, 토크지령 생성부(11)는 실시간으로 입력되는 역자속(λ-1)과 모터토크(Te)를 기반으로 토크지령(Te*)을 생성하도록 구성된다.
좀더 말하면, 토크지령 생성부(11)는 실시간으로 입력되는 모터토크(Te)를 역자속(λ-1)을 기반으로 변환하여 토크지령(Te*)을 생성할 수 있다.
상기 모터토크(Te)는 모터(20)가 출력하는 실시간 출력토크 값이고, 상기 역자속(λ-1)은 모터(20)의 구동 시 발생하는 실시간 역자속 값이다.
상기 역자속(λ-1)은 아래 식 1에 보듯이 모터속도(ωr)와 모터전압(Vdc)을 기반으로 산출할 수 있다.
식 1:
Figure pat00001
상기 모터전압(Vdc)은 차량의 직류전원장치인 배터리(미도시)로부터 모터(20)에 인가되는 직류전압이고, 모터속도(ωr)는 모터(20)의 회전속도이다. 상기 모터전압(Vdc)은 상기 배터리의 출력전압인 동시에 인버터(10)의 입력전압이다. 그리고, 상기 p.p.는 모터(20) 내에 구비된 영구자석의 개수 또는 모터(20)의 극쌍수이다. 상기 인버터(10)는 배터리로부터 공급되는 직류전력을 모터 구동을 위한 교류전력으로 변환하여 모터(20)에 전달한다.
상기 식 1을 참조하면, 토크지령 생성부(11)는 모터속도(ωr)에 비례하는 역자속(λ-1)을 기반으로 토크지령(Te*)을 결정하므로 결과적으로 모터전압(Vdc)을 반영한 토크지령(Te*)을 생성하게 된다.
따라서, 상기 토크지령 생성부(11)는 모터속도(ωr)가 변경되는 경우는 물론이고 모터전압(Vdc)이 변경되는 경우에도 모터(20)에 요구된 출력토크에 부합하는 토크지령(Te*)을 생성하게 된다.
다시 말하면, 토크지령 생성부(11)는 모터토크(Te)와 모터속도(ωr)뿐 아니라 모터전압(Vdc)에 따라 가변적으로 토크지령(Te*)을 생성하므로, 상기 토크지령(Te*)을 생성할 때 모터전압(Vdc)에 따라 모터토크(Te)에 대한 보정값을 가변적으로 결정하여 적용한 효과가 반영된다.
좀더 말하면, 상기 토크지령(Te*)은 구동 중인 모터(20)가 실시간으로 출력하는 모터토크(Te)와 상기 모터토크(Te)를 보정하기 위한 보정토크를 포함하는 토크지령이다. 상기 토크지령(Te*)은 모터토크(Te)와 상기 보정토크를 합한 토크를 모터(20)가 출력하도록 하는 제어변수로서 사용될 수 있다. 즉, 상기 토크지령(Te*)은 차량에서 요구하는 요구토크에 부합하는 토크를 모터(20)가 출력할 수 있도록 하기 위한 제어변수로 사용될 수 있다.
상기 토크지령 생성부(11)는 모터토크(Te)를 실시간으로 검출하는 토크검출수단(미도시)으로부터 모터토크(Te) 정보를 입력받을 수 있다. 또한 토크지령 생성부(11)는 자속 추정부(12)로부터 역자속(λ-1) 정보를 전송받을 수 있다. 또한 상기 토크지령 생성부(11)는 일반적으로 사용되는 룩업 테이블(lood-up table) 타입으로 구축될 수 있다.
상기 자속 추정부(12)는 모터속도(ωr)와 모터전압(Vdc)을 기반으로 역자속(λ-1) 값을 추정하여 결정하도록 구성된다.
상기 자속 추정부(12)는 속도 산출부(13)로부터 모터속도(ωr) 정보를 수신할 수 있다. 또한, 자속 추정부(12)는 모터전압(Vdc)을 실시간으로 검출하는 전압검출수단(미도시)으로부터 모터전압(Vdc) 정보를 입력받을 수 있다.
상기 자속 추정부(12)에 입력되는 모터속도(ωr)를 산출하는 속도 산출부(13)는, 모터위치센서(13a)와 미분기(13b)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 모터위치센서(13a)는 모터(20)의 회전자 위치를 실시간으로 검출하도록 구성되고, 상기 미분기(13b)는 모터위치센서(13a)로부터 회전자 위치 정보를 입력받아서 모터속도(ωr)를 산출하도록 구성된다. 즉, 상기 미분기(13b)는 모터(20)의 회전자 위치 정보를 기반으로 모터속도(ωr)를 연산 결정하도록 구성된다.
한편, 인버터(10)는 토크지령 생성부(11)의 토크지령(Te*)을 기반으로 생성한 변조전압지령(즉, 3상 전압지령)을 기반으로 모터(20)의 구동을 제어하기 위한 구동전류를 결정 제어한다.
이에 본 발명의 모터 제어 시스템은 상기 토크지령(Te*)을 기반으로 변조전압지령을 생성하기 위하여 전류지령 생성부(14)와 전류제어부(15) 및 전압지령 변조부(16)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 전류지령 생성부(14)는 토크지령 생성부(11)로부터 수신한 토크지령(Te*)과 자속 추정부(12)로부터 입력받은 역자속(λ-1)을 기반으로 전류지령(
Figure pat00002
)을 결정하도록 구성된다. 다시 말해, 전류지령 생성부(14)는 상기 역자속(λ-1)을 기반으로 상기 토크지령(Te*)을 변환하여 전류지령(
Figure pat00003
)을 생성하도록 구성된다. 상기 전류지령 생성부(14)에서 결정한 전류지령(
Figure pat00004
)은 전류제어부(15)로 전달된다.
전류제어부(15)는 상기 전류지령(
Figure pat00005
)과 모터속도(ωr) 및 2축 전류(
Figure pat00006
)를 기반으로 극전압지령(
Figure pat00007
)을 결정하도록 구성된다. 전류제어부(15)는 상기 전류지령 생성부(14)로부터 전류지령(
Figure pat00008
)을 수신하고 속도 산출부(13)로부터 모터속도(ωr)를 전달받는다. 또한, 전류제어부(15)는 좌표변환부(17)로부터 2축 전류(
Figure pat00009
)를 입력받는다.
상기 좌표변환부(17)는 인버터(10)를 통해 모터(20)에 인가되는 구동전류(즉, 3상 전류)와 모터위치센서(13a)에서 검출한 모터(20)의 회전자 위치를 기반으로 2축 전류(
Figure pat00010
)를 생성하도록 구성된다. 좀더 말하면, 좌표변환부(17)는 모터위치센서(13a)에서 검출한 모터(20)의 회전자 위치를 기반으로 인버터(10)가 모터(20)에 인가하는 3상 전류를 변환하여서 2축 전류(
Figure pat00011
)를 생성하며 상기 2축 전류(
Figure pat00012
)를 전류제어부(15)에 전달한다.
상기 전류제어부(15)에서 출력되는 극전압지령(
Figure pat00013
)은 전압지령 변조부(16)에 전달된다. 이러한 전류제어부(15)는 극전압지령 생성부라고 칭할 수도 한다.
전압지령 변조부(16)는 상기 전류제어부(15)로부터 수신한 극전압지령(
Figure pat00014
)을 기반으로 인버터(10)를 제어하기 위한 변조전압지령을 결정하도록 구성된다. 전압지령 변조부(16)는 인버터(10)가 모터(20)로 출력하는 구동전류에 부합하는 지령이자 토크지령 생성부(11)의 토크지령(Te*)에 부합하는 전압지령으로서 상기 변조전압지령을 생성한다.
전압지령 변조부(16)는 상기 변조전압지령을 인버터(10)에 전달함으로써 결과적으로 모터(20)의 구동전류를 결정 제어하게 된다.
구체적으로, 전압지령 변조부(16)는 PWM(pulse width modulation) 제어를 통해 상기 극전압지령(
Figure pat00015
)을 변환하여 상기 변조전압지령을 생성한다. 상기 변조전압지령은 제1전압지령(Vas*)과 제2전압지령(Vbs*) 및 제3전압지령(Vcs*)의 조합으로 구성된다. 상기 제1전압지령(Vas*)은 인버터(10)를 통해 모터(20)에 인가되는 3상 전류 중 제1전류(ia)에 부합하는 지령이고, 상기 제2전압지령(Vbs*)은 인버터(10)를 통해 모터(20)에 인가되는 3상 전류 중 제2전류(ib)에 부합하는 지령이고, 상기 제3전압지령(Vcs*)은 인버터(10)를 통해 모터(20)에 인가되는 3상 전류 중 제3전류(ic)에 부합하는 지령이다.
상기 제1전압지령(Vas*)과 제2전압지령(Vbs*) 및 제3전압지령(Vcs*)는 서로 120°씩 위상차가 있으며, 상기 전압지령 변조부(16)는 제1전압지령(Vas*)과 제2전압지령(Vbs*) 및 제3전압지령(Vcs*)을 인버터(10)에 동시 전달한다.
인버터(10)는 상기 전압지령 변조부(16)로부터 입력받은 변조전압지령을 기반으로 모터(20)에 공급되는 구동전류(즉, 3상 전류)를 결정 제어하도록 구성된다. 즉, 인버터(10)는 상기 변조전압지령을 기초로 배터리로부터 인가되는 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 모터(20)로 전달한다.
인버터(10)에서 모터(20)로 출력되는 3상 교류전류는 120°씩 위상차가 있는 제1전류(ia)와 제2전류(ib) 및 제3전류(ic)로 구성된다.
인버터(10)는 모터(20)에 연결된 3선(three-wire)을 통해 모터(20)에 3상 전류를 인가한다. 상기 인버터(10)로부터 3상 전류를 인가받은 모터(20)는 토크지령 생성부(11)의 토크지령(Te*)에 부합하는 토크를 출력하도록 구동하게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 모터 제어 시스템은, 역자속(λ-1)을 기반으로 결정한 토크지령(Te*)을 이용하여 모터(20)를 제어하므로 모터속도(ωr)뿐만 아니라 모터전압(Vdc)을 입력변수로 하여 모터(20)의 구동전류를 제어하게 된다.
그에 따라 상기 모터 제어 시스템은, 모터전압(Vdc)이 변동되는 경우, 모터토크(Te)와 모터속도(ωr)가 변경되지 않더라도, 변동된 모터전압(Vdc)에 부합하는 토크지령(Te*)을 결정하고 그러한 토크지령(Te*)을 기반으로 모터(20)를 제어함으로써 제어 정확도를 증대시킬 수 있다.
이러한 모터 제어 시스템은 800V급의 고전압 전력을 공급받아 모터(20)를 제어하는 경우에도 모터전압(Vdc)에 따른 모터 제어가 실현되기 때문에 결과적으로 모터전압(Vdc)에 따른 모터토크 편차를 저감시켜 최소화할 수 있다.
예를 들어, 상기 모터 제어 시스템은 800V급의 고전압 전력을 사용하면서 모터(20)의 영토크 제어를 수행하는 경우 모터전압(Vdc)에 따른 모터(20)의 출력토크 편차를 저감시켜 최소화할 수 있으며, 상기 편차를 저감시킴으로써 결국 차량의 연비 평가에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
아울러, 본 발명의 모터 제어 시스템을 구성하는 토크지령 생성부(11), 전류지령 생성부(14), 전류제어부(15), 전압지령 변조부(16), 자속 추정부(12), 미분기(13b), 좌표변환부(17), 인버터(10) 등은, 설정된 프로그램에 의해서 동작하는 소프트웨어 모듈로 구성되거나, 또는 전자소자들로 구성되는 하드웨어 모듈로 구성되거나, 또는 상기 소프트웨어 모듈과 하드웨어 모듈이 조합된 조합모듈로 구성될 수 있다.
첨부된 도 2는 종래기술에 따라 모터속도를 기반으로 토크지령을 결정하는 경우의 모터 구동에 따른 모터토크를 나타낸 그래프이고, 도 3은 본 발명에 따라 모터의 역자속을 기반으로 토크지령을 결정하는 경우의 모터 구동에 따른 모터토크를 나타낸 그래프이다. 도 2 및 도 3은 800V급의 전력을 공급받아 모터를 제어하는 경우의 모터토크와 모터속도 및 토크보정값을 나타낸 것이다.
여기서, 모터전압은 전기자동차 구동용 모터에 전력을 공급하는 배터리의 직류전압이자 상기 배터리의 직류전력을 교류전력으로 변환하여 상기 모터에 전달하는 인버터의 입력전압을 의미한다.
도 2를 보면, 종래기술에 따라 모터속도를 기반으로 결정한 토크지령을 이용하여 모터를 제어하는 경우, 모터속도가 증가할수록 모터전압에 따라 모터의 출력토크에 편차가 발생하는 것을 확인할 수 있으며, 또한 모터전압이 변경되는 경우에도 동일한 토크보정값이 적용되는 것을 확인할 수 있다.
도 2에서 G1은 모터전압이 450V인 경우 모터속도에 따른 모터토크를 나타낸 그래프이고, G2는 모터전압이 600V인 경우 모터속도에 따른 모터토크를 나타낸 그래프이고, G3는 모터전압이 750V인 경우 모터속도에 따른 모터토크를 나타낸 그래프이며, G4는 시간에 따른 모터속도를 나타낸 그래프이고, G5는 모터속도에 따라 모터토크를 보정하기 위한 토크보정값(즉, 보정토크)을 나타낸 그래프이다. 이때 상기 G1 내지 G3의 모터토크는 상기 G5의 토크보정값이 반영된 토크값이다.
도 2를 보면, 모터속도가 증가할수록 G1의 모터토크와 G2의 모터토크 및 G3의 모터토크 간에 편차가 증가함을 확인할 수 있으며, 모터속도가 11,000rpm 일 때 G1의 모터토크와 G3의 모터토크 간에 약 -2.5Nm의 편차가 존재함을 확인할 수 있다.
또한 도 2를 보면, 모터전압이 변경되는 경우(G1, G2, G3 참조)에도 G5의 토크보정값이 동일하게 적용되는 것을 확인할 수 있다.
반면, 도 3에 보듯이, 본 발명에 따라 모터의 역자속을 기반으로 결정한 토크지령을 이용하여 모터를 제어하는 경우, 모터전압에 따라 모터의 출력토크에 편차가 발생하기는 하나 모터속도가 증가하더라도 모터전압에 따른 모터의 출력토크 간 편차가 도 2 대비 크게 감소한 것을 확인할 수 있다.
도 3에서 G6은 모터전압이 450V인 경우 모터속도에 따른 모터토크를 나타낸 그래프이고, G7은 모터전압이 600V인 경우 모터속도에 따른 모터토크를 나타낸 그래프이고, G8은 모터전압이 750V인 경우 모터속도에 따른 모터토크를 나타낸 그래프이며, G9는 시간에 따른 모터속도를 나타낸 그래프이고, G10 내지 G12는 모터속도에 따라 모터토크를 보정하기 위한 토크보정값(즉, 보정토크)을 나타낸 것이다. 다시 말해, G10은 G6의 모터토크를 보정하기 위한 보정토크를 나타낸 것이고, G11은 G7의 모터토크를 보정하기 위한 보정토크를 나타낸 것이고, G12는 G8의 모터토크를 보정하기 위한 보정토크를 나타낸 것이다. 이때, 상기 G6 내지 G8의 모터토크는 상기 G10 내지 G12의 토크보정값이 각각 반영된 토크값이다.
도 3을 보면, G6의 모터토크와 G7의 모터토크 및 G8의 모터토크 간에 편차가 존재하기는 하나, 모터속도가 11,000rpm 일 때 G6의 모터토크와 G7의 모터토크 간에 약 0.45Nm의 작은 편차가 존재하며, G6의 모터토크와 G8의 모터토크 간에는 0.45Nm보다 더 작은 편차가 존재함을 확인할 수 있다. 이와 같이 모터토크의 편차가 감소한 것은 모터 제어 시 모터전압에 따라 토크보정값이 가변 적용되기 때문이다.
또한 도 3을 보면, 모터전압이 변경되는 경우(G6, G7, G8 참조) 서로 다른 토크보정값이 적용되는 것을 확인할 수 있다. 모터전압이 450V인 경우 G10에 따라 결정되는 토크보정값이 사용되고, 모터전압이 600V인 경우 G11에 따라 결정되는 토크보정값이 사용되고, 모터전압이 750V인 경우 G12에 따라 결정되는 토크보정값이 사용되는 것을 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 또한 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 인버터
11 : 토크지령 생성부
12 : 자속 추정부
13 : 속도 산출부
13a : 모터위치센서
13b : 미분기
14 : 전류지령 생성부
15 : 전류제어부
16 : 전압지령 변조부
17 : 좌표변환부
20 : 모터

Claims (4)

  1. 차량 구동용 모터를 제어하는 모터 제어 시스템으로서,
    모터속도와 모터전압을 기반으로 역자속을 결정하도록 구성된 자속 추정부;
    상기 자속 추정부에서 결정한 역자속과 상기 모터가 출력하는 모터토크를 기반으로 토크지령을 결정하도록 구성된 토크지령 생성부; 및
    상기 토크지령을 기반으로 모터의 구동을 제어하도록 구성된 인버터;
    를 포함하는 차량용 모터 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자속 추정부는 속도 산출부로부터 모터속도를 수신하며, 상기 속도 산출부는 모터의 회전자 위치를 검출하는 모터위치센서와 상기 모터위치센서에서 검출한 회전자 위치를 기반으로 모터속도를 결정하는 미분기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 토크지령 생성부로부터 수신한 토크지령과 상기 자속 추정부로부터 입력받은 역자속을 기반으로 전류지령을 생성하도록 구성된 전류지령 생성부;
    상기 전류지령 생성부로부터 수신한 전류지령과 상기 속도 산출부로부터 수신한 모터속도 및 좌표변환부로부터 수신한 2축 전류를 기반으로 극전압지령을 생성하도록 구성된 전류제어부; 및
    상기 전류제어부에서 수신한 극전압지령을 기반으로 변조전압지령을 생성하도록 구성된 전압지령 변조부;
    를 포함하며, 상기 인버터는 상기 변조전압지령을 기반으로 모터의 구동을 위한 3상 전류를 결정 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 좌표변환부는 인버터를 통해 모터에 인가되는 3상 전류와 상기 모터위치센서에서 검출한 모터의 회전자 위치를 기반으로 상기 2축 전류를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 모터 제어 시스템.
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