KR20240050076A - 모터 구동 시스템 및 그의 제어 방법 - Google Patents

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탁병오
김성민
최호림
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Abstract

제1 구동륜에 대응되는 제1 모터가 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 일단에 연결된 제1 인버터에 의해 구동되는 제1 구동 모드와, 상기 제1 인버터 및 상기 복수의 권선 각각의 타단에 연결되어 선택적으로 동작하는 제2 인버터에 의해 구동되는 제2 구동 모드 중 상기 제2 구동 모드로 상기 제1 모터가 구동 중인 경우 상기 제2 인버터의 고장 여부를 판단하는 단계; 상기 제2 인버터의 고장이 발생한 경우, 상기 제1 모터가 상기 제1 구동 모드로 동작하도록 구동 모드를 변경하는 단계; 및 상기 제1 모드에서 상기 제1 모터의 출력 제한을 완화하는 단계;를 포함하는 모터 구동 시스템 및 그의 제어 방법이 소개된다.

Description

모터 구동 시스템 및 그의 제어 방법 {MOTOR DRIVING SYSTEM AND CONTROL METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 제1 구동륜에 대응되고 단일 인버터 또는 복수의 인버터로의 구동 모드를 선택하여 동작하는 제1 모터가 구비된 모터 구동 시스템에 있어서, 제1 모터와 연결된 복수의 인버터 중 어느 하나의 인버터에서 고장이 발생한 경우 제1 모터의 출력을 조절하는 모터 구동 시스템의 제어 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 모터를 구동하여 차량의 동력을 생산함으로써 배터리와 모터 및 배터리의 전력을 모터 구동에 요구되는 전력으로 변환하는 인버터가 필수적으로 구비된다.
일반적으로, 모터에 포함된 각 상의 복수의 권선은 그 일단이 하나의 인버터에 연결되고 타단이 서로 연결되는 형태(이른바, Y-결선)를 형성하고 있다. 모터의 구동시 인버터 내의 스위칭 소자는 펄스폭 변조(PWM : Pulse Width Modulation) 제어에 의해 ON/OFF 되면서 Y-결선된 모터의 권선에 전압을 인가하여 교류 전류를 생성함으로써 모터의 토크를 발생시키게 된다.
그러나, Y-결선된 모터의 회전시 역기전력이 발생하고, 모터의 RPM이 증가함에 따라 역기전력이 커져 모터의 최대 출력이 제한됨에 따라 차량의 가속 성능이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 모터의 최대 토크를 증가시키기 위해 모터의 권선수를 증가시킬수록 전압 이용율이 높은 구간은 저토크 영역과 멀어지게 되어 연비가 나빠지는 문제가 발생할 수 있다.
이에, 하나의 모터로 저출력 및 고출력 구간을 모두 커버하면서도 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 모터 구동 기술이 요구됨에 따라, 최근에는 두 개의 인버터와 모드 절환 스위치를 이용하여 하나의 모터를 서로 다른 두 모드로 구동하는 기술이 도입되고 있다. 모터에 포함된 복수의 권선의 일단이 제1 인버터에 연결되고, 타단이 제2 인버터에 연결되어 개방형 권선 형태를 형성할 수 있다. 저출력 영역에서 절환 스위치를 ON하여 모터가 Y-결선된 형태로 동작하는 모드를 CEW(Closed End Winding) 모드, 고출력 영역에서 절환 스위치를 OFF하여 모터가 개방형 권선 형태로 동작하는 모드를 OEW(Open End Winding) 모드라 명명할 수 있다.
그러나, 모터가 OEW 모드로 구동 중 모터의 복수의 권선 타단에 연결된 제2 인버터에서 고장이 발생할 경우, 운전자의 요구 출력에 대응되는 모터의 토크 및 전류 지령을 만들기 위한 모터의 상 전압 합성이 불가하게 되고, 제2 인버터에서의 고장으로 인한 전류 제어 불가에 따른 운전자의 요구 출력을 만족시키지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2021-0027673 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 제1 구동륜에 대응되고 단일 인버터 또는 복수의 인버터로의 구동 모드를 선택하여 동작하는 제1 모터가 구비된 모터 구동 시스템에 있어서, 제1 모터와 연결된 복수의 인버터 중 어느 하나의 인버터에서 고장이 발생한 경우 제1 모터의 출력을 조절하여 운전자의 요구 출력을 만족시키는 모터 구동 시스템의 제어 방법을 제공하고자 함이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 제어 방법은, 제1 구동륜에 대응되는 제1 모터가 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 일단에 연결된 제1 인버터에 의해 구동되는 제1 구동 모드와, 상기 제1 인버터 및 상기 복수의 권선 각각의 타단에 연결되어 선택적으로 동작하는 제2 인버터에 의해 구동되는 제2 구동 모드 중 상기 제2 구동 모드로 상기 제1 모터가 구동 중인 경우 상기 제2 인버터의 고장 여부를 판단하는 단계; 상기 제2 인버터의 고장이 발생한 경우, 상기 제1 모터가 상기 제1 구동 모드로 동작하도록 구동 모드를 변경하는 단계; 및 상기 제1 구동 모드에서 상기 제1 모터의 출력 제한을 완화하는 단계;를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 고장 여부를 판단하는 단계는 상기 제2 구동 모드로 동작시 상기 제2 인버터에 입력된 PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 따른 상기 제2 인버터의 동작 여부를 기반으로 상기 제2 인버터의 고장 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 구동 모드를 변경하는 단계는 상기 제2 인버터의 고장이 발생한 경우, 상기 제2 인버터에 대한 제어를 오프하는 단계; 및 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 타단을 상호 단락시키는 단계;를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 출력 제한을 완화하는 단계는 상기 제1 구동 모드에서 적어도 일부 RPM 영역에 대하여 RPM에 따라 기 설정된 상기 제1 모터의 제1 토크보다 높은 제2 토크로 상기 제1 모터의 토크 상한을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 토크 상한을 조정하는 단계는 상기 조정된 토크 상한을 기 설정된 시간동안 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 기 설정된 시간은 상기 조정된 토크 상한을 적용하는 특정 주행 모드에 적용되는 제1 시간보다 긴 제2 시간으로 설정될 수 있다.
예를 들어, 상기 토크 상한을 조정하는 단계는 상기 토크 상한의 조정에 따른 경고 정보를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 출력 제한을 완화하는 단계는 제2 구동륜에 대응되는 제2 모터의 출력 제한을 완화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 모터의 복수의 권선 각각은 일단이 제3 인버터와 연결되고, 타단이 서로 접속될 수 있다.
예를 들어, 상기 출력 제한을 완화하는 단계는 상기 제1 모터와 상기 제2 모터 각각에 대한 출력 제한의 완화 여부에 기반하여 요구 토크를 상기 제1 모터와 상기 제2 모터에 분배하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기의 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 시스템은, 제1 구동륜에 대응되고, 복수의 권선을 갖는 제1 모터; 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 일단에 연결된 제1 인버터; 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 타단에 연결되어 선택적으로 동작하는 제2 인버터; 및 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터를 제어하는 제1 제어기;를 포함하고, 상기 제1 제어기는 상기 제1 모터가 상기 제1 인버터에 의해 구동되는 제1 구동 모드와 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터에 의해 구동되는 제2 구동 모드 중 상기 제2 구동 모드로 구동 중인 경우 상기 제2 인버터의 고장을 감지하면 상기 제1 모터가 상기 제1 구동 모드로 동작하도록 구동 모드를 변경하고, 상기 제1 구동 모드에서 상기 제1 모터의 출력 제한을 완화할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 제어기는 상기 제2 구동 모드로 동작시 상기 제2 인버터에 입력된 PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 따른 상기 제2 인버터의 동작 여부를 기반으로 상기 제2 인버터의 고장 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 제어기는 상기 제2 인버터의 고장이 발생한 경우, 상기 제2 인버터에 대한 제어를 오프하고, 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 타단을 상호 단락시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 구동 모드에서 적어도 일부 RPM 영역에 대하여 RPM에 따라 기 설정된 상기 제1 모터의 제1 토크보다 높은 제2 토크로 상기 제1 모터의 토크 상한을 조정하는 제2 제어기;를 더 포함하고, 상기 제1 제어기는 상기 제2 제어기에서 조정된 상기 제1 모터의 토크 상한을 기반으로 상기 제1 모터의 출력 제한을 완화할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 제어기는 상기 조정된 토크 상한을 기 설정된 시간동안 유지할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 제어기는 상기 토크 상한의 조정에 따른 경고 정보를 출력할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 제어기는 제2 구동륜에 대응되는 제2 모터의 출력 제한을 완화할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 제어기는 상기 제1 모터와 상기 제2 모터 각각에 대한 출력 제한의 완화 여부에 기반하여 요구 토크를 상기 제1 모터와 상기 제2 모터에 분배할 수 있다.
본 발명의 모터 구동 시스템 및 그의 제어 방법에 따르면, 제1 모터와 연결되어 선택적으로 동작하는 제2 인버터의 고장으로 인해 제1 모터가 제1 인버터와 연결된 모드로 주행할 경우 차량에 구비된 제1 구동륜 및 제2 구동륜에 대응되는 제1 모터 및 제2 모터의 토크 상한을 조정함으로써 운전자가 요구하는 가속 성능을 만족시킬 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 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 모터에 대응되는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 모터에 대응되는 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 구동 모드별 RPM에 대응되는 토크 상한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 제어를 수행하는 복수의 제어기의 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 구동 모드별 RPM에 대응되는 제한이 완화된 토크 상한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 7 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 제어 방법의 순서도이다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit), 차량 통합 제어기(VCU: Vehicle Control Unit) 등의 명칭에 포함된 유닛(Unit) 또는 제어 유닛(Control Unit)은 차량 특정 기능을 제어하는 제어 장치(Controller)의 명명에 널리 사용되는 용어일 뿐, 보편적 기능 유닛(Generic function unit)을 의미하는 것은 아니다. 예컨대, 각 제어기는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
먼저, 도 1을 참조하여 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 구성을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 모터 구동 시스템은 차량의 구동륜(전륜 및 후륜) 각각에 대응되어 구비된 복수의 모터(110, 120), 제1 모터(110)에 대응되어 구비된 제1 인버터(130) 및 제2 인버터(140), 제2 모터(120)에 대응되어 구비된 제3 인버터(150), 배터리(160), 모터 제어기(MCU, 170) 및 차량 통합 제어기(VCU, 180)를 포함할 수 있다. 도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 구성 요소를 위주로 나타낸 것으로, 실제 모터 구동 시스템의 구현에 있어서는 이보다 더 적거나 많은 구성 요소를 포함할 수 있음은 물론이다.
이하 각 구성 요소를 설명한다.
복수의 모터(110, 120)는 차량의 구동륜(전륜 및 후륜) 각각에 대응되도록 구비될 수 있으며, 그 중 하나의 모터는 복수의 권선 각각의 일단과 타단에 복수의 인버터와 연결될 수 있다. 본 발명에서는 실시예로써 제1 구동륜에 대응되는 제1 모터(110)의 복수의 권선 각각의 일단에 제1 인버터(130)가 연결되고, 제1 모터(110)의 복수의 권선 각각의 타단에 제2 인버터(140)가 연결될 수 있다. 그리고, 제2 구동륜에 대응되는 제2 모터(120)의 복수의 권선 각각의 일단에는 제3 인버터(150)가 연결될 수 있다.
복수의 인버터(130, 140, 150)는 배터리(160)와 연결될 수 있으며, 복수의 모터(110, 120) 각각의 구동 모드에 따라 복수의 모터(110, 120) 각각에 필요한 전력을 배터리(160)로부터 제공할 수 있다. 이때, 복수의 인버터(130, 140, 150)는 배터리(160)에서 출력된 직류전력을 교류전력으로 변화하여 복수의 모터(110, 120) 각각에 제공할 수 있다. 이하 도 2 내지 3을 참조하여 복수의 모터(110, 120) 각각의 구동 모드에 대해 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 모터에 대응되는 회로도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 모터에 대응되는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 제1 모터(110)의 복수의 권선 각각의 일단에 연결된 제1 인버터(130)는 복수의 스위칭 소자를 포함할 수 있고, 제1 모터(110)의 복수의 권선 각각의 타단에 연결된 제2 인버터(140)도 복수의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 그리고, 제1 모터(110)의 복수의 권선 각각의 타단과 제2 인버터(140) 사이에는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 절환 스위치(190)가 구비될 수 있다. 절환 스위치(190)가 구비됨으로써 제1 모터(110)의 복수의 권선 각각의 타단에 연결된 제2 인버터(140)의 동작 여부를 선택적으로 조절할 수 있다. 또한, 제1 인버터(130)와 제2 인버터(140)는 배터리(160)에 저장된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 제1 모터(110)에 제공할 수 있으며, 이러한 직류전력과 교류전력 사이의 변환은 제1 인버터(130)와 제2 인버터(140)에 구비된 복수의 스위칭 소자의 펄스폭 변조(PWM : Pulse Width Modulation) 제어에 의해 수행될 수 있다.
이러한 연결구조에서, 절환 스위치(190)가 ON되면 제1 모터(110)의 복수의 권선 타단은 상호 전기적인 접속을 형성하고, 제2 인버터(140)를 비활성화 하여 제1 인버터(130)의 복수의 스위칭 소자만 펄스폭 변조 제어를 통해 스위칭하는 제1 구동 모드(예컨대, Closed End Winding 모드 또는 CEW 모드)로 제1 모터(110)가 구동할 수 있다. 절환 스위치(190)가 OFF되면 제1 모터(110)의 복수의 권선의 양단은 각각 제1 인버터(130)와 제2 인버터(140)에 전기적 연결이 형성되어 제2 구동 모드(예컨대, Open End Winding 모드 또는 OEW 모드)로 제1 모터(110)가 구동할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제2 모터(120)는 제2 모터(120)의 복수의 권선 각각의 일단에 제3 인버터(150)가 연결되고, 제3 인버터(150)는 제1 인버터(130) 또는 제2 인버터(140)와 동일한 형태의 복수의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 그러나, 제2 모터(120)의 복수의 권선 각각의 타단이 서로 접속됨으로써 제2 모터(120)는 제3 인버터(150)와 연결된 제1 구동 모드(예컨대, CEW 모드)로 구동할 수 있다. 이는 제1 모터(110)가 제1 인버터(130)와 연결되어 구동하는 제1 구동 모드와 명칭은 동일하나, 제1 구동 모드에서 출력되는 제1 모터(110)와 제2 모터(120)의 토크 간에는 차이가 존재할 수 있다.
한편, 도 2 내지 3을 참조하면, 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)에 대응되는 회로도는 차량의 각 구동륜에 대응되어 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1 모터(110)에 대응되는 회로도는 차량의 전륜에 대응될 수 있으며, 제2 모터(120)에 대응되는 회로도는 차량의 후륜에 대응될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 각 모터에 대응되는 차량의 구동륜은 달라질 수 있음은 물론이다. 또한, 배터리(160)는 각 모터(110, 120)에 대응되도록 복수개로 존재할 수 있지만, 이는 예시적인 것으로 도 1과 같이 하나의 배터리(160)를 통해 복수의 모터(110, 120) 각각에 전력이 제공될 수 있음은 물론이다.
다시 도 1로 돌아와서, 모터 제어기(MCU, 170)는 각 모터(110, 120)의 모터각, 상전압, 상전류, 요구 토크 등을 기반으로 게이트 구동 유닛(Gate Drive Unit, 미도시)을 펄스폭 변조(PWM) 형태의 제어 신호로 제어할 수 있으며, 게이트 구동 유닛은 그에 따라 각 모터(110, 120)를 구동하는 복수의 인버터(130, 140, 150)를 제어할 수 있다. 특히, 모터 제어기(170)는 각 모터(110, 120)의 구동 모드를 판단하고, 각 구동 모드에 해당하는 전류 지령을 생성하여 펄스폭 변조(PWM) 형태의 제어 신호로 출력할 수 있다. 예를 들어, 모터 제어기(170)는 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)가 CEW 모드로 구동 중인 경우에는 CEW 모드에 해당하는 펄스폭 변조 형태의 제어 신호로 제1 인버터(130) 또는 제3 인버터(150)를 제어할 수 있다. 그리고, 제1 모터(110)가 OEW 모드로 구동 중인 경우에는 OEW 모드에 해당하는 펄스폭 변조 형태의 제어 신호로 제1 인버터(130) 및 제2 인버터(140)를 제어할 수 있다.
차량 통합 제어기(VCU, 180)는 가속 페달 센서(APS : Accelerator pedal Position Sensor, 미도시)의 APS 값에 따라 요구 구동력을 판단할 수 있다. 차량 통합 제어기(180)는 요구 구동력을 만족시키기 위해 복수의 모터(110, 120)가 분담할 요구 토크를 결정하고, 그에 따른 토크 지령을 모터 제어기(170)에 전달할 수 있다. 또한, 차량 통합 제어기(180)는 배터리(160)의 상태를 확인하고, 배터리(160)의 상태에 따라 복수의 모터(110, 120)가 출력할 구동 토크를 결정할 수 있다. 이때, 차량 통합 제어기(180)는 기 저장된 모터의 회전속도(RPM)에 따른 토크 데이터를 기반으로 각 모터의 구동 토크를 결정할 수 있다. 이는 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 구동 모드별 RPM에 대응되는 토크 상한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 구동 모드에 따라 특정 RPM 구간에서 토크 상한이 다를 수 있다. 그래프에 도시된 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 제1 구동 모드 상한 곡선은 제1 구동 모드로 구동하는 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 기준 출력 제한을 의미하며, 이는 각 모터 또는 각 모터와 연결된 인버터의 내구성, 발열 정도 및 전류 제어성을 고려하여 기 설정될 수 있다. 차량 주행시 제1 구동 모드로 구동하는 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)는 RPM에 따라 기 설정된 제1 구동 모드 상한 곡선 상에 대응되는 토크를 넘을 수 없고, 차량 통합 제어기(180)도 이를 바탕으로 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 구동 토크를 제어할 수 있다.
차량 통합 제어기(180)는 제1 모터(110)와 제2 모터(120)의 제1 구동 모드 상한 곡선에 대응되는 토크를 넘지 않는 범위 내에서 운전자가 요구하는 토크에 따른 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)로의 토크 분배를 수행할 수 있다. 이 경우, 운전자가 제1 구동 모트 상한 곡선에 대응되는 토크를 넘는 토크를 요구할 때 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)로 요구 토크를 만족시키지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 이는, 복수의 인버터(130, 140)와 연결된 제1 모터(110)가 제2 구동 모드로 구동하게 함으로써 해결할 수 있다. 제1 모터(110)가 제2 구동 모드로 구동함으로써 제1 모터(110)는 도 4에 도시된 제2 구동 모드 상한 곡선으로 출력 제한을 가질 수 있다. 제2 구동 모드의 경우는 제1 모터(110)가 제1 인버터(130) 및 제2 인버터(140)와 연결되어 제1 구동 모드 대비 합성 가능한 전압을 키움으로써 출력을 증대시킬 수 있다. 따라서 제1 모터(110)가 제2 구동 모드로 구동함으로써 제1 구동 모드 대비 높은 출력을 확보할 수 있으며, 이로 인해 제1 모터(110)가 부담할 수 있는 토크가 제1 구동 모드 대비 늘어날 수 있다. 따라서, 차량 통합 제어기(180)는 운전자의 요구 토크를 만족시킬 수 있도록 제1 모터(110)와 제2 모터(120)로 토크 분배를 수행할 수 있다.
그러나, 제1 모터(110)에 연결된 제2 인버터(140)에서 고장이 발생한 경우에는 제1 모터(110)는 제2 구동 모드로 구동 모드의 전환이 불가능해지고, 절환 스위치(190)를 통해 제1 구동 모드로 구동할 수 있다. 이 경우, 제1 모터(110)의 출력 상한은 낮아지게 되고, 운전자의 요구 토크를 만족시키지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 본 발명에서는 제1 구동 모드로 구동하는 제1 모터(110)와 제2 모터(120)의 출력 제한을 완화함으로써 운전자의 요구 토크를 만족시킬 수 있도록 한다. 제1 구동 모드로 구동하는 제1 모터(110)와 제2 모터(120)의 출력 제한을 완화하는 역할을 수행하는 제어기의 구성을 이하 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 제어를 수행하는 복수의 제어기의 블럭도이다.
도 5를 참조하면, 각 제어기에서 제어가 수행되는 복수의 제어기(510, 520)이 구비될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 제어는 구비된 복수의 제어기(510, 520)의 협조 제어를 통해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1 제어기(510)는 제1 모터(110)의 복수의 권선 각각의 일단에 연결된 제1 인버터(130)와 복수의 권선 각각의 타단에 선택적으로 연결되는 제2 인버터(140)를 제어할 수 있다. 그리고, 제1 제어기(510)는 제1 모터(110)가 제2 구동 모드로 구동 중인 경우 제2 인버터(140)의 고장을 감지하면 제1 모터(110)가 제1 구동 모드로 동작하도록 구동 모드를 변경하고, 제1 구동 모드에서 제1 모터(110)의 출력 제한을 완화할 수 있다. 이를 위해 제1 제어기(510)에는 판단부(511) 및 제어부(512)가 포함될 수 있다.
판단부(511)는 제1 모터(110)가 제2 구동 모드로 구동 중인 경우 제2 인버터(140)의 고장 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 판단부(511)는 제1 모터(110)가 제2 구동 모드로 동작 중인 경우 제2 인버터(140)에 입력된 펄스폭 변조(PWM) 신호에 따른 제2 인버터(140)의 동작 여부를 기반으로 제2 인버터(140)의 고장 여부를 판단할 수 있다.
제어부(512)는 판단부(511)에서 제2 인버터(140)의 고장이 발생한 것으로 판단되면, 제1 모터(110)가 제2 구동 모드로 더 이상 구동할 수 없으므로 제1 구동 모드로 동작하도록 구동 모드를 변경할 수 있다. 예를 들어, 제어부(512)는 제2 인버터(140)의 고장이 발생한 경우 제2 인버터(140)에 대한 제어를 OFF하고, 절환 스위치(190)를 제어하여 제1 모터(110)의 복수의 권선 각각의 타단을 상호 단락시킬 수 있다. 제1 모터(110)의 복수의 권선 각각의 타단을 상호 단락시킴으로써 제1 모터(110)의 구동 모드는 제1 인버터(130)와 연결된 제1 구동 모드로 변경될 수 있다.
그리고 제어부(512)는 제1 모터(110)의 제1 구동 모드에서의 출력 제한을 완화할 수 있다. 다만, 제어부(512)는 제2 제어기(520)를 통한 제1 모터(110)의 토크 상한을 조정하고, 조정된 토크 상한으로 제1 모터(110)의 출력 제한을 완화할 수 있다. 또한, 제어부(512)는 제1 모터(110) 뿐만 아니라 제2 모터(120)의 제1 구동 모드에서의 출력 제한을 완화할 수 있다. 예를 들어, 제어부(512)는 제2 제어기(520)를 통해 조정된 토크 상한으로 제1 모터(110)의 출력 제한이 완화되도록 전류 지령을 생성하고, 생성된 전류 지령을 제1 모터(110)와 연결된 제1 인버터(130)에 전달할 수 있다. 그리고, 제2 모터(120)의 경우에도, 제어부(512)는 제2 제어기(520)를 통해 조정된 토크 상한으로 제2 모터(120)의 출력 제한이 완화되도록 전류 지령을 생성하고, 생성된 전류 지령을 제2 모터(120)와 연결된 제3 인버터(150)에 전달할 수 있다. 제어부(512)는 제1 모터(110)와 제2 모터(120)의 출력 제한을 완화시킴으로써 운전자의 요구 출력을 만족시켜 차량의 가속 성능을 높일 수 있다.
앞서 언급한 것처럼, 제1 모터(110)의 출력 제한 완화를 위해서 제1 제어기(510)와 제2 제어기(520)의 협조 제어가 수행될 수 있다. 제2 인버터(140)의 고장 발생시 제1 제어기(510)는 제2 제어기(520)로 제2 인버터(140)의 고장 정보를 전달하고, 제2 제어기(520)는 운전자가 제2 인버터(140)의 고장 여부를 알 수 있도록 전달받은 고장 정보를 출력할 수 있다.
예를 들어, 제2 인버터의 고장 정보 또는 경고 정보는 출력장치를 통해 음성이나 이미지 또는 문구의 형태로 운전자에게 전달될 수 있다. 이때, 출력장치는 이미지 또는 문구의 형태를 시각적으로 출력할 수 있는 디스플레이 장치와 음성을 출력할 수 있는 스피커 등을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치의 경우, 클러스터나 AVN(Audio/Video/Navigation) 시스템의 디스플레이 등으로 구현될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 출력장치를 통해 운전자에게 전달되는 방식은 앞서 언급한 것 이외에 다양하게 적용될 수 있음은 물론이다.
또한, 제2 제어기(520)는 제2 인버터(140)의 고장이 발생한 경우, 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)의 토크 상한을 조정할 수 있다. 예를 들어, 제2 제어기(520)는 제1 구동 모드에서 적어도 일부 RPM 영역에 대하여 RPM에 따라 기 설정된 제1 모터(110)의 제1 토크보다 높은 제2 토크로 제1 모터(110)의 토크 상한을 조정할 수 있다. 이는 제2 모터(120)의 토크 상한 조정시에도 유사하게 적용될 수 있다. 토크 상한의 조정에 대해서는 이하 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 구동 모드별 RPM에 대응되는 제한이 완화된 토크 상한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, 제2 제어기(520)에는 RPM에 따라 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 토크 상한 데이터가 저장될 수 있으며, 일부 RPM 영역에서는 복수의 토크 상한 데이터가 저장될 수 있다. 예를 들어, 일부 RPM 영역에서는 제1 모터(110)의 구동 모드에 대응되는 복수의 토크 상한 데이터가 저장될 수 있으며, 제1 구동 모드 구동시의 제1 상한 곡선은 기 설정된 제1 모터(110)의 제1 토크가 포함되는 상한 곡선일 수 있다. 제2 인버터(140)의 고장이 발생하지 않았다면, 제1 모터(110)는 그래프에 도시된 제1 모터(110)의 제2 구동 모드 상한 곡선에 포함된 토크 상한을 가질 수 있다. 그러나 제2 인버터(140)의 고장으로 인해 제2 구동 모드로 구동하지 못하는 경우, 제1 구동 모드로 구동함으로써 제2 구동 모드로 구동할 때보다 낮은 토크 상한을 가질 수 있다. 이로 인해 제1 모터(110)가 제2 구동 모드로 구동함으로써 만족했던 운전자의 요구 출력을 제1 구동 모드로 낮아짐으로써 만족시키지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 제2 제어기(520)에는 제1 구동 모드에서의 토크 상한 곡선이 복수로 존재할 수 있으며, 제1 구동 모드 구동시의 제2 상한 곡선은 제1 모터(110)의 제1 토크보다 높은 제2 토크가 포함되는 상한 곡선일 수 있다. 이는 제2 모터(120)에도 동일하게 적용될 수 있고, 제2 제어기(520)는 제2 모터(120)의 제1 상한 곡선에 해당하는 제3 토크를 제2 모터(120)의 제2 상한 곡선에 해당하는 제4 토크로 조정할 수 있다. 따라서, 제2 제어기(520)가 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 토크 상한을 조정하는 것은 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 제1 구동 모드 구동시의 제1 상한 곡선을 제2 상한 곡선으로 변경하는 것을 의미할 수 있다.
제2 제어기(520)는 제2 인버터(140)의 고장 발생시 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 제1 구동 모드 구동시의 제1 상한 곡선을 제2 상한 곡선으로 변경하고, 변경된 정보를 제1 제어기(510)에 전달할 수 있다. 제1 제어기(510)의 제어부(512)는 제2 제어기(520)에서 전달된 정보를 바탕으로 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 출력 제한이 완화되도록 전류 지령을 생성할 수 있다. 제1 제어기(510)는 생성된 전류 지령을 바탕으로 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 구동을 제어할 수 있다. 단, 출력 제한 완화는 기 설정된 일정 시간동안 수행될 수 있고, 제2 제어기(520)는 일정 시간 이후 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 가용 출력이 다시 감소할 수 있다는 경고 정보를 운전자에게 제공할 수 있다.
다른 실시예로써, 제2 제어기(520)는 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 토크 상한 조정시 조정된 토크 상한을 기 설정된 시간동안 유지할 수 있다. 이때 기 설정된 시간은 조정된 토크 상한을 적용하는 특정 주행 모드에 적용되는 제1 시간보다 긴 제2 시간을 의미할 수 있다.
제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 토크 상한 조정시 모터 또는 인버터의 내구성, 발열 정도 및 전류 제어성을 해치지 않는 범위 내에서 기 설정된 제1 상한 곡선보다 높은 출력을 갖는 제2 상한 곡선으로 출력 제한을 완화할 수 있다. 다만, 이와 같이 출력 제한을 완화하는 경우에는 모터 또는 인버터의 설계 파라미터로 부터 정해지는 출력 포텐셜은 넘지않도록 제2 상한 곡선이 설정될 수 있으며, 모터 또는 인버터의 과부하 방지를 위해 기 설정된 제1 시간동안만 출력 제한이 완화될 수 있다. 예를 들어, 차량의 부스트 모드를 생각해볼 수 있다. 운전자가 차량에 구비된 입력장치를 통해 부스트 모드를 요구할 경우, 일정 시간동안 모터의 출력 제한을 완화하여 기존 주행시 보다 차량의 가속력을 높일 수 있다. 다만, 이는 모터의 출력 제한이 제1 상한 곡선에서 제2 상한 곡선으로 완화된다는 것의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 제2 상한 곡선이 부스트 모드에 대응되는 것으로 한정되는 것은 아니다.
그러나, 운전자가 높은 출력을 지속적으로 요구할 경우, 제2 제어기(520)는 기 설정된 제1 시간보다 긴 제2 시간동안 조정된 토크 상한이 유지되도록 제어함으로써 운전자의 요구 출력을 만족시킬 수 있다. 다만, 이 경우에는 과도한 토크 상한 유지로 인해 모터가 과열될 위험이 있으므로, 제2 제어기(520)는 모터의 과열을 경고하는 정보가 출력장치(미도시)를 통해 출력되도록 할 수 있다.
또 다른 실시예로써, 제2 제어기(520)는 제1 모터(110)와 제2 모터(120) 각각에 대한 출력 제한의 완화 여부에 기반하여 운전자의 요구 토크를 제1 모터(110)와 제2 모터(120)에 분배할 수 있다. 제1 제어기(510)는 제1 모터(110)와 제2 모터(120) 각각의 상태를 판단하여 출력 제한의 완화 가능 여부를 판단할 수 있다. 이는 곧, 제1 모터(110)와 제2 모터(120)에 조정된 토크 상한이 적용될 수 있는지의 여부를 의미할 수 있다. 따라서 제1 제어기(510)는 제1 모터(110)와 제2 모터(120)에 조정된 토크 상한이 적용될 수 있는지 여부를 판단하고, 판단된 결과를 제2 제어기(520)에 전달할 수 있다.
만약, 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120) 중 어느 하나에서 조정된 토크 상한이 적용될 수 없는 경우, 제2 제어기(520)는 조정된 토크 상한이 적용될 수 있는 모터에 가중치를 두어 토크 상한이 적용될 수 없는 모터 대비 많은 토크를 부담할 수 있도록 운전자의 요구 토크를 분배할 수 있다. 그리고 제2 제어기(520)는 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 과도한 출력 제한 완화로 인해 기 설정된 일정 시간 이후 제1 모터(110) 또는 제2 모터(120)의 가용 출력이 감소될 수 있다는 경고 정보를 출력할 수 있다.
제1 제어기(510) 및 제2 제어기(520)의 구현에 있어서, 제1 제어기(510)는 전술한 모터 제어기(170)일 수 있고, 제2 제어기(520)는 차량 통합 제어기(180)일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 제어기(510)는 둘 이상의 서로 다른 제어기에서 그 기능이 분산된 형태로 구현될 수도 있고, 제1 제어기(510)와 제2 제어기(520)의 역할 구분은 상술한 내용으로 반드시 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 제어기(510)에서 모터의 토크 상한 곡선을 통한 토크 상한 조정이 수행될 수도 있다.
이하에서는 도 1 내지 6에서 상술한 모터 구동 시스템의 구성을 바탕으로 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 제어 방법을 도 7 내지 9를 참조하여 설명한다. 도 7 내지 9에서는 설명의 편의를 위해 도 5의 제1 제어기(510)가 모터 제어기(170)로, 제2 제어기(520)가 차량 통합 제어기(180)로 구현된 경우를 가정한다.
도 7 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 제어 방법의 순서도이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 모터 제어기(170)는 제1 모터(110)가 제2 구동 모드로 구동 중이라면(S710의 Yes) 제2 인버터(140)의 고장 여부를 판단할 수 있다(S720). 모터 제어기(170)는 제2 인버터(140)에서 고장이 발생한 경우(S730의 Yes), 제2 인버터(140)로의 제어를 OFF 할 수 있다(S740).
제2 인버터(140)로의 제어를 OFF하고, 모터 제어기(170)는 절환 스위치(190)를 통해 제1 모터(110)가 제1 구동 모드로 구동하도록 구동 모드를 변경할 수 있다(S750). 이후, 모터 제어기(170)는 차량 통합 제어기(180)를 통해 제1 모터(110)의 토크 상한을 조정함으로써 제1 구동 모드에서의 제1 모터(110)의 출력 제한을 완화할 수 있다(S760). 그리고 모터 제어기(170)는 차량 통합 제어기(180)를 통해 제2 모터(120)의 토크 상한을 조정함으로써 제2 모터(120)의 출력 제한을 완화할 수 있다(S770).
모터 제어기(170)는 출력 제한이 완화된 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)의 정보를 차량 통합 제어기(180)에 제공하고, 차량 통합 제어기(180)는 제1 모터(110)와 제2 모터(120) 각각에 요구 토크를 분배할 수 있다(S780).
제1 모터(110) 및 제2 모터(120)의 토크 조정 후, 모터 제어기(170)는 차량 통합 제어기(180)로 제2 인버터(140)의 고장 정보를 전달할 수 있다. 그리고, 차량 통합 제어기(180)는 제2 인버터(140)의 고장으로 인한 점검 요청 및 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)의 출력 제한 완화로 일정시간 이후 가용 출력이 감소될 수 있다는 경고 정보를 출력할 수 있다(S790).
도 8은 본 발명의 모터 구동 시스템의 제어 방법의 다른 실시예에 대한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 도 8의 S801 내지 S807 단계는 도 7에서 설명한 S710 내지 S770의 단계와 그 내용이 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
S807 단계 이후, 차량 통합 제어기(180)는 제1 모터(110)와 제2 모터(120)의 출력 제한을 완화하되, 출력 제한 완화 유지 시간을 기 설정된 제1 시간에서 제1 시간보다 긴 제2 시간으로 변경하여 설정할 수 있다(S808). 그렇다면, 모터 제어기(170)는 설정된 제2 시간동안 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)의 출력 제한을 완화하고, 차량 통합 제어기(180)는 그에 따라 제1 모터(110)와 제2 모터(120) 각각에 요구 토크를 분배할 수 있다(S809).
이후, 차량 통합 제어기(180)는 제2 인버터(140)의 고장으로 인한 점검 요청 정보 및 기 설정된 제1 시간보다 긴 제2 시간으로의 장시간 출력 제한 완화로 인한 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)의 과온 발생 경고 정보를 출력하여 운전자에게 정보를 제공할 수 있다(S810).
도 9는 본 발명의 모터 구동 시스템의 제어 방법의 또 다른 실시예에 대한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 도 9의 S901 내지 S905 단계는 도 7에서 설명한 S710 내지 S750 단계와 그 내용이 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
S905 단계 이후, 모터 제어기(170)는 제1 모터(110)가 출력 제한을 완화하여 구동할 수 있는지 판단할 수 있다(S906). 제1 모터(110)가 출력 제한을 완화하여 구동할 수 있다면(S906의 Yes), 모터 제어기(170)는 차량 통합 제어기(180)를 통해 제1 구동 모드에서의 제1 모터(110)의 출력 제한을 완화할 수 있다(S907). 그리고, 모터 제어기(170)는 제2 모터(120)가 출력 제한을 완화하여 구동할 수 있는지 판단할 수 있다(S908). 제2 모터(120)가 출력 제한을 완화하여 구동할 수 있다면(S908의 Yes), 모터 제어기(170)는 제2 모터(120)의 출력 제한을 완화할 수 있다(S909).
만약, 제1 모터(110)가 출력 제한을 완화하여 구동하지 못하거나(S906의 No) 또는 제2 모터(120)가 출력 제한을 완화하여 구동하지 못하는(S908의 No) 경우, 차량 통합 제어기(180)는 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)의 상태를 고려하여 제1 모터(110)와 제2 모터(120) 각각에 요구 토크를 분배할 수 있다(S910).
이후 S911 단계 역시 도 7에서 설명한 S790의 단계와 그 내용이 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 7 내지 9에 있어서, 모터 제어기(170)에서 차량 통합 제어기(180)로 제2 인버터(140)의 고장 정보를 전달하는 과정은 반드시 모터의 토크 조정 이후가 되는 것은 아니다. 예컨대, 모터 제어기(170)에서 제2 인버터(140)의 고장 여부를 판단한 후, 고장이 발생한 경우 모터 제어기(170)가 차량 통합 제어기(180)로 제2 인버터(140)의 고장 정보를 전달할 수도 있다.
또한, 도 9에서 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)의 출력 제한 완화 여부를 판단하는 단계(S906, S908)가 순차적으로 수행되는 것으로 표현되어 있지만, 이는 반드시 순차적으로 수행되어야 하는 것은 아니다. 예컨대, 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)의 출력 제한 완화를 수행함에 따라 상술한 두 단계(S906, S908)가 모두 수행될 수 있다. 따라서, 제1 모터(110)의 출력 제한 완화 여부를 판단하는 단계(S906)와 제2 모터(120)의 출력 제한 완화 여부를 판단하는 단계(S908)는 동시에 수행될 수도 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
110 : 제1 모터
120 : 제2 모터
130 : 제1 인버터
140 : 제2 인버터
150 : 제3 인버터
160 : 배터리
170 : 모터 제어기
180 : 차량 통합 제어기(VCU)
190 : 절환 스위치
510 : 제1 제어기
511 : 판단부
512 : 제어부
520 : 제2 제어기

Claims (18)

  1. 제1 구동륜에 대응되는 제1 모터가 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 일단에 연결된 제1 인버터에 의해 구동되는 제1 구동 모드와, 상기 제1 인버터 및 상기 복수의 권선 각각의 타단에 연결되어 선택적으로 동작하는 제2 인버터에 의해 구동되는 제2 구동 모드 중 상기 제2 구동 모드로 상기 제1 모터가 구동 중인 경우 상기 제2 인버터의 고장 여부를 판단하는 단계;
    상기 제2 인버터의 고장이 발생한 경우, 상기 제1 모터가 상기 제1 구동 모드로 동작하도록 구동 모드를 변경하는 단계; 및
    상기 제1 구동 모드에서 상기 제1 모터의 출력 제한을 완화하는 단계;를 포함하는 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고장 여부를 판단하는 단계는
    상기 제2 구동 모드로 동작시 상기 제2 인버터에 입력된 PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 따른 상기 제2 인버터의 동작 여부를 기반으로 상기 제2 인버터의 고장 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 구동 모드를 변경하는 단계는
    상기 제2 인버터의 고장이 발생한 경우, 상기 제2 인버터에 대한 제어를 오프하는 단계; 및
    상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 타단을 상호 단락시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력 제한을 완화하는 단계는
    상기 제1 구동 모드에서 적어도 일부 RPM 영역에 대하여 RPM에 따라 기 설정된 상기 제1 모터의 제1 토크보다 높은 제2 토크로 상기 제1 모터의 토크 상한을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 토크 상한을 조정하는 단계는
    상기 조정된 토크 상한을 기 설정된 시간동안 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 기 설정된 시간은
    상기 조정된 토크 상한을 적용하는 특정 주행 모드에 적용되는 제1 시간보다 긴 제2 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 토크 상한을 조정하는 단계는
    상기 토크 상한의 조정에 따른 경고 정보를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력 제한을 완화하는 단계는
    제2 구동륜에 대응되는 제2 모터의 출력 제한을 완화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 모터의 복수의 권선 각각은
    일단이 제3 인버터와 연결되고, 타단이 서로 접속된 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 출력 제한을 완화하는 단계는
    상기 제1 모터와 상기 제2 모터 각각에 대한 출력 제한의 완화 여부에 기반하여 요구 토크를 상기 제1 모터와 상기 제2 모터에 분배하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  11. 제1 구동륜에 대응되고, 복수의 권선을 갖는 제1 모터;
    상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 일단에 연결된 제1 인버터;
    상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 타단에 연결되어 선택적으로 동작하는 제2 인버터; 및
    상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터를 제어하는 제1 제어기;를 포함하고,
    상기 제1 제어기는 상기 제1 모터가 상기 제1 인버터에 의해 구동되는 제1 구동 모드와 상기 제1 인버터 및 상기 제2 인버터에 의해 구동되는 제2 구동 모드 중 상기 제2 구동 모드로 구동 중인 경우 상기 제2 인버터의 고장을 감지하면 상기 제1 모터가 상기 제1 구동 모드로 동작하도록 구동 모드를 변경하고, 상기 제1 구동 모드에서 상기 제1 모터의 출력 제한을 완화하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 제어기는 상기 제2 구동 모드로 동작시 상기 제2 인버터에 입력된 PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 따른 상기 제2 인버터의 동작 여부를 기반으로 상기 제2 인버터의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 제어기는 상기 제2 인버터의 고장이 발생한 경우, 상기 제2 인버터에 대한 제어를 오프하고, 상기 제1 모터의 복수의 권선 각각의 타단을 상호 단락시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 구동 모드에서 적어도 일부 RPM 영역에 대하여 RPM에 따라 기 설정된 상기 제1 모터의 제1 토크보다 높은 제2 토크로 상기 제1 모터의 토크 상한을 조정하는 제2 제어기;를 더 포함하고,
    상기 제1 제어기는 상기 제2 제어기에서 조정된 상기 제1 모터의 토크 상한을 기반으로 상기 제1 모터의 출력 제한을 완화하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제2 제어기는 상기 조정된 토크 상한을 기 설정된 시간동안 유지하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 제2 제어기는 상기 토크 상한의 조정에 따른 경고 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1 제어기는 제2 구동륜에 대응되는 제2 모터의 출력 제한을 완화하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제2 제어기는 상기 제1 모터와 상기 제2 모터 각각에 대한 출력 제한의 완화 여부에 기반하여 요구 토크를 상기 제1 모터와 상기 제2 모터에 분배하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템.
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