KR101309603B1

KR101309603B1 - 모터구동시스템의 승압제어

Info

Publication number: KR101309603B1
Application number: KR1020077003150A
Authority: KR
Inventors: 말콤 에릭 스파레이; 아드리안 스자보; 그래햄 윌리엄 화이트; 제프리 로날드 콜레스; 코넬 브레트 윌리엄스; 양셍 첸
Original assignee: 티알더블유 리미티드
Priority date: 2004-07-10
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2013-09-17
Anticipated expiration: 2025-07-08
Also published as: WO2006005927A3; WO2006005927A2; EP1771940B1; JP2008506349A; JP4772044B2; US8004220B2; CN101027834A; KR20070067076A; GB0415511D0; CN101027834B; EP1771940A2; US20080265808A1

Abstract

회전자와 상권선(a, b, c)을 갖는 모터를 구동시키기 위한 구동시스템이 권선을 통과하는 전류를 변화시키기 위하여 권선 a, b, c 에 결합되는 스위치수단을 포함하는 구동회로(8), 회전자의 위치를 감지할 수 있도록 배치된 회전자위치감지수단(34), 스위치수단을 제어하기 위한 구동신호를 제공할 수 있도록 배치되는 제어수단(30), 공칭전압의 전원에 연결하기 위한 전원입력과, 전원입력과 전원출력에 전기적으로 연결되고 권선에 고압을 인가하기 위하여 공칭전압을 제어가능하게 승압시키는 승압수단(26)으로 구성된다.

모터구동시스템, 승압, 위상전진.

Description

모터구동시스템의 승압제어 {MOTOR DRIVE VOLTAGE-BOOST CONTROL}

본 발명은 다상모터제어시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 영구자석 AC 모터에 적합한 것이나 DC 브러쉬레스 모터, 스위치드 릴럭턴스 모터 및 인덕션 모터와 같은 다른 형태의 전기모터에도 적용할 수 있다.

전기모터는 다양한 분야에서 그 사용이 증가되고 있다. 예를 들어 입력축, 출력축, 입력축의 토크를 측정하는 토크센서와, 토크센서에 의하여 측정된 토크에 따라 출력축에 보조토크를 가하는 전기모터로 구성되는 종류의 전기 파워 스티어링(EPS) 시스템을 제공하는 것이 알려져 있다.

전형적인 영구자석 전기모터는 예를 들어 영구자석을 포함하는 자성체인 회전자와, 요크상에 권취되어 있는 다수의 상권선을 포함하는 고정자로 구성된다. 각 상권선에 적당한 전압을 인가함으로서 전류가 권선을 통하여 흘러 고정자와 회전자 사이의 에어갭에 전류자속벡터가 발생된다. 이러한 자속은 회전자의 자계와 상호작용하여 전류벡터가 회전자 자계의 축선에 정렬되는 평형점으로 회전가가 회전할 수 있도록 한다.

회전자가 연속회전할 수 있도록 하기 위하여, 권선을 통하여 흐르는 전류는 연속하여 변화되어야 한다. 이는 전류벡터가 회전될 수 있도록 한다. 이는 모터구 동회로의 제어하에 각 권선을 통하여 인가되는 전압을 변조하므로서 이루어질 수 있다.

모터에 의하여 발생되는 토크는 먼저 일반적으로 선형으로 권선을 통과하는 전류에 의하여 달라지고, 다음으로 회전자 자석에 의하여 자속에 대한 전류의 상에 의하여 달라진다.

회전자가 정지되어 있을 때, 전류벡터가 회전자 자속벡터와 직각을 이루는 경우 최대토크가 발생되고, 전류가 회전자 자속에 동상인 경우 토크가 발생되지 않을 것이다. 이러한 이유에서 일반적으로 모터는 전류가 회전자 자속에 직각을 이루는 상태를 유지하도록 제어된다. 그러나, 회전자 속도가 증가하는 경우 발생되는 역기전력(back emf)이 발생될 수 있는 토크를 제한하며, 회전자 자속에 대하여 전류의 위상을 전진시킴으로서 어떠한 상황에서 유용한 토크를 증가시킬 수 있도록 하는 것이 알려져 있다.

더욱이, 이러한 모터의 최대회전속도는 모터 상단자의 전압에 따라서 달라지고, 이러한 전압은 토크발생을 위하여 모터에 의하여 발생되는 역기전력 보다 커야 한다. 따라서, EPS 시스템에 사용되는 것으로서 배터리를 전원으로 하는 배터리전원 모터의 경우, 최대모터속도는 간접적으로 배터리전압에 의하여 영향을 받는다. 그러나, 승압회로를 이용하여 배터리의 전압을 승압시키는 것이 알려져 있다. 이러한 회로는 전압을 일시적으로 승압시킴으로서 모터 상단자에 인가되는 유효전압이 배터리의 기본전압 보다 높게 할 수 있다.

본 발명에 따라서, 회전자와 상권선을 갖는 모터를 구동시키기 위한 구동시스템이 제공되는 바, 이 시스템이 권선을 통과하는 전류를 변화시키기 위하여 권선에 결합되는 스위치수단을 포함하는 구동회로, 회전자의 위치를 감지할 수 있도록 배치된 회전자위치감지수단, 스위치수단을 제어하기 위한 구동신호를 제공할 수 있도록 배치되는 제어수단, 공칭전압의 전원에 연결하기 위한 전원입력과, 전원입력과 전원출력에 전기적으로 연결되고 권선에 고압을 인가하기 위하여 공칭전압을 제어가능하게 승압시키는 승압수단으로 구성되고, 제어수단이 회전자위치에 대하여 권선을 통과하는 전류의 상을 변화시키고 승압수단에 의하여 제2전압출력을 제어할 수 있도록 구성된다.

또한 본 발명은 회전자와 상권선을 갖는 모터를 구동시키기 위한 구동시스템이 제공되는 바, 이 시스템이 권선을 통과하는 전류를 변화시키기 위하여 권선에 결합되는 스위치수단을 포함하는 구동회로, 스위치수단을 제어하기 위한 구동신호를 제공할 수 있도록 배치되는 제어수단과, 공칭전압의 전원에 연결하기 위한 전원입력으로 구성되고, 제어수단이 모터의 적어도 하나의 제어파라메타를 제어하여 전원으로부터의 전류의 크기를 최대로 제한할 수 있도록 구성된다.

본 발명은 또한 회전자와 상권선을 갖는 모터를 구동시키기 위한 구동시스템이 제공되는 바, 이 시스템이 배터리로부터 배터리전류가 공급될 수 있도록 배치된 입력, 권선을 통과하는 전류를 변화시키기 위하여 권선에 결합되는 스위치수단, 입력전류를 스위치수단에 공급할 수 있도록 배치된 dc 링크, dc 링크의 전류를 측정할 수 있도록 배치된 전류센서, 전류센서로부터의 출력을 평균하도록 배치된 저역필터와, 상기 출력으로부터 배터리전류를 결정하도록 배치된 제어수단으로 구성된다.

본 발명은 또한 푸쉬-풀 승압회로를 제공하는 바, 이 승압회로는 공통의 자기코어상에 각각 일측단이 공통의 제1전위에 연결되는 두개의 권선을 갖는 복권형 구성요소, 각 권선을 제2전위에 연결하여 권선의 쌍에 승압된 전압을 발생하기 위하여 교대로 전환될 수 있도록 배치된 두개의 능동스위치와, 각 권선을 출력측에 연결하여 승압된 전압을 출력측에 인가하기 위하여 교대로 전환될 수 있도록 배치된 두개의 다른 스위치로 구성된다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 구동시스템의 개요도.

도 2는 도 1에서 보인 시스템의 모터가 갖는 토크특성을 보인 그래프.

도 3은 도 1에서 보인 시스템의 모터가 갖는 토크상수를 보인 그래프.

도 4a 및 도 4b는 도 1의 모터의 전류 및 역기전력을 제로 및 비제로 위상전진각과 함께 보인 그래프.

도 5는 도 1의 모터의 유효토크상수에서 위상전진각의 효과를 보인 그래프.

도 6은 여러 위상전진각에서 도 1의 모터의 전류에 대한 토크의 변화를 보인 그래프.

도 7은 위상전진각의 함수로서 도 1의 시스템의 손실을 보인 그래프.

도 8은 위상전진각의 함수로서 도 1의 시스템의 효율을 보인 그래프.

도 9는 도 1의 모터에 대한 등가위상회로를 보인 설명도.

도 10a 및 도 10b는 제로 및 비제로 위상전진각에서 도 1의 모터의 위상도.

도 11은 위상전진이 요구되는 작동속도를 보인 그래프.

도 12는 제로 및 비제로 위상전진에서 속도에 대한 최대토크의 변화를 보인 그래프.

도 13은 높은 속도에서 토크를 증가시키도록 위상전진각이 속도에 대하여 변화될 수 있음을 보인 그래프.

도 14는 승압되었을 때와 승압되지 않았을 때 도 1의 모터에서 속도의 함수로서 요구된 위상전진을 보인 그래프.

도 15는 도 1의 시스템의 dc-링크에서 승압효과를 보인 그래프.

도 16은 도 1의 시스템에서 승압되었을 때와 승압되지 않았을 때의 속도의 함수로서 요구된 위상전진을 보인 그래프.

도 17은 위상전진만이 이루어졌을 때와 전압의 승압과 함께 위상전진이 이루어졌을 때 도 1의 시스템에 대한 토크/속도특성을 보인 그래프.

도 18은 위상전진만이 이루어졌을 때와 전압의 승압과 함께 위상전진이 이루어졌을 때 도 1의 시스템에 대한 속도의 함수로서 발생된 배터리전류를 보인 그래프.

도 19는 승압없이 위상전진만이 이루어졌을 때와 전압의 승압과 함께 위상전진이 이루어졌을 때 도 1의 시스템에서 속도의 함수로서 시스템효율을 보인 그래프.

도 20은 승압없이 위상전진이 이루어졌을 때와 전압의 승압과 함께 위상전진이 이루어졌을 때 도 1의 시스템에서 속도의 함수로서 시스템 파워손실을 보인 그래프.

도 21은 승압없이 위상전진만이 이루어졌을 때와 전압의 승압과 함께 위상전진이 이루어졌을 때 도 1의 시스템의 부분에서 속도의 함수로서 시스템 파워손실을 보인 그래프.

도 22는 승압회로의 위치가 다른 도 1의 개요도와 유사한 시스템의 개요도.

도 23은 도 1과 도 22의 시스템에 사용된 승압회로의 회로도.

도 24는 도 1의 시스템의 알려진 콘트롤러의 기능블록도.

도 25, 도 26, 도 27, 도 28, 도 29 및 도 30은 도 1의 시스템에 이용된 dc-링크와 위상전진각의 예를 보인 그래프.

도 31은 도 1의 시스템에서 배터리전류를 평가하기 위한 시스템의 회로도.

도 1에서, 본 발명의 실시형태에 따른 구동시스템은 구동회로(8)로 구성되며, 이는 저항 Rh1 및 Rh2로 보인 바와 같은 배선(12)을 통하여 예를 들어 차량의 배터리인 DC 전원(10)으로부터 전력이 인가될 수 있도록 되어 있다. 구동회로(8)는 이러한 전력을 예를 들어 EPS 시스템의 출력축인 기계적인 부하(15)에 연결된 3-상 AC 모터(14)를 구동시키는데 이용한다. 모터(14)는 통상적인 구조이며 성형(星形)으로 연결된 3개의 모터 권선, 즉 상 a, b 및 c로 나타낸 권선으로 구성된다. 각 권선의 일측단은 각 단자(16a)(16b)(16c)에 연결된다. 권선의 타측단은 성형 연결 구조의 중심을 이루도록 함께 연결된다.

구동회로(8)는 인버터(18)를 포함한다. 이 인버터(18)는 전형적으로 트랜지스터인 3개 쌍의 스위치로 구성된다. 각 쌍의 스위치는 전원(10)으로부터의 포지티브 라인(20a)과 네거티브 라인(20b) 사이에 직렬로 연결된 상부트랜지스터와 하부트랜지스터로 구성된다. 3개의 출력(21a)(21b)(21c)은 각 쌍의 트랜지스터 사이로부터 연장된다. 출력(21a)(21b)(21c)은 각각 전류센서(22)를 통하여 각 모터 단자(16a)(16b)(16c)에 연결된다.

승압회로(26)는 배터리(10)와 인버터(18) 사이에 제공된다. 승압회로(26)와 인버터(18) 사이의 필터/센서 블록(28)은 인버터(18)에 대한 입력을 여파하고 인버터(18)에 대한 dc-링크 전압과 전류입력을 감지하도록 배치된다.

콘트롤러(30)는 모터 권선 a, b, c에 펄스폭변조의 전류를 공급하도록 인버터(18)의 스위치를 제어할 수 있게 되어 있다. 따라서, 콘트롤러(30)는 6개 스위치의 제어게이트에 스위치제어신호 cg1, cg2, cg3, cg4, cg5, cg6를 발생하는 6개 스위치제어출력을 갖는다. 이는 또한 승압회로(26)에 제어신호를 제공하여 배터리(10)로부터의 전압이 인버터(18)에 입력되기 전에 이러한 배터리로부터의 전압에 인가되는 승압레벨을 제어할 수 있도록 하는 승압제어출력을 갖는다. 콘트롤러(30)는 순간 dc-링크 전압 ECU-dc_link와 전류를 나타내는 dc-링크로부터의 입력신호, 3개의 모터 상전류를 결정할 수 있는 전류센서(22)로부터의 입력신호, 모터속도를 결정할 수 있는 모터출력의 속도센서(32)로부터의 입력신호와, 모터(14)의 회전자 회 전위치를 결정할 수 있는 모터위치센서(34)로부터의 입력신호를 수신한다. 또한 콘트롤러는 토크요구입력을 수신하고 요구된 토크를 발생하기 위하여 모터를 구동시키도록 인버터(18)를 제어할 수 있게 되어 있다.

인버터(18)의 스위치는 각 단자(16a)(16b)(16c)에 인가되는 전위의 펄스폭변조가 이루어질 수 있도록 하여 각 권선 a, b, c에 인가되는 전위차를 제어하고 권선을 통하여 흐르는 전류를 제어할 수 있도록 제어회로(30)에 의하여 제어되어 턴-온 및 턴-오프된다. 이러한 전류는 전류센서(22)에 의하여 감지된다. 그리고 상전류의 제어로 권선에 의하여 발생된 총전류벡터의 강도와 방향을 제어하고 회전자가 회전할 때 회전자 자계의 위상에 대한 회전전류벡터의 위상을 제어한다.

실제의 시스템에 있어서는 통상적으로 각 상의 전류를 측정하기 위한 전류센서(22), 또는 콘트롤러(30)의 PWM 주기에서 제어된 시간에 전류를 샘플링하여 각 상의 전류를 측정하는데 사용되는 dc-링크의 단일전류센서(28)를 갖는다.

도 2 및 도 4a에서, 전류파형의 위상이 회전자 위치의 시간 t의 변화와 동상이고 모터에서 발생된 역기전력과 동상인 간단한 경우에 있어서, 토크 T는 상전류 I에 직접 비례하며 다음의 등식으로 나타낸다.

T = K_TI

여기에서 K_T 는 모터토크상수이다. 정상적인 상황하에서, K_T 는 도 3에서 보인 바와 같이 모든 전류에 대하여 일정하다.

그러나, 잘 알려진 바와 같이, 전류위상이 전진되어 더 이상 역기전력과 동 상이 되지 않고 위상전진각 θ_adv 만큼 전진된 경우, 모터출력토크는 다음과 같이 변화한다.

T = K_TI cos θ_adv

이로부터 도 5에서 보인 바와 같이 θ_adv 의 코싸인으로 변화하는 유효토크상수 K_T-effective 를 얻을 수 있다.

도 6에서, 어떠한 위상전진각 θ_adv 에 대하여, 모터토크 T 가 아직은 상전류 I 에 비례하나 θ_adv 가 증가함에 따라서 유효토크상수는 감소하여 어느 주어진 전류에 대하여 토크가 감소한다.

도 7에서, 위상전진각이 증가하면 모터(14), 구동회로(8) 및 배선(12)의 손실 모두가 증가하여 도 8에서 보인 바와 같이 시스템효율이 감소한다. 그러나, 위상전진각의 증가는 이후 상세히 설명되는 바와 같이 모터를 빠른 속도와 높은 출력에서 작동될 수 있도록 한다.

모터의 등가회로이론에 따라서, 인가되는 상전압 V_ph 는 다음과 같이 주어진다.

V_ph = E + I R_ph+ j I

여기에서, E 는 역기전력, I 는 상전류, X 는 동기임피던스이다. 이는 도 9의 등가위상회로에서 보이고 있다.

이들 벡터량은 도 10a에서 보인 바와 같은 코터 위상도에서 나타난다. 이들 위상도에서 d-축은 회전자의 자속에 정렬되고 q-축은 d-축과 수직을 이룬다. 제로위상전진에서, 역기전력은 상전류 I 와 동상이고 전압 XI는 이러한 위상으로부터 90°이상 되었다. 따라서, 전압 V_phIR, E 및 XI 는 도시한 바와 같다. 그러나, 역기전력은 모터속도에 따라 증가하고 V_ph 는 전형적으로 dc-링크 전압의 약 2/3 가 되도록 ECU-dc_link에 의하여 제한된다. 따라서, 상전압 V_ph 는 전압의 한계를 나타내는 원을 벗어날 수 없으며 최대코터속도가 최대역기전력에 의하여 결정되고 그 이상에서는 모터가 구동될 수 없다.

그러나, 도 10b에서, 만약 각도 θ_adv 만큼의 위상전진이 있는 경우, 전류는 역기전력에 동상이 되지 않는다. 이는 도시한 바와 같이 역기전력에 대하여 IR 및 XI 전압벡터의 위상을 변화시킨다. 이러한 결과로 역기전력의 크기가 증가될 수 있으며, 전압 E, IR, XI의 벡터합은 V_ph한계값과 동일하게 유지된다. 이는 모터의 최대가능출력속도와 파워가 어떠한 주어진 ECU-de_link 전압에 대하여 증가될 수 있음을 의미한다. 도 11에서, 이러한 결과로서 고정된 최대 ECU-de_link 전압 V₁ 에 대하여 위상전진없이는 최대모터속도 ω₁ 가 초과될 수 없다. 여기에서 모터속도와 함께 증가하는 역기전력은 최대가능 ECU-de_link 전압 V₁ 과 같다. 모터속도를 더 높이기 위하여 위상전진이 이용되어야 한다.

전형적인 모터 토크/속도 커브는 도 12에서 보인 바와 같이 도시될 수 있다. 도시된 바와 같이, 위상전진이 있는 경우 작동영역이 크게 증가된다. 더 큰 모터속도를 얻을 수 있고 또는 어떠한 모터속도에서 더 큰 토크를 얻을 수 있다. 전형적인 위상전진형태가 도 13에 도시되어 있다. 위상전진은 제로에서 도 11의 ω₁ 보다 약간 낮은 속도 ω₁ 까지 유지되며 모터속도의 증가로 증가된다.

이러한 결과로 최대토크는 속도 ω₁ 까지 일정하게 유지되고 모터속도의 증가에 따라 일정한 비율로 감소한다.

도 14에서, 도 1의 승압회로(26)를 이용하여 승압된 전압이 인가되는 경우, 고속에서 모터속도와 위상전진각의 어느 특정한 조합으로 발생될 수 있는 토크가 증가된다. 따라서, 승압없이 요구된 전진각형태와 비교하여, 만약 승압이 이용되는 경우 위상전진의 도입은 높은 모터속도에 대하여 지연될 수 있다. 도 15에서 보인 바와 같이, 적당한 승압방식의 한 예에서, dc-링크 전압은 속도 ω₃ 까지는 승압되지 않은 그 기본전압레벨 V₁ 로 유지되고 모든 높은 모터속도에 대하여 더 높은 전압레벨 V₂ 로 승압된다. 다른 예는 이후 상세히 설명될 것이다.

도 16에서 보인 바와 같은 한 예에서, 도 1의 시스템은 승압되지 않은 13.5V 의 ECU-de_link 전압과 750 rpm 의 속도까지 제로로 유지되었다가 실선으로 보인 바와 같이 증가된 위상전진각을 이용하여 모사되었다. 또한 도 16은 23.0V의 승압된 ECU-de_link 전압과 2200 rpm 의 속도까지 제로로 유지되었다가 점선으로 보인 바와 같이 증가된 위상전진각을 이용하였을 때 모사된 시스템성능을 보이고 있다. 각각 의 경우, 위상전진각이 제어되어 배터리전류가 고정된 상한값으로 억지되어 있는 동안에 최대파워가 공급되었다. 모사에 사용된 모터의 형태는 전형적으로 EPS 시스템에 사용되는 것과 같은 12 슬롯/ 10 지극을 갖는 면취형 영구자석 브러쉬레스 AC 모터이었다.

도 17에서는 도 16의 제어방식을 이용하여 위상전진이 이루어졌으나 전압의 승압은 없이 발생된 토크가 약 750 rpm 의 니포인트(knee point)까지는 일정함을 보이고 있다. 이러한 속도 이상에서는 토크가 처음에는 매우 빠르다가 점진적으로 느려지는 비율로 비선형의 형태로 떨어지기 시작한다. 만약 전압의 승압이 이루어지고 고속에서 위상전진이 이루어지는 경우, 니포인트에서의 속도는 약간 증가되고 이후에 토크는 모터속도와 함께 느리게 떨어지고 약 1500 rpm 이상의 모터속도에서 약 0.75 Nm 이상 더 높다.

도 18에서, 기본전압 13.5V 의 승압되지 않은 전압이 사용되는 경우, 배터리 전류는 약 900 rpm 의 속도까지는 곧바로 증가하고 약 2000 rpm 의 속도까지는 최대전류 85A로 유지되며 이후 점진적으로 떨어진다. 만약 23V의 승압된 전압이 사용되는 경우, 전류는 저속에서 높게 시작하고 동일한 비율로 증가하여 약 750 rpm 에서 한계전류 85A에 이른다. 그리고 전류는 약 3000 rpm 인 모터의 최대시험속도까지 한계전류로 유지된다.

도 19에서, 승압이 없는 전체 시스템효율은 300 rpm 에서 약 40% 에서 시작하여 700 rpm 에서 약 55% 로 증가하였다가 그 이상의 속도에서 점진적으로 떨어져 45%~55% 사이로 유지된다. 그러나, 승압과 함께 위상전진이 이루어진 경우, 효율은 300 rpm 에서 35% 정도의 낮은 효율로부터 시작하나 2000 rpm에서 약 64% 로 꾸준히 증가하였다가 300 rpm 에서 약 62% 까지 점진적으로 떨어진다. 약 950 rpm 이상의 속도에서 효율은 승압이 이루어진 경우가 그렇지 않은 경우 보다 높다.

따라서, 이와 같은 경우, 위상전진과 승압의 조합은 약 950 rpm 이상의 모터속도에서 유리한 것이라 할 수 있다.

도 20에서, 승압이 이루어졌을 때와 승압이 이루어지지 않았을 때 시스템의 총파워손실이 계산될 수 있다. 시스템 1로 표시된 손실은 승압이 이루어지지 않은 시스템에 대한 것이고 시스템 2로 표시된 손실은 승압이 이루어진 시스템에 대한 것이다. 시스템 1에서, 파워손실은 1000~3000 rpm 사이의 속도에서 거의 일정하고 약 550~580W 사이에서 변화하는 반면에, 시스템 2의 경우, 손실은 100 rpm 에서 약 550W의 동일한 레벨에서 시작하나 3000 rpm 에서 약 440W 으로 약간 상승하기 전에 2000 rpm 에서 약 410W으로 점진적으로 떨어진다.

도 21에서, 이들 손실은 ECU(콘트롤러 30, 인버터 18, 필터 28 및 ECUdc_link 20를 포함한다)로 불리는 구동회로(8)에서의 손실, 모터(14)에서의 손실, 배선(12)에서의 손실과, 승압회로(26)에서의 손실로 세분하여 분류될 수 있다. 시스템(2)의 ECU 손실은 시스템(1)에 비하여 실질적으로 낮으며 속도가 높을수록 점점 더 낮음을 알 수 있다. 또한 모터손실도 시스템(1) 보다 시스템(2)에서 실질적으로 더 낮으며 배선손실은 두 시스템에서 유사하다. 이는 승압회로(26)가 배선(12)의 하류측에 배치되기 때문이다. 승압회로(26)에서의 손실은 시스템(2)에서만 존재한다. 전 체적으로, 고려된 작동의 높은 속도범위에서, 도 20의 전체 시스템손실을 기준으로 할 때 승압회로로부터의 손실은 다른 구성요소의 낮은 손실에 의하여 보다 더 보상된다.

도 1의 실시형태에서, 승압회로(26)는 구동회로(8)의 일부이고 배선(12)으로 배터리(10)로부터 분리되어 있다. 이는 구동회로를 단일장치로서 설치될 수 있도록 하는 시스템의 실질적인 실행형태이다. 시스템의 성능을 더욱 개선하기 위하여, 승압회로(26)는 배터리와 배선 사이에서 배터리측에 배치될 수 있다. 도 22는 이러한 방식으로 구성된 본 발명에 따른 제2실시형태에 따른 시스템을 보인 것이다. 도 1에 일치하는 구성요소에 대하여서는 숫자 100을 더하여 동일한 부호로 표시하였다. 이 시스템에서, 배선에서의 손실은 전압의 승압에 의하여 감소되었으며 실질적으로 도 21에서 보인 바와 같이 영향을 주지 않았다.

승압회로의 한 예를 보인 도 23에서, 승압회로는 공통의 자기코어 M에 권취되어 각각 콘덕터 L1, L2 를 형성하는 두 권선으로 구성된 단일복권형 자기구성요소를 갖는 쿼드 스위치 동기푸쉬-풀 승압기로 구성된다. 포지티브 배터리단자 B+ 는 저항 R1을 통하여 두 권선 L1, L2 의 중간지점, 즉 각 권선의 제1단부에 연결된다. 네거티브 배터리단자 B- 는 접지된다. 두 권선 L1, L2 의 중간지점은 캐패시터 C1 을 통하여 접지된다. 제1권선 L1 의 제2단부는 제1 MOSFET 스위치 Q1 을 통하여 접지된다. 제2권선 L2 의 제2단부는 제2 MOSFET 스위치 Q2 을 통하여 접지된다. 이 회로의 출력은 병렬로 연결되고 일측이 접지되었으며 타측이 각 MOSFET 스위치 Q3, Q4 를 통하여 두 권선 L1, L2 의 제2단부에 연결된 부하저항 R2와 캐패시터 C2로 나타내고 있다.

이 회로는 4가지의 모드로 작동한다. 수동모드에서, Q1, Q2, Q3 및 Q4 는 이들이 OFF 상태에 있으며, 전류가 각 권선 L1, L2 를 통하여 동시에 그리고 두 MOSFET Q3 및 Q4의 기생다이오드를 통하여 부하 R2로 흐를 수 있다. 단권변압기 코어 M 의 두 자계는 권선과 단권변압기의 위상에 의하여 서로 소거되어 회로로부터 나타나지 않는다.

강화된 수동모드에서, Q1 과 Q2 는 이들이 OFF 상태에 있고 Q3 및/또는 Q4는 ON 이 된다. 그리고 Q3 및 Q4의 기생다이오드에 관련된 순방향전압강하 V_be 는 MOSFET ON 저항에 의하여 바이패스된다.

능동모드에서 한쌍의 MOSFET Q1 및 Q4 와, 다른 쌍의 Q2 및 Q3 는 교대로 ON 상태가 된다. 이와 같이 Q1 및 Q4 가 함께 동시에 동작하여 동시에 온이 되고 동시에 오프가 되며, Q2 및 Q3 도 함께 동시에 동작하여 동시에 온이 되고 동시에 오프가 된다. 따라서, Q1 과 Q2 는 결코 동시에 온이 되지 않는다. 따라서, Q1 과 Q2 의 하나가 온이 되었을 때, 단권변압기 권선의 그 단부가 배터리의 낮은 전위(접지)에 근접하여 유지될 수 있도록 하는 반면에, 두 권선의 중간지점은 배터리의 높은 전위를 유지한다. 두 권선은 동일한 권수를 가지고 적당한 위상을 가지므로, 접지되지 않은 권선단부는 입력단자의 전압의 약 두배인 전압으로 구동된다. 이러한 전압은 출력 캐패시터 C2 와 부하 R2 로 보내어진다.

단권변압기에 인가된 볼트-초(volt-seconds)에 비교하였을 때 단권변압기의 인덕턴스가 큰 경우, 전류램프는 만부하전류의 작은 일부이다. 각 MOSFET(그리고 각 인덕터)에서 전류펄스는 실질적으로 장방형이고 실질적으로 거의 연속파형을 이루도록 입력과 출력에서 합하여진다. 출력과 입력에서 나타나는 리플전류는 단권변압기 인덕턴스에 의하여 어느 정도 모두 여파된다.

각 MOSFET 게이트에 공급된 듀티-싸이클은 0% 로부터 50% 약간 아래이다. MOSFET 는 출력전압의 다양한 승압이 이루어질 수 있도록 하는 비례제어방식으로 동작시킬 수 있다.

회로가 회생모드를 가질 수 있는 부하에 연결되는 경우 이용될 수 있는 회생모드에서, Q1 과 Q2 는 이들의 OFF 상태로 동작될 수 있고, Q3 및 Q4 는 이들의 ON 상태로 동작될 수 있다. 그리고 전류는 회생부하로부터 배터리로 역류할 수 있다.

수동모드를 허용하는 비격리형 구조는 능동 MOSFET 장치 Q1, Q2 가 차단되어 있을 때에도 컨버터를 통한 파워의 흐름을 허용한다. 이는 승압이 요구되지 않을 때 저부하 파워레벨에서 시스템이 Q3 및 Q4 가 ON 이 되어 유도손실이 감소되는 스위칭 손실없이 수동모드에서 작동될 수 있음을 의미한다.

도 24에서 도 1의 시스템의 기능제어블록도가 설명될 것이다. 위상전진, 승압 및 전류제한을 위한 메인제어블록(200)은 어느 주어진 상황에서 요구된 위상전진, 승압 및 최대배터리전류를 결정한다. 전류제한블록(202)은 모터(14)로부터 요구된 토크에 의하여 지령된 토크전류요구를 수신하고, 메인제어블록(200)으로부터 전류제한신호를 수신하며, 필요한 경우 최대전류제한값으로 감소된 수정토크전류요구를 출력할 수 있도록 구성된다. 전류는 특정된 최대레벨로 제한된다. 이러한 단 계에서, 요구된 전류는 순수하게 q-축 전류로서 정의되며, 이는 전류의 토크발생성분이다. 위상전진블록(204)은 전류제한블록(202)로부터 수정된 q-축 전류요구를 수신하고 또한 요구된 위상전진각과 최대상전류를 나타내는 메인제어블록(200)으로부터의 입력을 수신한다. 그리고 위상전진블록(204)은 요구된 전체 전류 및 위상전진을 제공한 q- 및 d-축 전류를 결정하고 전류제어블록(206)에 대하여 이들 값을 출력한다. 이 블록(206)은 요구된 상전류를 발생하는데 요구될 d- 및 q-축 전압을 결정하고 이들 값을 PWM 알고리즘(208)에 출력한다. PWM 알고리즘은 요구된 전압을 발생할 인버터(18)의 스위치를 위한 PWM 스위칭시간을 결정하고 이들 스위칭시간을 나타내는 제어신호를 인버터(18)에 구성되어 있는 구동전자제어블록(210)에 출력한다. 모터(14)의 회전자의 위치는 회전자위치센서24)에 의하여 검출되고 위치센서블록(212)에 의하여 주요 제어블록(200)에 입력된다. 또한 d- 및 q-축 전류는 전류센서(22)에 의하여 측정되고 구동전자제어블록(210)에 의하여 전류제어블록(206)에 피드백된다.

배터리전류센서(214)는 배터리전류 I_batt 를 측정하고이 값을 주요 제어블록(200)에 입력한다. 승압회로(26)는 제어블록(200)으로부터의 승압요구신호를 수신하고 ECU 에 인가되는 승압레벨로 배터리전압을 승압한다. 승합회로(26)에 통합될 수 있는 EMC 필터는 인버터(18)에 대한 입력파워를 조절한다. 다중센서 시스템에서, 링크 센서(22)는 링크전류를 측정하고 이들 값을 주요 제어블록(200)에 입력한다. 단일센서시스템에 있어서, 상의 전류는 dc-링크의 전류센서(214)로부터 결정 된다. 배터리전류센서(214)는 생략될 수 있으며 배터리전류는 이후 상세히 설명되는 바와 같이 추정된다.

따라서, 메인제어블록(200)은 승압과 위상전진을 제어하여 모터 상의 전류를 제어한다. 이는 상기 언급도힌 바와 같이 효율을 향상시키고 파워출력을 증강시키며 최대모터속도를 증가시킨다.

도 25에서, 도 1의 시스템에서 실행될 수 있는 간단한 제어방식의 한 예는 간단한 단계형 승압방식을 이용하는 것으로, 사전에 결정된 제1한계값인 속도 950 rpm 까지는 승압이 이루어지지 않고(제로승압), 그 이상의 속도에서는 일정한 승압이 이루어져 DC 링크전압을 13.5V 로부터 23V 로 증가시키는 방식을 이용한다. 위상전진은 보다 높은 속도인 사전에 결정된 제2속도 2200 rpm 까지는 제로로 유지되고 그 이상의 속도에서는 꾸준히 증가하여 2500 rpm 에서는 30°에 이르고 3000 rpm 에서는 약 50°에 이른다. 승압단계에서는 점선으로 보인 바와 같이 히스테리시스가 나타날 수 있어 증가하는 속도에서는 950 rpm 에서 1회의 단계에서 승압이 이루어지나 전환싯점 부근에서 덜그럭거리는 음향성 잡음이 발생하는 것을 줄이기 위하여 감소하는 속도에서는 약간 더 낮은 속도인 850 rpm 까지는 승압이 유지된다. 이러한 제어방법은 실행하는 것이 간단하나 예리한 승압전이에 의한 잡음제어의 문제점이 있을 수 있다.

도 26의 제2제어방식에서, 위상전진은 제1제어방식과 동일하나 승압이 점진적으로 이루어진다. 사전에 결정된 제1속도인 950 rpm 까지의 저속에서는 승압이 이루어지지 않는다. 그리고 950 rpm 과 이 보다 높은 사전에 결정된 제2속도인 2200 rpm 사이에서 링크전압이 2200 rpm 에서 23V 에 도달할 때까지 승압이 증가하는 속도에 따라서 증가된다. 2200 rpm 이상의 고속에서, 승압이 일정하게 유지되어 DC 링크전압은 23V 로 유지된다. 2200 rpm의 사전에 결정된 제2속도는 위상전진이 이루어진 속도이다. 또한 이러한 방식은 그 실해이 매우 간단하며, 승압이 점진적으로 이루어져 음향성 잡음을 감소시킬 수 있는 잇점을 갖는다.

도 27은 승압이 제1방식과 동일하게 제어되는 제3제어방식을 보이고 있다. 또한 위상전진도 2200 rpm 의 사전에 결정된 제2속도 이상의 속도에 대하여 동일한 방법으로 증가된다. 그러나, 위상전진은 승압이 도입되는 싯점까지 저속의 범위에서 도입된다. 특히 이러한 예에서, 위상전진은 750 rpm 의 속도에서 증가하기 시작하여 950 rpm 에서 최대 40°에 이르며 950~2200 rpm 사이의 속도에서는 제로로 복귀된다. 승압이 이루어지는 경우 히스테리시스가 나타나므로 2200 rpm 이하의 감소된 속도에서는 속도가 850 rpm 에 도달하여 35°가 될 때까지 위상전진이 제로로 유지되고 750 rpm 의 속도에서 제로로 감소된다. 이러한 방식은 승압이 도입되는 속도 바로 아래의 속도에서 최대효율의 잇점을 갖는 바, 위상전진의 이용에 의하여 초래되는 비효율성이 승압회로의 작동에 의하여 초래되는 것 보다 작다. 그러나, 예리한 승압 및 위상전진의 전이부분에서 음향성 잡음의 문제가 있을 수 있다.

도 28에서 보인 제4제어방식에서, 승압은 제2방식의 승압과 동일하다. 위상전진은 750 rpm 의 속도까지는 제로이고 속도가 증가하여 750 rpm 에서 최대 40°까지 증가하고 1125 rpm 의 속도에서 제로로 감소한다. 그리고, 이는 1125~2200 rpm 사이의 속도에서 제로로 유지되었다가 앞의 제어방식과 같이 증가하기 시작한 다. 이러한 방식은 승압이나 위상전진에 있어서 단계변화가 없어 음향성 잡음의 문제가 감소되는 잇점을 갖는다. 또한 이는 승압도입속도 바로 아래의 속도에서 최대효율을 유지한다.

도 29는 950 rpm의 부근에서 승압이 단계적으로 도입되고 위상전진이 도 27의 경우와 같이 950 rpm 부근의 속도범위에서 증가되는 제5제어방식을 보인 것이다. 그러나, 이 방식은 승압이 높아 승압된 전압이 35V 까지 상승한다는 점에서 도 27의 경우와 상이하다. 이는 위상전진이 도 27의 방식 보다 높은 속도에서 충분히 낮게 유지되어 실제로 도 29에서 보인 바와 같이 고속의 모터속도에서 제로로 유지될 수 있도록 하여 이러한 위상도입이 니포인트 부근에서만 효율을 최적화하도록 한다.

도 30은 도 28의 방식과 같이 승압이 점진적으로 도입되고 위상전진이 700 rpm 으로부터 1100 rpm 까지의 모터속도범위에서 도입되는 제6제어방식을 보인 것이다. 그러나, 이와 같은 경우, 전압이 약 2500 rpm 이상의 모터속도에서 35V 에 도달하는 높은 레벨로 승압되고, 도 30에서 보인 바와 같이, 고속에서 위상전진의 도입이 배제될 수 있어 이러한 위상도입이 니포인트 부근에서만 효율을 최적화하도록 한다.

콘트롤러(30)가 배터리전류를 제어할 수 있도록 하기 위하여, 배터리전류는 측정되거나 평가될 수 있도록 하는 것이 유용하다. 상기 언급된 실시형태에 대한 수정실시형태에서, 배터리전류는 도 31에서 보인 회로를 이용한 dc 링크 전류측정으로부터 평가될 수 있다. 특히, 도 1에서 보인 바와 같이 필터 및 센서 그룹(28) 의 일부를 구성하는 인버터(18)와 EMC 필터(28a) 사이의 네거티브 dc 링크에 분류기(40)가 제공된다. dc 링크전류 I_link 는 이 분류기(40)를 통하여 흐른다.

분류기(40)의 양단에 차동증폭기(42)가 연결되고 그 출력이 콘트롤러(30)의 ADC 채널에 공급된다. 이는 잘 알려진 방법으로 각 모터 상권선 a, b, c의 전류를 계산하기 위하여 측정된 값을 이용하기 위하여 정확한 시간에 분류기(40)의 순간전류를 측정하는데 이용된다. 그러나, 차동증폭기(42)로부터의 출력은 또한 저역필터(44)에도 입력되며, 그 출력은 콘트롤러(30)의 다른 ADC 채널에 입력된다. 저역필터로부터의 출력은 실제로 dc 링크전류 I_link 의 평균측정값이다. EMC 필터의 전해질 출력 캐패시터의 누설전류가 작다고 가정할 때, 파워 부스터의 평균출력전류 I_boost 는 평균링크전류 I_link 와 동일하다.

배터리전류 I_batt 는 다음과 같이 평가될 수 있다.

I_batt = (V_outb* I_link)/(V_inb * effic)

여기에서,

V_outb= 파워 부스터의 출력전압

I_link= 파워 부스터의 입력전압

effic = 파워 부스터의 효율(그 값은 룩업 테이블에 저장된다)

파워 부스터의 출력전압은 콘트롤러(30)에 의하여 제어되고 입력전압은 콘트롤러(30)에 의하여 알려진다. 파워 부스터의 효율은 입력전압, 출력전압, 파워 레 벨 및 온도에 의하여 달라질 수 있으며 콘트롤러의 룩업 테이블에 저장된다.

도 30의 배터리전류평가시스템과는 달리, 별도의 배터리전류센서가 시스템에 부가되어 콘트롤러(30)에 대한 입력으로서 배터리전류의 직접측정이 이루어질 수 있도록 할 수 있다. 또한 배터리전류는 시스템의 모든 조건에 대하여 평가되고, 콘트롤러 파라메타는 배터리전류가 사전에 결정된 레벨을 초과하지 않도록 조정된다.

상기 언급된 제어방식들에 있어서, 어느 주어진 모터속도에 대한 어느 주어진 토크를 제공하기 위하여 이용된 배터리전류에 영향을 주는 파라메타는 다수이다. 따라서, 배터리전류를 제한하기 위하여 다양한 파라메타를 이용하는 것이 가능하다. 이는 여러 방법에 의하여 달성될 수 있다.

도 32에서, 배터리전류는 일반적으로 모터속도에 대하여 실질적으로 선형으로 증가한다. 따라서, 배터리전류가 제한되어야 하는 경우, 이는 통상 그 제한값까지 모터속도에 대하여 증가하고, 모터속도가 더욱 증가하여도 이러한 제한값으로 고정된다.

도 33에서, 도 26의 방식에서 승압은 변화될 수 있으며 이는 상이한 모터속도에서 이루어진다. 도시된 예에서, 이는 동일한 비율로 공칭전압으로부터 최대전압까지 증가되나, 3개의 상이한 모터속도 1V, 2V, 3V 에서 시작하여 3개의 상이한 속도 1P, 2P, 3P 에서 최대에 도달한다. 이들 각 승압방식은 승압이 증가하는 모터속도의 범위에서 배터리전류가 각 일정한 레벨 I_batt1, I_batt2, I_batt3 d을 유지할 수 있도록 한다. 도 34에서, 위상전진제어방식도 또한 승압방식과 함께 변화되어 승압이 그 최대값에 이르는 모터속도 1P, 2P, 3P 에서 도입되고, 도 26의 방식과 동일한 방식으로 높은 속도에서 모터속도와 함께 증가한다. 마찬가지로, 3개의 각 위상전진제어방식도 각 승압방식이 이들 속도 1P, 2P, 3P 이하에서 수행될 때 1P, 2P, 3P 이상의 속도에 대하여 배터리전류가 동일한 레벨 I_batt1, I_batt2, I_batt3 을 유지할 수 있도록 한다. 따라서, 모터속도의 전체 범위에서 승압과 위상전진을 제어함으로서 배터리전류가 가능한 모터속도의 전체 범위에서 선택된 최대값으로 제한될 수 잇음을 이해할 수 있을 것이다.

도한 배터리전류는 상전류제한값, q-축 전류제한값 또는 변조율을 포함하는 다른 모터제어파라메타를 제어함으로서 제어될 수 있다. 이들 각 파라메타는 콘트롤러(30)에 의하여 제어되며, 따라서 콘트롤러는 배터리전압을 제한하기 위하여 이들 각 파라메타를 제어할 수 있도록 구성된다. 도 35에서, 이들 각 코터제어파라메타의 제한값은 배터리전류가 일반적으로 높지 않은 낮은 모터속도에 대하여 일정하게 유지될 수 있다. 그러나, 모터속도가 일정한 속도로 증가할 때, 이들 파라메타의 어느 하나는 증가하는 모터속도에 대하여 감소하는 레벨로 제한될 수 있다. 파라메타의 최대레벨이 감소되기 시작하는 속도가 높으면 높을 수록 사용될 배터리전류가 높아진다. 따라서, 도시된 예에서, 민약 최대파라메타값이 제1값 1M 까지 일정하게 유지되었다가 감소하는 경우, 배터리전류는 제1레벨 I_batt1 로 제한될 수 있으며, 최대파라메타값이 더 높은 모터속도 2M 또는 더 높은 속도 3M 까지 일정하게 유지되었다가 감소되는 경우, 배터리전류는 더 높은 제1의 레벨 I_batt2 또는 더욱 높 은 제3의 레벨 I_batt3 로 제한된다.

상기 언급된 파라메타, 즉, 승압, 위상전진, 상전류제한값, q-축 전류제한값 및 변조율과 같은 파라메타의 다른 조합이 배터리전류를 요구된 최대값으로 제한하도록 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 또한 이러한 제한은 각 파라메타가 제어되어 이들이 요구된 제한값 이하의 배터리전류를 발생하는 개방루프제어, 또는 배터리전류가 직접적으로 측정되거나 평가되는 폐쇄루프제어 모두에 적용될 수 있으며, 하나 이상의 파라메타가 배터리전류를 요구된 레벨로 제한하도록 측정된 배터리전류에 응답하여 제어된다.

상기 언급된 본 발명의 실시형태는 다수의 잇점을 가지며, 승압과 위상전진의 조합된 제어를 통하여 고속의 모터속도에서 시스템의 효율을 증가시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 어느 주어진 소오스 전압과 소오스 전류제한값에 대하여, 시스템은 보다 큰 효율을 얻고 이로써 고속에서 보다 큰 파워 출력을 얻을 수 있도록 승압과 위상전진을 이용하여 제어될 수 있다. 또한 보다 큰 효율의 결과로서, 어느 특정 출력토크에 대하여, 상전류는 많은 통상적인 시스템에 비하여 낮을 것이다. 이는 또한 전형적으로 전자제어장치(ECU)로 불리는 시스템구동회로(8)의 전류를 감소시킨다. 이는 시스템의 열스트레스를 줄여 ECU 에서의 손실을 줄이며 ECU 의 요구된 부품수를 줄이므로서 ECU 의 코스트를 낮출 수 있도록 한다. 이들 잇점은 더 높은 토크상수(k_t)를 갖도록 모터를 재구성하고 고속특성을 회복토록 승압을 이용함으로서 더욱 향상될 수 있다. 즉, 고속성능의 희생없이 시스템실속조건하에 받게 되는 스트레스가 감소될 수 있다.

일부의 경우에 있어서, 증가된 효율은 특정분야에 적용하기 위하여 모터의 크기를 줄일 수 있도록 하는 반면에 요구된 토크, 속도 및 파워출력을 그대로 유지될 수 있다.

위상전진은 이루어지나 승압이 이루어지지 않는 시스템에 비교하였을 때, 어떠한 모터작동파라메타의 범위내에서는 낮은 레벨의 위상전진과 과변조가 요구됨을 이해할 것이다. 이는 일반적으로 위상전진과 과변조에 따라서 증가하는 토크 리플을 줄일 수 있도록 한다. 그리고 이는 일반적으로 음향성 잡음을 줄일 수 있도록 한다. 또한 기계적인 시스템의 공진주파수에 일치하는 어떠한 모터속도에서 토크 리플이 낮아지도록 위상전진 또는 과변조의 감소가 조정될 수 있다. 이는 또한 음향성 잡음을 줄이는데 도움이 될 수 있다.

위상전진각을 줄이는 것에 대한 다른 잇점은 이로써 모터의 양 방향 사이의 토크 비대칭을 줄일 수 있다는 것이다. 코스트에 민감한 시스템에서 회전자위치의 오류가 일어날 수 있으며 그 결과로서 양 방향으로 토크의 비대칭이 나타날 수 있다. 높은 레벨의 위상전진을 이러한 비대칭문제를 증가시키는 경향이 있다. 따라서, 많은 작동조건에 대하여 위상전진을 줄이므로서 언급된 시스템은 이러한 비대칭을 줄일 수 있다. 또한, 언급된 시스템의 출력파워는 높은 속도에서 양 방향으로 최적에 보다 가깝게 될 것이며 토크-속도 범위에서 공차를 줄일 수 있도록 할 것이다.

더욱이, 동적인 작동, 회생중의 안정성 및 파라메타 범위에 대한 확고함과 같은 양호한 모터제어성능이 큰 위상전진각으로서는 더욱 어렵게 될 것이다. 따라서, 제어성능은 종래의 시스템에 비하여 위상전진을 낮은 레벨로 유지하도록 조합된 승압과 위상전진제어를 이용하여 개선될 수 있다.

Claims

회전자와 상권선을 갖는 모터를 구동시키기 위한 구동시스템에 있어서, 이 시스템이 권선을 통과하는 전류를 변화시키기 위하여 권선에 결합되는 스위치수단을 포함하는 구동회로, 회전자의 위치를 감지할 수 있도록 배치된 회전자위치감지수단, 스위치수단을 제어하기 위한 구동신호를 제공할 수 있도록 배치되는 제어수단, 공칭전압의 전원에 연결하기 위한 전원입력과, 전원입력과 전원출력에 전기적으로 연결되고 권선에 고압을 인가하기 위하여 공칭전압을 제어가능하게 승압시키는 승압수단을 포함하고, 제어수단이 전류요구와 회전자 자계에 대하여 권선을 통과하는 전류의 요구된 위상전진을 제한하고, 요구된 전류를 얻고 요구된 위상전진이 이루어질 수 있도록 권선에 인가되는 전위차를 제어하며, 사전에 결정된 승압도입속도 이상의 모터속도에 대하여 승압이 이루어질 수 있도록 승압수단에 의하여 승압된 출력을 제어할 수 있게 구성됨을 특징으로 하는 모터구동시스템.
삭제
제1항에 있어서, 제어수단이 모터속도가 승압도입속도에 이르렀을 때 단계적으로 승압을 증가시킬 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제1항에 있어서, 제어수단이 승압도입속도로부터 고속의 최고 승압속도까지의 모터속도의 범위에서 모터속도의 증가에 따라 승압을 증가시킬 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제1항, 제3항 또는 제4항의 어느 한 항에 있어서, 제어수단이 회전자위치에 대한 전류의 위상전진을 변화시킬 수 있도록 전류의 위상을 제어할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제5항에 있어서, 제어수단이 위상전진도입속도 이상의 속도에 대하여 모터속도의 증가에 따라 위상전진을 증가시킬 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제6항에 있어서, 제어수단이 적어도 위상전진도입속도 이하의 제로위상전진 모터속도의 범위에서 위상전진을 제로로 고정토록 구성됨을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제6항에 있어서, 제어수단이 위상전진도입속도 이하의 증가된 위상전진 모터속도의 전체 범위에서 비제로의 위상전진이 이루어질 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제8항에 있어서, 제어수단이 증가된 위상전진 모터속도의 범위내에서 최대위상전진까지 모터속도를 증가시키는 위상전진이 이루어질 수 있도록 구성됨을 특징 으로 하는 모터구동시스템.
제9항에 있어서, 제어수단이 증가된 위상전진 모터속도의 범위내에서 최대위상전진으로부터 모터속도를 감소시키는 위상전진이 이루어질 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제1항에 있어서, 제어수단이 사전에 결정된 승압도입속도 이상의 모터속도에 대하여 승압이 이루어질 수 있도록 구성되고, 제어수단이 회전자위치에 대한 전류의 위상전진을 변화시킬 수 있도록 전류의 위상을 제어하며 위상전진도입속도 이상의 속도에 대하여 모터속도의 증가에 따라 위상전진을 증가시킬 수 있도록 구성되고, 위상전진도입속도가 승압도입속도 보다 큼을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제1항에 있어서, 제어수단이 사전에 결정된 승압도입속도 이상의 모터속도에 대하여 승압이 이루어질 수 있도록 하고, 위상전진도입속도 이상의 속도에 대하여 모터속도의 증가에 따라 위상전진을 증가시킬 수 있도록 하며, 위상전진도입속도 이하의 증가된 위상전진 모터속도의 범위에서 비제로의 위상전진이 이루어질 수 있도록 구성되고, 증가된 위상전진 모터속도의 범위가 승압도입속도 바로 아래의 속도범위를 포함함을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제12항에 있어서, 증가된 위상전진 모터속도의 범위가 승압도입속도를 포함함을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제13항에 있어서, 증가된 위상전진 모터속도의 범위가 승압도입속도 바로 위의 속도범위를 포함함을 특징으로 하는 모터구동시스템.
회전자와 상권선을 갖는 모터를 구동시키기 위한 구동시스템에 있어서, 이 시스템이 권선을 통과하는 전류를 변화시키기 위하여 권선에 결합되는 스위치수단을 포함하는 구동회로, 스위치수단을 제어하기 위한 구동신호를 제공할 수 있도록 배치되는 제어수단과, 공칭전압의 전원에 연결하기 위한 전원입력으로 구성되고, 제어수단이 모터의 적어도 하나의 제어파라메타를 제어하여 전원으로부터의 전류의 크기를 최대값으로 제한할 수 있도록 구성되며, 적어도 하나의 파라메타가 q-축 전류제한값, 상전류 제한값 및 과변조레벨 중에서 적어도 하나와, 위상전진을 포함함을 특징으로 하는 모터구동시스템.
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제15항에 있어서, 전원입력 및 전원출력에 전기적으로 연결되고 권선에 인가하기 위하여 공칭전압을 높게 승압시킨 전압으로 승압시킬 수 있도록 제어가능한 승압수단을 포함하고, 적어도 하나의 파라메타가 승압수단에 의하여 제공되는 승압레벨을 포함함을 특징으로 하는 모터구동시스템.
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회전자와 상권선을 갖는 모터를 구동시키기 위한 모터구동시스템에 있어서, 이 시스템이 배터리로부터 배터리전류가 공급될 수 있도록 배치된 입력, 권선을 통과하는 전류를 변화시키기 위하여 권선에 결합되는 스위치수단, 입력전류를 스위치수단에 공급할 수 있도록 배치된 dc 링크, dc 링크의 전류를 측정할 수 있도록 배치된 전류센서, 전류센서로부터의 출력을 평균하도록 배치된 저역필터와, 상기 출력으로부터 배터리전류를 결정하도록 배치된 제어수단으로 구성되고, 입력과 dc 링크 사이에 적어도 하나의 시스템 구성요소가 제공되며, 제어수단이 시스템 구성요소에 관련된 요인을 이용하여 상기 출력으로부터 배터리전류를 결정할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 모터구동시스템.
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제19항에 있어서, 상기 요인이 구성요소의 효율임을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제19항 또는 제21항에 있어서, 시스템 구성요소가 승압기임을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제19항에 있어서, 제어수단이 시스템의 적어도 하나의 작동파라메타를 기초로 하여 상기 요인을 결정할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제23항에 있어서, 작동파라메타가 승압기의 입력전압, 승압기의 출력전압, 링크전류 또는 온도로 구성됨을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제1항에 있어서, 승압수단이 공통의 자기코어상에 각각 일측단이 공통의 제1전위에 연결되는 두개의 권선을 갖는 복권형 구성요소, 각 권선을 제2전위에 연결하여 권선의 쌍에 승압된 전압을 발생하기 위하여 교대로 전환될 수 있도록 배치된 두개의 능동스위치와, 각 권선을 출력측에 연결하여 승압된 전압을 출력측에 인가하기 위하여 교대로 전환될 수 있도록 배치된 두개의 다른 스위치를 포함하는 푸쉬-풀 승압회로로 구성됨을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제25항에 있어서, 전류가 양 권선을 통하여 출력측으로 흐를 수 있는 수동모드로 푸쉬-풀 승압회로가 작동할 수 있도록 스위치 모두가 오프상태로 전환될 수 있음을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제25항 또는 제26항에 있어서, 능동스위치가 오프상태로 전환되어 있는 동안에 다른 스위치가 이들의 저항이 감소되도록 온상태로 전환되어 양 권선을 통하여 흐르는 전류가 손실이 감소된 상태로 다른 스위치를 통하여 출력측으로 흐를 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 모터구동시스템.
제25항 또는 제26항에 있어서, 능동스위치가 오프상태로 전환되고 다른 스위치가 온상태로 전환되어 회생전류가 푸쉬-풀 승압회로를 통하여 출력측으로부터 흐를 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 모터구동시스템.