KR101382749B1

KR101382749B1 - 레졸버 옵셋 보정 방법

Info

Publication number: KR101382749B1
Application number: KR1020120038205A
Authority: KR
Inventors: 방재성; 김용석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2014-04-08
Anticipated expiration: 2032-04-13
Also published as: DE102012219279A1; US20130275069A1; CN103378791A; US9484851B2; JP2013223418A; KR20130115677A; CN103378791B; JP6122604B2

Abstract

본 발명은 레졸버 옵셋 보정 방법에 관한 것으로서, 하이브리드 자동차와 같은 친환경자동차의 모터에 조립된 레졸버의 옵셋을 보다 정확하고 간단한 방식으로 측정 및 보정할 수 있는 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 옵셋 측정 과정을 포함하는 레졸버 옵셋 보정 방법에 있어서, 상기 옵셋 측정 과정은, 모터에 레졸버가 조립되고 난 뒤 상기 모터로의 회전력 전달이 가능한 회전수단을 이용하여 모터를 회전시키는 단계; 전압지령을 설정하고 상기 전압지령에 따라 모터를 전류 제어하는 단계; 모터의 전류 제어 동안 피드백 전류인 d축 전류와 q축 전류를 구하는 단계; 상기 d축 전류와 q축 전류가 설정 범위 이내로 일정한 정상 상태임을 확인하는 단계; 및 정상 상태인 것으로 확인되면 d축 전류와 q축 전류를 이용하여 레졸버 옵셋(

)을 '

= tan^-1(d축 전류/q축 전류)'의 식으로부터 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레졸버 옵셋 보정 방법을 제공한다.

Description

레졸버 옵셋 보정 방법{METHOD FOR CORRECTING RESOLVER OFFSET}

본 발명은 레졸버 옵셋 보정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 자동차 등의 친환경자동차에서 모터 제어를 위해 사용되는 레졸버의 옵셋을 보다 간단한 방법으로 측정 및 보정할 수 있는 레졸버 옵셋 보정 방법에 관한 것이다.

오늘날 고유가와 이산화탄소 규제 등으로 인해 기존의 내연기관 자동차를 대체할 수 있는 하이브리드 자동차, 순수 전기자동차, 연료전지 자동차 등의 친환경자동차에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이들 친환경자동차에서는 구동원으로 전기모터(구동모터)를 사용하고 있으며, 이 구동모터(traction motor)로는 고출력 및 고효율 특성을 갖는 영구자석 동기모터, 특히 매입형 영구자석 동기모터를 주로 사용하고 있다.

더불어 모터 제어를 위한 인버터 시스템을 탑재하고 있으며, 모터 제어에 사용되는 모터 회전자 절대각 위치(absolute angular position, θ)를 검출하기 위한 레졸버(resolver)를 사용하고 있다.

레졸버는 구동모터뿐만 아니라 하이브리드 자동차의 통합형 시동발전기, 즉 ISG(Integrated Starter & Generator)에도 장착되고 있음은 주지의 사실이다.

도 1은 하이브리드 자동차의 구동계통을 도시한 개략도로서, 도시된 바와 같이 하이브리드 자동차의 경우 구동원인 엔진(11)과 구동모터(14), 그리고 구동모터(14)와 구동축(16) 사이의 변속기(15)가 일렬로 배열되는 레이아웃을 가진다.

이때, 구동모터(14)와 변속기(15)는 서로 직결되어 있고, 엔진(11)과 구동모터(14)는 클러치(13)를 개재한 상태로 동력 전달 가능하게 연결되어 클러치 상태에 따라 동력 전달이 단속될 수 있게 되어 있다.

또한 시동시 엔진(11)으로 회전력을 제공하는(크랭킹 토크를 출력하는) 모터, 즉 ISG(12)가 엔진(11)에 연결되어 구비된다.

이러한 구성에서 클러치(13)가 오픈(open)되어 있으면 구동모터(14)에 의해서만 차량의 구동축(16)이 구동되고, 클러치(13)가 접합(lock)되어 있으면 엔진(11)과 구동모터(14)에 의해 구동축(16)이 구동될 수 있다.

또한 클러치(13)가 접합된 상태에서 ISG(12)와 구동모터(14)가 엔진(11)의 토크에 의해 회전될 수 있는데, 이때 엔진(11)과 ISG(12), 구동모터(14)가 같은 속도로 회전하게 된다.

이 경우 ISG(12)와 구동모터(14)가 엔진(11)의 부하로 작용하면서 ISG(12)와 구동모터(14)에는 역기전력이 발생하며, 이들 모터가 발전기처럼 작동하게 된다.

한편, 자동차 생산라인의 마지막 단계에서는 클러치 접합 및 엔진 아이들 상태에서 구동모터와 ISG의 회전자 위치 옵셋(모터 회전자 위치와 레졸버 회전자 위치 사이의 차이)을 측정하여 MCU(Motor Control Unit)에 저장해야 한다.

그래야만 이후 MCU에서 레졸버 출력신호를 측정된 옵셋량만큼 보정할 수 있고, 이에 정확한 모터 회전자 위치를 모터 제어에 반영할 수 있게 된다.

레졸버는 전술한 바와 같이 친환경자동차에서 사용되는 모터의 고정자에 대한 회전자 절대각 위치를 측정하기 위해 사용되는데, 모터와 레졸버의 초기 조립시에는 모터와 레졸버 사이의 조립 공차 및 레졸버 내부 코일의 위치 부정확성과 같은 여러 가지 원인으로 인하여 모터와 레졸버 간 회전자 위치 옵셋이 발생할 수밖에 없다.

결국, 이 옵셋량만큼 레졸버 출력신호를 보정하지 않으면 모터 제어시 정확한 회전자 위치를 반영하는 것이 불가능하며, 따라서 생산 공정에서 모터와 레졸버 간의 조립이 완료되면 레졸버의 출력신호를 정확히 보정할 수 있도록 반드시 옵셋을 측정하여 저장한다.

또한 고장으로 인해 ISG나 구동모터를 교체하였을 경우, 그리고 레졸버의 옵셋이 저장되어 있는 MCU를 교체하였을 경우에도 정확한 옵셋 보정을 위해 구동모터와 ISG의 레졸버 위치 옵셋을 재측정한 뒤 MCU에 저장해야 한다.

이 경우는 레졸버 옵셋 측정 및 저장이 주로 자동차 생산 공정이 아닌 서비스 센터에서 이루어지며, 사람의 실수에 의해 교체 후 레졸버 옵셋을 재측정하지 않는 경우가 생길 수 있으므로 재측정 여부에 대한 확인이 필요하고, 또한 재측정이 실시되지 않았을 경우 교체 후 첫 차량 시동시에 레졸버 옵셋을 측정해야 한다.

또한 시동시에 레졸버 옵셋을 측정해야 하므로 짧은 시간 내에 옵셋의 측정이 가능해야 한다.

그러나, 엔진 시동 후 PI 제어를 통해 전류를 0으로 제어한 뒤 레졸버 옵셋을 측정하는 종래 방법의 경우, 모터의 전류 동역학이 시변(time varying) 시스템이기 때문에 PI 제어를 통한 정확한 0 전류 제어를 보장하기가 어렵고, 엔진 속도 변화로 인하여 옵셋 측정값이 정확하지 못하다는 단점을 가진다.

또한 엔진 시동 없이 레졸버 위치 옵셋을 측정하는 종래의 방법은 그 과정이 복잡하여 수행시 상당한 시간을 필요로 하는데, 이는 차량 생산 효율을 떨어뜨리는 원인으로 작용하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 하이브리드 자동차와 같은 친환경자동차의 모터(레졸버가 장착된 구동모터/ISG 등)에 조립된 레졸버의 옵셋을 보다 정확하고 간단한 방식으로 측정 및 보정할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 모터에 레졸버가 조립되고 난 뒤 상기 모터로의 회전력 전달이 가능한 회전수단을 이용하여 모터를 회전시키는 단계; 전압지령을 설정하고 상기 전압지령에 따라 모터를 전류 제어하는 단계; 모터의 전류 제어 동안 피드백 전류인 d축 전류와 q축 전류를 구하는 단계; 상기 d축 전류와 q축 전류가 설정 범위 이내로 일정한 정상 상태임을 확인하는 단계; 및 정상 상태인 것으로 확인되면 d축 전류와 q축 전류를 이용하여 레졸버 옵셋(

)을 '

여기서, 상기 전압지령은, 모터가 회전수단에 의해 회전되는 상태에서 d축 전류와 q축 전류를 구한 뒤 이때 구해진 d축 전류와 q축 전류를 이용하여 하기 식 (E1)로부터 산출되는 것을 특징으로 한다.

(E1):

여기서, Vd: d축 전압지령, Vq: q축 전압지령, ω: 모터 회전자 각속도, L₁, L₂: 인덕턴스 상수, i_d: d축 전류, i_q: q축 전류, K: 제어 상수임.

상기 레졸버 옵셋(

)을 산출하는 단계에서, 상기 d축 전류와 q축 전류가 설정된 샘플링 시간 간격으로 구해지는 d축 전류(i_d)들의 평균값과 d축 전류(i_d)들의 평균값이고, 레졸버 옵셋(

)이 하기 식 (E2)로부터 산출되는 것을 특징으로 한다.

(E2):

여기서,

: d축 전류의 평균값,

: q축 전류의 평균값임.

이에 따라, 본 발명의 레졸버 옵셋 보정 방법에 의하면, 레졸버 조립 이후 초기 모터 강제 구동, 모터 전류 제어, 모터 전류 제어 상태에서 측정된 a축, b축, c축의 전류값으로부터 d축, q축의 전류값을 계산하여 옵셋값 산출, 산출된 옵셋값으로 레졸버의 검출값 보정의 간단한 과정에 의해 레졸버 옵셋 측정 및 보정이 이루어질 수 있는바, 종래의 방법에 비해 레졸버 옵셋 측정 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 엔진 속도 변화로 인한 종래 방법(PI 제어 로직)의 레졸버 옵셋 측정값 부정확성을 효과적으로 해소할 수 있게 된다.

도 1은 하이브리드 자동차의 구동계통을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 레졸버 옵셋 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 레졸버 옵셋 측정 과정에서 d축 전류 및 q축 전류의 평균값이 사용됨을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 친환경자동차의 레졸버 옵셋을 측정하고 보정할 수 있는 방법에 관한 것으로서, 특히 모터를 강제 구동시킬 수 있는 차량 내 회전수단, 즉 엔진을 탑재한 하이브리드 자동차에 보다 유용하게 적용할 수 있는 방법이며, 하이브리드 자동차의 구동모터 및 ISG에 조립된 레졸버의 옵셋(모터 회전자 위치와 레졸버 회전자 위치 사이의 차이)을 더욱 정확하고 간단한 방식으로 측정 및 보정할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에서는 후술하는 바와 같이 옵셋 측정 과정에서 모터의 강제 회전이 필요한데, 하이브리드 자동차의 경우 레졸버가 장착된 구동모터와 ISG를 엔진을 이용하여 회전시킬 수 있으며, ISG의 경우 엔진에 직결된 구조이므로 엔진의 시동만으로 ISG를 회전시킬 수 있고, 구동모터의 경우 클러치를 접합한 상태에서 엔진을 시동하여 회전시킬 수 있다.

물론 차량 생산 공장 등에서 모터 회전을 위해 모터 회전축을 별도 구비된 차량 외부의 강제 회전수단(외부 엔진이나 모터 등)에 연결할 수 있게 장치가 구비되거나 차량이 구성된다면, 전기자동차나 연료전지 자동차의 구동모터 및 레졸버에 대해서도 조립 후의 위치 옵셋을 측정하는데 적용하는 것이 가능하다.

도 2는 본 발명에 따른 레졸버 옵셋 방법을 나타내는 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 레졸버 옵셋 측정 과정에서 d축 전류 및 q축 전류의 평균값이 사용됨을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명을 설명하기에 앞서 이론적인 설명을 하면 다음과 같다.

모터가 회전수단에 의해 회전되는 상태에서 전압지령은 하기 수학식 1, 수학식 2, 수학식 3에 의해 결정되는데, 수학식 1의 dq축 전압지령(V_d,V_q)에서 사용되는 dq축 전류(i_d,i_q)는 전류센서에 의해 실제 측정되는 abc축의 3상 전류(i_a,i_b,i_c)로부터 수학식 2를 이용하여 얻을 수 있고, abc축의 3상 전압지령(V_a,V_b,V_c)은 수학식 3에 의해 얻을 수 있다.

여기서, ω는 모터 회전자 각속도이고, L₁, L₂는 인덕턴스 상수이며, K는 제어 상수이고,

을 만족한다.

여기서, θ는 레졸버의 옵셋을 보정하기 전에 레졸버에 의해 측정되는 모터 회전자 절대각 위치이다. 즉, 이 θ에는 레졸버 옵셋(

)이 포함되어 있다.

또한 모터의 abc축(3상) 전압 미분 방정식과 상기 수학식 1, 2로부터 dq축 전압 미분 방정식을 아래의 수학식 4와 같이 얻을 수 있다.

여기서, R, L₁, L₂,

는 해당 모터에서의 저항, 인덕턴스 상수(L₁,L₂), 자속의 크기를 각각 나타내고, i_d, i_q, V_d, V_q, ω는 d축 전류, q축 전류, d축 전압, q축 전압, 모터 회전자의 각속도(레졸버 검출신호로부터 구해짐)를 각각 나타낸다.

또한

는 본 발명에서 측정하고자 하는 레졸버 옵셋을 나타내며, 상기 모터 회전자의 각속도(ω)가 회전자 위치(θ)의 미분값이기 때문에 이 모터 회전자의 각속도(ω)에는 오차가 포함되어 있지 않다.

상기 수학식 1의 1열에

를 곱하고 2열에

를 곱한 후 더하면 하기 수학식 5와 같다.

여기서,

를 하기 수학식 6과 같이 x로 정의하기로 한다.

이어 수학식 5와 수학식 6으로부터 하기 수학식 7을 얻을 수 있다.

그리고, 전류 제어를 상기 수학식 1과 같이 한다면, 수학식 1을 수학식 7에 대입하여 정리하였을 때 하기 수학식 8을 얻을 수 있다.

상기 수학식 8에서 L₁ > L₂ 이므로 A > 0이 되고, 결국

가 됨에 따라

가 된다.

그리고, 하기 수학식 9와 같은 조건을 만족됨을 보이기로 한다.

위의 수학식 9에서 윗줄의 식은 앞에서 이미 증명되었고, i_d와 i_q의 절대값이 유계되어 있음을 보이면, 수학식 9의 증명이 모두 완성된다. i_d와 i_q의 절대값이 유계되어 있음을 보이기 위해 리아푸노프 함수를 하기 수학식 10과 같이 선정하기로 한다.

상기 수학식 10에서 M은 양의 정부호 행렬(positive definite matrix)이다.

결국, 수학식 10을 시간에 대해 미분하였을 때 하기 수학식 11과 같이 정리될 수 있고, 수학식 11로부터 이 시스템의 상태 변수 x(수학식 6 참조)가 궁극적 유계(ultimately Bounded)임을 알 수 있으므로 i_d와 i_q의 절대값은 수학식 9에 나타낸 바와 같이 위로 유계이다.

여기서,

가 성립하도록 K를 선정하는데, 각속도 ω는 엔진 회전속도와 일치하며, 일정 범위 내에서 운전되므로 K 값을 선정하는 데에는 문제가 없다.

한편, 모터에 레졸버를 조립하고 나면 모터 회전자 위치와 레졸버 회전자 위치 사이의 차이, 즉 레졸버 옵셋을 측정하여 MCU에 저장하고, 이후 모터 제어시에 레졸버 출력신호로부터 구해진 위치 측정값을 상기 MCU에서 저장된 옵셋값만큼 보정하여 정확한 위치 정보(모터 회전자의 절대각 위치 정보)를 모터 제어에 이용하게 되는데(회전속도 피드백 제어, 전류 피드백 제어 등에 이용), 이하 본 발명의 옵셋 측정 과정에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 2를 참조하여 설명하면, 레졸버가 조립되고 난 뒤, 레졸버의 옵셋 측정을 위해서 레졸버가 조립된 모터(구동모터, ISG)를 회전수단을 이용하여 소정의 속도로 강제 회전시켜야 하는데(S11), 이때 하이브리드 자동차의 경우 상기 회전수단이 모터에 회전동력을 전달할 수 있는 엔진이 된다.

즉, 하이브리드 자동차에서 클러치가 접합된 상태로 엔진을 시동하여 아이들 상태로 구동시키며, 이때 클러치가 접합된 상태이므로 엔진의 회전 토크를 전달받은 구동모터와 ISG가 발전시와 같이 회전하게 된다.

이 상태에서 모터의 전류 제어를 위한 전압지령을 설정하여 상기 전압지령에 따라 모터를 전류 제어하고(전압지령에 따라 모터에 인가되는 3상 전류를 제어함)(S12), 모터가 전류 제어되는 상태에서 새로이 구해진 d축 전류(i_d)와 q축 전류(i_q)를 이용하면 레졸버 위치 옵셋값을 구할 수 있게 된다.

즉, 상기 수학식 9로부터 충분한 시간이 지난 후의 하기 수학식 12와 같은 관계식을 얻을 수 있으며, 결국 레졸버 옵셋값은 수학식 13과 같이 정의될 수 있는바, 모터가 상기 전압지령에 따라 전류 제어되고 있는 상태에서 레졸버의 출력신호(위치 검출신호)로부터 d축 전류(i_d)와 q축 전류(i_q)가 구해지면, 수학식 13에 의해 레졸버 옵셋(

)이 구해질 수 있는 것이다.

상기한 모터의 전류 제어 과정에서, 전압지령은 레졸버의 출력신호로부터 구해진 d축 전류와 q축 전류를 이용하여 전압지령을 산출하는데, 이때 먼저 전류센서로부터 abc축의 전류(i_a,i_b,i_c)를 측정하고, 이 abc축의 전류(i_a,i_b,i_c)로부터 상기 수학식 2를 이용하면 dq축 전류(i_d,i_q)를 구할 수 있다.

또한 상기 dq축 전류(i_d,i_q)로부터 dq축 전압지령(V_d,V_q)를 구한다. 또한 dq축 전압지령을 abc축의 3상 전압지령으로 변환하기 위해 상기 수학식 3으로부터 구해지는 abc축의 3상 전압지령(V_a,V_b,V_c)를 사용하여 제어하도록 한다.

결국, 수학식 2 및 수학식 3과 같은 변환 행렬의 관계식이 있다고 할 때, 수학식 1과 같은 전압지령을 통해 전류 제어를 실시하여 충분한 시간이 경과되면 수학식 12의 결과로부터 수학식 13에 의해 레졸버 옵셋(

)을 구할 수 있다.

모터 제어용 피드백 전류인 d축 전류와 q축 전류는 레졸버의 출력신호(위치 검출신호)와 모터 3상 전류를 검출하기 위한 전류센서의 출력신호에 기초하여 계산되는데, 상기 수학식 2에 의해 d축 전류 및 q축 전류(모터 제어용 상태 궤환 전류, 즉 d축, q축 피드백 전류임)가 산출됨은 본 발명이 속하는 분야에서 잘 알려진 공지의 기술이다.

간단히 설명하면, 모터에 조립된 레졸버에 의해 모터 회전자 절대각 위치(θ)가 검출되고, 모터에 설치된 전류센서에 의해서는 상 전류(i_a,i_b,i_c)가 검출되는데, 통상의 모터 제어에 있어서, 삼상/d-q 좌표 변환기(three phase/d-q coordinate converter)가 레졸버에 의해 검출된 위치 정보를 이용하여 전류센서를 통해 검출된 상 전류(i_a,i_b,i_c)를 d축 전류(i_d)(즉, 자속분 전류)와 q축 전류(i_q)(즉, 토크분 전류)로 변환하고, 이때 구해진 d축, q축 전류는 모터 제어를 위한 회전속도지령, 토크지령, 전압지령 등을 생성하는데 피드백 전류로 사용된다.

본 발명에서는 일단 레졸버가 조립되고 난 뒤 모터의 강제 구동 상태에서 레졸버 및 전류센서의 검출신호로부터 d축 전류(i_d)와 q축 전류(i_q)를 구하고, 이어 구해진 d축 전류(i_d)와 q축 전류(i_q)로부터 모터 사양에 따른 수학식 1의 전압지령(V_d,V_q)을 산출한 뒤, 산출된 전압지령에 근거하여 모터를 전류 제어한다(도 2에서 S12임).

산출된 d축, q축 전압지령 값에 따라 모터의 전류 제어가 수행되는 과정은, d-q/삼상 좌표 변환기(d-q/three phase coordinate converter)가 레졸버에 의해 검출된 모터 회전자 절대각 위치를 이용하여 d축, q축 전압지령을 3상(a,b,c) 전압지령으로 좌표 변환하는 과정(수학식 2에 의해 수행될 수 있음), 3상 전압지령에 따라 모터에 인가되는 3상 전류가 제어되는 과정으로 이루어진다.

이때, 3상 전압지령에 따라 3상 전류가 제어되는 과정은, 3상 전압지령이 공간벡터 펄스폭 변조 알고리즘 모듈로 입력되어 스위치 제어신호에 대한 듀티(D_u,D_v,D_w)가 생성되고, 이 듀티를 기초로 PWM 인버터가 영구자석 동기모터에 인가되는 3상 전류를 제어하는 과정으로 이루어질 수 있다.

상기한 좌표 변환기의 좌표 변환 과정, 공간벡터 펄스폭 변조를 이용한 듀티 생성 및 3상 전류 제어 과정에 대해서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지의 기술이므로 보다 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 모터의 전류 제어가 이루어지는 상태에서, 레졸버의 출력신호 및 전류센서의 출력신호로부터 구해지는 d축 전류(i_d) 및 q축 전류(i_q)가 설정 시간 동안 설정 범위 이내의 값으로 거의 일정한 상태, 즉 d축 전류와 q축 전류가 상기 범위 이내의 값으로 크게 변화가 없는 정상 상태인지를 확인하게 되며(S13), 여기서 d축 전류 및 q축 전류의 변화가 없는 정상 상태로 판단되면, 상기한 바대로 d축 전류(i_d)와 q축 전류(i_q)를 이용하여 수학식 13으로부터 레졸버 옵셋(

)을 산출하게 된다(S14,S15).

그리고, d축 전류와 q축 전류의 측정시에 노이즈로 인한 영향이 있을 수 있는데, 옵셋 산출시 노이즈로 인한 영향을 최소화하는 것이 필요한바, d축 전류(i_d)와 q축 전류(i_q)를 이용하여 수학식 13으로부터 레졸버 옵셋(

)을 산출함에 있어서, 설정된 샘플링 시간 간격으로 취득되는 d축 전류와 q축 전류들의 평균값(

,

)을 이용하는 것이 바람직하다.

즉, 레졸버 및 전류센서 등의 센서 노이즈로 인해 일정 주기 간격으로 구해지는 d축 전류(i_d) 및 q축 전류(i_q)가 도 3에 나타낸 바와 같이 시간에 따라 변동되는 값으로 구해질 수 있는데, 노이즈로 인한 영향을 최소화하기 위해 일정 주기 간격으로 구해진 소정 개수의 d축 전류와 q축 전류들의 평균값을 취하여 사용하는 것이다.

복수개(n개)의 샘플 시간에서 취한 d축 전류의 평균값과 q축 전류의 평균값을 각각

,

이라 한다면, 이들 평균값은 하기 수학식 14와 같이 표현될 수 있다.

또한 평균값을 이용하는 경우에서 수학식 13의 옵셋 산출식은 하기 수학식 15와 같이 표현될 수 있고, d축 전류의 평균값(

)과 q축 전류의 평균값(

)으로부터 수학식 15를 이용하여 레졸버의 옵셋(

)을 구할 수 있게 된다(도 2에서 S15임).

상기와 같이 레졸버의 옵셋값(

)이 구해져 저장되면, 모터 제어 동안 이 옵셋값을 이용하여 레졸버에 의해 검출된 회전자 절대각 위치(θ)를 보정하여 사용하게 되며, 결국 레졸버 옵셋이 제거된 정확한 모터 제어가 가능해지게 된다.

이와 같이 하여, 본 발명에서는 레졸버 조립 이후 초기 모터 강제 구동, 수학식 1에 따른 모터 전류 제어, 모터 전류 제어 상태에서 구해진 d축, q축 전류의 측정값으로부터 옵셋값 산출, 산출된 옵셋값으로 레졸버의 검출값 보정의 간단한 과정에 의해 레졸버 옵셋 측정 및 보정이 이루어질 수 있는바, 종래의 방법에 비해 레졸버 옵셋 측정 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 엔진 속도 변화로 인한 종래 방법(PI 제어 로직)의 레졸버 옵셋 측정값 부정확성을 효과적으로 해소할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

11 : 엔진 12 : ISG
13 : 클러치 14 : 구동모터
15 : 변속기 16 : 구동축

Claims

옵셋 측정 과정을 포함하는 레졸버 옵셋 보정 방법에 있어서,
상기 옵셋 측정 과정은,
모터에 레졸버가 조립되고 난 뒤 상기 모터로의 회전력 전달이 가능한 회전수단을 이용하여 모터를 회전시키는 단계;
전압지령을 설정하고 상기 전압지령에 따라 모터의 전류를 제어하는 단계;
모터의 전류를 제어하는 동안 피드백 전류인 d축 전류와 q축 전류를 구하는 단계;
상기 d축 전류와 q축 전류가 설정 범위 이내로 일정한 정상 상태임을 확인하는 단계; 및
정상 상태인 것으로 확인되면 d축 전류와 q축 전류를 이용하여 레졸버 옵셋(
)을 '
= tan^-1(d축 전류/q축 전류)'의 식으로부터 산출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레졸버 옵셋 보정 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 전압지령은
모터가 회전수단에 의해 회전되는 상태에서 d축 전류와 q축 전류를 구한 뒤 이때 구해진 d축 전류와 q축 전류를 이용하여 하기 식 (E1)로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 레졸버 옵셋 보정 방법.
(E1):

여기서, Vd: d축 전압지령, Vq: q축 전압지령, ω: 모터 회전자 각속도, L₁, L₂: 인덕턴스 상수, i_d: d축 전류, i_q: q축 전류, K: 제어 상수임.
청구항 1에 있어서,
상기 레졸버 옵셋(
)을 산출하는 단계에서,
상기 d축 전류와 q축 전류가 설정된 샘플링 시간 간격으로 구해지는 d축 전류(i_d)들의 평균값과 d축 전류(i_d)들의 평균값이고, 레졸버 옵셋(
)이 하기 식 (E2)로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 레졸버 옵셋 보정 방법.
(E2):

여기서,
: d축 전류의 평균값,
: q축 전류의 평균값임.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 d축 전류와 q축 전류는 레졸버 검출값을 이용하여 전류센서에 의해 측정된 모터 상 전류를 좌표 변환하여 구해지는 것임을 특징으로 하는 레졸버 옵셋 보정 방법.
청구항 1에 있어서,
하이브리드 자동차에서 상기 회전수단이 엔진인 것을 특징으로 하는 레졸버 옵셋 보정 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 모터가 차량 구동을 위한 구동모터인 것을 특징으로 하는 레졸버 옵셋 보정 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 모터가 하이브리드 자동차에서 통합형 시동발전기(Integrated Starter & Generator, ISG)인 것을 특징으로 하는 레졸버 위치 보정 방법.