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KR101500397B1 - 전기 차량의 제어 방법 - Google Patents

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KR101500397B1
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battery
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임재상
임성엽
강구배
차지완
김영운
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현대자동차 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 제어 방법은, 전력을 공급하는 배터리, 상기 배터리로부터 전력을 공급받아 동력을 발생하는 모터, 상기 배터리와 모터를 제어부를 포함하는 전기 차량의 제어 방법에 있어서, 상기 제어부는, 토크 지령, 상기 모터의 속도, 및 모터 전류를 감지하는 단계; 상기 모터의 전류로부터 모터 전압을 계산하는 단계; 상기 모터의 속도 영역에 따른 전압 이용률이 설정된 값보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 상기 전압 이용률이 설정값 이하면, 상기 모터 속도에 따른 운전점 보정 함수를 생성하는 단계; 상기 운전점 보정 함수로부터 상기 모터의 속도에 대한 전류 지령을 계산하는 단계; 및 계산된 전류 지령을 출력하는 단계;를 포함한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 운전점 보정 함수를 통해 모터 속도에 따른 최적의 운전점을 설정함으로써, 차량의 연비를 절감할 수 있다.

Description

전기 차량의 제어 방법 {Motor Control Method of Electric Vehicle}
본 발명은 전기 차량의 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 차량에 구비되는 모터를 효율적으로 제어하여 연비를 향상시키고 비용을 절감할 수 있는 전기 차량의 제어 방법에 관한 것이다.
최근 환경 오염 문제 및 대체 에너지 개발에 대한 노력으로 전기 차량의 개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
일반적으로, 전기 차량에는 차량을 구동시키기 위한 모터와, 상기 모터에 전력을 공급하는 고전압 배터리가 장착되어 있다. 상기 배터리는 모터를 구동시키는 에너지원으로 인버터를 통해 모터에 전력을 공급한다.
이러한 모터를 제어하는 방법 중의 하나로, MTPA(maximum torque per ampere) 제어 방법을 사용한다. 상기 MTPA는 모터에 인가되는 전류를 스윕하여 전류맵을 설정한다. 이러한 MTPA 제어 방법은 모터의 모델링을 통해 수학적으로 적용이 가능하지만, 수학식을 통해 모터를 제어하는 경우, 모터의 비선형성을 모두 수학식으로 나타내는 것이 어려운 문제가 있다
이러한 문제를 보완하기 위해, 전류 스윕을 통해 전류 스윕을 통해 모터의 등토크 영역에서 전류가 최소가 되는 운전점을 찾아 전류맵을 사용하는 방법을 사용한다. 그러나 이러한 방법은, 모터와 인버터의 모든 손실을 고려해야 하기 때문에, 측정 인자(예를 들면, 모터 토크, 모터 전류, 모터 전압, 모터 역률, DC 전압, DC 전류 등)가 증가한다. 이와 같이, 다양한 측정 인자를 사용하는 경우, 측정 센서의 오차 등에 의해 출력 결과를 왜곡하게 된다. 또한, 다양한 측정 인자를 사용하기 때문에, 측정 시스템이 복잡해지고, 시스템 설정에 소요되는 비용이 증가하는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전기 차량에 구비되는 모터를 효율적으로 제어하여 차량의 연비를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 전기 차량에 구비되는 모터를 제어할 때 소요되는 비용을 절감하고, 모터 제어 시스템을 간소화하는 것으로 또 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 제어 방법은, 전력을 공급하는 배터리, 상기 배터리로부터 전력을 공급받아 동력을 발생하는 모터, 상기 배터리와 모터를 제어부를 포함하는 전기 차량의 제어 방법에 있어서, 상기 제어부는, 토크 지령, 상기 모터의 속도, 및 모터 전류를 감지하는 단계; 상기 모터의 전류로부터 상기 모터 전압을 계산하는 단계; 상기 모터의 속도 영역에 따른 전압 이용률이 설정된 값보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 상기 전압 이용률이 설정값 이하면, 상기 모터 속도에 따른 운전점 보정 함수를 생성하는 단계; 상기 운전점 보정 함수로부터 상기 모터의 속도에 대한 전류 지령을 계산하는 단계; 및 계산된 전류 지령을 출력하는 단계;를 포함하는 일련의 명령을 수행할 수 있다.
상기 모터의 속도에 따른 운전점 보정 함수를 생성하는 단계는, 제1 모터 속도로부터 최대 효율 운전 전류맵을 설정하는 단계; 상기 제1 모터 속도에서 전류의 크기 및 각도를 계산하는 단계; 제2 모터 속도로부터 최대 효율 운전점을 설정하는 단계; 상기 제2 모터 속도에서 전류의 크기 및 각도를 계산하는 단계; 및 상기 제1 모터 속도 및 제2 모터 속도에서 구한 전류의 크기 및 각도로부터 운전점 보정 함수를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 배터리에서 공급되는 직류 전류를 스윕하여 제1 모터 속도로부터 전류맵을 설정할 수 있다.
상기 배터리에서 공급되는 직류 전류를 스윕하여 제2 모터 속도로부터 운전점을 설정할 수 있다.
상기 운전점 보정 함수를 구하는 단계는, 상기 제1 모터 속도와 제2 모터 속도로부터 계산된 전류의 크기 및 각도의 차이를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 전류의 크기 및 각도의 차이를 근사화하여 운전점 보정 함수를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 계산된 전류의 크기 및 각도의 차이는 2차 함수로 근사화할 수 있다.
상기 전압 이용률이 설정값 보다 크면, 상기 모터를 과변조 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 전기 차량의 제어 방법에 의하면, 운전점 보정 함수를 통해 모터 속도에 따른 최적의 운전점을 설정함으로써, 차량의 연비를 절감할 수 있다.
또한, 모터 제어를 위한 측정 인자를 최소화할 수 있어, 시스템의 구성을 단수화할 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전기 차량의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전기 차량의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 운전점 보상 함수를 구하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 새로운 전류 지령을 구하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 속도에 따른 운전점을 도시한 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 의한 전기 차량의 제어 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전기 차량의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전기 차량은 전력을 공급하는 배터리(10)와, 상기 배터리(10)로부터 전력을 공급받아 동력을 발생하는 모터(30), 및 상기 배터리(10) 및 모터(30)을 제어하는 제어부(20)를 포함한다.
상기 배터리(10)는 직류 전원을 공급하는 것으로, 특히 정전압 전원을 공급한다.
상기 제어부(20)는 설정된 프로그램에 의하여 작동하는 하나 이상의 프로세서로 구비될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 되어 있다. 일반적으로 상기 제어부(20)는 상기 배터리(10)로부터 전원을 공급받아 상기 모터(30)를 제어하는 인버터일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 전기 차량의 제어 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전기 차량의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(20)로 토크 지령이 입력되면(S110), 모터(30) 속도와 전류를 감지하고(S120), 모터 전류로부터 모터(30)의 전압을 계산한다(S130).
그리고 상기 모터(30)의 전압 이용률이 1보다 큰지 여부를 판단한다(S140).
만약, 상기 모터(30)의 전압 이용률이 1보다 크면, 상대적으로 높은 속도 영역에서 많은 양의 전압을 사용하는 것으로 판단하여 상기 모터(30)를 과변조 제어한다(S150).
이러한 과변조 제어 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
그리고 상기 모터(30)의 전압 이용률이 1 이하이면, 상기 모터(30)의 속도에 따른 운전점 보정 함수를 구한다(S200).
이하에서는, 도 3을 참조하여 상기 모터(30)의 속도에 따른 운전점 보정 함수를 구하는 S200 단계에 대해 구체적으로 설명한다.
상기 제어부(20)는 상기 배터리(10)로부터 공급되는 직류 전류를 스윕하여 제1 모터 속도에 대한 전류맵을 설정한다(S210). 여기서 제1 모터 속도는 일반적으로 1500RPM일 수 있다.
그리고 상기 제1 모터 속도에서 토크 지령에 대한 동기 좌표계상의 d축 전류 및 q축 전류(Id1, Iq1)의 크기(Is1) 및 각도(Beta1)를 계산한다(S220).
다음으로, 상기 제어부(20)는 상기 배터리(10)로부터 공급되는 직류 전류를 스윕하여 제2 모터 속도에 대한 운전점을 선정한다(S230).
그리고 상기 제2 모터 속도에서 토크 지령에 대한 d축 전류 및 q축 전류(Id2, Iq2)의 크기(Is2) 및 각도(Beta2)를 계산한다(S240).
상기 제1 모터 속도에서 구한 d축 전류 및 q축 전류(Id1, Iq1)의 크기(Is1) 및 각도(Beta1)와, 상기 제2 모터 속도에서 구한 d축 전류 및 q축 전류(Id2, Iq2)의 크기(Is2) 및 각도(Beta2)의 차이를 계산한다(S250). 전류 크기의 차이(Delta_Is)는 Is1과 Is2의 차이이다. 그리고 전류 각도의 차이(Delta_Beta)는 Beta1과 Beta2의 차이이다. 즉, 전류 크기의 차이(Delta_Is)와 전류 각도의 차이(Delta_Beta)는 다음의 관계를 가진다.
Delta_Is = Is2 - Is1
Delta_Beta = Beta2 - Beta1
그리고 상기 전류 크기의 차이(Delta_Is)와 전류 각도의 차이(Delta_Beta)를 근사화하여 운전점 보정 함수(Func_Delta_Is, Func_Delta_Beta)를 구한다(S260).
제1 모터 속도에서 구한 d축 전류 및 q축 전류(Id1, Iq1)과 제2 모터 속도에서 구한 d축 전류 및 q축 전류(Id2, Iq2)의 사이를 보간(interpolation)하여 전 속도 영역에서의 최대 효율 운전점을 구할 수 있다. 여기서, 제1 모터 속도에서 구한 d축 전류 및 q축 전류(Id1, Iq1)과 제2 모터 속도에서 구한 d축 전류 및 q축 전류(Id2, Iq2)의 사이를 보간할 때, 1차 함수 또는 2차 함수로 보간하여 운전점 보정 함수를 구할 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 앞에서 구한 운전점 보정 함수를 이용하여, 모터 속도에 대한 전류 지령을 계산한다(S300).
도 4에 도시된 바와 같이, 모터 속도에 대한 전류 지령은, 상기 운전점 보정 함수를 이용하여 모터 속도에 따른 새로운 전류 지령에 대한 전류의 크기(Is_new)와 각도(Beta_new)를 계산한다(S310). 이때, 전류의 크기(Is_new)는 다음의 수학식으로부터 계산할 수 있다.
Is_new = Is1 + Func_Delta _Is (실제 모터 속도 - 제1 모터 속도)
Beta_new = Beta1 + Func_Delta_Beta (실제 모터 속도 - 제1 모터 속도)
여기서, Func_Delta_Is()는 전류 크기의 운전점 보정 함수이고, Func_Delta_Bet()a는 전류 각도의 운전점 보정 함수이다.
새로운 전류의 크기(Is_new)와 각도(Beta_new)로부터, 동기 좌표계(synchronous reference frame)상의 새로운 d축 전류 지령 및 q축 전류 지령(Id_new, Iq_new)를 계산한다(S320).
새로운 d축 전류 및 q축 전류(Id_new, Iq_new)는 다음의 수학식을 통해 계산할 수 있다.
Id_new = -Is_new * cos (180-Beta_new)
Iq_new = Is_new * sin (180-Beta_new)
다시 도 2를 참조하면, 상기 S320단계에서 계산된 새로운 d축 전류 및 q축 전류(Id_new, Iq_new)를 상기 모터(30)로 출력한다.
도 5는 속도에 따른 운전점을 도시한 그래프이다. 즉, 도 5는 제1 모터 속도(1500RPM)에서 구한 운전점과 제2 모터 속도(2000RPM)에서 구한 운전점을 비교하여 도시한 것이다.
모터(30) 속도가 증가함에 따라 모터(30) 철손(core loss)가 증가한다. 이러한 철손의 영향으로 인해 최대 효율 운전점은 d축 전류가 음의 방향으로 더 큰 전류가 필요한 것으로 나타난다. 즉, 모터(30) 속도가 증가할수록 철손이 증가하기 때문에, 모터(30)의 속도별로 최대 효율 운전점이 상이한 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면 모터(30) 속도에 따른 철손의 변화까지 포함하여 모터(30)를 제어하기 때문에 모터(30) 속도에 따른 최대 효율 운전이 가능하다.
본 발명의 실시예에서는, 단일 속도에서 전류맵을 설정한다. 즉, 모터(30)의 토크와 배터리(10)의 직류 전류만을 가지고 전류맵을 설정한다. 이와 같이, 상기 배터리(10)를 정전압 전원으로 변경하여 전압을 일정하게 유지하면서 제어를 하면, 상기 배터리(10)의 출력은 배터리(10)의 직류 전류에 의해서만 결정된다(배터리 출력=배터리 전압*배터리 전류). 또한, 전류 스윕을 통해 동일 토크 곡선을 설정하면, 상기 모터(30)의 출력은 모두 동일하게 된다(모터 출력=모터 속도*모터 토크).
즉, 배터리(10)의 출력을 입력으로 하고 모터(30) 출력을 출력으로 사용하여 모터(30) 시스템의 동일 토크 곡선에서 최대 효율을 찾으려면, 모터(30) 출력이 동일하기 때문에 배터리(10) 출력이 최소인 점을 찾으면 된다. 상기 배터리(10) 출력은 전압이 일정하기 때문에 직류 전류가 최소인 점을 찾으면 된다.
따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 배터리(10)의 직류 전류와 요구 토크만을 이용하여 설정된 전류맵은 최대 효율 전류맵이 된다. 이와 같은 방법을 사용하면, 측정 인자가 종래에 비해 현저하기 줄어들기 때문에, 측정 오차를 줄일 수 있고, 측정 시스템을 간단화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는, 배터리(10)의 직류 전류를 측정하기 때문에 인버터의 효율까지 고려할 수 있다. 그리고 배터리(10)를 정전압으로 유지하기 때문에 배터리(10)의 직류 전류만 확인하여 입력 파워(직류 전압*직류 전류)가 최소인 점을 찾으면, 최대 효율(최소 손실)의 운전점을 찾을 수 있다.
이와 같은 방법을 사용하면, 모터(30)의 동손(copper loss) 뿐만 아니라 철손(core loss)에 대한 영향까지 포함하여 운전점을 찾기 때문에, 연비를 상승시킬 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 배터리
20: 제어부
30: 모터

Claims (7)

  1. 전력을 공급하는 배터리, 상기 배터리로부터 전력을 공급받아 동력을 발생하는 모터, 상기 배터리와 모터를 제어부를 포함하는 전기 차량의 제어 방법에 있어서,
    상기 제어부는,
    토크 지령, 상기 모터의 속도, 및 모터 전류를 감지하는 단계;
    상기 모터의 전류로부터 모터 전압을 계산하는 단계;
    상기 모터의 속도 영역에 따른 전압 이용률이 설정된 값보다 큰지 여부를 판단하는 단계;
    상기 전압 이용률이 설정값 이하면, 상기 모터 속도에 따른 운전점 보정 함수를 생성하는 단계;
    상기 운전점 보정 함수로부터 상기 모터의 속도에 대한 전류 지령을 계산하는 단계; 및
    계산된 전류 지령을 출력하는 단계;
    를 포함하는 일련의 명령을 수행하는 전기 차량의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터의 속도에 따른 운전점 보정 함수를 생성하는 단계는,
    제1 모터 속도로부터 최대 효율 운전 전류맵을 설정하는 단계;
    상기 제1 모터 속도에서 전류의 크기 및 각도를 계산하는 단계;
    제2 모터 속도로부터 최대 효율 운전점을 설정하는 단계;
    상기 제2 모터 속도에서 전류의 크기 및 각도를 계산하는 단계; 및
    상기 제1 모터 속도 및 제2 모터 속도에서 구한 전류의 크기 및 각도로부터 운전점 보정 함수를 생성하는 단계;
    를 포함하는 전기 차량의 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리에서 공급되는 직류 전류를 스윕하여 제1 모터 속도로부터 전류맵을 설정하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 배터리에서 공급되는 직류 전류를 스윕하여 제2 모터 속도로부터 운전점을 설정하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 제어 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 운전점 보정 함수를 구하는 단계는,
    상기 제1 모터 속도와 제2 모터 속도로부터 계산된 전류의 크기 및 각도의 차이를 계산하는 단계;
    상기 계산된 전류의 크기 및 각도의 차이를 근사화하여 운전점 보정 함수를 생성하는 단계;
    를 포함하는 전기 차량의 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 계산된 전류의 크기 및 각도의 차이는 2차 함수로 근사화하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전압 이용률이 설정값 보다 크면, 상기 모터를 과변조 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 전기 차량의 제어 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101875642B1 (ko) * 2016-04-18 2018-07-06 현대자동차 주식회사 차량용 모터 제어 장치 및 방법

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101856317B1 (ko) * 2016-04-18 2018-05-10 현대자동차주식회사 차량의 컨버터 제어방법 및 시스템
CN106100484B (zh) * 2016-08-08 2018-12-07 凯晟动力技术(嘉兴)有限公司 一种混合动力汽车电机控制方法
CN106094911A (zh) * 2016-08-24 2016-11-09 廖建航 闭环控制在立式绕线机中的应用方法及系统
WO2018035776A1 (zh) * 2016-08-24 2018-03-01 廖建航 基于立式绕线机的电压获取方法及系统
CN106253604A (zh) * 2016-08-24 2016-12-21 廖建航 立式绕线机的电流控制方法及系统
CN106329856A (zh) * 2016-08-24 2017-01-11 廖建航 基于立式绕线机的电压获取方法及系统
CN106301135A (zh) * 2016-08-24 2017-01-04 廖建航 电压在卧式绕线机中的确定方法及系统
WO2018035777A1 (zh) * 2016-08-24 2018-03-01 廖建航 电压在卧式绕线机中的确定方法及系统
CN111446897B (zh) * 2020-04-30 2023-05-26 上海中科深江电动车辆有限公司 用于校准自动标定电机电压利用率的方法
KR20230011009A (ko) * 2021-07-13 2023-01-20 현대자동차주식회사 차량용 모터 제어 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000188804A (ja) * 1998-12-21 2000-07-04 Toyota Motor Corp 動力出力装置
JP2002223599A (ja) * 2000-11-22 2002-08-09 Isao Takahashi インバータ制御方法およびその装置
JP2009189173A (ja) * 2008-02-07 2009-08-20 Denso Corp 回転機の制御装置及び回転機の制御システム
JP2013121314A (ja) * 2011-12-07 2013-06-17 Hyundai Motor Co Ltd 電気自動車用モータ制御方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7586286B2 (en) * 2006-11-17 2009-09-08 Continental Automotive Systems Us, Inc. Method and apparatus for motor control
KR100992755B1 (ko) 2007-12-13 2010-11-05 기아자동차주식회사 하이브리드 차량의 soc별 최적 운전점 결정 방법
EP2093098B1 (en) * 2008-02-21 2010-05-12 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Wheel driving apparatus and electric vehicle including the same
CN101252336B (zh) * 2008-03-07 2011-12-28 清华大学 永磁同步电机-压缩机系统高速运行控制方法
JP4582168B2 (ja) 2008-03-21 2010-11-17 株式会社デンソー 回転機の制御装置、及び回転機の制御システム
KR101469993B1 (ko) 2008-06-16 2014-12-05 현대자동차주식회사 전기자동차의 구동모터 제어방법
WO2012104960A1 (ja) * 2011-01-31 2012-08-09 スズキ株式会社 ハイブリッド車両の駆動制御装置
JP2013060175A (ja) 2011-09-15 2013-04-04 Nissan Motor Co Ltd ハイブリッド車両の制御装置
CN102684576A (zh) * 2012-05-23 2012-09-19 东方电气集团东风电机有限公司 应用于纯电动轿车的永磁电机控制器及控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000188804A (ja) * 1998-12-21 2000-07-04 Toyota Motor Corp 動力出力装置
JP2002223599A (ja) * 2000-11-22 2002-08-09 Isao Takahashi インバータ制御方法およびその装置
JP2009189173A (ja) * 2008-02-07 2009-08-20 Denso Corp 回転機の制御装置及び回転機の制御システム
JP2013121314A (ja) * 2011-12-07 2013-06-17 Hyundai Motor Co Ltd 電気自動車用モータ制御方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101875642B1 (ko) * 2016-04-18 2018-07-06 현대자동차 주식회사 차량용 모터 제어 장치 및 방법

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Publication number Publication date
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