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KR102571470B1 - 개방권선 전동기의 회생제동장치 - Google Patents

개방권선 전동기의 회생제동장치 Download PDF

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KR102571470B1
KR102571470B1 KR1020210174333A KR20210174333A KR102571470B1 KR 102571470 B1 KR102571470 B1 KR 102571470B1 KR 1020210174333 A KR1020210174333 A KR 1020210174333A KR 20210174333 A KR20210174333 A KR 20210174333A KR 102571470 B1 KR102571470 B1 KR 102571470B1
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Abstract

본 발명의 개방권선 전동기의 회생제동장치는, 각 상의 인버터들과 각 상의 인버터들에 각각 하나씩 독립적으로 접속된 각 상의 코일들로 구성된 개방권선 전동기를 사용하여 각 상의 상전압이 최대 배터리 전압을 갖도록 하여 모터의 구동력을 증가시킬 수 있고, 회생제동시 각 상마다 독립적으로 회생제동 동작이 이루어져 회생제동시 회전자의 회전에 의해 발생되는 역기전압인 회생에너지을 각 상의 모든 코일들을 통해 연속적으로 회생제동 동작을 하여 신속하게 배터리에 회생에너지를 충전할 수 있으므로, Y결선회로의 권선형 전동기에 비해 전기차량의 이동거리를 향상시킬 수 있다.

Description

개방권선 전동기의 회생제동장치{Regenerative brake apparatus of open-end winding machine}
본 발명은 개방권선 전동기의 회생제동장치에 관한 것으로, 특히 각 상의 인버터들과 각 상의 인버터들에 각각 하나씩 독립적으로 접속된 각 상의 코일들로 구성된 개방권선 전동기를 사용하여 각 상의 상전압이 최대 배터리 전압을 갖도록 하여 모터의 구동력을 증가시킬 수 있고, 회생제동시 각 상마다 독립적으로 회생제동 동작이 이루어져 회생제동시 회전자의 회전에 의해 발생되는 역기전력인 회생에너지를 각 상의 모든 코일들을 통해 연속적으로 회생제동 동작을 하여 신속하게 배터리에 회생에너지를 충전할 수 있으므로, 회생제동시 에너지를 회수할 수 있는 에너지 효율을 높일 수 있고, 전기차량의 이동거리를 향상시킬 수 있다.
일반적으로 전기차량, 예를 들면 전기오토바이, 전기 자전거, 전기 자동차 등은 배터리의 전력을 사용하여 모터인 전동기를 구동시켜 구동되며, 감속시 또는 제동시에는 전동기가 발전기로서 작동되며, 이때 발생되는 에너지를 배터리를 충전할 수 있는 회생제동을 하고 있다.
전기차량의 회생제동과 관련된 선행기술로는, 대한민국 공개특허공보 제10-1995-0013815호 "전기자동차의 회생제동 제어방법 및 제어장치"(공개일자 : 1995.06.15)가 개시되어 있으며, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0037701호 "전기차량의 회생제동장치의 에너지 충방전 제어 장치 및 방법"(공개일자 : 2012.04.20)가 개시되어 있으며, 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0068213호 "전기스쿠터 회생제동 전력제어 장치"(공개일자 : 2019.06.18)가 개시되어 있다.
상기 종래의 전기차량의 회생제동장치는 권선형 전동기의 3개의 U상 코일, V상 코일 및 W상 코일이 중성점에 공통으로 접속되고, 각각의 U상 코일, V상 코일 및 W상 코일의 일측에는 6개의 트랜지스터들과 6개의 프리휠링 다이오드들로 구성된 인버터에 접속되는 Y결선회로로 구성되어 있다.
종래의 Y결선회로로 구성된 전기차량의 회생제동장치는 배터리에 의해 권선형 전동기의 구동시 U상 코일, V상 코일 및 W상 코일에 공급되는 각각의 상전압(phase voltage)은 최대 배터리전압/
Figure 112021142100241-pat00001
으로 제한되므로 각 상의 상전압이 높지 않아 모터의 구동력이 좋지 못한 문제점을 가지고 있다.
또한, 종래의 Y결선회로로 구성된 전기차량의 회생제동장치는 U상 코일, V상 코일 및 W상 코일이 중성점에 공통으로 접속되어 있어 회생제동시 회전자가 0도에서 60도 구간에 위치할때 U상 코일과 V상 코일에 의해 발생되는 역기전력에 의한 승압전압이 배터리에 충전되고, 회전자가 60도에서 120도 구간에 위치할때 U상 코일과 W상 코일에 의한 승압전압이 배터리에 충전되고, 회전자가 120도에서 180도 구간에 위치할때 V상 코일과 W상 코일에 의한 승압전압이 배터리에 충전되고, 회전자가 180도에서 240도 구간에 위치할때 U상 코일과 V상 코일에 의한 승압전압이 배터리에 충전되고, 회전자가 240도에서 300도 구간에 위치할때 U상 코일과 W상 코일에 의한 승압전압이 배터리에 충전되고, 회전자가 300도에서 360도 구간에 위치할때 V상 코일과 W상 코일에 의한 승압전압이 배터리에 충전된다.
즉, 회생제동시 회전자가 1회전할때, 60도 간격으로 U상 코일, V상 코일 및 W상 코일들 중 2개의 코일들을 통해 회생제동에 의한 회생에너지를 배터리에 충전하고, 나머지 1개의 코일은 회생제동 동작을 하지 않아 회생제동시 배터리에 신속하게 회생에너지를 충전하지 못하므로 모터 구동시 전기차량의 이동거리를 향상시킬 수 없는 문제점을 가지고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-1995-0013815호 "전기자동차의 회생제동 제어방법 및 제어장치"(공개일자 : 1995.06.15) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0037701호 "전기차량의 회생제동장치의 에너지 충방전 제어 장치 및 방법"(공개일자 : 2012.04.20) 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0068213호 "전기스쿠터 회생제동 전력제어 장치"(공개일자 : 2019.06.18)
본 발명의 목적은 각 상의 인버터들과 각 상의 인버터들에 각각 하나씩 독립적으로 접속된 각 상의 코일들로 구성된 개방권선 전동기를 사용하여 각 상의 상전압이 최대 배터리 전압을 갖도록 하여 모터의 구동력을 증가시킬 수 있고, 회생제동시 각 상마다 독립적으로 회생제동 동작이 이루어져 회생제동시 회전자의 회전에 의해 발생되는 역기전력에 의해 회생에너지을 각 상의 모든 코일들을 통해 연속적으로 회생제동 동작을 하여 신속하게 배터리에 회생에너지를 충전할 수 있으므로, 회생제동시 에너지를 회수할 수 있는 에너지 효율을 높일 수 있고, 전기차량의 이동거리를 향상시킬 수 있는 개방권선 전동기의 회생제동장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 개방권선 전동기의 회생제동장치는, 직류전압을 공급해 주는 배터리; 양단이 개방된 복수의 코일들과 회전자와 상기 회전자의 회전 위치에 따라 발생되는 홀센서감지신호를 출력하는 홀센서로 구성되어 전기차량의 가감속시 상기 배터리로부터 직류전압을 공급받아 전기차량을 구동시키며, 회생제동시 상기 회전자의 회전에 의해 상기 복수의 코일들에 역기전력을 발생시키는 개방권선 전동기; 상기 복수의 코일들의 양단에 각각 접속되고, 상기 전기차량의 구동시 펄스폭변조신호를 수신하여 상기 펄스폭변조신호에 의해 상기 직류전압을 교류 전압으로 변환하여 상기 개방권선 전동기를 구동 제어하고, 회생제동시 회생제동제어신호를 수신하여 상기 회생제동제어신호에 의해 상기 역기전력을 승압시켜 상기 배터리의 직류전압 보다 상대적으로 높은 전압을 갖는 승압전압을 출력하여 상기 승압전압으로 상기 배터리를 충전시키는 인버터; 상기 홀센서감지신호를 수신하여 상기 회전자의 회전 중 회전자의 현재 위치 각도인 회전자 위치각도와, 회전자가 회전하는 회전자 속도를 산출하는 회전자 위치속도 산출부: 사용자에 의해 선택되는 전기차량의 가속레버 조작에 대응되는 전기차량의 주행지령속도를 출력하는 지령속도 감지부; 사용자에 의해 선택되는 전기차량의 제동기 조작 유무에 따라 활성화되는 제동기 감지신호를 출력하는 제동기 감지부; 상기 지령속도 감지부로부터 출력되는 주행지령속도와 상기 회전자속도를 수신하여 상기 주행지령속도가 0보다 크고 상기 주행지령속도와 상기 회전자 속도가 동일하지 않으면, 상기 주행지령속도와 상기 회전자 속도가 동일한 값을 갖도록 가감속신호를 출력하고, 상기 주행지령속도가 0이면 활성화되는 회생제동신호를 출력하는 가감속 제어부; 및 상기 가감속 제어부로부터 출력되는 가감속신호와 회생제동신호와 상기 제동기 감지신호와, 상기 회전자 위치각도를 수신하여, 상기 회생제동신호와 상기 제동기 감지신호가 비활성화되면 상기 회전자 위치각도에 따라 상기 가감속신호에 대응되는 듀티비가 가변되는 펄스폭변조신호를 출력하고, 상기 회생제동신호가 활성화되거나 상기 제동기 감지신호가 활성화되면 상기 회전자 위치각도에 따라 회생제동제어신호를 출력하는 펄스폭변조신호 제어부를 구비하며, 상기 가감속 제어부는 상기 주행지령속도가 0일때, 상기 회전자속도와 사용자에 의해 정해지는 기준 회전자속도와 비교하여 상기 회전자속도가 상기 기준 회전자속도 보다 클 경우에만 상기 회생제동신호는 활성화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 개방권선 전동기의 회생제동장치는 각 상의 인버터들과 각 상의 인버터들에 각각 하나씩 독립적으로 접속된 각 상의 코일들로 구성된 개방권선 전동기를 사용하여 각 상의 상전압이 최대 배터리 전압을 갖도록 하여 모터의 구동력을 증가시킬 수 있고, 회생제동시 각 상마다 독립적으로 회생제동 동작이 이루어져 회생제동시 회전자의 회전에 의해 발생되는 역기전력인 회생에너지을 각 상의 모든 코일들을 통해 연속적으로 회생제동 동작을 하여 신속하게 배터리에 회생에너지를 충전할 수 있으므로, Y결선회로의 권선형 전동기에 비해 전기차량의 이동거리를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 개방권선 전동기의 회생제동장치의 구성도.
도 2는 도 1의 인버터의 구성도.
도 3은 개방권선 전동기의 회전자가 회전시 홀센서들의 파형도.
도 4는 도 2의 인버터의 U상 인버터의 구성도.
도 5는 개방권선 전동기의 구동시 제1홀센서감지신호가 하이 논리값일때의 U상 인버터의 전류 흐름도.
도 6은 개방권선 전동기의 구동시 제1홀센서감지신호가 로우 논리값일때의 U상 인버터의 전류 흐름도.
도 7a 및 도 7b는 개방권선 전동기의 회생제동시 제1홀센서감지신호가 하이 논리값일때의 U상 인버터의 전류 흐름도.
도 8a 및 도 8b는 개방권선 전동기의 회생제동시 제1홀센서감지신호가 로우 논리값일때의 U상 인버터의 전류 흐름도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 개방권선 전동기의 회생제동장치를 상세히 설명하고자 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 개방권선 전동기의 회생제동장치는, 직류전압(Vdc)을 공급해 주는 배터리(10)와, 양단이 개방된 복수의 코일(UC,VC,WC)들과 회전자(L)와 회전자(L)의 회전 위치에 따라 발생되는 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)를 출력하는 홀센서(H1,H2,H3)로 구성되어 전기차량의 가감속시 배터리(10)로부터 직류전압(Vdc)을 공급받아 전기차량을 구동시키며, 회생제동시 회전자(L)의 회전에 의해 복수의 코일(UC,VC,WC)들에 역기전력(VBF)을 발생시키는 개방권선 전동기(20)와, 복수의 코일(UC,VC,WC)들의 양단에 각각 접속되고, 전기차량의 구동시 펄스폭변조신호(PWM)를 수신하여 펄스폭변조신호(PWM)에 의해 직류전압(Vdc)을 교류 전압으로 변환하여 개방권선 전동기(20)를 구동 제어하고, 회생제동시 회생제동제어신호(RBC)를 수신하여 회생제동제어신호(RBC)에 의해 역기전력(VBF)을 승압시켜 배터리(10)의 직류전압(Vdc) 보다 상대적으로 높은 전압을 갖는 승압전압(VBS)을 출력하여 상기 승압전압(VBS)으로 배터리(10)를 충전시키는 인버터(30)와, 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)를 수신하여 회전자(L)의 회전 중 회전자(L)의 현재 위치 각도인 회전자 위치각도(LP)와, 회전자(L)가 회전하는 회전자 속도(LV)를 산출하는 회전자 위치속도 산출부(40)와, 사용자에 의해 선택되는 전기차량의 가속레버(ACC) 조작에 대응되는 전기차량의 주행지령속도(UEV)를 출력하는 지령속도 감지부(50)와, 사용자에 의해 선택되는 전기차량의 제동기 조작 유무에 따라 활성화되는 제동기 감지신호(BS)를 출력하는 제동기 감지부(60)와, 지령속도감지부(50)로부터 출력되는 주행지령속도(UEV)와 회전자속도(LV)를 수신하여 주행지령속도(UEV)가 0보다 크고 주행지령속도(UEV)와 회전자 속도(LV)가 동일하지 않으면, 상기 주행지령속도(UEV)와 회전자 속도(LV)가 동일한 값을 갖도록 가감속신호(FL)를 출력하고, 주행지령속도(UEV)가 0이면 활성화되는 회생제동신호(RB)를 출력하는 가감속 제어부(70)와, 가감속 제어부(70)로부터 출력되는 가감속신호(FL)와 회생제동신호(RB)와 제동기 감지신호(BS)와, 회전자 위치각도(LP)를 수신하여, 회생제동신호(RB)와 제동기 감지신호(BS)가 비활성화되면 회전자 위치각도(LP)에 따라 가감속신호(FL)에 대응되는 듀티비가 가변되는 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하고, 회생제동신호(RB)가 활성화되거나 제동기 감지신호(BS)가 활성화되면 회전자 위치각도(LP)에 따라 회생제동제어신호(RBC)를 출력하는 펄스폭변조신호 제어부(80)로 구성된다.
또한, 가감속 제어부(70)는 주행지령속도(UEV)가 0일때, 회전자속도(LV)와 사용자에 의해 정해지는 기준 회전자속도(RLV)와 비교하여 회전자속도(LV)가 기준 회전자속도(RLV) 보다 클 경우에만 회생제동신호(RB)는 활성화된다.
또한, 기준 회전자속도(RLV)는 회생제동시 인버터(30)에서 출력되는 승압전압(VBS)이 배터리(10)의 직류전압(Vdc) 보다 큰 전압을 갖도록 사용자에 의해 정해지는 회전자(L)의 회전속도이다.
또한, 회전자 위치속도 산출부(40)는 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)를 수신하여 상기 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)의 각각의 상승에지시점과 하강에지시점을 검출하여 검출된 상승에지시점과 하강에지시점에 의해 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)의 홀센서주기(HT)를 판단하고, 상승에지시점과 하강에지시점에 의해 각 에지 사이의 시간인 에지시간(ET)을 산출하고, 상승에지시점 또는 하강에지시점에서 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)의 논리값에 따라 회전자(L)의 회전에 따른 회전자 절대각도(ABV)를 산출하는 회전자위치 산출부(41)와, 회전자 절대각도(ABV)와 에지시간(ET)를 수신하여 에지시간(ET)에 의해 펄스폭변조신호(PWM)의 한 주기당 각도변화량(CH)을 산출하고, 회전자 절대각도(ABV) 산출시점부터 현재의 회전자(L)의 위치까지의 펄스폭변조신호(PWM)의 총계(PN)를 산출하여 회전자(L)의 회전에 대응되는 회전자(L)의 현재 위치 각도인 회전자 위치각도(LP)를 산출하는 회전자 각도 산출부(43)와, 홀센서주기(HT)를 수신하여 홀센서주기(HT)에 의해 회전자(L)의 회전자 분당 회전수를 산출하고, 산출된 회전자 분당 회전수에 의해 회전자(L)의 회전속도(LV)를 산출하는 회전자 속도 산출부(45)로 구성된다.
또한 본 발명의 개방권선 전동기의 회생제동장치는 개방권선 전동기(20)의 구동시 배터리(10)의 직류전압(Vdc)을 감지하고, 회생제동시 배터리(10)에 충전되는 승압전압(VBS)을 감지하는 인버터 전압 감지부(90)를 더 구비하여, 펄스폭변조신호 제어부(80)는 개방권선 전동기(20)의 구동시 배터리(10)의 직류전압(Vdc)이 일정한 전압을 유지하도록 듀티비가 가변된 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하고, 회생제동시 인버터 전압 감지부(90)에서 산출된 승압전압(VBS)이 사용자에 의해 정해지는 승압한계전압과 동일한 전압을 갖도록 듀티비가 가변된 회생제동제어신호(RBC)를 출력한다.
또한, 개방권선 전동기의 회생제동장치는 인버터(30)에서 발생되는 인버터전류(INV)를 감지하는 인버터전류 감지부(100)를 더 구비하여 펄스폭변조신호 제어부(80)는 개방권선 전동기(20)의 구동시 인버터전류(INV)가 사용자에 의해 정해지는 구동한계전류(IL) 보다 크면 인버터(30)의 동작을 정지시키는 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하고, 회생제동시 인버터전류(INV)가 사용자에 의해 정해지는 회생한계전류(RIL) 보다 크면 인버터(30)의 동작을 정지시키는 회생제동제어신호(RBC)를 출력한다.
상기의 구성에 따른 본 발명의 개방권선 전동기의 회생제동장치의 동작은 다음과 같다.
개방권선 전동기(20)는 세개의 U상 코일(UC), V상 코일(VC) 및 W상 코일(WC)로 구성되고, 각각의 U상 코일(UC), V상 코일(VC) 및 W상 코일(WC)의 양단은 개방되어 있고, 홀센서(20)는 세개의 홀센서감지센서(HS1,HS2,HS3)로 구성된 3상 전동기이다.
인버터(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, U상 인버터(31)와 V상 인버터(33)와 W상 인버터(35)로 구성되고, U상 인버터(31)는 U상 코일(UC)의 양단에 접속되고, V상 인버터(33)는 V상 코일(VC)의 양단에 접속되고, W상 인버터(35)는 W상 코일(WC)의 양단에 접속되며, U상 인버터(31)와 V상 인버터(33)와 W상 인버터(35)는 각각 120도 위상차로 동작한다.
U상 인버터(31)와 V상 인버터(33)와 W상 인버터(35)는 각각 4개의 모스트랜지스터(Q1∼Q4, Q5∼Q8, Q9∼Q12)들로 구성된다.
도 3은 개방권선 전동기의 회전자(L)가 회전시 3개의 홀센서들로부터 출력되는 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)들의 파형도이다.
제1홀센서감지신호(HS1)는 0도에서 180도에서는 하이논리값을 출력하고, 180도에서 360도에서는 로우논리값을 출력한다.
제2홀센서감지신호(HS2)는 제1홀센서감지신호(HS1) 보다 120도 위상차이를 갖는 것으로, 0도에서 120도에서는 로우논리값을 출력하고, 120도에서 300도에서는 하이논리값을 출력하고, 300도에서 360도에서는 로우논리값을 출력한다.
제3홀센서감지신호(HS3)는 제2홀센서감지신호(HS2) 보다 120도 위상차이를 갖는 것으로, 0도에서 60도에서는 하이논리값을 출력하고, 60도에서 240도에서는 로우논리값을 출력하고, 240도에서 360도에서는 하이논리값을 출력한다.
회전자 위치 산출부(41)는 3개의 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)의 각각의 상승에지시점과 하강에지시점을 검출하여 홀센서주기(HT)를 출력한다. 예를 들어, 제1홀센서감지신호(HS1)의 상승에지시점과 하강에지시점을 검출한 후 검출된 시간에 2를 곱하면 제1홀센서감지신호(HS1)의 홀센서주기(HT)이다.
또한, 회전자 위치 산출부(41)는 제1홀센서감지신호(HS1)의 상승에지시점과 제3홀센서감지신호(HS2)의 하강에지시점을 검출하여 각 에지 사이의 에지시간(ET), 즉 회전자(L)가 60도 회전할때 마다의 시간을 산출한다
또한, 회전자 위치 산출부(41)는 회전자(L)의 회전에 따라 발생되는 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)의 상승에지시점과 하강에지시점에서의 논리값을 판단하여 회전자(L)의 회전에 따른 회전자 절대각도(ABV)를 산출한다. 예를 들어, 회전자(L)가 회전하면서, 이전 회전자의 위치에서 제3홀센서감지신호(HS3)의 하강에지를 검출하여 로우논리값을 가지고, 이전 회전자의 위치에서 제2홀센서감지신호(HS2)의 상승에지를 검출하여 하이논리값을 가지고, 이전 위치인 회전자(L)가 0도에 위치할때 제1홀센서감지신호(HS1)의 상승에지를 검출한 후, 회전자(L)의 현재 위치에서 제1홀센서감지신호(HS1)의 하강에지가 검출되면, 회전자(L)는 현재 180도에 위치하고 있는 것을 알 수 있으며, 이때 검출된 180도가 회전자 절대각도(ABV)이다.
도 3에 도시된 바와 같이 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)는 총 6개의 에지가 존재하므로, 회전자 절대각도(ABV)는 회전자(L)가 1회전시마다 60도 간격으로 산출되는 0도, 60도, 120도, 180도, 240도, 300도로 총 6개의 각도에 대한 값을 갖는다. 즉, 회전자(L)가 1회전 하는 동안 회전자 위치 산출부(41)는 6번의 회전자 절대각도(ABV)가 산출된다.
상기와 같이, 회전자위치 산출부(41)는 각 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)들의 상승에지시점과 하강에지시점을 검출하여 현재 회전하고 있는 회전자(L)의 위치와 관련된 절대각도(ABV)와, 각 에지 사이의 에지시간(ET)과 홀센서주기(HT)를 산출한다.
회전자 각도 산출부(43)는 각 에지 사이의 간격은 60도이므로, 펄스폭변조신호(PWM)의 한 주기당 각도변화량(CH)을 산출한다.
즉, 펄스폭변조신호(PWM)의 한 주기당 각도변화량(CH)=60도×펄스폭변조신호(PWM)의 주기÷에지 시간(ET)
회전자 절대각도(ABV) 산출시점부터 현재의 회전자(L)의 위치까지의 펄스폭변조신호(PWM)의 총계(PN)를 알 수 있으므로, 회전자(L)의 회전에 대응되는 회전자(L)의 현재 위치 각도인 회전자 위치각도(LP)는 회전자 절대각도(ABV)+펄스폭변조신호(PWM)의 한 주기당 각도변화량(CH)×펄스폭변조신호(PWM)의 총계(PN) 이다.
회전자(L)의 회전자의 분당 회전수는 (초당 회전수÷쌍극수)×60초이고, 초당 회전수는 1÷홀센서주기(HT)이므로, 회전자 속도 산출부(45)는 홀센서주기(HT)에 의해 회전자의 분당 회전수를 산출하고, 회전자의 분당 회전수에 대응되는 회전자(L)의 회전속도(LV)를 산출한다.
개방권선 전동기(20)가 배터리(10)의 직류전압(Vdc)에 의해 구동되어 회전자(L)가 회전될때, 또는 사용자에 의해 전기차량이 가속레버의 조작이 없어 관성으로 주행하거나 제동기가 동작되는 회생제동에 의해 회전자(L)가 회전될때, 상기와 같은 방법에 의해 회전자 위치 산출부(41)와 회전자 각도 산출부(43)와 회전자 속도 산출부(45)로 구성된 회전자 위치속도 산출부(40)에 의해 회전자(L)의 현재 위치 각도인 회전자 위치각도(LP)와 회전자(L)의 회전속도(LV)를 알 수 있다.
개방권선 전동기(20)가 구동되어 전기차량의 구동될때 또는 회생제동시 U상 인버터(31)와 V상 인버터(33)와 W상 인버터(35)의 동작은 동일하고, 단지 각각 120도 위상차만 가지고 있을 뿐이다.
도 4는 인버터(30)의 U상 인버터(31)의 구성도로, U상 인버터(31)는 배터리(10)의 직류전압(Vdc)과 공통으로 접속되고 서로 병렬로 연결된 제1모스트랜지스터(Q1)와, 제2모스트랜지스터(Q2)와, 제1모스트랜지스터(Q1)에 직렬로 연결된 제3모스트랜지스터(Q3)와, 제2모스트랜지스터(Q2)에 직렬로 연결된 제4모스트랜지스터(Q4)로 구성되고, U상 코일(UC)의 일측은 제1모스트랜지스터(Q1)의 소스에 접속되고, U상 코일(UC)의 타측은 제2모스트랜지스터(Q2)의 소스에 접속된다.
제1모스트랜지스터(Q1)와, 제2모스트랜지스터(Q2)와, 제3모스트랜지스터(Q3)와, 제4모스트랜지스터(Q4)들에는 프리휠링(free wheeling) 다이오드가 각 모스트랜지스터에 병렬로 접속된다.
제1모스트랜지스터(Q1)와, 제2모스트랜지스터(Q2)와, 제3모스트랜지스터(Q3)와, 제4모스트랜지스터(Q4)의 게이트(UH+, UH-, UL+, UL-)에는 각각 구동시 펄스폭변조신호 제어부(80)로부터 출력되는 펄스폭변조신호(PWM)가 공급되고, 회생제동시 회생제동제어신호(RBC)가 공급된다.
개방권선 전동기(20)가 배터리(10)의 직류전압(Vdc)에 의해 구동되어 회전자(L)가 회전되는 구동모드시 동작은 다음과 같다.
회전자 위치속도 산출부(40)는 회전자(L)의 회전 위치를 홀센서(H1,H2,H3)로 감지하고, 홀센서(H1,H2,H3)로부터 출력되는 제1,제2,제3홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)들의 상승에지시점과 하강에지시점을 검출하여 회전자(L)의 현재 위치 각도인 회전자 위치각도(LP)와, 회전자(L)가 회전하는 회전자 속도(LV)를 산출한다.
개방권선 전동기(20)는 구동 중에 있으므로, 지령속도 감지부(50)로부터 출력되는 주행지령속도(UEV)는 0보다 큰 값을 갖는다.
가감속 제어부(70)는 주행지령속도(UEV)가 0보다 크므로, 주행지령속도(UEV)와 회전자 속도(LV)를 비교하여, 주행지령속도(UEV)가 회전자 속도(LV) 보다 빠르면, 펄스폭변조신호 제어부(80)에 의해 듀티비가 증가된 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하여 인버터(30)의 상전류인 인버터전류(INV)를 높여 주는 가감속신호(FL)를 출력하고, 반대로 주행지령속도(UEV)가 회전자 속도(LV) 보다 느리면, 펄스폭변조신호 제어부(80)에 의해 듀티비가 감소된 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하여 인버터(30)의 상전류인 인버터전류(INV)를 낮추어 주는 가감속신호(FL)를 출력하여 주행지령속도(UEV)와 회전자 속도(LV)가 동일한 값을 갖도록 해준다.
인버터전류(INV)는 인버터(30) 내의 다수의 제3저항(R3) 내지 제9저항(R9)들로 구성된 인버터전류 감지부(100)에 의해 제3저항(R3)에 인가되는 전압을 측정하여 검출한다.
펄스폭변조신호 제어부(80)는 개방권선 전동기(20)의 구동시, 상기와 같이 가감속신호(FL)에 대응되는 듀티비가 가변되는 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하며, 이때, 인버터 전압 감지부(90)로부터 출력되는 인버터 전압(Vinv)인 배터리(10)의 직류전압(Vdc)을 반영하여 배터리(10)의 직류전압(Vdc)이 일정한 전압을 유지하도록 펄스폭변조신호(PWM)의 듀티비를 가변시킨다.
인버터 전압 감지부(90)는 인버터 공급전압인 배터리(10)의 직류전압(Vdc)에 직렬로 연결된 제1저항(R1)과 제2저항(R2)으로 구성되어, 제2저항(R2)에 인가되는 인버터전압(Vinv)을 출력한다. 예를 들어 제1저항(R1)과 제2저항(R2)의 저항값이 동일하다면, 인버터전압(Vinv)은 직류전압(Vdc)/2 이다.
펄스폭변조신호 제어부(80)는 U상 인버터(31), V상 인버터(33) 및 W상 인버터(35)들로 구성된 인버터(30)의 각 모스트랜지스터(Q1∼Q12)들을 턴온(Turn on) 시킬 수 있는 전압인 10V 내지 15V을 갖는 펄스폭변조신호(PWM)를 출력한다.
인버터(30)는 펄스폭변조신호 제어부(80)로부터 출력되는 각 상의 펄스폭변조신호(PWM)에 의해 모스트랜지스터(Q1∼Q12)들을 온 또는 오프시키며, 이때 개방권선 전동기(20)에는 회전자계가 만들어져 회전자(L)가 회전하게 된다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 회전자(L)가 회전하여 회전자(L)가 제1홀센서감지신호(H1)가 하이논리값을 구간인 0도에서 180도 사이에 위치하는 경우 펄스폭변조신호 제어부(80)로부터 출력되는 각 상의 펄스폭변조신호(PWM)들 중 U상 인버터(31)의 제1모스트랜지스터(Q1)를 제어하는 UH+는 주기적으로 온 또는 오프되는 펄스폭변조신호(PWM)가 입력되어, 제1모스트랜지스터(Q1)는 스위칭 동작을 한다.
또한, 제2모스트랜지스터(Q2)의 UH-와 제3모스트랜지스터(Q3)의 UL+는 항상 로우논리값을 갖는 펄스폭변조신호(PWM)가 입력되어 제2모스트랜지스터(Q2)와 제3모스트랜지스터(Q3)는 이 구간에서 항상 오프되고, 제4모스트랜지스터(Q4)의 UL-는 항상 하이논리값을 갖는 펄스폭변조신호(PWM)가 입력되어, 제4모스트랜지스터(Q4)는 이 구간에서 항상 온 상태에 있다.
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1홀센서감지신호(H1)가 하이논리값을 구간에서, UH+의 펄스폭변조신호(PWM)가 하이논리값을 가질때 제1모스트랜지스터(Q1)와 제4모스트랜지스터(Q4)가 턴온 되어 배터리(10)로부터 공급받은 직류전압(Vdc)에 의해 전류는 제1모스트랜지스터(Q1)와 제4모스트랜지스터(Q4)를 통해 전류가 양(Positive)의 방향으로 흐른다.
도 6에 도시된 바와 같이, 회전자(L)가 회전하여 회전자(L)가 제1홀센서감지신호(H1)가 로우논리값을 구간인 180도에서 360도 사이에 위치하는 경우에는 펄스폭변조신호 제어부(80)로부터 출력되는 각 상의 펄스폭변조신호(PWM)들 중 U상 인버터(31)의 제2모스트랜지스터(Q2)를 제어하는 UH-는 주기적으로 온 또는 오프되는 펄스폭변조신호(PWM)가 입력되어, 제2모스트랜지스터(Q2)는 스위칭 동작을 한다.
또한, 제1모스트랜지스터(Q1)의 UH+와 제4모스트랜지스터(Q4)의 UL-는 항상 로우논리값을 갖는 펄스폭변조신호(PWM)가 입력되어 제1모스트랜지스터(Q1)와 제4모스트랜지스터(Q4)는 이 구간에서 항상 오프되고, 제3모스트랜지스터(Q3)의 UL+는 항상 하이논리값을 갖는 펄스폭변조신호(PWM)가 입력되어, 제3모스트랜지스터(Q3)는 이 구간에서 항상 온 상태에 있다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1홀센서감지신호(H1)가 로우논리값을 구간에서 UH-의 펄스폭변조신호(PWM)가 하이논리값을 가지면 인버터(31)의 제2모스트랜지스터(Q2)와 제3모스트랜지스터(Q3)는 턴온되어 배터리(10)로부터 공급받은 직류전압(Vdc)에 의해 전류는 제2모스트랜지스터(Q2)와 제3모스트랜지스터(Q3)를 통해 전류가 음(Negative)의 방향으로 흐른다.
사용자에 의해 가속레버(ACC)를 조작하지 않아 전기차량이 관성주행을 할 때, 또는 사용자에 의해 제동기가 동작되는 경우 개방권선 전동기(20)는 즉각 구동을 멈추고, 회생제동모드로 전환된다.
개방권선 전동기(20)가 회생제동모드로 전환되어 회생제동시 동작은 다음과 같다.
홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)의 상승에지시점과 하강에지시점을 검출하여 회전자(L)의 현재 위치 각도인 회전자 위치각도(LP)와, 회전자(L)가 회전하는 회전자 속도(LV)를 산출하는 회전자 위치속도 산출부(40)의 동작은 개방권선 전동기(20)가 구동모드일때와 동일하다.
전기차량이 관성주행을 하는 경우 지령속도 감지부(50)로 출력되는 주행지령속도(UEV)는 0이므로, 가감속 제어부(70)는 하이논리값을 갖는 활성화된 회생제동신호(RB)를 출력한다.
또한 사용자에 의해 제동기가 동작되는 경우 제동기 감지부(60)는 하이논리값을 갖는 활성화된 제동기 감지신호(BS)를 출력한다.
펄스폭변조신호 제어부(80)는 회생제동신호(RB)가 활성화되거나, 제동기 감지신호(BS)가 활성화되면 회생제동모드인 것을 판단하고, 회전자 위치각도(LP)에 따라 회생제동제어신호(RBC)를 출력한다.
자력을 갖는 회전자(L)의 회전에 따라 U상 코일(UC), V상 코일(VC) 및 W상 코일(WC)에는 역기전력(VBF)이 발생되고, 인버터(30)는 회생제동제어신호(RBC)에 의해 역기전력(VBF)을 승압시켜 배터리(10)의 직류전압(Vdc) 보다 상대적으로 높은 전압을 갖는 승압전압(VBS)을 출력하여 배터리(10)를 승압전압(VBS)으로 충전시킨다.
도 7a 및 도 7b는 회생제동시 회전자(L)가 회전하여 0도에서 180도에 위치하여 제1홀센서감지신호(HS1)는 하이논리값을 출력할 때의 U상 인버터(31)의 전류 흐름을 도시한 것이다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 펄스폭변조신호 제어부(80)는 제1모스트랜지스터(Q1), 제2모스트랜지스터(Q2) 및 제4모스트랜지스(Q4)를 오프시키는 즉, UH+, UH-, UL-는 로우논리값을 갖는 회생제동제어신호(RBC)를 출력하고, 제3모스트랜지스터(Q3)를 온 또는 오프시켜 제3모스트랜지스터(Q3)만 스위칭 동작을 하는 UL+의 회생제동제어신호(RBC)를 출력한다.
도 7a에 도시된 바와 같이, UL+의 회생제동제어신호(RBC)가 하이논리값을 가지면, U상 인버터(31)의 제3모스트랜지스터(Q3)만 온되므로, U상 코일(UC)에 발생된 역기전력(VBF)에 의한 전류(i)는 제4모스트랜지스터(Q4)의 프리휠링 다이오드와 제3모스트랜지스터(Q3)를 통해 흐른다.
도 7b에 도시된 바와 같이, UL+의 회생제동제어신호(RBC)가 로우논리값을 가지면, U상 인버터(31)의 모든 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4)들은 오프되어, U상 코일(UC)에 발생된 역기전력(VBF)에 의한 전류(i)는 제4모스트랜지스터(Q4)의 프리휠링 다이오드와 제1모스트랜지스터(Q1)의 프리휠링 다이오드 및 배터리(10)로 흐르게 된다.
상기와 같이, 제3모스트랜지스터(Q3)의 반복적인 스위칭 동작에 의해 배터리(10)의 직류전압(Vdc) 보다 상대적으로 높은 전압으로 승압이 이루어지면 배터리(10)에는 제1모스트랜지스터(Q1)의 프리휠링 다이오드를 통해 승압전압(VBS)이 충전되어 회생제동 동작을 수행한다.
도 8a 및 도 8b는 회생제동시 회전자(L)가 회전하여 180도에서 360도에 위치하여 제1홀센서감지신호(HS1)는 로우논리값을 출력할 때의 U상 인버터(31)의 전류 흐름을 도시한 것이다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 펄스폭변조신호 제어부(80)는 제1모스트랜지스터(Q1), 제2모스트랜지스터(Q2) 및 제3모스트랜지스(Q3)를 오프시키는 즉, UH+, UH-, UL+는 로우논리값을 갖는 회생제동제어신호(RBC)를 출력하고, 제4모스트랜지스터(Q4)를 온 또는 오프시켜 제4모스트랜지스터(Q4)만 스위칭 동작을 하는 UL-의 회생제동제어신호(RBC)를 출력한다.
도 8a에 도시된 바와 같이, UL-의 회생제동제어신호(RBC)가 하이논리값을 가지면, U상 인버터(31)의 제4모스트랜지스터(Q4)만 온되므로, U상 코일(UC)에 발생된 역기전력(VBF)에 의한 전류(i)는 제3모스트랜지스터(Q3)의 프리휠링 다이오드와 제4모스트랜지스터(Q4)를 통해 흐른다.
도 8b에 도시된 바와 같이, UL-의 회생제동제어신호(RBC)가 로우논리값을 가지면, U상 인버터(31)의 모든 트랜지스터(Q1,Q2,Q3,Q4)들은 오프되어, U상 코일(UC)에 발생된 역기전력(VBF)에 의한 전류(i)는 제3모스트랜지스터(Q3)의 프리휠링 다이오드와 제2모스트랜지스터(Q2)의 프리휠링 다이오드 및 배터리(10)로 흐르게 된다.
상기와 같이, 제4모스트랜지스터(Q4)의 반복적인 스위칭 동작에 의해 배터리(10)의 직류전압(Vdc) 보다 상대적으로 높은 전압으로 승압이 이루어지면 배터리(10)에는 제2모스트랜지스터(Q2)의 프리휠링 다이오드를 통해 승압전압(VBS)이 충전되어 회생제동 동작을 수행한다.
상기와 동일한 방법에 의해 회생제동시 회전자(L)가 회전하여 120도에서 300도에 위치하여 제2홀센감지신호(HS2)가 하이논리값을 갖는 경우, V상 인버터(33)의 제5모스트랜지스터(Q5), 제6모스트랜지스터(Q6) 및 제8모스트랜지스터(Q8)는 오프시키고, 제7모스트랜지스터(Q7)만 스위칭 동작을 시키고, 회전자가 0도에서 120도 또는 300도에서 360도에 위치하여 제2홀센감지신호(HS2)가 로우논리값을 갖는 경우, 제8모스트랜지스터(Q8)만 스위칭 동작 시키고, 나머지 모스트랜지스터들은 오프되도록 하여 배터리(10)에 승압전압(VBS)이 충전되는 회생제동으로 동작한다.
또한, 회생제동시 회전자(L)가 회전하여 0도에서 60도 또는 240도에서 360도에 위치하여 제3홀센감지신호(HS3)가 하이논리값을 갖는 경우, W상 인버터(33)의 제11모스트랜지스터(Q11)만 스위칭 동작시키고, 회전자가 60도에서 240도에 위치하여 제3홀센감지신호(HS3)가 로우논리값을 갖는 경우, 제12모스트랜지스터(Q12)만 스위칭 동작 시켜 배터리(10)에 승압전압(VBS)이 충전되는 회생제동으로 동작한다.
상기와 같이 U상 인버터(31), V상 인버터(33) 및 W상 인버터(35)는 서로 120도 위상차를 가지고 동일한 동작을 수행한다.
본 발명의 개방권선 전동기의 회생제동장치는 U상 코일(UC), V상 코일(VC) 및 W상 코일(WC)들의 양단이 개방되고, 양단이 개방된 U상 코일(UC), V상 코일(VC) 및 W상 코일(WC)들은 각각 U상 인버터(31), V상 인버터(33) 및 W상 인버터(35)와 연결되어 각 상의 상전압이 최대 배터리 전압을 갖게 되어 개방권선 전동기의 구동력을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 개방권선 전동기의 회생제동장치는 회생제동시 각 상마다 독립적이고, 회전자의 위치에 상관 없이 연속적으로 회생제동 동작이 이루어진다. 즉, 회전자(L)가 0도에서 360도 어디에 위치하고 있든 인버터(30)는 연속적으로 회생제동 동작이 발생되어 회생제동에 의해 발생된 회생에너지를 신속하게 배터리에 충전할 수 있어 종래의 Y결선회로의 권선형 전동기에 비해 전기차량의 이동거리를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 개방권선 전동기의 회생제동장치는 회생제동시 개방권선 전동기가 저속으로 회전하는 경우 인버터(30)에서 발생되는 승압전압(VBS)은 배터리(10)의 직류전압(Vdc) 보다 높지 않기 때문에 회생제동이 발생되지 않는다.
이를 위해 가감속 제어부(70)는 회생제동시인 주행지령속도(UEV)가 0일때, 회생제동시 인버터(30)에서 출력되는 승압전압(BSV)이 배터리(10)의 직류전압(Vdc) 보다 큰 전압을 갖는, 즉 회생제동시 회생제동 동작이 이루질 수 있는 사용자에 의해 정해지는 기준 회전자속도(RLV)와 회전자속도(LV)를 비교하여 회전자속도(LV)가 기준 회전자속도(RLV) 보다 클 경우에만 회생제동신호(RB)를 활성화시켜 회생제동 동작을 수행하게 한다.
또한, 인버터 전압 감지부(90)는 직렬로 연결된 제1저항(R1)과 제2저항(R2)에 의해 개방권선 전동기(20)의 구동시에는 배터리(10)의 직류전압(Vdc)을 감지하여 인버터 전압(Vinv)을 출력하고, 회생제동시 배터리(10)에 충전되는 승압전압(BSV)을 검출하여 인버터 전압(Vinv)을 출력한다.
펄스폭변조신호 제어부(80)는 인버터 전압(Vinv)을 수신받아 개방권선 전동기(20)의 구동시 배터리(10)의 직류전압(Vdc)이 일정한 전압을 유지하도록 듀티비가 가변된 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하고, 회생제동시 인버터 전압 감지부(90)에서 산출된 승압전압(BSV)이 사용자에 의해 정해지는 승압한계전압과 동일한 전압을 갖도록 듀티비가 가변된 회생제동제어신호(RBC)를 출력한다.
또한 인버터전류 감지부(100)는 인버터(30) 내의 다수의 제3저항(R3) 내지 제9저항(R9)들로 구성되어 구동모드시 또는 회생제동모드시 제3저항(R3)에 인가되는 전압을 측정하여 인버터 전류(INV)를 검출한다.
펄스폭변조신호 제어부(80)는 개방권선 전동기(20)의 구동시 인버터전류(INV)가 사용자에 의해 정해지는 구동한계전류(IL) 보다 크면 인버터(30)의 동작을 정지시키는 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하고, 회생제동시 인버터전류(INV)가 사용자에 의해 정해지는 회생한계전류(RIL) 보다 크면 인버터(30)의 동작을 정지시키는 회생제동제어신호(RBC)를 출력한다.
10 : 배터리 20 : 개방권선 전동기
30 : 인버터 31 : U상 인버터
33 : V상 인버터 34 : W상 인버터
40 : 회전자 위치속도 산출부 41 : 회전자위치 산출부
43 : 회전자 각도 산출부 45 : 회전자 속도 산출부
50 : 지령속도 감지부 60 : 제동기 감지부
70 : 가감속 제어부 80 : 펄스폭변조신호 제어부

Claims (6)

  1. 직류전압(Vdc)을 공급해 주는 배터리(10);
    양단이 개방된 복수의 코일(UC,VC,WC)들과 회전자(L)와 상기 회전자(L)의 회전 위치에 따라 발생되는 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)를 출력하는 홀센서(H1,H2,H3)로 구성되어 전기차량의 가감속시 상기 배터리(10)로부터 직류전압(Vdc)을 공급받아 전기차량을 구동시키며, 회생제동시 상기 회전자(L)의 회전에 의해 상기 복수의 코일(UC,VC,WC)들에 역기전력(VBF)을 발생시키는 개방권선 전동기(20);
    상기 복수의 코일(UC,VC,WC)들의 양단에 각각 접속되고, 상기 전기차량의 구동시 펄스폭변조신호(PWM)를 수신하여 상기 펄스폭변조신호(PWM)에 의해 상기 직류전압(Vdc)을 교류 전압으로 변환하여 상기 개방권선 전동기(20)를 구동 제어하고, 회생제동시 회생제동제어신호(RBC)를 수신하여 상기 회생제동제어신호(RBC)에 의해 상기 역기전력(VBF)을 승압시켜 상기 배터리(10)의 직류전압(Vdc) 보다 상대적으로 높은 전압을 갖는 승압전압(VBS)을 출력하여 상기 승압전압(VBS)으로 상기 배터리(10)를 충전시키는 인버터(30);
    상기 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)를 수신하여 상기 회전자(L)의 회전 중 회전자(L)의 현재 위치 각도인 회전자 위치각도(LP)와, 회전자(L)가 회전하는 회전자 속도(LV)를 산출하는 회전자 위치속도 산출부(40):
    사용자에 의해 선택되는 전기차량의 가속레버(ACC) 조작에 대응되는 전기차량의 주행지령속도(UEV)를 출력하는 지령속도 감지부(50);
    사용자에 의해 선택되는 전기차량의 제동기 조작 유무에 따라 활성화되는 제동기 감지신호(BS)를 출력하는 제동기 감지부(60);
    상기 지령속도 감지부(50)로부터 출력되는 주행지령속도(UEV)와 상기 회전자속도(LV)를 수신하여 상기 주행지령속도(UEV)가 0보다 크고 상기 주행지령속도(UEV)와 상기 회전자 속도(LV)가 동일하지 않으면, 상기 주행지령속도(UEV)와 상기 회전자 속도(LV)가 동일한 값을 갖도록 가감속신호(FL)를 출력하고, 상기 주행지령속도(UEV)가 0이면 활성화되는 회생제동신호(RB)를 출력하는 가감속 제어부(70); 및
    상기 가감속 제어부(70)로부터 출력되는 가감속신호(FL)와 회생제동신호(RB)와 상기 제동기 감지신호(BS)와, 상기 회전자 위치각도(LP)를 수신하여, 상기 회생제동신호(RB)와 상기 제동기 감지신호(BS)가 비활성화되면 상기 회전자 위치각도(LP)에 따라 상기 가감속신호(FL)에 대응되는 듀티비가 가변되는 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하고, 상기 회생제동신호(RB)가 활성화되거나 상기 제동기 감지신호(BS)가 활성화되면 상기 회전자 위치각도(LP)에 따라 회생제동제어신호(RBC)를 출력하는 펄스폭변조신호 제어부(80)를 구비하며,
    상기 가감속 제어부(70)는 상기 주행지령속도(UEV)가 0일때, 상기 회전자속도(LV)와 사용자에 의해 정해지는 기준 회전자속도(RLV)와 비교하여 상기 회전자속도(LV)가 상기 기준 회전자속도(RLV) 보다 클 경우에만 상기 회생제동신호(RB)는 활성화되는 것을 특징으로 하는 개방권선 전동기의 회생제동장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 회전자속도(RLV)는 회생제동시 상기 인버터(30)에서 출력되는 상기 승압전압(VBS)이 상기 배터리(10)의 직류전압(Vdc) 보다 큰 전압을 갖도록 사용자에 의해 정해지는 회전자(L)의 회전속도인 것을 특징으로 하는 개방권선 전동기의 회생제동장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 회전자 위치속도 산출부(40)는,
    상기 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)를 수신하여 상기 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)의 각각의 상승에지시점과 하강에지시점을 검출하여 검출된 상기 상승에지시점과 하강에지시점에 의해 상기 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)의 홀센서주기(HT)를 판단하고, 상기 상승에지시점과 하강에지시점에 의해 각 에지 사이의 시간인 에지시간(ET)을 산출하고, 상기 상승에지시점 또는 하강에지시점에서 상기 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)의 논리값에 따라 회전자(L)의 회전에 따른 회전자 절대각도(ABV)를 산출하는 회전자위치 산출부(41);
    상기 회전자 절대각도(ABV)와 에지시간(ET)를 수신하여 상기 에지시간(ET)에 의해 상기 펄스폭변조신호(PWM)의 한 주기당 각도변화량(CH)을 산출하고, 상기 회전자 절대각도(ABV) 산출시점부터 현재의 회전자(L)의 위치까지의 펄스폭변조신호(PWM)의 총계(PN)를 산출하여 회전자(L)의 회전에 대응되는 회전자(L)의 현재 위치 각도인 회전자 위치각도(LP)를 산출하는 회전자 각도 산출부(43); 및
    상기 홀센서주기(HT)를 수신하여 상기 홀센서주기(HT)에 의해 회전자(L)의 회전자 분당 회전수를 산출하고, 산출된 회전자 분당 회전수에 의해 회전자(L)의 회전속도(LV)를 산출하는 회전자 속도 산출부(45)를 구비한 것을 특징으로 하는 개방권선 전동기의 회생제동장치.
  5. 직류전압(Vdc)을 공급해 주는 배터리(10);
    양단이 개방된 복수의 코일(UC,VC,WC)들과 회전자(L)와 상기 회전자(L)의 회전 위치에 따라 발생되는 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)를 출력하는 홀센서(H1,H2,H3)로 구성되어 전기차량의 가감속시 상기 배터리(10)로부터 직류전압(Vdc)을 공급받아 전기차량을 구동시키며, 회생제동시 상기 회전자(L)의 회전에 의해 상기 복수의 코일(UC,VC,WC)들에 역기전력(VBF)을 발생시키는 개방권선 전동기(20);
    상기 복수의 코일(UC,VC,WC)들의 양단에 각각 접속되고, 상기 전기차량의 구동시 펄스폭변조신호(PWM)를 수신하여 상기 펄스폭변조신호(PWM)에 의해 상기 직류전압(Vdc)을 교류 전압으로 변환하여 상기 개방권선 전동기(20)를 구동 제어하고, 회생제동시 회생제동제어신호(RBC)를 수신하여 상기 회생제동제어신호(RBC)에 의해 상기 역기전력(VBF)을 승압시켜 상기 배터리(10)의 직류전압(Vdc) 보다 상대적으로 높은 전압을 갖는 승압전압(VBS)을 출력하여 상기 승압전압(VBS)으로 상기 배터리(10)를 충전시키는 인버터(30);
    상기 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)를 수신하여 상기 회전자(L)의 회전 중 회전자(L)의 현재 위치 각도인 회전자 위치각도(LP)와, 회전자(L)가 회전하는 회전자 속도(LV)를 산출하는 회전자 위치속도 산출부(40):
    사용자에 의해 선택되는 전기차량의 가속레버(ACC) 조작에 대응되는 전기차량의 주행지령속도(UEV)를 출력하는 지령속도 감지부(50);
    사용자에 의해 선택되는 전기차량의 제동기 조작 유무에 따라 활성화되는 제동기 감지신호(BS)를 출력하는 제동기 감지부(60);
    상기 지령속도 감지부(50)로부터 출력되는 주행지령속도(UEV)와 상기 회전자속도(LV)를 수신하여 상기 주행지령속도(UEV)가 0보다 크고 상기 주행지령속도(UEV)와 상기 회전자 속도(LV)가 동일하지 않으면, 상기 주행지령속도(UEV)와 상기 회전자 속도(LV)가 동일한 값을 갖도록 가감속신호(FL)를 출력하고, 상기 주행지령속도(UEV)가 0이면 활성화되는 회생제동신호(RB)를 출력하는 가감속 제어부(70);
    상기 가감속 제어부(70)로부터 출력되는 가감속신호(FL)와 회생제동신호(RB)와 상기 제동기 감지신호(BS)와, 상기 회전자 위치각도(LP)를 수신하여, 상기 회생제동신호(RB)와 상기 제동기 감지신호(BS)가 비활성화되면 상기 회전자 위치각도(LP)에 따라 상기 가감속신호(FL)에 대응되는 듀티비가 가변되는 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하고, 상기 회생제동신호(RB)가 활성화되거나 상기 제동기 감지신호(BS)가 활성화되면 상기 회전자 위치각도(LP)에 따라 회생제동제어신호(RBC)를 출력하는 펄스폭변조신호 제어부(80); 및
    상기 개방권선 전동기(20)의 구동시 상기 배터리(10)의 직류전압(Vdc)을 감지하고, 회생제동시 상기 배터리(10)에 충전되는 승압전압(VBS)을 감지하는 인버터 전압 감지부(90)를 구비하여,
    상기 펄스폭변조신호 제어부(80)는 상기 개방권선 전동기(20)의 구동시 상기 배터리(10)의 직류전압(Vdc)이 일정한 전압을 유지하도록 듀티비가 가변된 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하고, 회생제동시 상기 인버터 전압 감지부(90)에서 산출된 상기 승압전압(VBS)이 사용자에 의해 정해지는 승압한계전압과 동일한 전압을 갖도록 듀티비가 가변된 상기 회생제동제어신호(RBC)를 출력하는 것을 특징으로 하는 개방권선 전동기의 회생제동장치.
  6. 직류전압(Vdc)을 공급해 주는 배터리(10);
    양단이 개방된 복수의 코일(UC,VC,WC)들과 회전자(L)와 상기 회전자(L)의 회전 위치에 따라 발생되는 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)를 출력하는 홀센서(H1,H2,H3)로 구성되어 전기차량의 가감속시 상기 배터리(10)로부터 직류전압(Vdc)을 공급받아 전기차량을 구동시키며, 회생제동시 상기 회전자(L)의 회전에 의해 상기 복수의 코일(UC,VC,WC)들에 역기전력(VBF)을 발생시키는 개방권선 전동기(20);
    상기 복수의 코일(UC,VC,WC)들의 양단에 각각 접속되고, 상기 전기차량의 구동시 펄스폭변조신호(PWM)를 수신하여 상기 펄스폭변조신호(PWM)에 의해 상기 직류전압(Vdc)을 교류 전압으로 변환하여 상기 개방권선 전동기(20)를 구동 제어하고, 회생제동시 회생제동제어신호(RBC)를 수신하여 상기 회생제동제어신호(RBC)에 의해 상기 역기전력(VBF)을 승압시켜 상기 배터리(10)의 직류전압(Vdc) 보다 상대적으로 높은 전압을 갖는 승압전압(VBS)을 출력하여 상기 승압전압(VBS)으로 상기 배터리(10)를 충전시키는 인버터(30);
    상기 홀센서감지신호(HS1,HS2,HS3)를 수신하여 상기 회전자(L)의 회전 중 회전자(L)의 현재 위치 각도인 회전자 위치각도(LP)와, 회전자(L)가 회전하는 회전자 속도(LV)를 산출하는 회전자 위치속도 산출부(40):
    사용자에 의해 선택되는 전기차량의 가속레버(ACC) 조작에 대응되는 전기차량의 주행지령속도(UEV)를 출력하는 지령속도 감지부(50);
    사용자에 의해 선택되는 전기차량의 제동기 조작 유무에 따라 활성화되는 제동기 감지신호(BS)를 출력하는 제동기 감지부(60);
    상기 지령속도 감지부(50)로부터 출력되는 주행지령속도(UEV)와 상기 회전자속도(LV)를 수신하여 상기 주행지령속도(UEV)가 0보다 크고 상기 주행지령속도(UEV)와 상기 회전자 속도(LV)가 동일하지 않으면, 상기 주행지령속도(UEV)와 상기 회전자 속도(LV)가 동일한 값을 갖도록 가감속신호(FL)를 출력하고, 상기 주행지령속도(UEV)가 0이면 활성화되는 회생제동신호(RB)를 출력하는 가감속 제어부(70);
    상기 가감속 제어부(70)로부터 출력되는 가감속신호(FL)와 회생제동신호(RB)와 상기 제동기 감지신호(BS)와, 상기 회전자 위치각도(LP)를 수신하여, 상기 회생제동신호(RB)와 상기 제동기 감지신호(BS)가 비활성화되면 상기 회전자 위치각도(LP)에 따라 상기 가감속신호(FL)에 대응되는 듀티비가 가변되는 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하고, 상기 회생제동신호(RB)가 활성화되거나 상기 제동기 감지신호(BS)가 활성화되면 상기 회전자 위치각도(LP)에 따라 회생제동제어신호(RBC)를 출력하는 펄스폭변조신호 제어부(80); 및
    상기 인버터(30)에서 발생되는 인버터전류(INV)를 감지하는 인버터전류 감지부(100)를 구비하여,
    상기 펄스폭변조신호 제어부(80)는 상기 개방권선 전동기(20)의 구동시 상기 인버터전류(INV)가 사용자에 의해 정해지는 구동한계전류(IL) 보다 크면 상기 인버터(30)의 동작을 정지시키는 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하고, 회생제동시 상기 인버터전류(INV)가 사용자에 의해 정해지는 회생한계전류(RIL) 보다 크면 상기 인버터(30)의 동작을 정지시키는 회생제동제어신호(RBC)를 출력하는 것을 특징으로 하는 개방권선 전동기의 회생제동장치.
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