모터구동장치(MOTOR DRIVING APPARATUS)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2007년11월08일
(11) 등록번호 10-0773592
(24) 등록일자 2007년10월30일
(51) Int. Cl.

H02P 21/00 (2006.01) H02P 27/06 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2006-7019246
(22) 출원일자 2006년09월19일
심사청구일자 2006년09월19일
번역문제출일자 2006년09월19일
(65) 공개번호 10-2006-0113789
공개일자 2006년11월02일
(86) 국제출원번호 PCT/JP2004/016450
국제출원일자 2004년10월28일
(87) 국제공개번호 WO 2005/081395
국제공개일자 2005년09월01일
(30) 우선권주장
JP-P-2004-00043295 2004년02월19일 일본(JP)
(56) 선행기술조사문헌
KR1020000009447 A
KR1020020020174 A
JP15199391 A
JP16048983 A
(73) 특허권자
도요다 지도샤 가부시끼가이샤
일본 아이찌껭 도요다시 도요다쪼 1반지
(72) 발명자
야구치 히데아키
일본국 아이치켄 도요다시 도요다쵸 1반지, 도요
다 지도샤가부시끼가이샤 내
(74) 대리인
특허법인화우
전체 청구항 수 : 총 25 항 심사관 : 이상웅
(54) 모터구동장치
(57) 요 약
본 발명에 따른 제어장치(30)는, 모터제너레이터(MG2)에 의해 구동되는 하이브리드 자동차의 차륜들을 구동하면
서 엔진(ENG)을 시동하기 위한 지시를 받을 때, 신호(PWMC)를 발생시켜 상기 신호를 승압컨버터(12)로 출력함으
로써, 배터리(B)로부터 출력되는 DC 전압(Vb)을 모터구동장치(100)의 최대 전압(Vmax)까지 승압하도록 상기 승압
컨버터(12)를 구동 및 제어한다. 그 후, 상기 제어장치(30)는, 상기 승압컨버터(12)의 출력전압(Vm)이 최대 전압
(Vmax)에 도달하면, 신호(PWMI1)를 발생시켜 상기 발생된 신호를 인버터(14)로 출력시킨다. 이에 따라, 상기 인
버터(14)가 구동 및 제어되어 모터제너레이터(MG1)를 역행모드로 구동시킨다.
대표도 - 도1
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특허청구의 범위
청구항 1
모터구동장치에 있어서,
제1모터(MG1)를 구동하는 제1구동회로(14); 및
전원(B)과 상기 제1구동회로(14)간에 전압 변환을 수행하는 전압변환기(12)를 포함하여 이루어지고,
상기 전원(B)으로부터 출력되어 상기 전압변환기(12)에 의한 전압 변환을 겪는 전력이 상기 제1구동회로(14)와
상기 제1모터(MG1)간에 주고 받아져 상기 제1모터(MG1)를 구동시키는 조건 및 상기 제1모터(MG1)가 구동되기 시
작하는 조건 하에,
상기 제1구동회로(14)는, 상기 전압변환기(12)가 상기 전압 변환을 개시하는 타이밍과는 다른 타이밍으로 상기
제1모터(MG1)를 구동하기 시작하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 2
제1항에 있어서,
상기 전압변환기(12)는 전원전압을 임의의 레벨로 승압(昇壓; step-up)하는 승압동작을 수행하여 상기 승압전압
을 출력하고,
상기 제1구동회로(14)는, 상기 전압변환기(12)가 상기 승압동작을 개시한 후에 상기 제1모터(MG1)를 역행(力
行)모드(powering mode)로 구동하기 시작하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 3
제2항에 있어서,
상기 제1구동회로(14)는, 상기 승압동작이 완료된 후에 상기 제1모터(MG1)를 역행모드로 구동하기 시작하는 것
을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 4
제3항에 있어서,
상기 제1구동회로(14)는, 상기 승압동작이 완료된 후, 상기 제1모터(MG1)의 필요한 전력을 받아 상기 제1모터
(MG1)를 역행모드로 구동하기 시작하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 5
제4항에 있어서,
상기 제1구동회로(14)는 상기 전원(B)의 온도와 상기 전원으로부터 출력될 수 있는 전력레벨간의 관계를 사전에
미리 보유하고, 상기 전원의 온도를 토대로 상기 제1모터(MG1)가 구동되기 시작하는 타이밍을 결정하는 것을 특
징으로 하는 모터구동장치.
청구항 6
제5항에 있어서,
상기 전원의 온도가 소정의 제1임계값보다 낮거나 또는 상기 전원의 온도가 소정의 제2임계값보다 높은 경우,
상기 제1구동회로(14)는 상기 승압동작이 완료된 후에 상기 제1모터(MG1)의 필요한 전력을 받고, 상기 제1모터
(MG1)를 역행모드로 구동하기 시작하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 7
제6항에 있어서,
상기 승압동작이 완료되는 타이밍과 상기 제1구동회로(14)가 구동하기 시작하는 타이밍 사이에는, 소정의 지연
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시간이 제공되는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 8
제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1모터(MG1)는 내연기관(ENG)을 시동하거나 정지하는 모터이고,
상기 전압변환기(12)는, 상기 내연기관(ENG)을 시동하기 위한 지시가 출력될 때 상기 승압동작을 개시하는 것을
특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 9
제8항에 있어서,
상기 제1모터(MG1)의 회전수를 토대로 상기 승압전압의 목표전압을 결정하기 위한 목표전압결정수단(50); 및
상기 승압전압을 상기 목표전압으로 설정하도록 상기 전압변환기(12)를 제어하기 위하여 상기 목표전압결정수단
(50)에 의해 결정되는 상기 목표전압을 수용하는 전압변환제어수단(52, 54, 56)을 더 포함하여 이루어지고,
상기 내연기관(ENG)을 시동하기 위한 상기 지시를 받으면, 상기 전압변환제어수단(52, 54, 56)은, 상기 결정된
목표전압에 관계없이, 상기 내연기관(ENG)을 시동하기 위해 필요한 소정의 승압전압을 얻도록 상기 전압변환기
(12)를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 10
제9항에 있어서,
상기 소정의 승압전압은 상기 모터구동장치의 최대 전압인 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 11
제10항에 있어서,
상기 전압변환제어수단(52, 54, 56)은, 상기 승압동작에 필요한 전력이 상기 전원으로부터 출력될 수 있는 전력
레벨 이내에 있도록 승압율을 결정하고, 상기 전원전압은 상기 결정된 승압율로 상기 소정의 승압전압까지 승압
되는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 12
제11항에 있어서,
상기 전압변환제어수단(52, 54, 56)은 상기 전원의 온도와 상기 전원으로부터 출력될 수 있는 전력레벨간의 관
계를 사전에 미리 보유하고, 상기 전원의 온도를 토대로 상기 승압율을 결정하는 것을 특징으로 하는 모터구동
장치.
청구항 13
제9항에 있어서,
상기 제1구동회로(14)와 병렬로 제공되고, 상기 승압전압을 받아 제2모터(MG2)를 구동시키는 제2구동회로(31)를
더 포함하여 이루어지고,
상기 목표전압결정수단(50)은 상기 제1모터(MG1) 또는 상기 제2모터(MG2)의 회전수를 토대로 상기 목표전압을
결정하며,
상기 제2모터(MG2)가 차량을 구동할 때, 상기 내연기관(ENG)을 시동하기 위한 지시가 내려지면, 상기 전압변환
제어수단(52, 54, 56)은, 상기 내연기관(ENG)이 시동되기 전에 상기 소정의 승압전압을 얻도록 상기 전압변환기
(12)를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 14
제13항에 있어서,
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상기 소정의 승압전압은 상기 모터구동장치의 최대 전압인 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 15
제14항에 있어서,
상기 전압변환제어수단(52, 54, 56)은, 상기 승압동작에 필요한 전력이 상기 전원으로부터 출력될 수 있는 전력
레벨 이내에 있도록 승압율을 결정하고, 상기 전원전압을 상기 결정된 승압율로 상기 소정의 승압전압까지 승압
하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 16
제15항에 있어서,
상기 전압변환제어수단(52, 54, 56)은 상기 전원의 온도와 상기 전원으로부터 출력될 수 있는 전력레벨간의 관
계를 사전에 미리 보유하고, 상기 전원의 온도를 토대로 상기 승압율을 결정하는 것을 특징으로 하는 모터구동
장치.
청구항 17
제1항에 있어서,
상기 제1구동회로(14)가 상기 제1모터(MG1)를 회생모드(regenerative mode)로 구동하기 시작한 후, 상기 전압변
환기(12)는 강압동작을 개시하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 18
제17항에 있어서,
상기 전압변환기(12)는, 상기 제1구동회로(14)가 상기 제1모터(MG1)를 상기 회생모드로 구동하여 상기 제1모터
를 정지시킨 후에 상기 강압(降壓; step-down)동작을 개시하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 19
제18항에 있어서,
상기 전압변환기(12)는 상기 전원(B)의 온도와 상기 전원으로부터 출력될 수 있는 전력레벨간의 관계를 사전에
미리 보유하고, 상기 전원의 온도를 토대로, 상기 강압동작이 개시되는 타이밍을 결정하는 것을 특징으로 하는
모터구동장치.
청구항 20
제19항에 있어서,
상기 전원의 온도가 소정의 제1임계값보다 낮거나 또는 소정의 제2임계값보다 높은 경우, 상기 제1구동회로(1
4)는 상기 제1모터(MG1)를 정지시킨 후에 상기 강압동작을 개시하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 21
제20항에 있어서,
상기 제1모터(MG1)가 정지되는 타이밍과 상기 강압동작이 개시되는 타이밍 사이에는, 소정의 지연시간이 제공되
는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 22
제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1모터(MG1)의 회전수를 토대로 상기 전압변환기(12)의 출력전압의 목표전압을 결정하기 위한 목표전압결
정수단(50); 및
상기 출력전압을 상기 목표전압으로 설정하도록 상기 전압변환기(12)를 제어하기 위하여 상기 목표전압결정수단
(50)에 의해 결정되는 상기 목표전압을 수용하는 전압변환제어수단(52, 54, 56)을 더 포함하여 이루어지고,
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상기 내연기관(ENG)을 정지시키기 위한 지시가 출력되면, 상기 제1구동회로(14)는 상기 제1모터(MG1)를 상기 회
생모드로 구동하기 시작하며,
상기 전압변환기(12)는 상기 내연기관(ENG)의 정지 완료에 응답하여 상기 강압동작을 개시하는 것을 특징으로
하는 모터구동장치.
청구항 23
제22항에 있어서,
상기 내연기관(ENG)의 정지에 응답하여, 상기 전압변환제어수단(52, 54, 56)은, 상기 강압동작에 의해 발생되는
전력이 상기 전원으로 입력될 수 있는 전력레벨 이내에 있도록 강압율을 결정하고, 상기 결정된 강압율로 상기
목표전압을 얻도록 상기 전압변환기(12)를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 24
제23항에 있어서,
상기 전압변환제어수단(52, 54, 56)은 상기 전원의 온도와 상기 전원으로 입력될 수 있는 전력레벨간의 관계를
사전에 미리 보유하고, 상기 전원의 온도를 토대로 상기 강압율을 결정하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
청구항 25
제22항에 있어서,
상기 제1구동회로(14)와 병렬로 제공되어, 상기 출력전압을 받아 제2모터(MG2)를 구동시키는 제2구동회로(31)를
더 포함하여 이루어지고,
상기 목표전압결정수단(50)은 상기 제1모터(MG1) 또는 상기 제2모터(MG2)의 회전수를 토대로 상기 목표전압을
결정하며,
상기 제2모터(MG2)가 차량을 구동할 때, 상기 내연기관(ENG)을 정지시키기 위한 지시가 내려지면, 상기 전압변
환제어수단(52, 54, 56)은, 상기 내연기관(ENG)이 정지된 후에 상기 목표전압을 얻도록 상기 전압변환기(12)를
제어하는 것을 특징으로 하는 모터구동장치.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 모터구동장치에 관한 것으로, 특히 전원전압을 출력하는 전원으로/으로부터 과도한 전력이 입/출력되<1>
는 것을 방지할 수 있는 모터구동장치에 관한 것이다.
배 경 기 술
일본특허 제2834465호에는 차량용 전원시스템장치가 개시되어 있다. 이러한 전원시스템장치는 펄스 인버터, 양<2>
방향 변환기 및 배터리를 포함한다. 상기 양방향 변환기는 배터리와 펄스 인버터 사이에 연결되어, 상기 배터리
로부터의 전압을 승압(step up)시켜 그 결과로 나온 전압을 상기 펄스 인버터에 공급하며, 상기 펄스 인버터로
부터의 전압을 강압(step down)시켜 그 결과적인 전압을 상기 배터리로 공급하게 된다.
상기 펄스 인버터는 상기 양방향 변환기로부터 공급되는 전압을 사용하여 비동기식 기계를 구동하게 된다. 상기 <3>
비동기식 기계는 발전기 또는 스타터로 사용된다.
따라서, 비동기식 기계가 발전기로서 사용되는 경우에는, 상기 전원시스템장치가 상기 비동기식 기계에 의해 발<4>
생되는 교류(AC) 전압을 상기 펄스 인버터에 의하여 직류(DC) 전압으로 변환하고, 상기 양방향 변환기를 사용하
여 변환된 DC 전압을 강압함으로써 그 결과로 나온 전압을 배터리에 공급하게 된다.
또한, 비동기식 기계가 스타터로서 사용되는 경우, 상기 양방향 컨버터는 배터리로부터의 DC 전압을 승압하여 <5>
결과로 나온 전압을 펄스 인버터로 공급하고, 상기 펄스 인버터는 상기 양방향 컨버터로부터의 DC 전압을 AC 전
압으로 변환시켜 상기 비동기식 기계를 구동하게 된다.
하지만, 종래의 전원시스템장치는, 배터리로부터의 DC 전압을 승압하기 위한 승압동작(voltage step-up <6>
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등록특허 10-0773592
operation) 및 스타터로서 비동기식 기계를 구동하기 위한 구동동작이 동일한 타이밍에 수행되는 경우, 상기 배
터리로부터 상기 비동기식 기계로 과도한 전력이 취해진다는 문제점이 있다.
또한, 펄스 인버터로부터의 DC 전압을 강압하기 위한 강압동작(voltage step-down operation) 및 발전기로서 비<7>
동기식 기계를 구동하기 위한 구동동작이 동일한 타이밍에 수행되는 경우, 상기 비동기식 기계로부터 상기 배터
리로 과도한 전력이 제공된다는 문제점도 있다.
이에 따라, 본 발명의 목적은 전원으로/으로부터의 과도한 전력의 입/출력을 방지할 수 있는 모터구동장치를 제<8>
공하는 것이다.
발명의 상세한 설명
본 발명에 따르면, 모터구동장치는 제1모터를 구동하는 제1구동회로 및 전원과 상기 제1구동회로간에 전압 변환<9>
을 수행하는 전압변환기를 포함한다. 상기 전원(B)으로부터 출력되어 상기 전압변환기(12)에 의한 전압 변환을
겪는 전력이 상기 제1구동회로(14)와 상기 제1모터(MG1)간에 주고 받아져 상기 제1모터(MG1)를 구동시키는 조건
및 상기 제1모터(MG1)가 구동되기 시작하는 조건 하에, 상기 제1구동회로는 상기 전압변환기가 상기 전압 변환
을 개시하는 타이밍과는 다른 타이밍으로 상기 제1모터를 구동하기 시작한다.
상기 전압변환기는 전원전압을 임의의 레벨로 승압하는 승압동작을 수행하여 상기 승압전압을 출력하고, 상기 <10>
제1구동회로는 상기 전압변환기가 상기 승압동작을 개시한 후에 상기 제1모터를 역행(力行)모드(powering mod
e)로 구동하기 시작하는 것이 바람직하다.
상기 제1구동회로는, 상기 승압동작이 완료된 후에 상기 제1모터를 역행(力行)모드로 구동하기 시작하는 것이 <11>
바람직하다.
상기 제1구동회로는, 상기 승압동작이 완료된 후, 상기 제1모터의 필요한 전력을 받아 상기 제1모터를 역행(力<12>
行)모드로 구동하기 시작하는 것이 바람직하다.
상기 제1구동회로는 상기 전원의 온도와 상기 전원으로부터 출력될 수 있는 전력레벨간의 관계를 사전에 미리 <13>
보유하고, 상기 전원의 온도를 토대로 상기 제1모터가 구동되기 시작하는 타이밍을 결정하는 것이 바람직하다.
상기 전원의 온도가 소정의 제1임계값보다 낮거나 또는 상기 전원의 온도가 소정의 제2임계값보다 높은 경우, <14>
상기 제1구동회로는 상기 승압동작이 완료된 후에 상기 제1모터의 필요한 전력을 받고, 상기 제1모터를 역행모
드로 구동하기 시작하는 것이 바람직하다.
상기 승압동작이 완료되는 타이밍과 상기 제1구동회로가 구동하기 시작하는 타이밍 사이에는, 소정의 지연시간<15>
이 제공되는 것이 바람직하다.
상기 제1모터는 내연기관을 시동하거나 정지하는 모터이고, 상기 전압변환기는, 상기 내연기관을 시동하기 위한 <16>
지시가 출력될 때 상기 승압동작을 개시하는 것이 바람직하다.
상기 모터구동장치는, 상기 제1모터의 회전수를 토대로 상기 승압전압의 목표전압을 결정하기 위한 목표전압결<17>
정수단; 및 상기 승압전압을 상기 목표전압으로 설정하도록 상기 전압변환기를 제어하기 위하여 상기 목표전압
결정수단에 의해 결정되는 상기 목표전압을 수용하는 전압변환제어수단을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기
내연기관을 시동하기 위한 상기 지시를 받으면, 상기 전압변환제어수단은, 상기 결정된 목표전압에 관계없이,
상기 내연기관을 시동하기 위해 필요한 소정의 승압전압을 얻도록 상기 전압변환기를 제어하는 것이
바람직하다.
상기 소정의 승압전압은 상기 모터구동장치의 최대 전압인 것이 바람직하다.<18>
상기 전압변환제어수단은, 상기 승압동작에 필요한 전력이 상기 전원으로부터 출력될 수 있는 전력레벨 이내에 <19>
있도록 승압율을 결정하고, 상기 전원전압은 상기 결정된 승압율로 상기 소정의 승압전압까지 승압되는 것이 바
람직하다.
상기 전압변환제어수단은 상기 전원의 온도와 상기 전원으로부터 출력될 수 있는 전력레벨간의 관계를 사전에 <20>
미리 보유하고, 상기 전원의 온도를 토대로 상기 승압율을 결정하는 것이 바람직하다.
상기 모터구동장치는, 상기 제1구동회로와 병렬로 제공되고, 상기 승압전압을 받아 제2모터를 구동시키는 제2구<21>
동회로를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 목표전압결정수단은 상기 제1모터 또는 상기 제2모터의 회전수를
토대로 상기 목표전압을 결정한다. 상기 제2모터가 차량을 구동할 때, 상기 내연기관을 시동하기 위한 지시가
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내려지면, 상기 전압변환제어수단은, 상기 내연기관이 시동되기 전에 상기 소정의 승압전압을 얻도록 상기 전압
변환기를 제어한다.
상기 소정의 승압전압은 상기 모터구동장치의 최대 전압인 것이 바람직하다.<22>
상기 전압변환제어수단은, 상기 승압동작에 필요한 전력이 상기 전원으로부터 출력될 수 있는 전력레벨 이내에 <23>
있도록 승압율을 결정하고, 상기 전원전압을 상기 결정된 승압율로 상기 소정의 승압전압까지 승압하는 것이 바
람직하다.
상기 전압변환제어수단은 상기 전원의 온도와 상기 전원으로부터 출력될 수 있는 전력레벨간의 관계를 사전에 <24>
미리 보유하고, 상기 전원의 온도를 토대로 상기 승압율을 결정하는 것이 바람직하다.
상기 제1구동회로가 상기 제1모터를 회생모드(regenerative mode)로 구동하기 시작한 후, 상기 전압변환기가 강<25>
압동작을 개시하는 것이 바람직하다.
상기 전압변환기는, 상기 제1구동회로가 상기 제1모터를 상기 회생모드로 구동하여 상기 제1모터를 정지시킨 후<26>
에 상기 강압동작을 개시하는 것이 바람직하다.
상기 전압변환기는 상기 전원의 온도와 상기 전원으로부터 출력될 수 있는 전력레벨간의 관계를 사전에 미리 보<27>
유하고, 상기 전원의 온도를 토대로, 상기 강압동작이 개시되는 타이밍을 결정하는 것이 바람직하다.
상기 전원의 온도가 소정의 제1임계값보다 낮거나 또는 소정의 제2임계값보다 높은 경우, 상기 제1구동회로는 <28>
상기 제1모터를 정지시킨 후에 상기 강압동작을 개시하는 것이 바람직하다.
상기 제1모터가 정지되는 타이밍과 상기 강압동작이 개시되는 타이밍 사이에는, 소정의 지연시간이 제공되는 것<29>
이 바람직하다.
상기 모터구동장치는, 상기 제1모터의 회전수를 토대로 상기 전압변환기의 출력전압의 목표전압을 결정하기 위<30>
한 목표전압결정수단; 및 상기 출력전압을 상기 목표전압으로 설정하도록 상기 전압변환기를 제어하기 위하여
상기 목표전압결정수단에 의해 결정되는 상기 목표전압을 수용하는 전압변환제어수단을 더 포함하는 것이 바람
직하다. 상기 내연기관을 정지시키기 위한 지시가 출력되면, 상기 제1구동회로는 상기 제1모터를 상기 회생모드
로 구동하기 시작한다. 상기 전압변환기는 상기 내연기관의 정지 완료에 응답하여 상기 강압동작을 개시한다.
상기 내연기관의 정지에 응답하여, 상기 전압변환제어수단은, 상기 강압동작에 의해 발생되는 전력이 상기 전원<31>
으로 입력될 수 있는 전력레벨 이내에 있도록 강압율을 결정하고, 상기 결정된 강압율로 상기 목표전압을 얻도
록 상기 전압변환기를 제어하는 것이 바람직하다.
상기 전압변환제어수단은 상기 전원의 온도와 상기 전원으로 입력될 수 있는 전력레벨간의 관계를 사전에 미리 <32>
보유하고, 상기 전원의 온도를 토대로 상기 강압율을 결정하는 것이 바람직하다.
상기 모터구동장치는, 상기 제1구동회로와 병렬로 제공되어 상기 출력전압을 받아 제2모터를 구동시키는 제2구<33>
동회로를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 목표전압결정수단은 상기 제1모터 또는 상기 제2모터의 회전수를
토대로 상기 목표전압을 결정한다. 상기 제2모터가 차량을 구동할 때, 상기 내연기관을 정지시키기 위한 지시가
내려지면, 상기 전압변환제어수단은, 상기 내연기관이 정지된 후에 상기 목표전압을 얻도록 상기 전압변환기를
제어한다.
본 발명의 모터구동장치는, 상기 전압변환기가 승압동작을 개시한 후에 역행모드로 상기 제1모터를 구동시킨다. <34>
그러므로, 승압동작을 위하여 전원으로부터 전력이 취해진 후, 상기 제1모터를 구동하기 위하여 상기 전원으로
부터 전력이 취해진다.
또한, 배터리 출력이 작은 경우에는, 전압변환기가 승압동작을 완료한 후, 제1모터의 필요한 전력을 받아, 본 <35>
발명의 모터구동장치가 역행모드로 상기 제1모터를 구동하기 시작한다. 그러므로, 전력이 승압동작을 위해 전원
으로부터 취해지는 타이밍과 전력이 제1모터를 구동하기 위해 전원으로부터 취해지는 타이밍이 서로 분리된다.
또한, 본 발명의 모터구동장치에서는, 전압변환기가 제1모터가 회생모드로 구동된 후에 강압동작을 개시한다. <36>
그러므로, 제1모터를 구동하여 발생되는 전력이, 강압동작에 의해 발생되는 전력이 전원으로 제공되는 타이밍과
상이한 타이밍으로 상기 전원에 제공된다.
배터리 출력이 작은 특별한 경우, 본 발명의 모터구동장치는 전압변환기를 사용하여, 제1모터의 정지 동작이 완<37>
료된 후에 강압동작을 개시하도록 한다. 그러므로, 제1모터에 의해 발생되는 전력과 강압동작을 통해 발생되는
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전력이 전원으로 별도로 제공되게 된다.
상술된 바와 같이, 본 발명은 전원으로/으로부터 과도한 전력이 입/출력되는 것을 방지할 수 있다.<38>
실 시 예
이하, 본 발명의 실시예들을 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일하거나 대응하는 구성요소들은 <58>
동일한 도면 부호들로 표시되어 있고, 그 설명을 반복하지는 않는다.
제1실시예<59>
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터구동장치의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예의 모터<60>
구동장치(100)는 배터리(B), 캐패시터(C1, C2), 전압센서(10, 13), 승압컨버터(12), 인버터(14, 31), 전류센서
(24, 28), 및 제어장치(30)를 포함한다.
모터제너레이터(MG1)는 하이브리드 자동차 상에 장착된 엔진(ENG)에 결합되어 있다. 모터제너레이터(MG1)는 엔<61>
진(ENG)으로부터의 회전력으로부터 AC 전압을 발생시키는 발전기로서의 기능을 하고, 또한 엔진(ENG)을 시동하
는 전기모터로서의 역할도 한다. 또한, 모터제너레이터(MG2)는 하이브리드 자동차의 구동차륜들을 구동시키기
위한 토크를 생성하는 구동모터이다.
배터리(B)는 전원선(111)과 인버터(14, 31)의 네거티브 버스(negative BUS; 112) 사이에 연결되어 있다. 캐패시<62>
터(C1)는 전원선(111)과 네거티브 버스(112) 사이에 그리고 배터리(B)와 병렬로 연결되어 있다. 캐패시터(C2)는
포지티브 버스(113)와 인버터(14, 31)의 네거티브 버스(112) 사이에 연결되어 있다.
승압컨버터(12)는 리액터(L1), NPN 트랜지스터(Q1, Q2) 및 다이오드(D1, D2)를 포함한다. 리액터(L1)는 일단부<63>
가 배터리(B)의 전원선(111)에 연결되고, 타단부는 NPN 트랜지스터(Q1) 과 NPN 트랜지스터(Q2) 사이, 즉 NPN 트
랜지스터(Q1)의 이미터와 NPN 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 사이의 중간지점에 연결된다. NPN 트랜지스터(Q1, Q2)는
직렬로 포지티브 버스(113)와 네거티브 버스(112) 사이에 연결되어 있다. NPN 트랜지스터(Q1)는 포지티브 버스
(113)에 연결된 콜렉터를 구비하고, NPN 트랜지스터(Q2)는 네거티브 버스(112)에 연결된 이미터를 구비한다. 또
한, NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 각각의 콜렉터 및 이미터들 사이에는, 이미터로부터 콜렉터로 전류를 흐르게 하
기 위한 다이오드(D1, D2)가 연결되어 있다.
인버터(14, 31)는 노드(N1)와 노드(N2) 사이에 병렬로 연결된다.<64>
인버터(14)는 U상아암(15), V상아암(16) 및 W상아암(17)으로 이루어진다. U상아암(15), V상아암(16) 및 W상아암<65>
(17)은 포지티브 버스(113)와 네거티브 버스(112) 사이에 병렬로 연결되어 있다.
U상아암(15)은 직렬 연결된 NPN 트랜지스터(Q3, Q4)로 구성되어 있다. V상아암(16)은 직렬 연결된 NPN 트랜지스<66>
터(Q5, Q6)로 구성되고, W상아암(17)은 직렬 연결된 NPN 트랜지스터(Q7, Q8)로 구성되어 있다. 또한, NPN 트랜
지스터(Q3 내지 Q8)의 각각의 콜렉터들과 이미터들 사이에는, 이미터로부터 콜렉터로 전류를 흐르게 하기 위한
다이오드(D3 내지 D8)가 각각 연결되어 있다.
각각의 상아암(phase arm)의 중간지점은 모터제너레이터(MG1)의 상코일 중 하나에 상응하는 일 단부에 연결되어 <67>
있다. 다시 말해, 모터제너레이터(MG1)는 삼상영구자석모터로서, U상코일의 일 단부, V상코일의 일 단부 및 W상
코일의 일 단부들이 공통 중앙 접합에 연결되는 한편, U상코일의 타 단부는 NPN 트랜지스터(Q3, Q4) 사이의 중
간지점에 연결되고, V상코일의 타 단부는 NPN 트랜지스터(Q5, Q6) 사이의 중간지점에 연결되며, W상코일의 타
단부는 NPN 트랜지스터(Q7, Q8)의 중간지점에 연결되어 있다.
인버터(31)는 인버터(14)와 동일하게 구성되어 있다. 인버터(31)의 각각의 상아암의 중간지점은 모터제너레이터<68>
(MG2)의 상코일들 중 상응하는 것의 일 단부에 연결되어 있다. 즉, 모터제너레이터(MG2) 또한 삼상영구자석모터
로서, U상코일의 일 단부, V상코일의 일 단부 및 W상코일의 일 단부들이 공통 중앙 접합에 연결되는 한편, U상
코일의 타 단부는 인버터(31)의 NPN 트랜지스터(Q3, Q4) 사이의 중간지점에 연결되고, V상코일의 타 단부는 인
버터(31)의 NPN 트랜지스터(Q5, Q6) 사이의 중간지점에 연결되며, W상코일의 타 단부는 인버터(31)의 NPN 트랜
지스터(Q7, Q8)의 중간지점에 연결되어 있다.
배터리(B)는 예컨대 니켈 하이브리드 및 리튬 이온의 2차전지 또는 재충전가능한 전지로 구성되어 있다. 전압센<69>
서(10)는 배터리(B)로부터 출력되는 DC 전압(Vb)을 검출하여, 상기 검출된 DC 전압(Vb)을 제어장치(30)로 출력
한다. 캐패시터(C1)는 배터리(B)로부터 출력되는 DC 전압을 평활(smooth)시켜, 상기 평활된 DC 전압을 승압컨버
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터(12)로 공급하게 된다.
승압컨버터(12)는 캐패시터(C1)로부터 공급되는 DC 전압을 승압시켜 임의의 레벨을 갖는 결과적인 승압전압을 <70>
발생시키고, 상기 결과적인 전압을 캐패시터(C2)로 공급한다. 보다 상세하게는, 제어장치(30)로부터 신호(PWM
C)를 받아, 승압컨버터(12)는 NPN 트랜지스터(Q2)가 신호(PWMC)에 의해 온(on)되고 있는 시간 주기에 따라 DC전
압을 승압시켜, 그 결과적인 전압을 캐패시터(C2)로 공급하게 된다. 이 경우, NPN 트랜지스터(Q1)는 신호(PWM
C)에 의해 오프(off)된다.
또한, 상기 승압컨버터(12)는, 제어장치(30)로부터의 신호(PWMC)에 따라, 캐패시터(C2)를 통해 인버터(14)(또는 <71>
인버터(31))로부터 공급되는 DC 전압을 강압시켜 배터리(B)를 충전하게 된다.
캐패시터(C2)는 승압컨버터(12)에 의해 승압되는 DC 전압을 평활시켜, 상기 평활된 DC 전압을 노드(N1, N2)를 <72>
통해 인버터(14, 31)로 공급하게 된다. 따라서, 캐패시터(C2)는 승압컨버터(12)에 의해 승압된 DC 전압을 받고,
상기 받은 DC 전압을 평활시키며, 그 결과적인 전압을 인버터(14, 31)에 공급한다.
전압센서(13)는 캐패시터(C2)의 단자-대-단자 전압(Vm)(인버터(14, 31)로의 입력전압에 해당됨, 이는 후술하는 <73>
내용에도 적용됨)을 검출하고, 이렇게 검출된 전압(Vm)을 제어장치(30)로 출력하게 된다.
승압컨버터(12)로부터 노드(N1, N2) 및 캐패시터(C2)를 통해 DC 전압을 받으면, 인버터(14)는 제어장치(30)로부<74>
터의 신호(PWMI1)를 토대로 DC 전압을 AC 전압으로 변환하여 모터제너레이터(MG1)를 구동하게 된다. 따라서, 모
터제너레이터(MG1)는 토크명령값(TR1)에 의해 지정된 토크를 생성하도록 구동된다. 또한, 모터구동장치(100)가
장착된 하이브리드 자동차의 회생제동모드에서는, 인버터(14)가 제어장치(30)로부터의 신호(PWMI1)를 토대로 모
터제너레이터(MG1)에 의해 발생된 AC 전압을 DC 전압으로 변환하고, 이렇게 변환된 DC 전압을 캐패시터(C2) 및
노드(N1, N2)를 통해 승압컨버터(12)로 공급한다.
승압컨버터(12)로부터 노드(N1, N2) 및 캐패시터(C2)를 통해 DC 전압을 받으면, 인버터(31)는 DC 전압을 제어장<75>
치(30)로부터의 신호(PWMI2)를 토대로 AC 전압으로 변환하여, 모터제너레이터(MG2)를 구동시킨다. 따라서, 모터
제너레이터(MG2)는 토크명령값(TR2)에 의해 지정된 토크를 생성하도록 구동된다. 또한, 모터구동장치(100)가 장
착된 하이브리드 자동차의 회생제동모드에 있어서는, 인버터(31)가 제어장치(30)로부터의 신호(PWMI2)를
토대로, 모터제너레이터(MG2)에 의해 발생된 AC 전압을 DC 전압으로 변환하고, 이렇게 변환된 DC 전압을 캐패시
터(C2) 및 노드(N1, N2)를 통해 승압컨버터(12)로 공급한다.
여기서의 회생제동은 하이브리드 자동차의 운전자가 풋 브레이크를 밟을 때 실행되는 회생 전력 발생에 의해 수<76>
반되는 제동 뿐만 아니라, 운전자가 풋 브레이크를 작동시키지 않고 액셀러레이터 페달을 해제시킬 때 실행되는
회생 전력 발생에 의해 수반되는 감속(또는 가속 중단)을 포함한다.
전류센서(24)는 모터제너레이터(MG1)를 통해 흐르는 모터전류(MCRT1)를 검출하고, 이렇게 검출된 모터전류<77>
(MCRT1)를 제어장치(30)로 출력한다. 또한, 전류센서(28)는 모터제너레이터(MG2)를 통해 흐르는 모터전류
(MCRT2)를 검출하고, 이렇게 검출된 모터전류(MCRT2)를 제어장치(30)로 출력한다.
제어장치(30)는 외부 ECU(Electrical Control Unit)(60)로부터, 토크명령값(TR1, TR2), 모터회전수(모터의 회<78>
전수)(MRN1), 모터회전수(MRN2), 및 신호(STAT)를 수신하고, 전압센서(10)로부터의 DC 전압(Vb)을 수신하며, 전
압센서(13)로부터의 출력전압(Vm)을 수신하고, 전류센서(24)로부터 모터전류(MCRT1)를 수신하며, 전류센서(28)
로부터의 모터전류(MCRT2)를 수신한다.
신호(STAT)는 엔진(ENG)을 시동/정지하도록 지시하기 위한 신호이고, H(논리 하이) 레벨 및 L(논리 로우) 레벨<79>
을 가진다. H 레벨의 신호(STAT)는 엔진(ENG)을 시동하도록 지시하기 위한 신호이고, L 레벨의 신호(STAT)는 엔
진(ENG)을 정지하도로 지시하기 위한 신호이다.
제어장치(30)는 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT1) 및 토크명령값(TR1)을 토대로, 후술하는 방법에 따라 인버터<80>
(14)가 모터제너레이터(MG1)를 구동할 때, 인버터(14)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)의 스위칭을 제어하기 위한
신호(PWMI1)를 생성한다.
또한, 제어장치(30)는 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT2) 및 토크명령값(TR2)을 토대로, 후술하는 방법에 따라 인<81>
버터(31)가 모터제너레이터(MG2)를 구동할 때, 인버터(31)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)의 스위칭을 제어하기
위한 신호(PWMI2)를 생성한다.
나아가, 제어장치(30)는, 인버터(14)(또는 31)가 모터제너레이터(MG1)(또는 모터제너레이터(MG2))를 구동할 때, <82>
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DC 전압(Vb), 출력전압(Vm), 토크명령값(TR1)(또는 TR2) 및 모터회전수(MRN1)(또는 MRN2)를 토대로, 후술하는
방법에 의하여 승압컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 스위칭을 제어하기 위한 신호(PWMC)를 생성한다.
그 후, 제어장치(30)가 외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 받아 신호(PWMI1, PWMI2 및 PWMC)를 생성하<83>
는 경우, 제어장치(30)는 상기 출력의 타이밍을 조정하지 않고도, 상기 생성된 신호(PWMI1, PWMI2 및 PWMC)를
각각 인버터(14), 인버터(31) 및 승압컨버터(12)로 출력시킨다.
또한, 제어장치(30)가 외부 ECU(60)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 받아 신호(PWMI1, PWMI2 및 PWMC)를 생성하<84>
는 경우에는, 제어장치(30)가 상기 출력 타이밍을 조정하면서, 상기 생성된 신호(PWMI1, PWMI2 및 PWMC)를 각각
인버터(14), 인버터(31) 및 승압컨버터(12)로 출력하게 된다.
상기 출력 타이밍은 다음과 같이 조정된다. 신호(PWMC)가 우선 승압컨버터(12)를 제어하도록 상기 승압컨버터<85>
(12)로 출력되어, 승압컨버터(12)가 승압동작을 완료한 후에, 상기 컨버터가 DC 전압(Vb)을 승압시키고, 신호
(PWMI1, PWMI2)들은 각각 인버터(14, 31)로 출력되게 된다.
도 2는 도 1에 도시된 제어장치(30)의 기능블럭도이다. 도 2를 참조하면, 제어장치(30)는 인버터제어수단(301, <86>
302) 및 컨버터제어수단(303)을 포함한다.
인버터제어수단(301)은 토크명령값(TR1) 및 외부 ECU(60)로부터의 신호(STAT)를 수신하고, 전류센서(24)로부터<87>
의 모터전류(MCRT1)를 수신하며, 전압센서(13)로부터의 전압(Vm)을 수신하고, 컨버터제어수단(303)으로부터의
신호(UP_CPL)를 수신한다. 신호(UP_CPL)는 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완료된 것을 나타내는 신호이다.
인버터제어수단(301)은, 토크명령값(TR1), 모터전류(MCRT1) 및 전압(Vm)을 토대로, 후술하는 방법에 따라 신호<88>
(PWMI1)를 생성한다. 외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 받으면, 인버터제어수단(301)은 출력 타이밍의
조정없이, 상기 생성된 신호(PWMI1)를 인버터(14)로 출력한다. 이와는 대조적으로, 외부 ECU(60)로부터 H 레벨
의 신호(STAT)를 받으면, 인버터제어수단(301)은 신호(PWMI1)의 생성과 동시가 아니라, 컨버터제어수단(303)으
로부터 신호(UP_CPL)을 수신한 후에, 상기 신호(PWMI1)를 인버터(14)로 출력한다.
인버터제어수단(302)은 토크명령값(TR2) 및 외부 ECU(60)로부터의 신호(STAT)를 수신하고, 전류센서(28)로부터<89>
의 모터전류(MCRT2)를 수신하며, 전압센서(13)로부터의 전압(Vm)을 수신하고, 컨버터제어수단(303)으로부터의
신호(UP_CPL)를 수신한다.
인버터제어수단(302)은, 토크명령값(TR2), 모터전류(MCRT2) 및 전압(Vm)을 토대로, 후술하는 방법에 따라 신호<90>
(PWMI2)를 생성한다. 외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 받으면, 인버터제어수단(302)은 출력 타이밍의
조정없이, 상기 생성된 신호(PWMI2)를 인버터(31)로 출력한다. 이와는 대조적으로, 외부 ECU(60)로부터 H 레벨
의 신호(STAT)를 받으면, 인버터제어수단(302)은 신호(PWMI2)의 생성과 동시가 아니라, 컨버터제어수단(303)으
로부터 신호(UP_CPL)을 수신한 후에, 상기 신호(PWMI2)를 인버터(31)로 출력한다.
컨버터제어수단(303)은, 외부 ECU(60)로부터 토크명령값(TR1,2), 모터회전수(MRN1,2) 및 신호(STAT)를 <91>
수신하고, 전압센서(10)로부터 DC 전압(Vb)을 수신하며, 전압센서(13)로부터 전압(Vm)을 수신한다. 외부
ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 컨버터제어수단(303)은 보다 높은 구동 전압을 갖는 모터제너
레이터(MG1, MG2) 중 하나의 토크명령값과 모터회전수를 토대로, DC 전압(Vb)을 승압하기 위한 목표전압을 계산
하고, 승압컨버터(12)의 출력전압(Vm)을 상기 계산된 목표전압으로 설정하기 위한 신호(PWMC)를 생성하며, 상기
생성된 신호를 승압컨버터(12)로 출력한다.
다시 말해, 모터제너레이터(MG1)가 모터제너레이터(MG2)보다 높은 구동 전압을 가지는 경우, 컨버터제어수단<92>
(303)은 모터제너레이터(MG1)의 토크명령값(TR1) 및 모터회전수(MRN1)를 토대로 목표전압을 계산하고, 상기 계
산된 목표전압, DC 전압(Vb) 및 출력전압(Vm)을 토대로, 상기 생성된 신호를 승압컨버터(12)로 출력하기 위해
상기 목표전압과 같은 출력전압(Vm)으로 DC 전압(Vb)을 승압하기 위한 신호(PWMC)를 생성한다.
또한, 모터제너레이터(MG2)가 모터제너레이터(MG1)보다 높은 구동 전압을 가지는 경우에는, 컨버터제어수단<93>
(303)은 모터제너레이터(MG2)의 토크명령값(TR2) 및 모터회전수(MRN2)를 토대로 목표전압을 계산하고, 상기 계
산된 목표전압, DC 전압(Vb) 및 출력전압(Vm)을 토대로, 상기 생성된 신호를 승압컨버터(12)로 출력하기 위해
상기 목표전압과 같은 출력전압(Vm)으로 DC 전압(Vb)을 승압하기 위한 신호(PWMC)를 생성한다.
이와는 대조적으로, 외부 ECU(60)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 받으면, 컨버터제어수단(303)은 모터제너레이터<94>
(MG1, MG2)의 각각의 구동 전압에 관계없이, DC 전압(Vb)을 승압하기 위한 목표전압을 결정하고, 상기 결정된
목표전압, DC 전압(Vb) 및 출력전압(Vm)을 토대로, 상기 생성된 신호를 승압컨버터(12)로 출력하기 위해 상기
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목표전압과 같은 출력전압(Vm)으로 DC 전압(Vb)을 승압하기 위한 신호(PWMC)를 생성한다. 출력전압(Vm)이 목표
전압으로 설정되면, 즉 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완료되면, 컨버터제어수단(303)은 승압동작의 완료를
나타내는 신호(UP_CPL)를 생성하여 상기 생성된 신호를 인버터제어수단(301, 302)으로 출력하게 된다. 이 경우,
목표전압은 모터구동장치(100)의 최대 전압으로 설정된다.
도 3은 도 2에 도시된 인버터제어수단(301, 302)의 기능블럭도이다. 도 3을 참조하면, 인버터제어수단(301, <95>
302)은 모터제어상전압계산유닛(40) 및 인버터PWM신호변환유닛(42)을 포함한다.
모터제어상전압계산유닛(40)은, 외부 ECU(60)로부터 토크명령값(TR1,2)을 수신하고, 전압센서(13)로부터 승압컨<96>
버터(12)의 출력전압(Vm), 즉 인버터(14, 31)로의 입력전압을 수신하며, 전류센서(24)로부터 모터제너레이터
(MG1)의 각각의 상을 통해 흐르는 모터전류(MCRT1)를 수신하고, 전류센서(28)로부터 모터제너레이터(MG2)의 각
각의 상을 통해 흐르는 모터전류(MCRT2)를 수신한다. 출력전압(Vm), 토크명령값(TR1)(또는 TR2) 및 모터전류
(MCRT1)(또는 MCRT2)를 토대로, 모터제어상전압계산유닛(40)은 모터제너레이터(MG1)(또는 모터제너레이터(MG
2))의 각각의 상의 코일에 제공될 전압을 계산하고, 이렇게 계산된 전압을 인버터PWM신호변환유닛(42)으로 출력
한다.
모터제어상전압계산유닛(40)으로부터의 상기 계산된 전압을 토대로, 인버터PWM신호변환유닛(42)은 각각의 인버<97>
터(14)(또는 인버터(31))의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)를 실제로 턴 온/오프하는 신호(PWMI1)(또는 신호
(PWMI2))를 생성한다. 외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터PWM신호변환유닛(42)은 출력
타이밍의 조정없이, 각각의 인버터(14)(또는 인버터(31))의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)로 상기 생성된 신호
(PWMI1)(또는 신호(PWMI2))를 출력한다.
이에 따라, 각각의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)의 스위칭이 제어되고, 모터제너레이터(MG1)(또는 모터제너레이<98>
터(MG2))의 각각의 상을 통해 흐르게 될 전류가 제어되어, 모터제너레이터(MG1)(또는 모터제너레이터(MG2))가
명령에 따라 토크를 출력하도록 한다. 따라서, 모터제어전류가 제어되고, 토크명령값(TR1)(또는 TR2)에 따라 모
터토크가 출력된다.
이와는 달리, 외부 ECU(60)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터PWM신호변환유닛(42)은 상기 신호의 <99>
생성과 동시가 아니라, 컨버터제어수단(303)으로부터의 신호(UP_CPL)를 수신한 후에 각각의 인버터(14)(또는 인
버터(31))의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)로 상기 생성된 신호(PWMI1)(또는 신호(PWMI2))를 출력한다.
이에 따라, 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완료된 후, 인버터(14)(또는 인버터(31))는 신호(PWMI1)(또는 신<100>
호(PWMI2))에 따라 모터제너레이터(MG1)(또는 MG2)를 구동한다.
인버터(14)가 신호(PWMI1)에 따라 모터제너레이터(MG1)를 역행(力行; 전기모터)모드로, 또는 회생(발전기)모드<101>
로 구동시키는 지의 여부는 모터회전수(MRN1) 및 토크명령값(TR1)에 의해 결정된다. 구체적으로는, 직각좌표계
의 x축이 모터회전수를 나타내고, 그 y축은 토크명령값을 나타낸다고 가정한다. 그러면, 모터회전수(MRN1) 및
토크명령값(TR1)의 상관된 세트가 제1사분면이나 제2사분면에 있다면, 모터제너레이터(MG1)는 역행모드에 있다.
만일 모터회전수(MRN1) 및 토크명령값(TR1)의 상관된 세트가 제3사분면이나 제4사분면에 있다면, 모터제너레이
터(MG1)는 회생모드에 있다. 이에 따라, 모터제어상전압계산유닛(40)이 외부 ECU(60)로부터 제1사분면이나 제2
사분면에 있는 모터회전수(MRN1) 및 토크명령값(TR1)을 수신하면, 인버터PWM신호변환유닛(42)은 모터제너레이터
(MG1)를 역행모드로 구동하기 위한 신호(PWMI1)를 생성한다. 모터제어상전압계산유닛(40)이 외부 ECU(60)로부터
제3사분면이나 제4사분면에 있는 모터회전수(MRN1) 및 토크명령값(TR1)을 수신하면, 인버터PWM신호변환유닛(4
2)은 모터제너레이터(MG1)를 회생모드로 구동하기 위한 신호(PWMI1)를 생성한다.
인버터(31)가 신호(PWMI2)에 따라 모터제너레이터(MG2)를 역행모드로, 또는 회생모드로 구동시키는 지의 여부 <102>
또한 상술된 것과 동일한 방식으로 결정된다.
도 4는 도 2에 도시된 컨버터제어수단(303)의 기능블럭도이다. 도 4를 참조하면, 컨버터제어수단(303)은 인버터<103>
입력전압명령계산유닛(50), 피드백전압명령계산유닛(52), 듀티비변환유닛(54), 및 판정유닛(56)을 포함한다.
인버터입력전압명령계산유닛(50)은, 외부 ECU(60)로부터 토크명령값(TR1, 2), 모터회전수(MRN1, 2) 및 신호<104>
(STAT)를 수신한다. 외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터입력전압명령계산유닛(50)은
구동 전압이 보다 높은 모터제너레이터(MG1, MG2) 중 하나의 토크명령값 및 모터회전수를 토대로, 인버터입력전
압의 최적값(목표값), 즉 전압 명령(Vdc_com)(출력전압(Vm)의 목표전압에 대응됨, 이는 후술하는 내용에도 적용
됨)을 계산한다.
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구체적으로는, 모터제너레이터(MG1)가 모터제너레이터(MG2)보다 높은 구동 전압을 가지는 경우, 인버터입력전압<105>
명령계산유닛(50)은 토크명령값(TR1) 및 모터회전수(MRN1)를 토대로 전압 명령(Vdc_com)을 계산한다. 모터제너
레이터(MG2)가 모터제너레이터(MG1)보다 높은 구동 전압을 가지는 경우에는, 인버터입력전압명령계산유닛(50)이
토크명령값(TR2) 및 모터회전수(MRN2)를 토대로 전압 명령(Vdc_com)을 계산한다. 그 후, 인버터입력전압명령계
산유닛(50)은 상기 계산된 전압 명령(Vdc_com)을 피드백전압명령계산유닛(52) 및 판정유닛(56)으로 출력한다.
따라서, 외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터입력전압명령계산유닛(50)은 구동 전압이 <106>
보다 높은 모터제너레이터 중 하나(모터제너레이터(MG1, MG2) 중 하나)의 모터회전수를 토대로 목표전압(전압
명령(Vdc_com))을 계산한다.
이와는 대조적으로, 외부 ECU(60)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터입력전압명령계산유닛(50)은 <107>
토크명령값(TR1, TR2) 및 모터회전수(MRN1, MRN2)에 관계없이, 전압 명령(Vdc_com)(목표전압)이 모터구동장치
(100)의 최대 전압(Vmax)이라고 결정하고, 상기 결정된 전압(Vdc_com)을 피드백전압명령계산유닛(52) 및 판정유
닛(56)으로 출력한다. 인버터입력전압명령계산유닛(50)이 최대 전압(Vmax)을 가진다는 것에 유의한다.
피드백전압명령계산유닛(52)은 전압센서(13)로부터 승압컨버터(12)의 출력전압(Vm)을 수신하고, 인버터입력전압<108>
명령계산유닛(50)으로부터 전압 명령(Vdc_com)을 수신한다. 출력전압(Vm) 및 전압 명령(Vdc_com)을 토대로, 피
드백전압명령계산유닛(52)은 출력전압(Vm)을 전압 명령(Vdc_com)으로 설정하기 위한 피드백전압명령
(Vdc_com_fb)을 계산하고, 이렇게 계산된 피드백전압명령(Vdc_com_fb)을 듀티비변환유닛(54)으로 출력한다.
듀티비변환유닛(54)은 전압센서(10)로부터 DC 전압(Vb)을 수신하고, 전압센서(13)로부터 출력전압(Vm)을 수신한<109>
다. DC 전압(Vb), 출력전압(Vm) 및 피드백전압명령(Vdc_com_fb)을 토대로, 듀티비변환유닛(54)은 출력전압(Vm)
을 피드백전압명령(Vdc_com_fb)으로 설정하기 위한 듀티비(DR)를 계산하고, 이렇게 계산된 듀티비를 토대로, 승
압컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)를 턴 온/오프하기 위한 신호(PWMC)를 생성한다. 듀티비변환유닛(54)은
이렇게 생성된 신호(PWMC)를 승압컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)로 출력한다.
이에 따라, 승압컨버터(12)는 DC 전압(Vb)을 출력전압(Vm)으로 변환시켜, 출력전압(Vm)이 목표전압(전압 명령<110>
(Vdc_com))과 같도록 한다.
승압컨버터(12)의 하부 NPN 트랜지스터(Q2)의 보다 높은 온-듀티는 보다 큰 전력이 리액터(L1)에 저장되도록 하<111>
는데, 이는 보다 높은 전압 출력이 얻어질 수 있다는 것을 의미한다는 것에 유의한다. 이와는 달리, 상부 NPN
트랜지스터(Q1)의 보다 높은 온-듀티는 포지티브 버스의 전압이 감소되도록 한다. 따라서, NPN 트랜지스터(Q1,
Q2)의 듀티비는, 포지티브 버스의 전압이 적어도 배터리(B)의 출력전압의 임의의 전압과 같도록 제어되도록 제
어될 수 있다.
판정유닛(56)은 인버터입력전압명령계산유닛(50)으로부터 전압명령(Vdc_com)을 수신하고, 외부 ECU(60)로부터 <112>
신호(STAT)를 수신하며, 전압센서(13)로부터 전압(Vm)을 수신한다. 판정유닛(56)이 외부 ECU(60)로부터 L 레벨
의 신호(STAT)를 수신하는 경우, 상기 판정유닛은 동작을 중단한다. 또한, 외부 ECU(60)로부터 H 레벨의 신호
(STAT)를 수신하면, 판정유닛(56)은 전압센서(13)로부터 수신된 전압(Vm)이 인버터입력전압명령계산유닛(50)으
로부터 수신된 전압 명령(Vdc_com)(목표전압 = 전압 Vmax)에 도달하는 지의 여부를 결정한다. 판정유닛(56)이
전압(Vm)이 전압 명령(Vdc_com)(= Vmax)에 도달한 것으로 판정하면, 상기 판정유닛은 신호(UP_CPL)를 생성하여
상기 생성된 신호를 인버터제어수단(301, 302)으로 출력하게 된다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따라, 외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터제어수단(301, <113>
302)은 상기 생성된 신호(PWMI1, PWMI2)를 각각 출력 타이밍의 조정없이 인버터(14, 31)로 출력한다. 외부
ECU(60)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터제어수단(301, 302)은 승압컨버터(12)에 의한 승압동작
이 완료된 후에 상기 생성된 신호(PWMI1, PWMI2)를 인버터(14, 31)로 출력한다.
다시 말해, 외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 제어장치(30)는 승압컨버터(12) 및 인버터<114>
(14, 31)를 출력 타이밍의 조정없이 구동 및 제어한다. 외부 ECU(60)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 수신하면,
제어장치(30)는 승압컨버터(12)를 구동 및 제어하여, 상기 컨버터가 승압동작을 수행하도록 하고, 승압컨버터
(12)의 승압동작이 완료된 후에, 인버터(14, 31)를 구동 및 제어도록 한다.
도 5는 도 1에 도시된 엔진(ENG)에 결합된 모터제너레이터(MG1)가 구동되는 경우에 신호 및 전압의 타이밍차트<115>
이다. 도 5를 참조하면, 본 발명이 적용되는 경우, 신호(STAT)가 타이밍 t1에서 L 레벨에서 H 레벨로 변할 때,
즉 엔진(ENG)을 시동하기 위한 지시가 주어질 때, 컨버터제어수단(303)은 상술된 방법에 따라 신호(PWMC)를 생
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성하여 상기 신호를 승압컨버터(12)로 출력시키고, 승압컨버터(12)를 구동 및 제어하여, DC 전압(Vb)이 모터제
너레이터(MG1, MG2)의 각각의 구동 전압에 관계없이 모터구동장치(100)의 최대 전압(Vmax)까지 승압되도록
한다.
그 후, 승압컨버터(12)는 신호(PWMC)에 따라, DC 전압(Vb)을 최대 전압(Vmax)으로 승압하기 위한 승압동작을 개<116>
시한다. 승압컨버터(12)의 출력전압(Vm)은 타이밍 t1 이후에 점차 증가하여, 타이밍 t2 주위에서 최대 전압
(Vmax)에 도달하게 된다. 출력전압(Vm)이 최대 전압(Vmax)에 도달하면, 컨버터제어수단(303)은 승압컨버터(12)
에 의한 승압동작의 완료를 나타내는 신호(UP_CPL)를 생성하여, 상기 생성된 신호를 인버터제어수단(301)으로
출력하게 된다.
타이밍 t1 이후, 토크명령값(TR1)이 증가한다. 컨버터제어수단(303)이 신호(UP_CPL)를 인버터제어수단(301)으로 <117>
출력하는 타이밍 t2에서, 토크명령값(TR1)이 소정값으로 증가한다.
컨버터제어수단(303)으로부터 신호(UP_CPL)를 수신하면, 인버터제어수단(301)은 토크명령값(TR1), 모터전류<118>
(MCRT1) 및 출력전압(Vm)(= Vmax)을 토대로 상술된 방법에 따라 신호(PWMI1)를 생성하고, 상기 생성된 신호
(PWMI1)를 인버터(14)로 출력한다. 인버터(14)는 그 후에 승압컨버터(12)에 의해 승압된 최대 전압(Vmax)을 신
호(PWMI1)에 따라 AC 전압으로 변환시켜, 모터제너레이터(MG1)를 역행모드로 구동시키게 된다.
모터제너레이터(MG1)는 그 후에 인버터(14)에 의해 구동되어, 모터회전수(MRN1)가 타이밍 t2 이후에 급격하게 <119>
증가한다. 모터제너레이터(MG1)는 엔진(ENG)을 시동하기 위해 토크명령값(TR1)에 의해 지정된 토크를 출력한다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 엔진(ENG)을 시동하기 위한 지시가 주어지면, 승압컨버터(12)가 우선 구<120>
동 및 제어되고, 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완료된 후, 인버터(14)가 구동 및 제어된다.
이에 따라, DC 전압(Vb)을 승압하는데 필요한 전력은 타이밍 t1 과 타이밍 t2 사이에 존재하는 영역(RGE1)에서 <121>
최대값에 도달하는 한편, 모터제너레이터(MG1)를 구동하는데 필요한 전력은 타이밍 t2 이후에 존재하는 영역
(RGE2)에서 최대값에 도달한다. 그 결과, DC 전압(Vb)을 승압하는데 필요한 전력이 최대값에 도달하는 영역
(RGE1) 및 모터제너레이터(MG1)를 구동하는데 필요한 전력이 최대값에 도달하는 영역(RGE2)은 서로 분리된 각각
의 영역들에 제공될 수 있고, 따라서 배터리(B)로부터 승압컨버터(12) 및 인버터(14, 31)로 과도한 전력이 취해
지는 것이 방지될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 엔진(ENG)에 결합된 모터제너레이터(MG1)가 구동되는 경우에 신호 및 전압의 또다른 타이<122>
밍차트이다. 도 6을 참조하면, 본 발명이 적용되지 않는 경우에, 신호(STAT)가 타이밍 t1에서 L 레벨에서 H 레
벨로 변하여 엔진(ENG)을 시동하기 위한 지시가 주어질 때, 인버터제어수단(301)은 토크명령값(TR1), 모터전류
(MCRT1) 및 출력전압(Vm)을 토대로, 상술된 방법에 따라 신호(PWMC)를 생성하여 상기 신호를 인버터(14)로 출력
시킨다. 또한, 컨버터제어수단(303)은, 토크명령값(TR1), 모터회전수(MRN1), DC 전압(Vb) 및 출력전압(Vm)을 토
대로, 상술된 방법에 따라 신호(PWMC)를 생성하여 상기 신호를 승압컨버터(12)로 출력시킨다.
그 후, 인버터(14)는 신호(PWMI1)에 따라, 승압컨버터(12)로부터의 출력전압(Vm)을 AC 전압으로 변환하여 모터<123>
제너레이터(MG1)를 구동시키고, 승압컨버터(12)는 신호(PWMC)에 따라 (토크명령값(TR1) 및 모터회전수(MRN1)를
토대로 결정된) 목표전압(Vdc_com)으로 DC 전압(Vb)을 승압시킨다.
그 결과, 모터제너레이터(MG1)를 구동하는데 필요한 전력은 타이밍 t2 이후에 존재하는 영역(RGE3)에서 최대값<124>
에 도달하는 한편, DC 전압(Vb)을 승압하는데 필요한 전력은 타이밍 t2 이후의 영역(RGE4)에서 최대값에 도달한
다. 그러므로, 모터제너레이터(MG1)를 구동하는데 필요한 전력이 최대값에 도달하는 영역(RGE3) 및 DC 전압(V
b)을 승압하는데 필요한 전력이 최대값에 도달하는 영역(RGE4)은 서로 중첩되고, 이에 따라 배터리(B)로부터 승
압컨버터(12) 및 인버터(14, 31)로 과도한 전력이 취해진다.
상술된 바와 같이, 본 발명이 적용되어, 엔진(ENG)이 시동(크랭킹)될 때, 배터리(B)로부터 승압컨버터(12) 및 <125>
인버터(14, 31)로 과도한 전력이 취해지는 것을 방지할 수 있다.
모터구동장치(100)가 하이브리드 자동차 상에 장착되는 경우, 모터제너레이터(MG1, MG2) 및 엔진(ENG)은 공지된 <126>
유성기어(도시안됨)를 통해 서로 결합된다. 도 7은 크랭킹 동작을 나타내는 공선도이다. 도 7을 참조하면, 모터
제너레이터(MG1)의 모터회전수(MRN1), 모터제너레이터(MG2)의 모터회전수(MRN2) 및 엔진(ENG)의 엔진회전수
(MRNE)는, 모터회전수(MRN1, MRN2)가 양 쪽에 있고 엔진회전수(MRNE)가 그 사이에 배치되는 경우에 직선(LN1)
상에 있다. 즉, 모터회전수(MRN1, MRN2) 및 엔진회전수(MRNE)는 항상 직선 상에 위치되어 있으면서 변한다.
직선(LN2) 위쪽의 영역은 모터제너레이터(MG1, MG2)가 역행모드로 구동되는 영역이고, 직선(LN2) 아래쪽 영역은 <127>
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모터제너레이터(MG1, MG2)가 회생모드로 구동되는 영역이라고 가정한다. 그러면, 엔진(ENG)이 시동되면, 모터제
너레이터(MG1)는 역행모드로 구동되고, 모터회전수(MRN1)는 도 7에 도시된 바와 같이 직선(LN2)에 대해 상방으
로 크게 이동된다.
구동 조건들에 따라, 엔진(ENG)을 시동하기 위한 지시가 주어질 때, 모터제너레이터(MG2)를 회생모드로 구동시<128>
켜 엔진(ENG)을 시동시키는 것이 필요할 수도 있다. 이 경우, 모터회전수(MRN2)는 직선(LN2)에 대해 하방으로
이동되어, 모터회전수(MRN1)가 직선(LN2)에 대해 상방으로 더욱 이동되도록 한다.
이에 따라, 엔진(ENG)이 시동되면, 모터제너레이터(MG1)는 증가된 전력을 소비한다.<129>
따라서, 본 발명을 적용함에 있어서, 배터리(B)로부터 승압컨버터(12) 및 인버터(14, 31)로 과도한 전력이 취해<130>
지는 것을 방지하기 위해, DC 전압(Vb)을 승압하는데 필요한 전력이 최대값에 도달하는 영역(RGE1) 및 모터제너
레이터(MG1)를 구동하는데 필요한 전력이 최대값에 도달하는 영역(RGE2)을 각각 상이한 영역들에 제공하는 것이
특히 효과적이다.
또한, 모터제너레이터(MG1)의 모터회전수(MRN1)가 갑자기 증가하여 모터제너레이터(MG1)를 구동하는데 필요한 <131>
전력이 갑자기 증가하는 경우를 고려할 때, 컨버터제어수단(303)은, 외부 ECU(60)로부터 H 레벨의 신호(STAT)
수신 시, 목표전압이 모터구동장치(100)의 최대값(Vmax)이라고 판정하여, 모터제너레이터(MG1)를 구동하는데 필
요한 전력이 어떠한 방식으로 변하더라도 엔진(ENG)이 시동될 수 있도록 한다.
도 8은 본 발명이 적용되는 경우에 DC 전류(I), 출력전압(Vm) 및 모터회전수(MRN1)의 타이밍차트이다. DC 전류<132>
(I)에 관해서는, 배터리(B)로부터 승압컨버터(12)를 향해 흐르는 전류가 포지티브 전류이다. 도 8에서, 곡선
(k1)은 승압컨버터(12)의 출력전압(Vm)을 나타내고, 곡선(k2)은 DC 전류(I)를 나타내며, 곡선(k3)은 모터회전수
(MRN1)를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 승압컨버터(12)의 출력전압(Vm)이 타이밍 t3에서 증가하기 시작하여 타이밍 t4에서 목표전압<133>
(Vdc_com)(= Vmax)에 도달하게 된다. 따라서, 타이밍 t3 에서 타이밍 t4 까지의 주기에서, DC 전압(Vb)을 목표
전압(Vdc_com)(= Vmax)으로 승압하는데 필요한 전력이 최대값에 도달하고, 배터리(B)의 전력은 DC 전압(Vb)을
목표전압(Vdc_com)(= Vmax)으로 승압하는데 필요한 전력으로서 사용된다. 모터회전수(MRN1)는 타이밍 t4에서 증
가하기 시작하여, 시간이 타이밍 t4 로부터 타이밍 t5를 향해 경과함에 따라 크게 증가한다(도 8에서, 수직축의
방향으로의 주기적인 진동의 보다 작은 진폭은 보다 큰 회전수를 나타냄).
결과적으로, 승압컨버터(12)에 의해 전압을 승압하는데 필요한 전력이 최대값에 도달함에 따라, DC 전류(I)는 <134>
타이밍 t3 에서 타이밍 t4 까지의 주기에서 증가하여 타이밍 t4 이후에는 일시적으로 감소한다. 그 후, 모터회
전수(MRN1)가 타이밍 t4 이후에 증가함에 따라, 즉 모터제너레이터(MG1)를 구동하는데 필요한 전력이 증가함에
따라, DC 전류(I)가 증가한다.
따라서, 본 발명은 DC 전류(I)가 승압컨버터(12)에 의해 전압을 승압하기 위해 배터리(B)로부터 취해지는 타이<135>
밍을 DC 전류(I)가 모터제너레이터(MG1)를 구동하기 위해 배터리(B)로부터 취해지는 타이밍과 상이하게 만들기
위해 적용될 수 있다. 또한, 배터리(B)로부터 취해지는 DC 전류(I)는 허용가능한 범위 이내의 전류일 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용되지 않는 경우에 DC 전류(I), 출력전압(Vm) 및 모터회전수(MRN1)의 타이밍차트이다. 도 <136>
9에서, 곡선(k4)은 승압컨버터(12)의 출력전압(Vm)을 나타내고, 곡선(k5)은 DC 전류(I)를 나타내며, 곡선(k6)은
모터회전수(MRN1)를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 모터회전수(MRN1)가 타이밍 t6에서 증가하기 시작하고, 이에 따라 DC 전압(Vb)을 (모터회전수<137>
(MRN1)에 의해 결정된) 목표전압(Vdc_com)으로 승압하는 동작이 수행되게 된다. 타이밍 t7에서, 승압컨버터(1
2)의 출력전압(Vm)이 증가하기 시작하여 타이밍 t8에서 최대값에 도달하게 된다. 이 경우, 승압동작이 타이밍
t6에서 개시됨에 따라, DC 전류(I)는 타이밍 t6에서 증가하기 시작한다.
모터회전수(MRN1)는 시간이 타이밍 t6에서 타이밍 t9를 향해 경과함에 따라 증가하고, 특히 타이밍 t7 이후에 <138>
갑자기 증가한다. 그러면, 타이밍 t7 이후에, DC 전류(I)가 갑자기 더욱 증가하여, 승압컨버터(12)의 출력전압
(Vm)이 최대값에 도달하는 타이밍 t8에서 최대값에 도달하게 된다.
그 결과, DC 전류(I)가 승압컨버터(12)에 의한 승압동작을 위해 배터리(B)로부터 취해지는 타이밍과 DC 전류<139>
(I)가 모터제너레이터(MG1)를 구동하기 위해 배터리(B)로부터 취해지는 타이밍이 서로 중첩되어, 배터리(B)로부
터 취해지는 DC 전류(I)가 허용가능한 전류를 초과하게 된다.
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도 1을 다시 참조하면, 모터구동장치(100)의 전체 동작이 기재되어 있다. 전체 동작이 개시됨에 따라, 전압센서<140>
(10)는 배터리(B)로부터 출력되는 DC 전압(Vb)을 검출하여 상기 검출된 DC 전압(Vb)을 제어장치(30)로
출력한다. 또한, 전압센서(13)는 캐패시터(C2)의 단자-대-단자 전압(Vm)을 검출하고, 이렇게 검출된 전압(Vm)을
제어장치(30)로 출력한다. 나아가, 전류센서(24)는 모터제너레이터(MG1)를 통과하는 모터전류(MCRT1)를 검출하
고, 상기 검출된 전류를 제어장치(30)로 출력하며, 전류센서(28)는 모터제너레이터(MG2)를 통과하는 모터전류
(MCRT2)를 검출하여 상기 검출된 전류를 제어장치(30)로 출력한다. 제어장치(30)는 외부 ECU(60)로부터, 토크명
령값(TR2), 모터회전수(MRN2) 및 L 레벨의 신호(STAT)를 수신한다.
그 후, 전압(Vm), 모터전류(MCRT2) 및 토크명령값(TR2)을 토대로, 제어장치(30)는 상술된 방법에 따라 신호<141>
(PWMI2)를 생성하여 상기 생성된 신호(PWMI2)를 인버터(31)로 출력한다. 인버터(31)가 모터제너레이터(MG2)를
구동시킴에 따라, 제어장치(30)는 DC 전압(Vb), 전압(Vm), 토크명령값(TR2) 및 모터회전수(MRN2)를 토대로 상술
된 방법에 따라 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 스위칭을 제어하기 위한 신호(PWMC)를 생성하며, 상기 생성된 신호를
승압컨버터(12)로 출력한다.
그 후, 신호(PWMC)에 따라, 승압컨버터(12)는 배터리(B)로부터의 DC 전압(Vb)을 승압시켜, 상기 승압된 DC 전압<142>
을 캐패시터(C2)에 공급한다. 캐패시터(C2)는 승압컨버터(12)로부터의 DC 전압을 평활시켜, 상기 평활된 DC 전
압을 노드(N1, N2)를 통해 인버터(31)로 공급한다. 그 후, 인버터(31)는 캐패시터(C2)에 의해 평활된 DC 전압을
모터제너레이터(MG2)로부터의 신호(PWMI2)에 따라 AC 전압으로 변환하여, 모터제너레이터(MG2)를 구동하게
된다. 따라서, 모터제너레이터(MG2)는 토크명령값(TR2)으로 나타낸 토크를 생성하여 하이브리드 자동차의 구동
차륜을 구동시키게 된다. 상기 하이브리드 자동차는 따라서 저속으로 시동 및 주행하게 된다.
모터제너레이터(MG2)가 구동되는 동안 외부 ECU(60)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 받아, 제어장치(30)는 모터제<143>
너레이터(MG1)의 모터회전수(MRN1)에 관계없이 목표전압(Vdc_com)(= Vmax)을 결정하고, DC 전압(Vb)을 상기 결
정된 목표전압(Vdc_com)(= Vmax)으로 승압하도록 승압컨버터(12)를 구동 및 제어한다. 그 후, 제어장치(30)는,
승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완료됨에 따라, 외부 ECU(60)로부터의 토크명령값(TR1), 전류센서(24)로부터
의 모터전류(MCRT1) 및 출력전압(Vm)을 토대로, 상술된 방법에 따라 신호(PWMI1)를 생성하여, 상기 신호를 인버
터(14)로 출력한다. 그 후, 인버터(14)는 승압컨버터(12)로부터의 출력전압(Vm)(= Vmax)을 신호(PWMI1)에 따라
AC 신호로 변환시켜, 모터제너레이터(MG1)를 구동시키고, 모터제너레이터(MG1)는 엔진(ENG)을 시동시키게 된다.
따라서, 모터구동장치(100)에서는, 모터제너레이터(MG2)가 하이브리드 자동차를 구동시켜 엔진(ENG)이 시동될 <144>
때, 인버터(14)는 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완료된 후에 모터제너레이터(MG1)를 구동시킨다. 이러한
방식으로, 과도한 전력이 배터리(B)로부터 취해지는 것이 방지될 수 있다.
인버터(14, 31)는 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완료된 후에 각각의 타이밍에서 각각의 모터제너레이터<145>
(MG1, MG2)를 구동한다고 상술하였지만, 본 발명은 상술된 방식에만 국한되는 것은 아니며, 인버터(14, 31)는
승압컨버터(12)가 승압동작을 개시한 후에 각각의 모터제너레이터(MG1, MG2)를 구동할 수도 있다.
또한, 모터제너레이터(MG2)가 역행모드에 있는 경우, 즉 모터제너레이터(MG2)가 하이브리드 자동차의 구동차륜<146>
을 구동시키고 엔진(ENG)을 시동하기 위한 지시가 주어진 경우, 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 개시되고 모
터제너레이터(MG1)는 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완료된 후에 구동된다고 상술되었지만, 본 발명은 상술
된 방식에만 국한되지 아니하며, 모터제너레이터(MG1)는 엔진(ENG)을 시동하기 위한 명령의 수신 시에 승압컨버
터(12)에 의한 승압동작이 개시된 이후에 구동될 수도 있다.
또한, 본 발명의 모터구동장치는, 인버터(14) 또는 인버터(31)가 제거된 모터구동장치(100)에 상응하는 것일 수<147>
도 있다. 따라서, 본 발명의 모터구동장치는 배터리(B)로부터의 DC 전압(Vb)을 승압시킬 수도 있고, 승압된 DC
전압을 사용하여 모터제너레이터(MG1) 또는 모터제너레이터(MG2)를 구동시킬 수도 있다. 하나의 모터제너레이터
가 구동되는 경우, 상기 모터구동장치는 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 개시되거나 또는 승압컨버터(12)에
의한 승압동작이 완료된 이후에 상기 모터제너레이터를 구동시킨다.
나아가, 본 발명은 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 개시되거나 또는 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완료<148>
된 후, 엔진(ENG)을 시동하기 위한 지시의 수신 시에 모터제너레이터(MG1, MG2)를 구동하면서, 보다 높은 구동
전압을 갖는 모터제너레이터(MG1, MG2) 중 하나의 모터회전수(MRN1 또는 MRN2)를 토대로 승압컨버터(12)의 목표
전압을 결정하는 모터구동장치일 수도 있다.
더욱이, 승압컨버터(12)는 "전압변환회로"에 상응하고, 인버터(14)는 "제1구동회로"에 상응하며, 인버터(31)는 <149>
"제2구동회로"에 상응한다.
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더욱이, 인버터입력전압명령계산유닛(50)은 모터회전수를 토대로 승압전압(Vm)의 목표전압(Vdc_com)을 결정하는 <150>
"목표전압결정수단"에 상응한다.
더욱이, 피드백전압명령계산유닛(52), 듀티비변환유닛(54) 및 판정유닛(56)은, 승압전압(Vm)이 목표전압<151>
(Vdc_com)에 도달하도록 승압컨버터(12)(전압변환회로)를 제어하기 위해 입력인버터전압명령계산유닛(50)(목표
전압결정수단)에 의해 결정된 목표전압을 수신하는 "전압변환제어수단"에 상응한다.
또한, 컨버터제어수단(303)은, 외부 ECU(60)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 수신할 때, 출력전압(Vm)의 목표전압<152>
이 모터구동장치(100)의 최대 전압(Vmax)이라고 판정한다고 상술되었지만, H 레벨의 신호(STAT)가 수신될 때의
본 발명의 출력전압(Vm)의 목표전압은 모터구동장치(100)의 최대 전압(Vmax)이 아니라, 모터제너레이터(MG1)의
모터회전수(MRN1)가 소정의 값으로 변하더라도 모터제너레이터(MG1)를 역행모드로 구동할 수 있는 소정의 전압
일 수도 있다.
제2실시예<153>
제1실시예와 연계하여 상술된 바와 같이, 도 1의 모터구동장치(100)에 있어서, 2개의 모터제너레이터(MG1, MG<154>
2)는 각각 차량의 주행 상태에 따라, 회생모드에서는 AC 전압을 발생시키는 발전기로서의 기능을 하고, 역행모
드에서는 엔진(ENG) 또는 구동차륜을 구동하기 위한 전기모터로서의 기능을 한다.
전체로서 모터구동장치(100)의 전력 평형에 관해서는, 역행모드로 구동되는 하나의 모터제너레이터(MG1 및 MG2 <155>
중 하나)에 의해 소비되는 전력을 Pm으로 표시하고, 회생모드로 구동되는 또다른 모터제너레이터에 의해 발생되
는 전력을 Pg로 표시하며, 캐패시터(C2)로/로부터의 전력 입/출력은 Pc로 표시한다고 가정하면, 전력 평형(P)은
수학식 1로 나타낼 수 있다:
수학식 1
P = Pm Pg Lg Lm Pc<156>
여기서, Lg, Lm은 모터제너레이터들의 각각의 전력 손실을 나타낸다.<157>
수학식 1로부터 명백한 바와 같이, 전력 평형(P)가 "0"인 한, 즉 소비된 전력과 발생된 전력간에 평형이 있는 <158>
한, 배터리(B)로/로부터 전력을 입/출력할 필요가 없다. 이와는 대조적으로, 전력 평형(P)가 "0"이 아니라면,
즉 소비된 전력이 발생된 전력을 초과하면, 전력 부족분이 배터리(B)로부터 취해지고, 또는 발생된 전력이 소비
된 전력을 초과하는 경우에는, 과잉 전력이 배터리(B)로 보내지게 된다.
그 후, 배터리(B)로/로부터 과도한 전력이 입/출력되는 것을 방지하기 위해서는, 배터리(B)로/로부터의 전력 입<159>
/출력이 배터리(B)로/로부터 입/출력될 수 있는 전력의 범위를 초과하지 않도록 하기 위해, 즉 수학식 2로 표현
된 관계식을 수립하기 위하여 전력 평형(P)을 조정할 필요가 있다:
수학식 2
Win < Pm Pg Lg Lm Pc < Wout<160>
여기서, Win은 배터리(B)로 입력될 수 있는 전력을 나타내고(이하, "배터리 입력"이라고도 함), Wout은 배터리<161>
(B)로 출력될 수 있는 전력을 나타낸다(이하, "배터리 출력"이라고도 함).
다시 말해, 전력 평형(P)이 최종적으로 수학식 2로 표시된 관계식을 충족하는 한, 배터리 출력에 대한 전력 평<162>
형(P)의 각 항을 특별히 조정할 필요가 없게 된다.
하지만, 모터제너레이터(MG1, MG2)가 정지되어, 모터구동장치(100)가 단지 승압(昇壓; step-up)동작 또는 강압<163>
(降壓; step-down)동작만을 수행하는 경우에는, 전력 평형(P)이 단지 캐패시터(C2)로/로부터 입/출력되는 전력
(Pc)으로만 표시된다. 따라서, 수학식 2의 관계식은 수학식 3으로 표시된 관계식으로 바뀐다:
수학식 3
Win < Pc < Wout<164>
수학식 3에서 알 수 있듯이, 캐패시터(C2)로/로부터 입/출력되는 전력(Pc)이 배터리 입력(Win) 및 배터리 출력<165>
(Wout)을 초과하는 상황을 피하기 위해서는, 캐패시터(C2)의 단자-대-단자 전압, 즉 승압컨버터(12)의 출력전압
(Vm)의 변화율(이하, 승압동작의 변화율은 승압율이라고 하고, 강압동작의 변화율은 강압율이라고도 함)을 새롭
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게 제어할 필요가 있다.
여기서, 캐패시터(C2)의 정전캐패시턴스는 C, 제어장치(30A)의 제어주기는 T(T는 출력전압(Vm)을 목표전압으로 <166>
설정하는데 필요한 시간 주기에 상응함), 시간 t(t는 임의의 값을 가짐)에서의 캐패시터(C2)의 단자-대-단자 전
압은 V0, 시간 t T에서의 목표전압(한 제어 주기 이후의 캐패시터(C2)의 단자-대-단자 전압에 상응함)은 V라고
가정한다. 그 후, 수학식 3의 캐패시터(C2)로/로부터의 전력(Pc) 입/출력은 수학식 4로 표시된다:
수학식 4
Win≤1/2·C·(V
2
- V0
2
)/ T≤Wout<167>
따라서, 목표전압(V)은 수학식 4의 관계식이 충족되어 캐패시터(C2)로/로부터의 전력 Pc의 입/출력이 배터리 입<168>
력(Win) 및 배터리 출력(Wout)을 초과하는 것이 방지되도록 결정될 수도 있다.
다시 말해, 승압동작을 위하여, 목표전압(V)은 다음의 관계식을 만족하도록 결정될 수도 있다:<169>
수학식 5
V≤(2·Wout·T / C V0
2
)
1/2
<170>
강압동작을 위해서는, 목표전압(V)이 다음의 관계식을 만족하도록 결정될 수도 있다:<171>
수학식 6
V≥(2·Wout·T / C V0
2
)
1/2
<172>
상기 결정된 목표전압(V)은 각각의 주기 T에서 점진적으로 증가하여 제1실시예와 연계되어 기술된 바와 같이 승<173>
압컨버터(12)의 목표전압(Vdc_com)인 최종값을 가지게 되므로, 상기 결정된 목표전압은 본 실시예에서 점진적
목표전압(Vdc_stp)이라고도 한다. 이에 대응하여, 목표전압(Vdc_com)은 최종목표전압(Vdc_com)이라고도 한다.
상기 논의된 바와 같이, 본 실시예의 모터구동장치는 승압컨버터(12)의 승압율 및 강압율이 배터리 입력(Win) <174>
및 배터리 출력(Wout)을 토대로 변할 수 있다는 사실을 특징으로 한다. 이하 승압율 및 강압율이 특별히 제어되
는 방법을 후술한다. 본 실시예의 모터구동장치는 제1실시예의 모터구동장치(100)와 제어장치(30)의 컨버터제어
수단(303)의 구성에서만 다르고, 기본적인 구성은 동일하다는 점에 유의하고, 공통 구성요소들의 상세한 설명은
반복하지 않기로 한다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 모터구동장치의 개략도이다. 도 10을 참조하면, 모터구동장치(100A)는 배<175>
터리(B), 캐패시터(C1, C2), 전압센서(10, 13), 승압컨버터(12), 인버터(14, 31), 전류센서(24, 28), 및 온도
센서(11)를 포함한다. 도 1에 도시된 모터구동장치(100)와 비교하여, 도 10의 모터구동장치(100A)는 배터리(B)
의 온도를 검출하는 온도센서(11)를 부가적으로 포함하고, 모터구동장치(100)의 제어장치(30) 대신에 제어장치
(30A)를 포함하며, 다른 면에서는 모터구동장치(100)와 동일하다.
온도센서(11)는 배터리(B)의 온도를 검출하여 상기 검출된 배터리 온도(BT)를 제어장치(30A)로 출력한다.<176>
제어장치(30A)는 외부 ECU(60)로부터, 토크명령값(TR1, TR2), 모터회전수(MRN1, MRN2) 및 신호(STAT)를 수신하<177>
고, 전압센서(10)로부터 DC 전압(Vb)을 수신하며, 전압센서(13)로부터 출력전압(Vm)을 수신하고, 전류센서(24)
로부터 모터전류(MCRT1)를 수신하며, 전류센서(28)로부터 모터전류(MCRT2)를 수신하고, 온도센서(11)로부터 배
터리 온도(BT)를 수신한다.
제어장치(30A)는, 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT1) 및 토크명령값(TR1)을 토대로, 상술된 방법에 따라 인버터<178>
(14)가 모터제너레이터(MG1)를 구동할 때 인버터(14)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)의 스위칭을 제어하기 위한
신호(PWMI1)를 생성한다.
또한, 제어장치(30A)는, 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT2) 및 토크명령값(TR2)을 토대로, 상술된 방법에 따라 인<179>
버터(31)가 모터제너레이터(MG2)를 구동할 때 인버터(31)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)의 스위칭을 제어하기
위한 신호(PWMI2)를 생성한다.
나아가, 인버터(14)(또는 31)가 모터제너레이터(MG1)(또는 모터제너레이터(MG2))를 구동할 때, 제어장치(30A)는 <180>
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DC 전압(Vb), 출력전압(Vm), 토크명령값(TR1)(또는 TR2), 모터회전수(MRN1)(또는 MRN2) 및 배터리 온도(BT)를
토대로, 상술된 방법에 따라 승압컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 스위칭을 제어하기 위한 신호(PWMC)를
생성한다.
제어장치(30A)가 외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 수신(즉, 엔진을 정지하기 위한 지시를 수신)한 다<181>
음 신호(PWMI1, PWMI2 및 PWMC)를 생성하는 경우, 제어장치(30A)는 출력 타이밍의 조정없이, 상기 생성된 신호
(PWMI1, PWMI2 및 PWMC)를 각각 인버터(14), 인버터(31) 및 승압컨버터(12)로 출력한다.
또한, 제어장치(30A)가 외부 ECU(60)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 수신(즉, 엔진을 시동하기 위한 지시를 <182>
수신)한 다음 신호(PWMI1, PWMI2 및 PWMC)를 생성하는 경우, 제어장치(30A)는 출력 타이밍을 조정하면서, 상기
생성된 신호(PWMI1, PWMI2 및 PWMC)를 각각 인버터(14), 인버터(31) 및 승압컨버터(12)로 출력한다.
상기 출력 타이밍은, 제1실시예와 연계되어 기술된 바와 같이, 신호(PWMC)를 승압컨버터(12)로 먼저 출력하여 <183>
DC 전압(Vb)을 승압하기 위해 승압컨버터(12)를 제어함으로써 조정되고, 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완
료된 후, 신호(PWMI1, PWMI2)들이 각각 인버터(14, 31)로 출력된다.
도 11은 도 10에 도시된 제어장치(30A)의 기능블럭도이다. 도 11을 참조하면, 제어장치(30A)는 인버터제어수단<184>
(301, 302) 및 컨버터제어수단(303A)을 포함한다. 제어장치(30A)는 도 2의 제어장치(30)와, 전자가 컨버터제어
수단(303) 대신에 컨버터제어수단(303A)을 포함한다는 점에서 다르다.
인버터제어수단(301)은 외부 ECU(60)로부터 토크명령값(TR1) 및 신호(STAT)를 수신하고, 전류센서(24)로부터 모<185>
터전류(MCRT1)를 수신하며, 전압센서(13)로부터 전압(Vm)을 수신하고, 컨버터제어수단(303A)으로부터 신호
(UP_CPL)를 수신한다.
인버터제어수단(301)은, 토크명령값(TR1), 모터전류(MCRT1) 및 전압(Vm)을 토대로, 상술된 방법에 따라 신호<186>
(PWMI1)를 생성한다. 그 후, 외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터제어수단(301)은 상기
생성된 신호(PWMI1)를 출력 타이밍의 조정없이 인버터(14)로 출력한다. 이와는 대조적으로, 외부 ECU(60)로부터
H 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터제어수단(301)은 신호(PWMI1)의 생성과 동시가 아니라, 컨버터제어수단
(303A)으로부터 신호(UP_CPL)를 수신한 후에 신호(PWMI1)를 인버터(14)로 출력한다.
인버터제어수단(302)은 외부 ECU(60)로부터 토크명령값(TR2) 및 신호(STAT)를 수신하고, 전류센서(28)로부터 모<187>
터전류(MCRT2)를 수신하며, 전압센서(13)로부터 전압(Vm)을 수신하고, 컨버터제어수단(303A)으로부터 신호
(UP_CPL)를 수신한다.
인버터제어수단(302)은, 토크명령값(TR2), 모터전류(MCRT2) 및 전압(Vm)을 토대로, 상술된 방법에 따라 신호<188>
(PWMI2)를 생성한다. 그 후, 외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터제어수단(302)은 상기
생성된 신호(PWMI2)를 출력 타이밍의 조정없이 인버터(31)로 출력한다. 이와는 대조적으로, 외부 ECU(60)로부터
H 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터제어수단(302)은 신호(PWMI2)의 생성과 동시가 아니라, 컨버터제어수단
(303A)으로부터 신호(UP_CPL)를 수신한 후에 신호(PWMI2)를 인버터(31)로 출력한다.
컨버터제어수단(303A)은 외부 ECU(60)로부터 토크명령값(TR1,2), 모터회전수(MRN1,2) 및 신호(STAT)를 <189>
수신하고, 전압센서(10)로부터 DC 전압(Vb)을 수신하며, 전압센서(13)로부터 전압(Vm)을 수신하고, 온도센서
(11)로부터 배터리 온도(BT)를 수신한다.
외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 컨버터제어수단(303A)은 출력전압이 보다 높은 모터제너<190>
레이터(MG1, MG2) 중 하나의 토크명령값 및 모터회전수를 토대로 최종목표전압(Vdc_com)을 계산한다. 또한, 배
터리 입력(Win) 및 배터리 출력(Wout)을 토대로, 컨버터제어수단(303A)은 상술된 수학식 5 및 수학식 6의 관계
식들이 만족하도록 점진적 목표전압(Vdc_stp)을 계산한다.
그 후, 컨버터제어수단(303A)은 승압컨버터(12)의 출력전압(Vm)을 상기 계산된 점진적 목표전압(Vdc_stp)으로 <191>
설정하기 위한 신호(PWMC)를 생성하여, 상기 생성된 신호를 승압컨버터(12)로 출력한다. 신호(PWMC)는 점진적
목표전압(Vdc_stp)이 후술하는 피드백 제어에 의하여 최종목표전압(Vdc_com)에 도달할 때까지 생성된다.
이와는 달리, 외부 ECU(60)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 컨버터제어수단(303A)은 모터제너레이터<192>
(MG1, MG2)의 구동 전압에 관계없이, 최종목표전압(Vdc_com)이 모터구동장치(100A)의 최대 전압(Vmax)이라고 결
정한다. 또한, 컨버터제어수단(303A)은, 수학식 5 및 수학식 6의 관계식들이 만족하도록 배터리 입력(Win) 및
배터리 출력(Wout)을 토대로 점진적 목표전압(Vdc_stp)을 계산한다.
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그 후, 상기 계산된 점진적 목표전압(Vdc_stp), DC 전압(Vb) 및 출력전압(Vm)을 토대로, 컨버터제어수단(303A)<193>
은 출력전압(Vm)이 점진적 목표전압(Vdc_stp)과 같도록 DC 전압(Vb)을 출력전압(Vm)으로 승압하기 위한 신호
(PWMC)를 생성하여, 상기 생성된 신호를 승압컨버터(12)로 출력한다. 그 후, 컨버터제어수단(303A)은, 점진적
목표전압(Vdc_stp)이 최종목표전압(Vdc_com)에 도달할 때, 즉 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완료될 때, 상
기 승압동작의 완료를 나타내는 신호(UP_CPL)를 생성하고, 상기 생성된 신호를 인버터제어수단(301, 302)으로
출력한다.
도 12는 도 11에 도시된 컨버터제어수단(303A)을 도시한 기능블럭도이다. 도 12를 참조하면, 컨버터제어수단<194>
(303A)은 인버터입력전압명령계산유닛(50A), 피드백전압명령계산유닛(52A), 듀티비변환유닛(54A) 및 판정유닛
(56)을 포함한다. 컨버터제어수단(303A)은 상기 제1실시예(도 4 참조)의 컨버터제어수단(303)과, 전자가 인버터
입력전압명령계산유닛(50), 피드백전압명령계산유닛(52), 듀티비변환유닛(54) 대신에 인버터입력전압명령계산유
닛(50A), 피드백전압명령계산유닛(52A), 듀티비변환유닛(54A)을 포함한다는 점에서 다르다.
인버터입력전압명령계산유닛(50A)은 외부 ECU(60)로부터 토크명령값(TR1, TR2), 모터회전수(MRN1, MRN2) 및 신<195>
호(STAT)를 수신하고, 온도센서(11)로부터 배터리 온도(BT)를 수신한다.
외부 ECU(60)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터입력전압명령계산유닛(50A)은, 토크명령값(TR1, <196>
TR2) 및 모터회전수(MRN1, MRN2)에 관계없이, 전압명령(Vdc_com)(출력전압(Vm)의 최종목표전압에 상응함, 이는
후술하는 내용에도 적용됨)이 모터구동장치(100)의 최대 전압(Vmax)이라고 결정하고, 상기 결정된 전압명령
(Vdc_com)을 피드백전압명령계산유닛(52A) 및 판정유닛(56)으로 출력한다. 인버터입력전압명령계산유닛(50A)은
최대 전압(Vmax)을 유지한다.
이와는 대조적으로, 외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터입력전압명령계산유닛(50A)은, <197>
보다 큰 구동 전압을 갖는 모터제너레이터(MG1, MG2) 중 하나의 토크명령값 및 모터회전수를 토대로, 최종목표
전압(전압명령(Vdc_com))을 계산한다. 그 후, 인버터입력전압명령계산유닛(50A)은 상기 계산된 전압명령
(Vdc_com)을 피드백전압명령계산유닛(52A) 및 판정유닛(56)으로 출력한다.
또한, 이러한 전압명령(Vdc_com)의 결정 및 출력 이외에, 인버터입력전압명령계산유닛(50A)은, 배터리 온도(B<198>
T)로부터 도출된 배터리 입력(Win) 및 배터리 출력(Wout)을 토대로, 상술된 점진적 목표전압에 상응하는 제2전
압명령(Vdc_stp)을 계산한다.
여기서, 배터리 입력(Win) 및 배터리 출력(Wout)은 점진적으로 배터리 온도(BT)의 변화들에 대하여 도 13에 도<199>
시된 관계를 가진다. 도 13은 배터리(B)의 배터리 입력(Win) 및 배터리 출력(Wout)과 배터리 온도(BT)간의 관계
를 보여준다.
도 13을 참조하면, 배터리 온도(BT)가 T3와 T4 사이에 있는 영역에서는, 배터리 출력(Wout)이 배터리 온도(BT)<200>
와 관계없이 거의 일정한 전력 레벨로 유지된다. 배터리 온도(BT)가 T3보다 낮은 영역에서는, 배터리 온도(BT)
가 감소함에 따라 배터리 출력(Wout)이 감소하는 경향이 나타난다. 배터리 온도(BT)가 T4보다 높은 영역에서도,
배터리 온도(BT)가 증가함에 따라 배터리 출력(Wout)이 감소하는 경향이 나타난다.
이러한 배터리 출력(Wout)과 배터리 온도(BT)간의 관계는 도 13에 도시된 배터리 입력(Win)의 관계에도 적용된<201>
다. 도 13에서, 배터리 입력(Win)은 음의 값으로 표시되는데, 그 이유는 배터리(B)로부터 출력되는 전력이 양의
값으로 표시되기 때문이다.
구체적으로는, 배터리 입력(Win)의 크기가 배터리 온도(BT)가 T3와 T4 사이에 있는 영역에서는 거의 일정한 레<202>
벨로 유지되는 한편, 배터리 입력(Win)의 크기는 배터리 온도(BT)가 T3보다 낮은 영역 및 배터리 온도(BT)가 T4
보다 높은 영역에서 각각 감소 및 증가함에 따라 감소하는 경향이 있다.
도 12를 다시 참조하면, 인버터입력전압명령계산유닛(50A)은 도 13에 도시된 배터리 입력(Win) 및 배터리 출력<203>
(Wout)과 배터리 온도(BT)간의 관계를 사전에 미리 보유한다. 신호(STAT)의 수신에 응답하여, 계산유닛(50A)은
입력되는 배터리 온도(BT)와 상관된 배터리 입력(Win) 및 배터리 출력(Wout)을 판독하고, 수학식 5 및 수학식 6
을 이용하여 점진적 목표전압(Vdc_stp)을 계산한다. 그 후, 인버터입력전압계산유닛(50A)은 최종목표전압
(Vdc_com)과 함께 상기 계산된 점진적 목표전압(Vdc_stp)을 피드백전압명령계산유닛(52A)으로 출력한다. 이러한
방식으로, 승압(또는 강압)동작이 배터리(B)의 배터리 입력(Win) 및 배터리 출력(Wout)에 따른 승압(또는 강
압)율로 수행되어, 배터리 출력의 크기에 관계없이 배터리(B)로/로부터의 과도한 전력의 입/출력을 막을 수 있
게 된다.
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피드백전압명령계산유닛(52A)은 전압센서(13)로부터 승압컨버터(12)의 출력전압(Vm)을 수신하고, 인버터입력전<204>
압명령계산유닛(50A)으로부터 전압 명령들(Vdc_com, Vdc_stp)을 수신한다. 피드백전압명령계산유닛(52A)은, 출
력전압(Vm) 및 전압명령(Vdc_stp)을 토대로, 출력전압(Vm)을 전압명령(Vdc_stp)으로 설정하기 위한 피드백전압
명령(Vdc_stp_fb)을 계산하고, 상기 계산된 피드백전압명령(Vdc_stp_fb)을 듀티비변환유닛(54A)으로 출력한다.
듀티비변환유닛(54A)은 전압센서(10)로부터 DC 전압(Vb)을 수신하고, 전압센서(13)로부터 출력전압(Vm)을 수신<205>
한다. 듀티비변환유닛(54A)은, DC 전압(Vb), 출력전압(Vm) 및 피드백전압명령(Vdc_stp_fb)을 토대로, 출력전압
(Vm)을 피드백전압명령(Vdc_stp_fb)으로 설정하기 위한 듀티비(DR)를 계산하고, 상기 계산된 듀티비(DR)를 토대
로, 승압컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)를 턴 온/오프하기 위한 신호(PWMC)를 생성한다. 그 후, 듀티비변
환유닛(54A)은 상기 생성된 신호(PWMC)를 승압컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)로 출력한다.
이에 따라, 승압컨버터(12)는 DC 전압(Vb)을 출력전압(Vm)으로 변환시켜, 출력전압(Vm)이 점진적 목표전압(전압<206>
명령(Vdc_stp))과 같도록 한다. 듀티비변환유닛(54A) 및 피드백명령계산유닛(52A)은 이러한 일련의 제어동작들
을 각각의 제어주기 T에서 수학식 5 또는 수학식 6을 토대로 전압명령(Vdc_stp)을 점진적으로 증가 또는 감소시
키면서 수행하고, 출력전압(Vm)이 최종목표전압(Vdc_com)에 도달할 때까지 상기 제어동작들을 반복적으로 수행
한다.
판정유닛(56)은 인버터입력전압명령계산유닛(50A)으로부터 전압명령(Vdc_com)을 수신하고, 외부 ECU(60A)로부터 <207>
신호(STAT)를 수신하며, 전압센서(13)로부터 전압(Vm)을 수신한다. 외부 ECU(60A)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를
수신하면, 판정유닛(56)은 동작을 중단한다. 또한, 외부 ECU(60A)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 판정
유닛(56)은 전압센서(13)로부터의 전압(Vm)이 인버터입력전압명령계산유닛(50A)으로부터의 전압명령(Vdc_com)
(최종목표전압 = 전압 Vmax)에 도달하는 지의 여부를 판정한다. 판정유닛(56)이 전압(Vm)이 전압명령
(Vdc_com)(= Vmax)에 도달한 것으로 판정하면, 판정유닛(56)은 신호(UP_CPL)를 생성하여 상기 신호를 인버터제
어수단(301, 302)으로 출력한다.
제1실시예와 연계하여 설명된 바와 같이, 외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터제어수단<208>
(301, 302)은 상기 생성된 신호(PWMI1, PWMI2)를 각각 출력 타이밍의 조정없이 인버터(14, 31)로 출력한다. 외
부 ECU(60)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터제어수단(301, 302)은 상기 생성된 신호(PWMI1,
PWMI2)를 각각 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완료된 후에 인버터(14, 31)로 출력한다.
다시 말해, 외부 ECU(60)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 제어장치(30A)는 승압컨버터(12) 및 인버터<209>
(14, 31)를 동작 타이밍의 조정없이 구동 및 제어한다. 외부 ECU(60)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 수신하면,
제어장치(30A)는 전압을 승압하기 위해 승압컨버터(12)를 구동 및 제어하고, 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이
완료된 후에 인버터(14, 31)를 구동 및 제어한다.
모터구동장치(100A)의 전체 동작에 관하여, 상기 동작은 도 1의 모터구동장치의 전체 동작과, 상술된 승압율과 <210>
강압율을 결정하기 위한 수단을 제외하고는 유사하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예의 모터구동장치는 배터리 입력 및 배터리 출력에 적절한 승압율 또는 <211>
강압율로 승압동작 또는 강압동작을 수행한다. 그러므로, 배터리 입력 및 배터리 출력이 작은 경우라도, 과도한
전력이 배터리로/로부터 입/출력되는 것이 방지될 수 있다.
제3실시예<212>
상술된 제1실시예 및 제2실시예에 따르면, 엔진(ENG)이 시동될 때, 승압컨버터(12)에 의한 승압에 필요한 전력<213>
이 최대값인 타이밍과 모터제너레이터(MG1)를 구동하는데 필요한 전력이 최대값인 타이밍은 상이한 타이밍으로
설정되므로, 과도한 전력이 배터리(B)로부터 취해지는 것이 방지될 수 있다.
여기서, 배터리(B)는 제2실시예와 연계하여 설명된 바와 같이, 배터리 온도(BT)가 상대적으로 낮거나 상대적으<214>
로 높을 때 상당히 감소하는 배터리 출력을 가진다. 예를 들어, 도 13에서 알 수 있듯이, 배터리 온도(BT)가 T2
보다 낮은 저온 영역 및 배터리 온도(BT)가 T5보다 높은 고온 영역에서는, 배터리 입력(Win) 및 배터리 출력
(Wout)의 각각의 크기들이 T3와 T4 사이의 영역에서의 소정의 전력 레벨에 비해 상당히 감소한다. 따라서, 배터
리 온도(BT)가 낮거나 높은 경우, 배터리(B)로/로부터 입/출력될 수 있는 전력이 상당히 제한된다.
배터리 입력(Win) 및 배터리 출력(Wout)이 작은 경우에도 배터리(B)로/로부터의 과도한 전력의 입/출력을 피하<215>
기 위해서는, 승압컨버터(12)에 의한 승압에 필요한 전력이 최대값인 타이밍과 모터제너레이터(MG1)를 구동하는
데 필요한 전력이 최대값인 타이밍을 서로 완전히 분리시키는 것이 좋다. 다시 말해, 역행모드로 모터제너레이
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터(MG1)를 구동하는데 필요한 전력은 시간에 따라 분배되고, 이에 따라 소비되는 전력이 제한된 배터리 출력
(Wout)을 초과하는 것을 막을 수 있다.
또한, 엔진(ENG)이 정지될 때, 모터구동장치(100, 100A)는 엔진회전수(MRNE)가 감소함에 따라 모터제너레이터<216>
(MG1)를 회생모드로 구동시킨다. 그 후, 모터제너레이터(MG1)에 의해 발생되는 전력은 캐패시터(C2)를 통해 배
터리(B)로 제공된다. 또한, 승압컨버터(12)가 모터제너레이터(MG1)의 모터회전수(MRN1)가 감소함에 따라 출력전
압(Vm)을 강압하기 위한 강압동작을 수행할 때, 강압동작을 통해 캐패시터(C2)로부터 출력되는 전력이 배터리
(B)로 제공된다.
따라서, 엔진(ENG)이 정지되면, 모터제너레이터(MG1) 및 승압컨버터(12) 양자 모두가 전력을 배터리(B)에 제공<217>
한다. 이 때, 배터리 온도(BT)가 낮거나 높고 배터리 입력(Win)이 작다면, 바람직하게 않게도 과도한 전력이 배
터리(B)로 제공된다.
그러므로, 엔진(ENG)이 정지되면, 모터제너레이터(MG1)에 의해 발생되는 전력이 최대값인 타이밍과 승압컨버터<218>
(12)로부터 입력되는 전력이 최대값인 타이밍을 서로 완전히 분리시키는 것도 요구된다. 다시 말해, 모터제너레
이터(MG1)가 회생모드로 구동될 때 발생되는 전력이 시간에 따라 분배되고, 이에 따라 충전되는 전력이 제한된
배터리 입력(Win)을 초과하는 것을 막을 수 있다.
이에 따라, 본 실시예의 모터구동장치는, 제2실시예의 모터구동장치(100A)와 비교하여, 모터제너레이터(MG1)가 <219>
역행모드로 구동될 때의 소비 전력을 분배하기 위한 수단, 및 모터제너레이터(MG1)가 회생모드로 구동될 때의
충전 전력을 분배하기 위한 수단을 추가로 포함하도록 구성된다.
구체적으로, 본 실시예의 모터구동장치는 기본적으로 도 10에 도시된 모터구동장치(100A)로서 구성되고, 또한 <220>
인버터(14, 31) 및 승압컨버터(12)로 출력되는 신호(PWMI1, PWMI2, PWMC)의 출력 타이밍이 배터리 온도(BT)에
따라 조정되는 것을 특징으로 한다.
이러한 신호들의 출력 타이밍은 다음과 같은 방식으로 조정된다. 배터리 온도(BT)가 정상영역(배터리 온도(BT)<221>
가 T2와 T5 사이에 있는 도 13의 영역에 상응함, 이는 후술하는 내용에도 적용됨)에 있는 경우, 모터제너레이터
(MG1)는 승압컨버터(12)가 제2실시예와 같이 전압을 승압하기 시작하는 타이밍과 상이한 타이밍으로 구동되도록
개시된다.
이와는 달리, 배터리 온도(BT)가 저온영역(배터리 온도(BT)가 T2보다 낮은 영역) 또는 고온영역(배터리 온도<222>
(BT)가 T5보다 높은 영역)에 있는 경우, 각각의 신호의 출력 타이밍은, 모터제너레이터(MG1, MG2)가 구동되는
주기와 승압컨버터(12)가 작동되는 주기의 중첩을 피하도록 조정된다. 구체적으로, (1) 엔진(ENG)이 시동되면,
승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완료된 후, 모터제너레이터(MG1)가 토크명령값(TR1)을 수신하여 역행모드로
구동되기 시작하고, 이에 따라 엔진(ENG)의 크랭킹 동작을 개시하게 된다. (2) 엔진(ENG)이 정지되면, 모터제너
레이터(MG1)가 회생모드로 구동되고, 엔진(ENG)을 정지시키는 프로세스가 완료된 후, 승압컨버터(12)가 전압을
강압하기 시작한다. 이러한 구성을 이용하여, 제한된 배터리 입력(Win) 및 배터리 출력(Wout)에 대해서도, 과도
한 전력이 배터리(B)로/로부터 입/출력되는 것을 방지하는 것이 보장된다.
본 실시예의 신호(PWMI1, PWMI2, PWMC)의 출력 타이밍을 조정하는 방법이 구체적으로 설명된다. 여기서, 배터리 <223>
온도(BT)가 정상영역에 있을 때의 출력 타이밍의 조정은 제2실시예와 연계하여 상술된 절차에 따라 이루어진다.
그러므로, 이러한 조정의 상세한 설명은 반복하지 않기로 한다. 아래에서는, 배터리 온도(BT)가 저온영역에 있
거나 고온영역에 있을 때 각각의 신호의 출력 타이밍을 조정하는 방법에 관하여 주로 설명한다. 또한, 출력 타
이밍을 조정하는 방법은 상술된 바와 같이 (1) 엔진(ENG)이 시동되는 경우와 (2) 엔진(ENG)이 정지되는 경우에
대해 설명한다.
(1) 엔진이 시동될 때 출력 타이밍의 조정<224>
본 실시예에서 출력 타이밍을 조정하기 위한 모터구동장치의 구성예가 먼저 도시되어 있다. 도 14는 본 발명의 <225>
제3실시예에 따른 모터구동장치의 개략도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 제3실시예의 모터구동장치(100B)는 배터리(B), 캐패시터(C1, C2), 전압센서(10, <226>
13), 온도센서(11), 승압컨버터(12), 인버터(14, 31), 전류센서(24, 28) 및 제어장치(30B)를 포함한다. 모터구
동장치(100B)는 도 10에 도시된 모터구동장치(100A)의 외부 ECU(60) 및 제어장치(30A) 대신에 외부 ECU(60B)
및 제어장치(30B)를 포함하고, 여타의 상세들은 모터구동장치(100A)와 동일하다.
외부 ECU(60B)는 온도센서(11)로부터 배터리 온도(BT)를 수신하고, 엔진(ENG)로부터 엔진회전수(MRNE)를 수신하<227>
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며, 제어장치(30B)로부터 승압동작이 완료된 것을 나타내는 신호(UP_CPL)를 수신한다. 외부 ECU(60B)는, 엔진
(ENG)을 시동/정지하기 위한 신호(STAT), 토크명령값(TR1, TR2), 모터회전수(MRN1, MRN2) 및 엔진회전수(MRN
E)를 제어장치(30B)로 출력한다.
제어장치(30B)는 외부 ECU(60B)로부터, 토크명령값(TR1, TR2), 모터회전수(MRN1, MRN2), 신호(STAT) 및 엔진회<228>
전수(MRNE)를 수신하고, 전압센서(10)로부터 전압(Vb)을 수신하며, 전압센서(13)로부터 출력전압(Vm)을 수신하
고, 전류센서(24)로부터 모터전류(MCRT1)를 수신하며, 전류센서(28)로부터 모터전류(MCRT2)를 수신하고, 온도센
서(11)로부터 배터리 전류(BT)를 수신한다.
제어장치(30B)는 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT1) 및 토크명령값(TR1)을 토대로, 인버터(14)가 모터제너레이터<229>
(MG1)를 구동할 때, 인버터(14)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)의 스위칭을 제어하기 위한 신호(PWMI1)를 생성한
다.
또한, 제어장치(30B)는 출력전압(Vm), 모터전류(MCRT2) 및 토크명령값(TR2)을 토대로, 인버터(31)가 모터제너레<230>
이터(MG2)를 구동할 때, 인버터(31)의 NPN 트랜지스터(Q3 내지 Q8)의 스위칭을 제어하기 위한 신호(PWMI2)를 생
성한다.
나아가, 제어장치(30B)는, 인버터(14)(또는 31)가 모터제너레이터(MG1)(또는 모터제너레이터(MG2))를 구동할 <231>
때, DC 전압(Vb), 출력전압(Vm), 토크명령값(TR1)(또는 TR2), 모터회전수(MRN1)(또는 MRN2), 엔진회전수(MRNE)
및 배터리 온도(BT)를 토대로, 후술하는 방법에 따라 승압컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)의 스위칭을 제
어하기 위한 신호(PWMC)를 생성한다.
상술된 구성에 의하여, 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있을 때, 외부 ECU(60B)와 제어장치(30B)<232>
간에 통신되는 신호들의 타이밍을 제어함으로써, 신호(PWMI1, PWMI2 및 PWMC)들의 출력 타이밍이 조정된다.
구체적으로는, 엔진(ENG)이 시동되면, L 레벨에서 H 레벨로의 신호(STAT)의 변화에 응답하여, 외부 ECU(60B)가 <233>
토크명령값(TR1, TR2)을 배터리 온도(BT)에 따라 조정되는 타이밍으로 제어장치(30B)로 출력한다. 보다 구체적
으로는, 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있을 때, 외부 ECU(60B)는 외부 ECU(60B)가 H 레벨의 신
호(STAT)를 제어장치(30B)로 출력한 이후에 외부 ECU(60B)가 제어장치(30B)로부터 신호(UP_CPL)를 수신하는 타
이밍으로 토크명령값(TR1, TR2)을 제어장치(30B)로 출력한다. 즉, 외부 ECU(60B)는 승압컨버터(12)에 의한 승압
동작의 완료가 검출될 때까지 기다린 다음, 토크명령값(TR1, TR2)을 제어장치(30B)로 출력한다.
배터리 온도(BT)가 정상영역에 있을 때에는, 외부 ECU(60B)가 이러한 조정을 하지 못하도록 하고, 외부 <234>
ECU(60B)가 H 레벨의 신호(STAT)를 출력하는 타이밍과 동일한 타이밍으로 토크명령값(TR1, TR2)을 제어장치
(30B)로 출력한다.
따라서, 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있을 때, 제어장치(30B)는 H 레벨의 신호(STAT)에 따라 <235>
승압컨버터(12)를 구동 및 제어하고, 승압동작이 완료된 후에 외부 ECU(60B)로부터 입력되는 토크명령값(TR1,
TR2)에 따라 인버터(14, 31)를 구동 및 제어하기 시작하며, 엔진(ENG)의 크랭킹 동작을 개시한다.
이와는 달리, 배터리 온도(BT)가 정상영역에 있을 때에는, 제2실시예에서 행해진 바와 같이, 승압컨버터(12)는 <236>
H 레벨의 신호(STAT)에 따라 구동 및 제어되고, 인버터(14, 31)는 승압동작이 완료될 때 소정값에 도달하는 토
크명령값(TR1, TR2)에 의해 지정되는 토크가 출력되도록 구동 및 제어된다.
도 15는 도 14에 도시된 제어장치(30B)의 기능블럭도이다.<237>
도 15를 참조하면, 제어장치(30B)는 인버터제어수단(301, 302) 및 컨버터제어수단(303B)을 포함한다. 제어장치<238>
(30B)는 도 11의 제어장치(30A)와, 전자가 컨버터제어수단(303A) 대신에 컨버터제어수단(303B)을 포함한다는 점
에서 다르고, 기타 상세들은 제어장치(30A)와 동일하다.
인버터제어수단(301)은 외부 ECU(60B)로부터 토크명령값(TR1) 및 신호(STAT)를 수신하고, 전류센서(24)로부터 <239>
모터전류(MCRT1)를 수신하며, 전압센서(13)로부터 전압(Vm)을 수신하고, 컨버터제어수단(303B)으로부터 신호
(UP_CPL)를 수신한다.
신호(STAT)가 H 레벨을 갖고 배터리 온도(BT)가 저온영역이나 고온영역에 있는 경우, 인버터제어수단(301)은 외<240>
부 ECU(60B)에 의한 제어 하에, 신호(UP_CPL)를 수신한 다음 토크명령값(TR1)을 수신한다. 이와는 달리, 배터리
온도(BT)가 정상영역에 있는 경우에는, 인버터제어수단(301)이 토크명령값(TR1)과 신호(STAT)를 동시에 수신한
다.
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그 후, 토크명령값(TR1), 모터전류(MCRT1) 및 전압(Vm)을 토대로, 인버터제어수단(301)은 상술된 방법에 따라 <241>
신호(PWMI1)를 생성한다. 배터리 온도(BT)가 저온영역이나 고온영역에 있으면, 인버터제어수단(301)은 신호
(UP_CPL)와 함께 토크명령값(TR1)을 수신하고, 따라서 승압동작이 완료되는 타이밍으로 신호(PWMI1)를 생성하기
시작한다.
따라서, 배터리 온도(BT)가 저온영역이나 고온영역에 있으면, 인버터제어수단(301)은 컨버터제어수단(303B)으로<242>
부터 신호(UP_CPL)를 수신한 후에 신호(PWMI1)를 생성한 다음, 상기 생성된 신호를 인버터(14)로 출력한다.
인버터제어수단은 외부 ECU(60B)로부터 토크명령값(TR2) 및 신호(STAT)를 수신하고, 전류센서(28)로부터 모터전<243>
류(MCRT2)를 수신하며, 전압센서(13)로부터 전압(Vm)을 수신하고, 컨버터제어수단(303B)으로부터 신호(UP_CPL)
를 수신한다. 인버터제어수단(301)으로서, 인버터제어수단(302)은 엔진(ENG)이 시동되고 배터리 온도(BT)가 저
온영역이나 고온영역에 있을 때 신호(UP_CPL)를 수신한 다음, 토크명령값(TR2)을 수신한다. 이와는 달리, 배터
리 온도(BT)가 정상영역에 있으면, 인버터제어수단(302)은 H 레벨의 신호(STAT) 및 토크명령값(TR2)을 동시에
수신한다.
인버터제어수단(302)은, 토크명령값(TR2), 모터전류(MCRT2) 및 전압(Vm)을 토대로, 상술된 방법에 따라 신호<244>
(PWMI2)를 생성한다. 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있는 경우, 인버터제어수단(302)은 컨버터제
어수단(303B)으로부터 신호(UP_CPL)를 수신한 후에 신호(PWMI2)를 생성하여, 상기 생성된 신호를 인버터(31)로
출력한다.
컨버터제어수단(303B)은 외부 ECU(60B)로부터 토크명령값(TR1,2), 모터회전수(MRN1,2), 엔진회전수(MRNE) 및 신<245>
호(STAT)를 수신하고, 전압센서(10)로부터 DC 전압(Vb)을 수신하며, 전압센서(13)로부터 전압(Vm)을 수신하고,
온도센서(11)로부터 배터리 온도(BT)를 수신한다.
외부 ECU(60B)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 컨버터제어수단(303B)은 모터제너레이터(MG1, MG2)의 구<246>
동 전압에 관계없이, 최종목표전압(Vdc_com)이 모터구동장치(100B)의 최대 전압(Vmax)이라고 결정한다. 또한,
컨버터제어수단(303B)은, 제2실시예와 연계하여 설명된 수학식 5의 관계식을 만족하도록 배터리 입력(Win) 및
배터리 출력(Wout)을 토대로 점진적 목표전압(Vdc_stp)을 계산한다.
상기 계산된 점진적 목표전압(Vdc_stp), DC 전압(Vb) 및 출력전압(Vm)을 토대로, 컨버터제어수단(303B)은 출력<247>
전압(Vm)이 점진적 목표전압(Vdc_stp)과 같게 되도록 DC 전압(Vb)을 출력전압(Vm)으로 승압하기 위한 신호
(PWMC)를 생성하여, 상기 생성된 신호를 승압컨버터(12)로 출력한다. 점진적 목표전압(Vdc_stp)이 최종목표전압
(Vdc_com)에 도달할 때, 즉 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완료될 때, 컨버터제어수단(303B)은, 상기 승압
동작의 완료를 나타내는 신호(UP_CPL)를 생성하고, 상기 신호를 인버터제어수단(301, 302) 및 외부 ECU(60B)로
출력한다. 신호(PWMC)는 점진적 목표전압(Vdc_stp)이 최종목표전압(Vdc_com)에 도달할 때까지 피드백 제어 하에
생성된다.
도 16는 도 15에 도시된 컨버터제어수단(303B)의 기능블럭도이다.<248>
도 16을 참조하면, 컨버터제어수단(303B)은 인버터입력전압명령계산유닛(50B), 피드백전압명령계산유닛(52A), <249>
듀티비변환유닛(54A) 및 판정유닛(56)을 포함한다. 컨버터제어수단(303B)은 상기 제2실시예(도 12 참조)의 컨버
터제어수단(303A)과, 전자가 인버터입력전압명령계산유닛(50A) 대신에 인버터입력전압명령계산유닛(50B)을 포함
한다는 점에서 다르고, 기타 상세들은 컨버터제어수단(303A)과 동일하다.
인버터입력전압명령계산유닛(50B)은 외부 ECU(60B)로부터 토크명령값(TR1, TR2), 모터회전수(MRN1, MRN2), 신호<250>
(STAT) 및 엔진회전수(MRNE)를 수신하고, 온도센서(11)로부터 배터리 온도(BT)를 수신한다.
외부 ECU(60B)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 인버터입력전압명령계산유닛(50B)은, 토크명령값(TR1, <251>
TR2) 및 모터회전수(MRN1, MRN2)에 관계없이, 전압명령(Vdc_com)(출력전압(Vm)의 최종목표전압에 상응함)이 모
터구동장치(100B)의 최대 전압(Vmax)이라고 결정하고, 상기 결정된 전압명령(Vdc_com)을 피드백전압명령계산유
닛(52A) 및 판정유닛(56)으로 출력한다. 여기서, 인버터입력전압명령계산유닛(50B)은 최대 전압(Vmax)을 보유한
다.
또한, 배터리 온도(BT)로부터 도출된 배터리 입력(Win) 및 배터리 출력(Wout)을 토대로, 인버터입력전압명령계<252>
산유닛(50B)은 상술된 점진적 목표전압에 상응하는 제2전압명령(Vdc_stp)을 계산한다. 그 후, 인버터입력전압계
산유닛(50B)은 전압명령(Vdc_com)과 함께 상기 계산된 제2전압명령(Vdc_stp)을 피드백전압명령계산유닛(52A)으
로 출력한다.
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피드백전압명령계산유닛(52A)은 전압센서(13)로부터 승압컨버터(12)의 출력전압(Vm)을 수신하고, 인버터입력전<253>
압명령계산유닛(50B)으로부터 전압명령(Vdc_com)을 수신한다. 출력전압(Vm) 및 전압명령(Vdc_com)을 토대로, 피
드백전압명령계산유닛(52A)은 출력전압(Vm)을 전압명령(Vdc_com)으로 설정하기 위한 피드백전압명령
(Vdc_com_fb)을 계산하고, 이렇게 계산된 피드백전압명령(Vdc_com_fb)을 듀티비변환유닛(54A)으로 출력한다.
듀티비변환유닛(54A)은 전압센서(10)로부터 DC 전압(Vb)을 수신하고, 전압센서(13)로부터 출력전압(Vm)을 수신<254>
한다. DC 전압(Vb), 출력전압(Vm) 및 피드백전압명령(Vdc_com_fb)을 토대로, 듀티비변환유닛(54A)은 출력전압
(Vm)을 피드백전압명령(Vdc_com_fb)으로 설정하기 위한 듀티비(DR)를 계산하고, 이렇게 계산된 듀티비(DR)를 토
대로, 승압컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)를 턴 온/오프하기 위한 신호(PWMC)를 생성한다. 그 후, 듀티비
변환유닛(54A)은 이렇게 생성된 신호(PWMC)를 승압컨버터(12)의 NPN 트랜지스터(Q1, Q2)로 출력한다.
이에 따라, 승압컨버터(12)는 DC 전압(Vb)을 출력전압(Vm)으로 변환시켜, 출력전압(Vm)이 점진적 목표전압(전압<255>
명령(Vdc_stp))과 같게 되도록 한다. 듀티비변환유닛(54A) 및 피드백명령계산유닛(52A)은 출력전압(Vm)이 최종
목표전압(Vdc_com)에 도달할 때까지 상술된 일련의 제어동작들을 반복적으로 수행하면서, 각각의 제어주기 T에
서 수학식 5를 토대로 전압명령(Vdc_stp)을 점진적으로 증가 또는 점진적으로 감소시킨다.
판정유닛(56)은 인버터입력전압명령계산유닛(50B)으로부터 전압명령(Vdc_com)을 수신하고, 외부 ECU(60B)로부터 <256>
신호(STAT)를 수신하며, 전압센서(13)로부터 전압(Vm)을 수신한다. 외부 ECU(60B)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를
수신하면, 판정유닛(56)은 동작을 중단한다. 또한, 외부 ECU(60B)로부터 H 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 판정
유닛(56)은 전압센서(13)로부터의 전압(Vm)이 인버터입력전압명령계산유닛(50B)으로부터의 전압명령(Vdc_com)
(최종목표전압 = 전압 Vmax)에 도달하는 지의 여부를 판정한다. 전압(Vm)이 전압명령(Vdc_com)(= Vmax)에 도달
한 것으로 판정되면, 판정유닛(56)은 신호(UP_CPL)를 생성하여 상기 신호를 인버터제어수단(301, 302) 및 외부
ECU(60B)로 출력한다.
상술된 바와 같이, 엔진(ENG)을 시동하기 위한 지시가 주어지면, 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 <257>
있는 경우, 제어장치(30B)는 외부 ECU(60B)로부터의 H 레벨의 신호(STAT)에 따라 승압컨버터(12)를 구동 및 제
어하여, 승압동작을 개시한다. 그 후, 승압동작이 완료된 후에 입력되는 토크명령값(TR1, TR2)에 따라, 제어장
치(30B)는 신호(PWMI1, PWMI2)를 생성하여 크랭킹 동작을 개시하도록 신호(PWMI1, PWMI2)에 따라 인버터(14,
31)를 구동 및 제어한다.
도 17은 도 14에 도시된 엔진(ENG)에 결합된 모터제너레이터(MG1)가 역행모드로 구동되는 경우에 신호 및 전압<258>
의 타이밍차트이다. 도 17은 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있는 경우에 적용되는 타이밍차트이
다. 상기 동작은 배터리 온도(BT)가 정상영역에 있는 경우에는 제1실시예의 도 5에 도시된 타이밍차트를 따르기
때문에, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 제3실시예가 적용되는 경우에, 신호(STAT)가 타이밍 t1에서 L 레벨에서 H 레벨로 <259>
변하면, 즉 엔진(ENG)을 시동하기 위한 지시가 주어지면, 컨버터제어수단(303B)은 상술된 방법에 따라 신호
(PWMC)를 생성하여 상기 생성된 신호를 승압컨버터(12)로 출력하고, 승압컨버터(12)를 구동 및 제어하여 DC 전
압(Vb)이 모터제너레이터(MG1, MG2)의 구동 전압에 관계없이 모터구동장치(100)의 최대 전압(Vmax)까지 승압되
도록 한다. 여기서, 승압컨버터(12)의 승압율은, 상술된 바와 같이 검출된 배터리 온도(BT)와 상관된 배터리 출
력(Wout)을 토대로 결정된다.
그 후, 승압컨버터(12)는 신호(PWMC)에 따라, DC 전압(Vb)을 최대 전압(Vmax)으로 승압하기 위한 승압동작을 개<260>
시하고, 승압컨버터(12)의 출력전압(Vm)은 타이밍 t1 이후에 점진적으로 증가하여, 타이밍 t2 주위에서 최대 전
압(Vmax)에 도달하게 된다. 출력전압(Vm)이 최대 전압(Vmax)에 도달하면, 컨버터제어수단(303B)은 승압컨버터
(12)에 의한 승압동작의 완료를 나타내는 신호(UP_CPL)를 생성하여, 상기 생성된 신호를 인버터제어수단(301)
및 외부 ECU(60B)로 출력하게 된다.
타이밍 t2에서 신호(UP_CPL)를 수신하면, 외부 ECU(60B)는 토크명령값(TR1)을 제어장치(30B)의 인버터제어수단<261>
(301)으로 출력한다.
타이밍 t2 이후, 즉 승압동작이 완료된 후, 토크명령값(TR1)은 타이밍 t3 주변의 소정값을 달성하기 위해 증가<262>
한다.
컨버터제어수단(303B)으로부터의 신호(UP_CPL) 및 외부 ECU(60B)로부터의 토크명령값(TR1)을 수신하면, 인버터<263>
제어수단(301)은 토크명령값(TR1), 모터전류(MCRT1) 및 출력전압(Vm)(= Vmax)을 토대로 타이밍 t2 이후에 신호
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(PWMI1)를 생성하고, 상기 생성된 신호(PWMI1)를 인버터(14)로 출력한다. 인버터(14)는 그 후에 승압컨버터(1
2)에 의해 승압된 최대 전압(Vmax)을 신호(PWMI1)에 따라 AC 전압으로 변환시켜, 모터제너레이터(MG1)를 역행모
드로 구동시키게 된다.
모터제너레이터(MG1)는 이렇게 인버터(14)에 의해 구동되어, 모터회전수(MRN1)가 타이밍 t3 이후에 급격하게 증<264>
가한다. 모터제너레이터(MG1)는 이에 따라 토크명령값(TR1)에 의해 지정된 토크를 출력하여 엔진(ENG)을 시동시
킨다.
따라서, 본 발명의 제3실시예에서는, 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있는 경우에, 엔진(ENG)을 <265>
시동하기 위한 지시가 내려지면, 우선 승압컨버터(12)가 구동 및 제어되어, 토크명령값(TR1)이 승압컨버터(12)
에 의한 승압동작이 완료된 후에 출력된 다음, 엔진(ENG)의 크랭킹 동작을 개시하도록 인버터(14)가 구동 및 제
어되기 시작한다.
DC 전압(Vb)을 승압하는데 필요한 전력은 타이밍 t1 과 타이밍 t2 사이에 존재하는 영역(RGE1)에서 최대값에 도<266>
달하고, 모터제너레이터(MG1)를 구동하는데 필요한 전력은 타이밍 t3 이후에 존재하는 영역(RGE2)에서 최대값에
도달한다. 이에 따라, DC 전압(Vb)을 승압하는데 필요한 전력이 최대값에 도달하는 영역(RGE1) 및 모터제너레이
터(MG1)를 구동하는데 필요한 전력이 최대값에 도달하는 영역(RGE2)은 서로 완전히 분리될 수 있다. 따라서, 배
터리 출력(Vout)이 작은 온도가 낮거나 높은 경우에도, 배터리(B)로부터 승압컨버터(12) 및 인버터(14, 31)로
과도한 전력이 취해지는 것이 방지될 수 있다.
(2) 엔진이 정지될 때 출력 타이밍의 조정<267>
이하, 엔진(ENG)을 정지하기 위한 지시가 내려질 때 이루어지는 신호(PWMI1, PWMI2, PWMC)의 출력 타이밍의 조<268>
정에 관하여 설명한다. 상술된 바와 같이, 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있는 경우, 제어장치
(30B)는 L 레벨의 신호(STAT)에 따라 모터제너레이터(MG1)를 회생모드로 구동시키고, 상기 모터를 정지시키는
동작이 완료된 후에 강압동작이 개시되도록 승압컨버터(12)를 구동 및 제어한다. 이러한 제어는 주로 제어장치
(30B)의 컨버터제어수단(303B)에 의해 수행된다.
특히, 도 15를 다시 참조하면, 외부 ECU(60B)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 수신하면, 컨버터제어수단(303B)은 <269>
구동 전압이 보다 높은 모터제너레이터 중 하나(모터제너레이터(MG1, MG2) 중 하나)의 토크명령값 및 모터회전
수를 토대로 최종목표전압(Vdc_com)을 계산한다. 또한, 컨버터제어수단(303B)은, 상술된 수학식 6의 관계식을
만족하도록 배터리 입력(Win) 및 배터리 출력(Wout)을 토대로 점진적 목표전압(Vdc_stp)을 계산한다.
그 후, 컨버터제어수단(303B)은, 승압컨버터(12)의 출력전압(Vm)을 상기 계산된 점진적 목표전압(Vdc_stp)으로 <270>
설정하기 위한 신호(PWMC)를 생성하여, 상기 생성된 신호를 승압컨버터(12)로 출력한다.
여기서, 신호(STAT)가 L 레벨을 가지는 경우, 컨버터제어수단(303B)은 신호(PWMC)가 출력되는 타이밍을 배터리 <271>
온도(BT)에 따라 변경한다.
특히, 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있는 경우, 컨버터제어수단(303B)은 신호(PWMC)의 출력 타<272>
이밍을 엔진회전수(MRNE)가 "0"인 타이밍, 즉 엔진(ENG)이 정지되는 타이밍으로 설정한다.
구체적으로는, 도 16에 도시된 컨버터제어수단(303B)에서, 외부 ECU(60B)로부터 L 레벨의 신호(STAT)를 받으면, <273>
인버터입력전압명령계산유닛(50B)은 구동 전압이 보다 높은 모터제너레이터(MG1, MG2) 중 하나의 토크명령값 및
모터회전수를 토대로 최종목표전압(전압명령(Vdc_com))을 계산한다. 또한, 인버터입력전압명령계산유닛(50B)은,
배터리 온도(BT)로부터 도출된 배터리 입력(Win) 및 배터리 출력(Wout)을 토대로 제2전압명령(Vdc_stp)을 계산
한다.
그 후, 검출된 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있다고 판정되면, 인버터입력전압명령계산유닛<274>
(50A)은 상기 계산된 전압명령(Vdc_com, Vdc_stp)을 모터회전수(MRNE)가 "0"인 타이밍으로, 피드백전압명령계산
유닛(52A) 및 판정유닛(56)으로 출력한다.
상술된 구성에 의하면, 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있는 경우, 엔진(ENG)에 결합된 모터제너<275>
레이터(MG1)는 회생모드로 구동되어 상기 모터의 정지 동작이 완료되고, 그 후에 승압컨버터(12)가 구동 및 제
어되어 강압동작을 개시하게 된다. 이에 따라, 배터리 입력(Win)이 작은 경우에도, 과도한 전력이 배터리(B)로
제공되는 것이 방지될 수 있다.
이와는 달리, 배터리 온도(BT)가 정상영역에 있는 경우에는, 컨버터제어수단(303B)이 신호(PWMC)를 출력 타이밍<276>
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의 조정없이 승압컨버터(12)로 출력한다.
도 18은 도 14에 도시된 엔진(ENG)에 결합된 모터제너레이터(MG1)가 회생모드로 구동되는 경우에 신호 및 전압<277>
의 타이밍차트이다. 도 18은 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있는 경우에 적용된다.
도 18을 참조하면, 신호(STAT)가 타이밍 t11에서 H 레벨에서 L 레벨로 변하여, 엔진(ENG)을 정지하기 위한 지시<278>
가 내려진다. 그 후, 엔진회전수(MRNE)가 감소함에 따라 토크명령값(TR1)이 감소한다. L 레벨의 신호(STAT)에
따르면, 인버터제어수단(301)은 토크명령값(TR1), 모터전류(MCRT1) 및 출력전압(Vm)을 토대로 신호(PWMI1)를 생
성하여, 상기 생성된 신호를 인버터(14)로 출력한다.
컨버터제어수단(303B)은, 토크명령값(TR1), 모터회전수(MRN1), DC 전압(Vb), 출력전압(Vm), 배터리 입력(Win) <279>
및 배터리 출력(Wout)을 토대로, 상술된 방법에 따라 신호(PWMC)를 생성한다. 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는
고온영역에 있다고 판정되면, 컨버터제어수단(303B)은 상기 생성된 신호(PWMC)를 엔진회전수(MRNE)가 "0"에 도
달하는 타이밍 t12에서 승압컨버터(12)로 출력한다.
이에 따라, 모터제너레이터(MG1)가 회생모드로 구동되어, 발생된 전력이 인버터(14)를 통해 공급되어 캐패시터<280>
(C2)를 충전하게 된다. 또한, 승압컨버터(12)는, 엔진(ENG)이 정지되는 타이밍 t12에서 제어장치(30B)로부터 출
력되는 신호(PWMC)에 따라 구동되기 시작하고, 출력전압(Vm)을 목표전압(Vdc_com)으로 강압시킨다. 승압컨버터
(12)의 강압율은, 상술된 바와 같이 검출된 배터리 온도(BT)와 상관된 배터리 입력(Win)을 토대로 결정된다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에서는, 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있는 경우, 인버<281>
터(14)는 우선 엔진(ENG)을 정지하기 위한 지시가 주어질 때 구동 및 제어되고, 인버터(14)에 의해 상기 모터의
정지 동작이 완료된 후, 승압컨버터(12)가 구동 및 제어된다.
그 결과, 모터제너레이터(MG1)에 의해 발생되는 전력은 타이밍 t11 과 타이밍 t12 사이에 존재하는 영역(RGE5)<282>
에서 최대값에 도달하고, 배터리(B)로 입력될 출력전압(Vm)을 강압시켜 발생되는 전력은 타이밍 t12 이후의 영
역(RGE6)에서 최대값에 도달한다. 따라서, 회생모드로 모터제너레이터(MG1)에 의해 획득되는 전력이 최대값에
도달하는 영역(RGE5) 및 출력전압(Vm)을 강압시켜 얻어지는 전력이 최대값에 도달하는 영역(RGE6)은 서로 완전
히 분리된다. 따라서, 배터리 출력이 작은 온도가 낮거나 높은 경우에도, 승압컨버터(12) 및 인버터(14, 31)로
부터 배터리(B)로 과도한 전력이 제공되는 것이 방지될 수 있다.
도 19는 도 14에 도시된 엔진(ENG)에 결합된 모터제너레이터(MG1)가 구동될 때의 신호 및 전압의 또다른 타이밍<283>
차트이다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 제3실시예가 적용되지 않는 경우에서, 신호(STAT)가 타이밍 t11에서 H 레벨에서 L <284>
레벨로 변하여, 엔진(ENG)을 정지하기 위한 지시가 내려지면, 엔진회전수(MRNE)가 감소함에 따라 토크명령값
(TR1)이 감소한다. 토크명령값(TR1), 모터전류(MCRT1) 및 출력전압(Vm)을 토대로, 인버터제어수단(301)은 상술
된 방법에 따라 신호(PWMI1)를 생성하여, 상기 생성된 신호를 인버터(14)로 출력한다.
컨버터제어수단(303B)은, 토크명령값(TR1), 모터회전수(MRN1), DC 전압(Vb), 출력전압(Vm) 및 배터리 온도(BT)<285>
를 토대로, 상술된 방법에 따라 신호(PWMC)를 생성하여, 상기 생성된 신호를 승압컨버터(12)로 출력한다.
그 후, 모터제너레이터(MG1)가 회생모드로 구동되어, 상기 발생된 전력이 인버터(14)를 통해 공급되어 캐패시터<286>
(C2)를 충전하게 되고, 동일한 타이밍으로 승압컨버터(12)가 신호(PWMC)에 따라 출력전압(Vm)을 강압시킨다.
그 결과, 모터제너레이터(MG1)에 의해 발생되는 전력은 타이밍 t11 이후의 영역(RGE7)에서 최대값에 도달하고, <287>
강압동작에 의해 발생되는 전력은 타이밍 t11 이후의 영역(RGE8)에서 최대값에 도달한다. 따라서, 모터제너레이
터(MG1)를 구동시켜 발생되는 전력이 최대값에 도달하는 영역(RGE7) 및 강압동작에 의해 발생되는 전력이 최대
값에 도달하는 영역(RGE8)은 서로 중첩되어, 승압컨버터(12) 및 인버터(14, 31)로부터 배터리(B)로 과도한 전력
이 제공되게 된다.
상술된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예는, (1) 엔진이 시동되는 경우와 (2) 엔진이 정지되는 경우 각각에 적용<288>
될 수 있어, 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있어 배터리 입력(Win) 및 배터리 출력(Wout)이 작은
경우에도 배터리(B)로/로부터 과도한 전력이 입/출력되는 것을 방지할 수 있다.
도 14를 다시 참조하면, 모터구동장치(100B)에서는, 모터제너레이터(MG2)가 하이브리드 자동차를 구동하여 엔진<289>
(ENG)이 시동되는 경우, 모터제너레이터(MG1)는 승압컨버터(12)에 의한 승압동작이 완료된 후에 역행모드로 구
동 및 제어된다. 특히, 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있는 경우, 토크명령값(TR1)은 승압컨버터
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(12)에 의한 승압동작의 완료에 응답하여 제어장치(30B)로 입력되고, 이에 따라 모터제너레이터(MG1)는 승압동
작의 완료 후에 구동 및 제어되기 시작한다.
이러한 방식으로, 배터리 출력(Wout)의 크기에 관계없이, 모터제너레이터(MG1)가 역행모드로 구동될 때 소비되<290>
는 전력이 시간에 따라 분배될 수 있고, 배터리(B)로부터 과도한 전력이 취해지는 것을 방지할 수 있다.
승압동작이 승압컨버터(12)에 의해 완료되는 타이밍과 토크명령값(TR1)이 외부 ECU(60B)로부터 제어장치(30B)로 <291>
입력되는 타이밍 사이에는, 엔진이 시동될 때 배터리(B)로부터 취해지는 전력이 시간에 따라 분배되는 것을 보
장하기 위해 소정의 지연시간이 제공될 수 있다.
더욱이, 모터구동장치(100B)에서는, 하이브리드 자동차가 모터제너레이터(MG2)에 의해 구동되어 엔진(ENG)이 정<292>
지되는 경우, 배터리 온도(BT)가 저온영역 또는 고온영역에 있다고 검출되면, 승압컨버터(12)는 인버터(14)에
의한 모터제너레이터(MG1)의 정지 동작이 완료된 후에 강압동작을 개시한다.
따라서, 모터제너레이터(MG1)를 회생모드로 구동하기 위한 충전 전력이 시간에 따라 분배될 수 있어, 배터리 출<293>
력의 크기에 관계없이 과도한 전력이 배터리(B)로 제공되는 것이 방지될 수 있다.
승압컨버터(12)는, 인버터(14)가 모터제너레이터(MG1)의 정지 동작을 완료한 이후인 타이밍으로 강압동작을 개<294>
시한다고 상술하였지만, 본 발명이 이것으로 국한되지는 않는다. 승압컨버터(12)는, 인버터(14)가 모터제너레이
터(MG1)의 정지 동작을 개시한 이후에 강압동작을 개시할 수도 있다.
대안적으로는, 인버터(14)가 모터제너레이터(MG1)의 정지동작을 완료하는 타이밍과 승압컨버터(12)가 강압동작<295>
을 개시하는 타이밍 사이에, 소정의 지연시간이 제공될 수도 있어, 엔진이 정지될 때 배터리(B)로 제공되는 전
력이 시간에 따라 분배될 수 있는 것을 보장하기도 한다.
또한, 모터제너레이터(MG2)가 하이브리드 자동차를 구동하여 엔진(ENG)을 시동 또는 정지하기 위한 지시가 내려<296>
질 때 승압컨버터(12) 및 인버터(14)가 구동 및 제어되는 방법을 상술하였지만, 본 발명은 상술된 전력 평형
(P)이 모터구동장치(100B)에 수립되지 않아, 배터리(B)로/로부터의 전력 입/출력이 필요한 여하한의 경우에도
폭넓게 적용된다.
산업상 이용 가능성
본 발명은 과도한 전력이 전원으로/으로부터 입/출력되는 것을 방지할 수 있는 모터구동장치에 적용된다.<297>
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 모터구동장치의 개략도이다.<39>
도 2는 도 1에 도시된 제어장치의 기능블럭도이다.<40>
도 3은 도 2에 도시된 인버터제어수단의 기능블럭도이다.<41>
도 4는 도 2에 도시된 컨버터제어수단의 기능블럭도이다.<42>
도 5는 도 1에 도시된 엔진에 결합된 모터제너레이터가 구동되는 경우에 신호 및 전압의 타이밍차트이다.<43>
도 6은 도 1에 도시된 엔진에 결합된 모터제너레이터가 구동되는 경우에 신호 및 전압의 또다른 <44>
타이밍차트이다.
도 7은 크랭킹(cranking) 동작을 나타내는 공선도(collinear chart)이다.<45>
도 8은 본 발명이 적용되는 경우에 DC 전류, 출력전압 및 모터회전수의 타이밍차트이다.<46>
도 9는 본 발명이 적용되지 않는 경우에 DC 전류, 출력전압 및 모터회전수의 타이밍차트이다.<47>
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 모터구동장치의 개략도이다.<48>
도 11은 도 10에 도시된 제어장치(30A)의 기능블럭도이다.<49>
도 12는 도 11에 도시된 컨버터제어수단을 도시한 기능블럭도이다.<50>
도 13은 배터리(B)의 배터리 출력 및 배터리 온도간의 관계를 보여주는 도면이다.<51>
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 모터구동장치의 개략도이다.<52>
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도 15는 도 14에 도시된 제어장치의 기능블럭도이다.<53>
도 16은 도 15에 도시된 컨버터제어수단의 기능블럭도이다.<54>
도 17은 도 14에 도시된 엔진에 결합된 모터제너레이터가 역행(力行)모드로 구동되는 경우에 신호 및 전압의 타<55>
이밍차트이다.
도 18은 도 14에 도시된 엔진에 결합된 모터제너레이터가 회생모드로 구동되는 경우에 신호 및 전압의 타이밍차<56>
트이다.
도 19는 도 14에 도시된 엔진에 결합된 모터제너레이터가 구동될 때의 신호 및 전압의 또다른 타이밍차트이다.<57>
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도면
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