KR101113646B1 - 하이브리드 차량의 림프홈 운전 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 림프홈 운전 방법에 관한 것으로서, 모터 제어기 내 전류센서의 고장으로 1개의 전류센서만이 정상 동작 가능한 경우라 하더라도 제한적인 하이브리드 기능이 동작되도록 하여 보다 안정적이고 지속적인 림프홈 운전을 가능하도록 하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, a) 모터 제어기에서 전류센서의 고장을 판별하는 단계와; b) 모터 제어기 내 전류센서 중 1개 상의 전류센서만이 정상 동작하는 것으로 판별되는 경우 모터 속도를 설정속도와 비교하는 단계와; c) 모터 속도가 설정속도 이하인 경우 차량 전장부하에 의해 소모되는 전력량을 고려한 최소한의 모터 제어가 수행되는 2차 림프홈 모드가 선택되는 단계와; d) 차량 전장부하에 의한 소모전력량 및 모터 속도, 정상인 전류센서의 전류값을 기초로 전류센서의 고장이 발생한 나머지 2개 상의 전류값을 추정하고, 정상인 전류센서의 전류값과 추정된 나머지 2개 상의 전류값을 입력으로 하여 모터 제어를 수행하는 2차 림프홈 모드가 수행되는 단계;를 포함하는 하이브리드 차량의 림프홈 운전 방법이 개시된다.

하이브리드 차량, 전류센서, 고장, 림프홈, 소모전력량, 모터 제어

Description

하이브리드 차량의 림프홈 운전 방법{Limphome drive method of hybrid electric vehicle}

본 발명은 하이브리드 차량의 림프홈 운전 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량에서 모터 제어기가 구동모터의 제어를 수행하기 위해 필수적으로 필요한 전류센서의 고장시에 제한적인 하이브리드 기능이 동작되도록 하여 지속적인 림프홈 운전이 가능하도록 하는 하이브리드 차량의 림프홈 운전 방법에 관한 것이다.

일반적으로 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료(가솔린 등 화석연료)를 연소시켜 회전력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 회전력을 얻는 전기모터에 의해 구동하는 차량을 의미하며, 이를 통상 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)이라 부르고 있다.

이러한 하이브리드 차량은 엔진뿐만 아니라 전기모터를 보조동력원으로 채택 하여 연비 향상 및 배기가스 저감을 도모할 수 있는 미래형 차량으로, 연비를 개선하고 환경친화적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여 더욱 활발한 연구가 진행되고 있다.

하이브리드 차량은 엔진과 전기모터(구동모터)를 동력원으로 하여 다양한 구조를 형성할 수 있는데, 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기에너지를 동시에 사용할 수 있어 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다는 장점 때문에 승용차 등에 널리 채택되고 있다.

특히, 엔진과 전기모터의 최적 작동영역을 이용하므로 구동 시스템 전체의 연비를 향상시킴은 물론, 제동시에는 전기모터로 에너지를 회수하므로 효율적인 에너지의 이용이 가능하다.

그리고, 하이브리드 차량에는 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit, HCU)가 탑재되어 있고, 또한 시스템을 구성하는 각 장치별로 제어기를 구비하고 있다.

예컨대, 엔진 작동의 전반을 제어하는 엔진 제어기(Engine Control Unit, ECU), 구동모터 작동의 전반을 제어하는 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)(인버터 포함), 변속기(CVT)를 제어하는 변속기 제어기(Transmission Control Unit, TCU), 배터리 상태를 감시하고 관리하는 배터리 제어기(Battery Management System, BMS), 실내 온도 제어를 담당하는 에어컨 제어기(Full Auto Temperature Controller, FATC) 등이 구비되어 있다.

여기서, HCU는 각 제어기들의 구동 제어 및 하이브리드 운전모드 설정, 그리고 차량 전반의 제어를 담당하는 최상위 제어기로서, 상기한 각 제어기들이 최상위 제어기인 HCU를 중심으로 고속 CAN 통신라인으로 연결되어, 제어기들 상호 간에 정보를 주고받으면서 상위 제어기는 하위 제어기에 명령을 전달하도록 되어 있다.

첨부한 도 1은 하이브리드 차량의 구성을 나타낸 도면으로, 엔진(11), 엔진 제어기(ECU)(12), 구동모터(13), 모터 제어기(MCU)(14), 고전압 배터리(15), 배터리 제어기(BMS)(도시하지 않음), 고전압 차단장치(메인릴레이)(16), 커패시터(17), DC/DC 컨버터(Low Voltage DCDC Converter, LDC)(18), 전장부하(19) 등이 도시되어 있으며, 구동모터(13)는 구동, 충전이 모두 가능하다.

모터 제어기(14)는 구동모터(13)를 제어하여 토크 발생을 통한 구동 및 발전을 수행하며, 제어부(14a), 구동부, 전원부 등으로 구성되어 있다.

한편, 통상적인 하이브리드 차량에서는 상기 구동모터로서 3상 영구자석형 동기 모터(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)를 사용하며, 모터 제어기는 모터 각 상에 흐르는 전류, 모터 내 자석의 위치, 모터 속도, 모터 온도 등을 필수 입력으로 하여 구동모터를 제어한다.

이 중에서 모터 각 상에 흐르는 전류를 측정하기 위해 통상 3개의 전류센서(도 1에서 도면부호 14b, 14c, 14d임, 3상의 전류 검출)를 사용하게 되는데, 3개의 전류센서 중 어느 한 상의 전류센서에 고장이 발생하거나, 본래 2개의 전류센서만을 사용(2상의 전류만 검출)하더라도, 3상의 전류 합이 항상 0이라는 특성(아래 식 참조)에 의해 정상적인 모터 제어가 가능하다.

Iu + Iv + Iw = 0 (1)

여기서, Iu는 U상의 전류, Iv는 V상의 전류, Iw는 W상의 전류를 나타낸다.

상기와 같은 특성에 의해 2개의 전류센서만을 사용하기도 한다.

상기 특성에 의해, 예를 들어, U, V 두 상의 전류센서만을 사용하거나, 3상의 전류 검출 중 W상 1상의 전류센서에 고장이 발생한 경우, 도 2와 같이 고장이 발생한 상(W상)의 전류값을 아래와 같이 대체하여 정상적인 운전을 할 수 있다.

Iw = -Iu - Iv (2)

그러나, 한 상의 전류센서의 고장 중에 다른 한 상의 전류센서에 추가로 고장이 발생하거나, 본래 2개의 전류센서만을 사용하던 중 한 상의 전류센서에 고장이 발생하여 오직 다른 한 상의 전류센서만이 사용 가능하게 된 경우, 더 이상 위와 같은 방법의 정상적인 운전(모터 제어)은 불가능하게 된다.

이러한 경우, 통상적으로 하이브리드 기능을 중지하고 엔진만을 이용해 차량을 주행하는 비상 운전모드, 즉 림프홈(Limphome) 모드로 차량을 가까운 정비소까지 구동시킨다.

이와 같이 종래에는 3상의 전류센서 중 한 상의 전류센서에 고장이 발생하더라도 다른 두 상의 전류값을 이용해 고장이 발생한 상의 전류를 계산하여 정상적인 모터 제어를 수행하지만, 만약 추가로 고장이 발생한 경우(2개 이상의 전류센서가 고장난 경우)에는 하이브리드 기능을 중단하고 엔진만으로 비상 운전을 하는 방법이 이용된다.

그러나, 이 경우에도 엔진 속도를 일정 속도 이상(모터의 역기전압 이상의 전압이 발생하는 속도)으로 유지하여 배터리를 강제 충전하도록 하지 않으면 고전압 배터리가 방전되어 더 이상 12V 저전압 배터리를 충전할 수 없게 되며, 결국엔 엔진만을 이용한 림프홈 운전도 불가능하게 된다. 고전압 배터리를 통하지 않고 저전압 배터리를 직접 충전하는 경우도 마찬가지이다(특허출원번호 제2006-76040호 참조).

또한 엔진 속도를 일정 속도 이상 유지하더라도 아이들 및 저속 운전 구간에서 과도한 연료 소모가 발생하게 되고, 차량 운전의 불안정성이 증대되게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 한 상의 전류센서의 고장 중에 다른 한 상의 전류센서에 추가로 고장이 발생하거나, 본래 2개의 전류센서만을 사용하던 중 한 상의 전류센서에 고장이 발생하여 오직 다른 한 상의 전류센서만이 사용 가능하게 된 경우라 하더라도 제한적인 하이브리드 기능이 동작되도록 하여 보다 안정적인 림프홈 운전이 가능하도록 하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, a) 모터 제어기에서 전류센서의 고장을 판별하는 단계와; b) 모터 제어기 내 전류센서 중 1개 상의 전류센서만이 정상 동작하는 것으로 판별되는 경우 모터 속도를 설정속도와 비교하는 단계와; c) 모터 속도가 설정속도 이하인 경우 차량 전장부하에 의해 소모되는 전력량을 고려한 최소한의 모터 제어가 수행되는 2차 림프홈 모드가 선택되는 단계와; d) 차량 전장부하에 의한 소모전력량 및 모터 속도, 정상인 전류센서의 전류값을 기초로 전류센서의 고장이 발생한 나머지 2개 상의 전류값을 추정하고, 정상인 전류센서의 전류값과 추정된 나머지 2개 상의 전류값을 입력으로 하여 모터 제어를 수행하는 2차 림프홈 모드가 수행되는 단계;를 포함하는 하이브리드 차량의 림프홈 운전 방법을 제공한다.

여기서, 상기 d) 단계는, 모터 제어기에서 LDC로부터 차량 전장부하에 의한 소모전력량을 수신받는 단계와; 상기 LDC로부터 수신된 소모전력량과 모터 속도로부터 림프홈 운전시의 필요 토크를 결정하는 단계와; 상기 림프홈 운전시의 필요 토크와 모터 속도로부터 전류맵에서 D축, Q축 전류지령을 추출하여 생성하는 단계와; 상기 D축, Q축 전류지령과 정상인 전류센서의 전류값을 이용하여 전류센서의 고장이 발생한 나머지 2개 상의 전류값을 추정하는 단계와; 상기 정상인 전류센서의 전류값과 추정된 나머지 2개 상의 전류값을 입력으로 하여 모터 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 림프홈 운전시의 필요 토크는 LDC로부터 수신된 소모전력량을 모터의 전기각속도로 나누고 이에 설정된 효율값을 곱하여 계산되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 D축, Q축 전류지령과 정상인 전류센서의 전류값으로부터 나머지 2개 상의 전류값을 추정하는 단계는, 상기 D축, Q축 전류지령에 따른 전류값 A'을 계산하는 단계와; 정상인 전류센서의 전류값과 상기 전류값 A'으로부터 노말라이징된 전류 I_norm을 단계와; 상기 전류 I_norm을 아크사인(arcsin)하여 위상 θ를 계산하고, 상기 전류값 A'과 위상 θ로부터 전류센서의 고장이 발생한 나머지 2개 상의 전류값을 계산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전류값 A'과 위상 θ로부터 고장이 발생한 전류센서1, 2의 전류값은 하기 식(E1) 및 식(E2)에 의해 계산되는 것을 특징으로 한다.

(E1): 전류센서1의 전류 = A'ㆍsin(θ+(2/3)π)

(E2): 전류센서2의 전류 = A'ㆍsin(θ-(2/3)π)

이에 따라, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 림프홈 운전 방법에 의하면, 하이브리드 차량의 모터 제어기 내 3상의 전류센서 중 2개의 전류센서가 고장나더라도 제한적인 하이브리드 기능이 동작되도록 하여 보다 안정적이고 지속적인 림프홈 운전이 가능해진다. 본 발명의 림프홈 운전은 차량 전장부하에 의해 소모되는 전력량을 고려한 최소한의 모터 제어가 수행되는 림프홈 운전으로, 1개의 전류센서만이 정상 동작하는 경우에도 안정적인 림프홈 운전이 가능해진다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 하이브리드 차량의 모터 제어기 내 3상의 전류센서 중 2개의 전류센서가 고장나더라도 제한적인 하이브리드 기능이 동작되도록 하여 보다 안정적인 림프홈 운전이 가능하도록 하는 방법에 관한 것이다.

종래에는 하이브리드 차량의 모터 제어기 내 3상의 전류센서 중 2상 이상의 고장이 발생하면 하이브리드 기능의 동작이 불가능하게 되어 엔진만의 구동을 통해 림프홈 운전을 하게 되는데, 이때 엔진 속도를 일정 속도 이상 유지하지 않으면 저 전압 배터리(12V 배터리)를 모두 소모하게 되어 림프홈 운전 시간에 제약을 받게 되고, 엔진 속도를 일정 속도 이상 유지하더라도 운전시 많은 연료 소모와 차량 운전의 불안정성으로 운전자에게 많은 불편과 불안을 주게 된다.

이에 따라, 하이브리드 차량의 모터 제어기 내 전류센서의 고장으로 1개의 전류센서만이 정상적으로 동작하더라도 제한적인 하이브리드 기능에 의한 지속적인 림프홈 운전이 가능하도록 하는 방법을 개시한다. 즉, 한 상의 전류센서의 고장 중 다른 한 상의 전류센서에 추가로 고장이 발생하거나, 본래 2개의 전류센서만을 사용하던 중 한 상의 전류센서에 고장이 발생하여 오직 다른 한 상의 전류센서만이 사용 가능하게 된 경우라 하더라도, 정상인 1개의 전류센서를 이용하여 하이브리드 기능에 의한 림프홈 운전이 가능하도록 하는 것이다.

우선, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전을 위한 장치 구성에 대해 설명하면, 첨부한 도 3은 본 발명에 따른 비상 운전을 위한 장치의 구성을 나타낸 블록도로서, 상기 비상 운전을 위한 장치는, 전류센서의 고장을 판별하는 고장판별부(21), 운전모드를 선택하기 위한 운전모드 선택부(22), 림프홈 모드를 선택하기 위한 림프홈 모드 선택부(23), 차량 전장부하에 의한 LDC 소모전력량 및 모터 속도로부터 림프홈 운전(2차 림프홈 모드)시 필요 토크를 결정하는 림프홈 운전 토크 결정부(24), 상기 필요 토크로부터 전류값 추정을 위한 전류지령을 생성하는 전류지령 생성부(25), 전류센서 고장(2개 상의 전류센서 정상 동작)시 도 2에 나타낸 상 전환 운전을 위해 센서 고장이 발생한 상의 전류값을 계산하는 상 전환 계산부(26) 등을 주된 구성으로 한다.

다음으로, 첨부한 도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 보여주는 전체 순서도이고, 도 5는 도 4의 전체 과정에서 운전모드 선택을 설명하는 순서도이다.

기본적으로, 고장판별부(21)가 모터 제어기 내 전류센서의 고장을 판별하고(S10), 그 결과로부터 운전모드 선택부(22)에 의해 운전모드가 선택된다(S20). 여기서, 각 상(U상, V상, W상)의 전류를 검출하는 전류센서 3개의 고장 여부에 따라 도 4에 나타낸 바와 같이 하이브리드 기능 정지, 림프홈 운전, 상 전환 운전, 하이브리드 기능 정상 동작 중 어느 한 운전모드가 선택되어진다.

운전모드의 선택 과정에서, 도 5에 나타낸 바와 같이 각 상(U상, V상, W상)의 전류를 검출하는 3개의 전류센서가 모두 정상 동작하면, 모터 제어기는 통상의 모터 제어를 수행하여 하이브리드 기능이 정상 동작된다(S34).

반면, 3개의 전류센서가 모두 고장인 경우에는 하이브리드 기능은 정지되고, 이때 전류 검출 및 모터 제어가 불가하므로 종래와 같이 엔진만으로 차량을 구동시키는 비상 운전이 수행된다(S31).

그리고, 3개의 전류센서 중 어느 하나의 전류센서가 고장으로 판별되면, 종래와 같은 상 전환 운전이 수행되며(S33), 이때 상 전환 계산부(26)가 도 2에 나타낸 바와 같이 전류센서의 고장이 발생한 상의 전류값을 나머지 정상의 전류센서로부터 검출된 다른 두 상의 전류값으로부터 계산하게 된다. 결국, 정상의 전류센서에 의해 검출된 2개 상의 전류값과 그로부터 계산된 1개 상의 전류값을 입력으로 하는 모터 제어가 수행됨으로써 정상적인 운전이 이루어지게 된다.

그리고, 도 5에 나타낸 바와 같이 모터 제어기 내 3개의 전류센서 중 2개의 전류센서가 고장으로 판별되는 경우, 즉 모터 제어기 내 전류센서 중 1개 상의 전류센서만이 정상 동작하는 것으로 판별되는 경우에는 본 발명의 림프홈 운전이 선택된다(S32)

첨부한 도 6은 본 발명의 림프홈 운전이 선택된 경우에서 림프홈 모드 선택부가 구동모터의 속도에 따라 림프홈 모드를 선택하는 과정을 나타낸 순서도로서, 모터 속도를 설정속도(A[rpm])와 비교하여(S41), 모터 속도가 설정속도보다 높은 경우에는 모터 제어를 하지 않는 1차 림프홈 모드가 선택되고(S50), 모터 속도가 설정속도 이하인 경우에는 차량 전장부하에 의해 소모되는 전력량을 고려한 최소한의 모터 제어가 수행되는 2차 림프홈 모드가 선택된다(S60).

첨부한 도 7은 본 발명에서 1차 림프홈 모드를 나타낸 순서도이고, 도 8은 2차 림프홈 모드에서 전류센서가 고장난 상의 전류값을 추정하는 과정을 나타낸 순서도이다.

1차 림프홈 모드에서는 모터 제어가 중단되고(S51,S52), PWM 오프(off) 상태에서 역기전압에 의한 저전압 배터리(12V 배터리)의 강제 충전이 이루어진다(S53,S54). 반면 2차 림프홈 모드에서는 차량 전장부하에 의한 LDC 소모전력량 및 모터 속도(전기각속도), 정상의 전류센서에 의해 검출된 검출값을 기초로 하여 전류센서의 고장이 발생한 나머지 두 개 상의 전류값을 추정하고, 정상의 전류센서에 의해 검출된 전류값과 상기의 추정된 전류값을 이용해 림프홈 운전을 위한 모터 제어를 수행한다(제한적인 하이브리드 기능 동작에 의한 림프홈 운전 수행).

첨부한 도 9는 본 발명에서 LDC 소모전력량으로부터 전류지령을 생성하는 과정을 설명하는 순서도로서, 도시된 바와 같이, 모터 제어기가 LDC로부터 차량 전장부하에 의한 소모전력량(P)을 수신받게 되고(S71), 이에 림프홈 운전 토크 결정부(24)가 LDC로부터 수신된 소모전력량(P)과 모터 속도(전기각속도)(ω), 효율(이는 미리 설정된 값임)(η)로부터 림프홈 운전시 필요 토크, 즉 림프홈 운전 토크(T_req)를 결정하게 된다(S72). 이후 전류지령 생성부(25)가 상기와 같이 결정된 림프홈 운전 토크(T_req)와 모터 속도(ω)로부터 전류맵에서 D축, Q축 전류지령(I_d ^*, I_q ^*)을 추출하게 된다(S73).
즉, 전류맵에서 보간법(Interpollation)을 이용하여 D축 전류지령(I_d ^*)과 Q축 전류지령(I_q ^*)을 추출하게 된다.
여기서, 상기 전류맵은 실험에 의해 엔진의 회전수와 토크지령값에 해당하는 최적의 모터전류값을 추출하여 구한 맵을 의미하며, 보통 전류맵은 X축은 속도이고, Y축은 토크지령이며, 이때의 전류맵 보간함수는 모터속도와 토크지령이 입력이고, 출력은 D축 전류지령과 Q축 전류이다.

상기 림프홈 운전 토크는 림프홈 운전 토크 결정부(24)가 LDC로부터 저전압 배터리(12V 배터리)의 소모전력량(P)을 받아 아래의 식과 같이 모터의 전기각속도(ω)로 나누어 계산해낸다.

T_req = P/ω×η (3)

(여기서, P는 저전압 배터리의 소모전력량, ω는 모터의 전기각속도, η는 효율(통상 95%)임)

상기와 같이 계산된 토크(T_req)와 모터의 전기각속도(ω)를 입력으로 하여 전류맵으로부터 D축, Q축 전류지령(I_d ^*, I_q ^*)을 생성한다.

이후 상기와 같이 생성된 D축, Q축 전류지령(I_d ^*, I_q ^*)과 정상인 전류센서에 의해 검출된 전류값을 이용하여 센서 고장으로 검출이 불가한 2개 상의 전류값(즉, 전류센서가 고장난 2개 상의 전류값)을 추정하고, 이 추정된 2개 상의 전류값과 정상의 전류센서에 의해 검출된 나머지 1개 상의 전류값을 이용하여 2차 림프홈 모드 운전을 위한 모터 제어를 수행한다

상기의 2차 림프홈 모드 운전에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는, 3개의 전류센서 중 2개의 전류센서에 고장이 발생하여 오직 1개의 전류센서만이 사용 가능하게 된 경우, 정상인 전류센서에 의해 검출된 1개 상의 전류값과 추정된 2개 상의 전류값을 이용해 모터 제어를 수행하여 제한적인 하이브리드 기능의 림프홈 운전을 실시한다. 이때, 아래와 같은 3상 영구자석형 동기모터의 특성을 이용한다.

각 상의 전류는 서로 120°의 위상차를 갖는다. 즉, θ, θ1, θ2가 3개 상의 각 위상이라 하면 θ, θ1=θ+(2/3)π, θ2=θ-(2/3)π가 된다.

또한 정상적인 한 상의 전류센서에 의해 측정된 전류는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

정상적인 전류센서의 측정 전류 = Aㆍsinθ (4)

(여기서, A는 전류의 진폭임)

이때, 실제 전류의 위상과 현재 모터 속도로부터 얻은 위상 간에는 다음과 같이 θ'의 차이가 존재한다.

θ = ωㆍt - θ' (5)

(여기서, ω는 모터의 전기각속도, t는 샘플링 시간임)

그리고, ω는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

ω = Vm×60/2π×P (6)

(여기서, Vm은 모터(또는 직결된 엔진)의 회전속도, P는 모터의 극수임)

또한 정상적으로 동작하는 전류센서로부터 측정된 전류의 값을 I_measure라 한다면, 그로부터 다음과 같이 노말라이징된 전류 I_norm을 구할 수 있다.

I_norm = I_measure/A' (7)

그리고, θ는 다음과 같이 구할 수 있다.

θ = arcsin(I_norm) (8)

이때, 전류지령에 의해 발생할 전류의 크기를 A'이라 하면, 이는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

A' = SQRT{(I_d ^*)² + (I_q ^*)²} (9)

(여기서, I_d ^*는 D축 전류지령, I_q ^*는 Q축 전류지령임)

한편, 센서의 고장이 발생한 두 상의 전류는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

고장 발생한 전류센서1의 전류 = A'ㆍsin(θ+(2/3)π) (10)

고장 발생한 전류센서2의 전류 = A'ㆍsin(θ-(2/3)π) (11)

즉, 3상에 흐르는 전류는 상기의 식(3), 식(9), 식(10)이 되는 것이다.

이때, 안정성을 높이기 위해 모터 제어에 필요한 여러 입력 값들을 제한할 수 있는데, 예를 들어 온도, 전압 등을 통한 보상 제어는 실시하지 않는 등의 선택이 가능하다.

또한 모터 속도가 높은 경우 제어의 불안정성이 높아지므로, 모터 속도가 모터의 역기전압 이상의 전압이 발생되는 설정속도(A[rpm])보다 높은 경우, 자연 강제 충전이 발생하므로, 2차 림프홈 모드 운전은 종료하고 1차 림프홈 모드 운전을 실시한다.

도 8을 참조하여 2차 림프홈 모드에서 전류센서가 고장난 상의 전류값을 추정하는 과정을 설명하면, 우선 2차 림프홈 모드 진입 후 모터 제어가 개시되고(S61,S62), PWM 온(on) 상태에서 도 9의 과정을 통해 생성된 D축, Q축 전류지령으로부터 상기 식(9)와 같이 전류지령에 따른 전류값 A'를 계산한다(S63,S64). 이어 전류값 A'과 정상인 전류센서에 의해 검출된 전류값으로부터 상기 식(7)과 같이 노말라이징된 전류 I_norm을 계산한다(S65).

이어 상기와 같이 계산된 전류 I_norm을 이용하여 상기 식(8)과 같이 위상 θ를 산출해내고(S66), 상기 전류값 A'과 위상 θ로부터 상기 식(10), 식(11)과 같이 센서의 고장이 발생한 2개 상의 전류값을 산출해낸다(S67).

이와 같이 하여, 정상인 전류센서에 의해 검출된 1개 상의 전류값과 상기와 같이 산출된 2개 상의 전류값을 이용하여 모터 제어를 수행하며, 이에 제한적인 하 이브리드 기능의 림프홈 운전이 가능해진다.

이러한 림프홈 운전은 차량 전장부하에 의해 소모되는 전력량을 고려한 최소한의 모터 제어가 수행되는 림프홈 운전으로, 결국 상술한 바와 같이 1개의 전류센서만이 정상 동작하는 경우에도 안정적인 림프홈 운전이 가능해진다.

도 1은 하이브리드 차량의 구성을 나타낸 도면,

도 2는 하이브리드 차량에서 전류센서의 고장시에 상 전환 계산이 이루어짐을 나타낸 순서도,

도 3은 본 발명에 따른 비상 운전을 위한 장치의 구성을 나타낸 블록도,

도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 비상 운전 방법을 보여주는 전체 순서도,

도 5는 도 4의 전체 과정에서 운전모드 선택을 설명하는 순서도,

도 6은 본 발명의 림프홈 운전이 선택된 경우에서 림프홈 모드 선택부가 구동모터의 속도에 따라 림프홈 모드를 선택하는 과정을 나타낸 순서도,

도 7은 본 발명에서 1차 림프홈 모드를 나타낸 순서도,

도 8은 본 발명의 2차 림프홈 모드에서 전류센서가 고장난 상의 전류값을 추정하는 과정을 나타낸 순서도,

도 9는 본 발명에서 LDC 소모전력량으로부터 전류지령을 생성하는 과정을 설명하는 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 엔진 12 : ECU

13 : 구동모터 14 : 모터 제어기

14b, 14c, 14d : 전류센서 15 : 고전압 배터리

18 : LDC 21 : 고장판별부

22 : 운전모드 선택부 23 : 림프홈 모드 선택부

24 : 림프홈 운전 토크 결정부 25 : 전류지령 생성부

26 : 상 전환 계산부

Claims (5)

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2. a) 모터 제어기에서 전류센서의 고장을 판별하는 단계;

   b) 모터 제어기 내 전류센서 중 1개 상의 전류센서만이 정상 동작하는 것으로 판별되는 경우 모터 속도를 설정속도와 비교하는 단계;

   c) 모터 속도가 설정속도 이하인 경우 차량 전장부하에 의해 소모되는 전력량을 고려한 최소한의 모터 제어가 수행되는 2차 림프홈 모드가 선택되는 단계;

   d) 정상인 전류센서에 의해 검출된 1개 상의 전류값과 고장난 전류센서의 추정된 2개 상의 전류값을 이용하여 모터 제어를 수행하는 단계로서,

   림프홈 운전 토크와 모터의 전기각속도를 입력으로 하여 실험에 의해 구한 전류맵으로부터 보간법을 이용하여 출력에 해당하는 D축 전류지령(I_d ^*) 및 Q축 전류지령(I_q ^*)을 생성하고,

   상기 D축 전류지령(I_d ^*) 및 Q축 전류지령(I_q ^*)과 정상인 전류센서의 전류값을 이용하여 전류센서의 고장이 발생한 나머지 2개 상의 전류값을 추정하되,

   상기 D축 전류지령(I_d ^*)과 Q축 전류지령(I_q ^*)으로부터 아래의 식 (9)로 전류값 A'를 계산하고, 상기 전류값 A'와 정상인 전류센서의 전류값(Imeasure)으로부터 아래의 식 (7)로 노말라이징된 전류 Inorm을 구하고, 상기 전류 Inorm을 이용하여 아래의 식 (8)로 위상 θ를 산출하고, 상기 전류값 A'와 위상 θ로부터 아래의 식 (10),(11)로 고장난 전류센서의 2개 상의 전류값을 계산하여,

   정상인 전류센서에 의해 검출된 1개 상의 전류값과 고장난 전류센서의 추정된 2개 상의 전류값을 입력으로 하여 모터 제어를 수행하는 2차 림프홈 모드가 수행되는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 림프홈 운전 방법.

   식 (9) : A' = SORT{(I_d ^*)² + (I_q ^*)²}

   식 (7) : Inorm = Imeasure/A'

   식 (8) : θ = arcsin(Inorm)

   식 (10) : 고장이 발생한 전류센서1의 전류 = A'ㆍsin(θ+(2/3)π)

   식 (11) : 고장이 발생한 전류센서2의 전류 = A'ㆍsin(θ-(2/3)π)
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 림프홈 운전시의 필요 토크는 LDC로부터 수신된 소모전력량을 모터의 전기각속도로 나누고 이에 설정된 효율값을 곱하여 계산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 림프홈 운전 방법.
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