[논문]EV 파워트레인에서 IPMSM의 토크 제어를 통한 에너지 변환에 관한 연구

백수황

doi:10.13067/jkiecs.2021.16.5.845

EV 파워트레인에서 IPMSM의 토크 제어를 통한 에너지 변환에 관한 연구
A study on Energy Conversion through Torque Control of IPMSM in EV Powertrain 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.16 no.5, 2021년, pp.845 - 850

백수황 (상명대학교 휴먼지능로봇공학과)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 전기 자동차(EV : Electric Vehicle) 파워트레인의 에너지 변환 특성과 설계를 수행하였다. 그리고 EV 파워트레인의 동력원으로서 영구자석 매입형 동기 모터(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)를 대상으로 하였으며 제어를 수행하였다. IPMSM을 구동하기 위해서는 두 가지 영역인 일정한 토크와 일정한 출력(약계자) 영역이 사용되며, IPMSM을 위한 제어 시스템의 설계는 d-q 레퍼런스 프레임(벡터 제어)을 바탕으로 구성하였다. IPMSM의 두 영역에서 나타나는 모터 토크의 정적 특성을 결정하기 위해 IPMSM의 토크제어 시스템과 d축 전류 제어 시스템을 제안 및 구현하였다. 특성해석을 위해서 Matlab-Simulink 소프트웨어를 사용하였다. 최종적으로 실제 차량 사양을 기준으로 EV 차량 레벨 조건으로 변경하여 파워트레인 모델에 IPMSM을 적용하였으며 제안된 제어 시스템의 시뮬레이션 결과를 수행했고 특성을 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the energy conversion characteristics and design of electric vehicle (EV: Electric Vehicle) powertrain were performed. An interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) was targeted as a power source for the EV powertrain, and control was performed. In order to drive the IPMSM, two regions are considered: a constant torque and a constant output (field-weakening) region. The design of the control system for IPMSM was constructed based on the d-q reference frame (vector control). To determine the static characteristics of motor torque appearing in two areas of IPMSM, a torque control system and a d axis current control system of IPMSM were implemented and proposed. Matlab-Simulink software was used for characteristic analysis. Finally, by applying IPMSM to the powertrain model under the actual EV vehicle level conditions, simulation results of the proposed control system were performed and characteristics were analyzed.

주제어

표/그림 (8)

표 표 1. IPMSM의 파라미터 목록 Table 1. List of IPMSM parameters
그림 그림 1. IPMSM의 제어특성(i_sd≠0). Fig. 1 Control characteristics of IPMSM (i_sd≠0)
그림 그림 2. EV 애플리케이션 및 IPMSM 모터 제어 시스템의 개략도 Fig. 2 Schematic diagram of the IPMSM motor control system and EV application
그림 그림 3. 단순화된 IPMSM의 전자기 토크 제어 시스템의 개략도 Fig. 3 Schematic diagram of the electromagnetic torque control system of the simplified IPMSM
그림 그림 4. IPMSM의 d축 전류 제어 시스템의 개략도 Fig. 4 Schematic diagram of the current control system in the d axis of the IPMSM
그림 그림 6. 차량에 작용하는 힘(자동차 바퀴의 견인력) Fig. 6 The force acting on the vehicle (Traction force of the car's wheels)
그림 그림 5. Fisker Karma의 IPMSM 성능 Fig. 5 IPMSM Performance of Fisker Karma
표 표 2. Fisker Karma 차량 파라미터 Table 2. Fisker Karma vehicle parameters

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