KR20150109154A - High voltage inverter and diagnostic device for it - Google Patents

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KR20150109154A
KR20150109154A KR1020140032243A KR20140032243A KR20150109154A KR 20150109154 A KR20150109154 A KR 20150109154A KR 1020140032243 A KR1020140032243 A KR 1020140032243A KR 20140032243 A KR20140032243 A KR 20140032243A KR 20150109154 A KR20150109154 A KR 20150109154A
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Abstract

A high voltage inverter according to the present invention includes a power unit which switches DC power supplied from a high voltage DC input terminal to AC power, a control unit which receives driving power from the high voltage DC input terminal and controls the switching operation of the power unit, a diagnosing unit which receives the driving power from a low voltage DC input terminal and diagnoses the abnormality of the power unit, and a diagnosis switch which connects or disconnect the diagnosing unit and the high voltage DC input terminal.

Description

고전압 인버터 및 고전압 인버터용 진단 장치{HIGH VOLTAGE INVERTER AND DIAGNOSTIC DEVICE FOR IT}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a high voltage inverter and a diagnostic device for a high voltage inverter,

본 발명은 모터 구동용으로 고전압 전원을 사용하는 고전압 인버터에 관한 것으로, 특히, 동력용 고전압 전원과 통신용 저전압 전원이 공급되는 차량에서 모터를 구동하기 위한 고전압 인버터에 관한 것이다.
The present invention relates to a high voltage inverter using a high voltage power source for driving a motor, and more particularly to a high voltage inverter for driving a motor in a vehicle in which a high voltage power source and a communication low voltage power source are supplied.

차량에 사용되는 기존 전동 압축기용 인버터는 고전압과(HV) 저전압(LV) 두 가지 사양의 전원을 사용하고 있다. Conventional inverters for automotive compressors use two types of power sources: high voltage and low voltage (LV).

전자동 온도 조절장치(FATC : Full Automatic Temperature Control )와의 통신 및 전동 압축기 구동을 위해서는 DSP(Digital Signal Processor)가 동작해야 한다. 상기 DSP는 고전압 계통에서 전원을 사용하고 있으며, 차량 시스템의 CAN(Controller Area Network) 통신 라인은 저전압 체계로 구성되어 있다.DSP (Digital Signal Processor) must be operated to communicate with FATC (Full Automatic Temperature Control) and motor compressor. The DSP uses a power supply in a high voltage system, and a CAN (Controller Area Network) communication line of a vehicle system has a low voltage system.

이로 인해 현재 전동압축기 인버터는 고전압과 저전압이 모두 인가되어야 통신 및 압축기 구동이 가능하다.As a result, current motor compressor inverters are required to operate both communication and compressor by applying both high voltage and low voltage.

그런데, 전동 압축기 인버터 내 DC 링크 커패시터 또는 정류 스위치 소자인 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)가 손상된 경우, 고전압 라인에서 쇼트(short)가 발생될 수 있다. 이 경우, 차량의 전반적인 고전압 전원에서 문제가 발생될 수 있으며, 예컨대, 차량의 시동시 충분한 고전압이 인가되지 않아 시동 실패를 야기할 수 있다.However, if the DC link capacitor in the motor compressor inverter or the IGBT (insulated gate bipolar mode transistor), which is a rectifying switch element, is damaged, a short may occur in the high voltage line. In this case, a problem may occur in the overall high-voltage power source of the vehicle, for example, a sufficient high voltage may not be applied at the start of the vehicle, which may cause the start failure.

이 경우, 고전압 계통에서 전원을 인가받는 상기 전동 압축기 측 DSP도 전원 부족으로 동작하지 않게 되며, 이에 따라, 상기 DSP의 임무 중 하나인 상기 전동 압축기 인버터에 대한 문제 진단을 할 수 없게 된다. 또한, 상기 DSP가 동작하지 않으면, 전자동 온도 조절장치(FATC)와 통신을 수행할 수 없다는 문제도 발생한다.In this case, the motor compressor side DSP receiving power from the high voltage system also does not operate due to a power shortage, thereby making it impossible to diagnose the problem of the motor compressor inverter, which is one of the tasks of the DSP. In addition, if the DSP does not operate, there is a problem that communication with the FATC can not be performed.

즉, 고전압 및 저전압 두 가지 전원이 모두 인가되어야 통신 및 구동이 가능한 종래 기술의 인버터 체계에서는, 고전압 측에서 쇼트가 발생해도, 인버터측 DSP에 전원 미인가로 인하여 문제 상황 파악 및 통신이 불가능하여, 차량의 중앙 제어부에서는 상기 쇼트로 인한 시동 불능이 발생해도 원인 파악을 할 수 없게 된다.
That is, in the inverter system of the related art in which both the high voltage and the low voltage are both applied, communication and driving can be performed. Even if a short circuit occurs on the high voltage side, Even if the start of the vehicle can not be started due to the short circuit, it is impossible to grasp the cause.

한국공개특허 2013-0080281호Korean Patent Publication No. 2013-0080281

본 발명은 고전압 전원에서 문제가 발생되어도 저전압 전원으로 통신이 가능한 고전압 인버터를 제공하고자 한다.It is an object of the present invention to provide a high voltage inverter capable of communicating with a low voltage power supply even if a problem occurs in a high voltage power supply.

또는, 본 발명은 인버터의 고전압 영역에서 발생된 문제 상황을 차량의 제어 장치에서 판단할 수 있는 고전압 인버터를 제공하고자 한다.
Alternatively, the present invention intends to provide a high voltage inverter capable of judging a problem situation occurring in a high voltage region of an inverter in a control apparatus of a vehicle.

본 발명의 일 측면에 따른 고전압 인버터는, 고전압 직류 입력단에서 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 스위칭하는 파워부; 상기 고전압 직류 입력단에서 구동 전력을 인가받으며, 상기 파워부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부; 저전압 직류 입력단에서 구동 전력을 인가받으며, 상기 파워부의 이상 여부를 진단하는 진단부; 및 상기 진단부와 상기 고전압 직류 입력단을 연결 또는 단절시키는 진단 스위치를 포함할 수 있다.A high voltage inverter according to one aspect of the present invention includes: a power unit for switching DC power supplied from a high voltage DC input terminal to AC power; A control unit receiving drive power from the high voltage DC input terminal and controlling a switching operation of the power unit; A diagnostic unit for receiving a driving power from a low voltage DC input terminal and diagnosing an abnormality of the power unit; And a diagnostic switch for connecting or disconnecting the diagnosis unit and the high-voltage DC input terminal.

여기서, 상기 진단부는, 상기 저전압 직류 입력단으로부터 구동 전력을 획득하기 위한 전력 획득부; 및 상기 제어부와의 통신 및 차량의 CAN 통신을 수행하는 통신 모듈을 포함할 수 있다.Here, the diagnosis unit may include: a power obtaining unit for obtaining driving power from the low voltage DC input terminal; And a communication module for performing communication with the control unit and CAN communication with the vehicle.

여기서, 상기 진단 스위치는, 상기 통신 모듈과 상기 고전압 직류 입력단을 일시적으로 연결시키되, 상기 고전압 직류 입력단에 상기 고전압 직류가 인가되지 않는 진단 시간 동안 닫히며, 상기 고전압 직류 입력단에 상기 고전압 직류가 인가되는 동안 열려 있을 수 있다.Here, the diagnosis switch may be configured to temporarily connect the communication module and the high-voltage DC input terminal, and to close the diagnosis module when the high-voltage DC input is not applied to the high-voltage DC input terminal, Can be open for a while.

여기서, 상기 통신 모듈은, 상기 진단 스위치가 닫혔을 때 상기 고전압 직류 입력단으로 테스트 펄스를 인가하고 수신받을 수 있다.Here, the communication module may receive and receive a test pulse to the high-voltage DC input terminal when the diagnostic switch is closed.

여기서, 상기 제어부는, 상기 고전압 직류 입력단으로부터 구동 전력을 획득하기 위한 전력 획득부; 상기 파워부의 스위칭 소자들에 스위칭 신호를 출력하는 게이트 드라이버; 및 상기 게이트 드라이버의 동작을 제어하고, 상기 진단부와 통신을 수행하는 프로세서를 포함할 수 있다.Here, the controller may include: a power acquiring unit for acquiring driving power from the high-voltage DC input terminal; A gate driver for outputting a switching signal to the switching elements of the power unit; And a processor for controlling operation of the gate driver and performing communication with the diagnosis unit.

여기서, 상기 제어부와 상기 진단부가 절연된 상태로 데이터 통신을 수행하도록 포토 커플러를 더 포함할 수 있다.Here, the control unit and the diagnosis unit may further include a photo coupler to perform data communication in an insulated state.

여기서, 상기 고전압 직류 입력단에 배치된 입력단 축전 소자를 더 포함하며, 상기 진단부는 상기 입력단 축전 소자의 이상 여부를 진단할 수 있다.The diagnosis unit may further include an input stage power storage element disposed at the high voltage DC input terminal, and the diagnosis unit may diagnose abnormality of the input stage power storage element.

여기서, 상기 파워부는, 상기 제어부의 신호가 베이스로 인가되어, 콜렉터와 에미터로 흐르는 전류가 모터로 공급되는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)를 포함할 수 있다.Here, the power unit may include an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT) to which a signal of the control unit is applied to the base and a current flowing to the collector and the emitter is supplied to the motor.

여기서, 상기 파워부는, 3상으로 스위칭된 전력을 공조용 압축기를 구동하기 위한 3상 모터로 공급할 수 있다.
Here, the power unit may supply the three-phase switched electric power to the three-phase motor for driving the air conditioning compressor.

본 발명의 다른 측면에 따른 고전압 인버터용 진단 장치는, 저전압 직류 입력단으로부터 구동 전력을 획득하기 위한 전력 획득부; 고전압 직류 입력단으로부터 구동 전력을 공급받는 인버터 제어부와의 통신 및 차량의 CAN 통신을 수행하는 통신 모듈; 및 상기 통신 모듈과 상기 고전압 직류 입력단을 일시적으로 연결시키는 진단 스위치를 포함하되, 상기 통신 모듈은 상기 진단 스위치가 닫혔을 때 상기 고전압 직류 입력단으로 테스트 펄스를 인가하고 수신받을 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a diagnostic apparatus for a high-voltage inverter, comprising: a power obtaining unit for obtaining a drive power from a low-voltage DC input terminal; A communication module for performing communication with an inverter control unit that receives driving power from a high-voltage DC input terminal and CAN communication of the vehicle; And a diagnostic switch for temporarily connecting the communication module and the high-voltage DC input terminal, wherein the communication module can receive and receive a test pulse from the high-voltage DC input terminal when the diagnostic switch is closed.

여기서, 상기 통신 모듈은 상기 수신받은 테스트 펄스를 분석하여 상기 고전압 직류 입력단 쪽의 이상 여부를 판단하며, 판단한 이상 여부를 상기 CAN 통신으로 차량의 제어 장치로 전달할 수 있다.Here, the communication module analyzes the received test pulse to determine whether there is an abnormality on the high-voltage DC input side, and can transmit the determined abnormality to the control device of the vehicle through the CAN communication.

여기서, 상기 통신 모듈은, 포토 커플러를 경유하여 상기 인버터 제어부와 통신을 수행할 수 있다.
Here, the communication module may perform communication with the inverter control unit via a photocoupler.

상기 구성에 따른 본 발명의 고전압 인버터를 실시하면, 고전압 전원에서 문제가 발생되어도 저전압 전원으로 통신이 가능한 이점이 있다.The high voltage inverter of the present invention according to the above configuration has an advantage that communication can be performed with a low voltage power supply even if a problem occurs in the high voltage power supply.

또는, 본 발명의 고전압 인버터는 인버터의 고전압 영역에서 발생된 문제 상황을 차량의 제어 장치에서 판단할 수 있도록 하는 이점이 있다.
Alternatively, the high-voltage inverter of the present invention has an advantage in that the control apparatus of the vehicle can judge a problem situation occurring in the high-voltage region of the inverter.

도 1은 저전압 영역과 고전압 영역이 절연된 형태의 고전압 인버터를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 인버터에서 테스트 과정을 도시한 블록도.
도 3은 도 2의 고전압 인버터의 고전압 영역에 이상이 발생한 경우의 테스트 신호의 흐름을 도시한 블록도.1 is a block diagram showing a high voltage inverter in which a low voltage region and a high voltage region are insulated.
2 is a block diagram illustrating a test procedure in a high-voltage inverter according to an embodiment of the present invention;
3 is a block diagram showing a flow of a test signal when an abnormality occurs in a high voltage region of the high voltage inverter of FIG.

도 1은 저전압 영역과 고전압 영역이 절연된 형태의 고전압 인버터를 도시한 것이다.1 shows a high voltage inverter in which a low voltage region and a high voltage region are insulated.

상기 고전압 영역에는, 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)에 배치된 직류 링크 커패시터(10); 상기 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)에서 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 스위칭하는 6개의 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6)를 구비한 파워부(20); 상기 파워부(20)의 IGBT들(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6)에 스위칭 신호를 출력하는 게이트 드라이버(56); 상기 게이트 드라이버(56)의 동작을 제어하고, 저전압 영역과 통신을 수행하는 DSP(54); 상기 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)으로부터 중간 전압 직류 전원을 생성하는 제1 SMPS(51); 상기 중간 전압 직류 전원으로부터 상기 DSP(54)를 구동하기 위한 직류 전원을 생성하는 제2 SMPS(52)가 구비된다.The high voltage region includes a DC link capacitor (10) disposed at a high voltage DC input terminal (HV +, HV-); (IGBTs) (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, and ST6) for switching DC power supplied from the high voltage DC input terminals (HV +, HV-) 20); A gate driver 56 for outputting a switching signal to the IGBTs ST1, ST2, ST3, ST4, ST5 and ST6 of the power unit 20; A DSP (54) for controlling the operation of the gate driver (56) and communicating with the low voltage region; A first SMPS 51 for generating an intermediate voltage DC power from the high voltage DC input terminals HV + and HV-; And a second SMPS 52 for generating a DC power source for driving the DSP 54 from the intermediate voltage DC power source.

상기 저전압 영역에는, 저전압 직류 입력단(LV+, LV-)으로부터 구동 전력을 획득하기 위한 저전압 전력 획득부(80); 상기 저전압 전력 획득부(80)로부터 구동 전력을 공급받아서 상기 제어부와의 통신을 수행하고 차량의 CAN 통신을 수행하는 CAN 통신기(70)를 포함할 수 있다.In the low voltage region, a low voltage power obtaining portion 80 for obtaining driving power from the low voltage DC input terminals (LV +, LV-); And a CAN communication device 70 that receives driving power from the low voltage power obtaining part 80 and performs communication with the control part and performs CAN communication of the vehicle.

도시한 고전압 인버터는 고전압 영역에 위치한 상기 DSP(54)와, 저전압 영역에 위치한 상기 CAN 통신기(70)가 절연된 상태로 데이터 통신을 수행하도록 포토 커플러(60)를 구비할 수 있다.The illustrated high voltage inverter may include the DSP 54 located in a high voltage region and the photo coupler 60 to perform data communication in an insulated state of the CAN communication device 70 located in a low voltage region.

도시한 고전압 인버터에서는 상기 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)으로 전력이 공급되지 않거나, 직류 링크 커패시터(10) 또는 IGBT(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6)에 쇼트가 발생하면, 상기 DSP(54)가 동작하지 않아, 일체의 데이터 처리 작업을 수행할 수 없다.
When no power is supplied to the high voltage DC input terminals (HV +, HV-) or a short circuit occurs in the DC link capacitor (10) or the IGBTs (ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6) The DSP 54 does not operate, so that it is not possible to perform any data processing operation.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하겠다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 인버터를 도시한다. 도시한 고전압 인버터는, 고전압 영역 및 저전압 영역이 서로 절연되어 있다. 2 shows a high voltage inverter according to an embodiment of the present invention. In the illustrated high voltage inverter, the high voltage region and the low voltage region are insulated from each other.

상기 고전압 영역에는, 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)에 배치된 입력단 축전 소자(310); 상기 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)에서 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 스위칭하는 파워부(320); 및 상기 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)에서 구동 전력을 인가받으며, 상기 파워부(320)의 스위칭 동작을 제어하는 제어부(350)가 구비될 수 있다.The high-voltage region includes an input-side power storage device 310 disposed at the high-voltage DC input terminals (HV +, HV-); A power unit 320 for switching the DC power supplied from the high voltage DC input terminals HV + and HV- to the AC power; And a control unit 350 receiving driving power from the high voltage DC input terminals HV + and HV- and controlling the switching operation of the power unit 320.

상기 저전압 영역에는, 저전압 직류 입력단(LV+, LV-)에서 구동 전력을 인가받으며, 상기 파워부(320)의 이상 여부를 진단하는 진단부; 및 상기 진단부와 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)을 연결 또는 단절시키는 진단 스위치(366, 367)가 구비될 수 있다.A diagnosis unit for receiving a driving power from a low voltage DC input terminal (LV +, LV-) and diagnosing an abnormality of the power unit (320); And diagnosis switches 366 and 367 for connecting or disconnecting the diagnosis unit and the high voltage DC input terminals HV + and HV-.

도시한 진단부는, 상기 저전압 직류 입력단(LV+, LV-)으로부터 구동 전력을 획득하기 위한 저전압 전력 획득부(380); 상기 제어부와의 통신을 수행하는 통신용 마이컴(390); 차량의 CAN 통신을 수행하는 CAN 통신기(370)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 통신용 마이컴(390) 및 CAN 통신기(370)를 하나의 통신 모듈로 볼 수 있으며, 구현에 따라서는 하나의 하드웨어로 구성될 수도 있다. 상기 통신용 마이컴(390) 및 CAN 통신기(370)는 상기 저전압 전력 획득부(380)로부터 구동 전력을 공급받을 수 있다.The diagnosis unit includes a low-voltage power obtaining unit 380 for obtaining driving power from the low-voltage DC input terminals (LV +, LV-); A communication microcomputer 390 for communicating with the control unit; And a CAN communicator 370 for performing CAN communication of the vehicle. Here, the communication microcomputer 390 and the CAN communication device 370 can be regarded as one communication module, and the communication microcomputer 390 and the CAN communication device 370 can be constituted by one hardware depending on the implementation. The communication microcomputer 390 and the CAN communicator 370 can receive driving power from the low voltage power obtaining unit 380. [

구현에 따라, 상기 진단 스위치(366, 367)를 통해 상기 테스트 펄스가 흐르는 경로 상에 소정의 저항값을 가지는 전류 센싱용 션트 저항 소자(365)를 구비할 수 있다. 예컨대, 상기 테스트 펄스 인가 후 상기 션트 저항(365)에 흐르는 전류를 측정하여 쇼트 여부를 판단할 수 있다.According to the implementation, a current sensing shunt resistive element 365 having a predetermined resistance value may be provided on the path through which the test pulse flows through the diagnostic switches 366 and 367. For example, after the application of the test pulse, the current flowing in the shunt resistor 365 may be measured to determine whether or not a short circuit is present.

상기 입력단 축전 소자(310)는 도시한 바와 같이 하나 이상의 직류 링크 커패시터로 이루어질 수 있으며, 상기 진단부는 상기 입력단 축전 소자의 이상 여부, 구체적으로 상기 직류 링크 커패시터의 쇼트 여부를 진단할 수 있다.The input stage power storage device 310 may include at least one DC link capacitor, and the diagnosis unit may diagnose an abnormality of the input stage power storage device, specifically, whether the DC link capacitor is short-circuited.

도시한 고전압 인버터는 고전압 영역에 위치한 상기 제어부(350)와, 저전압 영역에 위치한 상기 진단부가 절연된 상태로 데이터 통신을 수행하도록 포토 커플러(360)를 구비할 수 있다.
The illustrated high voltage inverter may include the control unit 350 located in a high voltage region and the photo coupler 360 to perform data communication in an insulated state in a low voltage region.

도시한 고전압 인버터는 저전압 영역에 위치한 진단부가 상기 고전압 영역의 이상 여부를 진단하는데, 이를 위해, 상기 진단 스위치(366, 367)는, 상기 통신용 마이컴(390)과 상기 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)을 소정의 진단 시간 동안 일시적으로 연결시키며, 상기 통신용 마이컴(390)은, 상기 진단 스위치가 닫혔을 때 상기 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)으로 테스트 펄스를 인가한다. The diagnosis switches 366 and 367 are connected to the communication microcomputer 390 and the high voltage direct current input terminals HV + and HV- ) For a predetermined diagnosis time, and the communication microcomputer 390 applies a test pulse to the high voltage DC input terminals (HV +, HV-) when the diagnostic switch is closed.

상기 통신용 마이컴(390)은, 상기 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)으로 고전압 전력이 인가되기 전에, 상기 진단 스위치(366, 367)를 닫아서 진단을 수행하고, 진단을 마치면 상기 진단 스위치(366, 367)를 열어 차단하고, 상기 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)으로 고전압 직류 전력을 인가한다. 이에 따라, 고전압 직류 전력이 인가되는 동안 고전압 영역과 저전압 영역 사이의 절연이 확보된다.
The communication microcomputer 390 performs the diagnosis by closing the diagnostic switches 366 and 367 before the high voltage power is applied to the high voltage DC input terminals HV + and HV-, and when the diagnosis is completed, the diagnostic switches 366, 367 are opened and cut off, and high-voltage DC power is applied to the high-voltage DC input terminals (HV +, HV-). Thus, insulation is ensured between the high-voltage region and the low-voltage region while the high-voltage direct-current power is applied.

상기 테스트 펄스는 상기 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)으로 흐르는데, 인버터에 이상이 없는 경우 도 2에 도시한 경로(CO)를 따라 순환하여, 다시 상기 통신용 마이컴(390)으로 입력된다. The test pulse flows to the high voltage DC input terminals (HV +, HV-). When there is no abnormality in the inverter, the test pulse circulates along the path CO shown in FIG. 2 and is input to the communication micom 390 again.

반면, 인버터에 이상이 있는 경우, 도 3에 도시한 경로(CCB, CPB)를 따라 순환하여, 다시 상기 통신용 마이컴(390)으로 입력된다. On the other hand, if there is an abnormality in the inverter, it circulates along the path (CCB, CPB) shown in FIG. 3 and is input to the communication microcomputer 390 again.

상기 통신용 마이컴(390)은 상기 순환한 테스트 펄스를 수신받으며, 상기 수신받은 테스트 펄스를 분석하면 상기 고전압 영역에서의 이상 여부를 알 수 있다.The communication microcomputer 390 receives the circulated test pulse and analyzes the received test pulse to determine whether it is in the high voltage region.

예컨대, 이상이 없는 경우, 도 2의 CO 경로를 순환한 상기 테스트 펄스는 상기 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)의 커패시턴스 값에 따라 저주파 성분이 크게 억제된 상태로 복귀하거나, 복귀하지 못할 수 있다. 만약, 상기 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)의 직류 링크 커패시터에 쇼트가 발생되면, 도 3의 CCB 경로를 순환한 상기 테스트 펄스는 상당 양의 저주파 성분을 유지한 상태로 복귀한다. 만약, 상기 파워부(320)에 쇼트가 발생되면, 도 3의 CCB 경로를 순환한 상기 테스트 펄스는 상당 양의 저주파 성분을 유지하며, 상기 파워부(320)의 IGBT의 채널 저항에 따라 전력이 소모된 상태로 복귀한다. For example, if there is no abnormality, the test pulse circulating in the CO path of FIG. 2 may return to a state in which the low frequency component is largely suppressed according to the capacitance value of the high voltage DC input terminals (HV +, HV-) . If a short circuit occurs in the DC link capacitors of the high voltage DC input terminals (HV +, HV-), the test pulse circulating in the CCB path of FIG. 3 returns to a state maintaining a considerable amount of low frequency components. If a short circuit occurs in the power unit 320, the test pulse circulating in the CCB path of FIG. 3 maintains a considerable amount of low frequency components, and power is supplied to the power unit 320 in accordance with the channel resistance of the IGBT of the power unit 320 And returns to a consumed state.

상기 순환하여 복귀한 테스트 펄스의 특성을 분석하여, 인버터 내 쇼트 여부를 확인하는 작업은 구현에 따라, 상기 통신용 마이컴(390)이 수행하거나, 상기 통신용 마이컴(390)으로부터 CAN 통신을 통해 상기 순환하여 복귀한 테스트 펄스의 정보를 입력받은 차량의 제어 장치에서 수행할 수 있다.The operation of checking the characteristics of the test pulse that has been circulated and returned and confirming whether or not the inverter is short-circuited may be performed by the communication microcomputer 390 or by the communication microcomputer 390 through the CAN communication And the information of the returned test pulse can be carried out in the control device of the received vehicle.

전자의 경우, 상기 통신용 마이컴(390)은 상술한 과정에 따라 쇼트를 판단하면, 전자동 온도 조절 장치(FATC)나 차량의 ECU로 고전압 영역 쇼트를 나타내는 에러 코드를 전송할 수 있다. 반면, 정상이라고 판단하면, 정상 상태를 나타내는 코드를전송하고 상기 진단 스위치를 열어서 고전압 영역과 저전압 영역의 절연을 유지할 수 있다.
In the former case, the communication microcomputer 390 can send an error code indicating a high voltage area short to the fully automatic temperature controller (FATC) or the vehicle ECU when the microcomputer 390 judges a short circuit according to the above-described procedure. On the other hand, if it is determined to be normal, a code indicating a steady state can be transmitted and the diagnosis switch can be opened to maintain the insulation between the high voltage region and the low voltage region.

도시한 제어부(350)는, 상기 고전압 직류 입력단으로부터 구동 전력을 획득하기 위한 전력 획득부; 상기 파워부(320)의 스위칭 소자들에 스위칭 신호를 출력하는 게이트 드라이버(356); 및 상기 게이트 드라이버(356)의 동작을 제어하고, 상기 진단부와 통신을 수행하는 프로세서(354)를 포함할 수 있다. The control unit 350 includes: a power acquiring unit for acquiring driving power from the high voltage DC input terminal; A gate driver 356 for outputting a switching signal to the switching elements of the power unit 320; And a processor 354 for controlling the operation of the gate driver 356 and communicating with the diagnosis unit.

상기 프로세서(354)는 DSP일 수 있으며, 상기 전력 획득부는, 상기 고전압 직류 입력단으로부터 중간 전압 직류 전원을 생성하는 제1 SMPS(Switching Mode Power Supply)(351); 및 상기 중간 전압 직류 전원으로부터 상기 프로세서(354)를 구동하기 위한 직류 전원을 생성하는 제2 SMPS(352)를 포함할 수 있다.The processor 354 may be a DSP, and the power obtaining unit may include a first SMPS (Switching Mode Power Supply) 351 for generating an intermediate voltage DC power from the high voltage DC input terminal; And a second SMPS 352 for generating a DC power source for driving the processor 354 from the intermediate voltage DC power source.

상기 파워부(320)는, 상기 제어부(350)의 신호가 베이스로 인가되어, 콜렉터와 에미터로 흐르는 전류가 모터로 공급되는 6개의 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)(ST1, ST2, ST3, ST4, ST5, ST6)를 구비하여, 3상 모터를 구동할 수 있다.The power unit 320 includes six IGBTs (ST1, ST2, ST3, ST3, ST3, ST4, ST6, ST6, ST7, ST6, ST4, ST5, and ST6 to drive the three-phase motor.

도면은 극히 간략하게 도시한 것이며, 3상 모터의 구동을 위해서는 제1상을 위한 IGBT쌍(ST1, ST2), 제2상을 위한 IGBT쌍(ST3, ST4) 및 제3상을 위한 IGBT쌍(ST5, ST6)의 2개의 IGBT는 서로 교차하여 턴온-턴오프 된다. 예컨대, 제1상을 위한 IGBT쌍(ST1, ST2)의 경우, 하나의 IGBT(ST1)을 N형으로, 다른 하나의 IGBT(ST1)을 P형으로 구현하거나, 2개의 IGBT들(ST1, ST2)을 동일한 형으로 만들고 이중 하나의 게이트에 반전기를 연결한 형태로 구현할 수 있다.The drawing is very briefly shown. In order to drive a three-phase motor, the IGBT pair ST1 and ST2 for the first phase, the IGBT pair ST3 and ST4 for the second phase, and the IGBT pair ( ST5, and ST6 cross each other and are turned on and off. For example, in the case of the IGBT pair ST1 and ST2 for the first phase, one IGBT (ST1) may be implemented as an N type and the other IGBT (ST1) may be implemented as a P type, or two IGBTs ) Can be formed in the same shape, and the inverting unit can be connected to one gate.

도시한 파워부(320)는, 3상으로 스위칭된 전력을 차량 공조용 압축기를 구동하기 위한 3상 모터(9)로 공급할 수 있다.
The illustrated power unit 320 can supply the three-phase switched electric power to the three-phase motor 9 for driving the compressor for vehicle air conditioning.

한편, 도시한 고전압 인버터 구조에서, 상기 고전압 영역에 위치한 소자들을 단순 인버터로 규정하고, 상기 저전압 영역에 위치한 소자들을 상기 단순 인버터를 진단하기 위한 진단 장치로 규정할 수 있다.In the illustrated high voltage inverter structure, the elements located in the high voltage region may be defined as a simple inverter, and the elements located in the low voltage region may be defined as a diagnostic device for diagnosing the simple inverter.

상술한 규정에 따른 고전압 인버터용 진단 장치는, 저전압 직류 입력단(LV+, LV-)으로부터 구동 전력을 획득하기 위한 저전압 전력 획득부(380); 고전압 직류 입력단으로부터 구동 전력을 공급받는 인버터 제어부(350)와의 통신 및 차량의 CAN 통신을 수행하는 통신 모듈; 및 상기 통신 모듈과 상기 고전압 직류 입력단(HV+, HV-)을 일시적으로 연결시키는 진단 스위치(366, 367)를 포함한다. The diagnostic apparatus for a high-voltage inverter according to the above-mentioned regulation includes: a low-voltage power obtaining unit 380 for obtaining drive power from low-voltage DC input terminals (LV +, LV-); A communication module for performing communication with the inverter control unit 350 that receives driving power from the high voltage DC input terminal and CAN communication of the vehicle; And diagnostic switches (366, 367) for temporarily connecting the communication module with the high-voltage DC input terminals (HV +, HV-).

여기서, 상기 통신 모듈은 상기 진단 스위치(366, 367)가 닫혔을 때 상기 고전압 직류 입력단으로 테스트 펄스를 인가하고 수신받는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 통신 모듈은 상기 수신받은 테스트 펄스를 분석하여 상기 고전압 직류 입력단 쪽의 이상 여부를 판단하며, 상기 판단한 이상 여부를 상기 CAN 통신으로 차량의 제어 장치로 전달할 수 있다. Here, the communication module can perform a role of receiving and receiving a test pulse to the high voltage DC input terminal when the diagnostic switches 366 and 367 are closed. That is, the communication module analyzes the received test pulse to determine whether there is an abnormality on the high-voltage DC input side, and can transmit the determined abnormality to the control device of the vehicle through the CAN communication.

정상 상태에서, 상기 통신 모듈을 구성하는 상기 통신용 마이컴(390)은, 포토 커플러(360)를 경유하여 상기 인버터 제어부(350)와 통신을 수행할 수 있다.
In the normal state, the communication microcomputer 390 constituting the communication module can communicate with the inverter control unit 350 via the photocoupler 360.

상술한 바와 같이, 본 발명의 사상에 따라 차량 공조용 고전압 인버터의 저전압 회로에 통신 모듈을 추가하여, 고전압 직류 전력의 미인가 시에도 저전압 직류 전력으로 통신이 가능하게 되며, 이로 인해 고전압 인가 전에도 전자동 온도 조절장치(FATC)의 제어 장치나 차량의 ECU 등으로, 인버터 상태에 대한 정보를 전송할 수 있다.As described above, according to the idea of the present invention, a communication module is added to the low-voltage circuit of the high voltage inverter for vehicle air conditioning to enable communication with low-voltage direct-current power even when the high-voltage direct-current power is unavailable. As a result, Information on the inverter status can be transmitted to the control device of the control device (FATC) or the ECU of the vehicle.

또한, 상기 고전압 인버터에 고전압 직류 전력을 인가하기 전에, 상기 통신 모듈이 고전압 영역에서의 쇼트 상태를 미리 진단할 수 있다.
In addition, before the high-voltage direct-current power is applied to the high-voltage inverter, the communication module can diagnose the short-circuit state in the high-voltage region in advance.

상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
It should be noted that the above-described embodiments are intended to be illustrative, not limiting. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

310 : 입력단 축전 소자
320 : 파워부
350 : 제어부
351 : 제1 SMPS
352 : 제2 SMPS
354 : 프로세서
356 : 게이트 드라이버
366, 367 : 진단 스위치
360 : 포토 커플러
370 : CAN 통신기
380 : 저전압 전력 획득부
390 : 통신용 마이컴310: input terminal capacitor element
320: Power section
350:
351: 1st SMPS
352: 2nd SMPS
354: Processor
356: gate driver
366, 367: Diagnostic switch
360: Photo coupler
370: CAN communication device
380: Low voltage power acquisition unit
390: Communication microcomputer

Claims (12)

고전압 직류 입력단에서 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 스위칭하는 파워부;
상기 고전압 직류 입력단에서 구동 전력을 인가받으며, 상기 파워부의 스위칭 동작을 제어하는 제어부;
저전압 직류 입력단에서 구동 전력을 인가받으며, 상기 파워부의 이상 여부를 진단하는 진단부; 및
상기 진단부와 상기 고전압 직류 입력단을 연결 또는 단절시키는 진단 스위치
를 포함하는 고전압 인버터.
A power unit for switching the DC power supplied from the high voltage DC input terminal to AC power;
A control unit receiving drive power from the high voltage DC input terminal and controlling a switching operation of the power unit;
A diagnostic unit for receiving a driving power from a low voltage DC input terminal and diagnosing an abnormality of the power unit; And
A diagnosis switch for connecting or disconnecting the diagnosis unit and the high-voltage DC input terminal,
Voltage inverter.
제 1 항에 있어서,
상기 진단부는,
상기 저전압 직류 입력단으로부터 구동 전력을 획득하기 위한 전력 획득부; 및
상기 제어부와의 통신 및 차량의 CAN 통신을 수행하는 통신 모듈
을 포함하는 고전압 인버터.
The method according to claim 1,
Wherein the diagnosis unit comprises:
A power obtaining unit for obtaining driving power from the low voltage DC input terminal; And
A communication module for performing communication with the control unit and CAN communication of the vehicle
Voltage inverter.
제 2 항에 있어서,
상기 진단 스위치는,
상기 통신 모듈과 상기 고전압 직류 입력단을 일시적으로 연결시키되,
상기 고전압 직류 입력단에 상기 고전압 직류가 인가되지 않는 진단 시간 동안 닫히며, 상기 고전압 직류 입력단에 상기 고전압 직류가 인가되는 동안 열려 있는 고전압 인버터.
3. The method of claim 2,
The diagnostic switch,
The communication module and the high-voltage DC input terminal are temporarily connected,
Wherein the high voltage direct current input terminal is closed during a diagnosis time when the high voltage direct current is not applied, and the high voltage direct current input terminal is open while the high voltage direct current is applied.
제 3 항에 있어서,
상기 통신 모듈은, 상기 진단 스위치가 닫혔을 때 상기 고전압 직류 입력단으로 테스트 펄스를 인가하고 수신받는 고전압 인버터.
The method of claim 3,
Wherein the communication module applies a test pulse to the high voltage direct current input when the diagnostic switch is closed and receives the test pulse.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 고전압 직류 입력단으로부터 구동 전력을 획득하기 위한 전력 획득부;
상기 파워부의 스위칭 소자들에 스위칭 신호를 출력하는 게이트 드라이버; 및
상기 게이트 드라이버의 동작을 제어하고, 상기 진단부와 통신을 수행하는 프로세서
를 포함하는 고전압 인버터.
The method according to claim 1,
Wherein,
A power obtaining unit for obtaining driving power from the high voltage DC input terminal;
A gate driver for outputting a switching signal to the switching elements of the power unit; And
A processor for controlling the operation of the gate driver and performing communication with the diagnosis unit,
Voltage inverter.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부와 상기 진단부가 절연된 상태로 데이터 통신을 수행하도록 포토 커플러를 더 포함하는 고전압 인버터.
The method according to claim 1,
Further comprising an optocoupler for performing data communication with the control unit and the diagnosis unit in an insulated state.
제 1 항에 있어서,
상기 고전압 직류 입력단에 배치된 입력단 축전 소자를 더 포함하며,
상기 진단부는 상기 입력단 축전 소자의 이상 여부를 진단하는 고전압 인버터.
The method according to claim 1,
Further comprising an input stage charge element disposed at the high voltage direct current input end,
Wherein the diagnosis unit diagnoses abnormality of the input-side power storage device.
제 1 항에 있어서,
상기 파워부는,
상기 제어부의 신호가 베이스로 인가되어, 콜렉터와 에미터로 흐르는 전류가 모터로 공급되는 IGBT(insulated gate bipolar mode transistor)를 포함하는 고전압 인버터.
The method according to claim 1,
The power unit includes:
And an IGBT (insulated gate bipolar mode transistor) to which a signal of the control section is applied to the base and a current flowing to the collector and the emitter is supplied to the motor.
제 1 항에 있어서,
상기 파워부는,
3상으로 스위칭된 전력을 공조용 압축기를 구동하기 위한 3상 모터로 공급하는 것을 특징으로 하는 고전압 인버터.
The method according to claim 1,
The power unit includes:
And the three-phase power is supplied to the three-phase motor for driving the air conditioning compressor.
저전압 직류 입력단으로부터 구동 전력을 획득하기 위한 전력 획득부;
고전압 직류 입력단으로부터 구동 전력을 공급받는 인버터 제어부와의 통신 및 차량의 CAN 통신을 수행하는 통신 모듈; 및
상기 통신 모듈과 상기 고전압 직류 입력단을 일시적으로 연결시키는 진단 스위치를 포함하되,
상기 통신 모듈은 상기 진단 스위치가 닫혔을 때 상기 고전압 직류 입력단으로 테스트 펄스를 인가하고 수신받는 고전압 인버터용 진단 장치.
A power obtaining unit for obtaining driving power from a low voltage direct current input terminal;
A communication module for performing communication with an inverter control unit that receives driving power from a high-voltage DC input terminal and CAN communication of the vehicle; And
And a diagnostic switch for temporarily connecting the communication module and the high-voltage DC input terminal,
Wherein the communication module receives and receives a test pulse to the high voltage direct current input when the diagnostic switch is closed.
제 10 항에 있어서,
상기 통신 모듈은 상기 수신받은 테스트 펄스를 분석하여 상기 고전압 직류 입력단 쪽의 이상 여부를 판단하며,
판단한 이상 여부를 상기 CAN 통신으로 차량의 제어 장치로 전달하는 고전압 인버터용 진단 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the communication module analyzes the received test pulse to determine whether there is an abnormality on the high-voltage DC input side,
And transmits the determined abnormality to the control device of the vehicle via the CAN communication.
제 10 항에 있어서,
상기 통신 모듈은, 포토 커플러를 경유하여 상기 인버터 제어부와 통신을 수행하는 고전압 인버터용 진단 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the communication module performs communication with the inverter control unit via a photocoupler.
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