KR100354621B1 - Reversible operation driving device of dc motor for electric vehicle - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A reversible operation driving device of a DC motor for an electric vehicle is provided to transfer a driving signal by using a photo coupler instead of a buffer and an inverter. CONSTITUTION: A first switching element(FET1) is connected between a supply voltage(VCC) and one terminal of a DC motor(M). A second switching element(FET2) is connected between one terminal of the DC motor(M) and a ground portion. A third switching element(FET3) is connected between the supply voltage(VCC) and the other terminal of the DC motor(M). A fourth switching element(FET4) is connected between the other terminal of the DC motor(M) and the ground portion. A first half-bridge driver(10) is used for switching the first and the second switching elements(FET1,FET2). A second half-bridge driver(20) is used for switching the third and the fourth switching elements(FET3,FET4). A first photo coupler(50) is used for transferring an input signal to the first half-bridge driver(10). A second photo coupler(60) is used for transferring an inverted input signal to the second half-bridge driver(20). A plurality of divided resistors(R1,R2) are connected between the first and the second photo couplers(50,60). A plurality of pull-down resistors(R3,R4) are connected to the first and the second photo couplers(50,60).

Description

전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치Reversible driving device of DC motor for electric vehicle

이 발명은 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 버퍼와 인버터 대신에 포토커플러를 사용하여 구동신호를 전달함으로써 2개의 하프브리지 드라이버에 전송되는 구동신호에 있어서 위상차가 발생되지 않도록 하는, 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a reversible driving device of a DC motor for an electric vehicle, and more specifically, a phase difference in a driving signal transmitted to two half-bridge drivers by transmitting a driving signal using a photocoupler instead of a buffer and an inverter. The present invention relates to a reversible driving drive device for a direct current electric motor for an electric vehicle.

일반적으로 자동차는 휘발유, 경유와 같은 석유를 연료로서 사용하고 있는데, 인류가 앞으로 사용할 수 있는 석유자원의 매장량은 거의 그 한계에 육박하고 있을 뿐만 아니라, 상기한 석유를 자동차 연료로 사용하는 경우에 발생되는 매연 공해도 심각한 편이므로 상기한 석유 에너지 대신에 자동차 동력 공급원으로서 사용될 수 있는 대체 에너지에 대한 연구개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 이와 같은 연구개발의 일환으로서, 석유를 연료로 하는 가솔린 엔진으로부터 동력을 얻는 자동차 대신에 전기로부터 동력을 얻는 전기 자동차(Electric Vehicle, EV)에 대한 연구가 진행되고 있다.In general, automobiles use petroleum such as gasoline and diesel as fuel, and the reserves of petroleum resources that human beings can use in the future are almost at their limits. The soot pollution is serious, so research and development on alternative energy that can be used as an automotive power source instead of the petroleum energy is continuously conducted. As part of such research and development, research is being conducted on electric vehicles (EVs) powered by electricity instead of automobiles powered by petroleum-based gasoline engines.

상기한 전기 자동차는 운전자가 가속페달을 밟게 되면 배터리로부터 직류 전동기에 인가되는 전원의 크기가 가변되도록 하여 직류 전동기의 회전속도를 가변시킴으로써 구동륜의 회전속도를 제어하여 차속을 조절하는 구조로 이루어지는데, 상기한 직류 전동기는 풀브리지 드라이버 또는 2개의 하프브리지 드라이버에 의해 정회전 또는 역회전되도록 구동되는 구성으로 이루어진다.The electric vehicle is configured to control the vehicle speed by controlling the rotational speed of the driving wheel by varying the rotational speed of the DC motor by changing the magnitude of the power applied to the DC motor from the battery when the driver presses the accelerator pedal. The DC motor is configured to be driven to rotate forward or reverse by a full bridge driver or two half bridge drivers.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a conventional reversible driving device for an electric motor DC motor.

도 1은 종래의 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치의 구성 회로도이다. 도 1에 도시되어 있듯이 종래의 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치의 구성은, 전원전압(VCC)과 직류 전동기(M)의 일측단자의 사이에 소드-드레인이 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(FET1)와, 직류 전동기(M)의 일측단자와 접지의 사이에 소드-드레인이 연결되어 있는 제2 스위칭 소자(FET1)와, 전원전압(VCC)과 직류 전동기(M)의 타측단자의 사이에 소드-드레인이 연결되어 있는 제3 스위칭 소자(FET3)와, 직류 전동기(M)의 타측단자와 접지의 사이에 소드-드레인이 연결되어 있는 제4스위칭 소자(FET4)와, 상기한 제1 및 제2 스위칭 소자(FET1, FET2)의 개폐를 구동하기 위한 제1 하프브리지 드라이버(10)와, 상기한 제3 및 제4 스위칭 소자(FET3, FET4)의 개폐를 구동하기 위한 제2 하프브리지 드라이버(20)로 이루어지는 직류전동기 구동회로에 있어서, 상기한 제1 하프브리지 드라이버(10)에 입력신호를 전달하기 위한 버퍼(30)와, 상기한 제2 하프브리지 드라이버(20)에 입력신호를 반전하여 전달하기 위한 인버터(40)가 연결되는 구성으로 이루어진다.1 is a configuration circuit diagram of a reversible driving device of a conventional DC motor for an electric vehicle. As shown in FIG. 1, the configuration of a reversible driving device of a conventional DC motor for an electric vehicle includes a first switching device in which a drain and a drain are connected between a power supply voltage VCC and one terminal of a DC motor M. FIG. Between FET1, the second switching element FET1, which has a drain-drain connected between one terminal of the DC motor M and the ground, and the power supply voltage VCC and the other terminal of the DC motor M. A third switching element FET3 connected to the drain and the drain, a fourth switching element FET4 connected to the drain and the other terminal of the DC motor M and ground, and the first switch described above. And a first half bridge driver 10 for driving opening and closing of the second switching elements FET1 and FET2, and a second half bridge for driving opening and closing of the third and fourth switching elements FET3 and FET4. In the DC motor drive circuit comprising the driver 20, the first half described above. A buffer 30 for transmitting an input signal to the bridge driver 10 and an inverter 40 for inverting and transmitting the input signal to the second half bridge driver 20 are connected.

상기한 구성에 의한 종래의 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치의 동작은 다음과 같이 이루어진다.Operation of the reversible driving device of the conventional DC motor for electric vehicles according to the above configuration is made as follows.

하이레벨의 구동신호가 입력되면, 버퍼(30)가 상기 하이레벨의 구동신호를 제1 하프브리지 드라이버(10)로 전달함과 동시에, 인버터(40)는 상기 하이레벨의 구동신호를 로우레벨의 구동신호로 반전하여 제2 하프브리지 드라이버(20)로 출력한다.When a high level drive signal is input, the buffer 30 transmits the high level drive signal to the first half bridge driver 10, and the inverter 40 transmits the high level drive signal to the low level. The driving signal is inverted and output to the second half bridge driver 20.

하이레벨의 구동신호가 입력된 제1 하프브리지 드라이버(10)는 제1 스위칭 소자(FET1)를 턴온시키고 제2 스위칭 소자(FET2)는 턴오프시킨다. 그리고, 로우레벨의 구동신호가 입력된 제2 하프브리지 드라이버(20)는 제3 스위칭 소자(FET3)를 턴오프시키고 제4 스위칭 소자(FET4)는 턴온시킨다. 이에따라, 전원전압(VCC)이 제1 스위칭 소자(FET1)와 제4 스위칭 소자(FET4)를 통로로 하여 직류 전동기(M)에 인가됨으로써 직류 전동기(M)가 정회전하게 된다.The first half bridge driver 10 to which the high level driving signal is input turns on the first switching element FET1 and turns off the second switching element FET2. In addition, the second half bridge driver 20 to which the low-level driving signal is input turns off the third switching element FET3 and turns on the fourth switching element FET4. Accordingly, the power supply voltage VCC is applied to the direct current motor M through the first switching element FET1 and the fourth switching element FET4 so that the direct current motor M rotates forward.

만약, 로우레벨의 구동신호가 입력되면, 버퍼(30)는 상기 로우레벨의 구동신호를 제1 하프브리지 드라이버(10)로 전달함과 동시에, 인버터(40)는 상기 로우레벨의 구동신호를 하이레벨의 구동신호로 반전하여 제2 하프브리지 드라이버(20)로 출력한다.If the low level driving signal is input, the buffer 30 transmits the low level driving signal to the first half bridge driver 10, and the inverter 40 sends the low level driving signal high. Inverted by the driving signal of the level and outputted to the second half-bridge driver 20.

로우레벨의 구동신호가 입력된 제1 하프브리지 드라이버(10)는 제1 스위칭 소자(FET1)를 턴오프시키고 제2 스위칭 소자(FET2)는 턴온시킨다. 그리고, 하이레벨의 구동신호가 입력된 제2 하프브리지 드라이버(20)는 제3 스위칭 소자(FET3)를 턴온시키고 제4 스위칭 소자(FET4)는 턴오프시킨다. 이에따라, 전원전압(VCC)이 제2 스위칭 소자(FET2)와 제3 스위칭 소자(FET3)를 통로로 하여 직류 전동기(M)에 인가됨으로써 직류 전동기(M)가 역회전하게 된다.The first half bridge driver 10 to which the low level driving signal is input turns off the first switching element FET1 and turns on the second switching element FET2. In addition, the second half bridge driver 20 to which the high level driving signal is input turns on the third switching element FET3 and turns off the fourth switching element FET4. As a result, the power supply voltage VCC is applied to the DC motor M through the second switching element FET2 and the third switching element FET3 as a passage, thereby causing the DC motor M to rotate in reverse.

그러나 상기한 종래의 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치는, 버퍼(30)와 인버터(40)의 딜레이 타임이 서로 다르기 때문에 위상차가 발생하게 되어 직류 전동기가 정확하게 제어되지 못하는 문제점이 있다.However, the conventional reversible driving apparatus of the electric motor DC motor, there is a problem that the phase difference occurs because the delay time of the buffer 30 and the inverter 40 are different, the DC motor is not accurately controlled.

이 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 버퍼와 인버터 대신에 포토커플러를 사용하여 구동신호를 전달함으로써 2개의 하프브리지 드라이버에 전송되는 구동신호에 있어서 위상차가 발생되지 않도록 하는, 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, by using a photocoupler instead of a buffer and an inverter to transfer the drive signal so that the phase difference does not occur in the drive signal transmitted to the two half bridge drivers The present invention is to provide a reversible driving device of a DC motor for an electric vehicle.

도 1은 종래의 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치의 구성 회로도이다.1 is a configuration circuit diagram of a reversible driving device of a conventional DC motor for an electric vehicle.

도 2는 이 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치의 구성 회로도이다.2 is a configuration circuit diagram of a reversible driving device of a DC motor for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10, 20 : 하프브리지 드라이버 30 : 버퍼10, 20: half-bridge driver 30: buffer

40 : 인버터 50, 60 : 포토 커플러40: inverter 50, 60: photo coupler

FET1~FET4 : 스위칭 소자 R1~R4 : 저항FET1 to FET4: Switching element R1 to R4: Resistance

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. Shall be.

도 2는 이 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치의구성 회로도이다. 도 2에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치의 구성은, 전원전압(VCC)과 직류 전동기(M)의 일측단자의 사이에 소드-드레인이 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(FET1)와, 직류 전동기(M)의 일측단자와 접지의 사이에 소드-드레인이 연결되어 있는 제2 스위칭 소자(FET1)와, 전원전압(VCC)과 직류 전동기(M)의 타측단자의 사이에 소드-드레인이 연결되어 있는 제3 스위칭 소자(FET3)와, 직류 전동기(M)의 타측단자와 접지의 사이에 소드-드레인이 연결되어 있는 제4 스위칭 소자(FET4)와, 상기한 제1 및 제2 스위칭 소자(FET1, FET2)의 개폐를 구동하기 위한 제1 하프브리지 드라이버(10)와, 상기한 제3 및 제4 스위칭 소자(FET3, FET4)의 개폐를 구동하기 위한 제2 하프브리지 드라이버(20)로 이루어지는 직류전동기 구동회로에 있어서, 상기한 제1 하프브리지 드라이버(10)에 입력신호를 전달하기 위하여 순방향 접속되어 있는 제1 포토 커플러(50)와, 상기한 제2 하프브리지 드라이버(20)에 입력신호를 반전하여 전달하기 위하여 역방향 접속되어 있는 제2 포토 커플러(60)와, 분압저항(R1, R2) 및 풀다운 저항(R3, R4)이 연결되는 구성으로 이루어진다.2 is a circuit diagram of a reversible driving apparatus of a DC motor for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, in the configuration of a reversible driving device of a DC motor for an electric vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention, a sword-drain is connected between a power supply voltage VCC and one terminal of a DC motor M. FIG. The first switching element FET1, the second switching element FET1 having a drain-drain connected between one terminal of the DC motor M and the ground, the power supply voltage VCC and the DC motor M The third switching element (FET3) is connected to the drain-drain between the other terminal of the, and the fourth switching element (FET4) is connected to the drain-drain between the other terminal and the ground of the DC motor (M) and Driving the opening and closing of the first and second switching elements FET1 and FET2 and the opening and closing of the third and fourth switching elements FET3 and FET4. In the DC motor drive circuit comprising a second half-bridge driver 20 for In order to transfer the input signal to the first half-bridge driver 10, the first photo coupler 50 connected forward and the second half-bridge driver 20 inverts the input signal. The second photo coupler 60 connected in the reverse direction and the voltage divider resistors R1 and R2 and the pull-down resistors R3 and R4 are connected.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치의 작용은 다음과 같다.With the above configuration, the operation of the reversible driving device of the DC motor for an electric vehicle according to the embodiment of the present invention is as follows.

하이레벨의 구동신호가 입력되면, 제1 포토 커플러(50)의 트랜지스터가 턴온되면서 상기 하이레벨의 구동신호를 제1 하프브리지 드라이버(10)로 전달함과 동시에, 제2 포토 커플러(50)의 트랜지스터는 턴오프됨으로써 로우레벨의 신호가 제2 하프브리지 드라이버(20)로 출력되도록 한다.When the driving signal of the high level is input, the transistor of the first photo coupler 50 is turned on to transfer the driving signal of the high level to the first half bridge driver 10 and at the same time, The transistor is turned off so that a low level signal is output to the second half bridge driver 20.

하이레벨의 구동신호가 입력된 제1 하프브리지 드라이버(10)는 제1 스위칭 소자(FET1)를 턴온시키고 제2 스위칭 소자(FET2)는 턴오프시킨다. 그리고, 로우레벨의 구동신호가 입력된 제2 하프브리지 드라이버(20)는 제3 스위칭 소자(FET3)를 턴오프시키고 제4 스위칭 소자(FET4)는 턴온시킨다. 이에따라, 전원전압(VCC)이 제1 스위칭 소자(FET1)와 제4 스위칭 소자(FET4)를 통로로 하여 직류 전동기(M)에 인가됨으로써 직류 전동기(M)가 정회전하게 된다.The first half bridge driver 10 to which the high level driving signal is input turns on the first switching element FET1 and turns off the second switching element FET2. In addition, the second half bridge driver 20 to which the low-level driving signal is input turns off the third switching element FET3 and turns on the fourth switching element FET4. Accordingly, the power supply voltage VCC is applied to the direct current motor M through the first switching element FET1 and the fourth switching element FET4 so that the direct current motor M rotates forward.

만약, 로우레벨의 구동신호가 입력되면, 제2 포토 커플러(50)의 트랜지스터가 턴온되면서 하이레벨의 신호가 제2 하프브리지 드라이버(20)로 출력되도록 함과 동시에, 제1 포토 커플러(50)의 트랜지스터는 턴오프됨으로써 로우레벨의 신호가 제1 하프브리지 드라이버(10)로 인가된다.When the low level driving signal is input, the transistor of the second photo coupler 50 is turned on so that the high level signal is output to the second half bridge driver 20 and the first photo coupler 50 is provided. The transistor is turned off so that a low level signal is applied to the first half bridge driver 10.

로우레벨의 구동신호가 입력된 제1 하프브리지 드라이버(10)는 제1 스위칭 소자(FET1)를 턴오프시키고 제2 스위칭 소자(FET2)는 턴온시킨다. 그리고, 하이레벨의 구동신호가 입력된 제2 하프브리지 드라이버(20)는 제3 스위칭 소자(FET3)를 턴온시키고 제4 스위칭 소자(FET4)는 턴오프시킨다. 이에따라, 전원전압(VCC)이 제2 스위칭 소자(FET2)와 제3 스위칭 소자(FET3)를 통로로 하여 직류 전동기(M)에 인가됨으로써 직류 전동기(M)가 역회전하게 된다.The first half bridge driver 10 to which the low level driving signal is input turns off the first switching element FET1 and turns on the second switching element FET2. In addition, the second half bridge driver 20 to which the high level driving signal is input turns on the third switching element FET3 and turns off the fourth switching element FET4. As a result, the power supply voltage VCC is applied to the DC motor M through the second switching element FET2 and the third switching element FET3 as a passage, thereby causing the DC motor M to rotate in reverse.

이 과정에서, 제1 및 제2 포토커플러(50, 60)는 서로 동일한 소자로 이루어지기 때문에 위상차의 발생없이 입력신호를 제1 및 제2 하프브리지 드라이버(10, 20)로 전송하게 된다.In this process, since the first and second photocouplers 50 and 60 are made of the same device, the input signals are transmitted to the first and second half bridge drivers 10 and 20 without generating a phase difference.

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 버퍼와 인버터 대신에 포토커플러를 사용하여 구동신호를 전달함으로써 2개의 하프브리지 드라이버에 전송되는 구동신호에 있어서 위상차가 발생되지 않도록 하는 효과를 가진 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치를 제공할 수가 있다. 이 발명의 이러한 효과는 전기 자동차 분야에서 이 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 변형되어 이용될 수가 있다.As described above, in an embodiment of the present invention, an electric vehicle having an effect of preventing a phase difference from occurring in a driving signal transmitted to two half-bridge drivers by transmitting a driving signal using a photocoupler instead of a buffer and an inverter A reversible driving device for a DC motor can be provided. This effect of the present invention can be modified and used by those skilled in the art within the scope of the present invention in the electric vehicle field.

Claims (1)

전원전압(VCC)과 직류 전동기(M)의 일측단자의 사이에 소드-드레인이 연결되어 있는 제1 스위칭 소자(FET1)와, 직류 전동기(M)의 일측단자와 접지의 사이에 소드-드레인이 연결되어 있는 제2 스위칭 소자(FET1)와, 전원전압(VCC)과 직류 전동기(M)의 타측단자의 사이에 소드-드레인이 연결되어 있는 제3 스위칭 소자(FET3)와, 직류 전동기(M)의 타측단자와 접지의 사이에 소드-드레인이 연결되어 있는 제4 스위칭 소자(FET4)와, 상기한 제1 및 제2 스위칭 소자(FET1, FET2)의 개폐를 구동하기 위한 제1 하프브리지 드라이버(10)와, 상기한 제3 및 제4 스위칭 소자(FET3, FET4)의 개폐를 구동하기 위한 제2 하프브리지 드라이버(20)로 이루어지는 직류전동기 구동회로에 있어서,Sword-drain is connected between the power supply voltage VCC and one terminal of the DC motor M and the first switching element FET1 is connected between the one terminal of the DC motor M and the ground. A third switching element FET3 connected to the second switching element FET1 connected to the power supply voltage VCC and the other terminal of the DC motor M, and a direct current motor M; A fourth switching element FET4 having a sword-drain connected between the other terminal of the circuit and ground, and a first half bridge driver for driving opening and closing of the first and second switching elements FET1 and FET2. 10) and a DC motor drive circuit comprising a second half bridge driver 20 for driving opening and closing of the third and fourth switching elements FET3 and FET4. 상기한 제1 하프브리지 드라이버(10)에 입력신호를 전달하기 위하여 순방향 접속되어 있는 제1 포토 커플러(50)와,A first photo coupler 50 forward connected to transmit the input signal to the first half bridge driver 10; 상기한 제2 하프브리지 드라이버(20)에 입력신호를 반전하여 전달하기 위하여 역방향 접속되어 있는 제2 포토 커플러(60)와,A second photo coupler 60 connected in a reverse direction to invert and transmit an input signal to the second half bridge driver 20; 상기한 제1 포토 커플러(50) 및 제2 포토 커플러(60)의 사이에 연결되는 분압저항(R1, R2)과,Voltage dividing resistors R1 and R2 connected between the first photo coupler 50 and the second photo coupler 60; 상기한 제1 포토 커플러(50) 및 제2 포토 커플러(60)의 출력단에 각각 연결되는 풀다운 저항(R3, R4)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 직류전동기의 가역운전 구동장치.Reversible driving device for a DC motor for an electric vehicle characterized in that it further comprises a pull-down resistor (R3, R4) respectively connected to the output terminals of the first photo coupler (50) and the second photo coupler (60).
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