KR101249962B1 - 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치에 관한 것으로, 전기모터(M)와; 전기모터(M)와 연결되어 전기모터(M)로 구동전원을 공급하거나 전기모터(M)에서 발생된 전류를 공급받아 충전하는 배터리(B)와; 전기모터(M)와 배터리(B) 사이에 연결되며 제1펄스신호(PWM1)를 인가받아 배터리(B)에 충전된 구동전원을 전기모터(M)로 공급하는 회전구동부(11)와; 전기모터(M)와 배터리(B) 사이에 연결되며 제2펄스신호(PWM2)를 인가받아 전기모터(M)의 감속에 의해 발생된 전류를 배터리(B)로 공급되도록 하는 회생 제동부(12)와; 전기모터(M)와 회전구동부(11)와 회생 제동부(12) 사이에 연결되어 전기모터(M)에 회전구동부(11)나 회생 제동부(12)가 선택적으로 연결되도록 스위칭하는 릴레이 스위치부(13)와; 배터리(B)와 릴레이 스위치부(13) 사이에 연결되어 릴레이 스위치부(13)가 스위칭되도록 하는 선택스위치(14)와; 회전구동부(11)와 회생 제동부(12)는 각각 연결되어 릴레이 스위치부(13)에 의해 전기모터(M)와 연결된 회전구동부(11)와 회생 제동부(12)로 제1펄스신호(PWM1)와 제2펄스신호(PWM2)를 각각 선택적으로 발생하여 출력하는 제어기로 구성하여, 전기모터의 회전구동부와 회생 제동부를 전기적으로 분리시킴에 의해 신뢰성을 개선하는 데 있다.

Description

전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치{Electric motor drive and regenerative braking control apparatus}
본 발명은 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기모터의 회전구동부와 회생 제동부를 전기적으로 분리시킴에 의해 신뢰성을 개선한 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치에 관한 것이다.
전기모터는 회전구동원이나 발전구동원으로 사용될 수 있다. 전기모터는 전기 에너지를 공급하면 전기모터의 회전자가 회전되어 회전구동원으로 사용되며, 물리적인 힘을 이용하여 회전자를 회전시키면 발전구동원으로 사용된다. 발전구동원으로 사용 시 전기모터는 외부에서 인가되는 회전수에 따라 발전 전압이 다르기 때문에 전압을 안정화시켜야 된다.
하이브리드자동차나 전기자동차는 회전구동원으로 전기모터를 사용한다. 전기모터는 하이브리드자동차나 전기자동차의 주행 시 회전구동원으로 사용하며, 감속 시 회생 제동을 이용하여 발전구동원으로 사용된다. 회생 제동은 에너지효율 향상을 위해 전철, 하이브리드 자동차 나 전기자동차 등에서 사용하고 있다.
하이브리드자동차나 전기자동차에 사용되는 전기모터의 회생 제동을 이용하여 배터리를 충전하는 경우에 주행속도에 따라 발전 전압이 다르게 되어 전기모터의 감속에 의해 발생된 전류를 이용하여 배터리를 직접적으로 충전하기는 곤란하다. 이를 해결하기 위해 DC/DC(Direct Current) 컨버터 등을 통해 전력변환을 수행한 후 배터리를 충전하기 위한 제어장치가 요구된다.
종래의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에서와 같이 종래의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치는 전기모터(M), 제1MOSFET(T1), 제2MOSFET(T2), 인덕터(L) 및 배터리(B)로 이루어진다.
배터리(B)는 전기모터(M)의 구동을 위한 전류를 공급하며, 제2MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)(T2)는 배터리(B)와 제1MOSFET(T1) 사이에 연결된다. 제1MOSFET(T1)은 제2MOSFET(T2)과 배터리(B) 사이에 연결되며, 전기모터(M)는 배터리(B)와 제2MOSFET(T2)이 연결되는 노드(N1)와 인덕터(L) 사이에 연결된다. 인덕터(L)는 일단이 전기모터(M)와 직렬로 연결되며, 타단이 제1MOSFET(T1)와 제2MOSFET(T2)이 연결되는 노드(N2)에 연결된다.
노드(N2)에서 서로 연결되는 제1MOSFET(T1)와 제2MOSFET(T2)의 동작에 따라 전기모터(M)는 회전구동원으로 작용하거나 회생 제동에 의해 발전구동원으로 사용된다. 전기모터(M)가 회전구동원으로 사용하기 위해서는 제1MOSFET(T1)의 게이트단에 제1펄스신호(PWM1)를 인가한다. 제1펄스신호(PWM1)는 하이(High)와 로우(LOW) 주기의 신호로 이루어지며, 이러한 제1펄스신호(PWM1)가 인가되면 제1MOSFET(T1)가 활성화되고 제1펄스신호(PWM1)가 하이(HIGH) 신호일 때 제1MOSFET(T1)가 도통되어 배터리(B)로 공급되는 전류가 인덕터(L)에 저장된다. 전류가 인덕터(L)에 저장되기 위해서는 제2MOSFET(T2)은 도통 상태를 유지하며, 이때의 제1MOSFET(T1)은 전기모터(M)를 회전구동원으로 사용하기 위한 구동 제어 소자로 사용한다. 반대로 제1펄스신호(PWM1)가 로우(LOW) 신호로 인가되면, 제1MOSFET(T1)는 차단되어 인덕터(L)에 저장된 전류가 제2MOSFET(T2)를 통해 플라이 휠(Fly-wheel)되어 전기모터(M)를 구동하게 된다. 즉, 제1MOSFET(T1)로 인가되는 제1펄스신호(PWM1)가 하이(High)일 동안 전기모터(M)를 구동하며, 제1펄스신호(PWM1)가 로우(Low)일 때는 인덕터(L)에 전류가 저장된다.
전기모터(M)를 발전구동원으로 사용하기 위해서는 전기모터(M)의 회생제동 시 즉, 제1MOSFET(T1)를 차단함에 의해 전기모터(M)가 관성에 의한 회전할 경우에 제2MOSFET(T2)의 게이트단에 제2펄스신호(PWM2)를 인가한다. 제2펄스신호(PWM2)는 하이(High)와 로우(Low) 주기의 신호로 이루어지며, 이러한 제2펄스신호(PWM2)가 인가되면 제2MOSFET(T2)가 활성화되고 제2펄스신호(PWM2)가 하이(HIGH) 신호일 때 제2MOSFET(T2)가 도통되어 전기모터(M)의 감속 즉, 회생 제동에 의해 전기모터(M)에서 발생된 전류가 인덕터(L)에 저장된다. 반대로 제2펄스신호(PWM2)가 로우(LOW) 신호로 인가되면, 제전기모터는 회전구동원이나 발전구동원으로 사용될 수 있다. 전기모터는 전기 에너지를 공급하면 전기모터의 회전자가 회전되어 회전구동원으로 사용되며, 물리적인 힘을 이용하여 회전자를 회전시키면 발전구동원으로 사용된다. 발전구동원으로 사용 시 전기모터는 외부에서 인가되는 회전수에 따라 발전 전압이 다르기 때문에 전압을 안정화시켜야 된다.
하이브리드자동차나 전기자동차는 회전구동원으로 전기모터를 사용한다. 전기모터는 하이브리드자동차나 전기자동차의 주행 시 회전구동원으로 사용하며, 감속 시 회생 제동을 이용하여 발전구동원으로 사용된다. 회생 제동은 에너지효율 향상을 위해 전철, 하이브리드 자동차 나 전기자동차 등에서 사용하고 있다.
하이브리드자동차나 전기자동차에 사용되는 전기모터의 회생 제동을 이용하여 배터리를 충전하는 경우에 주행속도에 따라 발전 전압이 다르게 되어 전기모터에서 발생된 전류를 이용하여 배터리를 직접적으로 충전하기는 곤란하다. 이를 해결하기 위해 DC/DC(Direct Current) 컨버터 등을 통해 전력변환을 수행한 후 배터리를 충전하기 위한 제어장치가 요구된다.
종래의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에서와 같이 종래의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치는 전기모터(M), 제1MOSFET(T1), 제2MOSFET(T2), 인덕터(L) 및 배터리(B)로 이루어진다.
배터리(B)는 전기모터(M)의 구동을 위한 전류를 공급하며, 제2MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)(T2)는 배터리(B)와 제1MOSFET(T1) 사이에 연결된다. 제1MOSFET(T1)은 제2MOSFET(T2)과 배터리(B) 사이에 연결되며, 전기모터(M)는 배터리(B)와 제2MOSFET(T2)이 연결되는 노드(N1)와 인덕터(L) 사이에 연결된다. 인덕터(L)는 일단이 전기모터(M)와 직렬로 연결되며, 타단이 제1MOSFET(T1)와 제2MOSFET(T2)이 연결되는 노드(N2)에 연결된다.
노드(N2)에서 서로 연결되는 제1MOSFET(T1)와 제2MOSFET(T2)의 동작에 따라 전기모터(M)는 회전구동원으로 작용하거나 회생 제동에 의해 발전구동원으로 사용된다. 전기모터(M)가 회전구동원으로 사용하기 위해서는 제1MOSFET(T1)의 게이트단에 제1펄스신호(PWM1)를 인가한다. 제1펄스신호(PWM1)는 하이(High)와 로우(Low) 주기의 신호로 이루어지며, 이러한 제1펄스신호(PWM1)가 인가되면 제1MOSFET(T1)가 활성화되고 제1펄스신호(PWM1)가 하이(HIGH) 신호일 때 제1MOSFET(T1)가 도통되어 배터리(B)로 공급되는 전류가 인덕터(L)에 저장된다. 전류가 인덕터(L)에 저장되기 위해서는 제2MOSFET(T2)은 도통 상태를 유지하며, 이때의 제1MOSFET(T1)은 전기모터(M)를 회전구동원으로 사용하기 위한 구동 제어 소자로 사용한다. 반대로 제1펄스신호(PWM1)가 로우(LOW) 신호로 인가되면, 제1MOSFET(T1)는 차단되어 인덕터(L)에 저장된 전류가 제2MOSFET(T2)를 통해 플라이 휠(Fly-wheel)되어 전기모터(M)를 구동하게 된다. 즉, 제1MOSFET(T1)로 인가되는 제1펄스신호(PWM1)가 하이(High)일 동안 전기모터(M)를 구동하며, 제1펄스신호(PWM1)가 로우(Low)일 때는 인덕터(L)에 전류가 저장된다.
전기모터(M)를 발전구동원으로 사용하기 위해서는 전기모터(M)의 회생제동 시 즉, 제1MOSFET(T1)를 차단함에 의해 전기모터(M)가 관성에 의한 회전할 경우에 제2MOSFET(T2)의 게이트단에 제2펄스신호(PWM2)를 인가한다. 제2펄스신호(PWM2)는 하이(High)와 로우(LOW) 주기의 신호로 이루어지며, 이러한 제2펄스신호(PWM2)가 인가되면 제2MOSFET(T2)가 활성화되고 제2펄스신호(PWM2)가 하이(HIGH) 신호일 때 제2MOSFET(T2)가 도통되어 회생 제동에 의해 전기모터(M)에서 발생된 전류가 인덕터(L)에 저장된다. 반대로 제2펄스신호(PWM2)가 로우(LOW) 신호로 인가되면, 제2MOSFET(T2)는 차단되어 인덕터(L)에 저장된 전류가 전기모터(M)를 통해 배터리(B)로 공급되어 배터리(B)를 충전하게 된다. 배터리(B)를 충전하기 위해서는 제1MOSFET(T1)는 차단된 상태를 유지하며, 이때의 제2MOSFET(T2)은 전기모터(M)를 발전구동원으로 사용하기 위한 회생 제동 소자로 사용된다.
제1MOSFET(T1)과 제2MOSFET(T2)의 게이트단으로 각각 인가되는 제1펄스신호(PWM1)와 제2펄스신호(PWM2)를 이용하여 전기모터(M)를 구동하거나 배터리(B)를 충전하게 된다. 전기모터(M)를 회전구동원으로 사용하기 위한 구동 시 종래의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치는 벅 컨버터(Buck converter)로 작용하여 배터리(B)의 출력전압을 적절하게 낮추어 전기모터(M)를 구동한다. 반대로 전기모터(M)를 발전구동원으로 사용 시 부스터 컨버터를 작용하여 출력전압을 입력전압 보다 증가시켜 배터리(B)를 충전하게 된다. 2MOSFET(T2)는 차단되어 인덕터(L)에 저장된 전류가 전기모터(M)를 통해 배터리(B)로 공급되어 배터리(B)를 충전하게 된다. 배터리(B)를 충전하기 위해서는 제1MOSFET(T1)는 차단된 상태를 유지하며, 이때의 제2MOSFET(T2)은 전기모터(M)를 발전구동원으로 사용하기 위한 회생 제동 소자로 사용된다.
제1MOSFET(T1)과 제2MOSFET(T2)의 게이트단으로 각각 인가되는 제1펄스신호(PWM1)와 제2펄스신호(PWM2)를 이용하여 전기모터(M)를 구동하거나 배터리(B)를 충전하게 된다. 전기모터(M)를 회전구동원으로 사용하기 위한 구동 시 종래의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치는 벅 컨버터(Buck converter)로 작용하여 배터리(B)의 출력전압을 적절하게 낮추어 전기모터(M)를 구동한다. 반대로 전기모터(M)를 발전구동원으로 사용 시 부스터 컨버터를 작용하여 출력전압을 입력전압 보다 증가시켜 배터리(B)를 충전하게 된다.
종래의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치는 전기모터의 구동이나 회생 제동 제어를 위한 제1MOSFET이나 제2MOSFET가 서로 연결됨으로 인해 이 중 어느 하나가 오동작을 하는 경우에 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치가 전체적으로 오동작을 하게 되어 신뢰성이 저하되는 문제점이 있으며, 인덕터가 전기모터와 직렬로 연결됨으로 인해 인덕터의 직렬저항으로 인해 전기모터의 구동 시 손실이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전기모터의 회전구동부와 회생 제동부를 전기적으로 분리시킴에 의해 신뢰성을 개선한 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전기모터의 회전구동부와 회생 제동부를 선택적으로 사용함에 의해 제어가 용이한 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기모터와 인덕터가 직렬 연결되지 않도록 구성함으로써 전기모터의 구동 시 인덕터로 인한 손실이 발생되는 것을 방지할 수 있는 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치를 제공함에 있다.
본 발명의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치는 전기모터와; 상기 전기모터와 연결되어 전기모터로 구동전원을 공급하거나 전기모터에서 발생된 전류를 공급받아 충전하는 배터리와; 상기 전기모터와 상기 배터리 사이에 연결되며 제1펄스신호를 인가받아 배터리에 충전된 구동전원을 전기모터로 공급하는 회전구동부와; 상기 전기모터와 상기 배터리 사이에 연결되며 제2펄스신호를 인가받아 전기모터의 감속에 의해 발생된 전류를 배터리로 공급되도록 하는 회생 제동부와; 상기 전기모터와 상기 회전구동부와 상기 회생 제동부 사이에 연결되어 전기모터에 회전구동부나 회생 제동부가 선택적으로 연결되도록 스위칭하는 릴레이 스위치부와; 상기 배터리와 상기 릴레이 스위치부 사이에 연결되어 릴레이 스위치부가 스위칭되도록 하는 선택스위치와; 상기 회전구동부와 상기 회생 제동부에 각각 연결되어 상기 릴레이 스위치부에 의해 전기모터와 연결된 회전구동부와 회생 제동부로 상기 제1펄스신호와 상기 제2펄스신호를 각각 선택적으로 발생하여 출력하는 제어기로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치는 전기모터의 회전구동부와 회생 제어부를 전기적으로 분리시킴에 의해 신뢰성을 개선할 수 있는 이점을 제공하고, 전기모터의 회전구동부와 회생 제어부를 스위칭을 통해 선택적으로 사용함에 의해 제어가 용이한 이점이 있으며, 전기모터와 인덕터가 직렬 연결되지 않도록 구성함으로써 전기모터의 구동 시 인덕터로 인한 손실이 발생되는 것을 방지할 수 있는 이점을 있다.
도 1은 종래의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치의 회로도,
도 2는 본 발명의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치의 회로도.
이하, 본 발명의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2에서와 같이 본 발명의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치는 전기모터(M), 배터리(B), 회전구동부(11), 회생 제동부(12), 릴레이 스위치부(13), 선택스위치(14) 및 제어기(15)로 구성된다.
전기모터(M)는 하이브리드자동차, 전기자동차, 철도나 전기자전거에서 차륜(도시 않음)을 회전시키기 위한 회전구동원이나 회생 제동 시 전류를 발생시켜 배터리(B)로 공급한다. 배터리(B)는 전기모터(M)와 연결되어 전기모터(M)로 구동전원을 공급하거나 전기모터(M)에서 발생된 전류를 공급받아 충전하며, 회전구동부(11)는 전기모터(M)와 배터리(B) 사이에 연결되며 제1펄스신호(PWM1)를 인가받아 배터리(B)에 충전된 구동전원을 전기모터(M)로 공급한다. 회생 제동부(12)는 전기모터(M)와 배터리(B) 사이에 연결되며 제1펄스신호(PWM1)를 인가받아 전기모터(M)의 감속에 의해 발생된 전류를 배터리(B)로 공급되도록 하며, 릴레이 스위치부(13)는 전기모터(M)와 회전구동부(11)와 회생 제동부(12) 사이에 연결되어 전기모터(M)에 회전구동부(11)나 회생 제동부(12)가 선택적으로 연결되도록 스위칭한다. 선택스위치(14)는 배터리(B)와 릴레이 스위치부(13) 사이에 연결되어 릴레이 스위치부(13)가 스위칭되도록 하며, 제어기(15)는 회전구동부(11)와 회생 제동부(12)는 각각 연결되어 릴레이 스위치부(13)에 의해 전기모터(M)와 연결된 회전구동부(11)와 회생 제동부(12)로 제1펄스신호(PWM1)와 제2펄스신호(PWM2)를 각각 선택적으로 발생하여 출력한다. 제1펄스신호(PWM1)와 제2펄스신호(PWM2)는 각각 하이(High)와 로우(LOW) 주기의 신호로 이루어진다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치의 구성을 첨부된 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
전기모터(M)는 DC(Direct current) 모터가 사용되며, 배터리(B)는 2차전지가 사용된다.
회전구동부(11)는 제1전력 스위칭 소자(Q1)로 이루어지며, 제1전력 스위칭 소자(Q1)는 제2전력 스위칭 소자(Q2)가 활성화 즉, 도통된 상태에서 제1펄스신호(PWM1)의 인가 여부에 따라 인덕터(L)에 저장된 전류를 전기모터(M)로 공급되도록 한다.
회생 제동부(12)는 회전구동부(11)에서 전기모터(M)로 공급되는 구동전원을 차단함에 의해 발생되는 전기모터(M)의 감속을 이용하여 회생 제동을 하고, 이러한 회생 제동은 후술되는 선택스위치(14)의 선택에 의해 실시되며, 인덕터(L), 제너 다이오드(ZD1) 및 제2전력 스위칭 소자(Q2)로 이루어진다. 인덕터(L)는 릴레이 스위치부(13)에 연결되어 전류를 저장하며, 제너 다이오드(ZD1)는 인덕터(L)와 배터리(B) 사이에 연결되어 배터리(B)에서 인덕터(L)로 역기전압이 인가되는 것을 소거한다. 제2전력 스위칭 소자(Q2)는 인덕터(L)와 제너 다이오드 사이와 릴레이 스위치부(13)에 연결되며 제1전력 스위칭 소자(Q1)가 활성화된 상태에서 제2펄스신호(PWM2)의 인가여부에 따라 인덕터(L)에 저장된 전류를 배터리(B)로 공급되도록 한다.
릴레이 스위치부(13)는 전기모터(M)와 구동제어와 회생 제동부(12)에 연결되어 전기모터(M)에 회전구동부(11)나 회생 제동부(12)가 전기적으로 절연되도록 하며, 릴레이 스위치(13a)와 제너 다이오드(ZD2)로 이루어진다.
릴레이 스위치(13a)는 회전구동부(11)와 회생 제동부(12)에 연결되어 전기모터(M)에 회전구동부(11)와 회생 제동부(12)를 선택적으로 연결하기 위해 스위칭하며, 선택스위치(14)로부터 스위치신호가 인가되지 않으면 전기모터(M)와 회전구동부(11)가 전기적으로 연결되도록 한다. 반대로, 릴레이 스위치(13a)는 선택스위치(14)로부터 스위치신호가 인가되면 전기모터(M)와 회생 제동부(12)가 전기적으로 연결되도록 스위칭한다.
릴레이 스위치(13a)는 마크넷 코일(mc)과 다수개의 단자(a1,a2,...,a6)로 이루어지며, 선택스위치(14)로부터 스위치신호가 인가되지 않으면 마크넷 코일(mc)에 의해 단자(a1,a2)가 각각 단자(a4,a6)에 각각 연결되어 회전구동부(11)에 의해 전기모터(M)가 구동되도록 한다. 반면에, 선택스위치(14)로부터 스위치신호가 인가되면 마크넷 코일(mc)에 의해 단자(a1,a2)가 각각 단자(a3,a4)에 각각 연결되어 회생 제동부(12)에 의해 전기모터(M)에서 발생된 전류가 배터리(B)로 공급되어 배터리(B)가 충전되도록 한다.
제너 다이오드(ZD2)는 릴레이 스위치(13a)와 병렬 연결되어 릴레이 스위치(13a)에 발생된 역기전압을 제거하여 릴레이 스위치(13a)가 안정적으로 동작되도록 한다.
선택스위치(14)는 배터리(B)와 릴레이 스위치부(13) 사이에 연결되어 릴레이 스위치부(13)가 스위칭되도록 전원을 공급하며, 다수개의 단자(b1,b2)로 이루어진다. 선택스위치(14)는 스위치신호가 인가 즉, 스위치신호가 발생되어 릴레이 스위치(13a)로 인가한다는 것은 선택스위치(14)의 단자(b1,b2)가 전기적으로 연결된 상태를 의미하며, 스위치신호가 인가되지 않는다는 것은 선택스위치(14)의 단자(b1,b2)가 전기적으로 연결되지 않은 상태를 나타낸다. 이러한 선택스위치(14)는 푸시버튼이나 기타 하이브리드자동차, 전기자동차, 철도 및 전기자전거의 제동용 페날(도시 않음)에 설치함에 의해 사용자가 보다 용이하게 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치를 사용할 수 있도록 한다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
전기모터(M)를 회전구동원으로 사용하는 경우에 먼저 선택스위치(14)의 단자(b1,b2)가 전기적으로 연결되어 있는지 여부를 확인한다. 이러한 확인은 사용자가 수동으로 선택스위치(14)가 선택되었는지 여부를 통해 확인한다. 선택스위치(14)가 선택되지 않으면 릴레이 스위치(13a)는 전기모터(M)와 회전구동부(11)가 서로 전기적으로 연결되도록 한다.
전기모터(M)와 회전구동부(11)가 전기적으로 연결된 상태에서 제어기(15)는 제2전력 스위칭 소자(Q2)를 활성화 즉, 도통시킨 상태에서 제1전력 스위칭 소자(Q1)의 게이트단에 제1펄스신호(PWM1)를 인가한다. 제1펄스신호(PWM1)가 인가되면 제1전력 스위칭 소자(Q1)가 활성화되고 제1펄스신호(PWM1)가 하이(HIGH) 신호일 때 제1전력 스위칭 소자(Q1)가 도통되어 배터리(B)로 공급되는 전류가 제2전력 스위칭 소자(Q2)를 통해 인덕터(L)에 저장된다. 반대로 제1펄스신호(PWM1)가 로우(LOW) 신호로 인가되면, 제1전력 스위칭 소자(Q1)는 차단되어 인덕터(L)에 저장된 전류가 제2전력 스위칭 소자(Q2)를 통해 플라이 휠(Fly-wheel)되어 전기모터(M)를 구동시켜 회전시키게 된다.
전기모터(M)를 발전구동원으로 사용하기 위해 회생 제동을 하는 경우에 먼저 선택스위치(14)를 선택하여 단자(b1,b2)가 전기적으로 연결되도록 한다. 선택스위치(14)가 선택되어 단자(b1,b2)가 전기적으로 연결되면 스위칭신호가 릴레이 스위치(13a)로 인가되며, 릴레이 스위치(13a)는 전기모터(M)와 회생 제동부(12)가 전기적으로 연결되도록 스위칭한다.
전기모터(M)와 회생 제동부(12)가 전기적으로 연결된 상태에서 제어기(15)는 제1전력 스위칭 소자(Q1)를 활성화 즉, 도통시킨 상태에서 제2전력 스위칭 소자(Q2)의 게이트단에 제2펄스신호(PWM2)를 인가한다. 제2펄스신호(PWM2)가 인가되면 제1전력 스위칭 소자(Q1)가 활성화되고 제2펄스신호(PWM2)가 하이(HIGH) 신호일 때 제2전력 스위칭 소자(Q2)가 도통되어 회생 제동에 의해 전기모터(M)에서 발생된 전류가 인덕터(L)에 저장된다. 반대로 제2펄스신호(PWM2)가 로우(LOW) 신호로 인가되면, 제2전력 스위칭 소자(Q2)는 차단되어 인덕터(L)에 저장된 전류가 제너 다이오드(ZD1)를 통해 배터리(B)로 공급되어 배터리(B)를 충전하게 된다.
이상과 같이 본 발명의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치는 전기모터(M)의 회전구동부(11)와 회생 제동부(12)를 릴레이 스위치부(13)를 이용하여 전기적으로 분리시킴에 의해 어느 하나 즉, 회생 제동부(12)의 오동작 시 회전구동부(11)가 정상적으로 동작함에 의해 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치의 전체적인 동작의 신뢰성을 개선할 수 있다. 또한, 전기모터(M)의 회전구동부(11)와 회생 제동부(12)를 선택스위치(14)를 이용한 릴레이 스위치부(13)의 스위칭을 통해 회전구동부(11)와 회생 제동부(12)를 선택적으로 사용할 수 있어 제어가 용이하며, 전기모터(M)와 인덕터()가 직렬 연결되지 않도록 구성함으로써 전기모터(M)의 구동 시 인덕터(L)로 인한 손실이 발생 되는 것을 방지한다.
본 발명의 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치는 하이브리드자동차, 전기자동차, 철도나 전기자전거 등의 제조 산업 분야에 적용할 수 있다.
B: 배터리 M: 모터
11: 회전구동부 12: 회생 제동부
13: 릴레이 스위치부 14: 선택스위치
15: 제어기

Claims (6)

  1. 전기모터와;
    상기 전기모터와 연결되어 전기모터로 구동전원을 공급하거나 전기모터에서 발생된 전류를 공급받아 충전하는 배터리와;
    상기 전기모터와 상기 배터리 사이에 연결되며 제1펄스신호를 인가받아 배터리에 충전된 구동전원을 전기모터로 공급하는 회전구동부와;
    상기 전기모터와 상기 배터리 사이에 연결되며 제2펄스신호를 인가받아 전기모터의 감속에 의해 발생된 전류를 배터리로 공급되도록 하는 회생 제동부와;
    상기 전기모터와 상기 회전구동부와 상기 회생 제동부 사이에 연결되어 전기모터에 회전구동부나 회생 제동부가 선택적으로 연결되도록 스위칭하는 릴레이 스위치부와;
    상기 배터리와 상기 릴레이 스위치부 사이에 연결되어 릴레이 스위치부가 스위칭되도록 하는 선택스위치와;
    상기 회전구동부와 상기 회생 제동부에 각각 연결되어 릴레이 스위치부에 의해 전기모터와 연결된 회전구동부와 회생 제동부로 상기 제1펄스신호와 상기 제2펄스신호를 각각 선택적으로 발생하여 출력하는 제어기로 구성되고,
    상기 회전구동부는, 제1전력 스위칭 소자로 이루어지며 상기 제1전력 스위칭 소자는 제2전력 스위칭 소자가 활성화된 상태에서 제1펄스신호의 인가 여부에 따라 인덕터에 저장된 전류를 전기모터로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회생 제동부는 상기 릴레이 스위치부에 연결되어 전류를 저장하는 인덕터와;
    상기 인덕터와 상기 배터리 사이에 연결되는 제너 다이오드와;
    상기 인덕터와 상기 제너 다이오드 사이와 상기 릴레이 스위치부에 연결되며 제1전력 스위칭 소자가 활성화된 상태에서 제2펄스신호의 인가 여부에 따라 인덕터에 저장된 전류를 배터리로 공급되도록 하는 제2전력 스위칭 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이 스위치부는 전기모터와 구동제어와 회생 제동부에 연결되어 전기모터에 회전구동부나 회생 제동부가 전기적으로 절연되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이 스위치부는 상기 회전구동부와 상기 회생 제동부에 연결되어 전기모터에 회전구동부와 회생 제동부를 선택적으로 연결하기 위해 스위칭하는 릴레이 스위치와;
    상기 릴레이 스위치와 연결되어 릴레이 스위치에 발생된 역기전압을 제거하는 제너 다이오드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 릴레이 스위치는 선택스위치로부터 스위치신호가 인가되지 않으면 전기모터와 회전구동부가 전기적으로 연결되도록 하며, 선택스위치로부터 스위치신호가 인가되면 전기모터와 회생 제동부가 전기적으로 연결되도록 스위칭하는 것을 특징으로 하는 전기모터의 구동 및 회생 제동 제어장치.
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