KR101563867B1 - charging apparatus and electric vehicle including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 충전 장치, 및 이를 구비하는 전기 차량에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 충전 장치는, 충전 모드에서, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 컨버터를 제어하는 제어부를 포함하고, 컨버터는, 모터와, 스위칭 동작에 의해 입력 교류 전원을 모터로 공급하는 스위칭부와, 모터 동작 모드에서, 삼상 스위칭 소자들의 스위칭 동작에 의해, 배터리로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 모터를 구동하며, 충전 모드에서, 삼상 스위칭 소자들 중 한 상의 스위칭 소자들이 동작하여, 모터로부터 공급되는 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하는 인버터를 포함한다. 이에 따라, 교류 전원을 이용하여, 충전을 간단하게 수행할 수 있게 된다.The present invention relates to a charging apparatus and an electric vehicle having the charging apparatus. A charging apparatus according to an embodiment of the present invention includes a converter for converting an input AC power source to a DC power source in a charging mode and a control unit for controlling the converter, the converter including: a motor; and an input AC power source Phase switching elements in a charging mode and a switching section for supplying a DC power from a battery to an AC power source by a switching operation of three-phase switching elements in a motor operation mode, And an inverter that operates the switching elements to convert the power supplied from the motor to a predetermined direct current power. Accordingly, charging can be easily performed using an AC power source.
Description
본 발명은 충전 장치, 및 이를 구비하는 전기 차량에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 교류 전원을 이용하여, 충전을 간단하게 수행할 수 있는 충전 장치, 및 이를 구비하는 전기 차량에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging device and an electric vehicle having the charging device, and more particularly, to a charging device that can easily perform charging using an AC power source and an electric vehicle having the charging device.
내연기관의 발명에 의해 출현하게 된 자동차는 인류의 생활에 없어서는 안될 필수품이나, 환경오염의 주범 및 막대한 에너지의 소비에 의한 에너지 고갈 문제를 초래하게 되었으며, 내연기관을 동력으로 하는 자동차 대신에 전기를 동력으로 하는 전기자동차나, 내연기관과 이들을 조합한 하이브리드 자동차가 개발되어 사용되고 있는 추세에 있다.The automobile that emerged by the invention of the internal combustion engine is a necessity indispensable to the life of mankind. However, it causes the problem of energy exhaustion due to environmental pollution and consumption of enormous energy. There is a tendency to develop and use an electric vehicle, an internal combustion engine, and a hybrid vehicle that combines them.
한편, 이러한 전기 차량 또는 하이브리드 전기 차량 등은, 모터 및 배터리 등을 이용하여 그 출력을 발생시키고 있으며, 출력 및 주행 거리 향상을 위한 다양한 시도가 계속되고 있다.
한편, 한국 특허공개공보 1999-0039024호는 전원 충전 모드시와, 모터 구동 모드시의 별도의 스위칭 소자를 이용하는 것이 개시된다. 이에 의하면, 별도의 스위칭 소자를 구비하여야 하는 번거로움이 있다. [0003] On the other hand, such an electric vehicle or a hybrid electric vehicle generates output by using a motor and a battery, and various attempts have been made to improve output and mileage.
On the other hand, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-0039024 discloses the use of a separate switching element in the power charging mode and in the motor driving mode. In this case, it is troublesome to provide a separate switching element.
본 발명의 목적은, 교류 전원을 이용하여, 충전을 간단하게 수행할 수 있는 충전 장치, 및 이를 구비하는 전기 차량을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a charging device that can easily perform charging using an AC power source, and an electric vehicle having the charging device.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 충전 장치는, 충전 모드에서, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 컨버터를 제어하는 제어부를 포함하고, 컨버터는, 모터와, 스위칭 동작에 의해 입력 교류 전원을 모터로 공급하는 스위칭부와, 모터 동작 모드에서, 삼상 스위칭 소자들의 스위칭 동작에 의해, 배터리로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 모터를 구동하며, 충전 모드에서, 삼상 스위칭 소자들 중 한 상의 스위칭 소자들이 동작하여, 모터로부터 공급되는 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하는 인버터를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a charging apparatus includes a converter for converting an input AC power source to a DC power source in a charging mode, and a control unit for controlling the converter. The converter includes a motor, Phase switching elements to convert the direct-current power from the battery to an alternating-current power to drive the motor, and in the charging mode, the three-phase And an inverter that operates switching elements of one of the switching elements to convert the power supplied from the motor to a predetermined direct current power.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량은, 배터리와, 충전 모드에서, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 컨버터를 제어하는 제어부를 구비하는 충전 장치를 포함하고, 컨버터는, 모터와, 스위칭 동작에 의해 입력 교류 전원을 모터로 공급하는 스위칭부와, 모터 동작 모드에서, 삼상 스위칭 소자들의 스위칭 동작에 의해, 배터리로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 모터를 구동하며, 충전 모드에서, 삼상 스위칭 소자들 중 한 상의 스위칭 소자들이 동작하여, 모터로부터 공급되는 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하는 인버터를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an electric vehicle including a battery and a charging device including a converter for converting an input AC power source into a DC power source and a control unit for controlling the converter in a charging mode The converter includes a motor and a switching unit for supplying an input AC power to the motor by a switching operation. In the motor operation mode, the DC power from the battery is converted into an AC power by the switching operation of the three- And an inverter for switching the power supplied from the motor to a predetermined direct current power by operating the switching elements of one of the three phase switching elements in the charging mode.
본 발명의 실시예에 따르면, 충전 장치, 및 이를 구비하는 전기 차량은, 충전 모드에서, 인버터의 삼상 스위칭 소자들 중 한 상 스위칭 소자들이 동작하여, 입력 교류 전원을, 스위칭부, 모터, 및 인버터를 거쳐, 직류 전원으로 변환하여, 배터리로 공급함으로써, 교류 전원을 이용한 충전을 간단하게 수행할 수 있게 된다.According to the embodiment of the present invention, the charging apparatus and the electric vehicle having the charging apparatus operate in one of the three-phase switching elements of the inverter in the charging mode so that the input AC power is supplied to the switching unit, And is supplied to the battery. Thus, charging using the AC power can be performed simply.
특히, 컨버터는, 스위칭부, 모터, 및 인버터를 구비할 수 있으며, 스위칭부와 인버터가 부스트 컨버터로 동작할 수 있으며, 인버터의 삼상 스위칭 소자들 중 한 상 스위칭 소자들의 동작에 의해, 모터와 인버터가 부스트 컨버터로 동작할 수 있으므로, 결국, 충전 장치는, 벅 부스트 컨버터로 동작할 수 있게 된다. 따라서, 배터리 충전 전원에 따라, 컨버터는, 적응적으로 승압 또는 강압 동작을 수행할 수 있게 된다.In particular, the converter may comprise a switching unit, a motor, and an inverter, wherein the switching unit and the inverter may operate as a boost converter, and by operation of one of the three phase switching devices of the inverter, Can operate as a boost converter, so that the charging device can eventually operate as a buck-boost converter. Thus, depending on the battery charging power source, the converter is able to adaptively perform the step-up or step-down operation.
한편, 충전 장치는, 모터와 인버터를 이용하므로, 스위칭부만으로도, 벅 부스트 컨버터와 같이 동작시킬 수 있게 되어, 제조 비용이 저감되게 된다.On the other hand, since the charging device uses a motor and an inverter, the switching part alone can operate as a buck-boost converter, thereby reducing manufacturing cost.
또한, 벅 컨버터로 동작하는 스위칭부와, 부스트 컨버터로 동작하는 모터 사이에 정격 전압이 큰 커패시터가 사용되지 않으므로, 제조 비용이 저감되게 된다.Further, since a capacitor having a large rated voltage is not used between a switching unit operating as a buck converter and a motor operating as a boost converter, the manufacturing cost is reduced.
한편, 초기 충전시, 모터의 회전자 위치 판별 후, 인버터의 삼상 스위칭 소자들 중 어느 한 상의 스위치 소자들을 동작시키므로, 충전 모드에서, 모터 회전자의 움직임을 최소화할 수 있게 된다.On the other hand, at the time of initial charging, since the switch elements of any one of the three-phase switching elements of the inverter are operated after the rotor position of the motor is determined, the movement of the motor rotor in the charging mode can be minimized.
한편, 충전 장치 내의 인버터, 제어부, 및 스위칭부를 동일 회로 보드 상에 구현함으로써, 충전 장치를 소형으로 구현할 수 있게 된다.On the other hand, by implementing the inverter, the control unit, and the switching unit in the charging apparatus on the same circuit board, the charging apparatus can be made compact.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량의 차체를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 구동부의 내부 블록도이다.
도 3은 도 2의 구동부의 회로도를 예시한다.
도 4는 도 2의 모터의 간략 구조도이다.
도 5는 도 2의 구동부의 등가 회로도를 예시한다.
도 6 및 도 7은 도 5의 회로도의 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 8은 도 2의 제어부의 내부 블록도이다.1 is a schematic view showing a vehicle body of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is an internal block diagram of the driving unit of FIG.
Fig. 3 illustrates a circuit diagram of the driving unit of Fig.
Fig. 4 is a simplified structural view of the motor of Fig. 2;
Fig. 5 illustrates an equivalent circuit diagram of the driving unit of Fig.
6 and 7 are drawings referred to explain the operation of the circuit diagram of Fig.
8 is an internal block diagram of the control unit of FIG.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.The suffix "module" and " part "for components used in the following description are given merely for convenience of description, and do not give special significance or role in themselves. Accordingly, the terms "module" and "part" may be used interchangeably.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량의 차체를 나타내는 개략적인 도면이다. 1 is a schematic view showing a vehicle body of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량(100)은, 전원을 공급하는 배터리(205), 배터리(205)로부터 전원을 공급받아 모터(250)를 구동하는 모터 구동부(200), 모터 구동부(200)에 의해 구동되어 회전하는 모터(250), 모터(250)에 의해 회전되는 앞바퀴(150) 및 뒷바퀴(155), 노면의 진동이 차체에 전달되는 것을 차단하는 전륜현가장치(160) 및 후륜현가장치(165)를 포함할 수 있다. 한편, 한편 모터(250)의 회전속도를 기어비에 따라 변환하는 구동기어(미도시)가 추가적으로 구비될 수 있다.Referring to the drawings, an
배터리(205)는 모터 구동부(200)에 전원을 공급한다. 특히, 모터 구동부(200) 내의 커패시터(C)에 직류 전원을 공급한다.The
이러한 배터리(205)는, 복수개의 단위셀의 집합으로 형성될 수 있다. 복수개의 단위셀은 일정한 전압을 유지하기 위해 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)에 의해 관리될 수 있으며, 배터리 관리 시스템에 의해 일정한 전압을 방출할 수 있다. The
예를 들어, 배터리 관리 시스템은, 배터리(205)의 전압(Vbat)을 검출하고, 이를 전자 제어부(미도시), 또는 모터 구동부(200) 내의 제어부(230)에 전달할 수 있으며, 배터리 전압(Vbat)이 하한치 이하로 하강하는 경우, 모터 구동부(200) 내의 커패시터(C)에 저장된 직류 전원을 배터리로 공급할 수 있다. 또한, 배터리 전압(Vbat)이 상한치 이상으로 상승하는 경우, 모터 구동부(200) 내의 커패시터(C)에 직류 전원을 공급할 수도 있다.For example, the battery management system can detect the voltage Vbat of the
배터리(205)는 충전 또는 방전이 가능한 2차 전지로 구성됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
모터 구동부(200)는, 모터 동작 모드에서, 배터리(205)로부터 전원입력케이블(120)에 의해서 직류전원을 공급받는다. 모터 구동부(200)는 배터리(205)로부터 받는 직류전원을 교류전원으로 변환하여 모터(250)에 공급한다. 변환되는 교류전원은 삼상 교류 전원일 수 있다. The
모터 구동부(200)는, 모터 동작 모드에서, 모터 구동부(200)에 구비된 삼상 출력 케이블(125)을 통하여 모터(250)에 삼상 교류 전원을 공급한다. 도 1의 모터 구동부(200)는 세 개의 케이블로 구성된 삼상출력케이블(125)을 도시하였으나, 단일의 케이블 내에 세 개의 케이블이 구비될 수 있다. The
한편, 모터 구동부(200)는, 충전 모드에서, 입력 교류 전원을 공급받아, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 배터리(205)로 변환된 직류 전원을 공급할 수 있다. 이에 따라, 모터 구동부(200)는, 충전 장치로 명명할 수 있다.On the other hand, in the charging mode, the
본 명세서에서는, 모터 구동부(200)와 충전 장치를 혼용하여 사용하나, 이는 동일한 장치를 의미할 수 있다. In this specification, the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동부(200)에 대해서는 도 2 이하에서 후술한다. The
모터(250)는, 회전하지 않고 고정되는 고정자(130)와, 회전하는 회전자(135)를 포함한다. 모터(250)는 입력케이블(140)이 구비되어 모터 구동부(200)에서 공급되는 교류전원을 인가받는다. 모터(250)는, 예를 들어, 삼상 모터일 수 있으며, 각상의 고정자의 코일에 전압 가변/주파수 가변의 각상 교류 전원이 인가되는 경우, 인가되는 주파수에 따라 회전자의 회전 속도가 가변하게 된다. The
모터(250)는, 유도 모터(induction motor), BLDC 모터(blushless DC motor), 릴럭턴스 모터(reluctance motor) 등 다양한 형태가 가능하다. The
한편, 모터(250)의 일측에는 구동기어(미도시)가 구비될 수 있다. 구동기어는 모터(250)의 회전에너지를 기어비에 따라 변환시킨다. 구동기어에서 출력되는 회전에너지는 앞바퀴(150) 및/또는 뒷바퀴(155)에 전달되어 전기 차량(100)가 움직이도록 한다.Meanwhile, a driving gear (not shown) may be provided at one side of the
전륜현가장치(160) 및 후륜현가장치(165)는 차체에 대하여 각각 앞바퀴(150) 및 뒷바퀴(155)를 지지한다. 전륜현가장치(160) 및 후륜현가장치(165)의 상하방향은 스프링 또는 감쇠기구에 의해 지지하여, 노면의 진동이 차체에 닿지 않도록 한다.The
앞바퀴(150)에는 조향장치(미도시)가 더 구비될 수 있다. 조향장치는 전기 차량(100)를 운전자가 의도하는 방향으로 주행시키기 위하여 앞바퀴(150)의 방향을 조절하는 장치이다.The
한편, 도면에서는 도시하지 않았지만, 전기 차량(100)은, 전기 차량 전반의 전자 장치들의 제어를 위한 전자 제어부(Electronic Controller)를 더 포함할 수 있다. 전자 제어부(미도시)는, 각 장치들이 동작, 표시 등을 할 수 있도록 제어한다. 또한, 상술한 배터리 관리 시스템을 제어할 수도 있다. On the other hand, although not shown in the drawing, the
또한, 전자 제어부(미도시)는, 전기 차량(100)의 경사각 감지하는 경사각 감지부(미도시), 전기 차량(100)의 속도를 감지하는 속도 감지부(미도시), 브레이크 페달의 동작에 따른 브레이크 감지부(미도시), 악셀 페달의 동작에 따른 악셀 감지부(미도시) 등으로부터의 감지 신호에 기초하여, 다양한 운전 모드(주행 모드, 후진 모드, 중립 모드, 및 주차 모드 등)에 따른 운전 지령치를 생성할 수 있다. 이때의 운전 지령치는, 예를 들어, 토크 지령치 또는 속도 지령치일 수 있다.The electronic control unit (not shown) includes an inclination angle sensing unit (not shown) for detecting the inclination angle of the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량(100)은, 배터리 및 모터를 이용한 순수 전기 차량은, 물론, 엔진을 사용하면서, 배터리 및 모터를 이용하는 하이브리드 전기 차량을 포함하는 개념일 수 있다. 이때, 하이브리드 전기 차량은, 배터리와 엔진 중 적어도 어느 하나를 선택 가능한 절환 수단, 및 변속기를 더 구비할 수도 있다. 한편, 하이브리드 전기 차량은, 엔진에서 출력되는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하여 모터를 구동하는 직렬 방식과, 엔진에서 출력되는 기계 에너지와 배터리에서의 전기 에너지를 동시에 이용하는 병렬 방식으로 나뉠 수 있다.On the other hand, in the
도 2는 도 1의 구동부의 내부 블록도이고, 도 3은 도 2의 구동부의 회로도를 예시한다.FIG. 2 is an internal block diagram of the driving unit of FIG. 1, and FIG. 3 illustrates a circuit diagram of the driving unit of FIG.
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동부(200), 즉, 충전 장치(200)는, 컨버터(405)와 제어부(430)를 구비할 수 있다. 그리고, 컨버터(405)는, 스위칭부(410), 모터(250), 인버터(420), 및 dc/dc 컨버터(445)를 구비할 수 있다. 여기서, dc/dc 컨버터(445)는 선택적으로 구비 가능하다.The
한편, 스위칭부(410)는, 모터(250) 전단에 배치되며, 스위칭 소자(S1)를 구비여, 스위칭 소자의 스위칭 동작에 의해 입력 교류 전원(201)을 모터(250)로 공급할 수 있다.The
도면에서는 입력 교류 전원(201)을 단상 교류 전원으로 도시하고 있으나, 삼상 교류 전원일 수도 있다. Although the input
한편, 스위칭부(410) 앞단에는, 입력 교류 전원(201)을 정류하는 정류부(도 3의 412)가 더 구비될 수 있다.The
도 3은, 단상 교류 전원에 대한 정류부(412)로서, 4개의 다이오드(Da,Db,Dc,Dd)가 브릿지 형태로 사용되는 것을 예시한다.3 illustrates that four diodes Da, Db, Dc, and Dd are used as a bridge in the
스위칭부(410)는, 정류부(412)로부터 출력되는 전원을 스위칭하여 모터(250)로 전달하는 스위칭 소자(S1)와, 스위칭 소자(S1)와 모터(250) 사이에 배치되는 다이오드(D1)를 포함할 수 있다. 한편, 스위칭부(410)와 정류부(412) 사이에는 정류된 전원을 평활하는 커패시터(Cx)가 더 구비될 수 있다.The
본 발명의 실시예에 따른 스위칭부(410)는, 모터(250)와 더불어, 벅 컨버터로 동작하는데 사용될 수 있다. 통상의 벅 컨버터는, 인덕터를 구비하나, 본 발명의 실시에에 따르면, 스위칭부(410)가 인덕터를 구비하지 않고, 모터(250) 내의 고정자(130)에 감긴 코일 성분을, 인덕터로서 이용한다. The
도 3은 모터(250)의 등가 회로를 예시한다. 삼상 모터(250)는, 전기적으로, a상 인덕터(La), b 상 인덕터(Lab), c 상 인덕터(Lc)로 표현될 수 있다.Fig. 3 illustrates an equivalent circuit of the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 스위칭부(410)는, 벅 컨버터로 동작하는 것을 전제한다.Meanwhile, it is assumed that the
스위칭부(410) 내의 스위칭 소자(S1)는, 제어부(430)의 스위칭 제어 신호(Scc)에 의해 제어될 수 있다. The switching element S1 in the switching
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 정류부(412)와 입력 교류 전원(201) 사이에, 입력 전류 검출부(미도시)가 배치될 수 있다. 또한, 스위칭부(410) 내의 커패시터(Cx) 양단에, 입력 전압 검출부(미도시)가 배치될 수 있다.Although not shown in the figure, an input current detection unit (not shown) may be disposed between the
입력 전류 검출부(미도시)는, 입력 교류 전원(201)으로부터 입력되는 입력 교류 전류를 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전류 검출부(미도시)로, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. 검출되는 입력 교류 전류는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 제어부(430)에 입력될 수 있다.The input current detection unit (not shown) can detect the input AC current input from the input
입력 전압 검출부(미도시)는, 커패시터(Cx) 양단의 전압을 검출할 수 있다. 이를 위하여, 입력 전압 검출부는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 입력 전압은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 제어부(430)에 입력될 수 있다.The input voltage detecting unit (not shown) can detect the voltage across the capacitor Cx. For this purpose, the input voltage detecting unit may include a resistance element, an amplifier, and the like. The detected input voltage may be input to the
인버터(420)는, 복수개의 인버터 스위칭 소자를 구비하고, 스위칭 소자의 온/오프 동작에 의해 평활된 직류 전원(Vdc)을 소정 주파수의 삼상 교류 전원(va,vb,vc)으로 변환하여, 삼상 동기 모터(230)에 출력할 수 있다. The
인버터(420)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 스위칭 소자(Sa,Sb,Sc) 및 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)가 한 쌍이 되며, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자가 서로 병렬(Sa&S'a,Sb&S'b,Sc&S'c)로 연결된다. 각 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)에는 다이오드가 역병렬로 연결된다. The
인버터(420) 내의 스위칭 소자들은 제어부(430)로부터의 인버터 스위칭 제어신호(Sic)에 기초하여 각 스위칭 소자들의 온/오프 동작을 하게 된다. The switching elements in the
인버터(420)는, 모터(250) 동작 모드에서, 배터리로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 모터(250)를 구동한다.The
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터(420)는, 충전 모드에서, 인버터(420)의 삼상 스위칭 소자들 중 한 상 스위칭 소자들이 동작한다. 즉, 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자 중 어느 한 쌍의 상,하암 스위칭 소자만이 동작할 수 있다.Meanwhile, in the charge mode, the
이에 따라, 충전 모드에서, 입력되는 입력 교류 전원(201)이 스위칭부(410), 모터(250), 및 인버터(420)를 거쳐, 직류 전원으로 변환하여, 배터리(205)로 공급될 수 있다. 이에 대해서는 도 4 이하를 참조하여 후술한다.Thus, in the charging mode, the input
제어부(430)는, 인버터(420) 내의 스위칭 소자의 동작을 제어하는 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(430)는, 출력전류 검출부(도 8의 E)에서 검출되는 출력전류(io)를 입력받을 수 있다.The
제어부(430)는, 인버터(420)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 인버터 스위칭 제어신호(Sic)를 인버터(420)에 출력한다. 인버터 스위칭 제어신호(Sic)는 펄스폭 변조 방식(PWM)의 스위칭 제어신호로서, 출력전류 검출부(E)로부터 검출되는 출력전류값(io)을 기초로 생성되어 출력된다. The
한편, 제어부(430)는, 스위칭부(410) 내의 스위칭 소자(S1)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어부(430)는, 입력 전류 검출부(미도시)에서 검출되는 입력 전류를 입력받을 수 있다. 그리고, 제어부(430)는, 스위칭부(410)의 스위칭 동작을 제어하기 위해, 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)를 스위칭부(410)에 출력할 수 있다. 이러한 컨버터 스위칭 제어신호(Scc)는 펄스폭 변조(PWM) 방식의 스위칭 제어 신호로서, 입력 전류 검출부(미도시)로부터 검출되는 입력 전류를 기초로 생성되어 출력될 수 있다. Meanwhile, the
출력전류 검출부(도 8의 E)는, 인버터(420)와 삼상 모터(230) 사이에 흐르는 출력전류(io)를 검출할 수 있다. 즉, 모터(230)에 흐르는 전류를 검출한다. 출력전류 검출부(E)는 각 상의 출력 전류(ia,ib,ic)를 모두 검출할 수 있으며, 또는 삼상 평형을 이용하여 두 상의 출력 전류를 검출할 수도 있다.The output current detection section (E in Fig. 8) can detect the output current ( io ) flowing between the
출력전류 검출부(E)는 인버터(420)와 모터(230) 사이에 위치할 수 있으며, 전류 검출을 위해, CT(current trnasformer), 션트 저항 등이 사용될 수 있다. The output current detection unit E may be located between the
션트 저항이 사용되는 경우, 3개의 션트 저항이, 인버터(420)와 동기 모터(230) 사이에 위치하거나, 인버터(420)의 3개의 하암 스위칭 소자(S'a,S'b,S'c)에 일단이 각각 접속되는 것이 가능하다. 한편, 삼상 평형을 이용하여, 2개의 션트 저항이 사용되는 것도 가능하다. 한편, 1개의 션트 저항이 사용되는 경우, 상술한 커패시터(C)와 인버터(420) 사이에서 해당 션트 저항이 배치되는 것도 가능하다.Three shunt resistors are placed between the
검출된 출력전류(io)는, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 제어부(430)에 인가될 수 있으며, 검출된 출력전류(io)에 기초하여 인버터 스위칭 제어신호(Sic)가 생성된다. 이하에서는 검출된 출력전류(io)가 삼상의 출력 전류(ia,ib,ic)인 것으로 하여 기술한다.The detected output current (i o) are, as discrete signals (discrete signal) of the pulse type, may be applied to the
한편, dc/dc 컨버터(445)는, 양방향 컨버터일 수 있다. 즉, 모터 구동 모드에서, 배터리(205)에 저장된 직류 전원을 레벨 변환하여, 인버터(420) 방향으로 레벨 변환된 직류 전원을 출력하며, 충전 모드에서, 인버터(420) 등의 스위칭 동작에 의해, 생성되는 직류 전원을 레벨 변환하여, 배터리(205)로 전달할 수 있다.On the other hand, the dc /
한편, dc/dc 컨버터(445)는, 상술한 바와 같이, 구동부(200) 내에, 구비되지 않을 수도 있다.On the other hand, the dc /
한편, 인버터(420)와 배터리(205) 사이에, 직류 전원을 저장하기 위한, 커패시터(C)가 배치될 수 있다. 커패시터(C)는, 평활 커패시터로 동작 가능하며, 평활 커패시터(C)는, 입력되는 전원을 평활하고 이를 저장할 수 있다.On the other hand, between the
도면에서는, 평활 커패시터(C)로 하나의 소자를 예시하나, 복수개가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다. In the drawing, one element is exemplified by the smoothing capacitor C, but a plurality of elements are provided so that the element stability can be ensured.
한편, 도 3에서는, 커패시터(C)가, 인버터(420)와 dc/dc 컨버터(445) 사이에, 배치되는 것을 예시한다.3 exemplifies that the capacitor C is disposed between the
한편, 커패시터(C) 양단은, 직류 전원이 저장되므로, 이를 dc 단 또는 dc 링크단이라 명명할 수도 있다. On the other hand, since both ends of the capacitor C are stored with DC power, they may be referred to as a dc stage or a dc link stage.
이에 따라, 구동부(200)는, 커패시터(C) 양단의 전압을 검출하는, dc 단 전압 검출부(미도시)를 더 포함할 수 있다.Accordingly, the driving
dc 단 전압 검출부(미도시)는, 평활 커패시터(C)의 양단인 dc 단 전압(Vdc)을 검출할 수 있다. 이를 위하여, dc 단 전압 검출부(B)는 저항 소자, 증폭기 등을 포함할 수 있다. 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 제어부(430)에 입력될 수 있다.The dc short-circuit voltage detector (not shown) can detect the dc short-circuit voltage Vdc at both ends of the smoothing capacitor C. For this purpose, the dc voltage detection unit B may include a resistance element, an amplifier, and the like. The detected dc voltage (Vdc) may be input to the
한편, dc/dc 컨버터(445)가, 인버터(420)와 배터리(205) 사이에, 존재하지 않는 경우, dc 단 전압 검출부(미도시)에서 검출되는 dc 단 전압(Vdc)은, 배터리(205) 전압(VBAT)에 대응할 수 있다.On the other hand, when the dc /
이에 따라, 제어부(430)는, 배터리(205) 전압(VBAT)에 대응하는, dc 단 전압(Vdc)과 입력 전압을 이용하여, 충전 모드 하에서, 승압 또는 강압 여부를 결정할 수 있다. Accordingly, the
한편, 스위칭부(410), 인버터(420), 제어부(430)는, 구동부(200), 즉 충전 장치(200) 내에 배치되며, 특히, 동일한 회로 보드 상에, 형성되는 것이 가능하다. 이를 온 보드 차져(On Board Charger; OBC)라 명할 수 있다. 한편, 충전 장치 내의 인버터, 제어부, 및 스위칭부를 동일 회로 보드 상에 구현함으로써, 충전 장치를 소형으로 구현할 수 있게 된다.The
또한, 스위칭부(410), 인버터(420), 제어부(430) 외에, dc/dc 컨버터(445) 까지, 구동부(200), 즉 충전 장치(200) 내에 배치되며, 특히, 동일한 회로 보드 상에, 형성되는 것이 가능하다. In addition to the
도 4는 도 2의 모터의 간략 구조도이다.Fig. 4 is a simplified structural view of the motor of Fig. 2;
도면을 참조하면, 모터(250)는, 삼상 교류 모터로서, a상, b상, c 상의 고정자에, 감긴 코일에, 각각, PWM 신호가 입력된다. 이에 의해, 회전자(135)가, 전계, 및 자계에 의해 회전하게 된다.Referring to the drawing, the
한편, 도 4의 모터 구조는, 본 발명의 실시예를 설명하기 위한, 일 예일 뿐, 다양한 변형이 가능하다.Meanwhile, the motor structure of FIG. 4 is only one example for explaining the embodiment of the present invention, and various modifications are possible.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 입력 교류 전원을 배터리(205)에 충전하기 위한 충전 모드에서, 인버터의 삼상 스위칭 소자들 중 한 상 스위칭 소자들이 동작한다. 즉, 모터(250)의 삼상 중 어느 한 상의 고정자에 감긴 코일에만, PWM 신호가 인가된다.Meanwhile, according to the embodiment of the present invention, in the charge mode for charging the
예를 들어, 충전 모드에서, 도 4와 같이, a상 근처에, 회전자(135)가 위치하는 경우, 제어부(430)는, 회전자 위치를 감지하여, 회전자 위치에 따라, a상에 회전자(135)가 위치하여 정렬하도록, 스위칭 제어 신호(Sic)를 출력할 수 있다. 즉, 모터(250)의 삼상 중 a 상의 고정자에 감긴 코일에만, a상에 회전자(135)가 위치하여 정렬하도록 하는, PWM 신호가 인가된다. For example, in the charging mode, when the
도면에서는, a상 고정자와, 회전자(135)가, 소정 각도(θk) 만큼 이격된 것을 예시한다. 이에, 제어부(430)는, 도 8의 위치 감지부(235)에서 감지된 위치 신호(H)에 기초하여, 회전자 위치를 추정하거나, 출력 전류 검출부(E)에서 감지되는 출력 전류(io)에 기초하여, 회전자 위치를 추정하고, 모터의 고정자(130)의 삼상 중 가장 가까운 상에, 회전자(135)가 위치하도록 제어한다.In the drawing, an a-phase stator and a
도 4에서는, a상 근처에, 회전자(135)가 위치하므로, 회전자(135)를 a 상 고정자에 정렬한다. 이를 위해, 제어부(430)는, 인버터(430) 내의 총 세 쌍의 상,하암 스위칭 소자(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)들 중 a 상 상,하암 스위칭 소자(Sa,S'a)만이 동작하도록 제어할 수 있다.In Fig. 4, since the
이에 의해, 구동부(200), 즉 충전 장치(200)는, 도 5와 같은, 등가 회로도가 구성될 수 있다.Thus, the driving
한편, 모터 회전자 정렬시, 토크가 발생하지 않도록, 전류 지령치 성분 중 토크분 지령치 성분이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 도 8을 참조하면, 전류 지령 생성부(530)에서의 전류 지령치(i* d,i* q)가 생성된다. 이때, d축 전류 지령치(i* q)는, 자속분 전류 지령치이며, q축 전류 지령치(i* q)는 토크분 전류 지령치를 나타내므로, 본 발명의 실시예에서는, 모터 정렬시 토크가 발생하지 않도록, q축 전류 지령치(i* q)를 0으로 설정한다. 이에 따라, 충전 모드에서, 회전자 정렬시, 토크가 발생하지 않아, 전기 차량의 움직임을 최소화할 수 있게 된다.On the other hand, when aligning the motor rotor, it is desirable that the torque command value component of the current command value component is not generated so that no torque is generated. Referring to Fig. 8, the current command value i * d , i * q in the current
도 5는 도 2의 구동부의 등가 회로도를 예시한다.Fig. 5 illustrates an equivalent circuit diagram of the driving unit of Fig.
도면을 참조하면, 충전 모드에서, 회전자(135)가 a 상 고정자에 정렬하는 경우, 모터(250)는 a 상 인덕터(La)로, 인버터(430)는, a 상 스위칭 소자들(Sa,S'a)로, 구동부(200) 회로 상에 표현될 수 있다.Referring to the drawing, in the charge mode, when the
즉, 구동부(200)는, 스위칭부(410), 인덕터(La), a 상 스위칭 소자들(Sa,S'a), 및 커패시터(C)를 포함할 수 있다.That is, the driving
도 5의 등가 회로도는, 스위칭부(410)와 인덕터(La), 및 a 상 스위칭 소자들(Sa,S'a)이, 부스트 컨버터로서, 부스트 모드(boost mode)로 동작 가능하고, 스위칭부(410)와 인덕터(La), 및 a 상 스위칭 소자들(Sa,S'a)이, 벅 컨버터로서, 벅 모드(buck mode)로 동작 가능하므로, 벅 부스트 컨버터(buck boost convereter)라 명할 수 있다.The equivalent circuit diagram of FIG. 5 shows that the
도 6 및 도 7은 도 5의 회로도의 동작을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.6 and 7 are drawings referred to explain the operation of the circuit diagram of Fig.
먼저, 도 6은, 도 5의 구동부(200)의 등가 회로도가, 부스트 모드(boost mode)로 동작하는 것을 예시한다.First, FIG. 6 illustrates that the equivalent circuit diagram of the
도 6(a)는, 스위칭부(410) 내의 스위칭 소자(S1)와, a 상 하암 스위칭 소자(S'a)가 턴 온 하는 경우, 스위칭 소자(S1), a 상 인덕터(La), a 상 하암 스위칭 소자(S'a)에 의해 폐루프(closed loop)가 형성되어, 전류(I1)가 흐르는 것을 예시한다. 이에 의해, a 상 인덕터(La)에 전류(I1)에 기초한 에너지가 축적된다. 이때, a 상 상암 스위칭 소자(Sa)는 턴 오프된다.6A shows a state where the switching element S1, the a-phase inductor La, the a-phase lower arm switching element S'a are turned on when the switching element S1 in the switching
도 6(b)는, 스위칭부(410) 내의 스위칭 소자(S1)와, a 상 상암 스위칭 소자(Sa)가 턴 온 하는 경우, 스위칭 소자(S1), a 상 상암 스위칭 소자(Sa)를 통해 전류(I2)가 흐르는 것을 예시한다. 전류(I2)에 의해, 도 6(a)에서 a 상 인덕터(La)에 축적된 에너지가, 커패시터(C) 및 배터리(205)로 저장된다. 결국, 승압된 직류 전원이 배터리(205)에 저장된다. 이때, a 상 하암 스위칭 소자(S'a)는 턴 오프된다.6 (b) shows a state where the switching element S1 in the switching
즉, 도 6과 같은, 부스트 모드에서, 스위칭부(410) 내의 스위칭 소자(S1)는 계속 턴 온 동작하며, a 상 하암 스위칭 소자(S'a)는 온/오프 동작, 즉 PWM 동작한다. 6, in the boost mode, the switching element S1 in the switching
다음, 도 7은, 도 5의 구동부(200)의 등가 회로도가, 벅 모드(buck mode)로 동작하는 것을 예시한다.Next, FIG. 7 illustrates that the equivalent circuit diagram of the
도 7(a)는, 스위칭부(410) 내의 스위칭 소자(S1)와, a 상 상암 스위칭 소자(Sa)가 턴 온 하는 경우, 스위칭 소자(S1), a 상 상암 스위칭 소자(Sa)를 통해 전류(I3)가 흐르는 것을 예시한다. 전류(I3)에 의해, 커패시터(C) 및 배터리(205)로 직류 전원이 저장된다. 한편, a 상 인덕터(La)에 전류(I3)에 기초한 에너지가 축적된다. 이때, a 상 하암 스위칭 소자(S'a)는 턴 오프된다.7A shows a state in which when the switching element S1 in the switching
도 7(b)는, 스위칭부(410) 내의 스위칭 소자(S1)와, a 상 하암 스위칭 소자(S'a)가 턴 오프 하는 경우, 다이오드(D1), a 상 인덕터(La), a 상 상암 스위칭 소자(S'a)에 역병렬로 접속되는 다이오드(Dsa)를 통해, 전류(I4)가 흐르는 것을 예시한다. 특히, 이에 의해, a 상 인덕터(La)에 전류(I1)에 기초한 에너지가 축적된다. 이때, a 상 상암 스위칭 소자(Sa)는 턴 오프된다.7B shows a state in which the diode D1, the a-phase inductor La, the a-phase inductor Lc and the a-phase inductor Lc are turned on when the switching element S1 in the
즉, 도 7과 같은, 벅 모드에서, 스위칭부(410) 내의 스위칭 소자(S1)는 온/오프 동작하며, 즉 PWM 동작하며, a 상 하암 스위칭 소자(S'a)는 계속 턴 오프 된다. 7, in the buck mode, the switching element S1 in the switching
한편, 구동부(200), 즉 충전 장치(200)의 승압 동작 또는 강압 동작은, 커패시터(C)의 양단에서 감지된 전압과, 정류부(412)의 출력단에 배치되는 커패시터(Cx)의 양단에서 감지되 전압의 비교에 의해 결정될 수 있다.The step-up operation or the step-down operation of the
제어부(430)는, 커패시터(Cx)의 양단에서 감지된 전압이, 커패시터(C)의 양단에서 감지된 전압 보다 작은 경우, 승압 동작하도록, 즉, 도 6과 같이 동작하도록, 스위칭 소자들(S1,Sa,S'a)을 제어할 수 있다.The
한편, 제어부(430)는, 커패시터(Cx)의 양단에서 감지된 전압이, 커패시터(C)의 양단에서 감지된 전압 보다 큰 경우, 강압 동작하도록, 즉, 도 6과 같이 동작하도록, 스위칭 소자들(S1,Sa,S'a)을 제어할 수 있다. Meanwhile, the
도 8은 도 3의 제어부의 내부 블록도이다. FIG. 8 is an internal block diagram of the control unit of FIG. 3. FIG.
도 8을 참조하면, 제어부(430)는, 축변환부(510), 속도 연산부(520), 전류 지령 생성부(530), 전압 지령 생성부(540), 축변환부(550), 및 스위칭 제어신호 출력부(560)를 포함할 수 있다.8, the
축변환부(510)는, 출력 전류 검출부(E)에서 검출된 삼상 출력 전류(ia,ib,ic)를 입력받아, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)로 변환한다.The
한편, 축변환부(510)는, 정지좌표계의 2상 전류(iα,iβ)를 회전좌표계의 2상 전류(id,iq)로 변환할 수 있다. On the other hand, the
속도 연산부(520)는, 위치 감지부(235)로부터 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여, 속도()를 연산할 수 있다. 즉, 위치 신호에 기반하여, 시간에 대해, 나누면, 속도를 연산할 수 있게 된다.Based on the position signal H of the rotor input from the
한편, 위치 감지부(235)는, 모터(230)의 회전자 위치를 감지할 수 있다. 이를 위해, 위치 감지부(235)는 홀 센서를 포함할 수 있다. Meanwhile, the
한편, 속도 연산부(520)는, 입력되는 회전자의 위치 신호(H)에 기초하여 연산된 위치()와 연산된 속도()를 출력할 수 있다.On the other hand, the
한편, 전류 지령 생성부(530)는, 연산 속도()와 목표 속도(ω)에 기초하여, 속도 지령치(ω* r)를 연산하며, 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, 전류 지령치(i* q)를 생성한다. 예를 들어, 전류 지령 생성부(530)는, 연산 속도()와 목표 속도(ω)의 차이인 속도 지령치(ω* r)에 기초하여, PI 제어기(535)에서 PI 제어를 수행하며, 전류 지령치(i* q)를 생성할 수 있다. 도면에서는, 전류 지령치로, q축 전류 지령치(i* q)를 예시하나, 도면과 달리, d축 전류 지령치(i* d)를 함께 생성하는 것도 가능하다. 한편, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정될 수도 있다. On the other hand, the current
한편, 전류 지령 생성부(530)는, 전류 지령치(i* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.On the other hand, the current
다음, 전압 지령 생성부(540)는, 축변환부에서 2상 회전 좌표계로 축변환된 d축, q축 전류(id,iq)와, 전류 지령 생성부(530) 등에서의 전류 지령치(i* d,i* q)에 기초하여, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 생성한다. 예를 들어, 전압 지령 생성부(540)는, q축 전류(iq)와, q축 전류 지령치(i* q)의 차이에 기초하여, PI 제어기(544)에서 PI 제어를 수행하며, q축 전압 지령치(v* q)를 생성할 수 있다. 또한, 전압 지령 생성부(540)는, d축 전류(id)와, d축 전류 지령치(i* d)의 차이에 기초하여, PI 제어기(548)에서 PI 제어를 수행하며, d축 전압 지령치(v* d)를 생성할 수 있다. 한편, d축 전압 지령치(v* d)의 값은, d축 전류 지령치(i* d)의 값은 0으로 설정되는 경우에 대응하여, 0으로 설정될 수도 있다. Next, the voltage
한편, 전압 지령 생성부(540)는, d 축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)가 허용 범위를 초과하지 않도록 그 레벨을 제한하는 리미터(미도시)를 더 구비할 수도 있다.The
한편, 생성된 d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)는, 축변환부(550)에 입력된다.On the other hand, the generated d-axis and q-axis voltage command values (v * d , v * q ) are input to the
축변환부(550)는, 속도 연산부(520)에서 연산된 위치()와, d축, q축 전압 지령치(v* d,v* q)를 입력받아, 축변환을 수행한다.The
먼저, 축변환부(550)는, 2상 회전 좌표계에서 2상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이때, 속도 연산부(520)에서 연산된 위치()가 사용될 수 있다.First, the
그리고, 축변환부(550)는, 2상 정지 좌표계에서 3상 정지 좌표계로 변환을 수행한다. 이러한 변환을 통해, 축변환부(1050)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)를 출력하게 된다.Then, the
스위칭 제어 신호 출력부(560)는, 3상 출력 전압 지령치(v*a,v*b,v*c)에 기초하여 펄스폭 변조(PWM) 방식에 따른 인버터용 스위칭 제어 신호(Sic)를 생성하여 출력한다. The switching control
출력되는 인버터 스위칭 제어 신호(Sic)는, 게이트 구동부(미도시)에서 게이트 구동 신호로 변환되어, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자의 게이트에 입력될 수 있다. 이에 의해, 인버터(420) 내의 각 스위칭 소자들(Sa,S'a,Sb,S'b,Sc,S'c)이 스위칭 동작을 하게 된다.The output inverter switching control signal Sic may be converted into a gate driving signal in a gate driving unit (not shown) and input to the gate of each switching element in the
한편, 제어부(430)는, 스위칭부(410) 내의 스위칭 소자(S1)의 스위칭 동작을 제어할 수도 있다.Meanwhile, the
본 발명의 실시에에 따른 충전 장치, 및 이를 구비하는 전기 차량은, 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The charging device according to the embodiment of the present invention and the electric vehicle having the charging device according to the embodiment of the present invention are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, All or some of the embodiments may be selectively combined.
한편, 본 발명의 충전 장치의 동작방법은 충전 장치에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. The method for operating the charging apparatus of the present invention can be implemented as a code that can be read by a processor on a recording medium readable by a processor included in the charging apparatus. The processor-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by the processor is stored.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
Claims (16)
상기 컨버터를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 컨버터는,
모터;
스위칭 동작에 의해 상기 입력 교류 전원을 상기 모터로 공급하는 스위칭부; 및
모터 동작 모드에서, 삼상 스위칭 소자들의 스위칭 동작에 의해, 배터리로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 상기 모터를 구동하며, 상기 충전 모드에서, 상기 삼상 스위칭 소자들 중 한 상의 스위칭 소자들이 동작하여, 상기 모터로부터 공급되는 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하는 인버터;
상기 모터와 상기 인버터 사이에 배치되며, 상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 출력 전류 검출부에서 검출되는 상기 출력 전류에 기초하여, 상기 모터의 회전자 위치를 추정하고,
상기 충전 모드시,
상기 추정된 위치에 기초하여, 상기 모터의 회전자가 일정 위치에 정렬하도록, 상기 인버터의 삼상 스위칭 소자들 중 한 상 스위칭 소자들을 제어하며,
상기 한 상 스위치 소자들에, 전류 지령치 성분 중 토크분 지령치 성분이 발생하지 않는, 스위칭 제어 신호를 출력하도록 제어하 는 것을 특징으로 하는 충전장치.A converter for converting an input AC power source to a DC power source in a charging mode; And
And a control unit for controlling the converter,
The converter includes:
motor;
A switching unit for supplying the input AC power to the motor by a switching operation; And
In the motor operation mode, the DC power from the battery is converted into an AC power by the switching operation of the three-phase switching elements to drive the motor, and in the charging mode, the switching elements of one of the three- An inverter for converting a power supplied from the motor into a predetermined direct current power;
And an output current detector disposed between the motor and the inverter for detecting an output current flowing to the motor,
Wherein,
Estimates a rotor position of the motor based on the output current detected by the output current detection unit,
In the charging mode,
Controls one of the three-phase switching elements of the inverter so that the rotor of the motor is aligned at a predetermined position, based on the estimated position,
And controls the phase switch elements to output a switching control signal that does not generate torque component of the current command value component.
상기 충전 모드에서, 상기 스위칭부 내의 스위칭 소자, 상기 모터, 및 상기 인버터의 한 상 스위칭 소자는, 벅 모드로 동작하거나, 부스트 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 충전장치.The method according to claim 1,
Wherein in the charge mode, the switching element in the switching part, the motor, and the one-phase switching element of the inverter operate in a buck mode or in a boost mode.
상기 충전 모드 중,
상기 스위칭부 내의 스위칭 소자가 턴 온된 상태에서, 상기 인버터의 한 상 스위칭 소자들 중 하암 스위칭 소자가 턴 온되다가 턴 오프되는 경우, 상기 스위칭부 내의 스위칭 소자, 상기 모터, 및 상기 인버터의 한 상 스위칭 소자는, 부스트 모드로 동작하고,
상기 인버터의 한 상 스위칭 소자 중 하암 스위칭 소자가 턴 오프된 상태에서, 상기 스위칭부 내의 스위칭 소자가 턴 온되다가 턴 오프되는 경우, 상기 스위칭부 내의 스위칭 소자, 상기 모터, 및 상기 인버터의 한 상 스위칭 소자는, 벅 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 충전장치.The method according to claim 1,
During the charging mode,
Wherein when the lower arm switching element of the one-phase switching elements of the inverter is turned on and then turned off while the switching element in the switching section is turned on, the switching element, the motor, The device operates in the boost mode,
When the switching element in the switching part is turned on and then turned off in a state where the lower arm switching element of the one-phase switching element of the inverter is turned off, the switching element in the switching part, Wherein the device operates in a buck mode.
상기 인버터, 상기 제어부, 및 상기 스위칭부는 동일 회로 보드 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 충전장치.The method according to claim 1,
Wherein the inverter, the control unit, and the switching unit are formed on the same circuit board.
상기 제어부는,
상기 충전 모드 시,
상기 추정된 회전자 위치에 기초하여, 상기 모터의 고정자의 삼상 중 가장 가까운 상에 위치하도록, 상기 인버터의 삼상 스위칭 소자들 중 해당 상의 스위칭 소자들을 제어하는 것을 특징으로 하는 충전장치. The method according to claim 1,
Wherein,
In the charging mode,
And controls the switching elements on the corresponding one of the three-phase switching elements of the inverter so as to be located on the nearest one of the three phases of the stator of the motor based on the estimated rotor position.
상기 컨버터는,
상기 입력 교류 전원을 정류하여, 상기 스위칭부로 공급하는 정류부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.The method according to claim 1,
The converter includes:
Further comprising: a rectifying unit for rectifying the input AC power and supplying the rectified input AC power to the switching unit.
상기 제어부는,
상기 검출된 출력 전류에 기초하여, 상기 모터의 회전자 속도 정보를 연산하는 속도 연산부;
상기 속도 정보와, 속도 지령치에 기초하여, 상기 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
상기 전류 지령치와 상기 검출된 전류에 기초하여, 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
상기 전압 지령치에 기초하여, 상기 인버터를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전장치.The method according to claim 1,
Wherein,
A speed calculator for calculating rotor speed information of the motor based on the detected output current;
A current command generator for generating the current command value based on the speed information and the speed command value;
A voltage command generator for generating a voltage command value based on the current command value and the detected current; And
And a switching control signal output unit for outputting a switching control signal for driving the inverter based on the voltage command value.
충전 모드에서, 입력 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 컨버터와, 상기 컨버터를 제어하는 제어부를 구비하는 충전 장치;를 포함하고,
상기 컨버터는,
모터;
스위칭 동작에 의해 상기 입력 교류 전원을 상기 모터로 공급하는 스위칭부; 및
모터 동작 모드에서, 삼상 스위칭 소자들의 스위칭 동작에 의해, 배터리로부터의 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여, 상기 모터를 구동하며, 상기 충전 모드에서, 상기 삼상 스위칭 소자들 중 한 상의 스위칭 소자들이 동작하여, 상기 모터로부터 공급되는 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하는 인버터;
상기 모터와 상기 인버터 사이에 배치되며, 상기 모터에 흐르는 출력 전류를 검출하는 출력 전류 검출부;를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 출력 전류 검출부에서 검출되는 상기 출력 전류에 기초하여, 상기 모터의 회전자 위치를 추정하고,
상기 충전 모드시,
상기 추정된 위치에 기초하여, 상기 모터의 회전자가 일정 위치에 정렬하도록, 상기 인버터의 삼상 스위칭 소자들 중 한 상 스위칭 소자들을 제어하며,
상기 한 상 스위치 소자들에, 전류 지령치 성분 중 토크분 지령치 성분이 발생하지 않는, 스위칭 제어 신호를 출력하도록 제어하 는 것을 특징으로 하는 전기 차량.battery; And
And a charging device including a converter for converting an input AC power source to a DC power source in a charging mode and a control unit for controlling the converter,
The converter includes:
motor;
A switching unit for supplying the input AC power to the motor by a switching operation; And
In the motor operation mode, the DC power from the battery is converted into an AC power by the switching operation of the three-phase switching elements to drive the motor, and in the charging mode, the switching elements of one of the three- An inverter for converting a power supplied from the motor into a predetermined direct current power;
And an output current detector disposed between the motor and the inverter for detecting an output current flowing to the motor,
Wherein,
Estimates a rotor position of the motor based on the output current detected by the output current detection unit,
In the charging mode,
Controls one of the three-phase switching elements of the inverter so that the rotor of the motor is aligned at a predetermined position, based on the estimated position,
And controls the phase switch elements to output a switching control signal that does not generate a torque distribution component of the current command value component.
상기 충전 장치는,
상기 충전 모드에서, 상기 스위칭부 내의 스위칭 소자, 상기 모터, 및 상기 인버터의 한 상 스위칭 소자는, 벅 모드로 동작하거나, 부스트 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 전기 차량.11. The method of claim 10,
Wherein the charging device comprises:
Wherein in the charging mode, the switching element in the switching part, the motor, and the one-phase switching element of the inverter operate in a buck mode or in a boost mode.
상기 충전 장치는,
상기 충전 모드 중,
상기 스위칭부 내의 스위칭 소자가 턴 온된 상태에서, 상기 인버터의 한 상 스위칭 소자들 중 하암 스위칭 소자가 턴 온되다가 턴 오프되는 경우, 상기 스위칭부 내의 스위칭 소자, 상기 모터, 및 상기 인버터의 한 상 스위칭 소자는, 부스트 모드로 동작하고,
상기 인버터의 한 상 스위칭 소자 중 하암 스위칭 소자가 턴 오프된 상태에서, 상기 스위칭부 내의 스위칭 소자가 턴 온되다가 턴 오프되는 경우, 상기 스위칭부 내의 스위칭 소자, 상기 모터, 및 상기 인버터의 한 상 스위칭 소자는, 벅 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 전기 차량.11. The method of claim 10,
Wherein the charging device comprises:
During the charging mode,
Wherein when the lower arm switching element of the one-phase switching elements of the inverter is turned on and then turned off while the switching element in the switching section is turned on, the switching element, the motor, The device operates in the boost mode,
When the switching element in the switching part is turned on and then turned off in a state where the lower arm switching element of the one-phase switching element of the inverter is turned off, the switching element in the switching part, Wherein the device operates in a buck mode.
상기 인버터, 상기 제어부, 및 상기 스위칭부는, 상기 충전 장치 내의, 동일 회로 보드 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량.11. The method of claim 10,
Wherein the inverter, the control unit, and the switching unit are formed on the same circuit board in the charging device.
상기 컨버터는,
상기 입력 교류 전원을 정류하여, 상기 스위칭부로 공급하는 정류부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량.11. The method of claim 10,
The converter includes:
Further comprising: a rectifying unit rectifying the input AC power and supplying the rectified AC power to the switching unit.
상기 제어부는,
상기 검출된 출력 전류에 기초하여, 상기 모터의 회전자 속도 정보를 연산하는 속도 연산부;
상기 속도 정보와, 속도 지령치에 기초하여, 상기 전류 지령치를 생성하는 전류 지령 생성부;
상기 전류 지령치와 상기 검출된 전류에 기초하여, 전압 지령치를 생성하는 전압 지령 생성부; 및
상기 전압 지령치에 기초하여, 상기 인버터를 구동하기 위한 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭 제어신호 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량.11. The method of claim 10,
Wherein,
A speed calculator for calculating rotor speed information of the motor based on the detected output current;
A current command generator for generating the current command value based on the speed information and the speed command value;
A voltage command generator for generating a voltage command value based on the current command value and the detected current; And
And a switching control signal output unit for outputting a switching control signal for driving the inverter based on the voltage command value.
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