KR101654707B1 - 차량용 전기 모터 시스템 및 차량용 전기 모터의 권선 턴수를 가변하는 방법 - Google Patents

차량용 전기 모터 시스템 및 차량용 전기 모터의 권선 턴수를 가변하는 방법 Download PDF

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Abstract

차량용 전기 모터의 권선 턴수를 가변하는 차량용 전기 모터 시스템이 개시된다. 이 시스템은, 차량 배터리에 병렬 연결된 전력 스위칭 회로 및 상기 전력 스위칭 회로에 연결되는 코일 스위칭 회로를 포함하고, 상기 코일 스위칭 회로가 상기 전력 스위칭 회로의 스위칭 동작에 따라 생성된 서로 다른 위상을 갖는 구동 전류를 입력받아서 출력하는 인버터와, 상기 구동 전류를 인가받는 다단으로 권선된 다수의 권선 코일을 구비한 전기 모터 및 저속 운전 모드에서 상기 다수의 권선 코일 전체를 직렬로 구성하여 상기 다수의 권선 코일의 권선 턴수를 최대 권선 턴수로 제어하도록 상기 코일 스위칭 회로의 스위칭 동작을 제어하고, 고속 운전 모드에서 상기 다수의 권선 코일 중 일부 코일들을 직렬로 구성하여 상기 다수의 권선 코일의 권선 턴수를 최소 권선 턴수로 제어하도록 상기 코일 스위칭 회로의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

차량용 전기 모터 시스템 및 차량용 전기 모터의 권선 턴수를 가변하는 방법{ELECTRIC MOTOR SYSTEM FOR VEHICLE AND METHOD FOR VARIABLING WINDING NUMBER OF COIL FOR ELECTRIC MOTOR FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 모터 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 차량용 모터의 권선 턴수를 가변시킬 수 있는 차량용 모터 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 주행한다. 이러한 하이브리드 차량은 엔진과 전기 모터에 의해 구동력을 획득하며, 이를 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)이라 부르고 있다.
하이브리드 전기 차량에서는 차량을 구동시키는 목적으로 배터리로부터 전압을 공급받아서 구동력을 생성하는 전기 모터(이하, 차량용 전기 모터)가 탑재된다.
이러한 차량용 전기 모터는 기저속도 미만의 저속 운전 모드뿐만 아니라 상기 기저속도 이상의 고속 운전 모드에서도 효율적으로 동작하도록 설계되고 있다.
고속 운전 모드에서는, 전기 모터 내의 코일의 쇄교 자속량 전기 모터 내의 회전자의 회전 속도의 곱으로 표현되는 역기전력이 회전 속도의 증가에 비례하여 높아지기 때문에, 차량에 장착되는 배터리 전압을 초과하게 된다.
따라서, 고속 운전 모드에서는 역기전력을 한정된 배터리 전압보다 작게 하기 위해 차량용 전기 모터 내의 상당 직렬 턴 수를 줄이는 설계가 필요하다.
반대로, 저속 운전 모드에서는 전류 제한 때문에, 최대 토크를 발생하기 위해 높은 역기전력이 필요하며, 이를 위해 상당 직렬 턴 수를 늘리는 설계가 필요하다.
일반적으로 코일 턴수 설계를 결정하면, 전기 모터의 구동 중에는 권선 턴수를 변경할 수 없다. 즉, 전기 모터의 구동 중에는 권선 턴수를 변경할 수 없는 설계 구조에서, 저속 운전 모드에서 요구하는 전기 모터의 요구 성능(또는 요구 토크)을 만족시키기 위해 권선 턴 수를 증가시면, 고속 운전 모드에서는 증가된 권선 턴 수에 따른 약계자 제어 전류 때문에 효율이 감소하거나, 배터리 전압 제한 때문에 요구 성능을 만족시키지 못한다.
또한, 권선 턴수를 변경할 수 없는 설계 구조에서, 고속 운전 모드에서 요구하는 전기 모터의 요구 성능(또는 요구 토크)을 만족시키기 위해, 권선 턴 수를 감소시키면, 저속 운전 모드에서 전기 모터로 높은 권선 전류를 입력해야 하기 때문에, 권선 전류(I)의 제곱치와 권선의 저항(r)으로 표현되는 동손(copper loss)(P = I2r)이 증가하여 효율이 감소하거나, 제한된 전류 사양에서 요구 성능(또는 요구 토크)을 만족시키지 못하게 된다.
이와 같이, 차량용 전기 모터의 구동 중에 권선 턴수를 변경할 수 없는 종래에는, 저속 운전 모드에서 요구하는 요구 성능과 고속 운전 모드에서 요구하는 요구 성능을 모두 만족시킬 수 있는 최적의 권선 턴수 설계가 불가능하다.
본 발명의 목적은 고속 운전 모드 및 저속 운전 모드 모두에서 요구 성능을 만족시키기 위해, 상기 모드에 따라 전기모터 내의 권선 턴 수를 가변할 수 있는 차량용 전기 모터 시스템 및 차량용 전기 모터의 권선 턴 수를 가변하는 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 차량용 전기 모터 시스템은, 차량 배터리에 병렬 연결된 전력 스위칭 회로 및 상기 전력 스위칭 회로에 연결되는 코일 스위칭 회로를 포함하고, 상기 코일 스위칭 회로가 상기 전력 스위칭 회로의 스위칭 동작에 따라 생성된 서로 다른 위상을 갖는 구동 전류를 입력받아서 출력하는 인버터, 상기 구동 전류를 인가받는 다단으로 권선된 다수의 권선 코일을 구비한 전기 모터 및 저속 운전 모드에서 상기 다수의 권선 코일 전체를 직렬로 구성하여 상기 다수의 권선 코일의 권선 턴수를 최대 권선 턴수로 제어하도록 상기 코일 스위칭 회로의 스위칭 동작을 제어하고, 고속 운전 모드에서 상기 다수의 권선 코일 중 일부 코일들을 직렬로 구성하여 상기 다수의 권선 코일의 권선 턴수를 최소 권선 턴수로 제어하도록 상기 코일 스위칭 회로의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 일면에 따른 차량용 전기 모터의 권선 턴수를 가변하는 방법은, 제어부에서, 저속 운전 모드 또는 고속 운전 모드를 판단하는 단계와, 전력 스위칭 회로의 출력 노드에 연결된 코일 스위칭 회로가, 상기 제어부의 판단한 상기 저속 운전 모드에서 상기 다수의 권선 코일의 권선 턴수를 최대 권선 턴수로 제어하도록 스위칭 동작을 수행하는 단계 및 상기 코일 스위칭 회로가, 상기 제어부의 판단한 상기 고속 운전 모드에서 상기 다수의 권선 코일의 권선 턴수를 최소 권선 턴수로 제어하도록 스위칭 동작을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 인버터의 출력단과 차량용 전기 모터 내의 다단 권선을 연결하는 스위칭 소자의 모드에 따른 스위칭 동작에 따라 전기모터 내의 권선 턴수를 전기 모터의 구동 중에 가변함으로써, 저속 운전 모드에서 요구하는 요구 성능과 고속 운전 모드에서 요구하는 요구 성능을 모두 만족시킬 수 있는 최적의 권선 턴수 설계가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전기 모터 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 코일 스위칭 회로와 전기 모터의 해당 권선 코일 간의 연결 구조를 나타낸 등가 회로도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 등가 회로의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 전기 모터 시스템을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 제1 코일 스위칭 회로와 전기 모터의 해당 권선 코일 간의 연결 구조를 나타낸 등가 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전기 모터의 권선 턴수를 가변하는 방법을 보여주는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전기 모터 시스템을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전기 모터 시스템(100)은, 차량 배터리(110), 평활 커패시터(120), 인버터(130), 제어부(140) 및 전기 모터(150)를 포함한다.
상기 차량 배터리(110)는, 예를 들어 니켈 수소 또는 리튬 이온 등의 2차 전지를 포함하여 구성되고, 직류 전압을 상기 평활 커패시터(120)에 양단에 인가한다.
상기 평활 커패시터(120)는 상기 직류 전압을 평탄화시키고, 평탄화된 직류 전압을 상기 인버터(130)의 전원 라인(5)과 접지 라인(6) 사이에 인가한다.
상기 인버터(130)는 상기 평탄화된 직류 전압을 인가받아서, 상기 전기 모터를 구동시키기 위한 교류 형태의 구동 전류(또는 교류 형태의 구동 전압)를 생성하는 구성으로서, 이를 위해, 제1 내지 제3 전력 스위칭 회로(SM1, SM2, SM3)와 각 전력 스위칭 회로의 출력 노드(N1, N2, N3)에 연결된 제1 내지 제3 코일 스위칭 회로(SW1, SW2, SW3)을 포함하도록 구성된다.
상기 제1 내지 제3 전력 스위칭 회로(SM1, SM2, SM3)는, 상기 전원 라인(5)과 상기 접지 라인(6) 사이에 병렬로 연결되고, 각 전력 스위칭 회로(SM1, SM2, SM3)는 풀업 트랜지스터(Q1, Q3, Q5), 풀다운 트랜지스터(Q2, Q4, Q6) 및 상기 풀업 트랜지스터(Q1, Q3, Q5)와 상기 풀다운 트랜지스터(Q2, Q4, Q6)를 직렬로 연결하는 출력 노드(N1, N2, N3)를 포함한다.
각 풀업 트랜지스터(Q1, Q3, Q5)의 이미터와 콜렉터 사이에는 이미터 측에서 콜렉터 측으로 전류를 흐르게 하는 역병렬 다이오드(D1, D3, D5)가 접속된다. 마찬가지로, 각 풀다운 트랜지스터(Q2, Q4, Q6)에도 역병렬 다이오드(D2, D4, D5)가 접속된다.
각 전력 스위칭 회로(SM1, SM2, SM3)에 포함된 트랜지스터는 제어부(140)에서 인가되는 PWM 신호와 같은 제어 신호에 따른 스위칭 동작을 수행하여, 출력 노드(N1, N2, N3)를 통해 서로 다른 위상을 갖는 제1 내지 제3 구동 전류를 출력하게 된다.
제1 내지 제3 코일 스위칭 회로(SW1, SW2, SW3)는 각 전력 스위치 회로(SM1, SM2, SM3)의 출력 노드(N1, N2, N3)에 연결되어, 상기 제1 내지 제3 구동 전류를 전기 모터(150)로 인가한다.
각 코일 스위칭 회로(SW1, SW2, SW3)는 병렬 연결된 다수의 스위치를 포함한다.
각 코일 스위칭 회로(SW1, SW2, SW3)는, 전기 모터(150)가 각 위상 별로 2단으로 권선된 권선 코일을 구비한 경우, 병렬 연결된 2개의 스위치로 구비하며, 전기 모터(150)가 각 위상별로 3단으로 권선된 권선 코일을 구비한 경우, 병렬 연결된 3개의 스위치를 구비한.
도 1의 실시 예에서는, 위상별로 2단으로 권선된 권선 코일을 구비한 전기 모터(150)를 가정한 것으로서, 이 경우, 제1 코일 스위칭 회로(SW1)는 제1 출력 노드(N1)와 전기 모터(150) 사이에서 병렬 연결된 제1-1 스위치(SW1-1)와 제1-2 스위치(SW1-2)를 포함하고, 제2 코일 스위칭 회로(SW2)는 제2 출력 노드(N2)와 전기 모터(150) 사이에서 병렬 연결된 제2-1 스위치(SW2-1) 및 제2-2 스위치(SW2-2)를 포함한다. 그리고, 제3 코일 스위칭 회로(SW3)는 제3 출력 노드(N3)와 전기 모터(150) 사이에서 병렬 연결된 제3-1 스위치(SW3-1) 및 제3-2 스위치(SW3-2)를 포함한다.
이러한 각 스위치들(SW1-1, SW1-2, SW2-1, SW2-2, SW3-1, SW3-2)은 전기 모터의 요구 성능에 따라 전기 모터의 권선 턴수가 가변되도록 스위칭 동작을 수행한다. 이의 상세 설명은 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세 설명한다.
제어부(140)는 구동 전류를 생성하기 위해 상기 전력 스위칭 회로(SM1, SM2, SM3)의 스위칭 동작 외에, 전기 모터의 권선 턴수를 가변하기 위해 상기 코일 스위칭 회로(SW1, SW2, SW3)의 스위치들의 스위칭 동작을 제어한다.
제어부(140)는 저속 운전 모드에서 전기 모터(150)내의 권선 턴수를 최대 권선 턴수로 제어하도록 상기 코일 스위칭 회로(SW1, SW2, SW3)의 스위칭 동작을 제어하고, 고속 운전 모드에서 상기 다수의 권선 코일의 권선 턴수를 최소 권선 턴수로 제어하도록 상기 코일 스위칭 회로(SW1, SW2, SW3)의 스위칭 동작을 제어한다.
전기 모터(150)는, 예를 들어 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 구동륜을 구동하기 위한 토크를 발생시키기 위한 구동 모터이다. 혹은, 이 모터(150)는 엔진에 의해 구동되는 발전기의 기능을 갖도록, 그리고, 엔진에 대하여 전동기로서 동작하여, 예를 들어 엔진 시동을 행할 수 있는 것으로서 하이브리드 자동차에 장착되도록 해도 된다.
이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여, 도 1에 도시된 코일 스위칭 회로를 이용하여 전기 모터의 권선 턴수에 변경 동작에 대해 상세 기술한다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 코일 스위칭 회로와 해당 권선 코일 간의 연결 구조를 보여주는 등가 회로도이다.
도 2를 참조하면, 상기 제1 코일 스위칭 회로(SW1)는 스위칭 동작에 따라 제1 출력 노드(N1)를 권선 코일 전체 또는 권선 코일 일부와 연결하기 위해, 제1 코일 스위칭 회로(130)의 제1-1 스위치(SW1-1)는 상기 제1 출력 노드(N1)와 상기 제1 권선 코일 사이에 접속되어, 이들의 전기적 연결을 제어하고, 제1 코일 스위칭 회로(130)의 제1-2 스위치(SW1-2)는 상기 제1 출력 노드(N1)와 상기 2단으로 권선된 상기 제1 권선 코일(C1)과 제2 권선 코일(C2)을 직렬 연결하는 연결 노드(A) 사이에 접속되어, 이들의 전기적 연결을 제어한다.
전술한 바와 같이, 저속 운전 모드에서는 최대 토크를 얻기 위해, 최대 권선 턴수를 형성해야 한다. 따라서, 상기 저속 운전 모드에서는 상기 제1 스위치(SW1-1)가 온(ON)되고, 상기 제2 스위치(SW1-2)가 오프되도록 제어하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 권선 코일(C1)과 제2 권선 코일(C2)이 직렬 연결되므로, 상기 제1 권선 코일(C1)과 제2 권선 코일(C2) 모두에 구동 전류(I1)를 인가할 수 있는 최대 권선 턴수를 형성할 수 있게 된다.
반대로, 고속 운전 모드에서는 역기전력을 감소시키기 위해 최소 권선 턴스를 형성해야 한다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 스위치는 오프(OFF)되고, 상기 제2 스위치는 온(ON)되도록 스위칭 동작을 하게 된다. 이렇게 함으로써, 제2 권선 코일(C2)에만 구동 전류(I2)를 인가할 수 있는 최소 권선 턴수를 형성할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 전기 모터 시스템을 보여주는 도면이다.
도 5에서는 3단으로 권선된 권선 코일을 구비한 전기 모터에서 적용되는 차량용 전기 모터 시스템을 보여주는 것이다.
이러한 차량용 전기 모터 시스템은 도 1에 도시된 각 코일 스위칭 회로에 하나의 스위치가 추가적으로 병렬 연결된 점을 제외하면, 나머지 구성들은 동일하다. 따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 전기 모터 시스템에서는, 코일 스위칭 회로에 대해서만 살펴보고, 나머지 구성들에 대한 설명은 도 1에서의 설명들로 대체한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량용 전기 모터 시스템의 각 코일 스위칭 회로(SW'1, SW'2, SW'3)는 병렬 연결된 3개의 스위치를 구비한다.
제1 코일 스위칭 회로(SW'1)는 출력 노드(N4)와 전기 모터 사이에 병렬 연결되는 제1-1 스위치(SW'1-1), 제1-2 스위치(SW'1-2) 및 제1-3 스위치(SW'1-3)를 포함하고, 제2 코일 스위칭 회로(SW'2)는 출력 노드(N5)와 전기 모터 사이에 병렬 연결되는 제2-1 스위치(SW'2-1), 제2-2 스위치(SW'2-2) 및 제2-3 스위치(SW'2-3)를 포함한다. 그리고, 제3 코일 스위칭 회로(SW'3)는 출력 노드(N6)와 전기 모터(250) 사이에 병렬 연결되는 제3-1 스위치(SW'3-1), 제3-2 스위치(SW'3-2) 및 제3-3 스위치(SW'3-3)를 포함한다.
제1 코일 스위칭 회로(SW'1)와 전기 모터(250) 내의 권선 코일간의 연결구조를 살펴보면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1-1 스위치(SW'1-1)는 상기 출력 노드(N4)와 상기 제1 권선 코일(C1) 사이에 접속되어, 이들의 전기적 연결을 제어하고, 제1-2 스위치(SW'1-2)는 상기 출력 노드(N4)와 상기 제1 권선 코일(C1)과 제2 권선 코일(C2)을 직렬 연결하는 제1 연결 노드(A1) 사이에 접속되어, 이들의 전기적 연결을 제어한다. 그리고, 제1-3 스위치(SW'1-3)는 상기 출력 노드(N4)와 상기 제2 권선 코일(C1)과 상기 제3 권선 코일(C3)을 직렬 연결하는 제2 연결 노드(A2) 사이에 접속되어, 이들의 전기적 연결을 제어한다.
도 5의 실시 예에서는 3개의 스위치들의 스위칭 동작을 통해 권선 턴수를 단계적으로 가변시킬 수 있다. 따라서, 이 실시 예에서는 저속 운전 모드와 고속 운전 모드 외에, 중속 운전 모드에서의 스위칭 동작이 추가된다. 즉, 이 실시 예에서는, 최소 권선 턴수 보다 크고, 최대 권선 턴수 보다 작은 중간 권선 턴수로 변경할 수 있는 중속 운전 모드에 따른 스위칭 동작이 추가됨으로써, 전기 모터의 요구 성능을 보다 미세하게 조정할 수 있게 된다.
구체적으로, 저속 운전 모드에서는, 상기 제1-1 스위치(SW'1-1)가 온(ON)되고, 상기 제1-2 및 제1-3 스위치(SW'1-2, SW'1-3)가 오프(OFF)되도록 스위칭 동작을 제어함으로써, 인버터(230)의 구동 전류가 제1 내지 제3 권선 코일(C1, C2, C3)에 모두에 인가되도록 최대 권선 턴수로 가변한다.
상기 고속 운전 모드에서는 제3 스위치(SW'1-3)를 제외한 모든 스위치를 오프하도록 스위칭 동작을 제어함으로써, 인버터(230)의 구동 전류가 제3 권선 코일(C3)에만 인가되도록 최소 권선 턴수로 가변한다.
상기 중속 운전 모드에서는, 제2 스위치(SW'1-2)를 제외한 모든 스위치를 오프하도록 스위칭 동작을 제어함으로써, 인버터(230)의 구동 전류가 전체 권선 코일 중 제2 및 제3 권선 코일(C3)에만 인가되도록 중간 권선 턴수로 가변한다.
이와 같이, 도 1 및 도 5의 실시 예에 따른 코일 스위칭 회로 및 이들의 스위칭 동작에 따라, 요구 성능에 따라 전기 모터의 권선 턴수를 자유롭게 변경할 수 있다. 예컨대, 저속 고토크에서는 모터 권선을 전부 사용하여 역기전력 및 인덕턴스 증가시키고, 고속 저토크 또는 중속 중토크에서는 모터 권선을 절반 또는 권선의 일부만을 사용하여 역기전력 및 인덕턴스를 감소시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 전기 모터의 권선 턴수를 가변하는 방법을 보여주는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 먼저, 제어부에서, 차속 센서로부터 수집된 차속값에 따라 차량의 운전 모드를 모니터링 하는 과정이 수행된다(S510).
이어, 수집된 차속값 및 기준값을 비교하여 저속 운전 모드 또는 고속 운전 모드를 판단하는 과정이 수행된다(S520). 예컨대, 3000RPM을 기준값으로, 이보다 작은 차속값이 확인되면, 저속 운전 모드로 판단하고, 3000RPM 이상의 차속값이 확인되면, 고속 운전 모드로 판단한다.
상기 S520에서, 기준값 이상의 차속값이 확인되면, 도 1 및 도 5와 같은 코일 스위칭 회로가, 상기 전체 권선 코일의 일부를 직렬 구성하여 권선 턴수를 최소 권선 턴수 또는 중간 권선 턴수로 제어하도록 스위칭 동작을 수행하는 약자속 제어(Flux Weakening)를 수행한다(S530).
만일, 상기 S520에서, 기준값 미만 차속값이 확인되면, 코일 스위칭 회로가, 권선 코일 전체를 직렬로 구성하여 상기 다수의 권선 코일의 권선 턴수를 최대 권선 턴수로 제어하도록 스위칭 동작을 수행하는 최대 토크 제어를 수행한다(S540).
이상에서와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (14)

  1. 차량용 전기 모터의 권선 턴수를 가변하는 차량용 전기 모터 시스템에 있어서,
    풀업 트랜지스터, 풀다운 트랜지스터 및 상기 풀업 트랜지스터와 상기 풀다운 트랜지스터를 직렬로 연결하는 출력 노드를 포함하고, 상기 출력 노드를 통해 구동 전류를 출력하는 전력 스위칭 회로와,
    위상별로 3단으로 권선된 제1 내지 제3 권선 코일을 포함하고, 상기 출력 노드와 상기 제1 권선 코일 간의 전기적 연결을 제어하는 제1 스위치, 상기 출력 노드와 상기 제1 권선 코일과 제2 권선 코일을 직렬 연결하는 제1 연결 노드 간의 전기적 연결을 제어하는 제2 스위치 및 상기 출력 노드와 상기 제2 권선 코일과 상기 제3 권선 코일을 직렬 연결하는 제2 연결 노드 간의 전기적 연결을 제어하는 제3 스위치를 포함하는 코일 스위칭 회로; 및
    상기 코일 스위칭 회로의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 내지 제3 스위치를 제어하여,
    저속 운전 모드에서, 상기 구동 전류가 제1 내지 제3 권선 코일에 모두에 인가되도록 최대 권선 턴수로 가변하고,
    고속 운전 모드에서, 상기 구동 전류가 상기 제3 권선 코일에만 인가되도록 최소 권선 턴수로 가변하고,
    중속 운전 모드에서는, 상기 구동 전류가 제2 및 제3 권선 코일에만 인가되도록 중간 권선 턴수로 가변함을 특징으로 하는 차량용 전기 모터 시스템.
  2. 제1항에서, 상기 제어부는,
    상기 저속 운전 모드에서, 상기 제1 스위치를 제외한 상기 제2 및 제3 스위치가 오프되도록 제어함을 특징으로 하는 차량용 전기 모터 시스템.
  3. 제1항에서, 상기 제어부는,
    상기 고속 운전 모드에서, 상기 제3 스위치를 제외한 상기 제1 및 제2 스위치가 오프되도록 제어함을 특징으로 하는 차량용 전기 모터 시스템.
  4. 제1항에서, 상기 제어부는,
    상기 중속 운전 모드에서, 상기 제2 스위치를 제외한 상기 제1 및 제3 스위치가 오프되도록 제어함을 특징으로 하는 차량용 전기 모터 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 차량용 전기 모터 시스템에서 상기 전기 모터의 권선 턴수를 가변하는 방법에서,
    상기 차량용 전기 모터 시스템은, 풀업 트랜지스터, 풀다운 트랜지스터 및 상기 풀업 트랜지스터와 상기 풀다운 트랜지스터를 직렬로 연결하는 출력 노드를 포함하고, 상기 출력 노드를 통해 구동 전류를 출력하는 전력 스위칭 회로와, 각 위상 별로 3단으로 권선된 제1 내지 제3 권선 코일을 포함하고, 상기 출력 노드와 상기 제1 권선 코일 간의 전기적 연결을 제어하는 제1 스위치, 상기 출력 노드와 상기 제1 권선 코일과 제2 권선 코일을 직렬 연결하는 제1 연결 노드 간의 전기적 연결을 제어하는 제2 스위치 및 상기 출력 노드와 상기 제2 권선 코일과 상기 제3 권선 코일을 직렬 연결하는 제2 연결 노드 간의 전기적 연결을 제어하는 제3 스위치를 포함하는 코일 스위칭 회로; 및 상기 코일 스위칭 회로의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부가, 차속 센서로부터 입력되는 차속값에 따라 차량의 운전 모드가 저속 운전 모드, 고속 운전 모드 또는 중속 운전 모드인지를 판단하는 단계;
    상기 차량의 운전 모드가 상기 저속 운전 모드인 경우, 상기 제어부가 상기 제1 내지 제3 스위치를 제어하여, 상기 구동 전류가 제1 내지 제3 권선 코일에 모두에 인가되도록 최대 권선 턴수로 가변하는 단계;
    상기 차량의 운전 모드가 상기 고속 운전 모드인 경우, 상기 제어부가 상기 제1 내지 제3 스위치를 제어하여, 상기 구동 전류가 상기 제3 권선 코일에만 인가되도록 최소 권선 턴수로 가변하는 단계; 및
    상기 차량의 운전 모드가 상기 중속 운전 모드인 경우, 상기 제어부가 상기 제1 내지 제3 스위치를 제어하여, 상기 구동 전류가 제2 및 제3 권선 코일에만 인가되도록 중간 권선 턴수로 가변하는 단계
    를 포함하는 차량용 전기 모터의 권선 턴수를 가변하는 방법.
  11. 제10항에서, 상기 최대 권선 턴수로 가변하는 단계는,
    상기 제어부가 상기 제1 스위치를 제외한 상기 제2 및 제3 스위치가 오프되도록 제어하는 단계임을 특징으로 하는 차량용 전기 모터의 권선 턴수를 가변하는 방법.
  12. 제10항에서, 상기 최소 권선 턴수로 가변하는 단계는,
    상기 제어부가 상기 제3 스위치를 제외한 상기 제1 및 제2 스위치가 오프되도록 제어하는 단계임을 특징으로 하는 차량용 전기 모터의 권선 턴수를 가변하는 방법.
  13. 제10항에서, 상기 중간 권선 턴수로 가변하는 단계는,
    상기 제어부가 상기 제2 스위치를 제외한 상기 제1 및 제3 스위치가 오프되도록 제어하는 단계임을 특징으로 하는 차량용 전기 모터의 권선 턴수를 가변하는 방법.
  14. 삭제
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