KR101976980B1 - 엔코더 제어 기능 및 레졸버 제어 기능을 모두 가지는 모터 제어 시스템 및 이에 사용되는 제어 장치 - Google Patents

엔코더 제어 기능 및 레졸버 제어 기능을 모두 가지는 모터 제어 시스템 및 이에 사용되는 제어 장치 Download PDF

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Abstract

엔코더 제어 기능 및 레졸버 제어 기능을 포함하는 하나의 제어 장치를 이용하여 다른 종류의 모터들을 제어할 수 있는 모터 제어 시스템 및 이에 사용되는 제어 장치가 개시된다. 종류가 다른 제 1 모터와 제 2 모터를 포함하는 장치의 제어 장치는 상기 제 1 모터의 회전을 감지함에 의해 생성되는 제 1 피드백 신호를 수신하고, 상기 제 2 모터의 회전을 감지함에 의해 생성되는 제 2 피드백 신호를 수신하며, 상기 수신된 피드백 신호들을 고려하여 상기 모터들 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부 및 상기 제어부에 의해 출력된 제어 신호에 따라 해당 모터를 구동시키는 모터 구동부를 포함한다. 여기서, 상기 제어 장치는 상기 제 1 피드백 신호를 통하여 상기 제 1 모터의 동작을 제어하는 레졸버 제어 기능과 상기 제 2 피드백 신호를 통하여 상기 제 2 모터의 동작을 제어하는 엔코더 제어 기능을 상기 장치를 위해 공용으로 사용하며, 상기 레졸버 제어 기능 또는 상기 엔코더 제어 기능은 사용자 명령에 의해 선택 가능한다.

Description

엔코더 제어 기능 및 레졸버 제어 기능을 모두 가지는 모터 제어 시스템 및 이에 사용되는 제어 장치{MOTOR CONTROL SYSTEM HAVING ENCODER CONTROL FUNCTION AND RESOLVER CONTROL FUNCTION AND CONTROL DEVICE USED IN THE SAME}
본 발명은 엔코더 제어 기능 및 레졸버 제어 기능을 모두 가지는 모터 제어 시스템 및 이에 사용되는 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 하나의 장치에는 동일한 종류의 모터가 사용된다. 따라서, 다른 종류의 모터가 사용되는 장치에는 다른 제어 장치가 사용된다.
이러한 제어 구조로 인하여, 하나의 장치에 다른 종류의 모터들이 함께 사용될 경우, 상기 장치는 상기 모터들을 위한 개별 제어 장치들을 구비하여야만 한다. 결과적으로, 상기 장치의 부피가 커질 수밖에 없다.
KR 10-2018-0005974 A
본 발명은 엔코더 제어 기능 및 레졸버 제어 기능을 포함하는 하나의 제어 장치를 이용하여 다른 종류의 모터들을 제어할 수 있는 모터 제어 시스템 및 이에 사용되는 제어 장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 종류가 다른 제 1 모터와 제 2 모터를 포함하는 장치의 제어 장치는 상기 제 1 모터의 회전을 감지함에 의해 생성되는 제 1 피드백 신호를 수신하고, 상기 제 2 모터의 회전을 감지함에 의해 생성되는 제 2 피드백 신호를 수신하며, 상기 수신된 피드백 신호들을 고려하여 상기 모터들 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어부에 의해 출력된 제어 신호에 따라 해당 모터를 구동시키는 모터 구동부를 포함한다. 여기서, 상기 제어 장치는 상기 제 1 피드백 신호를 통하여 상기 제 1 모터의 동작을 제어하는 레졸버 제어 기능과 상기 제 2 피드백 신호를 통하여 상기 제 2 모터의 동작을 제어하는 엔코더 제어 기능을 상기 장치를 위해 공용으로 사용하며, 상기 레졸버 제어 기능 또는 상기 엔코더 제어 기능은 사용자 명령에 의해 선택 가능하다.
본 발명에 따른 모터 제어 시스템의 제어 장치는 엔코더 제어 기능 및 레졸버 제어 기능을 모두 포함한다. 결과적으로, 상기 모터 제어 시스템은 하나의 제어 장치로 다른 종류의 모터들을 공용으로 제어할 수 있다. 따라서, 상기 제어 장치를 다른 종류의 모터들을 사용하는 장치에 사용하면, 하나의 제어 장치로 상기 모터들을 모두 구동시킬 수 있으며, 그 결과 상기 장치를 제어하기가 편리하고 상기 장치의 부피가 작아질 수 있다.
특히, 상기 모터들을 감지한 피드백 신호들을 종합적으로 고려하여 상기 모터들을 제어할 수 있으며, 그 결과 모터 제어 효율이 향상될 수 있다.
또한, 상기 제어 장치의 FET부가 방열부의 히트 싱크들 위에 놓이므로, 상기 제어 장치의 구조가 간단하여질 수 있고 제어 장치 결합 비용이 감소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 시스템의 동작을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치의 기능을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 시스템의 동작을 도시한 순서도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치의 구조를 도시한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치의 전체적인 구조를 도시한 사시도이다.
도 7 및 도 8은 FET부 및 방열부를 도시한 도면들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 FET부와 방열부의 결합 구조를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 FET부와 제어 보드의 결합 구조를 도시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 전기 자동차 등의 장치에 사용되는 모터 제어 시스템에 관한 것으로서, 제어 장치가 엔코더(Encoder) 제어 기능 및 레졸버(Resolver) 제어 기능을 모두 포함하고 있으며, 따라서 다른 종류의 모터들을 공용으로 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어 장치는 ECU(Electronic control unit) 기능 및 인버터 기능도 추가적으로 포함할 수 있다.
종래의 차량 등의 장치는 사용하는 모터의 특성에 따라 레졸버만을 사용하거나 엔코더만을 사용하였다. 레졸버는 모터의 회전자의 위치 및 회전각을 측정하고 측정 결과(아날로그 신호)를 제어 장치로 피드백하기 위한 센서로서 엔코더에 비하여 기계적 강도가 높고 내구성이 우수하여 전기 자동차, 로봇, 항공 등의 분야에 사용되며, 엔코더는 DC 모터를 주로 제어하기 위한 것으로서 회전 속도를 측정하고 측정 결과(디지털 신호)를 제어 장치로 피드백한다. 즉, 종래의 장치는 한 종류의 모터만을 사용하였으며, 따라서 모터에 맞게 엔코더를 사용하거나 레졸버를 사용하였다.
따라서, 다른 종류의 모터들을 하나의 장치에 사용하기 위해서는, 상기 레졸버를 제어하는 제어 장치와 엔코더를 제어하는 제어 장치를 별도로 포함하여야만 한다.
반면에, 본 발명은 2종류 이상의 모터들을 사용하는 장치를 효율적으로 제어하기 위한 모터 제어 시스템으로서, 모터들로부터의 피드백 신호들에 따라 엔코더 제어 기능 및 레졸버 제어 기능을 선택적으로 사용할 수 있다. 특히, 상기 모터 제어 시스템은 장치의 상태에 따라 엔코더 제어 기능 및 레졸버 제어 기능을 적절히 제어할 수 있다. 즉, 상기 모터 제어 시스템은 해당 모터의 회전을 측정하고, 측정 결과에 따라 해당 모터를 선택적으로 또는 함께 제어할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 장치는 농약 살포기 등과 같은 농업 기계가 장착된 전기 자동차일 수 있으며, 차량 구동 또는 농업 기계를 동작시키는지에 따라 레졸버 제어 기능 또는 엔코더 제어 기능을 선택적으로 사용할 수 있다.
레졸버 제어 기능을 사용하는 모터로는 영구자석 모터(Permanent Magnet motor, PM 모터) 등이 있고, 엔코더 제어 기능을 사용하는 모터로는 유도 모터(Induction motor, IM 모터), 스테핑 모터(Stepping motor) 등이 있다. 물론, 본 발명의 모터로는 제한이 없으며, 레졸버 제어 기능 또는 엔코더 제어 기능에 의해 제어되는 모든 모터를 포함한다.
또한, 본 발명의 제어 시스템에 사용되는 제어 장치는 간단하면서도 방열 효율을 향상시킬 수 있는 구조를 가진다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 시스템의 동작을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치의 기능을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 시스템의 동작을 도시한 순서도이다. 한편, 설명의 편의를 위하여 레졸버 제어 기능에 의해 제어되는 모터를 PM 모터로 가정하고 엔코더에 의해 제어되는 모터를 IM 모터로 가정하였으나, 이들로 제한되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 모터 제어 시스템에 사용되는 제어 장치(102)는 IM 모터(100b) 및 PM 모터(100a)의 회전(예를 들어, 회전자 위치, 회전각, 회전 속도 등)을 측정한 결과를 피드백 신호로 수신하고, 상기 피드백 신호에 따라 3상 신호(U, V, W)를 IM 모터(100b) 또는 PM 모터(100a)로 제공하여 IM 모터(100b) 또는 PM 모터(100a)의 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 엔코더(200) 및 레졸버(202)가 해당 모터(100a 또는 100b)의 회전(회전 파라미터)을 측정하고 측정 결과를 제어 장치(102)로 피드백할 수 있다.
즉, 제어 장치(102)는 상기 레졸버로부터 전송된 제 1 피드백 신호에 따라 PM 모터(100a)를 제어하는 레졸버 제어 기능, 상기 엔코더로부터 전송된 제 2 피드백 신호에 따라 IM 모터(100b)를 제어하는 엔코더 제어 기능 및 모터(100a 및 100b)의 구동을 제어하는 인버터 기능을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, IM 모터(100b)를 사용하는 제 2 장치(예를 들어, 농업용 분사기)가 PM 모터(100a)를 사용하는 제 1 장치(예를 들어, 전기 자동차)에 장착되어 있는 경우, 제어 장치(102)는 제 2 장치를 구동시킴없이 제 1 장치만을 구동시킬 때에는 엔코더 제어 기능을 오프시킨 상태로 레졸버 제어 기능만을 활성화시켜 PM 모터(100a)의 회전 측정 결과에 따라 PM 모터(100a)의 동작을 제어할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 제 1 장치의 구동 동안 상기 제 2 장치를 구동시킬 경우(전기 자동차 주행 동안 분사기 사용), 제어 장치(102)는 상기 레졸버 제어 기능뿐만 아니라 상기 엔코더 제어 기능도 활성화시켜 PM 모터(100a)뿐만 아니라 IM 모터(100b)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 제어 장치(102)는 레졸버 제어 기능 및 엔코더 제어 기능을 모두 사용한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 제 1 장치의 구동을 중지하고 상기 제 2 장치를 구동시킬 경우(전기 자동차를 주차한 상태로 분사기 사용), 제어 장치(102)는 상기 레졸버 제어 기능은 중지시키고 상기 엔코더 제어 기능만을 활성화시켜 IM 모터(100b)의 회전 측정 결과에 따라 IM 모터(100b)의 동작을 제어할 수 있다.
요컨대, 제어 장치(102)는 모터(100)에 따라 레졸버 제어 기능 또는 엔코더 제어 기능을 선택적으로 사용할 수 있으며, 즉 레졸버 제어 기능 및 엔코더 제어 기능을 공용으로 사용할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 제어 장치(102)는 레졸버 제어 기능 및 엔코더 제어 기능을 사용하되, 레졸버 제어 기능 및 엔코더 제어 기능을 통합적으로 사용하여 모터(100)를 제어할 수도 있다.
도 3을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 예를 들어 사용자가 전기 자동차 시동을 온 시키는 경우 PM 모터(100a)가 구동을 시작한다(S300).
이어서, 레졸버(202)에 의해 측정된 PM 모터(100a)의 회전이 제 1 피드백 신호로서 제어 장치(102)로 수신되며, 제어 장치(102)는 상기 제 1 피드백 신호에 따라 PM 모터(100a)의 동작을 제어한다(S302).
계속하여, 분사기를 구동시키라는 사용자의 명령이 있는 지의 여부가 판단된다(S304)
사용자의 명령이 없으면 단계 S302가 계속 수행되는 반면에, 사용자의 명령이 있으면, 예를 들어 사용자가 자동차의 보드 상의 특정 버튼을 누르면 IM 모터(100b)가 구동을 시작한다(S306).
이어서, 레졸버(202)에 의해 측정된 PM 모터(100a)의 회전이 제 1 피드백 신호로서 제어 장치(102)로 수신되고, 엔코더(200)에 의해 측정된 IM 모터(100b)의 회전이 제 2 피드백 신호로서 제어 장치(102)로 수신되며, 제어 장치(102)는 상기 수신된 피드백 신호들을 종합적으로 고려하여 PM 모터(100a) 및 IM 모터(100b)를 제어할 수 있다(S308).
예를 들어, 분사기(제 2 장치)로 농약 분사시 전기 자동차(제 1 장치)가 급발진 또는 경사지 등으로 인하여 기설정 속도 이상으로 주행하는 경우, 제어 장치(102)는 제 1 피드백 신호를 따른 PM 모터(100a)의 회전을 분석하여 전기 자동차가 기설정 속도 이상으로 주행하고 있다고 결정하고, 상기 결정에 따라 IM 모터(100b)의 회전 속도를 감소시켜 분사기의 분사 속도를 감소시킬 수 있다. 상기 제 1 피드백 신호가 고려되지 않으면 상기 분사기는 상기 제 2 피드백 신호에 따라 IM 모터(100b)의 회전 속도를 일정하게 유지시키게 되어 원하지 않는 분사가 이루어질 수 있으나, 상기 제 1 피드백 신호 또한 고려되기 때문에 상기 분사기는 상기 제 1 피드백 신호 및 상기 제 2 피드백 신호에 따라 IM 모터(100b)의 회전 속도를 감소시킬 수 있다. 즉, 제어 장치(102)는 상기 제 2 피드백 신호뿐만 아니라 상기 제 1 피드백 신호도 고려하여 분사기의 분사 속도를 제어할 수 있다.
다른 예로, 전기 자동차를 주행하면서 분사기로 농약 분사 중 상기 분사기가 고장나는 경우, 제어 장치(102)는 상기 제 2 피드백 신호를 통하여 상기 분사기의 고장을 판단하고, 상기 판단에 따라 PM 모터(100a)의 회전 속도를 조절하여 전기 자동차를 멈추게 할 수 있다. 상기 제 2 피드백 신호가 고려되지 않으면 상기 제 1 피드백 신호에 따라 PM 모터(100a)가 일정하게 회전하여 상기 전기 자동차가 일정 속도로 주행하여 분사가 제대로 이루어지지 않을 수 있으나, 상기 제 2 피드백 신호가 고려되기 때문에 PM 모터(100a)가 동작을 중지하여 상기 전기 자동차가 멈출 수 있으며, 따라서 상기 분사기 수리 후 원하는 분사를 수행할 수 있다. 즉, 제어 장치(102)는 상기 제 1 피드백 신호뿐만 아니라 상기 제 2 피드백 신호도 고려하여 분사기의 분사 속도를 제어할 수 있다.
정리하면, PM 모터(100a)를 사용하는 제 1 장치와 IM 모터(100b)를 사용하는 제 2 장치가 하나의 장치 내에 구현되고 상호 연동되는 경우, 제어 장치(102)는 레졸버 제어 기능 및 엔코더 제어 기능을 모두 고려하여 PM 모터(100a) 또는 IM 모터(100b)를 제어할 수 있다.
한편, 제어 장치(102)는 도 2에 도시된 바와 같이 레졸버 제어 기능, 엔코더 제어 기능 및 인버터 기능뿐만 아니라, programming 포트(208)를 통한 소프트웨어 업데이트 기능, CAN 포트(210)를 통한 CAN 통신 기능, LCD(212)를 통한 CAN 통신 외부 전원 기능, 온도 센서(214)를 통한 모터 온도 센싱 기능, 접촉기(contactor, 216)의 구동을 제어하는 접촉기 드라이버(218)를 통한 접촉기 제어 기능, 배터리(204)로부터의 전원 공급을 제어하는 스위치(206)의 동작 제어 기능을 추가적으로 포함할 수 있다. 즉, 제어 장치(102)는 레졸버 제어 기능, 엔코더 제어 기능 및 인버터 기능뿐만 아니라 ECU(Electronic Control Unit) 기능도 포함할 수 있다.
정리하면, 본 실시예의 모터 제어 시스템은 레졸버 제어 기능 및 엔코더 제어 기능을 하나의 제어 장치(102)를 이용하여 공용으로 사용할 수 있다.
이하, 제어 장치(102)의 구조를 첨부된 도면들을 참조하여 살펴보겠다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치의 구조를 도시한 도면들이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 장치의 전체적인 구조를 도시한 사시도이며, 도 7 및 도 8은 FET부 및 방열부를 도시한 도면들이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 FET부와 방열부의 결합 구조를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 FET부와 제어 보드의 결합 구조를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 본 실시예의 제어 장치(102)는 제어부(400), 게이트 구동부(402), FET부(404) 및 방열부(600)를 포함한다. 여기서, 게이트 구동부(402) 및 FET부(404)는 모터(100)를 제어하는 구성요소이므로, 통칭하여 모터 구동부로 명명될 수 있다.
제어부(400)는 모터(100)의 회전을 수신하며, 예를 들어 엔코더(200) 또는 레졸버(202)에 의해 감지된 모터(100)의 회전 파라미터(회전 속도, 회전 위치 등)를 수신하며, 상기 수신된 모터(100)의 회전에 따라 모터(100)를 제어하기 위한 제어 신호를 게이트 구동부(402)로 출력한다. 일 실시예에 따르면, 상기 제어 신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호일 수 있다.
또한, 제어부(400)는 예를 들어 전기 자동차의 다른 구성요소들과 인터페이스로 연결되며, 상기 인터페이스를 통하여 제어 장치(102)의 상태를 외부로 출력할 수 있다.
게이트 구동부(402)는 제어부(400)로부터 출력된 제어 신호의 PWM 명령을 스위치, 예를 들어 FET(Field Effect Transistor) 게이트 신호로 변환하고, 상기 변환된 FET 게이트 신호를 FET부(404)로 전송할 수 있다.
FET부(스위치부, 404)는 후술하는 바와 같이 하나의 보드 상에 구현되며, 게이트 구동부(402)로부터 출력된 FET 게이트 신호에 따라 모터(100)를 제어하기 위한 모터 구동 신호를 출력시킬 수 있다. 한편, FET부(404)는 상기 모터 구동 신호 및 출력 전류 정보를 제어부(400)로 제공할 수도 있다.
또한, FET부(404)는 상기 보드의 온도 정보를 제어부(400)로 전송할 수 있다.
이러한 FET부(404)의 상세 구조를 도 5를 참조하여 살펴보면, FET부(404)는 캐패시터들로 이루어진 캐패시터 뱅크(500), U상에 해당하는 스위치들(예를 들어, FET, 510 및 512), V상에 해당하는 스위치들(예를 들어, FET, 520 및 522) 및 W상에 해당하는 스위치들(예를 들어, FET, 530 및 532)을 포함할 수 있다. 즉, FET부(404)는 모터(100)를 3상(U, V 및 W) 제어할 수 있다.
구체적으로는, U상에 해당하는 스위치들(510 및 512)은 상호 직렬로 연결되며 스위치들(510 및 512) 사이의 노드의 교류 전원이 모터(100)로 인가되고, V상에 해당하는 스위치들(520 및 522)은 상호 직렬로 연결되며 스위치들(520 및 522) 사이의 노드의 교류 전원이 모터(100)로 인가되며, W상에 해당하는 스위치들(530 및 532)은 상호 직렬로 연결되며 스위치들(530 및 532) 사이의 노드의 교류 전원이 모터(100)로 인가될 수 있다.
제어 과정을 살펴보면, U상에 해당하는 스위치들(510 및 512), V상에 해당하는 스위치들(520 및 522) 및 W상에 해당하는 스위치들(530 및 532)은 각기 게이트 구동부(402)에 의해 제어된다. 즉, U상에 해당하는 스위치들(510 및 512), V상에 해당하는 스위치들(520 및 522) 및 W상에 해당하는 스위치들(530 및 532)은 게이트 구동부(402)의 제어에 따라 스위칭한다. 즉, 게이트 구동부(402)로부터 출력된 FET 게이트 신호들이 스위치들(510, 512, 520, 522, 530 및 532)의 게이트들로 인가되며, 그 결과 스위치들(510, 512, 520, 522, 530 및 532)이 스위칭한다.
FET부(404)의 모터(100) 구동 동작을 살펴보면, 배터리(204)의 직류전원(DC)이 캐패시터 뱅크(500)의 캐패시터들로 저장되며, 게이트 구동부(402)의 제어에 따라 U상에 해당하는 스위치들(510 및 512), V상에 해당하는 스위치들(520 및 522) 및 W상에 해당하는 스위치들(530 및 532)이 스위칭하여 캐패시터들에 저장된 직류전원을 3상 교류 전원으로 변환시킨 후 후 모터(100)로 인가한다. 결과적으로, 모터(100)의 구동이 제어될 수 있다.
상기 방열부는 제어 장치(102)의 열을 방출시키는 역할을 하며, 후술하는 바와 같이 제어 장치(102)의 전체 구조가 간단하여지도록 열을 방출시킬 수 있다.
이하, 제어 장치(102)의 물리적 구조를 도 6 내지 도 10을 참조하여 살펴보겠다.
도 6은 제어 장치(102)의 전체 구조를 보여준다. 도 6을 참조하면, 방열부(600), FET부(404) 및 제어 보드(602)가 순차적으로 배열될 수 있다. 여기서, 제어 보드(602) 상에는 FET부(404) 외의 구성요소들(제어부 및 게이트 구동부)가 형성될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하여 FET부(FET 보드, 404)를 살펴보면, FET부(404)의 일면에는 도 7에 도시된 바와 같이 3개 블록의 캐패시터들(500), U상에 해당하는 스위치들(510 및 512), V상에 해당하는 스위치들(520 및 522) 및 W상에 해당하는 스위치들(530 및 532)이 형성될 수 있다.
좌측 블록의 캐패시터들의 우측 및 좌측에 U상에 해당하는 스위치들(510 및 512)이 각기 배열되고, 중앙 블록의 캐패시터들의 우측 및 좌측에 V상에 해당하는 스위치들(520 및 522)이 각기 배열되며, 우측 블록의 캐패시터들의 우측 및 좌측에 W상에 해당하는 스위치들(530 및 532)이 배열될 수 있다. 결과적으로, 스위치들(510, 512, 520, 522, 530 및 532)은 4개의 블록들으로 분리되어 배열될 수 있다.
또한, U상에 해당하는 스위치(510)와 V상에 해당하는 스위치(522) 사이에 홀들(730)이 형성되고, V상에 해당하는 스위치(520)와 W상에 해당하는 스위치(532) 사이에 홀들(730)이 형성될 수 있다. 이러한 홀들(730)로는 방열부(600)의 돌출부들(720)이 삽입되며, 그 결과 FET부(404)와 방열부(600)가 결합될 수 있다. 또한, FET부(404)에서 발생한 열이 방열부(600)를 통하여 방출될 수 있다.
방열부(600)는 도 7에 도시된 바와 같이 개스킷(710) 및 개스킷(710) 상에 돌출된 4개의 히트 싱크들(712)로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 히트 싱크들(712)은 육면체 구조를 가질 수 있으며, 각 히트 싱크들(712) 상단 중앙에는 돌출부들(720)이 배열될 수 있다. 여기서, 돌출부들(720)은 도 9에 도시된 바와 같이 FET부(404)의 홀들(730)로 삽입될 수 있다.
또한, FET부(404)와 방열부(600) 결합시, 도 9에 도시된 바와 같이 제 1 블록의 스위치(512)는 제 1 히트 싱크(712) 상에 놓이고, 제 2 블록의 스위치들(510 및 522)은 제 2 히트 싱크(712) 상에 놓이며, 제 3 블록의 스위치들(520 및 532)은 제 3 히트 싱크(712) 상에 놓이고, 제 4 블록의 스위치(530)은 제 4 히트 싱크(712) 상에 놓일 수 있다. 구체적으로는, 스위치(512)는 제 1 히트 싱크(712) 상에서 돌출부(720) 우측에 배열되고, 스위치들(510 및 522)은 제 2 히트 싱크(712) 상에서 돌출부(720)의 양측에 각기 배열되며, 스위치들(520 및 532)은 제 3 히트 싱크(712) 상에서 돌출부(720)의 양측에 각기 배열되고, 스위치(530)는 제 4 히트 싱크(712) 상에서 돌출부(720)의 좌측에 배열될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 스위치들(510, 512, 520, 522, 530 및 532)이 놓이는 히트 싱크들(712)의 부분들은 전기적 절연을 위하여 절연 재질로 이루어질 수 있으며, 돌출부들(720)은 금속일 수 있다.
위에 언급한 바와 같이, 스위치들(510, 512, 520, 522, 530 및 532)이 히트 싱크들(712) 위에 놓이므로, 스위치들(510, 512, 520, 522, 530 및 532)을 고정시키기 위한 별도의 고정체, 예를 들어 지그(ZIG), 스프링 등이 필요하지 않다. 즉, 방열부(600)와 FET부(404)의 결합 구조가 간단하여지며, 그 결과 제어 장치(102)의 조립 시간이 감축되고 불량률이 감소할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, FET부(404)의 타면(캐패시터 뱅크가 형성된 면에 대향하는 면)에는 전력 공급을 위한 적어도 하나의 파워 라인(BUSBAR, 800)이 형성될 수 있다. 바람직하게는, 3상(U, V, W)을 위한 파워 라인들(800) 및 양의 전압 및 음의 전압 공급을 위한 파워 라인들(800)이 개별적으로 형성될 수 있으며, 즉 5개의 파워 라인들(800)이 FET부(404)의 타면에 형성될 수 있다.
FET부(404)와 제어 보드(602) 결합시, 파워 라인들(800)은 도 5 및 도 10에 도시된 바와 같이 제어 보드(602)의 PCB(1000) 상에 형성된 홀들(1002)로 삽입될 수 있다.
정리하면, 본 발명의 제어 장치(102)는 방열부(600), FET부(404) 및 제어 보드(602)가 각기 개별적으로 분리되어 있으며, 방열부(600), FET부(404) 및 제어 보드(602)가 순차적으로 결합될 수 있다. 이 때, FET부(404)의 스위치들(510, 512, 520, 522, 530 및 532)이 히트 싱크들(712) 위에 놓이므로, 스위치들(510, 512, 520, 522, 530 및 532)을 고정시키기 위한 별도의 고정체, 예를 들어 지그(ZIG), 스프링 등을 필요로 하지 않는다. 결과적으로, 제어 장치(102)의 조립 시간이 감축되고 불량률이 감소할 수 있다.
즉, 본 발명의 제어 장치(102)는 리졸버부와 엔코더부를 공용으로 사용할 수 있으며, 조립 불량률을 감소시킬 수 있도록 간단한 구조로 구현될 수 있다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 모터 102 : 제어 장치

Claims (6)

  1. 종류가 다른 제 1 모터와 제 2 모터를 포함하는 장치의 제어 장치에 있어서,
    상기 제 1 모터의 회전을 감지함에 의해 생성되는 제 1 피드백 신호를 수신하고, 상기 제 2 모터의 회전을 감지함에 의해 생성되는 제 2 피드백 신호를 수신하며, 상기 수신된 피드백 신호들을 고려하여 상기 모터들 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 제어부에 의해 출력된 제어 신호에 따라 해당 모터를 구동시키는 모터 구동부를 포함하되,
    상기 제어 장치는 상기 제 1 피드백 신호를 통하여 상기 제 1 모터의 동작을 제어하는 레졸버 제어 기능과 상기 제 2 피드백 신호를 통하여 상기 제 2 모터의 동작을 제어하는 엔코더 제어 기능을 상기 장치를 위해 공용으로 사용하며, 상기 레졸버 제어 기능 또는 상기 엔코더 제어 기능은 사용자 명령에 의해 선택 가능하고,
    상기 모터 구동부는 게이트 구동부 및 상기 게이트 구동부의 제어에 따라 상기 모터들의 동작을 제어하는 스위치들을 가지는 FET부를 포함하며, 상기 FET부의 열을 방출시키는 방열부, 상기 FET부 및 상기 게이트 구동부가 형성되는 제어 보드가 별개의 부재로서 상호 결합되고, 상기 방열부는 복수의 히트 싱크들을 포함하며, 상기 스위치들은 상기 방열부의 히트 싱크들 위에 배열되고, 상기 히트 싱크 중 상기 스위치들이 놓이는 부분은 절연 물질로 이루어지며, 상기 스위치들을 고정시키기 위한 별도의 고정체가 사용되지 않고,
    상기 각 모터들은 상기 피드백 신호들을 종합적으로 고려하여 제어되고, 상기 피드백 신호들 중 하나만이 고려되었을 때의 해당 모터의 동작은 상기 피드백 신호들 모두가 고려되었을 때의 상기 모터의 동작과 다를 수 있으며,
    상기 히트 싱크들 상단부에는 돌출부들이 형성되고, 상기 돌출부들이 상기 FET부의 홀들로 삽입되어 상기 방열부와 상기 FET부가 결합되며, 상기 결합시 상기 FET부의 스위치들은 해당 히트 싱크 위에 놓이는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 제 1 모터와 상기 제 2 모터를 포함하는 전기 자동차 내에 포함되되,
    상기 제 1 모터는 상기 전기 자동차를 구동하기 위해 사용되며, 상기 제 2 모터는 상기 전기 자동차 내에 장착된 농업 기계를 구동하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 모터 구동부는,
    상기 제어부로부터 출력된 제어 신호에 따라 FET 게이트 신호를 출력하는 게이트 구동부; 및
    상기 출력된 FET 게이트 신호에 따라 모터 구동 신호를 출력하여 상기 모터들의 동작을 제어하는 FET부를 포함하되,
    상기 FET부는 캐패시터들로 이루어진 캐패시터 뱅크, U상 FET들, V상 FET들 및 W상 FET들을 포함하며,
    상기 FET들은 상기 캐패시터들에 저장된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 해당 모터로 제공하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
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JP2013179821A (ja) * 2012-02-01 2013-09-09 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置
JP2017192301A (ja) * 2016-02-29 2017-10-19 株式会社安川電機 モータ制御システム、ロボットシステム、及びモータ制御システムの通信方法
KR20180005974A (ko) 2016-07-07 2018-01-17 주식회사 만도 Ars 모터 발전기모드에서의 모터속도 피드백 제어 회로 시스템 및 방법

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