KR102568218B1 - 인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법 및 시스템 - Google Patents

인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 서로 병렬로 연결된 1차 인버터와 2차 인버터를 포함하는 듀얼 인버터, 듀얼 인버터의 입력단에 연결된 배터리 및 상기 듀얼 인버터의 출력단에 연결된 개방 권선 전동기(Open-end Winding Machine, OEW)를 포함하는 상기 배터리의 충전 회로를 구비하는 단계; 개방 권선 전동기에 단상계통의 전원을 연결하는 단계; 및 1차 인버터 및 2차 인버터에 포함된 스위치의 스위칭을 제어하는 단계를 포함하는 인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, ~이 가능하다.

Description

인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR SLOW CHARGING BASED ON INVERTER AND SINGLE PHASE SYSTEM}
본 발명은 인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 충전장치를 대신하여 단상계통에 연계된 듀얼 인버터를 이용하여 배터리를 완속으로 충전하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
제조 및 운송 등에 사용되는 동력 장치로 대표적인 것이 엔진과 모터이다. 전력 수급의 문제가 2차 전지의 기술 발전으로 인해 해결되면서, 전통적으로 강세를 보였던 엔진을 대체하려는 모터의 움직임이 자동차 분야에서 속도를 내고 있다. 즉 18세기 후반에 발명되어 수세기 동안 자동차 파워 트레인을 이끌었던 내연기관의 자리를 모체가 대체하려 하고 있다.
최근 모터를 응용하는 제품의 경향을 살펴보면, 탄소 배출과 관련하여 지구 환경 등의 사회적 문제를 바탕으로 에너지 절약을 위한 고효율화 제품이 주류를 이루고 있다. 고성능 대용량의 IGBT의 실용화로 인해 모터 제어 장치의 소형화 및 경량화가 진행되고 있다.
본 발명과 관련된 기술로서, 대한민국 등록 특허 제10-1774163호는, 컨버터 일체형 배터리 충전 제어장치에 관한 기술을 개시하고 있지만, 모터의 중성점에 흐르는 전기 에너지를 고전압 배터리 또는 저전압 배터리에 인가하는 컨버터 일체형 배터리 충전 제어장치라는 점에서, 단상계통의 전원을 듀얼 인버터에 연결시켜 완속충전하는 본 발명의 방법 및 시스템과 목적, 구성 및 효과 면에서 차이를 보인다.
KR 등록 특허 제10-1774163호 (2017.09.01 공고)
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 온보드 차저 없이 단상계통에 연결시켜 인버터와 모터 만으로 배터리를 충전할 수 있는 완속충전방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 별도의 내부 또는 외부 충전기 없이도 전기차에 포함된 인버터 및 모터를 이용하여 전기차의 배터리를 완속충전할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법은, 서로 병렬로 연결된 1차 인버터와 2차 인버터를 포함하는 듀얼 인버터, 상기 듀얼 인버터의 입력단에 연결된 배터리 및 상기 듀얼 인버터의 출력단에 연결된 개방 권선 전동기(Open-end Winding Machine, OEW)를 포함하는 상기 배터리의 충전 회로를 구비하는 단계; 개방 권선 전동기에 단상계통의 전원을 연결하는 단계; 및 1차 인버터 및 2차 인버터에 포함된 스위치의 스위칭을 제어하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 개방 권선 전동기는, 정지 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 배터리 충전을 위한 전류의 방향은 인버터의 스위칭 제어를 통해 결정될 수 있다.
또한, 스위치의 스위칭을 제어하는 단계는, 개방 권선 전동기와 단상계통을 통해 출력된 전류의 방향을 고려하여 스위칭을 제어하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 단상계통의 전원을 연결하는 단계는, 1차 인버터의 3상의 각 상에 대응되는 3개의 레그 중에서 어느 하나의 상의 레그(제1 레그)에 연결된 제1 단자, 및 2차 인버터의 3상의 각 상에 대응되는 3개의 레그 중에서 상기 제1 레그의 상을 제외한 나머지 2개의 상 중에서 하나의 상의 레그(제2 레그)에 연결된 제2 단자에 단상계통의 전원을 연결하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 개방 권선 전동기 내부의 인덕터는 필터 인덕터로 이용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 스위치의 스위칭을 제어하는 단계는, 제1 레그에 포함된 상단 스위치 또는 하단 스위치를 스위칭하고, 동시에 제2 레그에 포함된 하단 스위치 또는 상단 스위치를 스위칭하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 스위치의 스위칭을 제어하는 단계는, 스위치의 스위칭을 통해 당기 듀얼 인버터가 H-bridge 인버터와 같은 구성을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 스위치의 스위칭을 제어하는 단계는, 듀얼 인버터의 스위칭을 통해 단상 H-bridge 인버터를 이용하여 단상 AC 전압을 변환하여 상기 개방 권선 전동기의 구동에 필요한 DC 전압을 생성하게 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 개방 권선 전동기가 연결된 3개 상의 레그 중에서 단상계통의 전원이 연결되지 않은 나마지 상에 연결된 절연형 DC/DC 컨버터를 통해 배터리의 충전 전압을 제어하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 시스템은, 1차 인버터와 2차 인버터를 포함하는 듀얼 인버터; 및 듀얼 인버터의 입력단에 연결된 배터리 및 상기 듀얼 인버터의 출력단에 연결된 개방 권선 전동기(Open-end Winding Machine, OEW)를 포함하는 상기 배터리의 충전 회로를 포함하고, 개방 권선 전동기는 단상계통의 전원이 연결되는 입력 단자를 포함하고, 1차 인버터 및 2차 인버터에 포함된 스위치의 스위칭을 제어하는 제어부를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 의하면, 듀얼 인버터 내의 스위칭을 통해 가상의 하프 브릿지 인버터를 구성함으로써 추가적인 단상 하프 브릿지 인버터 없이 배터리 충전이 가능하다.
또한, 배터리 충전 시 듀얼 인버터와 연결된 개방 권선 전동기 내부의 인덕터가 필터 인덕터 역할을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 듀얼 인버터를 이용하는 완속충전을 위한 회로를 묘사한다.
도 2는 종래 기술에 따른 OBC를 포함하는 전기차 전력 제어 시스템의 예시도이다.
도 3은 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 장치의 회로 결선도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 4의 스위치 상태도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 4의 스위치 상태도이다.
도 7은 컨버터와 연계된 완속충전 시스템의 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 완속충전 시스템의 제어도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 완속충전 시스템에 인가되는 계통 전압 파형의 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 전압 및 배터리 충전 전류 파형의 예시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 전류 및 계통 전류 파형의 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 토크 및 속도 파형의 예시도이다.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 듀얼 인버터를 이용하는 완속충전을 위한 회로를 묘사한다.
도 1을 참조하면, 듀얼 인버터와 개방 권선 전동기(OEW)를 포함하는 전기차의 내부 구성이 묘사되어 있다. 전기차는 전력변환장치인 인버터 2개, 즉 듀얼 인버터를 포함하도록 구성될 수 있다.
듀얼 인버터는 개방 권선 전동기 구동 시 싱글 인버터에 비해 높은 출력 전압을 생성하는 것이 특징이다. 듀얼 인버터를 구성하는 1차 인버터 및 2차 인버터가 DC 전원인 배터리 및 커패시터에 연결될 수 있다.
전기차의 충전방식에는 급속충전 방식과 완속충전 방식이 있다. 급속충전 방식은 외부 충전기를 통해 고전류를 이용하여 전기차 내의 배터리를 단시간 내에 충전하는 방식이다. 완속충전 방식은 전기차 내의 온보드 차저(On board charger, OBC)를 통해 저전류를 이용하여 배터리를 장시간 충전하는 방식이다.
단상계통은 전기차의 충전 방식 중에서 완속충전 방식을 이용할 때 사용되는 계통이다. 보통 가정에서 쓰이는 220V 전압을 이용하여 전기차의 배터리는 완속충전될 수 있다. 완속충전 방식은 급속충전 방식보다 충전 속도는 느리지만 충전 장소의 범용성이 있는 것이 특징이다.
도 2는 종래 기술에 따른 OBC를 포함하는 전기차 전력 제어 시스템의 예시도이다.
도 2를 참조하면, 온보드 차저(On Board Charger, OBC)를 포함하는 전기차의 전력 제어 시스템이 묘사되어 있다. 일반 전기차의 High Voltage battery는 220V AC 전원 및 OBC를 통해 완속충전될 수 있다. 따라서, 전기차는 완속충전을 위해 OBC를 필수적으로 포함하도록 구성되어야 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법은, OBC가 없는 상태에서 단상 계통을 전기차에 연결하여 듀얼 인버터 회로를 통해 배터리를 충전하는 방식이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법의 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법(S100)은 듀얼 인버터, 전동기를 포함하는 배터리의 충전 회로 구비(S110), 전동기에 단상계통의 전원 연결(S120) 및 1차 인버터 및 2차 인버터에 포함된 스위치의 스위칭 제어(S130)를 포함하도록 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 장치의 회로 결선도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 시스템(100)이 묘사되어 있다. 서로 병렬로 연결된 1차 인버터(110)와 2차 인버터(120)를 포함하는 듀얼 인버터, 듀얼 인버터의 입력단에 연결된 배터리(150) 및 듀얼 인버터의 출력단에 연결된 개방 권선 전동기(Open-end Winding Machine, OEW)(130)를 포함하는 배터리의 충전 회로가 구비될 수 있다(S110).
개방 권선 전동기(130)기에 단상계통의 전원이 연결될 수 있다(S120). 도 4를 참조하면, 단상계통의 AC 전원의 일 단자는, 1차 인버터의 하나의 상에, 타 단자는 2차 인버터의 다른 상에 각각, 예를 들어 일 단자는 1차 인버터의 c상에, 타 단자는 2차 인버터의 b상에 각각 연결될 수 있다.
다음으로 1차 인버터(110) 및 2차 인버터(120)에 포함된 스위치의 스위칭이 제어될 수 있다(S130). 즉 충전을 위해 전류의 방향이 인버터의 스위칭 제어를 통해 결정될 수 있다. 완속충전 시스템(100)이 전기차의 구성인 경우, 전기차가 정지된 상태에서 충전이 이루어지므로 전동기(130)는 구동되지 않는 상태이다.
전동기(130)의 구동 없이 배터리를 충전시키기 위해서는 단상계통이 연결된 b상 및 c상 전류가 같아야 하는 조건을 이용하여 인버터의 스위칭 제어에 적용되 전류 흐름이 분석될 수 있다. 수학식 1은 영구자석 전동기의 토크식이고 수학식 2는 3상-q축 전류 관계식을 나타낸다.
1차 인버터(110)의 c상 레그 및 2차 인버터(120)의 b상 레그에 연결된 개방 권선 전동기(130) 내부의 인덕터는 충전 회로에서 필터 인덕터로 이용될 수 있는 것을 특징으로 한다. 따라서 개방 권선 전동기(130) 내부의 인덕터를 통해 입력에 포함된 고주파 성분이 걸러질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 4의 스위치 상태도이다.
도 5를 참조하면, 단상계통과 듀얼 인버터를 이용하여 배터리를 충전시킬 수 있는 충전 가능한 전류의 흐름이 묘사되어 있다.
인버터의 정해진 스위칭을 통해 전류가 단상계통으로부터 1차 인버터(110) 및 2차 인버터(120)를 충전시킬 수 있다. 1차 인버터(110)의 스위치는 a상 레그 및 c상 레그의 스위치가 Off 상태에서, b상 레그가 PWM 제어될 수 있다. b상 상단 스위치는 On, b상 하단 스위치는 Off 상태로 제어될 수 있다.
2차 인버터(120)의 스위치는 a상 레그 및 b상 레그의 스위치가 Off 상태에서, c상 레그가 PWM 제어될 수 있다. c상 상단 스위치는 Off, c상 하단 스위치는 On 상태로 제어될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 4의 스위치 상태도이다.
도 6을 참조하면, 단상계통과 듀얼 인버터를 이용하여 배터리를 충전시킬 수 있는 충전 가능한 전류의 흐름이 묘사되어 있다.
인버터의 정해진 스위칭을 통해 전류가 단상계통으로부터 1차 인버터(110) 및 2차 인버터(120)를 충전시킬 수 있다. 1차 인버터(110)의 스위치는 a상 레그 및 c상 레그의 스위치가 Off 상태에서, b상 레그가 PWM 제어될 수 있다. b상 상단 스위치는 Off, b상 하단 스위치는 On 상태로 제어될 수 있다.
2차 인버터(120)의 스위치는 a상 레그 및 b상 레그의 스위치가 Off 상태에서, c상 레그가 PWM 제어될 수 있다. c상 상단 스위치는 On, c상 하단 스위치는 Off 상태로 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법(S100)은, 개방 권선 전동기(130)가 연결된 3개 상의 레그 중에서 단상계통의 전원이 연결되지 않은 나마지 상에 연결된 절연형 DC/DC 컨버터(160)를 통해 배터리의 충전 전압을 제어하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
도 7은 컨버터와 연계된 완속충전 시스템의 예시도이다.
도 7을 참조하면, 절연형 DC/DC 컨버터(160)와 연계된 완속충전 시스템이 묘사되어 있다. 1차 인버터의 c상 레그 및 2차 인버터의 b상 레그는 단상계통에 연결되어 있다. 1차 인버터(110) 및 2차 인버터(120)의 각 상 레그는 전동기(130)와 연결될 수 있다. 1차 인버터(110) 및 2차 인버터의 a상에 연결된 절연형 DC/DC 컨버터(160)를 통해 배터리가 충전될 수 있다. 1차 인버터 및 2차 인버터 a상 레그와 전동기(130) 연결이 점선으로 표현되어 있다. 듀얼 인버터와 연결된 DC/DC 컨버터(160)를 통해 배터리의 충전 전압이 제어될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 완속충전 시스템의 제어도이다.
도 8을 참조하면, 단상계통에 연결된 완속충전 시스템(100)의 제어도가 묘사되어 있다. 단상계통을 통해 전압(Vgrid) 및 전류(ig)가 공급되고, 지령 전압 및 측정 전압을 이용하여 전압 지령이 생성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 완속충전 시스템에 인가되는 계통 전압 파형의 예시도이다.
도 9을 참조하면, 완속충전 시스템에 인가되는 계통전압은 단상 피크 값이 311V의 크기를 갖는 사인파 형태의 전압이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커패시터 전압 및 배터리 충전 전류 파형의 예시도이다.
도 10을 참조하면, 1차 인버터(110) 및 2차 인버터(120)에 연결된 커패시터 전압 및 배터리의 충전 전류의 파형이 묘사되어 있다. 지령전압이 800V이고, 0.2초 이후에 커패시터 지령 전압이 인가된다. 인가된 지령전압은 1.2초에서 커패시터의 충전 값에 도달하고, 1.4초 이후 커패시터의 충전이 일어난다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 3상 전류 및 계통 전류 파형의 예시도이다.
도 11을 참조하면, 3상 전류 및 계통의 전류 파형이 묘사되어 있다. a상 레그 스위치는 Off 상태이므로 a상 레그에 전류가 흐르지 않는다. 계통 전류와 b상, c상 전류가 동일하므로, 전동기(130)는 동작하지 않는 상태이다. 1.4ch 이후 충전을 위한 계통전류가 발생함을 확인할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 토크 및 속도 파형의 예시도이다.
도 12를 참조하면, 전동기(130)의 토크 및 속도 파형이 묘사되어 있다. 정상상태에서의 전동기의 토크 및 속도는 0임을 확인할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 듀얼 인버터 내의 스위칭을 통해 가상의 하프 브릿지 인버터를 구성함으로써 추가적인 단상 하프 브릿지 인버터 없이 배터리 충전이 가능하다.
또한, 배터리 충전 시 듀얼 인버터와 연결된 개방 권선 전동기 내부의 인덕터가 필터 인덕터 역할을 할 수 있다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
100: 완속충전 시스템
110: 1차 인버터
120: 2차 인버터
130: 전동기
140: AC 전원
150: DC 전원
160: DC/DC 컨버터

Claims (11)

  1. 서로 병렬로 연결된 1차 인버터와 2차 인버터를 포함하는 듀얼 인버터, 상기 듀얼 인버터의 입력단에 연결된 배터리 및 상기 듀얼 인버터의 출력단에 연결된 개방 권선 전동기(Open-end Winding Machine, OEW)를 포함하는 상기 배터리의 충전 회로를 구비하는 단계;
    상기 개방 권선 전동기에 단상계통의 전원을 연결하는 단계; 및
    상기 1차 인버터 및 2차 인버터에 포함된 스위치의 스위칭을 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 스위치의 스위칭을 제어하는 단계는,
    영구자석전동기의 토크식 및 3상-q축 전류관계식에서 유도된 b상의 전류(ib) 및 c상의 전류(ic)가 동일할 조건(ib=ic)에 기반하도록 구성되는,
    인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 개방 권선 전동기는,
    정지 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는,
    인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 충전을 위한 전류의 방향은 상기 인버터의 스위칭 제어를 통해 결정되는,
    인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스위치의 스위칭을 제어하는 단계는,
    상기 개방 권선 전동기와 단상계통을 통해 출력된 전류의 방향을 고려하여 스위칭을 제어하는 단계를 포함하도록 구성되는,
    인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 단상계통의 전원을 연결하는 단계는,
    상기 1차 인버터의 3상의 각 상에 대응되는 3개의 레그 중에서 c상의 레그(제1 레그)에 연결된 제1 단자, 및 2차 인버터의 3상의 각 상에 대응되는 3개의 레그 중에서 b상의 레그(제2 레그)에 연결된 제2 단자에 단상계통의 전원을 연결하는 단계를 포함하도록 구성되는,
    인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 개방 권선 전동기 내부의 인덕터는 필터 인덕터로 이용되는 것을 특징으로 하는,
    인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 스위치의 스위칭을 제어하는 단계는,
    상기 제1 레그에 포함된 상단 스위치 또는 하단 스위치를 스위칭하고, 동시에 제2 레그에 포함된 하단 스위치 또는 상단 스위치를 스위칭하는 단계를 포함하도록 구성되는,
    인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 스위치의 스위칭을 제어하는 단계는,
    상기 스위치의 스위칭을 통해 당기 듀얼 인버터가 H-bridge 인버터와 같은 구성을 갖는 것을 특징으로 하는,
    인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 스위치의 스위칭을 제어하는 단계는,
    상기 듀얼 인버터의 스위칭을 통해 단상 H-bridge 인버터를 이용하여 단상 AC 전압을 변환하여 상기 개방 권선 전동기의 구동에 필요한 DC 전압을 생성하게 하는 것을 특징으로 하는,
    인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 개방 권선 전동기가 연결된 3개 상의 레그 중에서 상기 단상계통의 전원이 연결되지 않은 나마지 상에 연결된 절연형 DC/DC 컨버터를 통해 배터리의 충전 전압을 제어하는 단계를 더 포함하도록 구성되는,
    인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 방법.
  11. 1차 인버터와 2차 인버터를 포함하는 듀얼 인버터; 및
    상기 듀얼 인버터의 입력단에 연결된 배터리 및 상기 듀얼 인버터의 출력단에 연결된 개방 권선 전동기(Open-end Winding Machine, OEW)를 포함하는 상기 배터리의 충전 회로를 포함하고,
    상기 개방 권선 전동기는 단상계통의 전원이 연결되는 입력 단자를 포함하고,
    상기 1차 인버터 및 2차 인버터에 포함된 스위치의 스위칭을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 영구자석전동기의 토크식 및 3상-q축 전류관계식에서 유도된 b상의 전류(ib)및 c상의 전류(ic)가 동일할 조건(ib=ic)에 기반하여 상기 1차 인버터 및 2차 인버터의 스위치의 스위칭을 실행하도록 구성되는,
    인버터 및 단상계통 기반의 완속충전 시스템.
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