KR102588932B1 - 차량용 인버터 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 차량용 인버터 시스템은, 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장 장치; 복수의 제1 스위칭 소자를 포함하며, 상기 에너지 저장 장치에 저장된 에너지를 교류 전력으로 변환하는 제1 인버터; 상기 제1 스위칭 소자와 다른 종류의 복수의 제2 스위칭 소자를 포함하고, 상기 에너지 저장 장치에 상기 제1 인버터와 병렬 관계로 연결되며, 상기 에너지 저장 장치에 저장된 에너지를 교류 전력으로 변환하는 제2 인버터; 상기 제1 인버터 및 제2 인버터에서 변환된 교류 전력을 제공받아 구동되는 모터; 상기 모터의 구동을 제어하기 위한 기준 PWM(Pulse-Width Modulation) 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부; 및 상기 기준 PWM 신호를, 상기 제1 인버터에 입력되어 상기 제1 스위칭 소자를 구동시키는 제1 PWM 신호 및 상기 제2 인버터에 입력되어 상기 제2 스위칭 소자를 구동시키되 상기 제1 PWM 신호와 온/오프 시점이 서로 다른 제2 PWM 신호로 변환하는 PWM 신호 변환부;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 인버터 시스템{INVERTER SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 인버터 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스위칭 손실을 감소시키며, 효율 및 출력을 향상시킬 수 있는 차량용 인버터 시스템에 관한 것이다.
최근 대기오염과 석유 고갈의 위기에 대응하여 전기 에너지를 차량의 동력으로 사용하는 친환경 차량과 관련된 기술들이 활발하게 개발되고 있다. 친환경 차량은 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle), 연료 전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle) 및 전기 자동차(Electric vehicle)를 포함한다.
한편, 종래의 차량용 인버터 시스템에서는, 고출력을 내기 위해 복수의 Si-IGBT(실리콘-절연형 게이트 타입 바이폴라 트랜지스터) 소자들을 병렬로 연결하여 모터를 구동시켰다. 이와 같은 인버터 시스템에서는 복수의 Si-IGBT들을 모터에 병렬로 연결함으로써 고출력을 낼 수는 있었으나, 모터의 출력 요구량이 상대적으로 적은 연비운전 모드 시에는 스위칭 소자들에 스위칭 및 도통 손실이 발생하여 전체적으로 차량의 연비가 저하되는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제를 개선하기 위해 최근에는 모터의 출력 요구량이 상대적으로 적은 연비운전 모드 시에 손실이 적은 SiC-FET(실리콘 카바이드-전계효과 트랜지스터) 소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, SiC-FET 소자는 Si-IGBT 소자와 비교하여 가격이 비싸고, 크기가 작기 때문에 방열 특성이 좋지 않은 단점이 있기 때문에 복수의 SiC-FET 소자들을 병렬로 연결하여 인버터를 구성하는 것에도 한계가 있다. 이에 따라, Si-IGBT 소자와 SiC-FET 소자의 장점을 모두 채용할 수 있는 인버터 시스템에 대한 개발이 필요한 실정이다.
KR 10-2011-0105034 A1
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 서로 다른 스위칭 소자로 이루어진 제1 인버터와 제2 인버터를 병렬 관계로 연결시키고, 제1 인버터와 제2 인버터에 온/오프 시점이 서로 다른 PWM 신호를 각각 입력하여 각 인버터가 구동되도록 함으로써, 스위칭 손실을 감소시킬 수 있고, 효율 및 출력을 향상시킬 수 있는 차량용 인버터 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 차량용 인버터 시스템은, 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장 장치; 복수의 제1 스위칭 소자를 포함하며, 상기 에너지 저장 장치에 저장된 에너지를 교류 전력으로 변환하는 제1 인버터; 상기 제1 스위칭 소자와 다른 종류의 복수의 제2 스위칭 소자를 포함하고, 상기 에너지 저장 장치에 상기 제1 인버터와 병렬 관계로 연결되며, 상기 에너지 저장 장치에 저장된 에너지를 교류 전력으로 변환하는 제2 인버터; 상기 제1 인버터 및 제2 인버터에서 변환된 교류 전력을 제공받아 구동되는 모터; 상기 모터의 구동을 제어하기 위한 기준 PWM(Pulse-Width Modulation) 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부; 및 상기 기준 PWM 신호를, 상기 제1 인버터에 입력되어 상기 제1 스위칭 소자를 구동시키는 제1 PWM 신호 및 상기 제2 인버터에 입력되어 상기 제2 스위칭 소자를 구동시키되 상기 제1 PWM 신호와 온/오프 시점이 서로 다른 제2 PWM 신호로 변환하는 PWM 신호 변환부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자는 SiC-FET(실리콘 카바이드-전계효과 트랜지스터)이고, 상기 제2 스위칭 소자는 Si-IGBT(실리콘-절연형 게이트 타입 바이폴라 트랜지스터)일 수 있다.
상기 PWM 신호 변환부는, 상기 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 작은 경우, 상기 제1 스위칭 소자가 상기 제2 스위칭 소자 보다 제1 기준시간 먼저 턴온되고, 상기 제2 스위칭 소자 보다 제2 기준시간 나중에 턴오프되도록 상기 기준 PWM 신호를 상기 제1 PWM 신호로 변환할 수 있다.
상기 PWM 신호 변환부는, 상기 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 작은 경우, 상기 제2 스위칭 소자가 상기 제1 스위칭 소자 보다 제1 기준시간 나중에 턴온되고, 상기 제1 스위칭 소자보다 제2 기준시간 먼저 턴오프되도록 상기 기준 PWM 신호를 상기 제2 PWM 신호로 변환할 수 있다.
상기 제1 기준시간은, 상기 제1 스위칭 소자의 턴온 지연시간보다 클 수 있다.
상기 제2 기준시간은,
상기 제2 스위칭 소자의 턴오프 지연시간보다 클 수 있다.
상기 PWM 신호 변환부는, 상기 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 큰 경우, 상기 제2 스위칭 소자가 턴온되기 제1 기준시간 이전에 상기 제1 스위칭 소자가 턴온되도록 하되 상기 제2 스위칭 소자가 턴온되고 제3 기준시간이 지난 후 상기 제1 스위칭 소자가 턴오프되도록 하고, 상기 제2 스위칭 소자가 턴오프되기 제4 기준시간 이전에 상기 제1 스위칭 소자가 다시 턴온되도록 하되 상기 제2 스위칭 소자가 턴오프되고 제2 기준시간 이후에 상기 제1 스위칭 소자가 턴오프되도록 상기 기준 PWM 신호를 상기 제1 PWM 신호로 변환할 수 있다.
상기 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 큰 경우, 상기 제1 스위칭 소자는 최대 전류의 제한으로 인해 상기 제2 스위칭 소자가 턴온되고 제3 기준시간이 지난 후 턴오프될 수 있다.
상기 PWM 신호 변환부는, 상기 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 큰 경우, 상기 제2 스위칭 소자가 상기 제1 스위칭 소자 보다 제1 기준시간 나중에 턴온되고, 다시 턴온된 상기 제1 스위칭 소자보다 제2 기준시간 먼저 턴오프되도록 상기 기준 PWM 신호를 상기 제2 PWM 신호로 변환할 수 있다.
상기 제3 기준시간은, 상기 제2 스위칭 소자의 턴온 지연시간보다 클 수 있다.
상기 제4 기준시간은, 상기 제1 스위칭 소자의 턴온 지연시간보다 클 수 있다.
상기 제1 인버터는 상기 제2 인버터보다 스위칭 및 도통손실이 작을 수 있다.
상기 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 낮은 경우, 상기 제1 스위칭 소자가 구동될 수 있다.
상기 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 높은 경우, 상기 제2 스위칭 소자가 구동될 수 있다.
상기 기준 PWM 신호는,
상기 PWM 신호 생성부에서 상기 모터의 출력전류를 피드백 받고, 상기 모터의 출력 전류를 전류 지령과 비교하여, 상기 모터의 출력전류가 상기 전류 지령을 추종할 수 있도록 생성된 PWM 신호일 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자의 전압을 측정하는 전압 측정부; 상기 제2 스위칭 소자에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부; 및 상기 전압 측정부를 통해 측정된 전압 값 및 상기 전류 측정부를 통해 측정된 상기 전류 값에 기반하여, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자에 과전류가 흐르는지 여부를 판단하는 과전류 판단부;를 더 포함할 수 있다.
상기 과전류 판단부는, 상기 전압 측정부를 통해 측정된 전압 값이 사전에 설정된 전압 값 보다 높은 경우, 상기 제1 스위칭 소자에 과전류가 흐르는 것으로 판단할 수 있다.
상기 과전류 판단부는, 상기 전류 측정부를 통해 측정된 전류에 기반하여 상기 제2 스위칭 소자의 저항에 인가된 전압 값을 도출하며, 상기 도출된 전압 값이 사전에 설정된 전압 값 보다 높은 경우, 상기 제2 스위칭 소자에 과전류가 흐르는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명에 따르면, 서로 다른 스위칭 소자로 이루어진 제1 인버터와 제2 인버터를 병렬 관계로 연결시키고, 제1 인버터와 제2 인버터에 온/오프 시점이 서로 다른 PWM 신호를 각각 입력하여 각 인버터가 구동되도록 함으로써, 스위칭 손실을 감소시킬 수 있고, 효율 및 출력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 인버터 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 인버터 시스템에서, 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 작은 경우, PWM 변환부를 통해 변환되어 제1 인버터 및 제2 인버터에 입력되는 제1 PWM 신호와 제2 PWM 신호를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 인버터 시스템에서, 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 큰 경우, PWM 변환부를 통해 변환되어 제1 인버터 및 제2 인버터에 입력되는 제1 PWM 신호와 제2 PWM 신호를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 인버터 시스템에서, 제1 스위칭 소자와 제2 스위칭 소자의 전류-전압 특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 인버터 시스템에 대해 살펴본다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 인버터 시스템은, 에너지 저장 장치(100), 제1 인버터(200), 제2 인버터(300), 모터(400), PWM 신호 발생부(500) 및 PWM 신호 변환부(600)를 포함할 수 있으며, 실시예에 따라, 전압 측정부(700), 전류 측정부(800) 및 과전류 판단부(900)를 더 포함할 수 있다. 이하에서는 본 발명에 따른 차량용 인버터 시스템의 세부 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.
에너지 저장 장치(100)는 전기 에너지를 저장하며, 모터(400)를 구동시키는 전기 에너지를 제공하는 역할을 한다. 실시예에 따라, 에너지 저장 장치(100)는 차량의 모터를 구동시키기 위한 전기 에너지를 저장 및 제공하는 배터리일 수 있다. 하지만, 이는 일 실시예일뿐, 슈퍼커패시터 등을 포함하여 차량의 모터를 구동시키기 위한 전기 에너지를 저장 및 제공하는 역할을 할 수 있다면 다양한 장치가 본 발명의 에너지 저장 장치로 사용될 수 있다.
제1 인버터(200)는 복수의 제1 스위칭 소자(210)를 포함하며, 에너지 저장 장치(100)에 저장된 에너지를 교류 전력으로 변환하는 역할을 한다. 여기서, 복수의 제1 스위칭 소자(210)들은 서로 병렬연결되며, 병렬연결된 제1 스위칭 소자(210)의 복수의 출력단은 모터(400)의 상에 각각 연결될 수 있다. 아울러, 제1 인버터(200) 내의 복수의 제1 스위칭 소자(210)는 에너지 저장 장치(100)로부터 전달된 직류 전력을 교류 전력으로 변환시킬 수 있는데, 인버터를 통해 직류 전력이 교류 전력으로 변환하는 것은 기 공지된 기술이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제2 인버터(300)는 제1 스위칭 소자(210)와 다른 종류의 복수의 제2 스위칭 소자(310)를 포함하며, 에너지 저장 장치(100)에 저장된 에너지를 교류 전력으로 변환하는 역할을 한다. 여기서, 복수의 제2 스위칭 소자(310)들은 서로 병렬연결되며, 병렬연결된 제2 스위칭 소자(310)의 복수의 출력단은 모터(400)의 상에 각각 연결될 수 있다. 또한, 제2 인버터(200)는 에너지 저장 장치(100)에 제1 인버터(200)와 병렬 관계로 연결될 수 있다. 아울러, 제2 인버터(300) 내의 복수의 제2 스위칭 소자(310)는 에너지 저장 장치(100)로부터 전달된 직류 전력을 교류 전력으로 변환시킬 수 있는데, 인버터를 통해 직류 전력이 교류 전력으로 변환하는 것은 기 공지된 기술이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 제1 스위칭 소자로 이루어진 제1 인버터(200)는 제2 인버터(300) 보다 스위칭 및 도통 손실이 작을 수 있다. 아울러, 제1 인버터(200)는 모터 구동을 위한 정격 출력이 제2 인버터(300)보다 작을 수 있다.
한편, 본 발명에서 제1 스위칭 소자는(210) SiC-FET(실리콘 카바이드-전계효과 트랜지스터)일 수 있고, 제2 스위칭 소자(310)는 Si-IGBT(실리콘-절연형 게이트 타입 바이폴라 트랜지스터)일 수 있다. 이하 상세한 설명에서는 설명의 편의를 위해 제1 스위칭 소자(210)는 SiC-FET 소자이며, 제2 스위칭 소자(310)는 Si-IGBT 소자인 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 제1 스위칭 소자(210)는 게이트를 턴온(turn-on)할 시에 전압-전류 커브가 선형성을 가지며 증가하는 특성을 갖고, 저부하 또는 저전류 구간에서 상대적으로 낮은 온-전압을 갖는 것을 특징으로 한다.
반면에, 제2 스위칭 소자(310)는 게이트를 턴온(turn-on)할 시에 전압-전류 커브가 선형성을 갖지 않고 문턱 전압(knee-voltage)을 가지며, 문턱 전압 이하의 전압이 인가되는 경우 전류가 증가하지 않고, 문턱 전압 이상의 전압이 인가되는 경우에 전류가 상승하는 특성을 갖는다. 또한, 제2 스위칭 소자(310)는 제1 스위칭 소자(210)와 반대로 고부하 또는 고전류 구간에서 상대적으로 낮은 온-전압을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 상술한 제1 스위칭 소자(210) 및 제2 스위칭 소자(310)의 특성에 기반하여 제1 스위칭 소자(210)와 제2 스위칭 소자(310)를 병렬로 연결하고, 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 작은 경우, 즉 저부하 또는 저전류 구간에서는 제1 스위칭 소자(210)가 구동되어 모터(400)가 구동되도록 함으로써, 스위칭 손실을 줄이고 그에 따라 전체적인 차량 연비를 향상시킬 수 있으며, 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 큰 경우, 즉 고부하 또는 고전류 구간에서는 제2 스위칭 소자(310)가 구동되어 모터(400)가 구동되도록 함으로써, 고출력이 출력되도록 할 수 있다.
모터(400)는 제1 인버터(200) 및 제2 인버터(300)를 통해 변환된 교류 전력을 제공받아 구동될 수 있다. 즉, 모터(400)는 제1 인버터(200) 및 제2 인버터(300)를 통해 제공받은 전력을 통해 구동되어 차량을 구동시킬 수 있다.
PWM 신호 생성부(500)는 모터(400)의 구동을 제어하기 위한 기준 PWM(Pulse-Width Modulation) 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 기준 PWM 신호는, PWM 신호 생성부(500)에서 모터(400)의 출력 전류를 피드백 받고, 모터(400)의 해당 출력 전류와 전류 지령을 비교하여, 모터(400)의 출력 전류가 해당 전류 지령을 추종할 수 있도록 생성된 PWM 신호일 수 있다.
PWM 신호 변환부(600)는, PWM 신호 생성부(500)로부터 생성된 기준 PWM 신호를 입력받고, 해당 기준 PWM 신호를, 제1 인버터(200)에 입력되어 제1 스위칭 소자(210)를 구동시키는 제1 PWM 신호 및 제2 인버터(300)에 입력되어 제2 스위칭 소자(310)를 구동시키는 제2 PWM 신호(310)로 변환할 수 있다. 여기서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1 PWM 신호와 제2 PWM 신호의 온/오프 시점은 서로 다를 수 있다.
보다 구체적으로, PWM 신호 변환부(600)는 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(400)의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 작은 경우, 제1 스위칭 소자(210)가 제2 스위칭 소자(310) 보다 제1 기준시간(t1) 먼저 턴온(turn-on)되고, 제2 스위칭 소자(310) 보다 제2 기준시간(t2) 나중에 턴오프(turn-off)되도록 기준 PWM 신호를 상기 제1 PWM 신호로 변환할 수 있다.
아울러, PWM 신호 변환부(600)는 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(400)의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 작은 경우, 제2 스위칭 소자(310)가 제1 스위칭 소자(210) 보다 제1 기준시간(t1) 나중에 턴온되고, 제1 스위칭 소자(210)보다 제2 기준시간(t2) 먼저 턴오프되도록 기준 PWM 신호를 제2 PWM 신호로 변환할 수 있다.
여기서, 제1 기준시간(t1)은 제1 스위칭 소자(210)가 턴온된 이후 제2 스위칭 소자(310)가 턴온될 때까지의 지연시간을 의미한다. 이때, 제1 기준시간(t1)이 특정시간보다 짧아 제1 스위칭 소자(210)가 충분히 턴온되지 않은 상태에서 제2 스위칭 소자(310)가 턴온될 경우, 제2 스위칭 소자(310)에서 추가적인 스위칭 손실이 발생할 수 있다. 반면, 제1 기준시간(t1)이 특정시간 이상으로 길게 턴온되는 경우, 제1 스위칭 소자(210)가 단독으로 구동되는 시간이 길어지기 때문에 제1 스위칭 소자(210)와 제2 스위칭 소자(310)가 병렬로 턴온되는 경우보다 전력손실이 클 수 있다. 이에 따라, 제1 기준시간(t1)은 제1 스위칭 소자(210)의 턴온 지연시간보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 제2 기준시간(t2)는 제2 스위칭 소자(310)가 턴오프된 이후 제1 스위칭 소자(210)가 턴오프될 때까지의 지연시간을 의미한다. 이때, 제2 스위칭 소자(310)가 턴오프된 후 제1 스위칭 소자(210)를 턴오프 시켜야 제2 스위칭 소자(310)에서 추가적인 스위칭 손실이 발생하지 않을 수 있다. 이에 따라, 제2 기준시간(t2)는 제2 스위칭 소자(310)의 턴오프 지연시간보다 큰 것이 바람직하다.
한편, PWM 신호 변환부(600)는 도 3에 도시된 바와 같이, 모터(400)의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 큰 경우, 제2 스위칭 소자(310)가 턴온되기 제1 기준시간(t1) 이전에 제1 스위칭 소자(210)가 턴온되도록 하되 제2 스위칭 소자(310)가 턴온되고 제3 기준시간(t3)이 지난 후 제1 스위칭 소자(210)가 턴오프되도록 하고, 제2 스위칭 소자(310)가 턴오프되기 제4 기준시간(t4) 이전에 제1 스위칭 소자(210)가 다시 턴온되도록 하되 제2 스위칭 소자(310)가 턴오프되고 제2 기준시간(t2) 이후에 제1 스위칭 소자(210)가 턴오프되도록 기준 PWM 신호를 제1 PWM 신호로 변환할 수 있다. 여기서, 제2 스위칭 소자(310)가 턴온되고 제3 기준시간(t3)이 지난 후 제1 스위칭 소자(210)를 턴오프 시키는 것은 제1 스위칭 소자(210)의 최대 전류를 제한하기 위함이다. 제2 스위칭 소자(310) 대비 제1 스위칭 소자(210)는 방열면적이 적어 발열량 등으로 인한 문제가 발생할 수 있는데, 이와 같은 문제를 방지하기 위해 특정 시간 이후 제1 스위칭 소자(310)를 턴오프시킴으로써 제1 스위칭 소자(210)의 최대 전류를 제한할 수 있다.
아울러, PWM 신호 변환부(600)는 도 3에 도시된 바와 같이, 모터(400)의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 큰 경우, 제2 스위칭 소자(310)가 제1 스위칭 소자(210) 보다 제1 기준시간(t1) 나중에 턴온되고, 다시 턴온된 제1 스위칭 소자(210)보다 제2 기준시간(t2) 먼저 턴오프되도록 기준 PWM 신호를 제2 PWM 신호로 변환할 수 있다.
여기서, 제3 기준시간(t3)은 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 큰 경우, 제2 스위칭 소자(310)가 턴온된 후, 제1 스위칭 소자(210)가 턴오프 될 때까지의 지연시간을 의미한다. 이때, 제2 스위칭 소자(310)가 충분히 턴온된 이후 제1 스위칭 소자(210)가 턴오프 되어야 한다. 이에 따라, 제3 기준시간(t3)은 제2 스위칭 소자(310)의 턴온 지연시간 보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 제4 기준시간(t4)는 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 큰 경우, 제2 스위칭 소자(310)가 턴오프되기 전에 제1 스위칭 소자(210)를 턴온시킬 때까지의 지연시간을 의미한다. 즉, 제1 스위칭 소자(210)가 충분히 턴온된 이후 제2 스위창 소자(310)가 턴오프 되어야 한다. 이에 따라, 제4 기준시간(t4)는 제1 스위칭 소자(210)의 턴온 지연시간보다 큰 것이 바람직하다.
상술한 방식에 따라, 본 발명에서는 PWM 신호 변환부(600)를 통해 변환된 제1 PWM 신호와 제2 PWM 신호를 각각 제1 스위칭 소자(210)와 제2 스위칭 소자(310)의 게이트에 인가해주면, 도 4를 참조하여 설명한 제1 스위칭 소자(210) 및 제2 스위칭 소자(310)의 특성에 따라, 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 작은 경우 제1 스위칭 소자(210)가 구동되어 모터(400)가 구동되고, 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 큰 경우 제2 스위칭 소자(310)가 구동되어 모터(400)가 구동될 수 있다. 다시 말해, 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 작은 경우 제1 스위칭 소자(210)가 구동되어 모터(400)가 구동되도록 함으로써, 스위칭 손실을 줄이고 그에 따라 전체적인 차량의 효율 및 연비를 향상시킬 수 있으며, 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 큰 경우 제2 스위칭 소자(310)가 구동되어 모터(400)가 구동되도록 함으로써, 고출력이 출력되도록 할 수 있다.
전압 측정부(700)는 제1 스위칭 소자(210)의 전압을 측정하는 역할을 한다. 보다 구체적으로, 전압 측정부(700)는 제1 스위칭 소자(210)의 드레인 소스 간 전압(VDS)를 측정할 수 있다.
전류 측정부(800)는 제2 스위칭 소자(310)의 전류를 측정하는 역할을 한다. 실시예에 따라, 전류 측정부(800)는 제2 스위칭 소자(310) 내에 탑재된 전류 센서 등일 수 있다.
과전류 판단부(900)는 전압 측정부(700) 통해 측정된 제1 스위칭 소자(210)의 전압 값 및 전류 측정부(800)를 통해 측정된 제2 스위칭 소자(310)의 전류 값에 기반하여, 제1 스위칭 소자(210) 및 제2 스위칭 소자(310)에 과전류가 흐르는지 여부를 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 과전류 판단부(900)는 전압 측정부(700)를 통해 측정된 제1 스위칭 소자(210)의 드레인-소스 간 전압(VDS)이 사전 설정된 전압 값 보다 높은 경우, 제1 스위칭 소자(210)에 과전류가 흐른다고 판단할 수 있다.
아울러, 과전류 판단부(900)는 전류측정부(800)를 통해 측정된 전류에 기반하여 제2 스위칭 소자(310)의 저항에 인가된 전압 값을 도출하며, 도출된 전압 값이 사전에 설정된 전압 값 보다 높은 경우, 제2 스위칭 소자(220)에 과전류가 흐른다고 판단할 수 있다.
이처럼, 과전류 판단부(900)는 전압 측정부(700) 통해 측정된 제1 스위칭 소자(210)의 전압 값 및 전류 측정부(800)를 통해 측정된 제2 스위칭 소자(310)의 전류 값에 기반하여, 제1 스위칭 소자(210) 및 제2 스위칭 소자(310)에 과전류가 흐르는지 검지할 수 있음으로써, 제1 스위칭 소자(210) 및 제2 스위칭 소자(310)를 과전류로부터 보호할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 차량용 인버터 시스템에서 제1 인버터(200) 및 제2 인버터(300)는, 실시예에 따라 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 스위칭 소자(210) 및 복수의 제2 스위칭 소자(310)가 모터(400)의 상별로 병렬연결되어 구성될 수 있으며, 다른 실시예에 따라 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 스위칭 소자(210)를 포함하는 제1 인버터(200)와 복수의 제2 스위칭 소자(310)를 포함하는 제2 인버터(300)를 각각 별도로 구성하여 제1 인버터(200)와 제2 인버터(300)를 병렬 연결할 수도 있다. 다만, 이는 실시예일뿐, 복수의 제1 스위칭 소자(210)를 포함하는 제1 인버터(200) 및 복수의 제2 스위칭 소자(310)를 포함하는 제2 인버터(300)의 구조는 이에 한정되지 않으며 다양한 구조가 적용될 수 있다.
100: 에너지 저장 장치 200: 제1 인버터
210: 제1 스위칭 소자 300: 제2 인버터
310: 제2 스위칭 소자 400: 모터
500: PWM 신호 생성부 600: PWM 신호 변환부
700: 전압 측정부 800: 전류 측정부
900: 과전류 판단부

Claims (18)

  1. 전기 에너지를 저장하는 에너지 저장 장치;
    복수의 제1 스위칭 소자를 포함하며, 상기 에너지 저장 장치에 저장된 에너지를 교류 전력으로 변환하는 제1 인버터;
    상기 제1 스위칭 소자와 다른 종류의 복수의 제2 스위칭 소자를 포함하고, 상기 에너지 저장 장치에 상기 제1 인버터와 병렬 관계로 연결되며, 상기 에너지 저장 장치에 저장된 에너지를 교류 전력으로 변환하는 제2 인버터;
    상기 제1 인버터 및 제2 인버터에서 변환된 교류 전력을 제공받아 구동되는 모터;
    상기 모터의 구동을 제어하기 위한 기준 PWM(Pulse-Width Modulation) 신호를 생성하는 PWM 신호 생성부; 및
    상기 기준 PWM 신호를, 상기 모터의 출력 요구량과 사전 설정된 기준을 비교하여 상기 제1 인버터에 입력되어 상기 제1 스위칭 소자를 구동시키는 제1 PWM 신호 및 상기 제2 인버터에 입력되어 상기 제2 스위칭 소자를 구동시키되 상기 제1 PWM 신호와 온/오프 시점이 서로 다른 제2 PWM 신호로 변환하는 PWM 신호 변환부;를 포함하는 차량용 인버터 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자는 SiC-FET(실리콘 카바이드-전계효과 트랜지스터)이고, 상기 제2 스위칭 소자는 Si-IGBT(실리콘-절연형 게이트 타입 바이폴라 트랜지스터)인 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 PWM 신호 변환부는,
    상기 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 작은 경우, 상기 제1 스위칭 소자가 상기 제2 스위칭 소자 보다 제1 기준시간 먼저 턴온되고, 상기 제2 스위칭 소자 보다 제2 기준시간 나중에 턴오프되도록 상기 기준 PWM 신호를 상기 제1 PWM 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 PWM 신호 변환부는,
    상기 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 작은 경우, 상기 제2 스위칭 소자가 상기 제1 스위칭 소자 보다 제1 기준시간 나중에 턴온되고, 상기 제1 스위칭 소자보다 제2 기준시간 먼저 턴오프되도록 상기 기준 PWM 신호를 상기 제2 PWM 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 제1 기준시간은,
    상기 제1 스위칭 소자의 턴온 지연시간보다 큰 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 제2 기준시간은,
    상기 제2 스위칭 소자의 턴오프 지연시간보다 큰 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 PWM 신호 변환부는,
    상기 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 큰 경우, 상기 제2 스위칭 소자가 턴온되기 제1 기준시간 이전에 상기 제1 스위칭 소자가 턴온되도록 하되 상기 제2 스위칭 소자가 턴온되고 제3 기준시간이 지난 후 상기 제1 스위칭 소자가 턴오프되도록 하고, 상기 제2 스위칭 소자가 턴오프되기 제4 기준시간 이전에 상기 제1 스위칭 소자가 다시 턴온되도록 하되 상기 제2 스위칭 소자가 턴오프되고 제2 기준시간 이후에 상기 제1 스위칭 소자가 턴오프되도록 상기 기준 PWM 신호를 상기 제1 PWM 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 큰 경우, 상기 제1 스위칭 소자는 최대 전류의 제한으로 인해 상기 제2 스위칭 소자가 턴온되고 제3 기준시간이 지난 후 턴오프되는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 PWM 신호 변환부는,
    상기 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 큰 경우, 상기 제2 스위칭 소자가 상기 제1 스위칭 소자 보다 제1 기준시간 나중에 턴온되고, 다시 턴온된 상기 제1 스위칭 소자보다 제2 기준시간 먼저 턴오프되도록 상기 기준 PWM 신호를 상기 제2 PWM 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 제3 기준시간은,
    상기 제2 스위칭 소자의 턴온 지연시간보다 큰 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 제4 기준시간은,
    상기 제1 스위칭 소자의 턴온 지연시간보다 큰 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 인버터는 상기 제2 인버터보다 스위칭 및 도통손실이 작은 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  13. 청구항 2에 있어서,
    상기 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 낮은 경우, 상기 제1 스위칭 소자가 구동되는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  14. 청구항 2에 있어서,
    상기 모터의 출력 요구량이 사전 설정된 기준보다 높은 경우, 상기 제2 스위칭 소자가 구동되는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 기준 PWM 신호는,
    상기 PWM 신호 생성부에서 상기 모터의 출력전류를 피드백 받고, 상기 모터의 출력 전류를 전류 지령과 비교하여, 상기 모터의 출력전류가 상기 전류 지령을 추종할 수 있도록 생성된 PWM 신호인 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자의 전압을 측정하는 전압 측정부;
    상기 제2 스위칭 소자에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부; 및
    상기 전압 측정부를 통해 측정된 전압 값 및 상기 전류 측정부를 통해 측정된 상기 전류 값에 기반하여, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자에 과전류가 흐르는지 여부를 판단하는 과전류 판단부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 과전류 판단부는,
    상기 전압 측정부를 통해 측정된 전압 값이 사전에 설정된 전압 값 보다 높은 경우, 상기 제1 스위칭 소자에 과전류가 흐르는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 과전류 판단부는,
    상기 전류 측정부를 통해 측정된 전류에 기반하여 상기 제2 스위칭 소자의 저항에 인가된 전압 값을 도출하며, 상기 도출된 전압 값이 사전에 설정된 전압 값 보다 높은 경우, 상기 제2 스위칭 소자에 과전류가 흐르는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11575330B1 (en) * 2021-07-29 2023-02-07 Rivian Ip Holdings, Llc Dual inverter with common control

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040262057A1 (en) * 2003-06-24 2004-12-30 General Electric Company Multiple inverters for motors

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2884942B2 (ja) 1992-09-17 1999-04-19 株式会社日立製作所 電気車制御装置
JP3661689B2 (ja) * 2003-03-11 2005-06-15 トヨタ自動車株式会社 モータ駆動装置、それを備えるハイブリッド車駆動装置、モータ駆動装置の制御をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体
JP4155461B2 (ja) 2003-10-15 2008-09-24 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電動車両駆動制御装置及び電動車両駆動制御方法
JP2006129666A (ja) * 2004-11-01 2006-05-18 Honda Motor Co Ltd 多重インバータによるモータ制御装置
JP4571480B2 (ja) * 2004-11-04 2010-10-27 本田技研工業株式会社 電動モータの制御装置
US7199535B2 (en) * 2005-01-26 2007-04-03 General Motors Corporation Doubled-ended inverter drive system topology for a hybrid vehicle
US7277304B2 (en) 2005-09-23 2007-10-02 Gm Global Technology Operations, Inc. Multiple inverter system with single controller and related operating method
JP5104258B2 (ja) 2007-06-25 2012-12-19 マツダ株式会社 ハイブリッド車両
US8054032B2 (en) * 2007-07-30 2011-11-08 GM Global Technology Operations LLC Discontinuous pulse width modulation for double-ended inverter system
KR100907099B1 (ko) * 2007-10-18 2009-07-09 주식회사 플라스포 병렬형 인버터가 채용된 풍력발전 시스템
DE102008045101A1 (de) * 2008-04-28 2009-11-05 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Doppelseitiges Wechselrichtersystem für ein Fahrzeug mit zwei Energiequellen, die unterschiedliche Betriebskennlinien aufweisen
US8183820B2 (en) 2008-07-21 2012-05-22 GM Global Technology Operations LLC Power processing systems and methods for use in plug-in electric vehicles
JP4858597B2 (ja) * 2008-11-28 2012-01-18 株式会社デンソー 回転機の制御装置及びその製造方法
KR20110105034A (ko) 2010-03-18 2011-09-26 전자부품연구원 전기자동차
DE102010060380B3 (de) 2010-11-05 2012-02-02 Lti Drives Gmbh Notbetriebsfähige Pitchmotor-Antriebsschaltung
CN102490587A (zh) * 2011-12-12 2012-06-13 上海中科深江电动车辆有限公司 具有高可靠性的混联式混合动力总成
JP5851267B2 (ja) 2012-02-07 2016-02-03 株式会社東芝 インバータ及び車両制御装置
DE202012101974U1 (de) 2012-02-14 2012-10-17 Lti Drives Gmbh Netzeinspeisevorrichtung und Energieeinspeisesystem
CN103683313B (zh) * 2012-09-13 2016-11-23 华中科技大学 一种采用混合型功率器件的光伏逆变器
US9461556B2 (en) 2013-10-25 2016-10-04 Rhombus Energy Solutions, Inc. Stable regenerative bi-directional cell for bridge power inverters
US10411532B2 (en) 2013-10-27 2019-09-10 Moovee Innovations Inc. Software-defined electric motor
US9834098B2 (en) 2014-01-30 2017-12-05 General Electric Company Vehicle propulsion system with multi-channel DC bus and method of manufacturing same
CN103888012B (zh) * 2014-03-13 2016-08-17 广东美的制冷设备有限公司 功耗控制电路、智能功率模块和变频家电
US10263536B2 (en) * 2014-06-20 2019-04-16 Ge Global Sourcing Llc Apparatus and method for control of multi-inverter power converter
US9397657B1 (en) * 2014-07-24 2016-07-19 Eaton Corporation Methods and systems for operating hybrid power devices using multiple current-dependent switching patterns
JP6287756B2 (ja) 2014-10-24 2018-03-07 株式会社デンソー モータ制御装置
JP6360442B2 (ja) * 2015-01-14 2018-07-18 株式会社日立製作所 永久磁石同期モータ、巻線切替モータ駆動装置、及び、それらを用いた冷凍空調機器、電動車両
JP2016163476A (ja) * 2015-03-04 2016-09-05 株式会社日立製作所 モータ駆動装置、及びこれを備える機器、並びにモータ駆動方法
JP2016220392A (ja) * 2015-05-20 2016-12-22 日産自動車株式会社 電力変換装置
US9985566B2 (en) * 2015-05-29 2018-05-29 Otis Elevator Company Dual three-phase electrical machine and drive with negligible common-mode noise
JP6423323B2 (ja) * 2015-07-14 2018-11-14 株式会社Ｓｏｋｅｎ 電力変換装置
WO2017038214A1 (ja) * 2015-08-28 2017-03-09 富士電機株式会社 半導体装置
US10550816B2 (en) * 2016-02-17 2020-02-04 General Electric Company Start/stop system for vehicles and method of making same
US9853570B2 (en) 2016-02-26 2017-12-26 Deere & Company Parallel inverter scheme for separating conduction and switching losses
JP6668930B2 (ja) * 2016-05-09 2020-03-18 日産自動車株式会社 電力変換装置および電動車両の制御装置
US10348222B2 (en) 2016-08-26 2019-07-09 Deere & Company Systems and methods for reducing DC link voltage dynamics with limited energy storage element
US9917543B1 (en) 2016-10-19 2018-03-13 Wisconsin Alumni Research Foundation Inverter for common mode voltage cancellation
JP6863136B2 (ja) 2017-06-30 2021-04-21 株式会社デンソー 電流センサの状態判定装置、車載回転電機システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040262057A1 (en) * 2003-06-24 2004-12-30 General Electric Company Multiple inverters for motors

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US20190326844A1 (en) 2019-10-24
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