KR102637569B1 - 모터 권선을 선택적으로 단락시키는 모터 제어 시스템 및 방법 - Google Patents
모터 권선을 선택적으로 단락시키는 모터 제어 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
모터 제어 시스템은 모터 권선들을 포함하는 모터; 및 모터와 전기적으로 연결되는 전자제어유닛들;을 포함하며, 각각의 전자제어유닛은 인버터를 포함한다. 전자제어유닛들 중 적어도 하나는 전원에 연결된 직류(DC) 버스; 제1 스위치들을 포함하되, 각각의 제1 스위치는 모터 권선들 각각에 연결되고; 제2 스위치들을 포함하되, 각각의 제2 스위치는 DC 버스와 모터 권선들 각각에 연결되며, 제1 스위치들 및 제2 스위치들을 구동하기 위한 구동 신호를 생성하도록 마련된 제1 스위치 드라이버; 풀업 저항들을 포함하되, 각각의 풀업 저항은 DC 버스와 제2 스위치 각각의 사이에 연결된다. 풀업 저항에 의해 풀업된 전압은 제1 스위치 드라이버가 구동 신호를 생성하지 않는 상태에서 모터 권선을 단락시키기 위해 제2 스위치를 턴온되도록 할 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 모터를 제어하기 위한 시스템, 장치, 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 다양한 실시 예들은 제동 토크가 모터에 의해 생성될 수 있도록 모터 권선을 선택적으로 단락시키는 모터 제어 및 방법에 관한 것이다.
차량은 주행 방향을 제어하기 위해 조향 시스템이 필요하다. 종래에는 기계식 조향 시스템이 사용되었다. 기계식 조향 시스템은 일반적으로 스티어링 휠과 차량의 로드 휠 사이의 기계적 링크 또는 기계적 연결을 포함한다. 따라서, 스티어링 휠이 움직이면 이에 상응하여 로드 휠이 움직인다. 이러한 기계적 시스템의 구동은 종종 유압보조장치나 전기 모터의 사용을 통해 동력 보조를 받는다.
기계식 조향 시스템은 일반적으로 스티어-바이-와이어(steer-by-wire) 시스템으로 알려진 전기 구동 조향 시스템으로 대체되거나 보완되고 있다. 이러한 스티어-바이-와이어 시스템은 다양한 범위에서 예를 들어, 스티어링 휠과 차량 휠 사이의 기계적 연결을 전기 보조 액추에이터로 대체한다. 스티어-바이-와이어 시스템은 전기적으로 제어되는 모터를 사용하여 차량 휠의 방향을 변경하고 운전자에게 피드백을 제공함으로써 스티어링 휠과 차량 휠 사이의 물리적 또는 기계적 연결을 제거하는 것을 목표로 한다.
이하 설명될 실시 예들은 이러한 사항들 및 다른 일반적인 고려 사항들에 관한 것이다. 아울러, 상대적으로 구체적인 문제들이 논의되었지만, 본 실시 예들은 배경 기술에 개시된 특정 문제들을 해결하는 것으로 한정 해석되어서는 안 되는 것을 이해해야 한다.
본 발명은 모터에 의해 제동 토크가 생성될 수 있도록 모터 권선을 선택적으로 단락시키는 모터 제어 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 함께 기재된 아래의 상세한 설명 및 상세한 설명의 말미에 첨부된 청구 범위로부터 보다 쉽게 이해되고 명백해질 것이다.
본 발명의 다양한 실시 예들은 모터의 전자제어유닛의 전부 또는 일부가 비활성화, 불활성화 또는 고장인 경우 모터가 제동 토크를 생성하도록 모터의 모터 권선들을 단락시킬 수 있는 모터 제어 시스템을 제공할 수 있다. 예를 들어, 모터 제어 시스템은 배터리와 같은 전원의 전압을 이에 한정되지 않지만 일례로 인버터의 하단측 스위치들에 공급하기 위해 풀업 저항을 사용할 수 있으며 이를 통해 모터의 모터 권선들을 단락(short)시킬 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 다음과 같은 모터 제어 시스템이 개시된다. 모터 제어 시스템은 복수의 모터 권선을 포함하는 모터; 및 모터와 전기적으로 연결되는 복수의 전자제어유닛;을 포함하며, 각각의 전자제어유닛은 직류(DC) 전압을 수신하고 모터 권선들에 교류(AC) 전압을 출력하여 모터를 제어하도록 마련된 인버터를 포함한다. 전자제어유닛들 중 적어도 하나는 전원에 연결된 DC 버스; 제1 스위치들을 포함하되, 각각의 제1 스위치는 모터 권선들 각각에 연결되고; 제2 스위치들을 포함하되, 각각의 제2 스위치는 DC 버스와 모터 권선들 각각에 연결되며, 이때 각각의 제2 스위치는 제1 스위치들 각각과 쌍을 이루며; 제1 스위치들 및 제2 스위치들을 구동하기 위한 구동 신호를 생성하도록 마련된 제1 스위치 드라이버; 제1 저항들을 포함하되, 각각의 제1 저항은 DC 버스와 제2 스위치 각각의 사이에 연결된다. 제1 저항들은 DC 버스에 의해 제2 스위치들에 공급되는 전압을 풀업하도록 마련될 수 있다.
추가적으로, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 모터 제어 시스템은 모터 단락 구성요소들과 DC 버스를 선택적으로 연결 또는 연결 해제할 수 있는 스위칭 모듈을 더 포함할 수 있다. 스위칭 모듈은 DC 버스와 제1 저항들 사이에 연결된 제4 스위치를 포함할 수 있다.
DC 버스는 제1 저항들을 통해(또는 제4 스위치 및 제1 저항들을 통해) 제2 스위치들에 전압을 공급하도록 마련될 수 있고, 각각의 제1 저항은 DC 버스와 제2 스위치들 각각 사이에 연결됨으로써, 제2 스위치들은 제1 스위치 드라이버가 구동 신호를 생성하지 않는 상태에서(예: 제1 스위치 드라이버가 비활성화, 불활성화 또는 고장이거나, 또는 하이 임피던스 상태) 모터 권선들을 단락시킬 수 있다. DC 버스는 제1 스위치 드라이버가 구동 신호를 생성하지 않는 상태에서 모터 권선들을 단락시키기 위해 제1 저항들에 의해 풀업된 전압을 제2 스위치에 공급함으로써 제2 스위치들을 턴온하도록 마련될 수 있다.
제1 스위치 드라이버는 모터 권선들을 단락시키지 않도록 제2 스위치들을 제어하는 하나 이상의 구동 신호를 생성하도록 마련될 수 있다.
전자제어유닛들 중 적어도 하나는 제2 저항들을 더 포함할 수 있다. 제2 저항들은 제1 저항들보다 더 큰 저항을 가질 수 있다. 각각의 제2 저항은 제2 스위치들에 입력되는 제1 스위치 드라이버의 구동 신호 중 하나 이상이 제2 스위치들이 모터 권선들을 단락시키지 않도록 제2 스위치들 각각에 연결된다.
전자제어유닛들 중 적어도 하나는 제3 스위치들;과 제2 스위치 드라이버;를 포함하되, 각각의 제3 스위치는 모터 권선들 각각과, 한 쌍의 제1 및 제2 스위치들 사이의 지점 사이에 연결되고, 제2 스위치 드라이버는 전자제어유닛들 중 적어도 하나를 모터 권선들에 선택적으로 연결하거나 연결 해제하도록 제3 스위치들을 제어하도록 마련된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다음과 같은 모터 제어 시스템이 개시된다. 모터 제어 시스템은 복수의 모터 권선을 포함하는 모터; 및 모터와 전기적으로 연결되는 복수의 전자제어유닛;을 포함하되, 각각의 전자제어유닛은 직류(DC) 전압을 수신하고 모터 권선들에 교류(AC) 전압을 출력하여 모터를 제어하도록 마련된 인버터를 포함하며, 이때 전자제어유닛들 중 적어도 하나는 전원에 연결되되, 제1 및 제2 노드를 갖는 DC 버스; 제1 스위치들 및 제2 스위치들을 구동하기 위한 구동 신호를 생성하도록 마련된 제1 스위치 드라이버; 상기 제1 스위치들 - 상기 제1 스위치들 중 하나는 상기 DC 버스의 제1 노드에 연결된 제1 단자, 상기 제1 스위치 드라이버의 상기 구동 신호 중 하나를 수신하도록 마련된 제2 단자 및 상기 제2 스위치들 중 하나 및 상기 모터 권선들 중 하나에 연결된 제3 단자를 가지며; 제2 스위치들 - 상기 제2 스위치들 중 상기 하나는 상기 제1 스위치들 중 상기 하나 및 상기 모터 권선들 중 상기 하나와 연결된 제1 단자, 상기 제1 스위치 드라이버의 상기 구동 신호 중 다른 하나를 수신하도록 마련된 제2 단자 및 상기 DC 버스의 상기 제2 노드와 연결된 제3 단자를 가지며; 및 상기 제1 저항들 - 상기 제1 저항들 중 상기 하나는 상기 DC 버스의 상기 제1 노드와, 상기 제2 스위치들 중 상기 하나의 상기 제2 단자 사이에 연결된다. 상기 제1 저항들은 상기 DC 버스에 의해 상기 제2 스위치들에 공급되는 전압을 풀업하도록 마련될 수 있다.
상기 제2 스위치들은 상기 제1 스위치 드라이버가 상기 구동 신호를 생성하지 않은 상태에서 상기 제2 스위치들이 상기 모터 권선들을 상기 DC 버스의 상기 제2 노드로 단락시키기 위해 상기 제1 저항들을 통해 공급되는 상기 DC 버스의 전압에 의해 턴온되도록 마련될 수 있다.
상기 전자제어유닛들 중 적어도 하나는 제2 저항들을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 저항들보다 큰 저항을 갖는 상기 제2 저항들 중 하나는 상기 제2 스위치들 중 상기 하나의 상기 제2 단자 및 상기 제3 단자 사이에 연결된다. 상기 제1 스위치 드라이버는 상기 제2 스위치들이 상기 모터 권선들을 단락시키지 않도록 제어하는 상기 구동 신호 중 하나 이상을 상기 제2 스위치들에 출력하도록 마련될 수 있다.
상기 전자제어유닛들 중 적어도 하나는 제3 스위치들;과 제2 스위치 드라이버를 포함하되, 각각의 상기 제3 스위치는 상기 모터 권선들 중 상기 하나와, 상기 제1 스위치들 중 상기 하나의 상기 제3 단자와 상기 제2 스위치들 중 상기 하나의 상기 제1 단자 사이의 지점 사이를 연결하고, 제2 스위치 드라이버는 상기 전자제어유닛들 중 적어도 하나를 상기 모터 권선들에 선택적으로 연결하거나 연결 해제하도록 상기 제3 스위치들을 제어하도록 마련될 수 있다.
상기 DC 버스는, 모든 전자제어유닛들이 불활성화될 경우, 상기 제1 저항들을 통해 상기 전자제어유닛들 중 적어도 하나의 상기 제2 스위치들에 전압을 공급하여, 상기 전자제어유닛들의 적어도 하나의 상기 제2 스위치들이 상기 모터 권선들을 단락시킬 수 있다.
이 요약은 아래의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 단순화된 형식으로 개념 선택을 소개하기 위해 제공된다. 이 요약은 청구된 기술의 주요 특징 또는 필수 기능을 특정하기 위한 것이 아닐 뿐만 아니라 청구된 기술의 범위를 제한하는 데 사용되도록 의도하지 않는다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따른 모터 제어 시스템은 모터에서 제동 토크가 발생하도록 모터 권선을 선택적으로 단락시키는 모터 제어 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 다양한 실시 예들은 아래의 도면들을 참조하여 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스티어-바이-와이어 시스템을 포함하는 차량의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 권선을 선택적으로 단락시키기 위한 구성요소를 포함하는 모터 제어 시스템의 개념적인 회로도이다.
다른 도면들에서 대응하는 번호 및 기호는 달리 표시되지 않는 한 일반적으로 대응하는 부분을 나타낸다. 도면들은 실시 예들의 관련 측면을 명확하게 설명하기 위해 도시된 것이며, 반드시 일정한 비율로 도시된 것은 아니다.
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다른 도면들에서 대응하는 번호 및 기호는 달리 표시되지 않는 한 일반적으로 대응하는 부분을 나타낸다. 도면들은 실시 예들의 관련 측면을 명확하게 설명하기 위해 도시된 것이며, 반드시 일정한 비율로 도시된 것은 아니다.
아래의 상세한 설명에서, 본 발명의 일부를 형성하고 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예들의 예시로서 도시된 첨부 도면들이 참조된다. 이들 실시 예는 당 업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명되며, 다른 실시 예가 이용될 수 있고, 구조적, 논리적 및 전기적 변경이 본 발명의 목적 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 따라서 아래의 상세한 설명은 제한적인 의미로 받아 들여서는 안되며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위 및 그 등가물에 의해서만 정의된다. 도면들에서 동일한 번호는 사용의 문맥에서 명백한 동일한 구성 요소를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 차량(1)에 사용되는 스티어-바이-와이어 시스템(10)이 도시되어 있다. 스티어-바이-와이어 시스템(10)은 차량(1)의 운전자 또는 조작자가 스티어링 휠(20)의 조작을 통해 차량(1) 또는 차량(1)의 로드 휠(30)의 방향을 제어할 수 있도록 한다. 스티어링 휠(20)은 스티어링 샤프트(또는 스티어링 컬럼)(22)에 작동 가능하게 결합된다. 스티어링 휠(20)은 스티어링 샤프트(22)와 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 스티어링 휠(20)은 기어, 샤프트, 벨트, 및/또는 다른 연결 수단들을 통해 스티어링 샤프트(22)에 연결될 수 있다. 스티어링 샤프트(22)는 하우징(24) 내부에서 회전 가능하도록 하우징(24)에 설치될 수 있다.
차량의 휠(30)들은 너클에 연결될 수 있으며, 너클은 다시 타이 로드에 연결된다. 타이 로드는 스티어링 어셈블리(32)에 연결된다. 스티어링 어셈블리(32)는 스티어링 액추에이터 모터(34)(예: 전기 모터) 및 스티어링 로드(36)를 포함할 수 있다. 스티어링 로드(36)는 스티어링 액츄에이터 모터(34)가 스티어링 로드(36)를 움직일 수 있도록 스티어링 액츄에이터 모터(34)에 동작 가능하게 연결된다. 스티어링 로드(36)의 움직임은 너클과 타이 로드를 통해 로드 휠(30)의 방향을 제어한다.
하나 이상의 센서(40)가 스티어링 샤프트(22) 또는 스티어링 휠(20)의 위치, 각도 변위 또는 이동 거리(25)를 검출하는 동시에 각도 변위의 토크를 검출하도록 마련될 수 있다. 센서(40)들은 각도 변위 및 토크(25)를 나타내는 전기 신호를 컨트롤러(50)에 제공한다. 컨트롤러(50)는 스티어링 액추에이터 모터(34)에/로부터 신호를 전송 및/또는 수신하여, 스티어링 휠(20)의 각도 변위(25)에 대응하여 스티어링 액추에이터 모터(34)를 작동시킨다.
사용 시, 스티어링 휠(20)은 소정 각도로 변위되며(25), 스티어링 샤프트(22)도 마찬가지로 소정 각도로 변위될 수 있다. 센서(40)들은 스티어링 샤프트(22)의 각도 변위 및 토크(25)를 검출하고, 스티어링 샤프트(22)의 상대적인 각도 변위량을 나타내는 신호를 컨트롤러(50)에 전송한다. 컨트롤러(50)는 스티어링 샤프트(22)의 상대적인 각도 변위량(30)을 나타내는 신호를 스티어링 액추에이터 모터에 전송한다. 이에 응답하여, 스티어링 액추에이터 모터(34)가 스티어링 로드(36)를 측방향으로 이동시킴으로써 로드 휠(30)이 회전된다. 따라서, 컨트롤러(50)는 스티어링 샤프트(22)의 각도 변위(25)의 양에 기초하여 스티어링 로드(36)가 이동되는 거리를 제어한다. 스티어링 로드(36)의 움직임은 타이 로드와 너클을 조작하여 차량의 로드 휠(30)의 위치를 변경한다. 이에 따라, 스티어링 휠(20)이 회전되면, 로드휠(30)도 회전된다.
스티어-바이-와이어 스티어링 시스템에서, 스티어링 휠(20)은 로드 휠(30)로부터 기계적으로 분리될 수 있다. 예를 들면, 스티어-바이-와이어 시스템은 스티어링 휠(25)을 로드 휠(30)로부터 연결하는 기계적 링크를 갖지 않는다. 따라서, 스티어-바이-와이어 스티어링 시스템은 운전자가 직접 기계적 링크를 통해 받는 것과 동일한 “도로 주행 느낌(road feel)”을 운전자 또는 조작자에게 제공할 필요가 있다. 또한, 스티어-바이-와이어 시스템에서 여러 전기적 고장이 발생할 경우를 고려하여, 기계적 백업의 “도로 주행 느낌”을 제공하는 장치를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 핸드 휠이 회전함에 따라 양호한 중심감(positive on-center feel)과 정확한 토크 변화를 제공하는 장치를 갖는 것도 바람직하다.
따라서, 차량(1)은 피드백 액츄에이터(feedback actuator; FBA) 또는 스티어링 필링 액츄에이터(steering feel actuator; SFA)(28)를 포함할 수 있다. 피드백 액츄에이터 또는 스티어링 필링 액츄에이터(28)는 스티어링 샤프트 또는 스티어링 컬럼(22)에 연결되는 전기 모터(예, 도 2의 모터(210))를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기어 또는 벨트 어셈블리가 피드백 액츄에이터(28)의 출력을 스티어링 샤프트(22)에 연결할 수 있다. 대안으로, 피드백 액츄에이터(28)는 스티어링 샤프트(22)에 직접 결합될 수 있다. 피드백 액츄에이터(28)는 스티어링 휠(20)의 회전에 대한 저항을 제공하도록 작동될 수 있다. 컨트롤러(50)는 센서(40) 및 피드백 액츄에이터(28)에 작동 가능하게 연결되어 있다. 컨트롤러(50)는 인가된 토크 및 스티어링 휠(20)의 각 회전(angular rotation)을 나타내는 신호를 센서(40)로부터 수신한다. 컨트롤러(50)는 센서(40)로부터의 신호에 응답하여 감지된 토크 및 센서(40)에서 감지된 스티어링 휠(20)의 각 회전에 대응하는 신호를 생성 및 전송하고, 피드백 액츄에이터(28)는 컨트롤러(50)의 신호에 응답하여 스티어링 휠(20)의 회전에 대한 저항 토크를 생성하여 운전자에게 도로 주행 느낌을 제공한다. 하지만, 인버터 및 인버터의 제어 오류와 같은 시스템 장애로 인해 피드백 액츄에이터(28)의 피드백이 제거되면, 운전자는 로드 휠로부터 동떨어진, 제어가 제대로 되지 않는 불편한 느낌을 갖게 되며, 특히 급회전이나 돌발회전(sharp or sudden turns)과 같은 까다로운 상황에서 차량을 오버스티어하는 경향이 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 모터 제어 시스템은 이에 한정되지 않지만, 예를 들어 피드백 액츄에이터 또는 스티어링 필링 액츄에이터의 전자제어유닛 전체 또는 일부가 비활성화되거나 고장 났을 때 모터가 스티어링 휠에 제동 토크를 제공할 수 있도록 차량에 사용 가능한 배터리 전원에 의해 피드백 액츄에이터 또는 스티어링 필링 액츄에이터에 포함된 모터의 모터 권선을 단락시키도록 마련될 수 있다. 이를 통해 운전자의 오버스티어를 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어 시스템의 개략도이다.
전원 공급 장치(200-1 ~ 200-N)(N은 1보다 큰 양의 정수)들은 전자제어유닛(Electric Control Unit; 이하 ECU라 함)들(ECUs(1 ~N)) 각각에 전력을 공급하도록 마련된다. 전원 공급 장치(200-1 ~ 200-N)들은 ECUs(1 ~ N)에 전력을 공급한다. 예를 들어, 전원 공급 장치(200-1 ~ 200-N)들은 배터리(205-1 ~ 205-N)들일 수 있다. 전원 공급 장치(200-1 ~ 200-N)들은 각각 전원 라인(PW-1 ~ PW-N)들 및 접지 라인(GND-1 ~ GND-N)들을 통해 ECUs(1~N)과 전기적으로 연결될 수 있다.
모터(210)는 예를 들어, 복수의 모터 권선(215-1 ~ 215-M)(M은 1보다 큰 양의 정수)을 포함하는 다상 모터(multi-phase motor)일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 모터(210)는 모터 권선(215-1 ~ 215-M)들에 각각 연결된 복수의 모터 위상 단자(MP-1 ~ MP-M)(motor phase terminals)들을 가질 수 있다. 예를 들어, 모터(210)는 다상 교류 영구자석 모터일 수 있다. 도 3에 도시된 실시 예에서 모터(210)는 U상 권선(215-1), V상 권선(215-2) 및 W상 권선(215-3)을 갖는 3상 영구자석 모터일 수 있으나, 본 발명의 실시 예가 이에 한정되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다. 통상의 기술자는 본 발명이 2상 모터 또는 3상 이상의 모터로 구현될 수 있음을 이해할 것이다.
ECUs(1 ~ N)은 각각 다상(M상) 인버터(INVs(1 ~ N)들을 포함한다. 인버터(INVs(1 ~ N)들은 모터 권선(215-1 ~ 215-M) 각각에 연결된 모터 위상 단자(MP-1 ~ MP-M)들에 결합된다. 인버터(INVs(1 ~ N)은 전원 공급 장치(200-1 ~ 200-N)들로부터 전력을 공급받고, 전원 공급 장치(200-1 ~ 200-N)들로부터 제공되는 직류(DC) 전압을 교류(AC) 전압으로 변환한다. 인버터(INVs(1 ~ N)에서 생성된 출력은 모터 위상 단자(MP-1 ~ MP-M)들을 통해 모터 권선(215-1 ~ 215-M)들에 인가되어 다상(M상) 모터(210)를 구동한다.
ECUs(1 ~ N)은 예를 들어, 모터 제어 시스템(15)의 작동 조건을 모니터링하고 물리적으로 변경하는 회로, 마이크로프로세서 또는 컴퓨터 중 하나 이상을 가질 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. ECUs(1 ~ N)은 또한 값을 수신하거나 전송하기 위해 다양한 입력 및 출력 장치로부터 입력 및 출력을 수용하도록 마련될 수 있다.
ECUs(1 ~ N) 중 하나 이상은 ECU에 또는 ECUs의 인버터들에 연결된 모터 단락 구성요소(370)를 포함할 수 있다. 모터 단락 구성요소(370)는 모터 위상 단자(MP-1 ~ MP-M)들을 선택적으로 단락시키도록 구성되거나, 모든 ECUs(1 ~ N)이 비활성화, 불활성화 또는 고장(inactive, disabled, failed)인 상태이거나 하이 임피던스 상태에서 인버터(INV N)가 모터 위상 단자(MP-1 ~ MP-M)들을 단락시키도록 제어하거나 야기할 수 있다. 예를 들어, 모든 ECUs(1 ~ N)이 인버터에 포함된 스위치를 구동하는 임의의 스위치 드라이버로부터 구동 신호를 수신하지 않을 경우, 모터 단락 구성요소(370)들은 모터(210)가 제동 토크를 생성하도록 모터 위상 단자(MP-1 ~ MP-M)들을 단락시키도록 구성된다. 그러나, ECUs(1 ~ N) 중 적어도 하나가 스위치 드라이버로부터 구동 신호를 수신하는 경우(예: ECUs(1 ~ N) 중 어느 하나가 활성화됨), 모터 위상 단자(MP-1 ~ MP-M)들의 단락은 제거되거나 모터 위상 단자(MP-1 ~ MP-M)들은 단락되지 않는다. 예를 들어, ECU N의 모터 단락 구성요소(370)들은 ECUs(1 ~ N)과 연결되어 ECUs(1 ~ N)로부터 제어 신호(CTL-1 ~ CTL-(N))들을 각각 수신할 수 있다. ECU N의 모터 단락 구성요소(370)들은 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들을 단락시키지 않고, ECU N의 모터 단락 구성요소(370)들이 ECUs(1 ~ N)로부터 제어 신호(CTL-1 ~ CTL-(N))들 중 적어도 하나를 수신하는 경우 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들의 단락을 해제한다. ECUs(1 ~ N)이 적절하게 초기화 또는 활성화되었거나 활성 상태일 경우, 제어 신호(CTL-1 ~ CTL-(N))들이 ECUs(1 ~ N)에 의해 생성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 위상 단자들을 선택적으로 단락시키기 위한 구성요소들을 포함하는 모터 제어 시스템의 개념적인 회로도이다. 도 3에는 3상 모터(210)가 도시되어 있지만 이에 한정되지 않으며, 오히려 도 3은 3상 모터(210)로 어떻게 구현될 수 있는 지를 나타내는 하나의 실시 예에 불과할 뿐이다. 통상의 기술자는 본 발명이 3상 또는 3상 이상의 모터로 구현될 수 있음을 이해할 것이다.
DC 버스(350-1)는 프라이머리 ECU 1에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. DC 버스(350-1)는 도 2의 전원(200-1)에 연결될 수 있다. 전원은 예를 들어, 하나 이상의 DC 배터리, 연료 전지(들), 발전기(들), 전력 변환기(들) 등일 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, DC 버스(350-1)의 제1 노드(예: 양극 노드 또는 고전압 노드)는 전원 라인(PW-1)을 통해 배터리(205-1)에 연결되고, DC 버스(350-1)의 제2 노드(예: 음극 노드 또는 저전압 노드)는 접지 라인(GND-1)을 통해 배터리(205-1)에 연결된다.
프라이머리 ECU 1는 인버터(INV 1)를 포함할 수 있다. 인버터(INV 1)는 가변 매그니튜드 및 주파수를 갖는 제어 전력을 모터(210)에 제공하도록 구성될 수 있다. 인버터(INV 1)는 제1 스위치(SW1a-1) 및 제2 스위치(SW2a-1)를 포함하는 제1 인버터 서브 모듈(310-1a), 제1 스위치(SW1b-1) 및 제2 스위치(SW2b-1)를 포함하는 제2 인버터 서브 모듈(310-1b), 및 제1 스위치(SW1c-1) 및 제2 스위치(SW2c-1)를 포함하는 제3 인버터 서브 모듈(310-1c)을 포함할 수 있다. 제1 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1)들 및 제2 스위치(SW2a-1, SW2b-1, SW2c-1)들은 각 쌍이 각각의 위상에 연결되어 쌍으로 구성된다. 본 실시 예에서, 위상 U에서 제1 인버터 서브모듈(310-1a)은 모터 권선(215-1)에 결합되고, 위상 V에서 제2 인버터 서브모듈(310-1b)은 모터 권선(215-2)에 결합되며, 위상 W에서 제3 인버터 서브모듈(310-1c)은 모터 권선(215-3)에 결합된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들은 중성점에서 함께 연결된다. 모터 권선(215-1)으로 흘러 들어오는 전류는 모터 권선(215-2, 215-3)으로 흘러 나가고, 모터 권선(215-2)으로 흘러 들어오는 전류는 모터 권선(215-1, 215-3)으로 흘러 나가며, 모터 권선(215-3)으로 흘러 들어오는 전류는 모터 권선(215-1, 215-2)으로 흘러 나간다. 그리고, 모터 권선(215-1)에서 흘러 나가는 전류는 모터 권선(215-2, 215-3)으로 흘러 들어가고, 모터 권선(215-2)에서 흘러 나가는 전류는 모터 권선(215-1, 215-3)으로 흘러 들어가며, 모터 권선(215-3)에서 흘러 나가는 전류는 모터 권선(215-1, 215-2)으로 흘러 들어간다.
스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1, SW2a-1, SW2b-1, SW2c-1)들은 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFETs), 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT), 또는 그 외 적절한 전력 반도체 또는 트랜지스터 장치와 같은 임의의 적절한 스위칭 장치일 수 있다. 도 3에 도시된 일 실시 예에서, 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1, SW2a-1, SW2b-1, SW2c-1)들은 n채널 증가형 모드 MOSFET으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1, SW2a-1, SW2b-1, SW2c-1)들은 집적된 환류 다이오드를 더 포함할 수 있다. 대안으로, 환류 다이오드는 별도로 마련되거나 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1, SW2a-1, SW2b-1, SW2c-1)들과 병렬로 배치될 수 있다.
인버터(INV 1)는 세 개의 제1 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1)(상단측 스위치) 및 세 개의 제2 스위치(SW2a-1, SW2b-1, SW2c-1)(하단측 스위치)를 구비하여 전압을 적절하게 전환하고 모터(210)의 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3) 3상에 전력(energization)을 제공한다. 제1 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1)들의 제1 단자(예: 드레인)는 DC 버스(350-1)의 제1 노드(예: 고전압 노드)에 연결되고, 제1 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1)들의 제2 단자(예: 게이트)는 제1 스위치 드라이버(예: 인버터 게이트 드라이버)(330-1)에 연결되며, 제1 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1)들의 제3 단자(예: 소스)는 각각의 제2 스위치(SW2a-1, SW2b-1, SW2c-1)와 각각의 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)에 연결된다. 제 2 스위치(SW2a-1, SW2b-1, SW2c-1)들의 제 1 단자(예: 드레인)는 각각의 제 1 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1)와 각각의 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)에 연결되고, 제2 스위치(SW2a-1, SW2b-1, SW2c-1)들의 제2 단자(예: 게이트)는 제1 스위치 드라이버(예: 인버터 게이트 드라이버)(330-1)에 연결되며, 제2 스위치(SW2a-1, SW2b-1, SW2c-1)들의 제3 단자(예: 소스)는 DC 버스(350-1)의 제2 노드(예: 저전압 노드)에 연결된다. 또한, 제2 저항(또는 풀다운 저항)(R2)들은 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1, SW2a-1, SW2b-1, SW2c-1)들과 연결될 수 있다. 예를 들어, 풀다운 저항(R2)들은 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1, SW2a-1, SW2b-1, SW2c-1)들의 제2 단자(예: 게이트)와 제3 단자(예: 소스) 사이에 연결될 수 있다.
제1 스위치 드라이버(예: 인버터 게이트 드라이버)(330-1)는 제1 인버터(INV 1)를 제어하고 모터(210)에서 출력되는 방향, 토크 또는 속도 제어를 렌더링하도록 구성된다. 제1 스위치 드라이버(330-1)는 몇 가지 툴을 사용하여 이러한 작업을 수행할 수 있으며, 인버터(INV 1) 및 모터(210)를 제어할 수 있는 제어 로직을 실행하도록 구성된 임의의 적절한 프로세서를 포함할 수 있다. 제1 스위치 드라이버(330-1)는 구동 신호들을 생성하고 그 구동 신호를 컨트롤러(380)로부터 수신된 펄스 폭 변조(PWM) 듀티 사이클 명령에 따라 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1, SW2a-1, SW2b-1, SW2c)들의 턴온 및 턴오프를 제어하기 위해 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1, SW2a-1, SW2b-1, SW2c)들에 출력하도록 구성될 수 있다. 제1 스위치 드라이버(330-1)의 구동 신호는 모터(210)의 위상 전압의 기본 성분을 원하는 진폭, 위상 및 주파수로 조절(regulate)하기 위해 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1, SW2a-1, SW2b-1, SW2c-1)들을 턴온 또는 턴오프할 수 있다. 제1 스위치 드라이버(330-1)는 또한 클럭, 전원 공급 장치 등의 보조 장치와 같은 임의의 다른 적절한 장치 또는 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 임의의 다른 적절한 장치들은 하나 이상의 센서, 다른 컨트롤러 등과 같은 다른 구성요소들과 통신하도록 배치될 수 있다.
제1 인버터(INV 1)는 모터(210)에 직접적으로 연결될 수 있다. 대안으로, 제1 인버터(INV 1)는 모터(210)에 간접적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 제3 스위치(SW3a-1, SW3b-1, SW3c-1)들은 인버터 서브 모듈(310-1a, 310-1b, 310-1c)들의 출력(예: 제1 스위치(SW1a-1, SW1b-1, SW1c-1)들 및 제2 스위치(SW2a-1, SW2b-1, SW2c-1)들 사이의 지점)들과 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들의 사이에 각각 연결된다. 제2 스위치 드라이버(예: 위상 분리(disconnect) 게이트 드라이버)(340-1)는 제3 스위치(SW3a-1, SW3b-1, SW3c-1)들에 제어 신호를 생성하여 제3 스위치(SW3a-1, SW3b-1, SW3c-1)들을 턴온 또는 턴오프하도록 구성될 수 있다. 제3 스위치(SW3a-1, SW3b-1, SW3c-1)들의 제1 단자(예: 드레인)들은 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들에 각각 연결되고, 제3 스위치(SW3a-1, SW3b-1, SW3c-1)의 제2 단자(예: 게이트)들은 게이트 구동 신호를 수신하기 위해 제2 스위치 드라이버(예: 위상 분리 게이트 드라이버)(340-1)와 연결되며, 제3 스위치(SW3a-1, SW3b-1, SW3c-1)들의 제3 단자(예: 소스)들은 인버터 서브 모듈(310-1a, 310-1b, 310-1c)에 각각 연결된다. 제2 저항(예: 풀다운 저항)(R2)들은 제3 스위치(SW3a-1, SW3b-1, SW3c-1)들의 제2 단자(예: 게이트)와 제3 단자(예: 소스) 사이에 연결될 수 있다. 제3 스위치(SW3a-1, SW3b-1, SW3c-1)들이 턴오프 되면(즉, 개방), 프라이머리 ECU 1의 제1 인버터(INV 1)는 모터(210) 및/또는 다른 ECUs(2 ~ N)로부터 분리된다. 그러나, 제3 스위치(SW3a-1, SW3b-1, SW3c-1)들이 턴온 되면(즉, 폐쇄), 프라이머리 ECU1의 제1 인버터(INV 1)는 모터(210)와 연결된다. 예를 들어, 평상 시(normally) 제3 스위치(SW3a-1, SW3b-1, SW3c-1)들은 턴온 되지만, 미리 결정된 조건(예: 프라이머리 ECU 1의 사전 설정된 고장 조건)에서만 모터(210) 및/또는 다른 ECUs(2 ~ N)을 보호하기 위해 제2 스위치 드라이버(340-1)가 제3 스위치(SW3a-1, SW3b-1, SW3c-1)들을 턴오프하여 모터(210) 및/또는 다른 ECUs(2 ~ N)로부터 프라이머리 ECU 1의 제1 인버터(INV 1)를 분리한다.
모터 제어 시스템(300)은 상술한 프라이머리 ECU 1와 같은 하나 이상의 추가 ECUs을 가질 수 있다. 예를 들어, ECUs(2 ~ N-1)은 프라이머리 ECU 1과 동일한 구성 요소들, 구성들, 작동 및 연결을 가질 수 있다. ECUs(2 ~ N-1)은 프라이머리 ECU 1을 백업하기 위한 프라이머리 ECU 1의 리던던시(redundancy)이다. 프라이머리 ECU 1가 활성화되면(active), ECUs(2 ~ N-1)에 포함된 제1 및 제2 스위치는 턴오프될 수 있는 반면에 ECUs(2 ~ N-1)에 포함된 제3 스위치는 턴온될 수 있다.
모터 제어 시스템(300)은 스탠바이 ECU N을 더 포함할 수 있다. 도 2의 모든 ECUs(1 ~ N-1)가 불활성화(disabled) 되면, 스탠바이 ECU N은 모터(210)를 구동할 수 있다.
스탠바이 ECU N은 프라이머리 ECU 1에 포함된 일부 또는 모든 구성요소들을 포함할 수 있다. 그리고, 모터 단락 구성요소(370)와 같은 추가 또는 대체 구성요소들이 스탠바이 ECU N에 포함될 수 있다.
DC 버스(350-N)는 스탠바이 ECU N에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. DC 버스(350-N)는 도 2의 전원(200-N)에 연결될 수 있다. 전원은 예를 들어 하나 이상의 DC 배터리, 연료 전지(들), 발전기(들), 전력 변환기(들) 등일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, DC 버스(350-N)의 제1 노드(예: 양극 노드 또는 고전압 노드)는 전원 라인(PW-N)을 통해 배터리(205-N)에 연결되고, DC 버스(350-N)의 제2 노드(예: 음극 노드 또는 저전압 노드)는 접지 라인(GND-N)을 통해 배터리(205-N)에 연결된다.
스탠바이 ECU N는 인버터(INV N)를 포함할 수 있다. 인버터(INV N)는 가변 크기 및 주파수를 갖는 제어 전력을 모터(210)에 제공하도록 구성될 수 있다. 인버터(INV N)는 제1 스위치(SW1a-N) 및 제2 스위치(SW2a-N)를 포함하는 제1 인버터 서브 모듈(310-Na), 제1 스위치(SW1b-N) 및 제2 스위치(SW2b-N)를 포함하는 제2 인버터 서브 모듈(310-Nb), 및 제1 스위치(SW1c-N) 및 제2 스위치(SW2c-N)를 포함하는 제3 인버터 서브 모듈(310-Nc)을 포함할 수 있다. 제1 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N)들 및 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들은 각 쌍이 각각의 위상에 연결되어 쌍으로 구성된다. 본 실시 예에서, 위상 U에서 제1 인버터 서브모듈(310-Na)은 모터 권선(215-1)에 결합되고, 위상 V에서 제2 인버터 서브모듈(310-Nb)은 모터 권선(215-2)에 결합되며, 위상 W는 제3 인버터 서브모듈(310-Nc)은 모터 권선(215-3)에 결합된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들은 중성점에서 함께 연결된다. 모터 권선(215-1)으로 흘러 들어오는 전류는 모터 권선(215-2, 215-3)으로 흘러 나가고, 모터 권선(215-2)으로 흘러 들어오는 전류는 모터 권선(215-1, 215-3)으로 흘러 나가며, 모터 권선(215-3)으로 흘러 들어오는 전류는 모터 권선(215-1, 215-2)으로 흘러 나간다. 그리고, 모터 권선(215-1)에서 흘러 나가는 전류는 모터 권선(215-2, 215-3)으로 흘러 들어가고, 모터 권선(215-2)에서 흘러 나가는 전류는 모터 권선(215-1, 215-3)으로 흘러 들어가며, 모터 권선(215-3)에서 흘러 나가는 전류는 모터 권선(215-1, 215-2)으로 흘러 들어간다.
스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N, SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들은 MOSFETs, IGBTs, 또는 그 외 적절한 전력 반도체 또는 트랜지스터 장치와 같은 임의의 적절한 스위칭 장치일 수 있다. 도 3에 도시된 일 실시 예에서 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N, SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들은 n채널 증가형 모드 MOSFET으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N, SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들 집적 환류 다이오드를 더 포함할 수 있다. 대안으로, 환류 다이오드는 별도로 제공되거나 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N, SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들과 병렬로 배치될 수 있다.
인버터(INV N)는 세 개의 제1 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N)(상단측 스위치) 및 세 개의 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)(하단측 스위치)를 구비하여 전압을 적절하게 전환하고 모터(210)의 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3) 3상에 전력을 제공한다. 제1 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N)들의 제1 단자(예: 드레인)는 DC 버스(350-N)의 제1 노드(예: 고전압 노드)에 연결되고, 제1 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N)들의 제2 단자(예: 게이트)는 제1 스위치 드라이버(예: 인버터 게이트 드라이버)(330-N)에 연결되며, 제1 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N)들의 제3 단자(예: 소스)는 각각의 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)와 각각의 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)에 연결된다. 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들의 제 1 단자(예: 드레인)는 각각의 제1 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N)와 각각의 권선(215-1, 215-2, 215-3)에 연결되고, 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들의 제2 단자(예: 게이트)는 제1 스위치 드라이버(예: 인버터 게이트 드라이버)(330-N)에 연결되며, 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들의 제3 단자(예: 소스)는 DC 버스(350-N)의 제2 노드(예: 저전압 노드)에 연결된다.
대안으로, 스탠바이 ECU N에서 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)(하단측 스위치)들의 제2 단자(예: 게이트)들은 제1 저항(R1)들 및 제4 스위치(SW4)를 통해 DC 버스(350-N)의 제1 노드(예: 고전압 노드)와 더 연결될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다. 또한, 제2 저항(또는 풀다운 저항)(R2)들은 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N, SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들에 연결될 수 있다. 예를 들어, 풀다운 저항(R2)들은 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N, SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들의 제2 단자(예: 게이트)와 제3 단자(예: 소스) 사이에 연결될 수 있다.
제1 스위치 드라이버(예: 인버터 게이트 드라이버)(330-N)는 제N 인버터(INV N)를 제어하고 모터(210)에서 출력되는 토크 또는 속도 제어를 렌더링하도록 구성된다. 제1 스위치 드라이버(330-N)는 여러 툴을 사용하여 이러한 작업을 수행할 수 있으며, 인버터(INV N) 및 모터(210)를 제어할 수 있는 제어 로직을 실행하도록 구성된 임의의 적절한 프로세서를 포함할 수 있다. 제1 스위치 드라이버(330-N)는 구동 신호를 생성하고, 펄스 폭 변조(PWM) 듀티 사이클 명령에 따라 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N, SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들의 턴온 및 턴오프를 제어하기 위해 그 구동 신호를 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N, SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들에 출력하도록 구성될 수 있다. 제1 스위치 드라이버(330-N)의 구동 신호는 모터(210)의 위상 전압을 원하는 진폭, 위상 및 주파수로 조절하기 위해 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N, SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들을 턴온 또는 턴오프할 수 있다. 제1 스위치 드라이버(330-N)는 또한 클럭, 전원 공급 장치 등의 보조 장치와 같은 임의의 다른 적절한 장치 또는 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 임의의 다른 적절한 장치는 하나 이상의 센서, 다른 컨트롤러 또는 드라이버 등과 같은 다른 구성요소와 통신하도록 배치될 수 있다.
제N 인버터(INV N)는 모터(210)에 직접적으로 연결될 수 있다. 대안으로, 제N 인버터(INV N)는 모터(210)에 간접적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들은 인버터 서브 모듈(310-Na, 310-Nb, 310-Nc)들의 출력 사이(예: 제1 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N)들 및 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들) 및 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들의 사이에 각각 연결된다. 제2 스위치 드라이버(예: 위상 분리 게이트 드라이버)(340-N)들은 제어 신호를 생성하여 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들을 턴온 또는 턴오프하도록 구성될 수 있다. 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들의 제1 단자(예: 드레인)들은 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들에 각각 연결되고, 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들의 제2 단자(예: 게이트)들은 게이트 구동 신호를 수신하기 위해 제2 스위치 드라이버(예: 위상 분리 게이트 드라이버)(340-N)와 연결되며, 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들의 제3 단자(예: 소스)들은 인버터 서브 모듈(310-Na, 310-Nb, 310-Nc)에 각각 연결된다. 제2 저항(예: 풀다운 저항)(R2)들은 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들의 제2 단자(예: 게이트)와 제3 단자(예: 소스) 사이에 연결될 수 있다. 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들이 턴오프 되면(즉, 개방), 스탠바이 ECU N의 제N 인버터(INV N)는 모터(210) 및/또는 다른 ECUs(1 ~ N)로부터 분리된다. 그러나, 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들이 턴온 되면(즉, 폐쇄), 스탠바이 ECU N의 제1 인버터(INV N)는 모터(210)와 연결된다. 예를 들어, 평상 시 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들은 턴온 되지만, 미리 결정된 조건(예: 스탠바이 ECU N의 사전 설정된 고장 조건)에서만 모터(210) 및/또는 다른 ECUs(1 ~ N-1)를 보호하기 위해 제2 스위치 드라이버(340-N)가 제3 스위치(SW3a-N, SW3b- N, SW3c-N)들을 턴오프하여 모터(210) 및/또는 다른 ECUs(1 ~ N-1)로부터 스탠바이 ECU N의 제N 인버터(INV N)를 분리한다.
스탠바이 ECU N은 모터 단락 구성요소(370)들을 포함한다. 모터 단락 구성요소(370)들은 제1 저항(또는 풀업 저항)(R1)들 및 DC 버스(350-N)를 포함할 수 있다.
제1 저항(R1)들은 제4 스위치(SW4-)를 통해 DC 버스(350-N)의 하나의 노드와 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들 중 각 하나에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 저항(R1)은 DC 버스(350-N)의 하나의 노드(예: 고전압 노드)와 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)(예: 하단측 스위치)들의 제2 단자(예: 게이트) 사이에 연결될 수 있고, 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들의 제3 단자(예: 소스)는 DC 버스(350-N)의 다른 노드(예: 저전압 노드)와 연결될 수 있다. 제1 저항(R1)은 DC 버스(350-N)에 의해 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들에 공급되는 전압을 풀업하도록 구성될 수 있다.
제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들의 제2 단자(예: 게이트)들은 제1 저항(R1)들을 통해 DC 버스(350-N)의 하나의 노드(예: 고전압 노드)와 연결되는 반면에 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들의 제3 단자(예: 소스)들은 DC 버스(350-N)의 다른 노드(예: 저전압 노드)와 연결된다. 그리고, 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들의 제1 단자(예: 드레인)들은 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)에 각각 연결되어, 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들이 턴온되면 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들은 DC 버스(350-N)의 다른 노드(예: 저전압 노드)에 전기적으로 연결될 수 있다.
추가적으로, 제1 저항(R1)들은 DC 버스(350-N)의 하나의 노드와 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들 중 각 하나 사이에 연결될 수도 있다. 예를 들어, 제1 저항(R1)은 DC 버스(350-N)의 하나의 노드(예: 고전압 노드)와 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들의 제2 단자(예: 게이트) 사이에 연결될 수 있다. 제1 저항(R1)들은 DC 버스(350-N)에 의해 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들에 공급되는 전압을 풀업하도록 구성될 수 있다.
모터 단락 구성요소(370)들은 스위칭 모듈(390)을 더 포함할 수 있다. 스위칭 모듈(390)은 ECUs(1 ~ N)로부터 각각 수신된 제어 신호(CTL-1 ~ CTL-N) 중 하나 이상에 응답하여 DC 버스(350-N)와 모터 단락 구성요소(370)들을 연결하거나 DC 버스로부터 모터 단락 구성요소(370)들을 연결 해제(disconnect)하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 스위칭 모듈(390)이 ECUs(1 ~ N)의 제어 신호(CTL-1 ~ CTL-N) 중 어느 것도 수신하지 않을 경우, ECU N의 모터 단락 구성요소(370)들이 DC 버스(350-N)의 전압에 의해 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들을 함께 단락할 수 있도록 스위칭 모듈(390)은 폐쇄(즉, 턴온)되어 모터 단락 구성요소(370)들을 DC 버스(350-N)와 연결할 수 있다. 스위칭 모듈(390)이 ECUs(1 ~ N)의 제어 신호(CTL-1 ~ CTL-N) 중 적어도 하나를 수신하는 경우, ECU N의 모터 단락 구성요소(370)들이 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)을 단락할 수 없도록 스위칭 모듈(390)은 개방(즉, 턴오프)되어 DC 버스(350-N)로부터 모터 단락 구성요소(370)들을 분리할 수 있다. 제어 신호(CTL-1 ~ CTL-N)는 ECUs(1 ~ N)이 적절하게 초기화 또는 활성화되거나 활성 상태에 있을 때 ECUs(1 ~ N)에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, ECUs(1 ~ N)의 제1 스위치 드라이버(예: 인버터 게이트 드라이버)(330-1 ~ 330-N) 또는 ECUs(1 ~ N)의 컨트롤러(380-1 ~ 308-N) 각각은 제어 신호(CTL-1 ~ CTL-N)를 생성할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
도 3의 일 실시 예에 따르면, 스위칭 모듈(390)은 DC 버스(350-N)의 하나의 노드(예: 고전압 노드)와 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)(예: 하단측 스위치)들과 연결된 제1 저항(R1)들 사이에 연결될 수 있다. 그러나, 스위칭 모듈(390)은 모터 단락 구성요소(370)들 또는 DC 버스(350-N)와 모터 단락 구성요소(370)을 선택적으로 연결 또는 분리(연결 해제)할 수 있는 인버터(INV N)의 임의의 부분에 연결될 수 있다.
스위칭 모듈(390)은 제4 스위치(SW4)를 포함할 수 있다. 제4 스위치(SW4)는 노멀 클로즈(ON)인 노멀 온(normally-on) 스위치일 수 있으며, 임계값 초과(또는 임계값 미만)의 전압이 인가되면 턴오프될 수 있다. 예를 들어, 스위칭 모듈(390)은 제4 스위치(SW4)로 솔리드 스테이트 릴레이(Solid-State Relay; 이하 SSR라 함)를 사용할 수 있다. SSR은 그 제어 단자에 작은 외부 전압이 인가되면 스위치를 켜거나 끄는 전자 스위칭 장치이다. 예를 들어, SSR은 적절한 입력 신호(제어 신호)에 응답하는 센서, 부하 회로에 전원을 스위칭하는 전자식 스위칭 장치 및 기계 부품 없이 제어 신호가 스위치를 활성화할 수 있도록 하는 결합 메커니즘을 포함한다. SSR은 비전도성(개방)일 때 저항이 매우 높고 거의 무한한 저항을 갖고 전도(폐쇄)일 때 매우 낮은 저항을 갖는다는 점에서 출력이 종래의 전기 스위치처럼 작동하여 입력 및 출력 접점 사이에 완전한 전기 절연을 제공할 수 있다. 그러나, 예를 들어 공핍형 모드 MOSFET 및 접합 게이트 전계 효과 트랜지스터(JFET)와 같이 평상 시 켜져 있고 임계값보다 높은(또는 임계값보다 작은) 전압을 수신할 경우 꺼질 수 있는 트랜지스터와 같은 임의의 스위치가 SSR 대신 사용될 수 있다.
다이오드(D1)는 ECUs(1 ~ N)로부터 제어 신호(CTL-1 ~ CTL-N)를 수신하도록 구성된 단자(C1 ~ CN)에 각각 연결된다. 다이오드(D1)는 단자(C1 ~ CN)를 통해 수신된 제어 신호(CTL-1 ~ CTL-N) 중 적어도 하나가 제4 스위치(SW4)에 제공될 수 있도록 제어 신호(CTL-1 ~ CTL-N)에 대해 OR 기능을 수행할 수 있다.
저항(R3)들은 전자제어유닛(ECUs(1 ~ N))들의 접지에 연결된 단자(G1 ~ GN)들에 각각 연결된다. 저항(R3)들은 전자제어유닛(ECUs(1 ~ N))의 접지들 사이에 절연(isolation)을 제공하도록 구성될 수 있다.
제4 스위치(SW4)는 제어 신호(CTL-1 내지 CTL-N) 중 하나 이상에 응답하여 턴온(즉, 폐쇄)되거나 턴오프(즉, 개방)될 수 있다. ECUs(1 ~ N)로부터 제어 신호(CTL-1 ~ CTL-N)들 중 어느 것도 수신하지 않을 때, 제4 스위치(SW4)는 폐쇄되고, 모터 단락 구성요소(200)들은 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들을 단락시킬 수 있는 전압을 수신할 수 있다. 그러나, 활성 상태인 ECUs(1~N)로부터 제어 신호(CTL-1 ~ CTL-N)들 중 적어도 하나를 수신하면 제4 스위치(SW4)가 턴오프되고, 모터 단락 구성요소(370)들이 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들을 단락할 수 없도록 모터 단락 구성요소(370)들이 DC 버스(350-N)로부터 차단된다.
스탠바이 ECU N은 ECUs(1 ~ N-1)과 같은 다른 ECU와 마찬가지로 비활성화, 불활성화, 고장인 상태이거나 또는 하이 임피던스 상태일 수 있다. 스탠바이 ECU N의 제1 스위치 드라이버(330-N)가 비활성화, 불활성화, 고장 또는 하이 임피던스 상태로 인해 구동 신호를 생성하지 않는 경우, 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N, SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들은 제1 스위치 드라이버(330-N)로부터 구동 신호를 수신하지 않는다. 그러나, 도 3의 실시 예에서, DC 버스(350-N)는 제1 저항(R1)들을 통해 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들 및 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들에 전압을 공급할 수 있다. 제1 저항(R1)들에 의해 풀업된 전압은 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들은 물론 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들을 턴온시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 저항(R1)들에 의해 풀업되고 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들의 제2 단자(예: 게이트)에 입력되는 전압(DC 버스(350-N)에서 생성된)은 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들을 턴온할 수 있는 임계값 전압을 초과하므로, 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들은 폐쇄된다. 마찬가지로, 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들도 턴온된다. 차례로, 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들은 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들을 통해 DC 버스(350-N)의 하나의 노드(예: 저전압 노드)로 단락된다. 모터(210)의 모든 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들은 모터(210)에 입력되는 스탠바이 ECU N의 인버터(INV N)에서 3상 단락을 생성하기 위해 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)(예: 하단측 스위치)들을 폐쇄함으로써 함께 단락될 수 있다. 따라서, 제1 저항(R1)들에 의해 풀업된 전압은 모든 제1 스위치(SW1a-N, SW1b-N, SW1c-N)(예: 상단측 스위치)들이 턴오프(개방 회로)되는 동안 모든 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)(예: 하단측 스위치)들이 턴온(단락 회로)되도록 강제할 수 있다. 그 결과 모터(210)의 제동을 초래한다. 모터(210)는 모터(210)에 가해지는 임의의 동작에 대항하는 브레이크 및/또는 댐퍼로서 작용할 수 있다.
스탠바이 ECU N의 제1 스위치 드라이버(330-N)가 활성화되면, 제1 스위치 드라이버(330-N)는 구동 신호 중 하나 이상을 생성하고, 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들이 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들을 단락시키지 않도록 또는 제2 스위치(SW2a-N, SW2b- N, SW2c-N)를 턴온 및 턴오프 함으로써 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들의 단락을 제거하도록 제어한다. 스위치 드라이버(330-N, 340-N)가 비활성 또는 패시브인 경우 전압 분배기(R1-R2)가 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)들 및 제3 스위치(SW3a-N, SW3b-N, SW3c-N)들의 제2 단자(예: 게이트)들에 충분한 턴온 전압을 제공할 수 있도록 제2 저항(예: 풀다운 저항)(R2)들은 제1 저항(예: 풀업 저항)(R1)들보다 큰 저항을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 저항(예: 풀업 저항)(R1)들의 저항은 2,000 ~ 5,000 Ω일 수 있고, 제2 저항(예: 풀다운 저항)(예: 풀다운 저항)(R2)들의 저항은 20,000 ~ 50,000 Ω일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
추가적으로, ECUs(1 ~ N) 중 어느 하나가 적절하게 초기화 또는 활성화되거나 활성 상태에 있을 경우, 그 ECU는 제어 신호(CTL 1 ~ CTL N)를 제4 스위치(SW4)로 출력하고, 이어서 모터 단락 회로(370)가 전원으로부터 분리되어 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들을 단락시킬 수 없도록 제4 스위치(SW4)는 DC 버스(350-N)로부터 분리된다.
예를 들어, 시스템(300)의 시작 전에, 제1 스위치 드라이버(예: 인버터 게이트 드라이버)(330-N) 및 제2 스위치 드라이버(예: 위상 분리 게이트 드라이버)(340-N)는 비활성화되지만, 전원(200-N)은 DC 버스(350-N)를 통해 전압을 공급한다. DC 버스(350-N)에 의해 공급되고 제1 저항(R1)들에 의해 풀업되는 전압은 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들이 함께 단락될 수 있도록 제2 스위치(SW2a-N, SW2b-N, SW2c-N)(또는 하단측 스위치)들을 턴온할 수 있다. 이것은 모터(210)의 제동 토크를 제공한다. 시스템(300)의 시작 시에, 컨트롤러(380-1 ~ 380-N)들은 제1 스위치 드라이버(예: 인버터 게이트 드라이버)(330-1 ~ 330-N)들 및 제2 스위치 드라이버(예: 위상 분리 게이트 드라이버)(340-1 ~ 340-N)들에 대한 제1 명령을 초기화하고 설정한다. 컨트롤러(380-1 ~ 380-N)들의 제1 명령에 응답하여, 제1 스위치 드라이버(예: 인버터 게이트 드라이버)(330-1 ~ 330-N)들은 ECUs(1 ~ N)의 제1 스위치(SW1a-1 ~ SW1c-N)들 및 제2 스위치(SW2a-1 ~ SW2c-N)들이 턴오프되도록 초기화하고, 제2 스위치 드라이버(예: 위상 분리 게이트 드라이버)(340-1 ~ 340-N)들은 제3 스위치(SW3a-1 ~ SW3c-N)들이 턴온되도록 초기화한다. 그리고, 적절하게 초기화되거나 활성화된 ECUs(1 ~ N) 중 적어도 하나는 제어 신호(들)(CTL-1 ~ CTL-N)을 출력하고, 제4 스위치(SW4)는 제어 신호(들)(CTL-1 ~ CTL-N)에 응답하여 DC 버스(350-N)로부터 모터 단락 회로(370)를 분리한다. 이것은 모터 권선(215-1, 215-2, 215-3)들의 단락을 안전하게 불활성화하거나 제거하는 결과를 초래할 수 있다. 그러면, 프라이머리 ECU 1은 인버터(INV 1), 제1 스위치 드라이버(예: 인버터 게이트 드라이버)(330-1) 및 제2 스위치 드라이버(예: 위상 분리 게이트 드라이버)(340-1)를 통해 모터(210)의 제어를 시작한다.
도 3에는 모터(210)를 제어하는 회로로서 3-레그 인버터(INVs(1 ~ N))가 도시되어 있지만, 본 발명은 이러한 형태의 인버터로 한정되지 않는다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 인버터(INVs(1 ~ INV N)들은 모터(210)의 위상에 걸쳐진 전압을 제어하기 위해 하나 이상의 스위칭 소자를 이용하는 소정 유형의 인버터일 수 있다.
따라서, ECUs(1 ~ N)이 비활성화, 불활성화, 고장이거나 또는 하이 임피던스 상태에 있을 때, 모터 단락 구성요소(370)들은 모터(210)가 제동 토크를 생성할 수 있도록 모터 권선(215-1 ~ 215-M)들을 단락시키도록 구성된다. 피드백 액츄에이터 또는 스티어링 필링 액츄에이터(28)에 모터(210)가 포함되는 경우, 피드백 액츄에이터 또는 스티어링 필링 액츄에이터(28)는 피드백 액츄에이터 또는 스티어링 필 액츄에이터(28)의 모든 또는 일부 전자제어유닛이 불활성화되거나 고장인 경우, 스티어링 휠(20)에 제동 토크를 발생시킴으로써 운전자에게 로드 휠로부터 분리된 불편한 느낌을 주거나 운전자가 차량을 오버스티어링하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에서는 피드백 액츄에이터 또는 스티어링 필링 액츄에이터용 모터를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 않는다. 통상의 기술자라면 본 발명에 따른 모터 제어 시스템이 제동 및/또는 댐핑 토크를 필요로 하는 모든 모터에 적용되거나 사용될 수 있음을 인식할 것이다.
상기에서는 일 실시 예들이 상세하게 설명되었지만, 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 출원의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경 및 대체가 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명에서, 제1 및 제2 등의 관계 용어는 그 본질 또는 동작 간의 실제 그러한 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 암시하지 않고 하나의 본질 또는 동작을 다른 속성 또는 작동과 구별하기 위해 단독으로 사용될 수 있다. 또한, 문맥에 따라 서로 다른 요소 간의 관계를 설명하는 데 사용되는 “연결” 또는 “연결된”과 같은 단어가 이러한 요소 간에 직접적인 물리적 연결이 이루어져야 함을 의미하지 않는다. 예를 들어, 두 개의 요소는 하나 이상의 추가 요소를 통해 물리적, 전기적, 논리적 또는 임의의 다른 방식으로 서로 연결될 수 있다. “연결된” 또는 “결합된”이라는 용어는 달리 명시되지 않는 한 직접 또는 간접 연결을 의미할 수 있다.
또한, 본 출원의 범위는 명세서에 기재된 공정, 기계, 제작, 재료의 구성, 수단, 방법 및 단계의 특정 실시 예들로 제한되도록 의도되지 않는다. 본 개시로부터 쉽게 이해할 당 업자는 본 명세서에 기재된 대응하는 실시 예들과 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 실질적으로 동일한 결과를 실현하는, 현재 존재하거나 나중에 개발될 공정, 기계, 제작, 재료의 구성, 수단, 방법 또는 단계를 상기 실시 예들 및 대안 실시 예들에 따라 활용할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구 범위 내에는 이러한 공정, 기계, 제작, 재료의 구성, 수단, 방법 또는 단계가 포함하도록 의도된다.
Claims (20)
- 복수의 모터 권선을 포함하는 모터; 및
상기 모터와 전기적으로 연결되는 복수의 전자제어유닛;을 포함하되, 상기 복수의 전자제어유닛은 직류(DC) 전압을 수신하고 상기 복수의 모터 권선에 교류(AC) 전압을 출력하여 상기 모터를 제어하도록 마련된 인버터를 포함하며,
상기 복수의 전자제어유닛 중 적어도 하나는:
전원에 연결된 DC 버스;
제1 스위치들;을 포함하되, 각각의 제1 스위치는 상기 복수의 모터 권선 각각에 연결되고,
제2 스위치들;을 포함하되, 각각의 제2 스위치는 상기 DC 버스에 연결되고 상기 복수의 모터 권선 각각에 연결되며 상기 제1 스위치들 각각과 쌍을 이루며;
상기 제1 스위치들 및 상기 제2 스위치들을 구동하기 위한 구동 신호를 생성하도록 마련된 제1 스위치 드라이버;
제1 저항들;을 포함하되, 각각의 제1 저항은 상기 DC 버스와 상기 제2 스위치들 각각의 사이에 연결되며,
상기 DC 버스는 상기 복수의 전자제어유닛이 모두 불활성화(disabled)되는 경우, 상기 복수의 전자제어유닛 중 적어도 하나의 상기 제2 스위치들이 상기 복수의 모터 권선을 단락시키도록 상기 제1 저항들을 통해 상기 복수의 전자제어유닛 중 적어도 하나의 상기 제2 스위치들에 전압을 공급하도록 마련된 모터 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 DC 버스는 상기 제1 저항들을 통해 상기 제2 스위치들에 전압을 공급하도록 마련되고, 각각의 상기 제1 저항은 상기 DC 버스와 상기 제2 스위치들 각각의 사이에 연결되어, 상기 제1 스위치 드라이버가 상기 구동 신호를 생성하지 않는 상태에서 상기 제2 스위치들이 상기 복수의 모터 권선을 단락시키도록 마련되는 모터 제어 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 제1 스위치 드라이버는 상기 복수의 모터 권선을 단락시키지 않도록 상기 제2 스위치들을 제어하는 하나 이상의 상기 구동 신호를 생성하도록 마련되는 모터 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제1 저항들은 상기 DC 버스에 의해 상기 제2 스위치들에 공급되는 전압을 풀업하도록 마련되는 모터 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 DC 버스는 상기 제1 스위치 드라이버가 상기 구동 신호를 생성하지 않는 상태에서 상기 복수의 모터 권선을 단락시키기 위해 상기 제1 저항들에 의해 풀업된 전압을 상기 제2 스위치들에 공급하여 상기 제2 스위치들을 턴온하도록 마련되는 모터 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 전자제어유닛 중 적어도 하나는 제2 저항들을 더 포함하고,
상기 제1 저항들보다 큰 저항을 갖는 상기 제2 저항들 각각은 상기 제2 스위치들에 입력되는 상기 제1 스위치 드라이버의 상기 구동 신호 중 하나 이상이 상기 제2 스위치들이 상기 모터 권선들을 단락시키지 않도록 상기 제2 스위치들 각각에 연결되는 모터 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 전자제어유닛 중 적어도 하나는:
제3 스위치들;을 포함하되, 각각의 제3 스위치는 상기 복수의 모터 권선 각각에 연결되고, 상기 제1 스위치들 및 상기 제2 스위치들 중 서로 쌍을 이룬 한 쌍의 제1 및 제2 스위치 사이의 지점 각각에 연결되고,
상기 복수의 전자제어유닛 중 적어도 하나를 상기 복수의 모터 권선에 선택적으로 연결하거나 연결 해제하도록 상기 제3 스위치들을 제어하도록 마련된 제2 스위치 드라이버;를 더 포함하는 모터 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 DC 버스는 제1 및 제2 노드를 포함하고,
상기 제2 스위치들 중 하나는:
상기 제1 스위치들 중 하나, 상기 모터 권선들 중 하나 및 상기 DC 버스의 상기 제1 노드에 연결된 상기 제1 저항들 중 하나와 연결된 제1 단자;
상기 제1 스위치 드라이버의 상기 구동 신호 중 하나를 수신하도록 마련된 제2 단자; 및
상기 DC 버스의 상기 제2 노드와 연결된 제3 단자;를 포함하고,
상기 제1 저항들 중 하나는 상기 DC 버스의 상기 제1 노드와, 상기 제2 스위치들 중 하나의 상기 제1 단자 사이에 연결되는 모터 제어 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 제2 스위치들은 상기 제1 스위치 드라이버가 상기 구동 신호를 생성하지 않은 상태에서 상기 제2 스위치들이 상기 복수의 모터 권선을 상기 DC 버스의 상기 제2 노드로 단락시키기 위해 상기 제1 저항들을 통해 공급되는 상기 DC 버스의 전압에 의해 턴온되도록 마련되는 모터 제어 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 복수의 전자제어유닛 중 적어도 하나는 제2 저항들을 더 포함하고,
상기 제1 저항들보다 큰 저항을 갖는 상기 제2 저항들 중 하나는 상기 제2 스위치들 중 하나의 상기 제2 단자와 상기 제3 단자 사이에 연결되는 모터 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 DC 버스는 제1 노드 및 제2 노드를 포함하고,
상기 제1 스위치들 중 하나의 제1 스위치는:
상기 DC 버스의 상기 제1 노드와 연결된 제1 단자;
상기 제1 스위치 드라이버의 상기 구동 신호 중 하나를 수신하도록 마련된 제2 단자; 및
상기 제2 스위치들 중 하나의 제2 스위치 및 상기 복수의 모터 권선 중 하나의 권선에 연결된 제3 단자;를 포함하고,
상기 제2 스위치들 중 상기 하나의 제2 스위치는:
상기 제1 스위치들 중 상기 하나의 제1 스위치 및 상기 모터 권선들 중 상기 하나의 권선과 연결된 제1 단자;
상기 제1 스위치 드라이버의 상기 구동 신호 중 다른 하나를 수신하도록 마련된 제2 단자; 및
상기 DC 버스의 상기 제2 노드와 연결된 제3 단자;를 포함하고,
상기 제1 저항들 중 하나의 제1 저항은 상기 DC 버스의 상기 제1 노드와, 상기 제2 스위치들 중 상기 하나의 제2 스위치의 상기 제2 단자 사이에 연결되는 모터 제어 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 복수의 전자제어유닛 중 적어도 하나는 제2 저항들을 더 포함하고,
상기 제1 저항들보다 큰 저항을 갖는 상기 제2 저항들 중 하나는 상기 제2 스위치들 중 상기 하나의 제2 스위치의 상기 제2 단자와 상기 제3 단자 사이에 연결되는 모터 제어 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 복수의 전자제어유닛 중 적어도 하나는:
제3 스위치들;을 포함하되, 각각의 제3 스위치는 상기 복수의 모터 권선 중 하나와, 상기 제1 스위치들 중 상기 하나의 제1 스위치와 상기 제2 스위치들 중 상기 하나의 제2 스위치 사이의 지점을 연결하고,
상기 복수의 전자제어유닛 중 적어도 하나를 상기 복수의 모터 권선에 선택적으로 연결하거나 연결 해제하도록 상기 제3 스위치들을 제어하도록 마련된 제2 스위치 드라이버;를 더 포함하는 모터 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 DC 버스는 상기 제1 저항들을 통해 상기 제2 스위치들에 전압을 공급하여, 상기 제1 저항들 각각은 상기 DC 버스와 상기 제2 스위치들 각각의 사이에 연결되어, 상기 제1 스위치 드라이버가 상기 구동 신호를 생성하지 않는 상태에서 상기 제2 스위치들이 상기 복수의 모터 권선을 단락시키도록 상기 제2 스위치들을 턴온하도록 마련되며,
상기 제1 스위치 드라이버는 상기 제2 스위치들이 상기 복수의 모터 권선을 단락시키지 않도록 상기 제2 스위치들을 턴오프하는 상기 구동 신호 중 하나 이상을 생성하도록 마련되는 모터 제어 시스템. - 삭제
- 복수의 모터 권선을 포함하는 모터; 및
상기 모터와 전기적으로 연결되는 복수의 전자제어유닛;을 포함하되, 상기 복수의 전자제어유닛은 직류(DC) 전압을 수신하고 상기 모터 권선들에 교류(AC) 전압을 출력하여 상기 모터를 제어하도록 마련된 인버터를 포함하며,
상기 복수의 전자제어유닛 중 적어도 하나는:
전원에 연결되되, 제1 및 제2 노드를 갖는 DC 버스;
제1 스위치들 및 제2 스위치들을 구동하기 위한 구동 신호를 생성하도록 마련된 제1 스위치 드라이버;
상기 제1 스위치들 중 하나의 제1 스위치는 상기 DC 버스의 제1 노드에 연결된 제1 단자, 상기 제1 스위치 드라이버의 상기 구동 신호 중 하나를 수신하도록 마련된 제2 단자 및 상기 제2 스위치들 중 하나 및 상기 모터 권선들 중 하나의 권선에 연결된 제3 단자를 가지며,
상기 제2 스위치들 중 하나의 제2 스위치는 상기 제1 스위치들 중 상기 하나의 제1 스위치 및 상기 모터 권선들 중 상기 하나의 모터 권선과 연결된 제1 단자, 상기 제1 스위치 드라이버의 상기 구동 신호 중 다른 하나를 수신하도록 마련된 제2 단자 및 상기 DC 버스의 상기 제2 노드와 연결된 제3 단자를 가지며,
제1 저항들 중 하나의 제1 저항은 상기 DC 버스의 상기 제1 노드와, 상기 제2 스위치들 중 상기 하나의 제2 스위치의 상기 제2 단자 사이에 연결되며,
상기 DC 버스는, 상기 복수의 전자제어유닛이 모두 불활성화(disabled)되는 경우, 상기 복수의 전자제어유닛 중 적어도 하나의 상기 제2 스위치들이 상기 복수의 모터 권선을 단락시키도록 상기 제1 저항들을 통해 상기 복수의 전자제어유닛 중 적어도 하나의 상기 제2 스위치들에 전압을 공급하도록 마련된 모터 제어 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 제2 스위치들은 상기 제1 스위치 드라이버가 상기 구동 신호를 생성하지 않은 상태에서 상기 제2 스위치들이 상기 모터 권선들을 상기 DC 버스의 상기 제2 노드로 단락시키기 위해 상기 제1 저항들을 통해 공급되는 상기 DC 버스의 전압에 의해 턴온되도록 마련되는 모터 제어 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 제1 저항들은 상기 DC 버스에 의해 상기 제2 스위치들에 공급되는 전압을 풀업하도록 마련되는 모터 제어 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 전자제어유닛들 중 적어도 하나는 제2 저항들을 더 포함하고,
상기 제1 저항들보다 큰 저항을 갖는 상기 제2 저항들 중 하나는 상기 제2 스위치들 중 상기 하나의 제2 스위치의 상기 제2 단자와 상기 제3 단자 사이에 연결되고,
상기 제1 스위치 드라이버는 상기 제2 스위치들이 상기 모터 권선들을 단락시키지 않도록 제어하는 상기 구동 신호 중 하나 이상을 상기 제2 스위치들에 출력하도록 마련되는 모터 제어 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 전자제어유닛들 중 적어도 하나는:
제3 스위치들;을 포함하되, 각각의 제3 스위치는 상기 모터 권선들 중 상기 하나의 모터 권선과, 상기 제1 스위치들 중 상기 하나의 제1 스위치의 상기 제3 단자와 상기 제2 스위치들 중 상기 하나의 제2 스위치의 상기 제1 단자 사이의 지점 사이를 연결하고,
상기 전자제어유닛들 중 적어도 하나를 상기 모터 권선들에 선택적으로 연결하거나 연결 해제하도록 상기 제3 스위치들을 제어하도록 마련된 제2 스위치 드라이버;를 포함하는 모터 제어 시스템.
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