KR102676998B1 - 필터 장치 및 조향 제어 장치 - Google Patents

필터 장치 및 조향 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 실시예들은 필터 장치 및 조향 제어 장치에 관한 것이다. 필터 장치는 전원과 연결되는 입력부 및 입력부와 연결되고, 전기 에너지를 필터링하는 필터링부를 포함하되, 필터링부는, 커패시터부 및 전원 역접속 보호부를 포함하되, 입력부, 커패시터부 및 전원 역접속 보호부는 전기 에너지 경로를 형성하고, 전원 역접속 보호부는, 전원과 입력부의 연결 상태에 기반하여 전기 에너지 경로를 제어할 수 있다.

Description

필터 장치 및 조향 제어 장치{FILTER APPARATUS AND STEERING CONTROL APPARATUS}
본 실시예들은 필터 장치 및 조향 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 조향 시스템은 차량의 운전자가 조향 휠(steering wheel)에 가한 조향력(또는 회전력)을 바탕으로 바퀴의 조향각을 변화시킬 수 있는 시스템을 의미한다. 최근에는 조향 휠의 조향력을 경감하여 조향상태의 안정성을 보장하기 위해 EPS(Electric Power Steer) 즉, 전동식 파워 조향 시스템이 차량에 적용되고 있다.
특히, 전동식 파워 조향 시스템에는 전기 에너지 노이즈 저감을 위해 필터 장치가 적용되고 있다. 그러나, 현재 이러한 필터 장치에는 전원의 역접속 시에 대한 해결방안이 없는 실정이다.
이에, 필터 장치의 전원 역접속 내성을 확보할 수 있는 연구가 필요한 실정이다.
본 실시예들은 전원 역접속 내성을 확보할 수 있는 필터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예들은 전원 역접속 내성을 확보할 수 있는 조향 제어 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본 실시예들은, 전원과 연결되는 입력부; 및 입력부와 연결되고, 전기 에너지를 필터링하는 필터링부를 포함하되, 상기 필터링부는, 커패시터부 및 전원 역접속 보호부를 포함하되, 상기 입력부, 커패시터부 및 전원 역접속 보호부는 전기 에너지 경로를 형성하고, 상기 전원 역접속 보호부는, 전원과 입력부의 연결 상태에 기반하여 전기 에너지 경로를 제어하는 필터 장치를 제공할 수 있다.
다른 측면에서, 본 실시예들은, 전기 에너지를 필터링하는 필터부; 및 조향 모터 제어 신호를 바탕으로 필터링된 전기 에너지를 변환하여 어시스트 조향력을 생성하고, 어시스트 조향력에 기반하여 조향 모터를 제어하는 조향 모터 전원부를 포함하되, 상기 필터부는, 전원과 연결되는 입력부; 및 입력부와 연결되고, 전기 에너지를 필터링하는 필터링부를 포함하되, 상기 필터링부는, 커패시터부 및 전원 역접속 보호부를 포함하되, 상기 입력부, 커패시터부 및 전원 역접속 보호부는 전기 에너지 경로를 형성하고, 상기 전원 역접속 보호부는, 전원과 입력부의 연결 상태에 기반하여 전기 에너지 경로를 제어하는 조향 제어 장치를 제공할 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 전원의 역접속 시, 전원 역접속 내성을 확보할 수 있는 필터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예들은 전원의 역접속 시, 전원 역접속 내성을 확보할 수 있는 조향 제어 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 따른 필터 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 2 및 도 3는 본 실시예들에 따른 커패시터부와 전원 역접속 보호부를 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이다.
도 4 내지 도 9는 본 실시예들에 따른 필터 장치를 구체적으로 설명하기 위한 회로도이다.
도 10은 본 실시예들에 따른 조향 제어 장치를 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이다.
도 11은 본 실시예들에 따른 조향 시스템을 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 실시예들에 따른 필터 장치, 조향 제어 장치 및 조향 시스템을 설명한다.
도 1은 본 실시예들에 따른 필터 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예들에 따른 필터 장치(100)는 입력부(110) 및 필터링부(120) 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 본 실시예들에 따른 필터 장치(100)는 출력부(130) 등을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
입력부(110)는 전원과 연결될 수 있다. 입력부(110)는 전원으로부터 전기 신호를 제공받을 수 있다. 필터링부(120)는 입력부(110)와 연결될 수 있다. 필터링부(120)는 입력부(110)로부터 제공받은 전기 신호를 필터링할 수 있다. 출력부(130)는 필터링부(120)와 연결될 수 있다. 출력부(130)는 필터링부(120)로부터 필터링된 전기 신호를 제공받아 필터 장치(100) 외부로 출력할 수 있다.
한편, 출력부(130)는 필터 장치(100) 외부로부터 전기 신호를 제공받을 수 있다. 필터링부(120)는 출력부(130)로부터 제공받은 전기 신호를 필터링할 수 있다. 입력부(110)는 필터링부(120)로부터 제공받은 필터링된 전기 신호를 입력부(110)로 제공할 수 있다.
즉, 필터링부(120)는 전원으로부터 제공받은 전기 신호 또는 필터 장치(100) 외부로부터 제공받은 전기 신호를 필터링 할 수 있다. 여기서, 필터링은 전기 신호에서 특정한 전기 신호만 통과시키고, 그 이외의 신호를 통과시키지 않게 하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 필터링은 전기 신호에서 목적으로 하지 않는 전기 노이즈를 제거하고, 전기 노이즈가 제거된 전기 신호만을 통과시키는 것을 의미할 수 있다. 여기서, 전기 신호는 전류 및/또는 전압을 포함하는 전기 에너지를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 전기적으로 관련된 모든 신호를 포함할 수 있다.
이에, 본 실시예들에 따른 필터 장치(100)는 전원과 연결되는 입력부(110) 및 입력부(110)와 연결되고, 전기 에너지를 필터링하는 필터링부(120)를 포함하되, 필터링부(120)는, 커패시터부(121) 및 전원 역접속 보호부(123)를 포함하되, 입력부(110), 커패시터부(121) 및 전원 역접속 보호부(123)는 전기 에너지 경로를 형성하고, 전원 역접속 보호부(123)는, 전원과 입력부(110)의 연결 상태에 기반하여 전기 에너지 경로를 제어할 수 있다.
구체적으로, 필터링부(120)는 커패시터부(121) 및 전원 역접속 보호부(123) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
커패시터부(121) 및 전원 역접속 보호부(123)는 한 개 이상일 수 있다. 아래에서는 커패시터부(121) 및 전원 역접속 보호부(123)가 한 개인 경우로 하여 설명하기로 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 커패시터부(121) 및 전원 역접속 보호부(123)가 두 개 이상인 경우에도 적용될 수 있다.
커패시터부(121) 및 전원 역접속 보호부(123)는 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 커패시터부(121) 및 전원 역접속 보호부(123)는 직렬로 연결될 수 있다.
입력부(110), 커패시터부(121) 및 전원 역접속 보호부(123)는 서로 연결될 수 있다. 입력부(110), 커패시터부(121) 및 전원 역접속 보호부(123)는 전기 에너지 경로를 형성할 수 있다. 예를 들어, 입력부(110)와, 직렬로 연결된 커패시터부(121) 및 전원 역접속 보호부(123)는 병렬로 연결될 수 있으며, 병렬로 연결된 입력부(110)와, 직렬로 연결된 커패시터부(121) 및 전원 역접속 보호부(123)는 전기 에너지 경로를 형성할 수 있다.
전원 역접속 보호부(123)는 전원과 입력부(110)의 연결 상태에 기반하여 전기 에너지 경로를 제어할 수 있다.
일 예에서, 전원 역접속 보호부(123)는 전원과 입력부(110)가 정접속된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 전기 에너지 경로를 연결할 수 있다. 여기서, 정접속은 전원의 단자와 입력부(110)의 입력 단자의 극성이 서로 일치되어 연결된 것을 의미할 수 있다. 즉, 정접속은 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자가 연결된 것을 의미할 수 있다.
다른 예에서, 전원 역접속 보호부(123)는 전원과 입력부(110)가 역접속된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 전기 에너지 경로를 차단할 수 있다. 여기서, 역접속은 전원의 단자와 입력부(110)의 입력 단자의 극성이 서로 불일치되어 연결된 것을 의미할 수 있다. 즉, 역접속은 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자가 연결된 것을 의미할 수 있다.
한편, 커패시터부(121)는 유극성(또는, 단극성) 커패시터를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 커패시터라면 어떠한 커패시터라도 포함할 수 있다. 여기서, 유극성 커패시터는 극성을 가지고 있는 커패시터로서, 전해질 커패시터를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 극성을 가지는 커패시터라면 어떠한 커패시터라도 포함할 수 있다. 여기서, 유극성 커패시터는 CAN type 커패시터를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 극성을 가지는 커패시터라면 어떠한 커패시터라도 포함할 수 있다.
전원 역접속 보호부(123)는 유극성 커패시터와 직렬로 연결되는 트랜지스터를 포함할 수 있다.
일 예에서, 트랜지스터는 전원과 입력부(110)가 정접속된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 턴 온되어, 전기 에너지 경로를 연결할 수 있다. 이때, 필터링부(120)는 정상으로서, 필터링 동작을 수행할 수 있다.
다른 예에서, 트랜지스터는 전원과 입력부(110)가 역접속된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 턴 오프되어, 전기 에너지 경로를 차단할 수 있다. 이때, 필터링부(120)는 비정상으로서, 장치 및 시스템의 동작이 수행되지 않을 수 있다.
여기서, 트랜지스터는 FET(field effect transistor)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 턴 온 또는 턴 오프되어 전기 에너지 경로를 연결 또는 차단할 수 있다면 어떠한 종류의 트랜지스터라도 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예들에 따른 필터링부(120)는 인덕터부(125) 및 저항부(127) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 인덕터부(125) 및 저항부(127)는 한 개 이상일 수 있다. 인덕터부(125)는 적어도 하나의 인덕터를 포함할 수 있다. 저항부(127)는 적어도 하나의 저항을 포함할 수 있다.
이에, 필터링부(120)는 적어도 하나의 인덕터를 포함하는 적어도 하나의 인덕터부(125) 및 적어도 하나의 저항을 포함하는 저항부(127) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
일 예에서, 필터링부(120)는 인덕터부(125)를 더 포함하는 경우, LC 필터 일 수 있다. 즉, 직렬로 연결된 커패시터부(121) 및 전원 역접속 보호부(123)와, 인덕터부(125)는 LC 필터 일 수 있다.
특히, 커패시터부(121)는 제 1 커패시터부 및 제 2 커패시터부를 포함하고, 인덕터부(125)를 더 포함하는 경우, 제 1 커패시터부, 제2 커패시터부 및 인덕터부(125)는 π형태의 LC필터일 수 있다. 즉, 직렬로 연결된 제 1 커패시터부 및 제 1 전원 역접속 보호부와, 직렬로 연결된 제 2 커패시터부 및 제 2 전원 역접속 보호부와, 인덕터부(125)는 π형태의 LC필터일 수 있다.
다른 예에서, 필터링부(120)는 인덕터부(125) 및 저항부(127)를 더 포함하는 경우, RLC 필터 일 수 있다. 즉, 직렬로 연결된 커패시터부(121)와 전원 역접속 보호부(123)와, 인덕터부(125)와, 저항부(127)는 RLC 필터 일 수 있다.
한편, 본 실시예들에 따른 필터 장치(100)는 EMI 필터 및 EMC 필터 중 적어도 하나의 필터를 포함할 수 있다.
상술한 본 실시예들에 따른 필터 장치의 종류 및 형태는 일 실시예들에 불과할 뿐, 본 실시예들에 따른 필터 장치는 어떠한 필터 종류 및 형태라도 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예들에 따른 필터 장치는 전원과 입력부의 연결 상태에 기반하여 자동적으로 전기 에너지 경로를 제어함으로써, 전원 역접속 내성을 확보할 수 있다.
도 2 및 도 3는 본 실시예들에 따른 커패시터부와 전원 역접속 보호부를 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 입력부(110)는 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)를 포함할 수 있다. 커패시터부(121-1)는 유극성 커패시터(C1)를 포함할 수 있다. 전원 역접속 보호부(123-1)는, 바디(body) 다이오드(D1)를 포함하는 N채널 FET(T1)을 포함할 수 있다.
여기서, 커패시터부(121-1)는 도 1을 참조하여 상술한 커패시터부(121)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으며, 전원 역접속 보호부(123-1)는 도 1을 참조하여 상술한 전원 역접속 보호부(123)과 동일한 구성요소로 이해할 수 있다.
입력부(110)의 양의 입력 단자(+)는 유극성 커패시터(C1)의 양의 극성(+)과 N채널 FET(T1)의 게이트와 서로 연결될 수 있다. 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)는 N채널 FET(T1)의 드레인과 서로 연결될 수 있다. 유극성 커패시터(C1)의 음의 극성과 N채널 FET(T1)의 소스는 서로 연결될 수 있다. N채널 FET(T1)의 바디 다이오드(D1)의 애노드는 N채널 FET(T1)의 소스와 서로 연결되고, N채널 FET(T1)의 바디 다이오드(D1)의 캐소드는 N채널 FET(T1)의 드레인과 서로 연결될 수 있다.
한편, 전원 역접속 보호부(123-1)는 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)와 N채널 FET(T1) 사이에 연결되는 전원 분배부를 더 포함할 수 있다. 전원 분배부는 제 1 분배 저항(R1) 및 제 2 분배 저항(R2)을 포함할 수 있다. 제 1 분배 저항(R1)은 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)와 N채널 FET(T1)의 게이트 사이에 위치할 수 있다. 제 2 분배 저항(R2)은 N채널 FET(T1)의 게이트와 N채널 FET(T1)의 소스 사이에 위치할 수 있다.
구체적으로 동작을 설명하면, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 정접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 전원 역접속 보호부(123-1)의 N채널 FET(T1)가 턴 온되어 전기 에너지 경로를 연결할 수 있다. 이때, 필터링부(120)는 정상으로서, 필터링 동작을 수행할 수 있다.
그리고, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 역접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 전원 역접속 보호부(123-1)의 N채널 FET(T1)가 턴 오프되고, 바디 다이오드(D1)가 차단되어, 전기 에너지 경로를 차단할 수 있다. 이때, 필터링부(120)는 비정상으로서, 장치 및 시스템의 동작이 수행되지 않을 수 있다.
도 3를 참조하면, 입력부(110)는 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)를 포함할 수 있다. 커패시터부(121-2)는 유극성 커패시터(C2)를 포함할 수 있다. 전원 역접속 보호부(123-2)는, 바디 다이오드(D2)를 포함하는 P채널 FET(T2)을 포함할 수 있다.
여기서, 커패시터부(121-2)는 도 1을 참조하여 상술한 커패시터부(121)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으며, 전원 역접속 보호부(123-2)는 도 1을 참조하여 상술한 전원 역접속 보호부(123)과 동일한 구성요소로 이해할 수 있다.
입력부(110)의 양의 입력 단자(+)는 P채널 FET(T2)의 드레인과 서로 연결될 수 있다. 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)는 P채널 FET(T2)의 게이트 및 유극성 커패시터(C2)의 음의 극성과 서로 연결될 수 있다. 유극성 커패시터(C2)의 양의 극성(+)과 P채널 FET(T2)의 소스는 서로 연결될 수 있다. P채널 FET(T2)의 바디 다이오드(D2)의 애노드는P채널 FET(T2)의 드레인과 서로 연결될 수 있다. P채널 FET(T2)의 바디 다이오드(D2)의 캐소드는 P채널 FET(T2)의 소스와 서로 연결될 수 있다.
한편, 전원 역접속 보호부(123-2)는 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)와 P채널 FET(T2) 사이에 연결되는 전원 분배부를 더 포함할 수 있다. 전원 분배부는 제 3 분배 저항(R3) 및 제 4 분배 저항(R4)을 포함할 수 있다. 제 3 분배 저항(R3)은 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)와 P채널 FET(T2)의 게이트 사이에 위치할 수 있다. 제 4 분배 저항(R4)은 P채널 FET(T2)의 게이트와 P채널 FET(T2)의 소스 사이에 위치할 수 있다.
구체적으로 동작을 설명하면, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 정접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 서로 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 전원 역접속 보호부(123-2)의 P채널 FET(T2)가 턴 온되어 전기 에너지 경로를 연결할 수 있다. 이때, 필터링부(120)는 정상으로서, 필터링 동작을 수행할 수 있다.
그리고, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 역접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 서로 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 전원 역접속 보호부(123-2)의 P채널 FET(T2)가 턴 오프되고, 전원 역접속 보호부(123-2)의 P채널 FET(T2)의 바디 다이오드(D2)가 차단되어, 전기 에너지 경로를 차단할 수 있다. 이때, 필터링부(120)는 비정상으로서, 장치 및 시스템의 동작이 수행되지 않을 수 있다.
도 4 내지 도 9는 본 실시예들에 따른 필터 장치를 구체적으로 설명하기 위한 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예들에 따른 필터 장치(100)는 π형태의 LC필터일 수 있다.
입력부(110)는 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)를 포함할 수 있다. 출력부(130)는 양의 출력 단자(+) 및 음의 출력 단자(-)를 포함할 수 있다. 필터링부(120)는 커패시터부(121-1), 전원 역접속 보호부(123-1) 및 인덕터부(125)를 포함할 수 있다.
여기서, 커패시터부(121-1)는 도 2를 참조하여 상술한 커패시터부(121-1)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로, 도 2에 도시된 커패시터부(121-1)가 도 4에 적용될 수 있다. 또한, 전원 역접속 보호부(123-1)는 도 2를 참조하여 상술한 전원 역접속 보호부(123-1)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로, 도 2에 도시된 전원 역접속 보호부(123-1)가 도 4에 적용될 수 있다.
커패시터부(121-1)는 제 1 커패시터부(121-1a) 및 제 2 커패시터부(121-1b)를 포함할 수 있다. 제 1 커패시터부(121-1a)는 제 1 유극성 커패시터(C1-a)를 포함할 수 있고, 제 2 커패시터부(121-1b)는 제 2 유극성 커패시터(C1-b)를 포함할 수 있다.
전원 역접속 보호부(123)는 제 1 전원 역접속 보호부(123-1a) 및 제 2 전원 역접속 보호부(123-1b)를 포함할 수 있다. 제 1 전원 역접속 보호부(123-1a)는 제 1 바디 다이오드(D1-a)를 포함하는 제 1 N채널 FET(T1-a)을 포함할 수 있고, 제 2 전원 역접속 보호부(123-1b)는 제 2 바디 다이오드(D1-b)를 포함하는 제 2 N채널 FET(T1-b)을 포함할 수 있다.
본 실시예들에 따른 π형태의 LC필터는 인덕터를 기준으로 왼쪽을 1차측, 오른쪽을 2차측으로 지칭할 수 있다. 본 실시예들에 따른 전원 역접속 보호부는 1차측 및 2차측 중 적어도 어느 하나에 위치할 수 있다.
인덕터부(125)는 인덕터(L)를 포함할 수 있다.
입력부(110)의 양의 입력 단자(+)는 제 1 유극성 커패시터(C1-a)의 양의 극성(+)과 제 1 N채널 FET(T1-a)의 게이트와 서로 연결될 수 있다. 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)는 제 1 N채널 FET(T1-a)의 드레인과 서로 연결될 수 있다. 제 1 유극성 커패시터(C1-a)의 음의 극성과 제 1 N채널 FET(T1-a)의 소스는 서로 연결될 수 있다. 제 1 N채널 FET(T1-a)의 제 1 바디 다이오드(D1-a)의 애노드는 제 1 N채널 FET(T1-a)의 소스와 서로 연결되고, 제 1 N채널 FET(T1-a)의 제 1 바디 다이오드(D1-a)의 캐소드는 제 1 N채널 FET(T1-a)의 드레인과 서로 연결될 수 있다.
인덕터(L)는 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)와 출력부(130)의 양의 출력 단자(+) 사이에 연결될 수 있다. 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)와 출력부(130)의 음의 출력 단자(-)는 서로 연결될 수 있다.
출력부(130)의 양의 출력 단자(+)는 제 2 유극성 커패시터(C1-b)의 양의 극성(+)과 제 2 N채널 FET(T1-b)의 게이트와 서로 연결될 수 있다. 출력부(130)의 음의 출력 단자(-)는 제 2 N채널 FET(T1-b)의 드레인과 서로 연결될 수 있다. 제 2 유극성 커패시터((C1-b))의 음의 극성과 제 2 N채널 FET(T1-b)의 소스는 서로 연결될 수 있다. 제 2 N채널 FET(T1-b)의 제 2 바디 다이오드(D1-b)의 애노드는 제 2 N채널 FET(T1-b)의 소스와 서로 연결되고, 제 2 N채널 FET(T1-b)의 제 2 바디 다이오드(D1-b)의 캐소드는 제 2 N채널 FET(T1-b)의 드레인과 서로 연결될 수 있다.
한편, 전원 역접속 보호부(123-1a, 123-1b)는 전원 분배부를 더 포함할 수 있다. 전원 분배부는 제 1 전원 분배부 및 제 전원 2 분배부를 포함할 수 있다. 제 1 전원 분배부는 제 1 분배 저항(R1-a) 및 제 2 분배 저항(R2-a)을 포함할 수 있다. 제 1 분배 저항(R1-a)은 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)와 제 1 N채널 FET(T1-a)의 게이트 사이에 위치할 수 있다. 제 2 분배 저항(R2-a)은 제 1 N채널 FET(T1-a)의 게이트와 제 1 N채널 FET(T1-a)의 소스 사이에 위치할 수 있다. 제 2 전원 분배부는 제 1 분배 저항(R1-b) 및 제 2 분배 저항(R2-b)을 포함할 수 있다. 제 1분배 저항(R1-b)은 출력부(130)의 양의 출력 단자(+)와 제 2 N채널 FET(T1-b) 의 게이트 사이에 위치할 수 있다. 제 2 분배 저항은 제 2 N채널 FET(T1-b)의 게이트와 제 1 N채널 FET(T1-b)의 소스 사이에 위치할 수 있다.
구체적으로 동작을 설명하면, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 정접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 제 1 전원 역접속 보호부(123-1a)의 제 1 N채널 FET(T1-a)와 제 2 전원 역접속 보호부(123-1b)의 제 2 N 채널 FET(T1-b)가 턴 온되어, 전기 에너지 경로를 연결할 수 있다. 이때, π형태의 LC필터를 포함하는 필터링부(120)는 정상으로서, 필터링 동작을 수행할 수 있다.
그리고, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 역접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 제 1 전원 역접속 보호부(123-1a)의 제 1 N채널 FET(T1-a)가 턴 오프되고, 제 1 바디 다이오드(D1-b)가 차단되고, 제 2 전원 역접속 보호부(123-2b)의 제 2 N채널 FET(T1-b)가 턴 오프되고, 제 2 바디 다이오드(D1-b)가 차단되어, 전기 에너지 경로를 차단할 수 있다. 이때, π형태의 LC필터를 포함하는 필터링부(120)는 비정상으로서, 장치 및 시스템의 동작이 수행되지 않을 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 실시예들에 따른 필터 장치는 π형태의 LC필터일 수 있다.
입력부(110)는 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)를 포함할 수 있다. 출력부(130)는 양의 출력 단자(+) 및 음의 출력 단자(-)를 포함할 수 있다. 필터링부(120)는 커패시터부(121-2), 전원 역접속 보호부(123-2) 및 인덕터부(125)를 포함할 수 있다.
여기서, 커패시터부(121-2)는 도 3를 참조하여 상술한 커패시터부(121-2)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로, 도 3에 도시된 커패시터부(121-2)가 도 5에 적용될 수 있다. 또한, 전원 역접속 보호부(123-2)는 도 3를 참조하여 상술한 전원 역접속 보호부(123-2)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로, 도 3에 도시된 전원 역접속 보호부(123-2)가 도 5에 적용될 수 있다.
커패시터부(121-2)는 제 1 커패시터부(121-2a) 및 제 2 커패시터부(121-2b)를 포함할 수 있다. 제 1 커패시터부(121-2a)는 제 1 유극성 커패시터(C2-a)를 포함할 수 있고, 제 2 커패시터부(121-2b)는 제 2 유극성 커패시터(C2-b)를 포함할 수 있다.
전원 역접속 보호부(123)는 제 1 전원 역접속 보호부(123-2a) 및 제 2 전원 역접속 보호부(123-2b)를 포함할 수 있다. 제 1 전원 역접속 보호부(123-2a)는 제 1 바디 다이오드(D2-a)를 포함하는 제 1 P채널 FET(T2-a)을 포함할 수 있고, 제 2 전원 역접속 보호부(123-2b)는 제 2 바디 다이오드(D2-b)를 포함하는 제 2 P 채널 FET(T2-b)을 포함할 수 있다.
본 실시예들에 따른 π형태의 LC필터는 인덕터를 기준으로 왼쪽을 1차측, 오른쪽을 2차측으로 지칭할 수 있다. 본 실시예들에 따른 전원 역접속 보호부는 1차측 및 2차측 중 적어도 어느 하나에 위치할 수 있다.
인덕터부(125)는 인덕터(L)를 포함할 수 있다.
입력부(110)의 양의 입력 단자(+)는 제 1 P채널 FET(T2-a)의 드레인과 서로 연결될 수 있다. 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)는 제 1 P채널 FET(T2-a)의 게이트 및 제 1 유극성 커패시터(C2-a)의 음의 극성과 서로 연결될 수 있다. 제 1 유극성 커패시터(C2-a)의 양의 극성(+)과 제 1 P채널 FET(T2-a)의 소스는 서로 연결될 수 있다. 제 1 P채널 FET(T2-a)의 제 1 바디 다이오드(D2-a)의 애노드는 제 1 P채널 FET(T2-a)의 드레인과 서로 연결될 수 있다. 제 1 P채널 FET(T2-a)의 바디 다이오드(D2-a)의 캐소드는 제 1 P채널 FET(T2-a)의 소스와 서로 연결될 수 있다.
인덕터(L)는 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)와 출력부(130)의 양의 출력 단자(+) 사이에 연결될 수 있다. 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)와 출력부(130)의 음의 출력 단자(-)는 서로 연결될 수 있다.
출력부(130)의 양의 출력 단자(+)는 제 2 P채널 FET(T2-b)의 드레인과 서로 연결될 수 있다. 출력부(130)의 음의 출력 단자(-)는 제 2 P채널 FET(T2-b)의 게이트 및 제 2 유극성 커패시터(C2-b)의 음의 극성과 서로 연결될 수 있다. 제 2 유극성 커패시터(C2-b)의 양의 극성(+)과 제 2 P채널 FET(T2-b)의 소스는 서로 연결될 수 있다. 제 2 P채널 FET(T2-b)의 제 2 바디 다이오드(D2-b)의 애노드는 제 2 P채널 FET(T2-b)의 드레인과 서로 연결될 수 있다. 제 2 P채널 FET(T2-b)의 제 2 바디 다이오드(D2-b)의 캐소드는 제 2 P채널 FET(T2-b)의 소스와 서로 연결될 수 있다.
한편, 전원 역접속 보호부(123)는 전원 분배부를 더 포함할 수 있다. 전원 분배부는 제 1 전원 분배부 및 제 전원 2 분배부를 포함할 수 있다. 제 1 전원 분배부는 제 3 분배 저항(R3-a) 및 제 4 분배 저항(R4-a)을 포함할 수 있다. 제 3 분배 저항(R3-a)은 입력부의 음의 입력 단자와 제 1 P채널 FET(T2-a)의 게이트 사이에 위치할 수 있다. 제 4 분배 저항(R4-a)은 제 1 P채널 FET(T2-a)의 게이트와 제 1 P채널 FET(T2-a)의 소스 사이에 위치할 수 있다. 제 2 전원 분배부는 제 3 분배 저항(R3-b) 및 제 4 분배 저항(R4-b)을 포함할 수 있다. 제 3 분배 저항(R3-b)은 입력부의 음의 입력 단자와 제 2 P채널 FET(T2-b)의 게이트 사이에 위치할 수 있다. 제 4 분배 저항(R4-b)은 제 2 P채널 FET(T2-b)의 게이트와 제 2 P채널 FET(T2-b)의 소스 사이에 위치할 수 있다.
구체적으로 동작을 설명하면, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 정접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 서로 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 제 1 전원 역접속 보호부(123-2a)의 제 1 P채널 FET(T2-a)와 제 2 전원 역접속 보호부(123-2b)의 제 2 P채널 FET(T2-b)가 턴 온되어 전기 에너지 경로를 연결할 수 있다. 이때, π형태의 LC필터를 포함하는 필터링부(120)는 정상으로서, 필터링 동작을 수행할 수 있다.
그리고, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 역접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 서로 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 제 1 전원 역접속 보호부(123-2a)의 제 1 P채널 FET(T2-a)가 턴 오프되고, 제 1 전원 역접속 보호부(123-2a)의 제 1 P채널 FET(T2-a)의 제 1 바디 다이오드(D2-a)가 차단되고, 제 2 전원 역접속 보호부(123-2b)의 제 2 P채널 FET(T2-b)가 턴 오프되고, 제 2 전원 역접속 보호부(123-2b)의 제 2 P채널 FET(T2-b)의 제 2 바디 다이오드(D2-b)가 차단되어 전기 에너지 경로를 차단할 수 있다. 이때, π형태의 LC필터를 포함하는 필터링부(120)는 비정상으로서, 장치 및 시스템의 동작이 수행되지 않을 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 실시예들에 따른 필터 장치는 LC필터일 수 있다.
입력부(110)는 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)를 포함할 수 있다. 출력부(130)는 양의 출력 단자(+) 및 음의 출력 단자(-)를 포함할 수 있다. 필터링부(120)는 커패시터부(121-1), 전원 역접속 보호부(123-1) 및 인덕터부(125)를 포함할 수 있다.
여기서, 커패시터부(121-1)는 도 2를 참조하여 상술한 커패시터부(121-1)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로, 도 2에 도시된 커패시터부(121-1)가 도 6에 적용될 수 있다. 또한, 전원 역접속 보호부(123-1)는 도 2를 참조하여 상술한 전원 역접속 보호부(123-1)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로, 도 6에 도시된 전원 역접속 보호부(123-1)가 도 4에 적용될 수 있다.
커패시터부(123)는 유극성 커패시터(C1)를 포함할 수 있다.
인덕터부(125)는 인덕터(L)를 포함할 수 있다.
입력부(110)의 양의 입력 단자(+)는 유극성 커패시터(C1)의 양의 극성(+)과 N채널 FET(T1)의 게이트와 서로 연결될 수 있다. 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)는 N채널 FET(T1)의 드레인과 서로 연결될 수 있다. 유극성 커패시터(C1)의 음의 극성과 N채널 FET(T1)의 소스는 서로 연결될 수 있다. N채널 FET(T1)의 바디 다이오드(D1)의 애노드는 N채널 FET(T1)의 소스와 서로 연결되고, N채널 FET(T1)의 바디 다이오드(D1)의 캐소드는 N채널 FET(T1)의 드레인과 서로 연결될 수 있다.
인덕터(L)는 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)와 출력부(130)의 양의 출력 단자(+) 사이에 연결될 수 있다.
전원 역접속 보호부(123-1)는 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)와 N채널 FET(T1)사이에 연결되는 전원 분배부를 더 포함할 수 있다. 전원 분배부는 제 1 분배 저항(R1) 및 제 2 분배 저항(R2)을 포함할 수 있다. 제 1 분배 저항(R1)은 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)와 N채널 FET(T1)의 게이트 사이에 위치할 수 있다. 제 2 분배 저항(R2)은 N채널 FET(T1)의 게이트와 N채널 FET(T1)의 소스 사이에 위치할 수 있다.
구체적으로 동작을 설명하면, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 정접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 전원 역접속 보호부(123)의 N채널 FET(T1)가 턴 온되어 전기 에너지 경로를 연결할 수 있다. 이때, LC필터를 포함하는 필터링부(120)는 정상으로서, 필터링 동작을 수행할 수 있다.
그리고, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 역접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 전원 역접속 보호부(123)의 N채널 FET(T1)가 턴 오프되고, 바디 다이오드(D1)가 차단되어, 전기 에너지 경로를 차단할 수 있다. 이때, LC필터를 포함하는 필터링부(120)는 비정상으로서, 장치 및 시스템의 동작이 수행되지 않을 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 실시예들에 따른 필터 장치는 LC필터일 수 있다.
입력부(110)는 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)를 포함할 수 있다. 출력부(130)는 양의 출력 단자(+) 및 음의 출력 단자(-)를 포함할 수 있다. 필터링부(120)는 커패시터부(121-2), 전원 역접속 보호부(123-2) 및 인덕터부(125)를 포함할 수 있다.
여기서, 커패시터부(121-2)는 도 3을 참조하여 상술한 커패시터부(121-2)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로, 도 3에 도시된 커패시터부(121-2)가 도 7에 적용될 수 있다. 또한, 전원 역접속 보호부(123-2)는 도 3을 참조하여 상술한 전원 역접속 보호부(123-2)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로, 도 3에 도시된 전원 역접속 보호부(123-2)가 도 7에 적용될 수 있다.
커패시터부(121-2)는 유극성 커패시터(C2)를 포함할 수 있다.
인덕터부는 인덕터(L)를 포함할 수 있다.
입력부(110)의 양의 입력 단자(+)는 P채널 FET(T2)의 드레인과 서로 연결될 수 있다. 입력부(110)의 음의 입력 단자는 P채널 FET(T2)의 게이트 및 유극성 커패시터(C2)의 음의 극성과 서로 연결될 수 있다. 유극성 커패시터(C2)의 양의 극성과 P채널 FET(T2)의 소스는 서로 연결될 수 있다. P채널 FET(T2)의 바디 다이오드(D2)의 애노드는P채널 FET(T2)의 드레인과 서로 연결될 수 있다. P채널 FET(T2)의 바디 다이오드(D2)의 캐소드는 P채널 FET(T2)의 소스와 서로 연결될 수 있다.
인덕터(L)는 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)와 출력부(130)의 양의 출력 단자(+) 사이에 연결될 수 있다.
한편, 전원 역접속 보호부(123-2)는 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)와 P채널 FET(T2)사이에 연결되는 전원 분배부를 더 포함할 수 있다. 전원 분배부는 제 3 분배 저항(R3) 및 제 4 분배 저항(R4)을 포함할 수 있다. 제 3 분배 저항(R3)은 입력부(110)의 음의 입력 단자(+)와 P채널 FET(T2)의 게이트 사이에 위치할 수 있다. 제 4 분배 저항(R4)은 P채널 FET(T2)의 게이트와 P채널 FET(T2)의 소스 사이에 위치할 수 있다.
구체적으로 동작을 설명하면, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 정접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 서로 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 전원 역접속 보호부(123)의 P채널 FET(T2)가 턴 온되어 전기 에너지 경로를 연결할 수 있다. 이때, LC필터를 포함하는 필터링부(120)는 정상으로서, 필터링 동작을 수행할 수 있다.
그리고, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 역접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 서로 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 전원 역접속 보호부(123-2)의 P채널 FET(T2)가 턴 오프되고, 전원 역접속 보호부(123-2)의 P채널 FET(T2)의 바디 다이오드(D2)가 차단되어, 전기 에너지 경로를 차단할 수 있다. 이때, LC필터를 포함하는 필터링부(120)는 비정상으로서, 장치 및 시스템의 동작이 수행되지 않을 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 실시예들에 따른 필터 장치는 직렬로 연결된 커패시터부 및 전원 역접속 보호부가 병렬로 복수개 이상일 수 있다.
입력부(110)는 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)를 포함할 수 있다. 출력부(130)는 양의 출력 단자(+) 및 음의 출력 단자(-)를 포함할 수 있다. 필터링부(120)는 커패시터부(121-1), 전원 역접속 보호부(123-1) 및 인덕터부(125)를 포함할 수 있다.
여기서, 커패시터부(121-1)는 도 2를 참조하여 상술한 커패시터부(121-1)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로, 도 2에 도시된 커패시터부(121-1)가 도 8에 적용될 수 있다. 또한, 전원 역접속 보호부(123-1)는 도 2를 참조하여 상술한 전원 역접속 보호부(123-1)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로, 도 2에 도시된 전원 역접속 보호부(123-1)가 도 8에 적용될 수 있다.
커패시터부(121-1)는 제 1 내지 제 n 커패시터부(121-1a~121-1n)을 포함하고, 제 1 내지 제 n 커패시터부(121-1a~121-1n) 각각은 제 1 내지 제 n 유극성 커패시터(C1-a~C1-n) 각각을 포함할 수 있다. 전원 역접속 보호부(123-1)는 제 1 내지 제 n 전원 역접속 보호부(123-1a~123-1n)을 포함하고, 제 1 내지 제 n 전원 역접속 보호부(123-1a~123-1n) 각각은 제 1 내지 제 n 바디 다이오드(D1-a~D1-n)를 각각 포함하는 제 1 내지 제 n N채널 FET(T1-a~T1-n) 각각을 포함할 수 있다.
인덕터부(125)는 인덕터(L)를 포함할 수 있다.
입력부(110)의 양의 입력 단자(+)는 제 1 내지 제 n 유극성 커패시터(C1-a~C1-n)의 양의 극성과 제 1 내지 제 n N채널 FET(T1-a~T1-n)의 게이트와 서로 연결될 수 있다. 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)는 제 1 내지 제 n N채널 FET(T1-a~T1-n)의 드레인과 서로 연결될 수 있다. 제 1 내지 제 n 유극성 커패시터(C1-a~C1-n)의 음의 극성 각각과 제 1 내지 제 n N채널 FET(T1-a~T1-n)의 소스 각각은 서로 연결될 수 있다. 제 1 내지 제 n N채널 FET(T1-a~T1-n)의 바디 다이오드(D1-a~D1-n) 각각의 애노드는 제 1 내지 제 n N채널 FET(T1-a~T1-n)의 소스 각각과 서로 연결되고, 제 1 내지 제 n N채널 FET(T1-a~T1-n)의 바디 다이오드(D1-a~D1-n) 각각의 캐소드는 제 1 내지 제 n N채널 FET(T1-a~T1-n) 각각의 드레인과 서로 연결될 수 있다.
인덕터(125)는 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)와 출력부(130)의 양의 출력 단자(+) 사이에 연결될 수 있다.
전원 역접속 보호부(123-1)는 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)와 제 1 내지 제 n N채널 FET(T1-a~T1-n) 사이에 각각 연결되는 제 1 내지 제 n 전원 분배부를 더 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 n 전원 분배부 각각은 제 1 분배 저항(R1-a~R1-n) 및 제 2 분배 저항(R2-a~R2-n)을 포함할 수 있다. 제 1 분배 저항(R1-a~R1-n)은 입력부의 양의 입력 단자와 제 1 내지 제 n N채널 FET(T1-a~T1-n)각각의 게이트 사이에 위치할 수 있다. 제 2 분배 저항(R2-a~R2-n)은 제 1 내지 제 n N채널 FET(T1-a~T1-n) 각각의 게이트와 제 1 내지 제 n N채널 FET(T1-a~T1-n) 각각의 소스 사이에 위치할 수 있다.
구체적으로 동작을 설명하면, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 정접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 제 1 내지 제 n 전원 역접속 보호부(123-1a~123-1n)의 제 1 내지 제 n N채널 FET(T1-a~T1-n)가 턴 온되어 전기 에너지 경로를 연결할 수 있다. 이때, LC필터를 포함하는 필터링부(120)는 정상으로서, 필터링 동작을 수행할 수 있다.
그리고, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 역접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 제 1 내지 제 n 전원 역접속 보호부(123-1a~123-1n)의 제 1 내지 제 n N채널 FET(T1-a~T1-n)가 턴 오프되고, 제 1 내지 제 n 바디 다이오드(D1-a~D1-n)가 차단되어, 전기 에너지 경로를 차단할 수 있다. 이때, LC필터를 포함하는 필터링부(120)는 비정상으로서, 장치 및 시스템의 동작이 수행되지 않을 수 있다.
도 9을 참조하면, 본 실시예들에 따른 필터 장치는 직렬로 연결된 커패시터부 및 전원 역접속 보호부가 병렬로 복수개 이상일 수 있다.
입력부(110)는 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)를 포함할 수 있다. 출력부(130)는 양의 출력 단자(+) 및 음의 출력 단자(-)를 포함할 수 있다. 필터링부(120)는 커패시터부(121-2), 전원 역접속 보호부(123-2) 및 인덕터부(125)를 포함할 수 있다.
여기서, 커패시터부(121-2)는 도 3를 참조하여 상술한 커패시터부(121-2)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로, 도 3에 도시된 커패시터부(121-2)가 도 9에 적용될 수 있다. 또한, 전원 역접속 보호부(123-2)는 도 3를 참조하여 상술한 전원 역접속 보호부(123-2)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로, 도 3에 도시된 전원 역접속 보호부(123-2)가 도 9에 적용될 수 있다.
커패시터부(121-2)는 제 1 내지 제 n 커패시터부(121-2a~121-2n)을 포함하고, 제 1 내지 제 n 커패시터부(121-2a~121-2n) 각각은 제 1 내지 제 n 유극성 커패시터(C2-a~C2-n) 각각을 포함할 수 있다. 전원 역접속 보호부(123-2)는 제 1 내지 제 n 전원 역접속 보호부(123-2a~123-2n)을 포함하고, 제 1 내지 제 n 전원 역접속 보호부(123-2a~123-2n) 각각은 제 1 내지 제 n 바디 다이오드(D2-a~D2-n)를 각각 포함하는 제 1 내지 제 n N채널 FET(T2-a~T2-n) 각각을 포함할 수 있다.
인덕터부는 인덕터(L)를 포함할 수 있다.
입력부(110)의 양의 입력 단자(+)는 제 1 내지 제 n P채널 FET(T2-a~T2-n)의 드레인과 서로 연결될 수 있다. 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)는 제 1 내지 제 n P채널 FET(T2-a~T2-n)의 게이트 및 제 1 내지 제 n 유극성 커패시터(C2-a~C2-n)의 음의 극성과 서로 연결될 수 있다. 제 1 내지 제 n 유극성 커패시터(C2-a~C2-n) 각각의 양의 극성과 제 1 내지 제 n P채널 FET(T2-a~T2-n)각각의 소스는 서로 연결될 수 있다. 제 1 내지 제 n P채널 FET(T2-a~T2-n)의 바디 다이오드(D2-a~D2-n) 각각의 애노드는 제 1 내지 제 n P채널 FET(T2-a~T2-n) 각각의 드레인과 서로 연결될 수 있다. 제 1 내지 제 n P채널 FET(T2-a~T2-n) 각각의 바디 다이오드(D2-a~D2-n)의 캐소드는 제 1 내지 제 n P채널 FET(T2-a~T2-n) 각각의 소스와 서로 연결될 수 있다.
인덕터(L)는 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)와 출력부(130)의 양의 출력 단자(+) 사이에 연결될 수 있다.
한편, 제 1 내지 제 n 전원 역접속 보호부(123-2a~123-2n)는 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)와 제 1 내지 제 n P채널 FET(T2-a~T2-n) 사이에 각각 연결되는 제 1 내지 제 n 전원 분배부를 더 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 n 전원 분배부 각각은 제 3 분배 저항(R3-a~R3-n) 및 제 4 분배 저항(R4-a~R4-n)을 포함할 수 있다. 제 3 분배 저항(R3-a~R3-n)은 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)와 제 1 내지 제 n P채널 FET(T2-a~T2-n) 각각의 게이트 사이에 위치할 수 있다. 제 4 분배 저항(R4-a~R4-n)은 제 1 내지 제 n P채널 FET(T2-a~T2-n) 각각의 게이트와 제 1 내지 제 n P채널 FET(T2-a~T2-n) 각각의 소스 사이에 위치할 수 있다.
구체적으로 동작을 설명하면, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 정접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 서로 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 제 1 내지 제 n 전원 역접속 보호부(123-2a~123-2n)의 제 1 내지 제 n P채널 FET(T2-a~T2-n)가 턴 온되어 전기 에너지 경로를 연결할 수 있다. 이때, LC필터를 포함하는 필터링부(120)는 정상으로서, 필터링 동작을 수행할 수 있다.
그리고, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 입력부(110)의 양의 입력 단자(+) 및 음의 입력 단자(-)에 역접속된 경우, 즉 전원의 양의 단자와 입력부(110)의 음의 입력 단자(-)가 연결되고, 전원의 음의 단자와 입력부(110)의 양의 입력 단자(+)가 서로 연결된 경우, 입력부(110)로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 제 1 내지 제 n 전원 역접속 보호부(123-2a~123-2n)의 제 1 내지 제 n P채널 FET(T2-a~T2-n)가 턴 오프되고, 제 1 내지 제 n 전원 역접속 보호부(123-2a~123-2n)의 제 1 내지 제 n P채널 FET(T2-a~T2-n)의 바디 다이오드(D2-a~D2-n)가 차단되어, 전기 에너지 경로를 차단할 수 있다. 이때, LC필터를 포함하는 필터링부(120)는 비정상으로서, 장치 및 시스템의 동작이 수행되지 않을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예들에 따른 필터 장치는 유극성(또는, 단극성)의 커패시터(일 예로, CAN type Al Capacitor)와 N채널 FET 또는 P채널 FET 조합으로 됨으로써, 전원(일 에로, 배터리 전원)의 전기 에너지가 정방향으로 필터 장치에 인가되는 경우 유극성(또는, 단극성)의 커패시터는 양방향의 충방전이 가능하게되고, 전원(일 에로, 배터리 전원)의 전기 에너지가 역방향으로 필터 장치에 인가되는 경우, N채널 FET 또는 P채널 FET가 턴 오프 되고, N채널 FET 또는 P채널 FET의 바디 다이오드에 의하여 역전압이 차단 되므로, 유극성의 커패시터에 역전압이 인가되지 않으며, 이를 통해 전기 에너지 경로 즉, 역전류 경로가 차단될 수 있다.
본 실시예들에 따른 필터 장치는 N채널 FET 또는 P채널 FET를 선택하여 사용할 수 있으며, 특히 π형태의 LC필터인 경우, N채널 FET 또는 P채널 FET는 1 차측 및 2 차측 중 적어도 하나에 사용될 수 있다.
본 실시예들에 따른 필터 장치는 CAN type 커패시터를 소손 모드가 Open이 되는 Hybrid 커패시터로 적용한다면, 고가의 Soft-termination MLCC 및 Open-mode MLCC의 대체가 가능할 수 있다.
π형태의 LC필터의 1차측 커패시터는 다수의 MLCC가 적용 될 수 있고, 이때 인덕터를 기준으로 1차측과 2차측에는 전원 역접속 내성을 확보하기 위하여 무극성의 MLCC를 사용함으로써, 재료비 상승을 야기할 수 있는데, 본 실시예들에 따른 필터 장치는 고가의 MLCC 소요량 저감을 통해 재료비 절감이 가능하고, 부가적으로 대용량 커패시터가 적용 됨에 따라, EMC π형태의 LC필터의 특성 향상이 가능하고, 레귤레이터 전원 입력 회로의 커패시터 용량 저감 및 재료비 절감이 가능하며, 인버터DC Link회로의 커패시터 용량 저감 및 재료비 절감이 가능하다.
도 10은 본 실시예들에 따른 조향 제어 장치를 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예들에 따른 조향 제어 장치(200)는 필터부(210) 및 조향 모터 전원부(220) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 본 실시예들에 따른 조향 제어 장치(200)는 전기 에너지를 필터링하는 필터부; 및 조향 모터 제어 신호를 바탕으로 필터링된 전기 에너지를 변환하여 어시스트 조향력을 생성하고, 어시스트 조향력에 기반하여 조향 모터를 제어하는 조향 모터 전원부를 포함하되, 필터부는, 전원과 연결되는 입력부; 및 입력부와 연결되고, 전기 에너지를 필터링하는 필터링부를 포함하되, 필터링부는, 커패시터부 및 전원 역접속 보호부를 포함하되, 입력부, 커패시터부 및 전원 역접속 보호부는 전기 에너지 경로를 형성하고, 전원 역접속 보호부는, 전원과 입력부의 연결 상태에 기반하여 전기 에너지 경로를 제어할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 필터부(210)는 도 1 내지 도 9를 참조하여 상술한 필터 장치(100)와 동일한 구성요소일 수 있다.
전원 역접속 보호부는 전원과 입력부가 정접속된 경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 전기 에너지 경로를 연결할 수 있다.
전원 역접속 보호부는 전원과 입력부가 역접속된 경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 전기 에너지 경로를 차단할 수 있다.
커패시터부는 유극성 커패시터를 포함할 수 있다.
전원 역접속 보호부는, 유극성 커패시터와 직렬로 연결되는 트랜지스터를 포함하되, 트랜지스터는 전원과 입력부가 정접속된 경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 턴 온되어, 전기 에너지 경로를 연결할 수 있다.
전원 역접속 보호부는, 상기 유극성 커패시터와 직렬로 연결되는 트랜지스터를 포함하되, 트랜지스터는, 전원과 입력부가 역접속된 경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 턴 오프되어, 전기 에너지 경로를 차단할 수 있다.
입력부는, 양의 입력 단자 및 음의 입력 단자를 포함하고, 커패시터부는, 유극성 커패시터를 포함하며, 전원 역접속 보호부는, 바디(body) 다이오드를 포함하는 N채널 FET을 포함하되, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 상기 입력부의 양의 입력 단자 및 입력 단자에 정접속된경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 상기 전원 역접속 보호부의 N채널 FET가 턴 온되어 전기 에너지 경로를 연결하고, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 상기 입력부의 양의 입력 단자 및 입력 단자에 역접속된 경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 상기 전원 역접속 보호부의 N채널 FET가 턴 오프되고, 바디(body) 다이오드가 차단되어, 전기 에너지 경로를 차단할 수 있다.
입력부의 양의 입력 단자는, 상기 유극성 커패시터의 양의 극성과 상기 N채널 FET의 게이트와 서로 연결되고, 입력부의 음의 입력 단자는, 상기 N채널 FET의 드레인과 서로 연결되며, 유극성 커패시터의 음의 극성과 상기 N채널 FET의 소스는 서로 연결되고, N채널 FET의 바디(body) 다이오드의 애노드는 상기 N채널 FET의 소스와 서로 연결되고, 상기 N채널 FET의 바디(body) 다이오드의 캐소드는 상기 N채널 FET의 드레인과 서로 연결될 수 있다.
전원 역접속 보호부는, 상기 입력부의 양의 입력 단자와 상기 N채널 FET 사이에 연결되는 전원 분배부를 더 포함하되, 상기 전원 분배부는 제 1 분배 저항 및 제 2 분배 저항을 포함하되, 상기 제 1 분배 저항은 상기 입력부의 양의 입력 단자와 상기 N채널 FET의 게이트 사이에 배치되고, 상기 제 2 분배 저항은 상기 N채널 FET의 게이트와 상기 N채널 FET의 소스 사이에 위치할 수 있다.
입력부는, 양의 입력 단자 및 음의 입력 단자를 포함하고, 상기 커패시터부는, 유극성 커패시터를 포함하며, 상기 전원 역접속 보호부는, 바디(body) 다이오드를 포함하는 P채널 FET을 포함하되, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 상기 입력부의 양의 입력 단자 및 입력 단자에 정접속된경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 상기 전원 역접속 보호부의 P채널 FET가 턴 온되어 전기 에너지 경로를 연결하고, 전원의 양의 단자 및 음의 단자가 상기 입력부의 양의 입력 단자 및 입력 단자에 역접속된 경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 상기 전원 역접속 보호부의 P채널 FET가 턴 오프되고, 상기 전원 역접속 보호부의 P채널 FET의 바디(body) 다이오드가 차단되어, 전기 에너지 경로를 차단할 수 있다.
상기 입력부의 양의 입력 단자는, 상기 P채널 FET의 드레인과 서로 연결되고, 상기 입력부의 음의 입력 단자는, 상기 P채널 FET의 게이트 및 상기 유극성 커패시터의 음의 극성과 서로 연결되며, 상기 유극성 커패시터의 양의 극성과 상기 P채널 FET의 소스는 서로 연결되고, 상기 P채널 FET의 바디(body) 다이오드의 애노드는 상기 P채널 FET의 드레인과 서로 연결되고, 상기 P채널 FET의 바디(body) 다이오드의 캐소드는 상기 P채널 FET의 소스와 서로 연결될 수 있다.
상기 전원 역접속 보호부는, 상기 입력부의 음의 입력 단자와 상기 P채널 FET 사이에 연결되는 전원 분배부를 더 포함하되, 상기 전원 분배부는 제 3 분배 저항 및 제 4 분배 저항을 포함하되, 상기 제 3 분배 저항은 상기 입력부의 음의 입력 단자와 상기 P채널 FET의 게이트 사이에 배치되고, 상기 제 4 분배 저항은 상기 P채널 FET의 게이트와 상기 P채널 FET의 소스 사이에 위치할 수 있다.
상기 필터링부는, 인덕터를 포함하는 인덕터부 및 저항을 포함하는 저항부 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 커패시터부가 제 1 커패시터부 및 제 2 커패시터부를 포함하고, 상기 필터링부가 인덕터부를 더 포함하는 경우, 상기 제 1 커패시터부, 제2 커패시터부 및 인덕터부는 π형태의 LC필터일 수 있다.
필터부(210)는 도 1 내지 도 9을 참조하여 상술한 필터 장치(100)에 대한 설명이 실질적으로 동일하게 적용될 수 있으므로, 이하에서 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
조향 모터 전원부(220)는 필터부(210)와 연결되어 필터링된 전기 에너지를 제공받을 수 있다. 조향 모터 전원부(220)는 컨트롤러부(250)와 연결되어 조향 모터 제어 신호를 제공받을 수 있다. 조향 모터 전원부(220)는 조향 모터 제어 신호를 바탕으로 필터링된 전기 에너지를 변환하여 어시스트 조향력을 생성하고, 어시스트 조향력에 기반하여 조향 모터를 제어할 수 있다.
예를 들어, 조향 모터 전원부(220)는 필터부(210)가 정상인 경우, 즉 전원과 필터부의 입력부가 정접속된 경우, 조향 모터 제어 신호를 바탕으로 필터링된 전기 에너지를 변환하여 어시스트 조향력을 생성하고, 어시스트 조향력에 기반하여 조향 모터를 제어할 수 있다. 한편, 조향 모터 전원부(220)는 필터부(210)가 비정상인 경우, 즉 전원과 필터부의 입력부가 역접속된 경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 필터부의 전원 역접속 보호부가 오픈되고, 동작이 정지될 수 있다.
또한, 조향 모터 전원부(220)는 게이트 드라이버(221), 인버터(222) 및 페이즈 디스커넥터(phase disconnector, PCO)(223) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
게이트 드라이버(221)는 컨트롤러부(250)로부터 조향 모터 제어 신호를 제공받고, 이를 기반으로 게이트 신호를 생성하여 인버터(222)로 제공할 수 있다. 인버터(222)는 게이트 신호에 따라 필터링부의 필터링된 전기 에너지를 변환하여 어시스트 조향력을 생성할 수 있다. 페이즈 디스커넥터(일 예로, 차단기 또는 단로기 등)(223)는 인버터(222)와 조향 모터 사이에 위치하여, 인버터(222)로부터 제공받은 어시스트 조향력을 조향 모터로 공급하거나 차단할 수 있다.
본 실시예들에 따른 조향 제어 장치(200)는 센서부(230), 통신부(240), 컨트롤러부(250), 컨트롤러 감시부(260) 및 동작 전원 변환부(270) 중 적어도 어느 하나를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
센서부(230)는 온도 센서(231), 전류 센서(232) 및 모터 위치 센서(233) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 조향 시스템(또는, 조향 제어 장치)에 대한 상태를 측정할 수 있다면, 어떠한 센서라도 포함할 수 있다.
온도 센서(231)는 조향 제어 장치의 온도를 측정하여 온도 정보를 컨트롤러부(250)로 제공할 수 있다. 또한, 전류 센서(232)는 조향 모터 전원부(220)에서 조향 모터로 제공되는 어시스트 전류(또는, 어시스트 조향력)를 측정하여 어시스트 전류 정보를 컨트롤러부(250) 제공할 수 있다. 또한, 모터 위치 센서(233)는 조향 모터의 위치를 측정하여 조향 모터의 위치 정보를 컨트롤러부(250)로 제공할 수 있다.
통신부(240)는 내부 통신부 및 외부 통신부 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 내부 통신부는, 조향 제어 장치가 복수개인 경우, 다른 조향 제어 장치와 연결되어 정보들을 서로 제공받거나 제공할 수 있다. 외부 통신부는 차량과 연결되어, 차량으로부터 차량의 상태 정보(일 예로, 차량의 속도 정보 등)를 제공받거나 차량으로 조향 시스템과 관련된 정보들을 제공할 수 있다.
컨트롤러부(250)는 조향 제어 장치의 각 구성요소와 연결되어 정보를 제공하거나 정보를 제공받아 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러부(250)는 조향 휠의 토크 정보, 조향 휠의 조향각 정보, 온도 정보, 어시스트 전류 정보, 조향 모터 위치 정보, 차량의 상태 정보(일 예로, 차량의 차속 정보), 전원과 입력부의 연결 상태 정보, 전원의 상태 정보, 단락(또는, 과전류) 상태 정보 및 조향 모터의 상태 정보 중 적어도 어느 하나의 정보에 기반하여, 조향 모터 제어 신호를 생성하여 게이트 드라이버로 제공하거나, 분리/연결 제어 신호(일 예로, 클러치 제어 신호)를 생성하여 분리/연결 기구로 제공할 수 있다.
컨트롤러부(250)는 마이크로 컨트롤러를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 프로그램을 처리(또는, 실행 및 연산) 할 수 있는 장치(또는, 컴퓨터)라면 어떠한 장치(또는, 컴퓨터)라도 포함할 수 있다.
컨트롤러 감시부(260)는 컨트롤러부(250)와 연결될 수 있다. 컨트롤러 감시부(260)는 컨트롤러부(250)의 동작 상태를 감시할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러부(250)는 워치독 신호를 컨트롤러 감시부(260)로 제공할 수 있다. 그리고, 컨트롤러 감시부(260)는 컨트롤러부(250)로부터 제공받은 워치독 신호에 기반하여 클리어 되거나, 리셋 신호를 생성하여 컨트롤러부(250로 제공할 수 있다.
컨트롤러 감시부(260)는 워치독을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 컨트롤러부를 감시할 수 있는 장치라면 어떠한 장치라도 포함할 수 있다. 특히, 워치독(watchdog은 데드라인 즉, 시작과 끝이 있는 윈도우(window) 워치독을 포함할 수 있다.
동작 전원 변환부(270)는 필터부(210)와 연결될 수 있다. 동작 전원 변환부(270)는 필터부(210)의 필터링된 전기 에너지를 변환하여 조향 어시스트 장치의 각 구성요소에 대한 동작 전압을 생성할 수 있다. 이러한 동작 전원 변환부(270)는 DC-DC 컨버터 및 레귤레이터(regulator) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 전원 보호 모듈의 출력을 변환하여 조향 제어 장치의 각 구성요소에 대한 동작 전압을 생성할 수 있다면 어떠한 장치라도 포함할 수 있다.
도 11은 본 실시예들에 따른 조향 시스템을 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 11를 참조하면, 본 실시예들에 따른 조향 시스템(300)은 조향 장치(310) 및 조향 어시스트 장치(320) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
조향 장치(310)는 조향 휠(steering wheel)(314)에 가한 조향력(또는, 회전력 등)을 바탕으로 바퀴(wheel)(315)의 조향각을 변화시킬 수 있다. 이러한 조향 장치(310)는 입력측 기구(311) 및 출력측 기구(312) 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 조향 장치(310)는 분리/연결 기구(313) 등을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
입력측 기구(311)는 조향 휠(314)과 연결될 수 있다. 입력측 기구(311)는 조향 휠(314)의 회전 방향 또는 조향 휠(314)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전할 수 있다. 이러한 입력측 기구(311)는 조향 휠(314)과 연결되는 조향 축 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 조향 휠의 회전 방향 또는 조향 휠의 회전 방향과 반대 방향으로 회전할(또는, 움직일) 수 있다면 어떠한 기구(또는, 장치)라도 포함할 수 있다.
출력측 기구(312)는 전기적 및 기계적 중 적어도 어느 하나에 의해 입력측 기구(311)와 연결될 수 있다. 출력측 기구(312)는 바퀴(315)와 연결되어, 바퀴(315)의 조향각(또는, 움직임 등)을 변화시킬 수 있다. 이러한 출력측 기구(312)는 피니언(pinion), 랙(rack), 타이 로드(tie rod) 및 너클 암(knuckle arm) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 바퀴의 조향각(또는, 움직임 등)을 변화시킬 수 있다면 어떠한 기구(또는, 장치)라도 포함할 수 있다.
분리/연결 기구(313)는 입력측 기구(311) 및 출력측 기구(312)와 연결될 수 있다. 분리/연결 기구(313)는 입력측 기구(311)와 출력측 기구(312)를 기계적 또는 전기적으로 연결 또는 분리시킬 수 있다. 이러한 분리/연결 기구(313)는 클러치를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 입력측 기구와 출력측 기구를 기계적 또는 전기적으로 연결 또는 분리시킬 수 있다면 어떠한 기구(또는, 장치)라도 포함할 수 있다.
본 실시예들에 따른 조향 장치(310)는 입력측 기구와 출력측 기구가 기계적으로 연결된 형태의 조향 장치, 입력측 기구와 출력측 기구가 전기적으로 연결된 형태의 조향 장치(또는, Steer by wire, SbW) 및 입력측 기구와 출력측 기구가 분리/연결 기구와 연결된 형태의 조향 장치(또는, 클러치를 포함하는 SbW) 중 적어도 하나의 조향 장치를 포함할 수 있다.
한편, 조향 휠(314)과 바퀴(315)는 조향 장치(310)에 포함되지 않는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 조향 장치(310)에 포함될 수 있다.
조향 어시스트 장치(320)는 조향 장치(310)와 연결될 수 있다. 조향 어시스트 장치(320)는 조향 장치(310)로 어시스트 조향력을 제공할 수 있다. 조향 어시스트 장치(320)는 ECU(Electronic Control Unit)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 전자적으로 제어할 수 있는 장치(또는, 시스템)라면 어떠한 제어 장치(또는, 시스템)라도 포함할 수 있다.
본 실시예들에 따른 조향 어시스트 장치(320)는 전원(321), 조향 제어 모듈(322), 조향 모터(323) 및 센서 모듈(324) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
전원(321)은 직류 전원 및 교류 전원 중 적어도 하나의 전원을 포함할 수 있다. 특히, 직류 전원은 배터리 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 직류를 제공할 수 있다면 어떠한 전원이라도 포함할 수 있다.
조향 제어 모듈(322)은 전원(321)과 연결될 수 있다. 조향 제어 모듈(322)은 전원(321)으로부터 전기 에너지를 제공받고, 전기 에너지의 노이즈를 필터링하며, 조향 모터 제어 신호를 바탕으로 필터링된 전기 에너지를 변환하여 어시스트 조향력을 생성하고, 어시스트 조향력에 기반하여 조향 모터(323)를 제어할 수 있다.
여기서, 조향 제어 모듈(322)은 도 10을 참조하여 상술한 조향 제어 장치(200)에 대한 설명이 실질적으로 동일하게 적용될 수 있으므로, 이하에서 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
센서 모듈(324)은 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다.
여기서, 센서는 조향 토크 센서(324-1) 및 조향 각 센서(324-2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 차량의 상태 및 차량의 조향 상태를 측정할 수 있다면 어떠한 센서라도 포함할 수 있다.
조향 토크 센서(324-1)는 조향 휠의 조향 토크를 측정하여 조향 휠의 토크 정보를 조향 제어 모듈(322)로 제공할 수 있다. 또한, 조향 각 센서(324-2)는 조향 휠의 조향 각을 측정하여 조향 휠의 조향 각 정보를 조향 제어 모듈(322)로 제공할 수 있다.
조향 제어 모듈(322)은 조향 토크 정보 및 조향 각 정보 중 적어도 어느 하나의 정보에 기반하여 조향 모터 제어 신호를 생성하고, 조향 모터 제어 신호에 따라 필터링된 전기 에너지를 변환하여 어시스트 조향력를 생성하며, 어시스트 조향력에 기반하여 조향 모터(323)를 제어할 수 있다.
조향 모터(323)는 조향 제어 모듈(322)과 연결될 수 있다. 조향 모터(323)는 조향 제어 모듈(322)로부터 제공되는 어시스트 조향력에 기반하여 동작하여 조향 장치(310)의 조향을 어시스트할 수 있다.
조향 모터(323)는 싱글 와인딩(single winding) 타입 모터 및 듀얼 와인딩(dual winding) 타입 모터 중 적어도 어느 하나의 모터를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 조향 장치의 조향을 어시스트할 수 있다면 어떠한 모터라도 포함할 수 있다.
조향 모터(323)는 3상 타입 모터 및 5상 타입 모터 중 적어도 어느 하나의 모터를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 조향 장치의 조향을 어시스트할 수 있다면 어떠한 모터라도 포함할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 필터 장치
200: 조향 제어 장치
300: 조향 시스템

Claims (18)

  1. 전원과 연결되는 입력부; 및
    입력부와 연결되고, 전기 에너지를 필터링하는 필터링부를 포함하되,
    상기 필터링부는, 커패시터부 및 전원 역접속 보호부를 포함하되,
    상기 입력부, 커패시터부 및 전원 역접속 보호부는 전기 에너지 경로를 형성하고,
    상기 전원 역접속 보호부는, 전원과 입력부의 연결 상태에 기반하여 전기 에너지 경로를 제어하되,
    상기 커패시터부는, 유극성 커패시터를 포함하고,
    상기 전원 역접속 보호부는, 상기 유극성 커패시터와 직렬로 연결되는 트랜지스터를 포함하되,
    상기 트랜지스터는,
    전원과 입력부가 정접속된 경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 턴 온되어, 전기 에너지 경로를 연결하거나, 또는,
    전원과 입력부가 역접속된 경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 턴 오프되어, 전기 에너지 경로를 차단하는 필터 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력부는, 양의 입력 단자 및 음의 입력 단자를 포함하고,
    상기 전원 역접속 보호부의 트랜지스터는, 바디(body) 다이오드를 포함하는 N채널 FET을 포함하되,
    전원의 양의 단자 및 음의 단자가 상기 입력부의 양의 입력 단자 및 입력 단자에 정접속된경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 상기 전원 역접속 보호부의 N채널 FET가 턴 온되어 전기 에너지 경로를 연결하고,
    전원의 양의 단자 및 음의 단자가 상기 입력부의 양의 입력 단자 및 입력 단자에 역접속된 경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 상기 전원 역접속 보호부의 N채널 FET가 턴 오프되고, 바디(body) 다이오드가 차단되어, 전기 에너지 경로를 차단하는 필터 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 입력부의 양의 입력 단자는, 상기 유극성 커패시터의 양의 극성과 상기 N채널 FET의 게이트와 서로 연결되고,
    상기 입력부의 음의 입력 단자는, 상기 N채널 FET의 드레인과 서로 연결되며,
    상기 유극성 커패시터의 음의 극성과 상기 N채널 FET의 소스는 서로 연결되고,
    상기 N채널 FET의 바디(body) 다이오드의 애노드는 상기 N채널 FET의 소스와 서로 연결되고, 상기 N채널 FET의 바디(body) 다이오드의 캐소드는 상기 N채널 FET의 드레인과 서로 연결되는 필터 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전원 역접속 보호부는, 상기 입력부의 양의 입력 단자와 상기 N채널 FET 사이에 연결되는 전원 분배부를 더 포함하되,
    상기 전원 분배부는 제 1 분배 저항 및 제 2 분배 저항을 포함하되,
    상기 제 1 분배 저항은 상기 입력부의 양의 입력 단자와 상기 N채널 FET의 게이트 사이에 배치되고, 상기 제 2 분배 저항은 상기 N채널 FET의 게이트와 상기 N채널 FET의 소스 사이에 배치되는 필터 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력부는, 양의 입력 단자 및 음의 입력 단자를 포함하고,
    상기 전원 역접속 보호부의 트랜지스터는, 바디(body) 다이오드를 포함하는 P채널 FET을 포함하되,
    전원의 양의 단자 및 음의 단자가 상기 입력부의 양의 입력 단자 및 입력 단자에 정접속된경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 상기 전원 역접속 보호부의 P채널 FET가 턴 온되어 전기 에너지 경로를 연결하고,
    전원의 양의 단자 및 음의 단자가 상기 입력부의 양의 입력 단자 및 입력 단자에 역접속된 경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 상기 전원 역접속 보호부의 P채널 FET가 턴 오프되고, 상기 전원 역접속 보호부의 P채널 FET의 바디(body) 다이오드가 차단되어, 전기 에너지 경로를 차단하는 필터 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 입력부의 양의 입력 단자는, 상기 P채널 FET의 드레인과 서로 연결되고,
    상기 입력부의 음의 입력 단자는, 상기 P채널 FET의 게이트 및 상기 유극성 커패시터의 음의 극성과 서로 연결되며,
    상기 유극성 커패시터의 양의 극성과 상기 P채널 FET의 소스는 서로 연결되고,
    상기 P채널 FET의 바디(body) 다이오드의 애노드는 상기 P채널 FET의 드레인과 서로 연결되고, 상기 P채널 FET의 바디(body) 다이오드의 캐소드는 상기 P채널 FET의 소스와 서로 연결되는 필터 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전원 역접속 보호부는, 상기 입력부의 음의 입력 단자와 상기 P채널 FET 사이에 연결되는 전원 분배부를 더 포함하되,
    상기 전원 분배부는 제 3 분배 저항 및 제 4 분배 저항을 포함하되,
    상기 제 3 분배 저항은 상기 입력부의 음의 입력 단자와 상기 P채널 FET의 게이트 사이에 배치되고, 상기 제 4 분배 저항은 상기 P채널 FET의 게이트와 상기 P채널 FET의 소스 사이에 배치되는 필터 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터링부는,
    인덕터를 포함하는 인덕터부 및 저항을 포함하는 저항부 중 적어도 하나를 더 포함하는 필터 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 커패시터부가 제 1 커패시터부 및 제 2 커패시터부를 포함하고,
    상기 필터링부가 인덕터부를 더 포함하는 경우,
    상기 제 1 커패시터부, 제2 커패시터부 및 인덕터부는 π형태의 LC필터인 필터 장치.
  15. 전기 에너지를 필터링하는 필터부; 및
    조향 모터 제어 신호를 바탕으로 필터링된 전기 에너지를 변환하여 어시스트 조향력을 생성하고, 어시스트 조향력에 기반하여 조향 모터를 제어하는 조향 모터 전원부를 포함하되,
    상기 필터부는,
    전원과 연결되는 입력부; 및
    입력부와 연결되고, 전기 에너지를 필터링하는 필터링부를 포함하되,
    상기 필터링부는, 커패시터부 및 전원 역접속 보호부를 포함하되,
    상기 입력부, 커패시터부 및 전원 역접속 보호부는 전기 에너지 경로를 형성하고,
    상기 전원 역접속 보호부는, 전원과 입력부의 연결 상태에 기반하여 전기 에너지 경로를 제어하되,
    상기 커패시터부는, 유극성 커패시터를 포함하고,
    상기 전원 역접속 보호부는, 상기 유극성 커패시터와 직렬로 연결되는 트랜지스터를 포함하되,
    상기 트랜지스터는,
    전원과 입력부가 정접속된 경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 턴 온되어, 전기 에너지 경로를 연결하거나, 또는,
    전원과 입력부가 역접속된 경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 턴 오프되어, 전기 에너지 경로를 차단하는 조향 제어 장치.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 입력부는, 양의 입력 단자 및 음의 입력 단자를 포함하고,
    상기 전원 역접속 보호부의 트랜지스터는, 바디(body) 다이오드를 포함하는 P채널 FET을 포함하되,
    전원의 양의 단자 및 음의 단자가 상기 입력부의 양의 입력 단자 및 입력 단자에 정접속된경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 상기 전원 역접속 보호부의 P채널 FET가 턴 온되어 전기 에너지 경로를 연결하고,
    전원의 양의 단자 및 음의 단자가 상기 입력부의 양의 입력 단자 및 입력 단자에 역접속된 경우, 입력부로부터 제공되는 전기 에너지에 의해 상기 전원 역접속 보호부의 P채널 FET가 턴 오프되고, 상기 전원 역접속 보호부의 P채널 FET의 바디(body) 다이오드가 차단되어, 전기 에너지 경로를 차단하는 조향 제어 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 입력부의 양의 입력 단자는, 상기 P채널 FET의 드레인과 서로 연결되고,
    상기 입력부의 음의 입력 단자는, 상기 P채널 FET의 게이트 및 상기 유극성 커패시터의 음의 극성과 서로 연결되며,
    상기 유극성 커패시터의 양의 극성과 상기 P채널 FET의 소스는 서로 연결되고,
    상기 P채널 FET의 바디(body) 다이오드의 애노드는 상기 P채널 FET의 드레인과 서로 연결되고, 상기 P채널 FET의 바디(body) 다이오드의 캐소드는 상기 P채널 FET의 소스와 서로 연결되는 조향 제어 장치.
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