KR20150019187A - Vehicle Power Supplying Apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a vehicle power supply apparatus and, more specifically, to a vehicle power supply apparatus to generate a three-phase alternating current power using different carrier frequencies. To accomplish the above purpose, the vehicle power supply apparatus according to an embodiment of the present invention comprises: a motor to drive the vehicle; a battery to supply power to the motor; an inverter positioned between the motor and the battery, and supplying the power to the motor when converting direct current power from the battery into the three-phase alternating current power (U, V, and W) based on the different carrier frequencies; and a PWM switching controller providing the different carrier frequencies for the inverter.

Description

차량 전원 공급 장치{ Vehicle Power Supplying Apparatus}Vehicle Power Supply Apparatus [0001]

본 발명은 차량 전원 공급 장치에 대한 것으로, 특히, 서로 다른 캐리어 주파수를 이용하여 3상의 교류 전원을 생성하기 위한 차량 전원 공급 장치에 대한 것이다.
The present invention relates to a vehicle power supply, and more particularly to a vehicle power supply for generating three-phase AC power using different carrier frequencies.

종래부터 엔진에 의한 구동이나 회생에 의하여 발전을 행하는 발전기와, 배터리로부터의 전력에 의하여 작동하여 구동륜을 구동하는 모터를 가지는 하이브리드 전기 자동차나 이 하이브리드 자동차를 포함하는 전기 자동차에는, 니켈 수소 전지나BACKGROUND ART [0002] Conventionally, a hybrid electric vehicle including a generator that performs power generation by driving or regeneration by an engine, and a motor that operates by electric power from the battery to drive a drive wheel, and an electric vehicle including the hybrid vehicle,

리튬 이온 전지 등의 모터 구동용 2차 전지(즉, 배터리)가 사용되고 있다.A secondary battery (i.e., battery) for driving a motor such as a lithium ion battery is used.

직류 배터리 전원을 이용하여 전기자동차 구동모터에 필요한 3상 전원을 만들기 위해서는 인버터는 3개의 IGBT를 이용하여 운전에 필요한 3개의 상이 다른 교류 전원을 생성해야 한다. In order to make the three-phase power required for the electric vehicle drive motor by using the DC battery power, the inverter must use three IGBTs to generate three different AC power sources for operation.

3개의 IGBT 소자를 이용하여 캐리어 주파수(고주파 8kHz) 간격으로 직류 전원을 on-off 하여 3 상의 교류 전원을 생성하는 것은 캐리어 주파수의 전자기 가진원을 만들게 되고, 모든 인버터 운전 모터와 인버터는(전기구동모터를 포함하는) 캐리어 주파수에 해당하는 인버터 스위칭 주파수의 소음 문제를 가지고 있다.Using three IGBT elements to generate three-phase AC power by turning on and off the DC power at carrier frequency (high frequency 8 kHz) creates an electromagnetic source of carrier frequency, and all inverter operation motors and inverters The motor has a noise problem at the inverter switching frequency corresponding to the carrier frequency).

이러한 모터 소음 또는 인버터 소음 저감을 위해서 인버터의 캐이싱을 두껍게 하거나 흡음 소재를 사용하고, 모터의 하우징을 두껍게 하여 소음을 저감시키기도 한다.In order to reduce motor noises or inverter noises, thickening of the inverter or use of sound absorbing materials, the housing of the motor is thickened to reduce the noise.

인버터 스위칭 소음 관련 또 다른 소음 저감 방안으로는 스위칭 주파수를 고주파 10kHz 이상으로 하여 소음을 작게 하기도 한다. 하지만 고주파로 하면 할수록 효율이 떨어져서 바람직한 방법은 아니다.Inverter Switching Noise Another noise reduction method is to reduce the noise by setting the switching frequency higher than 10kHz. However, the higher the frequency, the less efficient it is.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에서는 3상 전원 생성을 위해서 사용 되는 각상 (U, V, W)의 스위칭 소자 IGBT에 각각 다른 캐리어 주파수를 사용하여 소음원 자체를 줄이는 방식을 제안하였다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to reduce noise sources themselves by using different carrier frequencies for switching elements IGBT of each phase (U, V, W) .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 전원 공급 장치는 차량을 구동하기 위한 모터, 상기 모터에 전원을 공급하기 위한 배터리, 상기 모터와 상기 배터리와의 사이에서 상기 배터리로부터 공급되는 직류 전원을 서로 다른 캐리어 주파수에 근거하여 3상(U, V, W)의 교류 전원으로 변환하여 상기 모터에 전원을 공급하는 인버터, 그리고, 상기 인버터에 상기 서로 다른 캐리어 주파수를 제공하는 PWM 스위칭을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vehicle power supply apparatus including a motor for driving a vehicle, a battery for supplying power to the motor, An inverter for converting a DC power source into an AC power source of three phases (U, V, W) based on different carrier frequencies to supply power to the motor, and PWM switching for providing the inverter with the different carrier frequencies And the like.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 인버터 스위칭 주파수는 낮게 할수록 효율을 개선할 수 있는데 스위칭 주파수를 낮게 하면 소음 문제로 현실적으로 낮게 할 수 없다. 그러나, 3개의 다른 스위칭 주파수를 사용하면 가진력의 크기가 1/3 수준으로 낮아져서 소음이 현저히 낮아지는 효과가 있다. 이는 전기차 효율을 향상시킬 수 있으며, 전기차 구동부(인버터, 구동 모터) 등의 소음을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.According to various embodiments of the present invention, efficiency can be improved by lowering the inverter switching frequency. However , if the switching frequency is lowered , the inverter can not be lowered in reality due to the noise problem. However, when three different switching frequencies are used, the magnitude of the excitation force is reduced to 1/3 level, and the noise is remarkably lowered. This can improve the efficiency of the electric vehicle and reduce the noise of the electric vehicle driving unit (inverter, driving motor) and the like.

또한, 인버터 스위칭 주파수 소음을 줄이기 위해 하우징 또는 케이스를 두껍게 하거나 흡음제 등을 사용할 필요가 없으므로 자동차를 경량화하는데 기여할 수 있다.In addition, since it is not necessary to thicken the housing or the case or to use a sound absorbing agent in order to reduce inverter switching frequency noise, it can contribute to lightening the automobile.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터의 구동 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 도 1에 도시된 인버터의 상세 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing a drive system of a motor according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a detailed configuration of the inverter shown in FIG. 1 according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms " comprises, " and / or "comprising" refer to the presence or absence of one or more other components, steps, operations, and / Or additions.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모터의 구동 시스템을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing a drive system of a motor according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 차량(특히 전자동 파워 스티어링 시스템)을 구동하기 위한 모터(12), 상기 모터(12)에 전원을 공급하기 위한 배터리(10), 상기 배터리(10)와 상기 모터(12) 사이에서 상기 배터리(10)로부터 공급되는 직류 전원을 PWM 스위칭(40)로부터 인가되는 서로 다른 캐리어 주파수에 근거하여 3상(U, V, W)의 교류 전원으로 변환하여 상기 모터(12)에 전원을 공급하는 인버터(20), 상기 인버터(20)에 상기 서로 다른 캐리어 주파수를 제공하는 PWM 스위칭(40)을 포함하여 구성된다.1, a motor 12 for driving a vehicle (particularly a fully automatic power steering system), a battery 10 for supplying power to the motor 12, a battery 10 for supplying power to the motor 12, Converts the DC power supplied from the battery 10 to AC power of three phases (U, V, W) based on different carrier frequencies applied from the PWM switching 40, And a PWM switching unit 40 for providing the inverter 20 with the different carrier frequencies.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 도 1에 도시된 인버터의 상세 구성을 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing a detailed configuration of the inverter shown in FIG. 1 according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 인버터(20)는 배터리 전원 또는 정류기를 통과한 전원이 인가되는 IGBT 또는 FET 소자(21)를 포함하고, PWM 스위칭(40)은 서로 다른 캐리어 주파수들을 생성하고, 상기 IGBT 또는 FET(21)에 인가한다.2, inverter 20 includes an IGBT or FET device 21 that is powered by battery power or a rectifier, PWM switching 40 generates different carrier frequencies, and the IGBT or FET FET 21 as shown in FIG.

이러한 구성에 의해 3상 전원이 만들어지는 과정을 간단히 설명한다. A brief description of the process by which a three-phase power source is produced by this configuration will be described.

인버터(12)는 배터리의 양극 전원 라인에 병렬로 제1전극이 연결된 3개의 스위치(Q1, Q2, Q3)로 이루어진 제1스위치 및 배터리의 음극 전원 라인에 병렬로 제2전극이 연결된 3개의 스위치(Q4, Q5, Q6)로 이루어진 제2스위치를 포함하고, 상기 제1스위치의 제2전극 및 상기 제2스위치의 제1전극은 상호 연결되고, 또한 제1스위치의 제2전극과 제2스위치의 제1전극에 각각 연결되어 구동모터에 3상 전원을 인가하는 모터 전원 라인으로 이루어져 있다.The inverter 12 includes a first switch composed of three switches Q1, Q2 and Q3 connected in parallel to the positive power supply line of the battery and three switches Q1, Q2 and Q3 connected in parallel to the negative power supply line of the battery. (Q4, Q5, Q6), the second electrode of the first switch and the first electrode of the second switch are interconnected, and the second electrode of the first switch and the second switch of the second switch And a motor power supply line connected to the first electrode of the driving motor to apply three-phase power to the driving motor.

상기 제1 스위치에 인가되는 스위칭 제어 신호(PWM 스위칭으로부터의 제어 신호)에 근거하여 Q1, Q2, Q3가 스위칭되는 시점은 서로 동일한 간격이 아니라 서로 다른 간격으로 온 또는 오프되어진다.Q1, Q2, and Q3 are switched on or off at different intervals, not at the same interval, based on the switching control signal (control signal from PWM switching) applied to the first switch.

인버터(20)의 제1스위치 (Q1, Q2, Q3)중 스위치(Q1)의 게이트 신호가 온이고, 나머지 스위치(Q2, Q3)의 게이트 신호는 모두 오프가 된다. 그러면, 스위치(Q1)를 통한 배터리의 전원이 모터(12)에 공급된다. 이때, 제2스위치(Q4, Q5, Q6)중 스위치(Q4)의 게이트 신호는 오프되고, 스위치(Q5, Q6)의 게이트 신호는 모두 온된다. 따라서, 구동 모터(12)로부터 스위치(Q5, Q6)를 통하여 배터리까지 폐회로가 형성된다.The gate signal of the switch Q1 of the first switches Q1, Q2 and Q3 of the inverter 20 is on and the gate signals of the remaining switches Q2 and Q3 are all off. Then, the power of the battery through the switch Q1 is supplied to the motor 12. [ At this time, the gate signal of the switch Q4 among the second switches Q4, Q5, and Q6 is turned off, and the gate signals of the switches Q5 and Q6 are all turned on. Therefore, a closed circuit is formed from the drive motor 12 to the battery through the switches Q5 and Q6.

상기 제1 스위치와 마찬가지로 상기 제2 스위치에 인가되는 스위칭 제어 신호(PWM 스위칭으로부터의 제어 신호)에 근거하여 Q4, Q5, Q6가 스위칭되는 시점은 서로 동일한 간격이 아니라 서로 다른 간격으로 온 또는 오프되어진다.Q4, Q5, and Q6 are switched at the same time intervals based on the switching control signal (control signal from PWM switching) applied to the second switch, like the first switch, are turned on or off at different intervals Loses.

이러한 과정이 반복됨으로써, 3상의 전원이 순차적으로 구동 모터에 공급된다.By repeating this process, the power of three phases is sequentially supplied to the drive motor.

이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiments of the present invention described above are not only implemented by the apparatus and method but may be implemented through a program for realizing the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded, The embodiments can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the embodiments described above.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. The present invention is not limited to the drawings, and all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made.

10 : 배터리
20 : 인버터
30 : 모터
40 : PWM 스위칭10: Battery
20: Inverter
30: Motor
40: PWM switching

Claims (4)

차량을 구동하기 위한 모터;
상기 모터에 전원을 공급하기 위한 배터리;
상기 모터와 상기 배터리와의 사이에서 상기 배터리로부터 공급되는 직류 전원을 서로 다른 캐리어 주파수에 근거하여 3상(U, V, W)의 교류 전원으로 변환하여 상기 모터에 전원을 공급하는 인버터; 그리고,
상기 인버터에 상기 서로 다른 캐리어 주파수를 제공하는 PWM 스위칭을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 전원 공급 장치.A motor for driving the vehicle;
A battery for supplying power to the motor;
An inverter for converting a DC power supplied from the battery between the motor and the battery into AC power of three phases (U, V, W) based on different carrier frequencies to supply power to the motor; And,
And PWM switching to provide the inverter with the different carrier frequencies. 제 1 항에 있어서, 상기 인버터는
상기 배터리의 양극 전원 라인에 병렬로 제1전극이 연결된 3개의 스위치(Q1, Q2, Q3)로 이루어진 제1스위치 및 상기 배터리의 음극 전원 라인에 병렬로 제2전극이 연결된 3개의 스위치(Q4, Q5, Q6)로 이루어진 제2스위치를 포함하고, 상기 제1스위치의 제2전극 및 상기 제2스위치의 제1전극은 상호 연결되고, 또한 제1스위치의 제2전극과 제2스위치의 제1전극에 각각 연결되어 구동모터에 3상 전원을 인가하는 모터 전원 라인을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 전원 공급 장치.2. The inverter according to claim 1, wherein the inverter
A first switch made up of three switches Q1, Q2 and Q3 connected in parallel to the positive power supply line of the battery and three switches Q4, Q2 and Q3 connected in parallel to the negative power supply line of the battery, Q5, and Q6, wherein the second electrode of the first switch and the first electrode of the second switch are interconnected, and the first electrode of the first switch and the first electrode of the second switch And a motor power supply line connected to the electrodes to apply three-phase power to the drive motor. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 스위치에 인가되는 스위칭 제어 신호(PWM 스위칭으로부터의 제어 신호)에 근거하여 Q1, Q2, Q3가 스위칭되는 시점은 서로 다른 간격으로 온 또는 오프되는 것을 특징으로 하는 차량 전원 공급 장치.3. The vehicle according to claim 2, characterized in that the switching points Q1, Q2 and Q3 are switched on or off at different intervals based on the switching control signal (control signal from PWM switching) applied to the first switch Power supply. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 스위치에 인가되는 스위칭 제어 신호(PWM 스위칭으로부터의 제어 신호)에 근거하여 Q4, Q5, Q6가 스위칭되는 시점은 서로 다른 간격으로 온 또는 오프되는 것을 특징으로 하는 차량 전원 공급 장치.
3. The vehicle according to claim 2, wherein the switching points of Q4, Q5 and Q6 are switched on or off at different intervals based on a switching control signal (control signal from PWM switching) applied to the second switch Power supply.
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