KR20150019224A - Apparatus and Method for detecting short circuit of inverter system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인버터 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전기 차량용 인버터 시스템의 고전압 출력 케이블 단락 검지 방법을 효율적으로 개선하여 모터 내부의 절연 성능 저하에 의한 인버터 출력 케이블선간 단락을 적시에 검지하고 출력을 신속하게 차단함으로써 고전압 케이블 간 단락에 의한 과전류 발생시 인버터의 소손을 방지하여 전기 차량의 안전 및 내구 성능을 강화하는 인버터 시스템의 단락 검지 장치 및 방법에 대한 것이다.The present invention relates to an inverter system, and more particularly, to an inverter system for an electric vehicle, which efficiently improves the detection method of a high-voltage output cable short-circuit, thereby timely detecting short- The present invention relates to an apparatus and a method for short-circuit detection of an inverter system for preventing the burn-in of an inverter when an over-current is generated by short-circuiting between high-voltage cables, thereby enhancing safety and durability of an electric vehicle.
전기 차량에는 구동수단으로 영구자석형 모터가 적용된다. 이러한 영구자석형 모터는 제어기의 PWM(Pulse Width Modulation)신호에 의해 직류전압을 3상 전압으로 변환시키는 인버터로부터 전력 케이블을 통해 전달되는 전압 및/또는 전류에 의해 구동된다.A permanent magnet type motor is applied to the electric vehicle as a driving means. This permanent magnet type motor is driven by a voltage and / or a current that is transmitted through a power cable from an inverter that converts a DC voltage to a three-phase voltage by a PWM (Pulse Width Modulation) signal of the controller.
따라서, 인버터에서 출력되는 3상 전압을 모터에 공급하는 전력 케이블에 문제가 발생하는 경우 모터 구동이 원활히 이루어지지 않을 뿐만 아니라 고압, 고전류가 인버터에 유기되어 인버터를 파손시키는 치명적인 문제점이 발생된다.Therefore, when a problem occurs in the power cable for supplying the three-phase voltage output from the inverter to the motor, the motor is not driven smoothly, and the inverter is damaged due to the high voltage and high current being induced in the inverter.
또한, 모터에 동력을 전달하는 전력 케이블간에 단락이 발생되는 경우 큰 맥동 토크를 발생시켜 운전 불안전성을 발생시켜 사고 발생의 원인으로 작용하고, 모터와 기계적으로 연결된 기계부품을 파손시키게 된다.In addition, when a short circuit occurs between the power cables that transmit power to the motor, a large pulsating torque is generated to cause operation inconsistency, which causes the occurrence of an accident and damages mechanical parts mechanically connected to the motor.
특히, 전력 케이블간에 단락이 발생하는 경우 인버터를 구성하는 전력소자에 큰 전류가 도통되어 신속한 전류 차단이 이루어지지 않는 경우 전력소자의 열적 파괴를 발생시키게 된다.Particularly, when a short circuit occurs between the power cables, if a large current is conducted to the power devices constituting the inverter and rapid current interruption can not be performed, the power devices are thermally broken.
일반적인 케이블 단락 센싱방법은, 모터 구동 전에 인버터에 순차적인 스위칭 시퀀스를 인가하여 각 상별(U,V,W) 전류를 측정하고, 측정된 각 상별(U,V,W) 전류에서 과전류가 센싱되는 경우 해당 전력 케이블에 단락이 발생한 것으로 판정하고 있다.A common cable short-circuit sensing method is to measure the current (U, V, W) of each phase by applying a sequential switching sequence to the inverter before driving the motor and to measure the current It is determined that a short circuit has occurred in the corresponding power cable.
이러한 케이블 단락 센싱 방법의 한 예를 보여주는 도면이 도 1 내지 도 4에 도시된다. 이중 도 1은 전기 차량의 인버터 출력 케이블 단선을 검지하기 위한 제어 및 입력 구조를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, CPU(110), CPU로부터 구동 신호를 전송받아 출력 전류를 생성하는 인버터(120)와, 인버터의 출력단에 구성된 U상 V상 W상 출력 케이블 커넥터(130,140,150)와, U,V,W 출력 전류센싱을 위한 전류센서(160,170,180)와, 모터(190) 등으로 구성된다.1 to 4 show an example of such a cable short-circuit sensing method. 1 is a view showing a control and input structure for detecting disconnection of an inverter output cable of an electric vehicle. 1, a U-phase V-phase W phase
도 2는 전기 차량의 인버터 고전압 출력 케이블 단락 검지 순서도이다. 인버터(120)는 전류센서(160,170,180)로부터 센싱된 전류값을 입력 전압이 기준 전압보다 높은 지를 비교하여 과전류가 흘렀음을 감지한다(①,②).2 is a flowchart of the detection of an inverter high voltage output cable short circuit of an electric vehicle. The
과전류가 흐르는 시간 ΔT를 비교하여 인버터 출력 케이블 단락에 의한 과전류인지 출력 케이블은 정상이고 제어 오류에 의한 과전류인지를 판단하여 출력 케이블 단락을 검지한다(③ 내지 ⑤).(③ to ⑤). It is judged whether the overcurrent or overcurrent caused by the short-circuit of the inverter output cable is normal and the overcurrent due to the control error is detected.
도 3은 도 2에 따른 전류센서로부터 센싱된 U,V,W상의 전류파형을 보여주는 도면이고, 도 4는 도 2에 따른 전압 파형을 보여주는 도면이다. 즉, 과전류(예를 들면 300A, 400A, 500A를 들 수 있음)가 발생하더라도 센싱 출력 전압이 4.5V만 출력된다.FIG. 3 is a view showing the current waveforms of the U, V, and W phases sensed from the current sensor according to FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram showing a voltage waveform according to FIG. That is, even when an overcurrent (for example, 300A, 400A, or 500A) occurs, only the sensing output voltage is 4.5V.
하지만, 전류센서의 출력 지연 시간과 노이즈로부터 스위칭 노이즈 제거를 위한 로우패스필터의 영향으로 ΔT를 정확하게 산정하기가 어렵다. 따라서, 고전압 케이블 단락을 정밀하게 센싱해내기 어려운 단점이 있다.However, it is difficult to accurately calculate DELTA T due to the influence of the low-pass filter for eliminating the switching noise from the output delay time of the current sensor and the noise. Therefore, there is a disadvantage that it is difficult to precisely sense a high-voltage cable short circuit.
또한, 고전압 출력 케이블선 간 단락시 순간적으로 엄청난 과전류가 흐르게 되고, 좀 더 신속하고 정확한 감지를 하기 위해서는 작게는 수백 암페어에서 크게는 수천 암페어의 전류 센싱이 가능한 전류센서를 장착해야 한다. 그런데, 전류 센싱 범위가 큰 고성능 전류센서일수록 비싸다는 단점이 있다.In addition, a huge overcurrent flows instantaneously during a short-circuit between high-voltage output cables, and a current sensor capable of sensing currents from a few hundred amperes to a few thousand amperes for smaller, faster and more precise sensing. However, there is a disadvantage that a higher performance current sensor having a larger current sensing range is more expensive.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 모터 내부의 절연 성능 저하에 의한 인버터 출력 케이블선간 단락을 적시에 검지하고 출력을 신속하게 차단하여 전기 차량용 인버터 시스템의 고전압 출력 케이블 단락 검지 방법을 효율적으로 개선할 수 있는 인버터 시스템의 단락 검지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problem according to the above background art, and it is an object of the present invention to provide a motor control apparatus and a control method thereof, which timely detects a short circuit of an inverter output cable due to a decrease in insulation performance inside a motor, And it is an object of the present invention to provide a short-circuit detection apparatus and method of an inverter system that can efficiently improve the detection method.
또한, 본 발명은 고전압 케이블 간 단락에 의한 과전류 발생시 인버터의 소손을 방지하여 전기 차량의 안전 및 내구 성능을 강화하는 인버터 시스템의 단락 검지 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide an apparatus and method for short-circuit detection of an inverter system that improves safety and durability of an electric vehicle by preventing burn-out of an inverter when an overcurrent due to a short circuit between high-voltage cables is generated.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 모터 내부의 절연 성능 저하에 의한 인버터 출력 케이블선간 단락을 적시에 검지하고 출력을 신속하게 차단하여 전기 차량용 인버터 시스템의 고전압 출력 케이블 단락 검지 방법을 효율적으로 개선할 수 있는 인버터 시스템의 단락 검지 장치를 제공한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention efficiently detects a short-circuit of the output cable of the inverter due to a decrease in insulation performance inside the motor in a timely manner and quickly cuts off the output, thereby efficiently detecting the high- A short-circuit detection device for an inverter system is provided.
상기 인버터 시스템의 단락 검지 장치는, The short circuit detecting device of the inverter system comprises:
기판 상에 다수의 전력 반도체가 배치되는 파워 모듈;A power module in which a plurality of power semiconductors are disposed on a substrate;
상기 다수의 전력 반도체 사이에 형성되는 기판상의 일정 측정 거리를 갖는 도선의 저항인 도선 저항을 이용하여 전압을 센싱하고 단락 여부를 검지하는 단락 검지부; 및A short detection unit for detecting a short circuit by sensing a voltage using a line resistance which is a resistance of a line having a predetermined measurement distance on a substrate formed between the plurality of power semiconductors; And
단락이 검지되면 상기 다수의 전력 반도체의 출력을 차단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.And a control unit for shutting down the output of the plurality of power semiconductors when a short circuit is detected.
이때, 상기 단락 검지부는, 도선 저항을 이용하여 전압을 센싱하는 전압 센싱부; 및 센싱된 전압을 기준 전압과 비교하는 전압 비교부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the short detection unit may include: a voltage sensing unit that senses a voltage using a wire resistance; And a voltage comparator comparing the sensed voltage with a reference voltage.
또한, 상기 다수의 전력 반도체는 병렬로 연결되며, 일정 측정 거리는 병렬 사이에 형성는 길이인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the plurality of power semiconductors are connected in parallel, and the predetermined measuring distance may be a length formed between the parallel lines.
또한, 상기 도선 저항은 3상 모터와 연결되는 U,V,W 출력 고전압 커넥터의 도선 저항 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.The wire resistance may be any one of a wire resistance of a U, V, W output high voltage connector connected to a three-phase motor.
또한, 상기 U,V,W 출력 고전압 커넥터의 전류를 센싱하는 다수의 전류 센서를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 다수의 전류 센서는 고성능이 아닌 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, it may further include a plurality of current sensors for sensing currents of the U, V, W output high voltage connector. At this time, the plurality of current sensors are not high performance.
또한, 상기 다수의 전력 반도체는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor)인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the plurality of power semiconductors may be an IGBT (Insulated Gate Bipolar Mode Transistor).
또한, 상기 도선은 DBC(Direct Bond Copper)인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the lead may be DBC (Direct Bond Copper).
다른 한편으로 본 발명의 일실시예는, 다수의 전력 반도체 사이에 형성되는 기판상의 일정 측정 거리를 갖는 도선의 저항인 도선 저항을 이용하여 전압을 센싱하는 전압 센싱 단계; 센싱된 전압을 이용하여 단락 여부를 검지하는 단락 여부 검지 단계; 및 검지 결과, 단락이 검지되면 상기 다수의 전력 반도체의 출력을 차단하는 출력 차단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 방법을 제공한다.On the other hand, an embodiment of the present invention includes a voltage sensing step of sensing a voltage using a line resistance, which is a resistance of a line having a certain measurement distance on a substrate formed between a plurality of power semiconductors; Detecting whether a short circuit is detected using the sensed voltage; And an output blocking step of blocking the outputs of the plurality of power semiconductors when a short circuit is detected as a result of detection of the short circuit.
이때, 상기 단락 여부 검지 단계는, 도선 저항을 이용하여 전압을 센싱하는 단계; 및 센싱된 전압을 기준 전압과 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In this case, the detecting step may include detecting a voltage using a lead wire resistance; And comparing the sensed voltage with a reference voltage.
또한, 다수의 전류 센서를 이용하여 상기 U,V,W 출력 고전압 커넥터의 전류를 센싱하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include the step of sensing the current of the U, V, W output high voltage connector using a plurality of current sensors.
본 발명에 따르면, 전류센싱 방법에 내부 도선 저항과 전압비교기를 사용한 전압센싱 방법을 추가함으로써 기존의 전류센서만을 가지고 출력 케이블선 간 단락을 검지했던 것보다 정확하고, 신속하게 과전류 발생을 차단함으로써 전기 차량용 인버터 시스템의 고전압 출력 케이블선 간 단락 검지 방법을 효율적으로 개선할 수 있다.According to the present invention, by adding the internal wire resistance and the voltage sensing method using the voltage comparator in the current sensing method, it is possible to accurately and quickly prevent the occurrence of the overcurrent, It is possible to efficiently improve the short-circuit detection method of the high-voltage output cable of the inverter system of the vehicle.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 고전압 케이블선 간 단락에 의한 과전류 발생 시 인버터의 소손을 방지하여 하이브리드 차량의 안전 및/또는 내구성능을 강화할 수 있다는 점을 들 수 있다.Another advantage of the present invention is that the safety and / or durability of the hybrid vehicle can be enhanced by preventing burn-out of the inverter when an overcurrent due to a short circuit between high-voltage cables is generated.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 내부 도선 저항을 이용한 전압센싱 방법을 사용하므로, 별도의 고성능 전류센서가 필요없으므로 이는 원가 절감에 도움이 되며, 공정이 단순화되고, 원가 절감에 도움이 된다는 점을 들 수 있다.Another advantage of the present invention is that since a voltage sensing method using an internal lead resistance is used, a separate high-performance current sensor is not needed, which is advantageous in reducing cost, simplifying the process, and reducing cost .
도 1은 일반적인 전기 차량의 인버터 출력 케이블 단선을 검지하기 위한 제어 및 입력 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 전기 차량의 인버터 고전압 출력 케이블 단락 검지 순서도이다.
도 3은 도 2에 따른 전류센서로부터 센싱된 U,V,W상의 전류파형을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2에 따른 전압 파형을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량의 인버터 출력 케이블 단선을 검지하는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 시스템의 단락 검지 장치(600)의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 시스템의 단락 검지 과정을 보여주는 흐름도이다.1 is a view showing a control and input structure for detecting an inverter output cable disconnection of a general electric vehicle.
Fig. 2 is a flow chart of the inverter high voltage output cable short circuit detection of the electric vehicle according to Fig. 1;
FIG. 3 is a diagram showing current waveforms of U, V, and W sensed from the current sensor according to FIG.
FIG. 4 is a view showing a voltage waveform according to FIG. 2. FIG.
5 is a conceptual diagram for detecting disconnection of an inverter output cable of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram of a short
7 is a flowchart illustrating a short circuit detection process of an inverter system according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be construed as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Should not.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 시스템의 단락 검지 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus and method for detecting a short circuit of an inverter system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 차량의 인버터 출력 케이블 단선을 검지하는 개념도이다. 도 5를 참조하면, 파워 모듈의 기판(560)상에 제 1 전력 반도체(510-1)와 제 2 전력 반도체(510-2)가 병렬로 배치된다.5 is a conceptual diagram for detecting disconnection of an inverter output cable of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, a first power semiconductor 510-1 and a second power semiconductor 510-2 are arranged in parallel on a
이러한 제 1 전력 반도체(510-1)와 제 2 전력 반도체(510-2) 사이에 공간이 형성되며, 이 공간상에 단락 검지를 위한 일정 측정거리(540)가 형성된다.A space is formed between the first power semiconductor 510-1 and the second power semiconductor 510-2, and a
이 일정 측정거리(540)는 제 1 측정 지점(520)과 제 2 측정 지점(530) 사이의 거리이다.The
따라서, 이 일정 측정거리(540)에 의한 기판의 내부 도선 저항 성분을 이용하여 인버터 출력 케이블 단락시 발생하는 과전류가 과전류 경로(550)를 통해서 제 1 측정 지점(520)과 제 2 측정 지점(530) 사이에 흐를 때 일정 측정거리(540)의 저항 성분에 의해 발생하는 전압을 센싱한다.Therefore, an overcurrent generated when the inverter output cable is short-circuited through the
이러한 센싱된 전압을 이용하여 인버터 고전압 출력 케이블선 간 단락 여부를 검지하여 인버터 고전압 출력 케이블 단락을 정확하게 검지한다. 또한, 이러한 단락이 발생하면 고전압 출력을 차단한다.Using this sensed voltage, the inverter high voltage output cable short circuit is detected and the inverter high voltage output cable short circuit is detected accurately. In addition, when such a short circuit occurs, the high voltage output is cut off.
여기서, 전력 반도체(510-1,510-2)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor)가 사용되나, 이에 한정되지는 않으며, 바이폴라, 전력 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 소자 등이 사용될 수 있다. 전력 MOSFET 소자는 고전압 고전류 동작으로 일반 MOSFET와 달리 DMOS(Double-Diffused Metal Oxide Semiconductor) 구조를 갖는다.IGBTs (Insulated Gate Bipolar Mode Transistors) are used as the power semiconductors 510-1 and 510-2, but the present invention is not limited thereto, and bipolar, power MOSFET (Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) devices and the like can be used. Power MOSFET devices have a double-diffused metal oxide semiconductor (DMOS) structure, unlike conventional MOSFETs, with high-voltage, high-current operation.
또한, 상기 도선은 DBC(Direct Bond Copper)로 박막되어 있다.In addition, the lead wire is thinned by DBC (Direct Bond Copper).
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 시스템의 단락 검지 장치(600)의 구성도이다. 도 6을 참조하면, 인버터 시스템의 단락 검지 장치(600)는 기판(도 5의 560) 상에 다수의 전력 반도체(621)가 배치되는 파워 모듈(620), 상기 다수의 전력 반도체(621) 사이에 형성되는 기판상의 일정 측정 거리(도 5의 540)를 갖는 도선의 저항인 도선 저항을 이용하여 전압을 센싱하고 단락 여부를 검지하는 단락 검지부(610), 단락이 검지되면 상기 다수의 전력 반도체(621)의 출력을 차단하는 제어부(601) 등을 포함하여 구성된다.6 is a configuration diagram of a short
단락 검지부(610)는, 도선 저항을 이용하여 일정 측정 거리(540)상의 전압을 센싱하는 전압 센싱부(613), 센싱된 전압을 기준 전압(612)과 비교하는 전압 비교부(611) 등을 포함하여 구성된다. 물론, 도 6에서는 전압 센싱부(613) 및/또는 전압 비교부(611)가 하나로 도시되어 있으나, 3상 전압을 위해 U상 전압, V상 전압, 및 W상 전압을 위한 3개의 전압 센싱부(613)가 구성될 수 있다. 또한, 이러한 3개의 전압 센싱부(613)를 위해 3개의 전압 비교부(611)가 구성될 수 있다. The
또한, 파워 모듈(620)의 일단에는 모터(690)에 전류를 공급하기 위한 출력 케이블 커넥터(630,640,650)가 구성된다.
모터(690)는 3상 모터가 사용되며, 이를 위해 U 출력 케이블 커넥터(630), V 출력 케이블 커넥터(640) 및 W 출력 케이블 커넥터(650)이 구성된다. 모터(690)는 전기 차량용 모터로서, 전기 차량은 EV(Electric Vehicle), HEV(Hybrid Electric Vehicle), PHV(Plug-in Hybrid Vehicle), 연료 차량 등이 된다.The
도 6을 참조하여 계속 설명하면, 모터(690)와 출력 케이블 커넥터(630,640,650) 사이에는 전류 센서(660,670,680)가 구성되어 전류 센싱 방법이 사용되는 이러한 전류 센싱 방법에 대하여는 널리 알려져 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다. 6, since the current sensing method in which the current sensing method is used between the
이러한 전류 센서(660,670,680)는 고성능의 전류 센서가 아니고 일반적인 전류 센서를 사용한다. 따라서, 배경기술에 따른 전류 센서의 사용 문제점을 해소하면서도 선택적으로 단락 검지를 수행하는 것이 가능하다.These
제어부(601)는 CPU(Central Processing Unit)로서 마이크로프로세서 및/또는 마이콤 등으로 구성되며, 단락 검지부(610)로부터 고전압 케이블의 단락 정보를 전송받아 파워 모듈(620)에 구성된 전력 반도체(621)의 오프를 수행한다. 따라서, 전력 반도체(621)로부터 전류가 공급되지 않게 된다. 이 경우 과전류에 의한 인버터의 소손을 방지할 수 있게 된다.The
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 인버터 시스템의 단락 검지 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 좌측 순서도는 일반적인 전류센서를 통해 전류를 센싱하여 단락을 검지하는 과정(S710,S713,S715)이고 우측 순서도는 파워 모듈에 배치된 전력 반도체 내부 도선 저항값의 전압을 센싱하여 단락을 검지하는 과정(S720,S723,S725)이다.7 is a flowchart illustrating a short circuit detection process of an inverter system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the left-hand side flowchart is a process (S710, S713, S715) of detecting a short circuit by sensing a current through a general current sensor, and the right- (Steps S720, S723, and S725).
우선 좌측 순서도를 설명하면, 전류센서(도 6의 660,670,680)를 통해 전류를 센싱하고, 판단 로직에 의해 센싱 전류와 기준 전류를 비교한다(단계 S710,S713). 이러한 판단 로직에 의해 과전류 인지를 검출하고 과전류를 제어하여 전력 반도체(621)의 게이트 출력을 차단시킨다(단계 S715).First, referring to the left-hand side flowchart, a current is sensed through a current sensor (660, 670, 680 in FIG. 6), and a sensing current and a reference current are compared by a determination logic (steps S710 and S713). By detecting the overcurrent by the determination logic and controlling the overcurrent, the gate output of the
이와 동시에, 우측 순서도를 설명하면, 다수의 전력 반도체 사이에 형성되는 기판상의 일정 측정 거리를 갖는 도선의 저항인 도선 저항을 이용하여 전압을 센싱한다(단계 S720). 센싱된 전압을 기준 전압과 비교하여 단락 여부를 판단한다(단계 S713). Simultaneously, explaining the right flow diagram, the voltage is sensed by using a line resistance which is a resistance of a conductor having a predetermined measurement distance on a substrate formed between a plurality of power semiconductors (step S720). The sensed voltage is compared with a reference voltage to judge whether or not it is short-circuited (step S713).
판단 결과, 단락이 검지되면 전력 반도체(621)의 출력을 차단한다(단계 S725,S730).As a result of the determination, if the short circuit is detected, the output of the
110, 610: 제어부
120, 620: 파워 모듈
130, 630: U 출력 케이블 커넥터
140, 640: V 출력 케이블 커넥터
150, 650: W 출력 케이블 커넥터
160, 170, 180, 660, 670, 680: 전류 센서
190, 690: 모터
510-1,510-2: 전력 반도체
520: 제 1 측정 지점 530: 제 2 측정 지점
540: 일정 측정 거리
550: 과전류 경로
560: 기판 610: 단락 검지부
611: 전압 비교부 613: 전압 센싱부
612: 기준 전압110, 610:
120, 620: power module
130, 630: U Output cable connector
140, 640: V output cable connector
150, 650: W output cable connector
160, 170, 180, 660, 670, 680: Current sensor
190, 690: motor
510-1,510-2: Power Semiconductor
520: first measurement point 530: second measurement point
540: constant measuring distance
550: Overcurrent path
560: substrate 610: short circuit detection unit
611: Voltage comparison unit 613: Voltage sensing unit
612: Reference voltage
Claims (14)
상기 다수의 전력 반도체 사이에 형성되는 기판상의 일정 측정 거리를 갖는 도선의 저항인 도선 저항을 이용하여 전압을 센싱하고 단락 여부를 검지하는 단락 검지부; 및
단락이 검지되면 상기 다수의 전력 반도체의 출력을 차단하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 장치.
A power module in which a plurality of power semiconductors are disposed on a substrate;
A short detection unit for detecting a short circuit by sensing a voltage using a line resistance which is a resistance of a line having a predetermined measurement distance on a substrate formed between the plurality of power semiconductors; And
A controller for shutting off the outputs of the plurality of power semiconductors when a short circuit is detected;
And a short-circuit detection unit for detecting short-circuit of the inverter system.
상기 단락 검지부는, 도선 저항을 이용하여 전압을 센싱하는 전압 센싱부; 및 센싱된 전압을 기준 전압과 비교하는 전압 비교부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 장치.
The method according to claim 1,
The short detection unit includes: a voltage sensing unit for sensing a voltage using a lead resistance; And a voltage comparator for comparing the sensed voltage with a reference voltage.
상기 다수의 전력 반도체는 병렬로 연결되며, 일정 측정 거리는 병렬 사이에 형성는 길이인 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of power semiconductors are connected in parallel and the predetermined measuring distance is a length formed between the parallel lines.
상기 도선 저항은 3상 모터와 연결되는 U,V,W 출력 고전압 커넥터의 도선 저항 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 장치.
The method according to claim 1,
And wherein the lead resistance is any one of a lead resistance of the U, V, W output high voltage connector connected to the three-phase motor.
상기 U,V,W 출력 고전압 커넥터의 전류를 센싱하는 다수의 전류 센서를 더 포함하되, 상기 다수의 전류 센서는 고성능이 아닌 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 장치.
5. The method of claim 4,
Further comprising a plurality of current sensors for sensing a current of the U, V, W output high voltage connector, wherein the plurality of current sensors are not high performance.
상기 다수의 전력 반도체는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor)인 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of power semiconductors are IGBTs (Insulated Gate Bipolar Mode Transistors).
상기 도선은 DBC(Direct Bond Copper)인 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 장치.The method according to claim 1,
Wherein the lead wire is a DBC (Direct Bond Copper).
센싱된 전압을 이용하여 단락 여부를 검지하는 단락 여부 검지 단계; 및
검지 결과, 단락이 검지되면 상기 다수의 전력 반도체의 출력을 차단하는 출력 차단 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 방법.
A voltage sensing step of sensing a voltage using a lead wire resistance which is a resistance of a lead having a predetermined distance on the substrate formed between the plurality of power semiconductors;
Detecting whether a short circuit is detected using the sensed voltage; And
An output blocking step of blocking output of the plurality of power semiconductors when a short circuit is detected as a result of detection;
And a short-circuit detection method of the inverter system.
상기 단락 여부 검지 단계는, 도선 저항을 이용하여 전압을 센싱하는 단계; 및 센싱된 전압을 기준 전압과 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 방법.
9. The method of claim 8,
The short-circuit detecting step may include: sensing a voltage using a lead wire resistance; And comparing the sensed voltage with a reference voltage. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
상기 다수의 전력 반도체는 병렬로 연결되며, 일정 측정 거리는 병렬 사이에 형성는 길이인 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the plurality of power semiconductors are connected in parallel and the predetermined measuring distance is a length formed between the parallel lines.
상기 도선 저항은 3상 모터와 연결되는 U,V,W 출력 고전압 커넥터의 도선 저항 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the lead resistance is any one of a lead resistance of U, V, W output high voltage connector connected to the three-phase motor.
다수의 전류 센서를 이용하여 상기 U,V,W 출력 고전압 커넥터의 전류를 센싱하는 단계를 더 포함하되, 상기 다수의 전류 센서는 고성능이 아닌 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 방법.
12. The method of claim 11,
Sensing a current of the U, V, W output high-voltage connector using a plurality of current sensors, wherein the plurality of current sensors are not high-performance.
상기 다수의 전력 반도체는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor)인 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the plurality of power semiconductors are IGBTs (Insulated Gate Bipolar Mode Transistors).
상기 도선은 DBC(Direct Bond Copper)인 것을 특징으로 하는 인버터 시스템의 단락 검지 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the lead wire is a DBC (Direct Bond Copper).
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