KR20150035641A - 전동 압축기용 인버터 장치 및 그의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전동 압축기용 인버터 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명의 전동 압축기용 인버터 장치는 제1 전압을 강하하여 출력하는 컨버터부; 컨버터부로부터 입력된 전압으로 동작하며, 제1 전압을 입력받아 교류로 변환하여 모터 장치의 동작을 제어하는 인버터부; 상기 전원 장치의 전원을 상기 컨버터부 및 상기 인버터부로 공급 또는 차단하는 릴레이; 상기 전원 장치와 연결되며, 상기 제2 전압을 강하하여 출력하는 저전압 출력 회로부; 및 상기 인버터부를 제어하며, 상기 저전압 출력 회로부에 의해 출력된 전압이 기 설정된 범위 내에 포함되면, 상기 전동 압축기용 인버터 장치의 전원이 턴 오프(Turn Off)되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
이러한, 본 발명에 따르면, 저전압만 턴 오프(Turn Off)되는 경우에 발생하는 릴레이의 온/오프(On/Off) 반복을 효율적으로 방지하여 안정적인 시스템을 구성할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

Description

전동 압축기용 인버터 장치 및 그의 구동 방법{ELECTRIC COMPRESSOR INVERTER WITH COMMUNICATION POWER AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 전동 압축기용 인버터 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이중 전원을 갖는 차량 시스템에서 효과적인 키 오프(Key off) 감지를 통해 시스템 회로를 보호할 수 있는 이중 전원을 갖는 전동 압축기용 인버터 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 인버터 장치는 삼상교류를 직류로 변환하는 컨버터(CONVERTER)부와 그 직류를 가변 전압, 가변 주파수의 교류로 만들어 출력하는 인버터(INVERTER)부로 구성되어 에어컨을 제어한다.
하이브리드나 전기 자동차처럼 고전압 배터리 전원을 이용하여 구동하는 장치는 차량의 에어컨용 전동 압축기용 인버터를 사용하며, 고전압과 저전압의 영향을 최소화하기 위해 이중 전원을 갖는다.
하지만, 운전자의 차량 정지 시 에어컨이 구동중 키오프(Key Off)가 되면, 제어부인 MCU(Micro Controller Unit)가 정지를 인지하기 전까지 고전압이 흐름에 따라 고전압 차단에 지연이 발생하게 된다.
고전압의 경우에는, 릴레이를 차단(Off)시켜야 하는데, 통신 이상을 판별하는 시간보다 고전압의 배터리에 연결된 릴레이가 떨어지는 시간이 빠를 때, 고전압의 전원이 흐르고 있어서, 릴레이(Relay)의 턴 온/오프(Turn On/Off)가 반복하게 되고, 릴레이의 파손 가능성이 높아지는 문제점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 국내공개특허 제2013-0053248호(2013.05. 23 공개)에 개시되어 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이중 전원을 갖는 차량 시스템에서 효율적인 키 오프(Key off) 감지를 통해 효율적으로 시스템 회로를 보호할 수 있는 이중 전원을 갖는 전동 압축기용 인버터 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 제1 전압과 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압을 갖는 전원 장치와 연결되는 전동 압축기용 인버터 장치는, 제1 전압을 강하하여 출력하는 컨버터부; 컨버터부로부터 입력된 전압으로 동작하며, 제1 전압을 입력받아 교류로 변환하여 모터 장치의 동작을 제어하는 인버터부; 상기 전원 장치의 전원을 상기 컨버터부 및 상기 인버터부로 공급 또는 차단하는 릴레이; 상기 전원 장치와 연결되며, 상기 제2 전압을 강하하여 출력하는 저전압 출력 회로부; 및 상기 인버터부를 제어하며, 상기 저전압 출력 회로부에 의해 출력된 전압이 기 설정된 범위 내에 포함되면, 상기 전동 압축기용 인버터 장치의 전원이 턴 오프(Turn Off)되도록 제어하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 저전압 출력 회로부는, 상기 전원 장치에 제1단이 연결된 제1 저항; 상기 제1 저항의 제2단에 제1단이 연결되고, 제2단은 접지 전원에 연결된 제2 저항; 상기 제2 저항의 제1단에 제1단이 연결되고, 상기 제2 저항의 제2단에 제2단이 연결되는 제1 커패시터; 및 상기 제2 저항의 제1단 및 상기 제어부에 제1단이 연결되고, 상기 접지 전원에 제2 단이 연결되는 제2 커패시터를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 저전압 출력 회로부에 의해 출력된 전압이 제1 전압 미만이거나, 상기 제2 전압보다 크고 제3 전압 미만이거나, 상기 제3 전압보다 높은 제4 전압보다 높으면, 상기 전동 압축기용 인버터 장치를 턴오프(Off)하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 전압과 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압을 갖는 전원 장치와 연결되는 전동 압축기용 인버터 장치의 구동 방법은, 상기 인버터 장치와 연결된 모터 장치의 동작을 제어하기 위해 상기 제1 전압을 교류 전압으로 가변하는 단계; 상기 전원 장치와 연결된 저전압 출력 회로를 이용하여 상기 제2 전압을 강하하여 출력하는 단계; 및 상기 변환된 제2 전압이 기 설정된 범위 내에 포함되는지 여부를 판단하여 상기 전동 압축기용 인버터 장치가 턴 오프(Turn Off)되도록 제어하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 저전압만 턴 오프(Turn Off)되는 경우에 발생하는 릴레이의 온/오프(On/Off) 반복을 효율적으로 방지하여 안정적인 시스템을 구성할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
특히, 차량 내에 부착된 릴레이의 파손을 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기용 인버터 장치가 적용된 차량 시스템을 일부 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기용 인버터 장치의 저전압 출력 회로부에 포함된 회로를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기용 인버터 장치의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기용 인버터 장치의 키오프(Key Off) 검출을 설명하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기용 인버터 장치가 적용된 차량 시스템을 일부 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기용 인버터 장치의 저전압 출력 회로부에 포함된 회로를 도시한 도면이다
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량 시스템은 전원 장치(100), 릴레이(200), 인버터 장치(300) 및 모터 장치(400)를 포함한다.
전원 장치(100)는 고전압 배터리(110) 및 저전압 배터리(120)를 포함하며, 배터리의 전압을 인버터 장치(300)로 공급하는 기능을 수행한다.
고전압 배터리(110)는 100V이상의 고전압을 갖는 배터리로, 차량의 모터 장치에 전원을 공급하며, 저전압 배터리(120)는 12V 내외의 저전압을 갖는 배터리로, 차량의 전자 장치(생략) 및 통신 장치(생략)에 대한 전원을 공급한다.
릴레이(200)는 고전압 배터리(110)와 인버터 장치(300)를 연결하며, 인버터 장치(300)내 제어부(340)의 제어에 따른 개폐 동작을 통해 고전압 배터리(110)와 인버터 장치(300)의 컨버터부(310)와 인버터부(320)간의 전원을 공급 또는 차단한다.
컨버터부(310)는 입력되는 직류 고전압을 저전압으로 변환하여 인버터부(320)로 제공하는 기능도 수행한다.
인버터부(320)는 컨버터부(310)로부터 입력되는 전압을 통해 동작하며, 고 전압 배터리(110)로부터 입력되는 직류 고전압을 교류 전압으로 가변하여 모터 장치(400)의 동작을 제어한다. 이때, 인버터부(320)는 제어부(340)의 제어에 따라 교류전압을 가변할 수 있다.
저전압 출력 회로부(330)는 키오프(Key Off)를 검출하기 위해 전원장치(100)의 저전압 배터리(120)로부터 입력되는 전압을 일정 전압으로 강하하고, 강하된 전압을 제어부(340)로 공급한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 저전압 출력 회로부(330)는 두 개의 저항(R1, R2; 331, 332) 및 두 개의 커패시터(333, 334)를 포함하며, 입력되는 전압을 두개의 저항(331, 332)과 두 개의 커패시터(333, 334)를 이용하여 일정 전압으로 강하하고, 강하된 전압을 제어부(340)로 공급한다.
구체적으로, 저전압 출력 회로부(330)는 전원 공급단(Vcc)으로 공급되는 전원이 제1 저항(R1, 331)의 일단에 연결되며, 제1 저항(321)의 다른 일단과 제2 저항(R2, 332)의 일단 및 제1 커패시터(333)의 일단과 연결된다. 이때, 제1 저항(331)의 다른 일단과 제2 저항(332)의 일단 사이에 제1 커패시터(333)의 일단이 연결된다.
또한, 제2 저항(332)의 다른 일단은 제1 커패시터(333)의 다른 일단 및 접지와 연결되며, 제1 커패시터(333), 제1 저항(331)의 일단 및 제2 저항(332)의 일단이 하나로 연결되어 제2 커패시터(334)의 일단 및 출력단과 연결된다. 이때, 제2 커패시터(334)의 다른 일단은 접지와 연결된다.
제어부(340)는 저전압 출력 회로부(330)가 출력하는 전압을 감시하고, 전압이 설정된 범위에 만족하는지 여부에 따라 키오프(Key Off)가 이루어졌는지 여부를 판단하여 인버터 장치(300)의 동작을 유지하거나 정지(Turn Off)한다.
또한, 제어부(340)는 인버터부(310)를 제어하여 모터 장치(400)의 구동을 제어한다. 이때, 제어부(340)는 차량 시스템의 입력 장치(100)로부터 입력되는 사용자의 제어 정보를 기초로 인버터부(310)를 제어할 수 있다.
모터 장치(400)는 에어컨용 전동 압축기를 동작시킨다. 이때, 모터 장치(400)는 인버터부(320)에 의해 구동된다.
이러한, 전동 압축기용 인버터 장치(300)는 저전압만 턴 오프(Turn Off)되는 경우에 발생하는 릴레이(200)의 온/오프(On/Off) 반복을 효율적으로 방지하여 안정적인 시스템을 구성할 수 있는 장점이 있다. 이를 통해, 릴레이의 파손을 막고, 고장율을 현저히 낮출 수 있는 장점이 있다.
다음은 도3 및 도4를 통해 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기용 인버터 장치의 구동 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기용 인버터 장치의 구동 방법을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기용 인버터 장치의 키오프(Key Off) 검출을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동 압축기용 인버터 장치(300)는 전원 장치(100)와 연결되어, 이중 전원의 전압을 공급받는다.
인버터부(320)는 컨버터부(310)로부터 입력된 전압으로 동작하며, 고전압 배터리(110)으로부터 입력된 전압을 이용하여 모터 장치(400)를 동작시키고, 속도를 제어한다.
저전압 출력 회로부(330)는 키오프(Key Off) 동작을 검출하기 위해 전원 장치(100)로부터 입력되는 저전압 배터리(120)의 전압을 일정 전압으로 강하하고(S300), 강하된 전압을 제어부(340)로 공급한다.
여기서, 저전압 출력 회로부(330)의 동작에 대하여 간단한 예를 들면, 제1 저항(331) 및 제2 저항(332)이 각각 10 ㏀, 2 ㏀이면, 전원 공급단(Vcc)에 각각 18V, 16V, 10V 및 8V의 전압이 인가될 때, 출력 전압은 각각 3V, 2.66V, 1.66V 및 1.33V를 갖게 된다.
도 4를 참조하여, 전동 압축기용 인버터 장치(300)의 키오프(Key Off) 검출에 대한 출력 전압 제한점을 설명하면, 제어부(340)는 저전압 출력 회로부(330)에 의해 출력된 전압이 1.33V 이하 및 3V이상, 1.66V 이상 내지 2.66V 이하에서 동작할 때, 키오프(Key Off)가 발생한 것으로 판단하여 인버터 장치(300)를 턴 오프(Turn Off) 한다. 이때, 1.33V 초과 1.66V 미만이거나 2.66V초과 3V 미만이면, 인버터 장치(300)를 턴 온(Turn On) 즉, 유지한다.
제어부(340)는 저전압 출력 회로부(330)로부터 입력되는 전압을 감시하고(S302), 입력된 전압이 1.33V 내지 1.66V 또는 2.66V 내지 3V 범위에 포함되는지 여부에 따라 키오프(Key Off)가 이루어졌는지 여부를 판단한다(S304).
상기 판단 결과, 전압이 설정된 범위를 포함되면, 제어부(340)는 정상적으로 동작하고 있는 것으로 판단하여(S306), 상기 S300 단계를 수행한다.
상기 판단 결과, 전압이 설정된 범위에 포함되지 않으면, 제어부(340)는 키오프(Key Off)가 발생한 것으로 판단하여 인버터 장치(300)의 전원이 차단되도록 제어한다(S308). 즉, 제어부(340)는 키오프(Key Off)가 발생된 것으로 판단되면, 인버터 장치(300)을 동작을 턴 오프(Turn Off)시킨다.
따라서, 제어부(340)는 키오프(Key Off)의 명령이 릴레이(330)로 전달되기 전에, 제어부(340)의 제어에 따라 고전압 배터리(110)로부터 입력되는 고전압을 차단하여 모터 장치(400)의 동작을 멈춤으로써, 릴레이의 동작 전에 인버터 장치(300)를 효율적으로 턴 오프(Turn Off)할 수 있다.
이러한, 전동 압축기용 인버터 장치는 저전압만 턴 오프(Turn Off)되는 경우에 발생하는 릴레이의 턴 온/오프(Turn On/Off) 반복을 효율적으로 방지하여 안정적인 시스템을 구성할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 전원 장치 110: 고전압 배터리
120: 저전압 배터리 200: 릴레이
300: 인버터 장치 310: 컨버터부
320: 인버터부 330: 저전압 출력 회로부
340: 제어부 400: 모터 장치

Claims (6)

  1. 제1 전압과 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압을 갖는 전원 장치와 연결되는 전동 압축기용 인버터 장치에 있어서,
    상기 제1 전압을 강하하여 출력하는 컨버터부;
    상기 컨버터부로부터 입력된 전압으로 동작하며, 상기 제1 전압을 입력받아 교류로 변환하여 모터 장치의 동작을 제어하는 인버터부;
    상기 전원 장치의 전원을 상기 컨버터부 및 상기 인버터부로 공급 또는 차단하는 릴레이;
    상기 전원 장치와 연결되며, 상기 제2 전압을 강하하여 출력하는 저전압 출력 회로부; 및
    상기 인버터부를 제어하며, 상기 저전압 출력 회로부에 의해 출력된 전압이 기 설정된 범위 내에 포함되면, 상기 전동 압축기용 인버터 장치의 전원이 턴 오프(Turn Off)되도록 제어하는 제어부
    를 포함하는 전동 압축기용 인버터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저전압 출력 회로부는,
    상기 전원 장치에 제1단이 연결된 제1 저항;
    상기 제1 저항의 제2단에 제1단이 연결되고, 제2단은 접지 전원에 연결된 제2 저항;
    상기 제2 저항의 제1단에 제1단이 연결되고, 상기 제2 저항의 제2단에 제2단이 연결되는 제1 커패시터; 및
    상기 제2 저항의 제1단 및 상기 제어부에 제1단이 연결되고, 상기 접지 전원에 제2 단이 연결되는 제2 커패시터를 포함하는 전동 압축기용 인버터 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 저전압 출력 회로부에 의해 출력된 전압이 제1 전압 미만이거나, 상기 제2 전압보다 크고 제3 전압 미만이거나, 상기 제3 전압보다 높은 제4 전압보다 높으면, 상기 전동 압축기용 인버터 장치를 턴오프(Off)하도록 제어하는 전동 압축기용 인버터 장치.
  4. 제1 전압과 상기 제1 전압보다 낮은 제2 전압을 갖는 전원 장치와 연결되는 전동 압축기용 인버터 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 인버터 장치와 연결된 모터 장치의 동작을 제어하기 위해 상기 제1 전압을 교류 전압으로 가변하는 단계;
    상기 전원 장치와 연결된 저전압 출력 회로를 이용하여 상기 제2 전압을 강하하여 출력하는 단계; 및
    상기 변환된 제2 전압이 기 설정된 범위 내에 포함되는지 여부를 판단하여 상기 전동 압축기용 인버터 장치가 턴 오프(Turn Off)되도록 제어하는 단계
    를 포함하는 전동 압축기용 인버터 장치의 구동 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전동 압축기용 인버터 장치가 턴 오프(Turn Off)되도록 제어하는 단계는,
    상기 저전압 출력 회로부에 의해 출력된 전압이 제1 전압 미만이거나, 상기 제2 전압보다 크고 제3 전압 미만이거나, 상기 제3 전압보다 높은 제4 전압보다 높으면, 상기 릴레이를 턴오프(Off)하는 전동 압축기용 인버터 장치의 구동 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 저전압 출력 회로는,
    상기 전원 장치에 제1단이 연결된 제1 저항;
    상기 제1 저항의 제2단에 제1단이 연결되고, 제2단은 접지 전원에 연결된 제2 저항;
    상기 제2 저항의 제1단에 제1단이 연결되고, 상기 제2 저항의 제2단에 제2단이 연결되는 제1 커패시터; 및
    상기 제2 저항의 제1단 및 상기 제어부에 제1단이 연결되고, 상기 접지 전원에 제2 단이 연결되는 제2 커패시터를 포함하는 전동 압축기용 인버터 장치의 구동 방법.
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