KR20150101878A - 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터 - Google Patents

전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터 Download PDF

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Abstract

전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터가 제공된다. 개시된 인버터는 다수의 스위칭 소자를 포함하고, 전기 차량용 배터리에 충전된 전압을 모터로 출력하기 위한 N(1 이상의 정수임)개의 인버터부; 및 N개의 인버터부에 포함된 다수의 스위칭 소자의 온/오프를 제어하기 위한 제어부;를 포함하되, 상기 인버터부는 N(1 상기 N개의 인버터부 각각은, 일단이 상기 배터리의 일단과 연결되는 제1 스위칭 소자; 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제2 스위칭 소자; 일단이 상기 배터리의 일단 및 상기 제1 스위칭 소자의 일단과 연결되는 제3 스위칭 소자; 일단이 상기 제3 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제4 스위칭 소자; 일단이 상기 제4 스위칭 소자의 타단과 연결되고, 타단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단 및 상기 제2 스위칭 소자의 일단과 연결되는 제5 스위칭 소자; 및 일단이 상기 제3 스위칭 소자의 타단 및 상기 제4 스위칭 소자의 일단과 연결되고, 타단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단, 상기 제2 스위칭 소자의 일단 및 상기 제4 스위칭 소자의 타단과 연결되는 캐패시터;를 포함한다.

Description

전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터{INVERTER FOR DRIVING ELECTRIC VEHICLE MOTOR}
본 발명의 실시예들은 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 모터 구동 시스템에 포함되는 인버터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조 단순화와 고속 구속모터에 적합한 가변 출력 전압을 갖는 인버터에 관한 것이다.
전기 차량(EV: Electric Vehicle)용 모터 구동 시스템은 도 1과 같이 배터리, 양방향 승압형 DC/DC 컨버터, 인버터의 직렬구조로 되어 있다. 배터리의 전압은 250~450V의 넓은 변동을 가지고 있어 모터의 설계와 고속 구동이 어려운 단점이 존재한다. 따라서, 변동되는 배터리의 전압을 인가받아 600V 내외의 고압 전압으로 변경하기 위한 양방향 승압형 DC/DC 컨버터를 사용하게 된다.
그러나, 기존 시스템은 2단 구조(컨버터-인버터)로 되어 있어 효율 저하를 야기하고, 대용량의 양방향 DC/DC 컨버터를 사용하므로 부피가 매우 커지는 단점이 존재한다. 또한, 종래의 전기 차량용 충전 장치(100)는 Fluctuating Power를 필터링하기 위해 수천 uF 이상의 고용량이면서 전력밀도가 높은 전해 캐패시터를 사용하여야 하는데, 전해 캐패시터는 온도가 높아지면 수명이 급격하게 줄어드는 단점이 있어서, 전기 차량과 같이 긴 수명이 요구되는 응용 분야에는 적합하지 않다는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 구조 단순화와 고속 구속모터에 적합한 가변 출력 전압을 갖는 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 다수의 스위칭 소자를 포함하고, 전기 차량용 배터리에 충전된 전압을 모터로 출력하기 위한 N(1 이상의 정수임)개의 인버터부; 및 N개의 인버터부에 포함된 다수의 스위칭 소자의 온/오프를 제어하기 위한 제어부;를 포함하되, 상기 인버터부는 N(1 상기 N개의 인버터부 각각은, 일단이 상기 배터리의 일단과 연결되는 제1 스위칭 소자; 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제2 스위칭 소자; 일단이 상기 배터리의 일단 및 상기 제1 스위칭 소자의 일단과 연결되는 제3 스위칭 소자; 일단이 상기 제3 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제4 스위칭 소자; 일단이 상기 제4 스위칭 소자의 타단과 연결되고, 타단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단 및 상기 제2 스위칭 소자의 일단과 연결되는 제5 스위칭 소자; 및 일단이 상기 제3 스위칭 소자의 타단 및 상기 제4 스위칭 소자의 일단과 연결되고, 타단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단, 상기 제2 스위칭 소자의 일단 및 상기 제4 스위칭 소자의 타단과 연결되는 캐패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터가 제공된다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 다수의 스위칭 소자를 포함하고, 전기 차량용 배터리에 충전된 전압을 모터로 출력하기 위한 N(1 이상의 정수임)개의 인버터부; 및 상기 N개의 인버터부에 포함된 다수의 스위칭 소자의 온/오프를 제어하기 위한 제어부;를 포함하되, 상기 N개의 인버터부 각각은, 일단이 상기 배터리의 일단과 연결되는 제1 스위칭 소자; 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제2 스위칭 소자; 일단이 상기 제2 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제3 스위칭 소자; 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단 및 상기 제2 스위칭 소자의 일단과 연결되는 제4 스위칭 소자; 일단이 상기 제4 스위칭 소자의 타단과 연결되고, 타단이 상기 제3 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제5 스위칭 소자; 및 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단, 상기 제2 스위칭 소자의 일단 및 상기 제4 스위칭 소자의 일단과 연결되고, 타단이 상기 제3 스위칭 소자의 타단 및 상기 제5 스위칭 소자의 타단과 연결되는 캐패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터가 제공된다.
본 발명에 따른 인버터는 구조 단순화와 고속 구속모터에 적합한 가변 출력 전압을 갖는다.
도 1은 종재의 전기 차량용 모터 구동 시스템의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터의 동작 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터의 동작 개념을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터(200)는 N(1 이상의 정수임)개의 인버터부(210 내지 230) 및 제어부(240)를 포함한다. 이하, 각 구성 요소 별로 그 기능을 상세히 설명하기로 한다.
N개의 인버터부(210 내지 230)는 전기 차량용 배터리에 충전된 전압을 모터로 출력하는 기능을 수행한다. 이 때, 각각의 인버터부(210 내지 230)에는 다수의 스위칭 소자(Mx1 내지 Mx5) 및 전압배가를 위한 하나의 캐패시터(Cx)가 포함된다(캐패시터(Cx)에는 배터리의 전압과 동일한 크기의 전압(Vbatt)이 충전됨).
보다 상세하게, N개의 인버터부(210 내지 230) 각각은, 일단이 배터리의 일단과 연결되는 제1 스위칭 소자(Mx1), 일단이 제1 스위칭 소자(Mx1)의 타단과 연결되고, 타단이 접지와 연결되는 제2 스위칭 소자(Mx2), 일단이 배터리의 일단 및 제1 스위칭 소자(Mx1)의 일단과 연결되는 제3 스위칭 소자(Mx3), 일단이 제3 스위칭 소자(Mx3)의 타단과 연결되는 제4 스위칭 소자(Mx4), 일단이 제4 스위칭 소자(Mx4)의 타단과 연결되고, 타단이 제1 스위칭 소자(Mx1)의 타단 및 제2 스위칭 소자(Mx2)의 일단과 연결되는 제5 스위칭 소자(Mx5) 및 일단이 제3 스위칭 소자(Mx3)의 타단 및 제4 스위칭 소자(Mx4)의 일단과 연결되고, 타단이 제1 스위칭 소자(Mx1)의 타단, 제2 스위칭 소자(Mx2)의 일단 및 제4 스위칭 소자(Mx4)의 타단과 연결되는 캐패시터(Cx)를 포함한다. 여기서, 제4 스위칭 소자(Mx4)의 타단과 제5 스위칭 소자(Mx4)의 일단이 연결되는 부분에서 N개의 인버터부(210 내지 230)의 출력 전압 각각이 출력된다.
그리고, 제어부(240)는 N개의 인버터부(210 내지 230)에 포함된 다수의 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 제어신호를 생성한다. 일례로서, 제어부(240)는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 다수의 스위칭 소자의 온/오프를 제어할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터(200)는 종래 기술과는 달리 양방향 DC/DC 컨버터를 사용하지 않고, 배터리를 입력으로 한 1단 구조로 구성한다. 따라서, 인버터(200)는 배터리의 전압을 이용하여 모터의 동작 상태에 따라 0V, 배터리의 전압과 동일한 전압(Vbatt) 및 배터리의 전압의 2배의 전압(2Vbatt)을 출력할 수 있다. 이에 따라, 별도의 양방향 DC/DC 컨버터가 필요 없으며 종래 기술에서 사용되는 대용량의 DC 링크 캐패시터를 삭제하거나 최소한으로 사용할 수 있게 된다. 여기서, 제어부(240)는 PWM 신호에 따라 가변이 되어 N개의 인버터부(210 내지 230)의 출력 전압의 폭을 조절할 수 있으며, 제3 스위칭 소자(Mx3)는 전압 배가용 캐패시터(Cx)의 전압을 배터리와 크기가 동일한 전압(Vbatt)로 유지하는 역할을 수행한다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터(200)의 동작을 상세하게 설명한다. 이 때, N개의 인버터부(210 내지 230)는 동일하게 동작하므로, 하나의 인버터부(일례로, A 상의 인버터부(210))를 대상으로 그 동작을 설명하기로 한다.
1. 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터(200)의 제1 동작
도 3는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터(200)의 제1 동작의 전류 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
여기서, 제1 동작은 인버터부(210)가 0V 또는 2Vbatt -의 출력 전류를 출력하기 위한 것이다. 또한, 제1 스위칭 소자(M11)과 제4 스위칭 소자(M14)는 동일한 제어신호로 동작되고 제2 스위칭 소자(M12), 제3 스위칭 소자(M14) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 동일한 제어신호로 동작하며, 두 제어신호는 항상 반전동작을 한다.
보다 상세하게, Mode 1(도 3의 (a) 참조)에서, 제어부(240)에서 출력된 제어신호(도 3의 (c) 참조)에 의해, 제1 스위칭 소자(M11) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 온되고, 제2 스위칭 소자(M12), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 오프된다.
따라서, Mode 1에서의 전류 흐름은 "배터리-M11-C1-M14"가 되고, 캐패시터(C1)은 Vbatt의 전압이 충전되어 있으므로, Vbatt를 갖는 두 개의 전압원이 직렬로 연결된 구조가 되어, 출력 전압(Va)는 2Vbatt가 된다.
다음으로, Mode 2(도 3의 (b) 참조)에서, 제어부(240)에서 출력된 제어신호(도 3의 (c) 참조)에 의해, 제1 스위칭 소자(M11) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 오프되고, 제2 스위칭 소자(M12), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 온된다.
따라서, Mode 2에서의 전류 흐름은 "M15 -M12-접지"가 되고, 출력 전류(V-a)는 0V가 된다.
한편, 방전된 캐패시터(C-1)의 양단 전압(V1)은 Mode 1에서 다시 Vbatt만큼 충전된다.
2. 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터(200)의 제2 동작
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터(200)의 제2 동작의 전류 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
여기서, 제2 동작은 인버터부(210)가 0V 또는 Vbatt -의 출력 전류를 출력하기 위한 것이다. 또한, 제1 스위칭 소자(M11)과 제2 스위칭 소자(M12)는 항상 반전동작을 하고, 제3 스위칭 소자(M13) 및 제4 스위칭 소자(M14)는 항상 오프되며, 제5 스위칭 소자(M15)가 항상 온된다.
보다 상세하게, Mode 1(도 4의 (a) 참조)에서, 제어부(240)에서 출력된 제어신호(도 4의 (c) 참조)에 의해, 제1 스위칭 소자(M11) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 온되고, 제2 스위칭 소자(M12), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 오프된다.
따라서, Mode 1에서의 전류 흐름은 "배터리-M11-M15"가 되고, 출력 전압(Va)는 Vbatt가 된다.
다음으로, Mode 2(도 4의 (b) 참조)에서, 제어부(240)에서 출력된 제어신호(도 4의 (c) 참조)에 의해, 제2 스위칭 소자(M12) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 온되고, 제1 스위칭 소자(M11), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 오프된다.
따라서, Mode 2에서의 전류 흐름은 "M15 -M12-접지"가 되고, 출력 전류(V-a)는 0V가 된다.
한편, 제2 동작에서는 전압배가용 캐패시터(C1)의 충방전이 필요없다.
3. 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터(200)의 제3 동작
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터(200)의 제3 동작의 전류 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
여기서, 제3 동작은 인버터부(210)가 0V, Vbatt 또는 2Vbatt -의 출력 전류를 출력하기 위한 것이다. 즉, 인버터부(210)는 "Vbatt , 2Vbatt, Vbatt, 0V"의 순서대로 출력 전압을 출력한다.
보다 상세하게, Mode 1(도 5 (a) 참조)에서, 제어부(240)에서 출력된 제어신호(도 5 (e) 참조)에 의해, 제1 스위칭 소자(M11) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 온되고, 제2 스위칭 소자(M12), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 오프된다.
따라서, Mode 1에서의 전류 흐름은 "배터리-M11-M15"가 되고, 출력 전압(Va)는 Vbatt가 된다.
다음으로, Mode 2(도 5의 (b) 참조)에서, 제어부(240)에서 출력된 제어신호(도 5의 (e) 참조)에 의해, 제1 스위칭 소자(M11) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 온되고, 제2 스위칭 소자(M12), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 오프된다.
따라서, Mode 2에서의 전류 흐름은 "배터리-M11-C1-M14"가 되고, 출력 전압(Va)는 2Vbatt가 된다.
계속하여, Mode 3(도 5 (c) 참조)에서, 제어부(240)에서 출력된 제어신호(도 5 (e) 참조)에 의해, 제1 스위칭 소자(M11) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 온되고, 제2 스위칭 소자(M12), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 오프된다.
따라서, Mode 3에서의 전류 흐름은 "M15-M11-배터리"가 되고, 출력 전압(Va)는 Vbatt가 된다.
마지막으로, Mode 4(도 5 (d) 참조)에서, 제어부(240)에서 출력된 제어신호(도 5 (e) 참조)에 의해, 제2 스위칭 소자(M12), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 온되고, 제1 스위칭 소자(M11) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 오프된다.
따라서, Mode 4에서의 전류 흐름은 "M15 -M12-접지"가 되고, 출력 전류(V-a)는 0V가 된다. 한편, 방전된 캐패시터(C-1)의 양단 전압(V1)은 Mode 1에서 다시 Vbatt만큼 충전된다.
정리하면, 상기 동작들에 의해 모터의 속도에 따라 인버터(200)의 출력 전압을 가변시켜 모터를 최적 조건에서 구동시킬 수 있게 된다. 운전할 수 있다.
도 6는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터의 상세한 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터(600)는 N개의 인버터부(610 내지 630)의 연결 관계가 상이한 것을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인버터(200)와 동일하다.
보다 상세하게, N개의 인버터부(610 내지 630) 각각은, 일단이 배터리의 일단과 연결되는 제1 스위칭 소자(Mx1), 일단이 제1 스위칭 소자(Mx1)의 타단과 연결되고, 타단이 접지와 연결되는 제2 스위칭 소자(Mx2), 일단이 제2 스위칭 소자(Mx2)의 타단 즉, 접지와 연결되는 제3 스위칭 소자(Mx3), 일단이 제1 스위칭 소자(Mx1)의 타단 및 제2 스위칭 소자(Mx2)의 일단과 연결되는 제4 스위칭 소자(Mx4), 일단이 제4 스위칭 소자(Mx4)의 타단과 연결되고, 타단이 제3 스위칭 소자(Mx3)의 타단과 연결되는 제5 스위칭 소자(Mx5) 및 일단이 제1 스위칭 소자(Mx1)의 타단, 제2 스위칭 소자(Mx2)의 일단 및 제4 스위칭 소자(Mx4)의 일단과 연결되고, 타단이 제3 스위칭 소자(Mx3)의 타단, 제5 스위칭 소자(Mx5)의 타단과 연결되는 캐패시터(Cx)를 포함한다. 여기서, 제4 스위칭 소자(Mx4)의 타단과 제5 스위칭 소자(Mx4)의 일단이 연결되는 부분에서 N개의 인버터부(610 내지 630)의 출력 전압 각각이 출력된다.
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터(600)의 동작을 상세하게 설명한다.
4. 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터(600)의 제1 동작
도 6는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터(600)의 제1 동작의 전류 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
여기서, 제1 동작은 인버터부(610)가 Vbatt 또는 -Vbatt-(배터리의 전압의 크기와 동일하되 극성이 반대인 전압)의 출력 전류를 출력하기 위한 것이다. 또한, 제1 스위칭 소자(M11), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제4 스위칭 소자(M14)는 동일한 제어신호로 동작되고, 제2 스위칭 소자(M12) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 동일한 제어신호로 동작하며, 두 제어신호는 항상 반전동작을 한다.
보다 상세하게, Mode 1(도 7의 (a) 참조)에서, 제어부(640)에서 출력된 제어신호(도 7의 (c) 참조)에 의해, 제1 스위칭 소자(M11), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 온되고, 제2 스위칭 소자(M12) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 오프된다.
따라서, Mode 1에서의 전류 흐름은 "배터리-M11-M14"가 되고, 출력 전압(Va)는 Vbatt가 된다.
다음으로, Mode 2(도 7의 (b) 참조)에서, 제어부(640)에서 출력된 제어신호(도 7의 (c) 참조)에 의해, 제1 스위칭 소자(M11), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 오프되고, 제2 스위칭 소자(M12) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 오프된다.
따라서, Mode 2에서의 전류 흐름은 "M15 -C1-M12-접지"가 되고, 캐패시터(C1)은 Vbatt의 전압이 충전되어 있으므로, 출력 전류(V-a)는 -Vbatt가 된다.
5. 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터(600)의 제2 동작
도 8는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터(600)의 제2 동작의 전류 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
여기서, 제2 동작은 인버터부(610)가 0V 또는 -Vbatt -의 출력 전류를 출력하기 위한 것이다. 또한, 제1 스위칭 소자(M11)/제3 스위칭 소자(M13)와 제2 스위칭 소자(M12)는 항상 반전동작을 하고, 제4 스위칭 소자(M14)는 항상 오프되며, 제5 스위칭 소자(M15)가 항상 온된다.
보다 상세하게, Mode 1(도 8의 (a) 참조)에서, 제어부(640)에서 출력된 제어신호(도 8의 (c) 참조)에 의해, 제1 스위칭 소자(M11), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 온되고, 제2 스위칭 소자(M12) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 오프된다.
따라서, Mode 1에서의 전류 흐름은 "M15-M13-접지"가 되고, 출력 전압(Va)는 0V가 된다.
다음으로, Mode 2(도 8의 (b) 참조)에서, 제어부(640)에서 출력된 제어신호(도 8의 (c) 참조)에 의해, 제2 스위칭 소자(M12) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 온되고, 제1 스위칭 소자(M11), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 오프된다.
따라서, Mode 2에서의 전류 흐름은 "M15 -C1-M12-접지"가 되고, 캐패시터(C1)은 Vbatt의 전압이 충전되어 있으므로, 출력 전류(V-a)는 -Vbatt가 된다.
6. 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터(600)의 제3 동작
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인버터(600)의 제3 동작의 전류 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
여기서, 제3 동작은 인버터부(610)가 0V, Vbatt 또는 -Vbatt -의 출력 전류를 출력하기 위한 것이다. 즉, 인버터부(210)는 "Vbatt, 0V, -Vbatt, 0V"의 순서대로 출력 전압을 출력한다.
보다 상세하게, Mode 1(도 9 (a) 참조)에서, 제어부(640)에서 출력된 제어신호(도 9 (e) 참조)에 의해, 제1 스위칭 소자(M11), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 온되고, 제2 스위칭 소자(M12) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 오프된다.
따라서, Mode 1에서의 전류 흐름은 "배터리-M11-M14"가 되고, 출력 전압(Va)는 Vbatt가 된다.
다음으로, Mode 2(도 9의 (b) 참조)에서, 제어부(640)에서 출력된 제어신호(도 9의 (e) 참조)에 의해, 제1 스위칭 소자(M11), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 온되고, 제2 스위칭 소자(M12) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 오프된다.
따라서, Mode 2에서의 전류 흐름은 "M15-M13-접지"가 되고, 출력 전압(Va)는 0V가 된다.
계속하여, Mode 3(도 9 (c) 참조)에서, 제어부(640)에서 출력된 제어신호(도 9 (e) 참조)에 의해, 제2 스위칭 소자(M12) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 온되고, 제1 스위칭 소자(M11), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 오프된다.
따라서, Mode 3에서의 전류 흐름은 "M15-C1-M12-접지"가 되고, 캐패시터(C1)은 Vbatt의 전압이 충전되어 있으므로, 출력 전압(Va)는 -Vbatt가 된다.
마지막으로, Mode 4(도 9 (d) 참조)에서, 제어부(640)에서 출력된 제어신호(도 9 (e) 참조)에 의해, 제1 스위칭 소자(M11), 제3 스위칭 소자(M13) 및 제5 스위칭 소자(M15)가 온되고, 제2 스위칭 소자(M12) 및 제4 스위칭 소자(M14)가 오프된다.
따라서, Mode 4에서의 전류 흐름은 "M15 -M13-접지"가 되고, 출력 전류(V-a)는 0V가 된다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 다수의 스위칭 소자를 포함하고, 전기 차량용 배터리에 충전된 전압을 모터로 출력하기 위한 N(1 이상의 정수임)개의 인버터부; 및
    N개의 인버터부에 포함된 다수의 스위칭 소자의 온/오프를 제어하기 위한 제어부;를 포함하되, 상기 인버터부는 N(1 상기 N개의 인버터부 각각은,
    일단이 상기 배터리의 일단과 연결되는 제1 스위칭 소자; 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제2 스위칭 소자; 일단이 상기 배터리의 일단 및 상기 제1 스위칭 소자의 일단과 연결되는 제3 스위칭 소자; 일단이 상기 제3 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제4 스위칭 소자; 일단이 상기 제4 스위칭 소자의 타단과 연결되고, 타단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단 및 상기 제2 스위칭 소자의 일단과 연결되는 제5 스위칭 소자; 및 일단이 상기 제3 스위칭 소자의 타단 및 상기 제4 스위칭 소자의 일단과 연결되고, 타단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단, 상기 제2 스위칭 소자의 일단 및 상기 제4 스위칭 소자의 타단과 연결되는 캐패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제4 스위칭 소자의 타단과 상기 제5 스위칭 소자의 일단이 연결되는 부분에서 상기 N개의 인버터부의 출력 전압 각각이 출력되는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 온되고, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 오프되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 상기 배터리의 전압의 2배의 전압을 출력하고,
    상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 오프되고, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 온되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 0V의 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 온되고, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 오프되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 상기 배터리의 전압과 동일한 전압을 출력하고,
    상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 온되고, 상기 제1 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 오프되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 0V의 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 온되고, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 오프되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 상기 배터리의 전압과 동일한 전압을 출력하고,
    상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 온되고, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 오프되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 상기 배터리의 전압의 2배의 전압을 출력하고,
    상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 온되고, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 오프되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 상기 배터리의 전압과 동일한 전압을 출력하고,
    상기 제2 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 온되고, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 오프되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 0V의 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터.
  6. 다수의 스위칭 소자를 포함하고, 전기 차량용 배터리에 충전된 전압을 모터로 출력하기 위한 N(1 이상의 정수임)개의 인버터부; 및
    상기 N개의 인버터부에 포함된 다수의 스위칭 소자의 온/오프를 제어하기 위한 제어부;를 포함하되, 상기 N개의 인버터부 각각은,
    일단이 상기 배터리의 일단과 연결되는 제1 스위칭 소자; 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제2 스위칭 소자; 일단이 상기 제2 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제3 스위칭 소자; 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단 및 상기 제2 스위칭 소자의 일단과 연결되는 제4 스위칭 소자; 일단이 상기 제4 스위칭 소자의 타단과 연결되고, 타단이 상기 제3 스위칭 소자의 타단과 연결되는 제5 스위칭 소자; 및 일단이 상기 제1 스위칭 소자의 타단, 상기 제2 스위칭 소자의 일단 및 상기 제4 스위칭 소자의 일단과 연결되고, 타단이 상기 제3 스위칭 소자의 타단 및 상기 제5 스위칭 소자의 타단과 연결되는 캐패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제4 스위칭 소자의 타단과 상기 제5 스위칭 소자의 일단이 연결되는 부분에서 상기 N개의 인버터부의 출력 전압 각각이 출력되는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 온되고, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 오프되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 상기 배터리의 전압과 동일한 전압을 출력하고,
    상기 제1 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 오프되고, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 온되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 상기 배터리의 전압의 크기와 동일하되 극성이 반대인 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 온되고, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 오프되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 0V의 전압을 출력하고,
    상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 온되고, 상기 제1 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 오프되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 상기 배터리의 전압의 크기와 동일하되 극성이 반대인 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 온되고, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 오프되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 상기 배터리의 전압과 동일한 전압을 출력하고,
    상기 제1 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 온되고, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 오프되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 0V의 전압을 출력하고,
    상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 온되고, 상기 제1 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 오프되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 상기 배터리의 전압의 크기와 동일하되 극성이 반대인 전압을 출력하고,
    상기 제1 스위칭 소자, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제5 스위칭 소자가 온되고, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 오프되는 경우, 상기 N개의 출력 전압 각각은 0V의 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 전기 차량용 모터를 구동하기 위한 인버터.
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