KR20170048226A - 적어도 2개의 전기 모터를 제어하기 위한 전기 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특히, 적어도 2개의 전기 모터(11, 12)를 제어하기 위해 적어도 하나의 제 1 H-브리지 장치(1-1)와 하나의 제 2 H-브리지 장치(1-2)를 포함하는 전기 장치(1)에 관한 것이다. 전기 장치(1)는 제 1 전기 모터(11)를 포함하고, 상기 제 1 전기 모터는 제 1 H-브리지 장치(1-1)에서 제 1 스위칭 소자(131), 제 2 스위칭 소자(132), 제 3 스위칭 소자(141) 및 제 4 스위칭 소자(142)에 전기 접속된다. 또한 제 1 전기 모터(11)는 제 1 H-브리지 장치(1-1)의 제 1 브리지 분기(1-10)에 배치되고, 제 1 모터 콘택(111)을 통해 제 1 하프 브리지(13)에 접속되고, 이 경우 제 1 하프 브리지(13)는 제 1 스위칭 소자(131)와 제 2 스위칭 소자(132)를 포함한다. 제 1 전기 모터(11)는 제 2 모터 콘택(112)을 통해 제 2 하프 브리지(14)에 접속되고, 상기 제 2 하프 브리지(14)는 제 3 스위칭 소자(141)와 제 4 스위칭 소자(142)를 포함한다. 전기 장치(1)는 또한 제 2 전기 모터(12)를 포함하며, 상기 제 2 전기 모터는 제 2 H-브리지 장치(1-2)의 제 2 브리지 분기(1-20)에 배치되고, 제 3 모터 콘택(121)을 통해 제 3 하프 브리지(15)에 접속되고, 이 경우 제 3 하프 브리지(15)는 제 5 스위칭 소자(151)와 제 6 스위칭 소자(152)를 포함한다. 또한 제 2 전기 모터(12)는, 제 2 H-브리지 장치(1-2)에서 제 2 전기 모터(12)가 제 1 스위칭 소자(131), 제 2 스위칭 소자(132), 상기 제 5 스위칭 소자(151) 및 상기 제 6 스위칭 소자(152)에 전기 접속되도록 제 4 모터 콘택(122)을 통해 제 1 하프 브리지(13)에 접속된다.
Description
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 전기 장치 및 청구항 제 7 항의 전제부에 따른 방법에 관한 것이다.
이러한 전기 장치는 적어도 2개의 전기 모터를 제어하기 위해 적어도 하나의 제 1 H-브리지 장치(풀 브리지 장치라고도 함)와 하나의 제 2 H-브리지 장치를 포함하고, H-브리지 장치에서 제 1 스위칭 소자, 제 2 스위칭 소자, 제 3 스위칭 소자 및 제 4 스위칭 소자에 전기 접속되는 제 1 전기 모터를 포함한다. 또한 제 1 전기 모터는 제 1 H-브리지 장치의 제 1 브리지 분기에 배치된다. 제 1 전기 모터는 예를 들어 차량의 윈도우 리프트 장치의 조절 모터일 수 있다. 상기 모터는 예를 들어 전기 장치와 관련해서 펄스폭 변조에 의해 제어될 수 있고, 이를 위해 H-브리지 장치에서 제 1, 제 2 , 제 3 및 제 4 스위칭 소자에 결선될 수 있다. 스위칭 소자들은 예를 들어 반도체 트랜지스터, 특히 MOSFET 및/또는 IGBT일 수 있다.
제 1 전기 모터는 또한 제 1 모터 콘택을 통해 제 1 하프 브리지에 접속되고, 이 경우 제 1 하프 브리지는 제 1 스위칭 소자와 제 2 스위칭 소자를 포함한다. 제 2 모터 콘택을 통해 제 1 전기 모터는 또한 제 2 하프 브리지에 접속되고, 상기 제 2 하프 브리지는 제 3 스위칭 소자와 제 4 스위칭 소자를 포함한다.
또한 전기 장치는 적어도 하나의 제 2 전기 모터를 포함하고, 상기 전기 모터는 제 2 H-브리지 장치의 제 2 브리지 분기에 배치된다. 또한 제 2 전기 모터는 제 3 모터 콘택을 통해 제 3 하프 브리지에 접속되고, 상기 제 3 하프 브리지는 제 5 스위칭 소자와 제 6 스위칭 소자를 포함한다.
제 2 전기 모터는 예를 들어 차량 내 윈도우 리프트 장치의 제 2 조절 모터일 수 있다. 즉 제 1 조절 모터는 예를 들어 좌측 차량 도어의 윈도우 페인의 조절을 위해 배치될 수 있고, 제 2 전기 모터는 우측 차량 도어의 윈도우 페인의 조절을 위해 배치될 수 있다. 또한 제 1 조절 모터는 예를 들어 전방 차량 도어의 윈도우 페인의 조절을 위해 배치될 수 있는 한편, 제 2 전기 모터는 후방 차량 도어의 윈도우 페인의 조절을 위해 배치될 수 있다. 이 경우 사용자에 의해, 좌측 또는 전방 차량 도어의 윈도우 페인이 리프트되는 한편, 우측 또는 후방 차량 도어의 윈도우 페인은 하강하거나 반대로도 이루어지도록 2개의 전기 모터를 제어하는 것이 요구될 수 있다.
전술한 방식의 전기 장치에서 한편으로는 제 1 전기 모터 그리고 다른 한편으로는 제 2 전기 모터의 제어를 위해 2개의 별도의 H-브리지 장치를 제공하는 것이 공개되어 있다. 따라서 제 2 전기 모터는 제 4 모터 콘택에 의해 제 4 하프 브리지에 접속되고, 상기 제 4 하프 브리지는 제 7 스위칭 소자와 제 8 스위칭 소자를 포함한다. 먼저 공개된 해결 방법에서, 2개의 전기 모터의 제어를 위해 모두 적어도 8개의 스위칭 소자가 필요한 것이 단점이다. 이 경우 각각의 스위칭 소자는 한편으로는 비용 및 중량과 관련되고, 다른 한편으로는 예를 들어 프린트 회로기판 상의 유용한 조립 공간이 요구되는 것이 고려되어야 한다.
본 발명의 과제는 제조 비용, 중량 및/또는 필수적인 조립 공간과 관련해서 전술한 방식의 전기 장치를 개선하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라 청구항 제 1 항의 특징을 갖는 전기 장치에 의해 그리고 청구항 제 7 항의 특징을 갖는 방법에 의해 해결된다.
따라서 제 2 전기 모터는, 제 2 H-브리지 장치에서 제 1 스위칭 소자, 제 2 스위칭 소자, 제 5 스위칭 소자 및 제 6 스위칭 소자에 전기 접속되도록 제 4 모터 콘택을 통해 상기 제 1 하프 브리지에 접속된다. 이로 인해 제 1 하프 브리지는 한편으로는 제 2 하프 브리지와 함께 제 1 H-브리지 장치를 형성하고, 상기 제 1-H 브리지 장치는 제 1 브리지 분기에 제 1 전기 모터를 포함하고, 다른 한편으로 제 3 하프 브리지와 함께 제 2 전기 모터를 포함하는 제 2 H-브리지 장치를 형성하고, 상기 제 2 전기 모터는 제 2 브리지 분기에 배치된다. 이로써 제 1 하프 브리지는 동시에 제 1 H-브리지 장치 및 제 2 H-브리지 장치의 각각의 부분을 형성한다.
본 발명에 따른 전기 장치는 제 1 전기 모터와 제 2 전기 모터의 독립적인 제어를 가능하게 한다. 이 경우 총 6개의 스위칭 소자만을 포함하는 전기 장치가 구현되므로, 먼저 공개된 해결 방법에 비해 2개의 스위칭 소자가 절약된다. 이로 인해 2개의 전기 모터, 예를 들어 차량용 윈도우 리프트 장치의 2개의 조절 모터의 독립적인 제어를 위한 전기 장치의 제조 비용이 감소할 수 있다. 또한 2개의 스위칭 소자가 절약됨으로써 중량이 절감될 수 있고, 예를 들어 프린트 회로기판 상의 유용한 조립 공간은 다른 방식으로 이용되거나 절감될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 장치의 바람직한 실시예에서 각각의 스위칭 소자들은 각각 제어 신호에 따라 폐쇄 상태로 및 개방 상태로 스위칭될 수 있다. 개방 상태란, 스위칭 소자가 적어도 전진 방향으로 전압을 차단하도록 그리고 전류가 안내되지 않거나 실질적으로 안내되지 않도록 준비된 상태이다. 그와 달리 폐쇄 상태에서 스위칭 소자는 전진 방향으로 비교적 양호하게 전류를 안내할 수 있다.
특히 스위칭 소자들은 적어도 하나의 반도체 트랜지스터, 예를 들어 MOSFET 또는 다른 전계효과 트랜지스터(FET)를 포함할 수 있다. 또한 개방 상태는 MOSFET의 고저항 상태에 해당하고, 폐쇄 상태는 비교적 저저항 상태에 해당할 수 있다. 제어 신호로서 MOSFET의 게이트 접속부에 인가하는 게이트 전압은 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 또는 반대로 스위칭을 일으킬 수 있다. 이 경우, 스위칭 소자들이 적어도 하나의 바이폴러 반도체 트랜지스터, 특히 IGBT를 포함하는 것이 고려될 수도 있다. 이러한 경우에도 IGBT의 차단하는 개방 상태로부터 안내하는 폐쇄 상태로 또는 반대로 스위칭은 게이트 전압 형태의 제어 신호에 의해 야기될 수 있다.
개선예에 따라 전기 장치는 적어도 하나의 제어유닛을 포함하고, 상기 제어유닛은 제 1 전기 모터 및/또는 제 2 전기 모터의 소정의 회전 방향 및/또는 회전속도에 의존해서 스위칭 소자를 위한 제어 신호를 생성하도록 형성된다. 이러한 제어유닛은 예를 들어 마이크로컨트롤러일 수 있고, 상기 마이크로컨트롤러의 출력부들은 제어 신호의 전송을 위해 각각 스위칭 소자들의 할당된 제어 접속부에 연결될 수 있다. 예를 들어 이러한 마이크로컨트롤러는 이를 위해 사용자에 의해 작동되는 조작 부재들의 신호 입력부를 통해 각각의 전기 모터의 위한 회전 방향 및/또는 회전속도에 상응하는 신호들을 수신할 수 있다. 상기 신호들은 전기 모터의 제어를 위한 마이크로컨트롤러에 의해, 특히 펄스폭 변조를 이용해서, 상응하는 제어 신호로 변환될 수 있고, 상기 제어 신호들은 스위칭 소자들의 제어 접속부에 출력된다.
바람직한 실시예에서 제 1 전기 모터 및/또는 제 2 전기 모터는 직류 모터이다. 직류 모터들은 본 발명에 따른 H-브리지 장치를 이용한, 특히 펄스폭 변조 방법에 의한 제어에 적합하다. 예를 들어 차량용 윈도우 리프트 장치에 있는 조절 모터는 직류 모터로서 형성될 수 있다.
본 발명과 관련해서, 제 1 전기 모터는 제 1 모터 콘택으로부터 제 2 모터 콘택을 향한 전류 흐름에 의해 회전 방향으로 및 제 2 모터 콘택으로부터 제 1 모터 콘택을 향한 전류 흐름에 의해 반대 회전 방향으로 구동될 수 있다. 상응하게 제 2 전기 모터는 제 3 모터 콘택으로부터 제 4 모터 콘택을 향한 전류 흐름에 의해 회전 방향으로 및 제 4 모터 콘택으로부터 제 3 모터 콘택을 향한 전류 흐름에 의해 반대 회전 방향으로 구동될 수 있다. 예를 들어 제 1 전기 모터로서 직류 모터는, 제 1 모터 콘택으로부터 제 2 모터 콘택을 향한 전류 흐름에 의해 상기 전기 모터가 시계 방향 회전으로 구동되도록, 그리고 이와 달리 제 2 모터 콘택으로부터 제 1 모터 콘택을 향한 반대 방향 전류 흐름에 의해 시계 반대 방향 회전으로 구동되도록(또는 그 반대로) 본 발명에 따른 전기 장치에 배치될 수 있다. 제 2 전기 모터에도 상응하게 적용된다.
제 2 본 발명의 양상에서 제 1 윈도우 페인을 조절하기 위한 적어도 하나의 제 1 조절 모터 및 제 2 윈도우 페인을 조절하기 위한 적어도 하나의 제 2 조절 모터를 포함하는 차량용 전기 윈도우 리프트 장치가 제안된다. 이 경우 전기 윈도우 리프트 장치는 제 1 전기 모터로서 적어도 하나의 제 1 조절 모터 및 제 2 전기 모터로서 적어도 하나의 제 2 조절 모터를 포함하는 적어도 하나의 본 발명에 따른 전기 장치를 포함한다. 2개의 조절 모터는, 예를 들어 윈도우 페인 중 하나의 윈도우 페인만이 리프트되고 또는 하강하도록, 2개의 윈도우 페인이 동시에 리프트되고 또는 하강하도록, 또는 윈도우 페인 중 하나의 윈도우 페인은 리프트되는 동시에 다른 윈도우 페인은 하강하도록 서로 독립적으로 전기 장치에 의해 제어될 수 있다.
제 3 본 발명의 양상은 특히 펄스폭 변조를 이용해서 적어도 2개의 전기 모터를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 경우 전기 모터의 제어를 위해 적어도 하나의 제 1 H-브리지 장치 및 하나의 제 2 브리지-장치를 포함하는 전기 장치가 사용된다. 전기 장치는 제 1 전기 모터를 포함하고, 상기 전기 모터는 제 1 H-브리지 장치의 제 1 브리지 분기에 배치되고, 제 1 H-브리지 장치에서 제 1 하프 브리지 및 제 2 하프 브리지에 전기 접속된다. 추가로 전기 장치는 제 2 전기 모터를 포함하고, 상기 전기 모터는 제 2 H-브리지 장치의 제 2 브리지 분기에 배치되어 제 2 H-브리지 장치에서 제 1 하프 브리지 및 제 3 하프 브리지에 전기 접속된다. 제 1 하프 브리지는 또한 동시에 제 1 H-브리지 장치 및 제 2 H-브리지 장치의 부분이다. 이 경우 각각의 하프 브리지는 적어도 2개의 스위칭 소자를 포함한다.
본 발명에 따른 방법에서 제 1 전기 모터는 제 1 하프 브리지 및 제 2 하프 브리지의 스위칭 소자들의 스위칭에 의해 제어된다. 추가로 또는 대안으로서 제 2 전기 모터는 제 1 하프 브리지 및 제 3 하프 브리지의 스위칭 소자들의 스위칭에 의해 제어될 수 있다.
특히 전기 모터를 제어하기 위한 본 발명에 따른 방법과 관련해서 제 1 및/또는 제 2 본 발명의 양상에 따른 전기 장치가 이용될 수 있다. 따라서 이러한 공개내용의 범위에서 본 발명에 따른 전기 장치 또는 본 발명에 따른 전기 윈도우 리프트 장치와 관련해서 설명된 특징들은 또한 본 발명에 따른 방법에서 사용되는 장치에 적용되며 반대로도 적용된다.
바람직한 실시예에서 하프 브리지들은 제 1 공급 접속부와 제 2 공급 접속부에 전기 접속될 수 있다. 이로 인해 예를 들어 전기 모터를 위한 공급 전압은 제 1 공급 접속부와 제 2 공급 접속부 사이에 인가될 수 있다. 또한 하프 브리지들은 각각 제 1 하프 브리지 위치, 제 2 하프 브리지 위치 및 제 3 하프 브리지 위치로 스위칭될 수 있다. 이 경우 제 1 하프 브리지 위치에서 상기 스위칭 소자들 중 관련 하프 브리지 내에서 제 1 공급 접속부와 각각의 다른 스위칭 소자 사이의 전기 경로에 배치된 스위칭 소자는 폐쇄되고, 이 경우 다른 스위칭 소자는 개방된다. 그와 달리 제 2 하프 브리지 위치에서 스위칭 소자들 중 관련 하프 브리지 내에서 제 2 공급 접속부와 각각의 다른 스위칭 소자 사이의 전기 경로에 배치된 스위칭 소자는 폐쇄되고, 이 경우 다른 스위칭 소자는 개방된다. 제 3 하프 브리지 위치에서 관련 하프 브리지의 스위칭 소자들은 개방된다. 물론 해당 전기 경로에 기본적으로 다른 전기 소자들, 예를 들어 다이오드 또는 저항이 배치될 수 있다.
전기 모터의 제어를 위해 제 1 하프 브리지는 제 1 스위칭 시퀀스에 주기적으로 제 1 펄스 지속시간 동안 제 1 하프 브리지 위치로 및 제 2 펄스 지속시간 동안 제 2 하프 브리지 위치로 스위칭될 수 있다. 제어할 전기 모터에 따라 또한 추가로 제 2 하프 브리지 및/또는 제 3 하프 브리지가 스위칭된다.
따라서 제 1 전기 모터를 제어하기 위해, 제 2 하프 브리지는 제 2 스위칭 시퀀스에서 제 1 하프 브리지 위치, 제 2 하프 브리지 위치 및/또는 제 3 하프 브리지 사이에서 스위칭될 수 있다. 제 2 전기 모터를 제어하기 위해, 제 3 하프 브리지는 제 3 스위칭 시퀀스에서 제 1 하프 브리지 위치, 제 2 하프 브리지 위치 및/또는 제 3 하프 브리지 위치 사이에서 스위칭될 수 있다. 이 경우 제 2 및 제 3 스위칭 시퀀스는 제 1 또는 제 2 전기 모터의 소정의 회전 방향 및/또는 회전속도에 의존할 수 있다. 적절한 제 2 및 제 3 스위칭 시퀀스의 선택에 의해 전기 모터의 회전 방향 및 회전속도와 관련해서 한편으로는 제 1 전기 모터 및 다른 한편으로는 제 2 전기 모터의 독립적인 제어가 가능하다.
변형예에서 제 1 전기 모터가 회전 방향으로 구동되도록 제 1 전기 모터의 제어를 위해 제 2 하프 브리지는, 제 1 스위칭 시퀀스의 다수의 주기 지속시간 동안 제 2 하프 브리지 위치로 스위칭된다. 추가로 또는 대안으로서 제 1 전기 모터를 반대 회전 방향으로 구동하기 위해, 제 2 하프 브리지는 제 1 스위칭 시퀀스의 다수의 주기 지속시간 동안 제 1 하프 브리지 위치로 스위칭될 수 있다. 제 2 전기 모터를 회전 방향으로 구동하기 위해, 상응하게 제 3 하프 브리지는 제 1 스위칭 시퀀스의 다수의 주기 지속시간 동안 제 1 하프 브리지 위치로 스위칭될 수 있고, 및/또는 제 2 전기 모터를 반대 회전 방향으로 구동하기 위해, 제 1 스위칭 시퀀스의 다수의 주기 지속시간 동안 제 2 하프 브리지 위치로 스위칭될 수 있다.
제 1 하프 브리지의 미리 정해진 제 1 스위칭 시퀀스와 관련해서 이러한 변형예에 의해 관련 전기 모터의 최대 가능한 회전속도가 달성될 수 있는데, 그 이유는 제 1 스위칭 시퀀스의 관련 펄스 지속시간이 전기 모터의 구동을 위한 공급 단계로서 완전히 이용될 수 있기 때문이다.
그러나 또한, 각각의 전기 모터마다 회전속도를 독립적으로 조절하는 것이 가능하다. 이를 위해 예를 들어, 제 1 전기 모터를 회전 방향으로 구동하기 위해, 제 2 하프 브리지는 주기적으로 제 2 하프 브리지 위치로 스위칭될 수 있으므로, 제 2 하프 브리지는 적어도 제 3 펄스 지속시간 동안 제 2 하프 브리지 위치를 취하고, 상기 지속시간 동안 제 1 하프 브리지는 제 1 하프 브리지 위치에 놓인다. 대안으로서 또는 추가로 제 2 하프 브리지는, 제 1 전기 모터를 반대 회전 방향으로 구동하기 위해, 주기적으로 제 1 하프 브리지 위치로 스위칭될 수 있고, 각각 적어도 제 4 펄스 지속시간 동안 상기 위치를 취하고, 상기 지속시간 동안 제 1 하프 브리지는 제 2 하프 브리지 위치에 놓인다.
상응하게 제 3 하프 브리지는, 제 2 전기 모터를 회전 방향으로 구동하기 위해, 주기적으로 제 1 하프 브리지 위치로 스위칭될 수 있으므로, 제 3 하프 브리지는 각각 적어도 제 5 펄스 지속시간 동안 제 1 하프 브리지 위치를 취하고, 상기 지속시간 동안 제 1 하프 브리지는 제 2 하프 브리지 위치에 놓인다. 대안으로서 또는 추가로 제 3 하프 브리지는, 제 2 전기 모터를 반대 회전 방향으로 구동하기 위해, 주기적으로 제 2 하프 브리지 위치로 스위칭될 수 있고, 상기 위치에서 각각 적어도 제 6 펄스 지속시간 동안 유지될 수 있고, 상기 지속시간 동안 제 1 하프 브리지는 제 1 하프 브리지 위치에 있다.
관련 전기 모터가 공급 접속부들 사이의 전류 흐름에 의해 구동되는 단계(phase)들 사이에서 능동적 프리휠(freewheel)을 가능하게 하기 위해, 제 2 및 제 3 스위칭 시퀀스의 범위에서 특히 예비 조치가 취해질 수 있다. 스위칭 소자들이 예를 들어 MOSFET이면, 개별 MOSFET를 간헐적으로 스위치 온하는 것이 바람직할 수 있고, 이로써 상기 스위칭 소자들은 가급적 손실이 적은 상태에서 역방향으로 프리휠 전류에 의해 도통될 수 있다.
이를 위해 제 2 하프 브리지 및/또는 제 3 하프 브리지는 주기적으로 제 1 하프 브리지 위치로 스위칭되어 상기 위치를 취할 수 있는 한편, 제 1 하프 브리지는 제 1 하프 브리지 위치에 놓인다. 다시 말해서, 제 2 하프 브리지 및/또는 제 3 하프 브리지의 제 1 하프 브리지 위치와 한편으로 제 1 하프 브리지의 제 1 하프 브리지 위치 사이에 시간적인 중복을 제공하는 것이 고려될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로 제 2 하프 브리지 및/또는 제 3 하프 브리지는 주기적으로 제 2 하프 브리지 위치로 스위칭되어 상기 위치를 취할 수 있는 한편, 제 1 하프 브리지는 제 2 하프 브리지 위치에 놓이므로, 한편으로 제 2 하프 브리지 및/또는 제 3 하프 브리지의 제 2 하프 브리지 위치와 다른 한편으로 제 1 하프 브리지의 제 2 하프 브리지 위치 사이에 시간적인 중복을 제공하는 것이 고려될 수 있다.
변형예에 따라 제 1 전기 모터의 회전속도는 제 1 스위칭 시퀀스의 주기 지속시간 대 제 3 펄스 지속시간 및/또는 제 4 펄스 지속시간의 비의 조절에 의해 제어되고, 추가로 또는 대안으로서 제 2 전기 모터의 회전속도는 제 1 스위칭 시퀀스의 주기 지속시간 대 제 5 펄스 지속시간 및/또는 제 6 펄스 지속시간의 비의 조절에 의해 제어될 수 있다. 이로 인해 펄스폭 변조를 이용한 제 1 전기 모터 및 제 2 전기 모터의 독립적인 제어가 가능해진다.
바람직하게 제 1 스위칭 시퀀스 내에서 제 1 펄스 지속시간과 제 2 펄스 지속시간은 실질적으로 동일한 길이이다. 다시 말해서 바람직한 실시예에서 제 2 펄스 지속시간 대 제 1 펄스 지속시간의 비는 0.9 내지 1.1일 수 있다. 이로 인해 간단하게, 제 1 스위칭 시퀀스는 제 2 및/또는 제 3 스위칭 시퀀스와 서로 일치하지 않는 것이 간단하게 보장될 수 있다.
제 1 스위칭 시퀀스의 주기 지속시간 대 제 1 펄스 지속시간의 비 및/또는 제 1 스위칭 시퀀스의 주기 지속시간 대 제 2 펄스 지속시간의 비는 바람직하게 각각 0.4 내지 0.6일 수 있다. 특히 제 1 스위칭 시퀀스의 주기 지속시간 대 제 1 펄스 지속시간의 비 및/또는 제 1 스위칭 시퀀스의 주기 지속시간 대 제 2 펄스 지속시간의 비는 실질적으로 0.5일 수 있다. 이로 인해 전기 모터를 위해 시간 평균적으로 가급적 큰 공급 전압이 제공된다.
또한 본 발명과 관련해서, 하프 브리지의 관련 제 1 하프 브리지 위치로부터 관련 제 2 하프 브리지 위치로 하프 브리지의 스위칭을 위해 관련 하프 브리지는 먼저 제 1 하프 브리지 위치로부터 제 3 하프 브리지 위치로 스위칭된 후에 제 3 하프 브리지 위치로부터 제 2 하프 브리지 위치로 스위칭된다. 상응하게 하프 브리지의 관련 제 2 하프 브리지 위치로부터 관련 제 1 하프 브리지 위치로 하프 브리지의 스위칭을 위해 관련 하프 브리지는 먼저 제 2 하프 브리지 위치로부터 제 3 하프 브리지 위치로 스위칭된 후에, 제 3 하프 브리지 위치로부터 제 1 하프 브리지 위치로 스위칭될 수 있다. 제 1 하프 브리지 위치와 제 2 하프 브리지 위치 사이의 또는 역으로 스위칭 시 이러한 스위칭 오프셋에 의해 하프 브리지 단락이 방지될 수 있다.
본 발명의 다른 세부사항 및 장점들은 실시예들의 하기 설명에 도면을 참고로 설명된다.
도 1은 선행기술에 따른 전기 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 전기 장치를 도시한 도면.
도 3은 스위칭 소자를 위한 제어 신호들을 생성하기 위한 제어유닛을 포함하는 도 2에 따른 전기 장치를 도시한 도면.
도 4a 내지 도 4h는 펄스폭 변조를 이용해서 전기 모터를 제어하기 위한 전기 장치의 하프 브리지의 스위칭 시퀀스를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 전기 장치를 도시한 도면.
도 3은 스위칭 소자를 위한 제어 신호들을 생성하기 위한 제어유닛을 포함하는 도 2에 따른 전기 장치를 도시한 도면.
도 4a 내지 도 4h는 펄스폭 변조를 이용해서 전기 모터를 제어하기 위한 전기 장치의 하프 브리지의 스위칭 시퀀스를 도시한 도면.
도 1은 2개의 전기 모터(21, 22)를 제어하기 위한 일반적인 전기 장치(2)를 도시한다. 회전 방향(D1, D2) 및/또는 회전속도와 관련해서 전기 모터(21, 22)의 독립적인 제어를 가능하게 하기 위해, 먼저 공개된 해결 방법에서 2개의 별도의 H-브리지 장치(2-1, 2-2)가 제공된다.
이 경우 제 1 전기 모터(21)는, 제 1 모터 콘택(211)을 통해 제 1 하프 브리지(23)에 그리고 제 2 모터 콘택(212)을 통해 제 2 하프 브리지(24)에 접속되도록 제 1 H-브리지 장치(2-1)의 제 1 브리지 분기(2-10)에 배치된다. 제 1 하프 브리지(2-1)는 제 1 스위칭 소자(231)와 제 2 스위칭 소자(232)를 포함하고, 이 경우 제 1 모터 콘택(211)은 제 1 스위칭 소자(231)와 제 2 스위칭 소자(232) 사이의 전기 경로에 접속된다. 상응하게 제 2 하프 브리지(24)는 제 3 스위칭 소자(241)와 제 4 스위칭 소자(242)를 포함하고, 이 경우 제 2 모터 콘택(212)은 제 3 스위칭 소자(241)와 제 4 스위칭 소자(242) 사이의 전기 경로에 접속된다.
제 1 H-브리지 장치(2-1)의 구조와 유사하게 제 2 전기 모터(22)는 제 2 H-브리지 장치(2-2)에서 제 5 스위칭 소자(251), 제 6 스위칭 소자(252), 제 7 스위칭 소자(261) 및 제 8 스위칭 소자(262)에 전기 접속된다.
전기 모터(21, 22)를 위한 공급 전압(V)의 제공을 위해 제 1 공급 접속부(28)와 제 2 공급 접속부(29)가 제공된다. 제 1 공급 접속부(28)는 제 1 스위칭 소자(231)와 제 3 스위칭 소자(241) 사이의 전기 경로에 및 제 5 스위칭 소자(251)와 제 6 스위칭 소자(261) 사이의 전기 경로에 접속된다. 제 2 공급 접속부(29)는 제 2 스위칭 소자(232)와 제 4 스위칭 소자(242) 사이의 전기 경로 및 제 6 스위칭 소자(252)와 제 8 스위칭 소자(262) 사이의 전기 경로에 접속된다. 제 H-브리지 장치(2-1)와 제 2 H-브리지 장치(2-2)는 따라서 공급 접속부(28, 29)에 접속과 관련해서 병렬로 접속될 수 있다.
먼저 공개된 전기 장치(2)의 도 1에 도시된 실시예에서 스위칭 소자들(231, 232, 241, 242, 251, 252, 261, 262)은 MOSFET이고, 상기 MOSFET는 각각 외부 게이트-전압 신호에 의해 폐쇄 상태 및 개방 상태로 스위칭될 수 있다. 이 경우 개방 상태는 관련 MOSFET가 전진 방향으로 소스 접속부와 드레인 접속부 사이에서 비전도성이거나 실질적으로 비전도성인 고저항 상태에 해당하고, 전진 방향으로 외부 전압의 차단을 위해 설계된다. 그와 달리 MOSFET는 관련 폐쇄 상태에서 전진 방향으로 비교적 양호한 전도성을 갖는다.
스위칭 소자들(231, 232, 242, 251, 252, 261, 262)의 적절한 스위칭에 의해 제 1 전기 모터(21)와 제 2 전기 모터(22)는 각각 소정의 회전 방향(D1, D2)으로 구동될 수 있고, 이 경우 펄스폭 변조에 의해 또한 관련 전기 모터(21, 22)의 회전속도가 조절될 수 있다. 예를 들어 제 1 공급 접속부(28)에 제 2 공급 접속부(20)에 인가하는 전위(V2)보다 높은 전위(V1)가 인가하면, 제 1 스위칭 소자(231)와 제 4 스위칭 소자(242)가 동시에 폐쇄되는 한편, 제 2 스위칭 소자(232)와 제 3 스위칭 소자(241)가 개방될 때, 제 1 전기 모터(21)는 제 1 모터 콘택(211)으로부터 제 2 모터 콘택(212)을 향한 전류 흐름(I1)에 의해 구동된다. 이로 인해 제 1 전기 모터(21)는 회전 방향(D1)으로, 예를 들어 시계 방향 회전으로 구동될 수 있다.
이 경우 제 1 스위칭 소자(231) 및/또는 제 4 스위칭 소자(242)가 주기적으로 폐쇄 및 개방됨으로써, 시계 방향으로 회전하는 제 1 전기 모터(21)의 회전속도는 펄스폭 변조에 의해 조절될 수 있다. 제 1 스위칭 소자(231) 및/또는 제 4 스위칭 소자(242)의 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 변경의 주기 지속시간 대 제 1 스위칭 소자(231) 및/또는 제 4 스위칭 소자(242)가 폐쇄되는 동안 펄스 지속시간의 비가 클수록, 시계 방향으로 회전하는 제 1 전기 모터(21)의 결과되는 회전속도는 더 커진다.
시계 반대 방향으로 회전으로 제 1 전기 모터(21)를 구동하기 위해, 제 2 스위칭 소자(232)와 제 3 스위칭 소자(241)는 각각 주기적인 변경 시 동시에 폐쇄 및 개방되는 한편, 제 1 스위칭 소자(231)와 제 4 스위칭 소자(242)는 개방된다. 제 2 스위칭 소자(232)와 제 3 스위칭 소자(241)가 폐쇄되면, 제 2 모터 콘택(212)으로부터 제 1 모터 콘택(211)을 향한 제 2 전류 흐름(12)은 제 1 전기 모터(21)를 반대 회전 방향(D2)으로 시계 반대 방향 회전으로 구동한다. 시계 반대 방향으로 회전하는 제 1 전기 모터(21)의 회전속도의 조절은 이 경우 또한 펄스폭 변조에 의해 이루어질 수 있다.
제 2 전기 모터(22)는 상응하는 방식으로 소정의 회전 방향(D1, D2) 및/또는 회전속도와 관련해서 제 2 H-브리지 장치(2-2)의 스위칭 소자(251, 252, 261, 262)의 적절한 스위칭에 의해 제 1 전기 모터(21)와 무관하게 제어될 수 있다.
도 2에 2개의 전기 모터(11, 12)의 독립적인 제어를 위한 본 발명에 따른 전기 장치(1)가 도시된다. 2개의 전기 모터(11, 12)는 예를 들어 직류 모터일 수 있고, 상기 직류 모터들은 차량의 전기 윈도우 리프트 장치에서 각각의 윈도우 페인을 위한 조절 모터로서 사용될 수 있다. 또한 2개의 윈도우 페인을 서로 독립적으로 리프트 또는 하강하기 위해, 전기 모터(11, 12)를 회전 방향(D1, D2, D3, D4) 및/또는 회전속도와 관련해서 서로 독립적으로 제어하는 것이 필요할 수 있다.
전기 장치(1)는 제 1 H-브리지 장치(1-1)를 포함하고, 상기 브리지 장치는 실질적으로 도 1의 H-브리지 장치(2-1)에 상응한다. 따라서 제 1 전기 모터(11)는 제 1 H-브리지 장치(1-1)에서 제 1 스위칭 소자(131), 제 2 스위칭 소자(132), 제 3 스위칭 소자(141) 및 제 4 스위칭 소자(142)에 전기 접속되고, 이 경우 제 1 전기 모터(11)는 제 1 H-브리지 장치(1-1)의 제 1 브리지 분기(1-10)에 배치된다. 제 1 전기 모터(11)는 제 1 모터 콘택(111)을 통해 제 1 하프 브리지(13)에 접속되고, 제 2 모터 콘택(112)을 통해 제 2 하프 브리지(14)에 접속되며, 이 경우 제 1 하프 브리지(13)는 제 1 스위칭 소자(131)와 제 2 스위칭 소자(132)를 포함하고, 제 2 하프 브리지(14)는 제 3 스위칭 소자(141)와 제 4 스위칭 소자(142)를 포함한다. 이 경우 제 1 모터 콘택(111)은 제 1 스위칭 소자(131)와 제 2 스위칭 소자(132) 사이의 전기 경로에 접속되고, 제 2 모터 콘택(112)은 제 3 스위칭 소자(141)와 제 4 스위칭 소자(142) 사이의 전기 경로에 접속된다.
또한 제 2 전기 모터(12)는 제 3 모터 콘택(121)을 통해 제 3 하프 브리지(15)에 접속되고, 상기 하프 브리지는 제 5 스위칭 소자(151)와 제 6 스위칭 소자(152)를 포함한다. 이 경우 제 3 모터 콘택(121)은 제 5 스위칭 소자(151)와 제 6 스위칭 소자(152) 사이의 전기 경로에 접속된다. 또한 제 2 전기 모터(12)는, 제 2 H-브리지 장치(1-2)에서 상기 전기 모터가 제 1 스위칭 소자(131), 제 2 스위칭 소자(132), 제 5 스위칭 소자(151) 및 제 6 스위칭 소자(152)에 전기 접속되도록, 제 4 모터 콘택(122)을 통해 제 1 하프 브리지(13)에 접속된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 4 모터 콘택(122)은 이를 위해 제 1 스위칭 소자(131)와 제 2 스위칭 소자(132) 사이의 전기 경로에 접속된다.
제 2 전기 모터(12)가 배치된 제 2 브리지 분기(1-20)를 가진 제 2 H-브리지 장치(1-2)는, 따라서 제 1 전기 모터(11)에 동력을 공급하는 제 1 H-브리지 장치(1-1)와 함께 제 1 하프 브리지(13)를 공유한다. 다시 말해서 제 1 하프 브리지(13)는 한편으로 제 2 하프 브리지(14) 및 제 1 브리지 분기(1-10)와 함께 제 1 H-브리지 장치(1-1)를 형성하고, 다른 한편으로는 제 3 하프 브리지(15) 및 제 2 브리지 분기(1-20)와 함께 제 2 H-브리지 장치(1-2)를 형성한다. 따라서 전체적으로 2개의 기능적인 H-브리지 장치(1-1, 1-2)가 제공되고(도면부호 1-2는 도 2 및 도 3에서 생략됨), 상기 장치들에 의해 제 1 전기 모터(11)와 제 2 전기 모터(12)는 서로 독립적으로 제어될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 전기 장치(1)는 6개의 상이한 스위칭 소자들(131, 132, 141, 142, 151, 152)만으로 구현되고, 이로써 도 1에 도시된 먼저 공개된 해결 방법에 비해 2개의 스위칭 소자들이 절약된다. 이로 인해 2개의 전기 모터(11, 12), 예를 들어 차량용 윈도우 리프트 장치의 2개의 조절 모터를 독립적으로 제어하기 위한 전기 장치(1)의 제조 비용이 감소할 수 있다. 또한 2개의 스위칭 소자가 절약됨으로써 중량이 절감될 수 있고, 예를 들어 프린트 회로기판 상의 유용한 조립 공간이 다른 방식으로 이용될 수 있다.
도 2의 실시예에서 스위칭 소자(131, 132, 141, 142, 151, 152)는 MOSFET이다. 다른 실시예에서 스위칭 소자들(133, 132, 141, 142, 151, 152)은 다른 반도체 트랜지스터, 예를 들어 바이폴러 트랜지스터 및 특히 IGBT를 포함할 수 있다. 바람직하게는 각각의 스위칭 소자들(131, 132, 141, 142, 151, 152)은 각각의 제어 신호(VG1, VG2, VG3, VG4, VG5, VG6)에 따라 폐쇄 상태 및 개방 상태로 스위칭될 수 있다.
도 3은 도 2의 전기 장치를 도시하고, 이 경우 추가로 스위칭 소자들(131, 132, 141, 142, 151, 152)을 위한 제어 신호(VG1, VG2, VG3, VG4, VG5, VG6)를 생성하기 위한 제어유닛(3)이 제공된다. 제어유닛(3)은 예를 들어 마이크로컨트롤러일 수 있고, 상기 마이크로컨트롤러는 각각의 전기 모터(11, 12)의 소정의 회전 방향(D1, D2, D3, D4) 및/또는 회전속도에 따라서 제어 신호(VG1, VG2, VG3, VG4, VG5, VG6)를 제공한다. 이 경우 제어유닛(3)은 예를 들어, 전기 윈도우 리프트 장치의 적어도 하나의 조작 부재에 의해 생성될 수 있는 입력 신호들로부터 제어 신호(VG1, VG2, VG3, VG4, VG5, VG6)를 계산할 수 있다.
예를 들어 제 1 전기 모터(11)는 제 1 차량 도어의 제 1 윈도우 페인의 조절을 위한 조절 모터일 수 있고, 제 2 전기 모터(12)는 제 2 차량 도어의 제 2 윈도우 페인의 조절을 위한 조절 모터일 수 있다. 사용자는 이 경우 예를 들어 차량의 실내에 배치된 하나 이상의 조작 부재들을 이용해서 조절 모터(11, 12)를 전기 장치(1)에 의해 서로 독립적으로 제어할 수 있다. 예를 들어 제 1 조절 모터(11)는 회전 방향(D1)으로 구동될 수 있고, 이로 인해 제 1 윈도우 페인을 리프트할 수 있다. 대안으로서 제 1 조절 모터(11)는 제 1 윈도우 페인의 하강을 위해 반대 회전 방향(D2)으로 구동될 수 있다. 이 경우 회전 방향(D1)으로 제 1 전기 모터(11)의 구동은 제 1 모터 콘택(111)으로부터 제 2 모터 콘택(112)을 향한 전류 흐름(I1)에 의해 이루어질 수 있고, 반대 회전 방향(D2)으로 구동은 제 2 모터 콘택(112)으로부터 제 1 모터 콘택(111)을 향한 반대 방향 전류 흐름(I2)에 의해 이루어질 수 있다. 제 1 전기 모터(11) 및/또는 제 2 전기 모터(12)는 예를 들어 직류 모터일 수 있다.
회전 방향(D1) 및/또는 반대 회전 방향(D2)으로 제 1 전기 모터(11)의 구동과 동시에 예를 들어 윈도우 페인의 하강을 위해 제 2 전기 모터(12)는 제 3 모터 콘택(121)으로부터 제 4 모터 콘택(122)을 향한 전류 흐름(I3)에 의해 회전 방향(D3)으로 구동될 수 있다. 이에 대한 대안으로서 예를 들어 제 2 윈도우 페인의 리프팅을 위래 제 2 전기 모터(12)는 제 4 모터 콘택(122)으로부터 제 3 모터 콘택(121)을 향한 전류 흐름(I4)에 의해 반대 회전 방향(D4)으로 구동될 수 있다.
이 경우 전기 장치(1)는 또한 펄스폭 변조를 이용한 관련 전기 모터(11, 12)의 회전속도의 독립적인 조절을 가능하게 한다.
도 2 및 도 3의 전기 장치를 이용한 2개의 전기 모터(11, 12)의 독립적인 제어는 하기에 설명된다.
전기 장치(1)의 하프 브리지(11, 12, 13)는 각각 제 1 하프 브리지 위치(13-1, 14-1, 15-1), 제 2 하프 브리지 위치(13-2, 14-2, 15-2) 및 제 3 하프 브리지 위치(13-2, 14-2, 15-2)로 스위칭될 수 있다. 이 경우 제 1 하프 브리지 위치(13-1, 14-1, 15-1)에서 스위칭 소자들(131, 141, 151) 중 관련 하프 브리지(13, 14, 15) 내에서 제 1 공급 접속부(18)와 각각의 다른 스위칭 소자(132, 142, 152) 사이의 전기 경로에 배치된 스위칭 소자는 폐쇄되고, 다른 스위칭 소자(132, 142, 152)는 개방된다.
사이에 하프 브리지들(13, 14, 15)이 병렬 접속으로 배치된 제 1 공급 접속부(18)와 제 2 공급 접속부(19)에 의해 전기 모터(11, 12)를 위한 공급 전압(V)이 인가될 수 있다. 예를 들어 제 1 공급 접속부(18)에 인가하는 전위(V1)는 제 2 공급 접속부(19)에 인가하는 제 2 전위(V2)보다 높다. 따라서 제 1 공급 접속부(18)는 예를 들어 자동차 배터리의 플러스극에 접속될 수 있고, 제 2 공급 접속부(V2)는 예를 들어 접지와 접촉할 수 있다. 제 1 전위(V1)와 제 2 전위(V2) 사이의 차이는 공급 전압(V)을 형성한다.
이러한 경우에 관련 하프 브리지(13, 14, 15)에서 제 1 공급 접속부(18)를 향하며 제 2 공급 접속부(19)로부터 떨어져 있는 측면에 배치된 제 1 스위칭 소자(131), 제 3 스위칭 소자(141) 및 제 5 스위칭 소자(151)는 하이 사이드(High Side) 스위칭 소자로서 작동한다. 그와 달리 제 1 공급 접속부(18)로부터 떨어져 있고 제 2 공급 접속부(19)를 향한 관련 하프 브리지(13, 14, 15)의 측면에 배치된 제 2 스위칭 부재(132), 제 4 스위칭 부재(142) 및 제 6 스위칭 부재(152)는 로우 사이드(Low Side) 스위칭 소자로서 작동한다. 또한 실시예에서 MOSFET로서 형성된 스위칭 소자들(131, 132, 141, 142, 151, 152)은, 관련 개방 상태에서 공급 전압(V)을 차단할 수 있도록 그리고 관련 폐쇄 상태에서 제 1 공급 접속부(18)로부터 제 2 공급 접속부(19)를 향한 전류를 전진 방향으로 안내할 수 있도록 형성되어 하프 브리지(13, 14, 15)에 배치된다.
관련 제 1 하프 브리지 위치(13-1, 14-1, 15-1)에서 하이 사이드 스위칭 소자들(131, 141, 151)은 폐쇄되는 한편, 로우 사이드 스위칭 소자들(132, 142, 152)은 개방된다. 그와 달리 제 2 하프 브리지 위치에서 스위칭 소자들(132, 142, 152) 중 관련 하프 브리지(13, 14, 15) 내에서 제 2 공급 접속부(19)와 각각의 다른 스위칭 소자(131, 141, 151) 사이의 전류 경로에 배치된 스위칭 소자는 폐쇄되고, 이 경우 다른 스위칭 소자(131, 141, 151)는 개방된다. 따라서 실시예에서 제 2 하프 브리지 위치(13-2, 14-2, 15-2)에서 관련 로우 사이드 스위칭 소자(132, 142, 152)는 폐쇄되는 한편, 제 2 하프 브리지 위치(13-2, 14-2, 15-2)에서 관련 하이 사이드 스위칭 소자(131, 141, 151)는 개방된다.
제 3 하프 브리지 위치(13-3, 14-3, 15-3)에서 관련 하프 브리지(13, 14, 15)의 하이 사이드 스위칭 소자(131, 141, 151) 및 로우 사이드 스위칭 소자(132, 142, 152)는 개방된다. 이로써 각각의 하프 브리지(13, 14, 15)는 제 3 하프 브리지 위치(13-3, 14-3, 15-3)에서 전체적으로 고저항 상태이다.
도 4a 내지 도 4h에 3개의 하프 브리지(13, 14, 15)를 위한 다양한 스위칭 시퀀스(S1, S2, S3)가 도시되고, 관련 회전 방향(D1, D2, D3, D4) 및/또는 관련 회전속도와 관련한 전술한 특성을 야기하기 위해, 상기 하프 브리지들에 의해 2개의 전기 모터(11, 12)는 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 또한 각각 가로 좌표에 시간 t와 세로 좌표에 관련 하프 브리지 위치(13-1, 13-2, 13-3, 14-1, 14-2, 14-3, 15-1, 15-2, 15-3)가 기재된다. 스위칭 시퀀스(S1, S2, S3)는 예를 들어 제어 유닛(3)에 의해 제공되는 스위칭 소자들(131, 132, 133, 134, 135, 136)을 위한 제어 신호들(VG1, VG2, VG3, VG4, VG5, V6)의 상응하는 시퀀스에 의해 구현될 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 제 1 하프 브리지(13)는 제 1 스위칭 시퀀스(S1)에서 주기적으로 펄스 지속시간(P1) 동안 제 1 하프 브리지 위치(13-1)로 스위칭되고, 제 2 펄스 지속시간(P2) 동안 제 2 하프 브리지 위치(13-2)로 스위칭된다. 도 4a에 시점 t1부터 시점 t9까지의 주기 지속시간(T)은 예를 들어 수 킬로헤르츠의 주파수에 상응할 수 있다.
도시된 실시예에서 제 1 하프 브리지(13)는 제 1 펄스 지속시간(P1) 후에 제 1 하프 브리지 위치(13-1)로부터 제 2 하프 브리지 위치(13-2)로 직접 스위칭되지 않는다. 시점 t4에 먼저 제 1 하프 브리지 위치(13-1)로부터 고저항의 제 3 하프 브리지 위치(13-3)로 스위칭이 이루어진다. 시점 t5에야 제 3 하프 브리지 위치(13-3)로부터 제 2 하프 브리지 위치(13-2)로 스위칭이 이루어진다. 제 1 하프 브리지(13)가 고저항의 제 3 하프 브리지 위치(13-3)를 취하는 시점 t4와 t5 사이의 비교적 짧은 스위칭 오프셋은 하프 브리지 단락의 방지를 위해 제공된다. 정확히 동시에 제 2 스위칭 소자(132)의 폐쇄와 제 1 스위칭 소자(131)의 개방이 제공되면, 실제로 제 1 하프 브리지(13)의 2개의 스위칭 소자들(131, 132)은 단시간에 동시에 폐쇄될 위험이 생길 수 있다. 제 2 하프 브리지 위치(13-2)로부터 제 1 하프 브리지 위치(13-1)로 제 1 하프 브리지(13)의 스위칭 시 시점들 t8과 t9 사이에 적합한 스위칭 오프셋이 제공된다.
제 1 펄스 지속시간(P1)과 제 2 펄스 지속시간(P2)은 도 4a의 실시예에 따라 실질적으로 동일한 길이이므로, 제 1 하프 브리지(13)는 각각의 주기 지속시간(T) 동안 대략 동일한 길이로 제 1 하프 브리지 위치(13-1)와 제 2 하프 브리지 위치(13-3)에 놓인다. 예를 들어 제 2 펄스 지속시간(P2) 대 제 1 펄스 지속시간(P1)의 비는 0.9 내지 1.1일 수 있다. 또한 주기 지속시간(T) 대 제 1 펄스 지속시간(P1)의 비와 주기 지속시간(T) 대 제 2 펄스 지속시간(P2)의 비는 각각 예를 들어 0.4 내지 0.6일 수 있다. 이러한 경우에 제 1 하프 브리지(13)는 각각의 주기 지속시간(T)의 대략 절반 동안 제 1 하프 브리지 위치(13-1)에 놓이고, 각각의 주기 지속시간(T)의 대략 다른 절반 동안 제 2 하프 브리지 위치(13-2)에 놓인다.
제 1 하프 브리지(13)의 제 1 스위칭 시퀀스(S1)와 동시에 제 1 전기 모터(11)의 제어를 위해 제 2 스위칭 시퀀스(S2)에서 제 2 하프 브리지(14)가 및/또는 제 2 전기 모터(12)의 제어를 위해 제 3 스위칭 시퀀스(S3)에서 제 3 하프 브리지(15)가 관련 제 1 하프 브리지 위치(14-1, 15-1), 관련 제 2 하프 브리지 위치(14-2, 15-2) 및/또는 관련 제 3 하프 브리지 위치(14-3, 15-3) 사이에서 스위칭될 수 있다. 제 2 하프 브리지(14)와 제 3 하프 브리지(15)를 위한 가능한 스위칭 시퀀스(S2, S3)는 도 4b 내지 도 4h에 예시적으로 도시된다.
도 4b에 도시된 제 2 스위칭 시퀀스(S2)에서 제 2 하프 브리지(14)는 시점 t1에 고저항의 제 3 하프 브리지 위치(14-3)로부터 제 2 하프 브리지 위치(14-2)로 스위칭되어, 전체 주기 지속시간(T)을 넘어서 제 2 하프 브리지 위치(14-2)에서 유지된다. 특히 제 2 하프 브리지(14)는 제 1 스위칭 시퀀스(S1)의 다수의 주기 지속시간(T) 동안 제 2 하프 브리지 위치(14-2)에서 유지된다(도시되지 않음). 시점 t1과 t4 사이에 및 경우에 따라 제 1 스위칭 시퀀스(S1)의 후속하는 주기 내의 상응하는 시점들 사이에서 제 1 펄스 지속시간(P1) 동안 하이 사이드 스위칭 소자로서 제 1 스위칭 소자(131) 및 로우 사이드 스위칭 소자로서 제 4 스위칭 소자(142)는 동시에 폐쇄된다. 또한 공급 전압(V)으로 인해 제 1 모터 콘택(111)으로부터 제 2 모터 콘택(112)을 향한 전류 흐름(I1)은 제 1 전기 모터(11)를 회전 방향(D1)으로 구동한다. 그와 달리 시점 t4로부터 시점 t9까지 제 1 스위칭 소자(131)는 개방되고, 이 경우 제 3 스위칭 소자(141)도 변경 없이 개방되어 유지되므로, 제 1 전기 모터(11)는 하이 사이드 전위(V1)로부터 분리되고, 제 1 공급 접속부(18)로부터 제 2 공급 접속부(19)를 향한 전류 흐름에 의해 구동되지 않는다.
시점 t4와 t9 사이에 제 1 전기 모터(11)에서 자체 유도에 의해 제 1 모터 콘택(111)으로부터 제 2 모터 콘택(112)을 향한 전류 흐름(I1)이 적어도 부분적으로 프리휠 전류로서 유지될 수 있다. 이 경우 프리휠 전류는 회로 내에서 시계 방향으로 제 1 브리지 분기(1-10)를 통해, 제 4 스위칭 소자(142)를 통해, 제 2 스위칭 소자(132)를 통해 그리고 거기에서부터 다시 제 1 브리지 분기(1-10)를 향해 흐를 수 있다. 제 2 스위칭 소자(132)는 또한 프리휠 전류에 의해 역방향으로 도통된다. 이는 예를 들어 MOSFET(132)의 진성 역방향 다이오드에 의해 가능해질 수 있다. 다른 실시예에서, 특히 스위칭 소자들(131, 132, 141, 142, 151, 152)이 IGBT인 경우에, 프리휠 전류를 가능하게 하기 위해 별도의 프리휠 다이오드가 제공될 수 있고, 상기 프리휠 다이오드는 각각 스위칭 소자들(131, 132, 141, 142, 151, 152) 중 하나의 스위칭 소자에 역병렬로 접속되고, 따라서 관련 프리휠 다이오드의 도통 방향은 관련 스위칭 소자들(131, 132, 141, 142, 151, 152)의 역방향에 해당한다.
시점 t5부터 시점 t8까지 제 2 스위칭 소자(132)는 폐쇄되므로, 게이트 전압(VG2)으로 인해 MOSFET(132)에 n-채널이 형성된다. 이로 인해 펄스 지속시간(P2)동안 능동적 프리휠이 가능해지고, 이러한 프리휠 시 제 2 스위칭 소자(132)를 통한 프리휠 전류는 진성 역방향 다이오드의 임계 전압을 초과해서는 안 되고, 따라서 더 낮은 손실로 역방향으로 도통될 수 있고, 이는 시점 t4와 시점 t5 사이에 또는 시점 t8과 t9 사이에 해당하는 경우이다.
결과적으로 제 1 전기 모터(11)는 도 4a에 따른 스위칭 시퀀스(S1) 및 도 4b에 따른 제 2 스위칭 시퀀스(S2)의 조합에 의해 실질적으로 시간의 절반 동안 전류 흐름(I1)에 의해 회전 방향(D1)으로 구동된다.
도 4c는 대안적인 제 2 스위칭 시퀀스(S2)를 도시하고, 상기 시퀀스에서 제 2 하프 브리지(14)는 시점 t1에 제 3 하프 브리지 위치(14-3)으로부터 제 1 하프 브리지 위치(14-1)로 스위칭되고, 후속해서 적어도 전체 주기 지속시간(T)을 넘어서 제 1 하프 브리지 위치(14-1)에서 유지된다. 시점 t1과 시점 t5 사이에 제 1 하프 브리지(13)와 제 2 하프 브리지(14)의 로우 사이드 스위칭 소자들(132, 142)이 개방되므로, 제 1 전기 모터(11)는 로우 사이드 전위(V2)로부터 분리되고, 따라서 제 1 공급 접속부(18)로부터 제 2 공급 접속부(19)를 향한 전류 흐름에 의해 구동되지 않는다. 그와 달리 제 2 주기 지속시간(P2) 동안, 즉 시점 t5와 시점 t8 사이에, 제 2 스위칭 소자(132)와 제 3 스위칭 소자(141)는 동시에 폐쇄되므로, 제 1 전기 모터(11)는 제 2 모터 콘택(112)과 제 1 모터 콘택(111) 사이의 전류(I2)에 의해 반대 회전 방향(D2)으로 구동된다. 반대 회전 방향(D2)으로 제 1 전기 모터(11)의 구동은 주기 지속시간(T)에 의해 각각 제 2 주기 지속시간(P2) 동안 주기적으로 이루어진다.
제 2 펄스들(P2) 사이에서 각각의 프리휠 전류는 시계 방향으로 제 1 브리지 분기(1-10), 제 1 스위칭 소자(131) 및 제 3 스위칭 소자(141)를 통해 순환할 수 있다. 이 경우 펄스 지속시간(P1) 동안 제 1 스위칭 소자(131)의 폐쇄는 능동적 프리휠을 가능하게 한다.
도 4d 및 도 4e는 제 3 하프 브리지(15)를 위한 2개의 가능한 제 3 스위칭 시퀀스(S3)를 도시하고, 상기 제 3 스위칭 시퀀스는 도 4b 및 도 4c를 참고로 전술한 제 2 하프 브리지(14)를 위한 제 2 스위칭 시퀀스(S2)와 매우 유사하게 파악될 수 있다.
따라서 도 4a에 따른 제 1 스위칭 시퀀스(S1)와 도 4d에 따른 제 3 스위칭 시퀀스(S3)의 조합 시 제 3 하프 브리지(15)는 다수의 주기 지속시간(T) 동안 제 2 하프 브리지 위치(15-2)로 스위칭된다. 시점 t1과 시점 t4 사이 및 제 1 스위칭 시퀀스(S1)의 (도시되지 않은) 후속하는 주기의 관련된 상응하는 시점들 사이에 제 1 스위칭 소자(131)와 제 6 스위칭 소자(152)는 동시에 폐쇄되므로, 제 4 모터 콘택(122)으로부터 제 3 모터 콘택(121)을 향한 전류 흐름(I4)은 펄스 지속시간(P1)동안, 즉 각각의 주기 지속시간(T)의 대략 절반 동안 제 2 전기 모터(12)를 능동적으로 반대 회전 방향(D4)으로 구동한다. 시점 t4와 t9 사이에 및 후속하는 주기의 상응하는 시점들 사이에 프리휠 전류는 시계 방향으로 제 2 브리지 분기(1-20)를 통해, 제 6 스위칭 소자(152)를 통해 및 - 역방향으로 - 제 2 스위칭 소자(132)를 통해 순환할 수 있다. 이 경우 시점 t5와 t8 사이 및 후속하는 주기의 상응하는 시점들 사이에 각각 제 2 펄스 지속시간(P2) 동안 능동적 프리휠이 이루어질 수 있다.
이에 대한 대안으로서 도 4e에 따라 회전 방향(D3)으로 구동되도록 제 2 전기 모터(12)를 제어하기 위해, 제 3 하프 브리지(15)는 다수의 주기 지속시간(T) 동안 제 1 하프 브리지 위치(15-1)로 스위칭된다. 이 경우 시점 t5와 t8 사이 및 제 1 스위칭 시퀀스(S1)의 후속하는 주기의 상응하는 시점들 사이에 각각 제 2 펄스 지속시간(P2) 동안 제 2 스위칭 소자(132)와 제 5 스위칭 소자(151)는 동시에 폐쇄되므로, 제 3 모터 콘택(121)으로부터 제 4 모터 콘택(122)을 향한 전류 흐름(13)은 제 2 전기 모터(12)를 회전 방향(D3)으로 구동한다. 상기 단계들 사이에 프리휠 전류는 시계 방향으로 제 2 브리지 분기(1-20)을 통해, 역방향으로 제 1 스위칭 소자(131) 및 제 5 스위칭 소자(151)를 통해 순환할 수 있고, 이 경우 각각의 제 1 펄스 지속시간(P1) 동안 제 1 스위칭 소자(131)의 폐쇄에 의해 능동적 프리휠이 가능해진다.
도 4b 내지 도 4e에 따른 제 2 및 제 3 스위칭 시퀀스(S2, S3)는 - 도 4a에 따른 미리 정해진 제 1 스위칭 시퀀스(S1)와 관련해서 - 관련 회전 방향(D1, D2, D3, D4)으로 최대 가능한 회전속도로 전기 모터(11, 12)의 작동을 일으키는데, 그 이유는 관련 펄스 지속시간(P1, P2)은 공급 단계로서 전기 모터(11, 12)의 구동을 위해 완전히 이용되기 때문이다.
전기 모터(11, 12)의 관련 회전속도를 조절하기 위해 제 2 스위칭 시퀀스(S2) 및/또는 제 3 스위칭 시퀀스(S3)에서 펄스폭 변조의 방법이 이용될 수 있다. 이는 도 4f 내지 도 4h에 예시적으로 도시된다.
도 4f에 따른 제 2 스위칭 시퀀스(S2)에서 제 2 하프 브리지(14)는 제 1 스위칭 시퀀스(S1)의 각각의 제 1 펄스 지속시간(P1) 중에 제 3 펄스 지속시간(P3) 동안 제 2 하프 브리지 위치(14-2)로 주기적으로 스위칭된다. 이 경우 제 3 펄스 지속시간(P3)은 제 1 펄스 지속시간(P1)보다 짧다. 도 4f에 도시된 실시예에서 시점 t1과 t2 사이 또는 시점 t9와 t10 사이의 제 3 펄스 지속시간(P3)은 제 1 스위칭 시퀀스(S1)의 제 1 펄스 지속시간(P1)의 대략 절반의 길이이다. 제 3 펄스 지속시간(P3) 동안 제 1 전기 모터(11)는 도 4b와 관련해서 전술한 바와 같이, 각각 능동적으로 전류 흐름(I1)에 의해 회전 방향(D1)으로 구동된다. 제 3 펄스 지속시간(P3)의 경과 후에 시점 t2 또는 시점 t10에(및 후속하는 주기의 상응하는 시점에) 고저항의 제 3 하프 브리지 위치(14-3)로 제 2 하프 브리지(14)의 스위칭이 이루어진다. 바로 후속해서, 시점 t3 또는 t11에 제 1 하프 브리지 위치(14-1)로 스위칭이 이루어진다. 이 경우 시점 t2와 t3 사이 (또는 시점 t10과 t11 사이 등)의 스위칭 오프셋은 제 1 스위칭 시퀀스(S1)와 관련해서 전술한 바와 같이 하프 브리지 단락의 방지에 이용된다.
후속해서 제 2 하프 브리지(14)는 제 1 펄스 지속시간(P1)의 종료 시까지 제 1 하프 브리지 위치(14-1)에서 유지된다. 시점 t2와 t4 사이의 단계에 프리휠 전류는 시계 방향과 반대로 제 1 브리지 분기(1-10), 제 3 스위칭 소자(141) 및 제 1 스위칭 소자(131)를 통해 순환할 수 있다. 시점 t3과 t4 사이에 폐쇄된 제 3 스위칭 소자(141)는 또한 능동적 프리휠을 가능하게 할 수 있다. 이어서, 즉 시점 t4에 제 2 하프 브리지(14)는 (시점 t4와 t5 사이의 스위칭 오프셋에 의해) 나머지 주기 지속시간(T) 동안 제 3 하프 브리지 위치(14-3)로 스위칭된다. 대안으로서 제 2 하프 브리지(14)는 도 4h에 도시된 바와 같이, 시점 t5에 제 2 하프 브리지 위치(14-2)로 스위칭될 수 있고, 따라서 제 2 펄스 지속시간(P2) 동안 제 2 브리지 분기(1-20), 제 4 스위칭 소자(142) 및 제 2 스위칭 소자(132)에 의한 능동적 프리휠이 가능해질 수 있다.
제 1 스위칭 시퀀스(S1)의 주기 지속시간(T) 대 제 2 스위칭 시퀀스(S2)의 제 3 펄스 지속시간(P3)의 비를 0 내지 주기 지속시간(T)과 제 1 펄스 지속시간의 비의 범위에서 조절함으로써, 제 1 전기 모터(11)의 회전속도가 제어될 수 있다. 이 경우 주기 지속시간(T) 대 제 3 펄스 지속시간(P3)의 비가 클수록, 제 1 전기 모터(11)의 회전속도는 더 커지는데, 그 이유는 다수의 주기 지속시간(T)에 걸쳐 시간 평균적으로 전류 흐름(I1)은 실질적으로 주기 지속시간(T) 대 제 3 펄스 지속시간(P3)의 비에 비례하기 때문이다.
제 1 전기 모터(11)를 반대 회전 방향(D2)으로 구동하기 위해, 제 2 스위칭 시퀀스(S2)(도시되지 않음)의 다른 변형예에서 제 2 하프 브리지(14)는, 제 2 하프 브리지(14)가 적어도 제 4 펄스 지속시간(P4) 동안 제 1 하프 브리지 위치(14-1)를 취하는 한편, 상기 펄스 지속시간 동안 제 1 하프 브리지(13)는 제 2 하프 브리지 위치에 있도록 주기적으로 제 1 하프 브리지 위치(14-1)로 스위칭될 수 있다. 이 경우 제 1 전기 모터(11)는 제 4 펄스 지속시간(P4) 동안 제 2 모터 콘택(112)으로부터 제 1 모터 콘택(111)을 향한 전류 흐름(I2)에 의해 반대 회전 방향(D2)으로 구동된다. 구동의 작동 방식의 세부사항들은 제 1 회전 방향(D1)으로 구동과 관련해서 전술한 설명들과 매우 유사하게 파악될 수 있다. 이 경우 제 1 전기 모터(11)의 회전속도는 또한 주기 지속시간(T) 대 제 4 펄스 지속 시간(P4)의 비의 조절에 의해 제어될 수 있다.
도 4g는 회전 방향(D3)으로 제 2 전기 모터(12)의 구동을 위한 제 3 스위칭 시퀀스(S3)의 부분을 도시한다. 이 경우 제 3 하프 브리지(15)는 주기적으로, 각각 제 1 펄스 지속시간(P2) 동안 제 2 하프 브리지 위치(13-2)에 놓이는 한편, 제 5 펄스 지속시간(P5) 동안 제 1 하프 브리지 위치(15-1)로 스위칭된다. 제 2 전기 모터(12)는 각각 제 5 펄스 지속시간(P5) 동안, 즉 예를 들어 시점 t5와 t6 사이에 제 3 모터 콘택(121)으로부터 제 4 모터 콘택(122)을 향한 전류 흐름(I3)에 의해 회전 방향(D3)으로 구동된다.
시점 t6과 t8 사이에 제 2 전기 모터(2)는 시계 반대 방향으로 제 2 브리지 분기(1-20), 제 2 스위칭 소자(132) 및 제 6 스위칭 소자(152)를 통해 프리휠 전류를 촉진할 수 있고, 이 경우 시점 t7부터 시점 t8까지 폐쇄된 제 6 스위칭 소자(152)에 의해 능동적 프리휠이 가능해진다. (도시되지 않은) 변형예에서 후속하는 제 1 펄스 지속시간(P1) 동안에도 제 1 하프 브리지 위치(15-1)로 제 3 하프 브리지(15)의 스위칭에 의해 능동적 프리휠이 가능해질 수 있다.
제 2 전기 모터(12)를 반대 회전 방향(D4)으로 구동하기 위해, 제 3 스위칭 시퀀스(S3) (도시되지 않음)의 다른 변형예에서 제 3 하프 브리지는 주기적으로 제 2 하프 브리지 위치(15-2)로 스위칭될 수 있으므로, 제 3 하프 브리지(15)는 적어도 제 6 펄스 지속시간(P6) 동안 제 2 하프 브리지 위치(15-2)를 취하고, 상기 지속시간 동안 제 1 하프 브리지(13)는 제 1 하프 브리지 위치(13-1)에 놓인다. 이 경우 제 2 전기 모터(12)는 제 6 펄스 지속시간(P6) 동안 제 4 모터 콘택(122)으로부터 제 3 모터 콘택(121)을 향한 전류 흐름(I4)에 의해 반대 회전 방향(D4)으로 구동된다. 제 2 전기 모터(12)의 회전속도는 이 경우 주기 지속시간(T) 대 제 6 펄스 지속시간(P6)의 비의 조절에 의해 제어될 수 있다.
제 1 전기 모터(11) 및 제 2 전기 모터(12)를 차례로 또는 동시에 소정의 회전속도로 소정의 회전 방향(D1, D2, D3, D4)으로 구동하기 위해, 한편으로 제 2 하프 브리지(14)를 위한 전술한 제 2 스위칭 시퀀스(S2) 및 다른 한편으로 제 3 하프 브리지(15)를 위한 전술한 제 3 스위칭 시퀀스(S3)가 순차적으로 또는 동시에 이용될 수 있다.
본 발명과 관련해서, 전기 장치(1)는 제 1 전기 모터(11) 및 제 2 전기 모터(12)를 넘어서 각각 할당된 다른 하프 브리지를 가진 다른 전기 모터들을 포함할 수 있다. 다른 하프 브리지들은 각각 적어도 2개의 다른 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 또한 각각의 다른 전기 모터는 각각 다른 브리지 분기에 배치될 수 있고, 상기 브리지 분기는 제 1 하프 브리지(13) 및 다른 전기 모터에 할당된 다른 하프 브리지와 함께 다른 H-브리지 장치를 형성한다. 다른 전기 모터들 중 각각 하나의 전기 모터의 제어는 이 경우 전술한 방법과 유사하게 제 1 하프 브리지(13)의 제 1 및/또는 제 2 스위칭 소자(131, 132) 및 할당된 각각의 다른 하프 브리지의 다른 스위칭 소자들의 스위칭에 의해 이루어질 수 있다. 이로 인해 전기 장치(1)를 이용해서 2개 이상의 전기 모터도 각각 소정의 회전속도로 각각 소정의 회전 방향으로 구동될 수 있다.
특히 차량용 윈도우 리프트 장치에서 좌측 전방 윈도우 페인, 우측 전방 윈도우 페인, 좌측 후방 윈도우 페인 및 우측 후방 윈도우 페인에 관련 윈도우 페인의 조절을 위한 조절 모터로서 각각의 전기 모터가 배치될 수 있다. 4개의 전기 모터는 전술한 방식으로 본 발명에 따른 전기 장치(1) 내에 배치될 수 있다. 전기 장치(1)를 이용해서 4개의 조절 모터들은 관련 윈도우 페인의 리프트 또는 하강을 위해 서로 독립적으로 제어될 수 있다.
1 전기 장치
1-1 제 1 H-브리지 장치
1-10 제 1 브리지 분기
1-2 제 2 H-브리지 장치
1-20 제 2 브리지 분기
11 제 1 전기 모터
111 제 1 모터 콘택
112 제 2 모터 콘택
12 제 2 전기 모터
121 제 3 모터 콘택
122 제 4 모터 콘택
13 제 1 하프 브리지
131 제 1 스위칭 소자
132 제 2 스위칭 소자
13-1 제 1 하프 브리지 위치
13-2 제 2 하프 브리지 위치
13-3 제 3 하프 브리지 위치
14 제 2 하프 브리지
141 제 3 스위칭 소자
142 제 4 스위칭 소자
14-1 제 1 하프 브리지 위치
14-2 제 2 하프 브리지 위치
14-3 제 3 하프 브리지 위치
15 제 3 하프 브리지
151 제 5 스위칭 소자
152 제 6 스위칭 소자
15-1 제 1 하프 브리지 위치
15-2 제 2 하프 브리지 위치
15-3 제 3 하프 브리지 위치
18 제 1 공급 접속부
19 제 2 공급 접속부
2 선행기술에 따른 전기 장치
2-1 제 1 H-브리지 장치
2-10 제 1 브리지 분기
2-2 제 2 H-브리지 장치
2-20 제 2 브리지 분기
21 제 1 전기 모터
211 제 1 모터 콘택
212 제 2 모터 콘택
22 제 2 전기 모터
221 제 3 모터 콘택
222 제 4 모터 콘택
23 제 1 하프 브리지
231 제 1 스위칭 소자
232 제 2 스위칭 소자
23-1 제 1 하프 브리지 위치
23-2 제 2 하프 브리지 위치
23-3 제 3 하프 브리지 위치
24 제 2 하프 브리지
241 제 3 스위칭 소자
242 제 4 스위칭 소자
24-1 제 1 하프 브리지 위치
24-2 제 2 하프 브리지 위치
24-3 제 3 하프 브리지 위치
25 제 3 하프 브리지
251 제 5 스위칭 소자
252 제 6 스위칭 소자
25-1 제 1 하프 브리지 위치
25-2 제 2 하프 브리지 위치
25-3 제 3 하프 브리지 위치
26 제 4 하프 브리지
261 제 7 스위칭 소자
262 제 8 스위칭 소자
26-1 제 1 하프 브리지 위치
26-2 제 2 하프 브리지 위치
26-3 제 3 하프 브리지 위치
28 제 1 공급 접속부
29 제 2 공급 접속부
3 제어유닛
D1, D2, D3, D4 회전 방향
P1 제 1 펄스 지속시간
P2 제 2 펄스 지속시간
P3 제 3 펄스 지속시간
P4 제 4 펄스 지속시간
P5 제 5 펄스 지속시간
P6 제 6 펄스 지속시간
S1 제 1 스위칭 시퀀스
S2 제 2 스위칭 시퀀스
S3 제 3 스위칭 시퀀스
T 주기 지속시간
t 시간
t1-t11 시점
V 공급 전압
V1 제 1 전위
V2 제 2 전위
1-1 제 1 H-브리지 장치
1-10 제 1 브리지 분기
1-2 제 2 H-브리지 장치
1-20 제 2 브리지 분기
11 제 1 전기 모터
111 제 1 모터 콘택
112 제 2 모터 콘택
12 제 2 전기 모터
121 제 3 모터 콘택
122 제 4 모터 콘택
13 제 1 하프 브리지
131 제 1 스위칭 소자
132 제 2 스위칭 소자
13-1 제 1 하프 브리지 위치
13-2 제 2 하프 브리지 위치
13-3 제 3 하프 브리지 위치
14 제 2 하프 브리지
141 제 3 스위칭 소자
142 제 4 스위칭 소자
14-1 제 1 하프 브리지 위치
14-2 제 2 하프 브리지 위치
14-3 제 3 하프 브리지 위치
15 제 3 하프 브리지
151 제 5 스위칭 소자
152 제 6 스위칭 소자
15-1 제 1 하프 브리지 위치
15-2 제 2 하프 브리지 위치
15-3 제 3 하프 브리지 위치
18 제 1 공급 접속부
19 제 2 공급 접속부
2 선행기술에 따른 전기 장치
2-1 제 1 H-브리지 장치
2-10 제 1 브리지 분기
2-2 제 2 H-브리지 장치
2-20 제 2 브리지 분기
21 제 1 전기 모터
211 제 1 모터 콘택
212 제 2 모터 콘택
22 제 2 전기 모터
221 제 3 모터 콘택
222 제 4 모터 콘택
23 제 1 하프 브리지
231 제 1 스위칭 소자
232 제 2 스위칭 소자
23-1 제 1 하프 브리지 위치
23-2 제 2 하프 브리지 위치
23-3 제 3 하프 브리지 위치
24 제 2 하프 브리지
241 제 3 스위칭 소자
242 제 4 스위칭 소자
24-1 제 1 하프 브리지 위치
24-2 제 2 하프 브리지 위치
24-3 제 3 하프 브리지 위치
25 제 3 하프 브리지
251 제 5 스위칭 소자
252 제 6 스위칭 소자
25-1 제 1 하프 브리지 위치
25-2 제 2 하프 브리지 위치
25-3 제 3 하프 브리지 위치
26 제 4 하프 브리지
261 제 7 스위칭 소자
262 제 8 스위칭 소자
26-1 제 1 하프 브리지 위치
26-2 제 2 하프 브리지 위치
26-3 제 3 하프 브리지 위치
28 제 1 공급 접속부
29 제 2 공급 접속부
3 제어유닛
D1, D2, D3, D4 회전 방향
P1 제 1 펄스 지속시간
P2 제 2 펄스 지속시간
P3 제 3 펄스 지속시간
P4 제 4 펄스 지속시간
P5 제 5 펄스 지속시간
P6 제 6 펄스 지속시간
S1 제 1 스위칭 시퀀스
S2 제 2 스위칭 시퀀스
S3 제 3 스위칭 시퀀스
T 주기 지속시간
t 시간
t1-t11 시점
V 공급 전압
V1 제 1 전위
V2 제 2 전위
Claims (17)
- 적어도 2개의 전기 모터(11, 12)를 제어하기 위해 적어도 하나의 제 1 H-브리지 장치(1-1)와 하나의 제 2 H-브리지 장치(1-2)를 포함하는 전기 장치(1)로서,
- 제 1 전기 모터(11); 및
- 제 2 전기 모터(12)를 포함하고,
상기 제 1 전기 모터는 제 1 H-브리지 장치(1-1)에서 제 1 스위칭 소자(131), 제 2 스위칭 소자(132), 제 3 스위칭 소자(141) 및 제 4 스위칭 소자(142)에 전기 접속되고, 상기 제 1 전기 모터(11)는,
- 상기 제 1 H-브리지 장치(1-1)의 제 1 브리지 분기(1-10)에 배치되고,
- 제 1 모터 콘택(111)을 통해 제 1 하프 브리지(13)에 접속되고, 상기 제 1 하프 브리지(13)는 상기 제 1 스위칭 소자(131)와 상기 제 2 스위칭 소자(132)를 포함하며,
- 제 2 모터 콘택(112)을 통해 제 2 하프 브리지(14)에 접속되고, 상기 제 2 하프 브리지(14)는 상기 제 3 스위칭 소자(141)와 상기 제 4 스위칭 소자(142)를 포함하고,
상기 제 2 전기 모터는 상기 제 2 H-브리지 장치(1-2)의 제 2 브리지 분기(1-20)에 배치되고, 제 3 모터 콘택(121)을 통해 제 3 하프 브리지(15)에 접속되고, 상기 제 3 하프 브리지(15)는 제 5 스위칭 소자(151)와 제 6 스위칭 소자(152)를 포함하며,
상기 제 2 전기 모터(12)는, 상기 제 2 H-브리지 장치(1-2)에서 상기 제 2 전기 모터(12)가 상기 제 1 스위칭 소자(131) 상기 제 2 스위칭 소자(132), 상기 제 5 스위칭 소자(151) 및 상기 제 6 스위칭 소자(152)에 전기 접속되도록 제 4 모터 콘택(122)을 통해 상기 제 1 하프 브리지(13)에 접속되는, 전기 장치. - 제 1 항에 있어서,
각각의 스위칭 소자들(131, 132, 141, 142, 151, 152)은 각각 제어 신호(VG1, VG2, VG3, VG4, VG5, VG6)에 따라 폐쇄 상태로 그리고 개방 상태로 스위칭될 수 있는, 전기 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 스위칭 소자들(131, 132, 141, 142, 151, 152)은 적어도 하나의 반도체 트랜지스터, 특히 적어도 하나의 MOSFET 또는 적어도 하나의 IGBT를 포함하는, 전기 장치. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 전기 장치는 적어도 하나의 제어유닛(3)을 포함하고, 상기 제어유닛은 상기 제 1 전기 모터(11) 및/또는 상기 제 2 전기 모터(12)의 소정의 회전 방향(D1, D2, D3, D4) 및/또는 회전속도에 의존해서 상기 스위칭 소자들(131, 132, 141, 142, 151, 152)을 위한 상기 제어 신호(VG1, VG2, VG3, VG4, VG5, V6)를 생성하도록 형성되고 배치되는, 전기 장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 제 1 전기 모터(11)는 상기 제 1 모터 콘택(111)으로부터 상기 제 2 모터 콘택(112)을 향한 전류 흐름(I1)에 의해 회전 방향(D1)으로 구동될 수 있고, 상기 제 2 모터 콘택(112)으로부터 상기 제 1 모터 콘택(111)을 향한 전류 흐름(I2)에 의해 반대 회전 방향(D2)으로 구동될 수 있고;
- 상기 제 2 전기 모터(12)는 상기 제 3 모터 콘택(121)으로부터 상기 제 4 모터 콘택(122)을 향한 전류 흐름(I3)에 의해 회전 방향(D3)으로 구동될 수 있고, 상기 제 4 모터 콘택(122)으로부터 상기 제 3 모터 콘택(121)을 향한 전류 흐름(I4)에 의해 반대 회전 방향(D4)으로 구동될 수 있는, 전기 장치. - 제 1 윈도우 페인을 조절하기 위한 적어도 하나의 제 1 조절 모터(11) 및 제 2 윈도우 페인을 조절하기 위한 적어도 하나의 제 2 조절 모터(12)를 포함하는 차량용 전기 윈도우 리프트 장치에 있어서,
제 1 전기 모터(11)로서 적어도 하나의 제 1 조절 모터 및 제 2 전기 모터(12)로서 적어도 하나의 제 2 조절 모터를 포함하는, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 전기 장치(1)를 포함하는, 차량용 전기 윈도우 리프트 장치. - 전기 장치(1)를 사용하여, 특히 펄스폭 변조를 이용해서 적어도 2개의 전기 모터(11, 12)를 제어하기 위한 방법으로서,
상기 전기 장치는 상기 전기 모터(11, 12)의 제어를 위해 적어도 하나의 제 1 H-브리지 장치(1-1) 및 하나의 제 2 브리지-장치(1-2)를 포함하며,
상기 전기 장치는,
- 제 1 전기 모터(11); 및
- 제 2 전기 모터(11)를 포함하고,
상기 제 1 전기 모터는 제 1 H-브리지 장치(1-1)의 제 1 브리지 분기(1-10)에 배치되고, 상기 제 1 H-브리지 장치(1-1)에서 제 1 하프 브리지(13) 및 제 2 하프 브리지(14)에 전기 접속되며,
상기 제 2 전기 모터는 제 2 H-브리지 장치(1-2)의 제 2 브리지 분기(1-20)에 배치되어 상기 제 2 H-브리지 장치(1-2)에서 상기 제 1 하프 브리지(13) 및 제 3 하프 브리지(15)에 전기 접속되며,
각각의 하프 브리지(13, 14, 15)는 적어도 2개의 스위칭 소자(131, 132, 141, 142, 152)를 포함하고,
- 상기 제 1 전기 모터(11)는 상기 제 1 하프 브리지(13) 및 상기 제 2 하프 브리지(14)의 상기 스위칭 소자들(131, 132, 141, 142)의 스위칭에 의해 제어되고, 및/또는
- 상기 제 2 전기 모터(12)는 상기 제 1 하프 브리지(13) 및 상기 제 3 하프 브리지(15)의 스위칭 소자들(131, 132, 151, 152)의 스위칭에 의해 제어되는, 전기 모터 제어 방법. - 제 7 항에 있어서,
각각의 하프 브리지들(11, 12, 13)은 제 1 공급 접속부(18)와 제 2 공급 접속부(19)에 전기 접속되고, 각각 제 1 하프 브리지 위치(13-1, 14-1, 15-1), 제 2 하프 브리지 위치(13-2, 14-2, 15-2) 및 제 3 하프 브리지 위치(13-2, 14-3, 15-2)로 스위칭될 수 있고,
- 상기 제 1 하프 브리지 위치(13-1, 14-1, 15-1)에서 상기 스위칭 소자들(131, 141, 151) 중 관련 하프 브리지(13, 14, 15) 내에서 상기 제 1 공급 접속부(18)와 각각의 다른 스위칭 소자(132, 142, 152) 사이의 전기 경로에 배치된 스위칭 소자는 폐쇄되는 한편, 상기 다른 스위칭 소자(132, 142, 152)는 개방되고,
- 상기 제 2 하프 브리지 위치(13-2, 14-2, 15-2)에서 상기 스위칭 소자들(131, 141, 151) 중 관련 하프 브리지(13, 14, 15) 내에서 상기 제 2 공급 접속부(19)와 각각의 다른 스위칭 소자(131, 141, 151) 사이의 전기 경로에 배치된 스위칭 소자는 폐쇄되는 한편, 상기 다른 스위칭 소자(131, 141, 151)는 개방되며,
- 상기 제 3 하프 브리지 위치(13-3, 14-3, 15-3)에서 관련 하프 브리지(13, 14, 15)의 스위칭 소자들(131, 132, 141, 142, 151, 152)은 개방되는, 전기 모터 제어 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 전기 모터(11, 12)의 제어를 위해 상기 제 1 하프 브리지(13)는 제 1 스위칭 시퀀스(S1)에 주기적으로 제 1 펄스 지속시간(P1) 동안 제 1 하프 브리지 위치(13-1)로 및 제 2 펄스 지속시간(P2) 동안 제 2 하프 브리지 위치(13-2)로 스위칭될 수 있고, 제어할 전기 모터(11, 12)에 따라 상기 제 2 하프 브리지(14) 및/또는 상기 제 3 하프 브리지(15)가 스위칭되는, 전기 모터 제어 방법. - 제 9 항에 있어서,
- 상기 제 1 전기 모터(11)를 제어하기 위해, 상기 제 2 하프 브리지(14)는 제 2 스위칭 시퀀스(S2)에서 제 1 하프 브리지 위치(14-1), 제 2 하프 브리지 위치(14-2) 및/또는 제 3 하프 브리지(14-3) 사이에서 스위칭되고,
- 상기 제 2 전기 모터(12)를 제어하기 위해, 상기 제 3 하프 브리지(15)는 제 3 스위칭 시퀀스(S3)에서 제 1 하프 브리지 위치(15-1), 제 2 하프 브리지 위치(15-2) 및/또는 제 3 하프 브리지 위치(15-3) 사이에서 스위칭되는, 전기 모터 제어 방법. - 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
제 2 하프 브리지(14)는,
- 상기 제 1 전기 모터(11)를 회전 방향(D1)으로 구동하기 위해, 제 1 스위칭 시퀀스(S1)의 다수의 주기 지속시간(T) 동안 제 2 하프 브리지 위치(14-2)로 스위칭되고, 및/또는
- 상기 제 1 전기 모터(11)를 반대 회전 방향(D2)으로 구동하기 위해, 상기 제 1 스위칭 시퀀스(S1)의 다수의 주기 지속시간(T) 동안 제 1 하프 브리지 위치(14-1)로 스위칭되고, 및/또는
상기 제 3 하프 브리지(15)는,
- 상기 제 2 전기 모터(12)를 회전 방향(D3)으로 구동하기 위해, 상기 제 1 스위칭 시퀀스(S1)의 다수의 주기 지속시간(T) 동안 제 1 하프 브리지 위치(15-1)로 스위칭되고, 및/또는
- 상기 제 2 전기 모터(12)를 반대 회전 방향(D4)으로 구동하기 위해, 상기 제 1 스위칭 시퀀스(S1)의 다수의 주기 지속시간(T) 동안 제 2 하프 브리지 위치(15-2)로 스위칭되는, 전기 모터 제어 방법. - 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 하프 브리지(14)는,
- 상기 제 1 전기 모터(11)를 회전 방향(D)으로 구동하기 위해, 주기적으로 제 2 하프 브리지 위치(14-2)로 스위칭되고, 적어도 제 3 펄스 지속시간(P3) 동안 각각 상기 위치를 취하고, 상기 펄스 지속시간 동안 상기 제 1 하프 브리지(13)는 제 1 하프 브리지 위치(13-1)에 놓이고, 및/또는
- 상기 제 1 전기 모터(11)를 반대 회전 방향(D2)으로 구동하기 위해, 주기적으로 제 1 하프 브리지 위치(14-1)로 스위칭되고, 각각 적어도 제 4 펄스 지속시간(P4) 동안 상기 위치를 취하고, 상기 펄스 지속시간 동안 상기 제 1 하프 브리지(13)는 제 2 하프 브리지 위치(13-2)에 놓이고, 및/또는
제 3 하프 브리지(15)는,
- 상기 제 2 전기 모터(12)를 회전 방향(D3)으로 구동하기 위해, 주기적으로 제 1 하프 브리지 위치(15-1)로 스위칭되고, 각각 적어도 제 5 펄스 지속시간(P5) 동안 상기 위치를 취하고, 상기 펄스 지속시간 동안 상기 제 1 하프 브리지(13)는 제 2 하프 브리지 위치(13-2)에 놓이고, 및/또는
- 상기 제 2 전기 모터(12)를 반대 회전 방향(D4)으로 구동하기 위해, 주기적으로 제 2 하프 브리지 위치(15-2)로 스위칭되고, 각각 적어도 제 6 펄스 지속시간(P6) 동안 상기 위치를 취하고, 상기 펄스 지속시간 동안 상기 제 1 하프 브리지(13)는 제 1 하프 브리지 위치(13-1)에 놓이는, 전기 모터 제어 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 전기 모터(11)의 회전속도는 제 1 스위칭 시퀀스(S1) 주기 지속시간(T) 대 제 3 펄스 지속시간(P3) 및/또는 제 4 펄스 지속시간(P4)의 비의 조절에 의해 제어되고, 및/또는 상기 제 2 전기 모터(12)의 회전속도는 상기 제 1 스위칭 시퀀스(S1)의 상기 주기 지속시간(T) 대 제 5 펄스 지속시간(P5) 및/또는 제 6 펄스 지속시간(P6)의 비의 조절에 의해 제어되는, 전기 모터 제어 방법. - 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 펄스 지속시간(P2) 대 상기 제 1 펄스 지속시간(P1)의 비는 0.9 내지 1.1인, 전기 모터 제어 방법. - 제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 제 1 스위칭 시퀀스(S1)의 주기 지속시간(T) 대 상기 제 1 펄스 지속시간(P1)의 비 및/또는
- 상기 제 1 스위칭 시퀀스(S1)의 상기 주기 지속시간(T) 대 상기 제 2 펄스 지속시간(P2)의 비는 바람직하게 각각 0.4 내지 0.6인, 전기 모터 제어 방법. - 제 8 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
능동적 프리휠을 가능하게 하기 위해 상기 제 2 하프 브리지(14) 및/또는 상기 제 3 하프 브리지(15)는,
- 주기적으로 제 1 하프 브리지 위치(14-1, 15-1)로 스위칭되어 상기 위치를 취하는 한편, 상기 제 1 하프 브리지(13)는 제 1 하프 브리지 위치(13-1)에 놓이고, 및/또는
- 주기적으로 제 2 하프 브리지 위치(14-2, 15-2)로 스위칭되어 상기 위치를 취하는 한편, 상기 제 1 하프 브리지(13)는 제 2 하프 브리지 위치(13-2)에 놓이는, 전기 모터 제어 방법. - 제 8 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 하프 브리지의 관련 제 1 하프 브리지 위치(13-1, 14-1, 15-1)로부터 관련 제 2 하프 브리지 위치(13-2, 14-2, 15-2)로 상기 하프 브리지(13, 14, 15)의 스위칭을 위해 관련 상기 하프 브리지(13, 14, 15)는 먼저 제 1 하프 브리지 위치(13-1, 14-1, 15-1)로부터 제 3 하프 브리지 위치(13-3, 14-3, 15-3)로 스위칭된 후에 상기 제 3 하프 브리지 위치(13-3, 14-3, 15-3)로부터 제 2 하프 브리지 위치(13-2, 14-2, 15-2)로 스위칭되고,
- 하프 브리지의 관련 제 2 하프 브리지 위치(13-1, 14-2, 15-2)로부터 관련 제 1 하프 브리지 위치(13-1, 14-1, 15-1)로 상기 하프 브리지(13, 14, 15)의 스위칭을 위해 관련 상기 하프 브리지(13, 14 15)는 먼저 제 2 하프 브리지 위치(13-2, 14-2, 15-2)로부터 제 3 하프 브리지 위치(13-3, 14-3, 15-3)로 스위칭된 후에, 상기 제 3 하프 브리지 위치(13-3, 14-3, 15-3)로부터 상기 제 1 하프 브리지 위치(13-1, 14-1, 15-1)로 스위칭되는, 전기 모터 제어 방법.
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