KR20190039306A - 브러시리스 직류 모터로 구동되는 장치를 가열하기 위한 방법 및 제어 장치 - Google Patents

브러시리스 직류 모터로 구동되는 장치를 가열하기 위한 방법 및 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 브러시리스 직류 모터로 구동되는 장치를 가열하기 위한 가열 방법에 관한 것으로, 이 방법에서는 가열 단계 동안 브러시리스 직류 모터의 고정자 코일들에 전압이 인가된다. 또한, 본 발명은 상기 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따라서, 고정자 코일들은 가열 단계 동안 직렬로 연결된다. 고정자 코일들의 직렬 회로를 통해, 종래 기술에 따라 배선된 브러시리스 직류 모터에서 발생하는 것과 같은 2개의 고정자 코일의 직렬 회로를 포함한 하나의 고정자 코일의 병렬 회로에 비해, 저항이 4.5배 만큼 증가한다. 그에 따라, 동일한 작동 전류의 조건에서, 가열 용량은 4.5배만큼 더 높다.

Description

브러시리스 직류 모터로 구동되는 장치를 가열하기 위한 방법 및 제어 장치
본 발명은 브러시리스 직류 모터로 구동되는 장치를 가열하기 위한 가열 방법에 관한 것으로, 이 방법에서는 가열 단계 동안 브러시리스 직류 모터의 고정자 코일들에 전압이 인가된다.
또한, 본 발명은 상기 방법을 실행하기 위한 제어 장치에 관한 것이다.
디젤 내연기관으로 구동되는 자동차에서, 배기가스 내의 질소산화물의 배출량 감소를 위해, 배기가스 덕트 내에 배치된, 선택적 촉매 환원을 위한 촉매 컨버터(SCR 촉매 컨버터)가 이용될 수 있다. 이 경우, 촉매 컨버터의 상류에서 저장 탱크로부터 32.5퍼센트의 요소수(Ad-Blue)가 펌프 시스템 및 노즐을 통해 4.5 내지 8.5bar의 압력으로 배기가스에 계량공급된다. 요소수는 -11℃ 미만에서 동결된다. 그러므로 저장 및 계량공급 시스템은 저온 온도에서 가열되어야 한다.
저장 탱크 내에 있는 요소수는 저장 탱크의 내부 챔버 내에서 히터에 의해 가열된다. 상기 히터는 히터 주위의 요소수, 충전 레벨 측정을 위한 초음파 센서, 필터 시스템 및 흡입 지점을 가열한다. 그러나 가열 용량(heating power)이 계량공급 시스템의 전체 유압 시스템을 해동시키기에 불충분하다. (이송 모듈로도 지칭되는) 유압 펌프 시스템이 추가로 가열되어야 한다. 비용의 이유에서, 유압 채널 시스템의 영역에 고유 히터가 제공되지 않는다. 이송 모듈을 해동하기 위해, 코일의 방열, 그리고 기계 장치 및 유압 채널들로의 상기 방열의 열적 결합을 통해 유압 채널들을 해동하고, 해동 상태가 유지되도록 하기 위해서도 펌프에 전류가 공급된다. 펌프의 코일의 가열(의 영향)은 전기자를 경유하여, 그리고 펌프 멤브레인을 경유하여 요소수에까지 미친다. 부분적으로, 열이 직접 채널들 쪽으로 안내되도록, 이송 모듈 내에 열 전도체(thermal conductor)도 제공된다.
이를 위해, 제어 장치 내에 이송 모듈을 위해 제공되는 프로그램 시퀀스가, 충전 레벨 측정을 위한 초음파 센서 내에 내장된 온도 센서를 통한 요소수의 온도, 즉, 코일 스타트 온도(가열 기능을 시작하지 않는 제1 모멘트에서의 온도)를 결정하며, 계산 시 차량 외부 온도도 고려한다. 코일 온도는 전체 가열 과정에 걸쳐 모니터링되고 제어도 된다. 그럼으로써, 코일은 최적의 가열 온도를 보유하지만, 다시 말해 너무 낮은 온도를 유압 시스템 내로 유입시키지는 않지만, 코일이 너무 과열되지도 않게 하는 점이 보장되는데, 그 이유는 코일 와이어의 용융 단선 또는 펌프 기계 장치의 손상이 발생할 수 있기 때문이다.
왕복 피스톤 펌프들을 구비한 펌프 시스템들 내 코일들은 전형적으로 4옴의 내부 저항을 갖는다. 그에 따라, "가열" 작동 모드에서 제어되는 전류가 2암페어일 때 16와트의 출력이 도출된다. 펌프의 기계적 구동이 브러시리스 직류 모터(BLDC 모터, brushless motor)로 수행될 경우, 이는 가열 모드에 불리하게 작용한다. 브러시리스 직류 모터는, 자신의 고정자 상에, 삼각 회로(delta circuit) 또는 성형 회로(star circuit) 내에 배치된 3개의 고정자 코일을 포함하며, 각각의 고정자 코일은 다시 2개 이상의 부분 고정자 코일로 분할될 수 있다. 작동 중에, 3개의 고정자 코일은 각각 120°만큼 오프셋된 전압 펄스들을 인가받으며, 그렇게 하여 영구 자석을 구비한 회전자를 구동하는 회전 자계를 생성한다. 3개의 고정자 코일 각각은 보통, 왕복 피스톤 펌프의 코일보다 훨씬 더 낮은 0.5옴의 저항을 갖는다. 고정자 코일들의 낮은 저항은, 펄스폭 변조 제어 전압을 이용한 브러시리스 직류 모터의 제어를 구현하기 위해 요구된다. 하기에서는, 브러시리스 직류 모터의 삼각 회로로서의 배선이 고려된다. 가열을 위해 브러시리스 직류 모터의 고정자 코일들을 3개의 단자 중 2개를 통해 전압 공급부에 연결한다면, 2개의 고정자 코일의 직렬 회로를 포함하여 하나의 고정자 코일로 이루어진 병렬 회로가 달성된다. 이 장치는 0.33옴의 저항을 가지며, 전류 흐름이 2암페어일 때 단 1.32와트의 가열 용량을 출력한다. 왕복 피스톤 펌프에 필적하는 가열 용량이 출력되도록 하기 위해 고정자 코일들을 통과하는 전류를 증가시키는 것은 불가능한데, 그 이유는 고정자 코일들이 상기와 같이 높은 전류에 적합하게 설계되어 있지 않고, 이런 경우 고정자 코일들에 의해 생성되는 높은 자계가 회전자의 영구 자석의 자기 소거(demagnetization)를 야기할 수도 있기 때문이다.
DE 10 2013 216 785 A1호로부터는, 프로그램 시퀀스의 제어를 위한 제어 장치와; 세탁조 내에서 드럼 샤프트를 중심으로 회전 가능하게 장착된 드럼과; 고정자 및 회전자를 포함하며 세탁조의 바깥쪽에서 세탁조 벽부 뒤에 배치된 전기 구동 모터;를 포함하는 세탁기가 공지되어 있으며, 여기서 드럼 샤프트는 회전자를 통해 직접 구동된다. 이 발명에 따르면, 하나 또는 복수의 열전도 부품으로 구성된 열전도 연결 부재가 세탁조의 내부 챔버와 전기 구동 모터 사이에서, 상기 열 전도 연결 부재가 내부 챔버와 직접 접촉해 있고, 구동 모터의 작동으로 인한 폐열이 세탁조의 내부 챔버 내에 있는 수성 액체의 직접적인 가열을 위해 전달될 수 있도록 배치된다.
독일 공보 DE 10 2013 109 522 B4호는, 내부에 배치된 내부 회전자(17)를 구비한 고정자(1)를 포함한 캔드 모터(canned motor)를 구비한 펌프를 개시하며, 상기 고정자(1)와 내부 회전자(17)는, 비금속 재료로 구성되어 고정자(1)와 내부 회전자(17) 사이에 배치된 캔(21)에 의해 액체 밀봉 방식으로 서로 분리되며; 고정자(1)는 고정자 치형부들(5)을 포함하고, 이 고정자 치형부들은 반경 방향으로 내부 회전자(17)를 향해 연장되어 관련 고정자 치형부 단부면들(13)을 이용하여 내부 회전자(17) 및 캔(21)을 위한 수용 챔버를 한정하며; 캔(21)은 고정자 치형부 단부면들(13)에 인접하고, 고정자(1)로 향해 있는 자신의 표면(23) 상에는 서로 인접하는 2개의 고정자 치형부(5)를 통해 각각 한정되는 고정자 치형부 간극들(25) 내로 형상 결합 방식으로 끼워 맞춤 장착되는 리브들(27; 27a; 27b)(rib)을 포함하며; 이 리브들은, 캔(21) 상에 배치된 리브 저부(29)(rib foot)에서 출발하여, 캔(21)의 원주방향(U)으로 정의되는 리브들(27; 27a; 27b)의 높이(H)와 관련하여 반경 방향으로 갈수록 가늘어지며; 일 고정자 치형부(5)는 각각 고정자 치형부 축부(7)(stator tooth shank)와 고정자 치형부 팁(11)(stator tooth tip)으로 구성되고, 고정자 치형부 팁은, 각각 캔(21)의 양쪽 원주방향으로 고정자 치형부 축부(11)보다 더 돌출되는 2개의 고정자 치형부 팁 부분(51a, 53a; 51b, 53b)을 가지며; 상기 펌프는, 리브들(27; 27a; 27b)의 측선들(39a, 40a; 39b, 40b)에 의해 형성되는 리브 플랭크들(rib flank)이 리브들(27; 27a; 27b)의 높이(H)의 영역을 통해 각각 측선들(39a, 40a, 39b, 40b)에 상보적으로 성형된, 전단(shearing)에 대항하여 고정된 지지점으로서의 고정자 치형부 팁 부분들(51a, 53a; 51b, 53b)의 윤곽과 접촉되어 있으며, 고정자 치형부 윤곽과 그에 따른 리브들(27; 27a; 27b)의 높이(H)는, 캔(21)의 전체 영역 내에서 작동 압력 하중 하에 캔(21) 내의 등가 응력(equivalent stress)이 캔 재료의 강도 한계보다 항상 더 작도록 설계되는 것을 특징으로 한다.
독일 공보 DE 10 2012 206 822 A1호는 브러시리스 직류 모터(3)를 제어하기 위한 제어 장치(1)를 기술하고 있으며, 이 제어 장치(1)는 직류 모터(3)에 에너지를 공급하도록 형성된다. 본 발명에 따라, 제어 장치(1)는 추가로, 직류 모터(3) 내에 전자기 교번 자계가 발생하지 않도록 하면서 직류 모터(3)에 에너지가 공급되게 함으로써 직류 모터(3)를 가열하도록 형성된다.
독일 공보 DE 10 2013 216 785 A1호 및 DE 10 2013 109 522 B4호는 브러시리스 직류 모터의 작동 중에 발생하는 폐열을 액체의 가열을 위해 이용하는 점을 다루고 있다. 회전 운동이 없는 별도의 가열 모드는 제공되지 않는다.
독일 공보 DE 10 2012 206 822 A1호는, 브러시리스 직류 모터를 한편으로는 회전 운동을 하는 구동부로서, 그리고 두 번째로는 회전 운동이 없이 가열에 이용할 수 있게 하는 제어 유닛 및 작동 방법을 기술하고 있다. 그러나 본원 발명 출원과 달리, 가열 용량의 향상을 위해 브러시리스 직류 모터의 코일 권선들의 회로 장치를 변경하는 점은 다루지 않는다.
본 발명의 과제는, 종래 기술에 비해 증가된 가열 용량을 보유한 브러시리스 직류 모터의 고정자 코일들을 이용하는 것을 가능하게 하는 방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 과제는 상기 방법의 실행을 위해 적합한 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본원의 방법에 관계되는 본 발명의 과제는, 고정자 코일들이 가열 단계 동안 직렬로 연결됨으로써 해결된다. 고정자 코일들의 직렬 회로를 통해, 총 저항은, 종래 기술에 따라 삼각 회로에서 이용되는 브러시리스 직류 모터의 경우에 발생하는 것과 같이 2개의 고정자 코일의 직렬 회로를 포함한 하나의 고정자 코일의 병렬 회로에 비해, 4.5배만큼 증가된다. 그에 따라, 작동 전류가 동일한 조건에서, 출력(P), 저항(R) 및 전류(I)를 이용한 공식 "P = R * I2"에 따라, 가열 용량도 4.5배만큼 더 높다. 브러시리스 직류 모터가, 내연기관의 배기가스 내 질소산화물의 선택적 촉매 환원(SCR)을 위한 어셈블리 내에서 배기가스 정화를 위한 요소수용 이송 모듈의 구동을 위해 이용된다면, 가열 용량의 증가를 위한 작동 전류의 증가는 내연기관으로 구동되는 차량의 차량 전기 시스템에 추가적으로 부하를 가할 수도 있으며, 그럼으로써 연료 소비량을 증가시킬 수도 있다. 그 외에도, 가열 전류가 펄스폭 변조에 의해 요구되는 가열 용량에 매칭된다면, 전류의 증가는 시스템의 전자기 호환성(EMC 간섭)에 부정적인 영향을 미칠 수도 있다. 또한, 브러시리스 직류 모터의 구조를 통해, 직류 모터의 작동 전류에 대해, 가열 전류에 의해 야기되는 자계에 의해 온도 부하 수용 능력뿐만 아니라 회전자의 자기 소거와도 관련된 한계치가 정해진다.
가열 용량의 매칭은, 고정자 코일들이 가열 단계 동안 펄스폭 변조 작동 전압을 인가받음으로써 가능해진다.
시스템의 요구에 대한 가열 용량의 매칭, 및 너무 높은 시스템 온도로부터의 보호도 온도 정보가 함께 고려됨으로써 달성된다. 이를 위해, 본 발명에 따라서, 가열 단계 동안 고정자 코일들을 통과하는 전류의 목표값은, 브러시리스 직류 모터의 온도 및/또는 브러시리스 직류 모터를 위한 제어 회로의 온도로부터, 그리고/또는 고정자 코일들의 저항으로부터 결정된다. 브러시리스 직류 모터의 온도는 그곳에 제공된 온도 센서를 통해 측정될 수 있다. 그 대안으로, 저항 측정을 통해 고정자 코일들의 와이어들의 온도 계수로부터 온도를 결정할 수도 있다. 제어 장치의 스위칭 소자들이 가열 전류에 의해 관류됨으로써, 스위칭 소자들의 온도도 브러시리스 직류 모터의 온도의 근사법에 의한 모델 기반 결정에 고려될 수 있다.
시스템의 온도 제어는, 가열 단계 동안 고정자 코일들을 통과하는 전류가 목표값으로 제어됨으로써 가능해진다.
본원의 제어 장치에 관계되는 본 발명의 과제는, 브러시리스 직류 모터의 고정자 코일들의 삼각 회로를 개방하여 가열 단계 동안의 직렬 회로를 형성하기 위해 제7 스위치가 제공됨으로써 해결된다. 직렬 회로를 통해, 어셈블리의 전기 저항은 2개의 단자에 전류를 공급하는 삼각 회로에 비해 4.5배만큼 증가된다. 그러므로 작동 전류가 동일한 조건에서 4.5배 더 높은 가열 용량이 허용된다.
본 발명의 일 구현예에서, 가열 단계 동안 직렬 회로는 제1 전압 공급부(voltage supply)와 연결된 스위치들 중 하나를 통해 연결될 수 있으며, 가열 단계 동안 제2 전압 공급부와 직렬 회로의 연결을 위해 제8 스위치가 제공된다. 제1 전압 공급부와 연결된 스위치에 의해 또는 제8 스위치에 의해 가열 용량의 펄스폭 변조가 수행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따라, 제7 스위치 및/또는 제8 스위치는 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)로서 형성된다.
특히 바람직하게는, 선택적 촉매 환원을 이용하여 내연기관의 배기가스를 정화하는 배기가스 정화 시스템 내에서 요소수용 이송 장치를 가열하기 하기 위한 방법 또는 제어 장치의 이용도 제안된다. 한편으로, 브러시리스 직류 모터는 이송 장치의 매우 효율적이면서 지속적인 구동을 가능하게 한다. 다른 한편으로, 본 발명에 따른 제어 장치는 작동 전류가 동일한 조건에서 종래 기술에 비해 4.5배만큼 증가된 가열 용량을 가능하게 한다.
본 발명은 하기에서 도면들에 도시된 실시예에 따라 더 상세하게 설명된다.
도 1은 제어 장치를 구비한 브러시리스 직류 모터를 도시한 도면이다.
도 2는 브러시리스 직류 모터를 이용한 가열을 위한 본 발명에 따른 제어 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 제어 장치를 위한 제어 회로를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 또 다른 제어 장치를 도시한 도면이다.
도 1에는, 브러시리스 직류 모터(30)를 위한 종래 기술에 따른 제1 제어 장치(10)가 도시되어 있다. 브러시리스 직류 모터(30)(BLDC 모터, 브러시리스 모터)는 제1 고정자 코일(31); 제2 고정자 코일(32); 및 제3 고정자 코일(33); 그리고 영구자석을 포함한 회전자;로 구성된다. 상기 브러시리스 직류 모터는 내측에 위치하는 회전자를 가진 내부 회전자로서 구현될 수 있거나, 외측에 위치하는 회전자 및 내측에 위치하는 고정자를 가진 외부 회전자로서 구현될 수 있다. 고정자 코일들(31, 32 및 33)은 각각 2개 또는 그 이상의 부분 코일로 분할될 수 있다. 여기서 개략적으로 도시된 제어 장치(10)는 제1 스위치(11); 제2 스위치(12); 제3 스위치(13); 제4 스위치(14); 제5 스위치(15); 및 제6 스위치(16);를 포함한다. 제1 스위치(11), 제2 스위치(12) 및 제3 스위치(13)는 제1 전압 공급부(17)와 연결된다. 제4 스위치, 제5 스위치(15) 및 제6 스위치(16)는 제2 전압 공급부(18)와 연결된다. 제4 스위치(14)와 제1 스위치(11)의 결선은 제1 공급 라인(21)을 통해 제1 고정자 코일(31) 및 제3 고정자 코일(33)과 연결된다. 제5 스위치(15)와 제2 스위치(12)의 결선은 제2 공급 라인(22)을 통해 제1 고정자 코일(31) 및 제2 고정자 코일(32)과 연결된다. 제6 스위치(16)와 제3 스위치(13)의 결선은 제3 공급 라인(23)을 통해 제2 고정자 코일(32) 및 제3 고정자 코일(33)과 연결된다.
스위치들(11, 12, 13, 14, 15 및 16)은 프리휠링 다이오드를 포함한 MOSFET로서 구현되며, 제어 장치(10)에서, 영구 자석을 구비한 브러시리스 직류 모터(30)의 회전자를 회전 운동 상태로 전환하는 회전 자계가 형성되도록 상호간에 위상 변위된 신호들로 제어될 수 있다. 제2 전압 공급부(18)로 향하는 공급 라인 내에 션트 저항(shunt resistor)이 제공될 수 있으며, 그럼으로써 션트 저항에서의 전압 강하로부터, 제1 제어 장치(10)가 소모하는 전류가 결정될 수 있다.
브러시리스 직류 모터(30)가 내연기관의 배기가스 내 질소산화물의 선택적 촉매 환원을 위한 배기가스 정화 시스템을 위한 요소수용 이송 장치를 구동하기 위해 이용된다면, 브러시리스 직류 모터의 작동 동안 발생하는 폐열은 이송 장치의 가열을 위해서도 이용될 수 있다. 이는 특히 온도가 낮을 때 바람직한데, 그 이유는 그렇지 않은 경우 -11℃ 미만에서 요소수는 동결되고 배기가스 정화는 정상적으로 작동하지 않기 때문이다. 이러한 경우, 왕복 피스톤 펌프에서는 펌프의 코일들에 전류가 인가되고, 발생하는 열은 이송 모듈 내에서 요소수의 가열을 위해 이용된다. 예시로서, 코일들이 4옴의 저항을 갖고 2암페어를 인가받음으로써, P = R * I2에 따라 16와트의 열출력이 이용될 수 있게 된다. 구동부로서 브러시리스 직류 모터(30)가 이용된다면, 직류 모터의 고정자 코일들(31, 32 및 33)은 예컨대 0.5옴의 직류 저항을 갖는다. 고정자 코일들의 작은 저항은, 펄스폭 변조 제어 전압을 이용한 브러시리스 직류 모터(30)의 제어가 가능하도록 하기 위해 요구된다. 가열을 위해, 제1 스위치(11) 및 제6 스위치(16)는 닫힐 수 있으며, 이렇게 하여 브러시리스 직류 모터(30)가 제1 전압 공급부(17) 및 제2 전압 공급부(18)와 연결될 수 있다. 이로써, 제1 고정자 코일(31) 및 제2 고정자 코일(32)의 직렬 회로를 포함하여 제3 고정자 코일(33)로 이루어진 병렬 회로가 달성된다. 이 회로 장치는 0.33옴의 저항을 보유하며, 전류 흐름이 2암페어일 때 단 1.32와트의 가열 용량을 출력한다. 왕복 피스톤 펌프에 필적하는 가열 용량이 출력되도록 하기 위해 고정자 코일들(31, 32 및 33)을 통과하는 전류를 증가시키는 것은 불가능한데, 그 이유는 고정자 코일들이 상기와 같이 높은 전류에 적합하게 설계되어 있지 않고, 이런 경우 고정자 코일들에 의해 생성되는 높은 자계는 회전자의 영구 자석의 자기를 소거시킬 수도 있기 때문이다.
도 2에는, 제1 제어 장치(10)의 본 발명에 따른 보완 및 개선을 나타내는 제2 제어 장치(20)가 도시되어 있다. 도 2에서 도 1의 부품들과 동일한 부품들에는 동일한 도면부호들이 부여되었다. 제5 스위치(15)와 제2 스위치(12)의 결선은 제4 공급 라인(26)을 통해 제1 고정자 코일(31)과 연결된다. 제1 제어 장치(10)에서처럼, 제2 고정자 코일(32)로 향하는 결선은 제2 제어 장치(20)에서는 존재하지 않는다. 제5 스위치(15)와 제2 스위치(12)의 결선은 제7 스위치(24)와 연결되며, 이 제7 스위치는 다시 제5 공급 라인(27)을 통해 제2 고정자 코일(32)과 연결된다. 제2 고정자 코일(32)과 제7 스위치(24)의 결선은 제8 스위치(25)를 통해 제2 전압 공급부(18)와 연결된다. 제7 스위치(24) 및 제8 스위치(25)는 MOSFET로서 구현된다. 본 발명에 따른 보완은, 제1 고정자 코일(31), 제2 고정자 코일(32) 및 제3 고정자 코일(33)을 직렬로 연결하여 제1 전압 공급부(17) 및 제2 전압 공급부(18)와 연결할 수 있게 하는 것이다. 이러한 점에서, 가열 모드를 위해 제2 스위치(12) 및 제8 스위치(25)는 닫힌다. 다른 모든 스위치는 열린 상태로 유지된다. 전류 경로는 제1 전압 공급부(17)에서부터, 제2 스위치(12), 제1 고정자 코일(31), 제3 고정자 코일(33), 제2 고정자 코일(32) 및 제8 스위치(25)를 경유하여 제2 전압 공급부(18)까지 연장된다. 고정자 코일들(31, 32 및 33)의 직렬 회로를 통해, 예컨대 가열 장치의 총 저항은 1.5옴이며, 그럼으로써 전류가 2암페어일 경우 6와트의 출력이 도출되고, 이는 제1 제어 장치(10)를 이용할 때의 가열 용량의 4.5배에 상응한다.
가열 용량의 매칭을 위해, 제2 스위치(12) 또는 제8 스위치(25)를 이용하여 펄스폭 변조 신호로 전류를 클록 제어할 수 있다. 펄스폭 변조는 고정자 코일들(31, 32 또는 33)에서의 온도 센서의 온도 신호, 또는 제2 제어 장치(20)의 전자 부품들에서의 온도 정보로 제어될 수 있으며, 그럼으로써 가열될 요소수, 그리고 과열 방지부도 포함할 수 있는 주변 부품들을 위한 온도 조절이 실현될 수 있다. 그 대안으로, 저항 측정을 통해 고정자 코일들(31, 32 또는 33)의 와이어들의 온도 계수로부터 온도를 결정할 수도 있다.
제2 제어 장치(20)가 회전 운동을 이용한 구동부로서 브러시리스 직류 모터(30)를 제어해야 한다면, 제7 스위치(24)는 닫히고 제8 스위치(25)는 열린다. 이런 경우에, 제1 제어 장치(10)에서처럼 제2 제어 장치(20)에서는 스위치들(11, 12, 13, 14, 15 및 16)을 통해 브러시리스 직류 모터(30)가 제어될 수 있다. 삼각 회로의 개방을 위해 이용되는 제7 스위치(24)의 단자는 제1 스위치(11)와 제4 스위치(14) 사이에, 또는 제3 스위치(13)와 제6 스위치(16) 사이에 제공될 수 있으며, 이때 공급 라인들(21, 23, 26 및 27)에서 그에 부합하는 변경들이 수행된다.
도 3에는, 회전 모드에서 가열 모드로 제2 제어 장치(20)를 전환하기 위한 제7 스위치(24) 및 제8 스위치(25)용 제어 회로(40)가 도시되어 있다. 제어 회로(40)는 제1 전압 공급부(17) 및 제2 전압 공급부(18)와 연결된다. 제어 신호(41)에 의해 가열 모드와 회전 모드 간에 전환된다. 제1 저항(42) 및 제2 저항(43)은, 제3 저항(45)을 통해 PNP 타입 제2 트랜지스터(46)와 연결되는 NPN 타입 제1 트랜지스터(44)의 제어를 위한 제어 신호(41)의 레벨을 매칭시킨다. 제1 트랜지스터(44)는 제어 신호(41)를 반전시켜 이를 제1 출력단(48)으로 공급한다. 제2 트랜지스터(46)는 제1 출력단(48)의 신호를 반전시켜 이를 제2 출력단(49)으로 공급하며, 제2 전압 공급부(18)와 연결된 제4 저항(47)이 작동 저항으로서 이용된다. 제1 출력단(48)은 제7 스위치(24)와 연결되며, 제2 출력단(49)은 제8 스위치(25)와 연결된다. 제어 신호(41)에 제1 트랜지스터(44)의 통전에 적합한 전압 레벨이 인가되면, 제1 출력단(48) 및 그에 따라 제7 스위치(24)에서 낮은 레벨이 발생하며, 제7 스위치(24)가 열린다. 또한, 제2 출력단(49) 및 그에 따라 제8 스위치(25)에서 높은 레벨이 발생하고, 제8 스위치(25)가 닫힌다. 이는 가열 모드에 상응한다. 회전 모드를 위해서는, 제어 신호(41)에 제1 트랜지스터(44)를 차단하기에 적합한 전압 레벨이 인가된다. 이런 경우, 제1 트랜지스터(44)를 차단하기에 적합한 전압 레벨은 통전시키기에 적합한 전압 레벨보다 더 낮다. 여기서 설명되는 제어 회로(40)는 일 실시예일 뿐, 제4 스위치(24) 및 제8 스위치(25)의 제어를 위해 적합한 전압 레벨을 공급하기 위해 이들 스위치의 구현에 따라 매칭될 수 있다. 인버터 단들은 종래 기술에 따라 공지된 다른 트랜지스터 장치들을 통해서도 실현될 수 있다. 또한, 인버터 단을 이용하지 않고도, 마이크로컨트롤러의 논리 출력단들을 통해 스위치들(24 및 25)을 직접 제어할 수도 있다.
도 4에는, 제1 제어 장치(10)의 본 발명에 따른 또 다른 보완 및 개선을 나타내는 제3 제어 장치(50)가 도시되어 있다. 여기서도, 고정자 코일들(31, 32 및 33)의 삼각 회로를 개방하기 위해 제7 스위치(24)가 제공된다. 제7 스위치(24)는 제1 전압 공급부(17)와 연결된 스위치(12) 및 제2 전압 공급부(18)와 연결된 스위치(15)와 함께 루프-인(loop-in)된다. 회전 모드를 위해, 제7 스위치(24)는 닫히고, 제어 장치(10)의 경우와 같이 전자 스위치들(11, 12, 13, 14, 15 및 16)은, 회전 자계가 브러시리스 직류 모터(30)의 회전자를 구동시키도록 작동된다. 가열 모드를 위해서는, 제7 스위치(24)가 열리고, 고정자 코일들(31, 32 및 33)의 직렬 회로가 제2 스위치(12)를 통해 제1 전압 공급부(17)와 연결될 뿐만 아니라 제5 스위치(15)를 통해 제2 전압 공급부(18)와도 연결된다. 제2 스위치(12)를 통해 또는 제5 스위치(15)를 통해 가열 용량의 펄스폭 변조가 수행될 수 있다. 삼각 회로의 개방을 위해 이용되는 제7 스위치(24)의 루프-인은 제1 스위치(11)와 제4 스위치(14) 사이에, 또는 제3 스위치(13)와 제6 스위치(16) 사이에 제공될 수 있으며, 이때 공급 라인들(21, 23, 26 및 27)에서 그에 부합하는 변경들이 수행된다.

Claims (8)

  1. 브러시리스 직류 모터(30)로 구동되는 장치를 가열하기 위한 가열 방법으로서, 가열 단계 동안 브러시리스 직류 모터(30)의 고정자 코일들(31, 32 및 33)에 전압이 인가되는 방법에 있어서,
    상기 고정자 코일들(31, 32 및 33)은 가열 단계 동안 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는, 가열 방법.
  2. 제1항에 있어서, 고정자 코일들(31, 32 및 33)에 가열 단계 동안 펄스폭 변조 작동 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는, 가열 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가열 단계 동안 고정자 코일들(31, 32 및 33)을 통과하는 전류의 목표값은 브러시리스 직류 모터(30)의 온도 및/또는 브러시리스 직류 모터(30)를 위한 제어 회로의 온도를 토대로, 그리고/또는 고정자 코일들(31, 32 및 33)의 저항을 토대로 결정되는 것을 특징으로 하는, 가열 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 단계 동안 고정자 코일들(31, 32 및 33)을 통과하는 전류는 목표값으로 제어되는 것을 특징으로 하는, 가열 방법.
  5. 브러시리스 직류 모터(30)로 구동되는 장치를 가열하기 위한 제어 장치로서, 브러시리스 직류 모터(30)의 고정자 코일들(31, 32 및 33)이 하나의 삼각 회로 내에 배치되며, 가열 단계 동안 제1 전압 공급부(17) 및 제2 전압 공급부(18)를 통해 전압을 인가받는, 제어 장치에 있어서,
    브러시리스 직류 모터(30)의 고정자 코일들(31, 32 및 33)의 삼각 회로를 개방하여 가열 단계 동안의 직렬 회로를 형성하기 위해 제7 스위치(24)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 직렬 회로는 제1 전압 공급부(17)와 연결된 스위치(11, 12 또는 13)를 통해 연결될 수 있으며, 가열 단계 동안 제2 전압 공급부(18)와의 직렬 회로를 연결하기 위해 제8 스위치(25)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 제7 스위치(24) 및/또는 제8 스위치(25)는 MOSFET로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  8. 선택적 촉매 환원을 이용하여 내연기관의 배기가스를 정화하는 배기가스 정화 시스템 내에서 요소수용 이송 장치를 가열하기 위한, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 가열 방법 또는 제어 장치의 이용.
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