KR20200058241A - 전기 자동차의 동력 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 구동력을 발생시키는 모터가 수용된 모터 하우징 및 상기 구동력을 전달하는 샤프트(shaft)가 상기 모터와 결합되게 제1, 2 개구면을 갖는 원통 타입(sylinder type)으로 형성되어 상기 모터 하우징에 결합되며, 상기 모터로 제1, 제2 및 제3 AC 전원을 공급하는 인버터 모듈이 수용되는 인버터 하우징을 포함하는, 전기 자동차의 동력 장치를 제공한다.

Description

전기 자동차의 동력 장치{Power unit of an electric Vehicle}
본 발명은 인버터 하우징 및 인버터 모듈의 구조가 개선된 전기 자동차의 동력 장치에 관한 것이다.
내연기관의 발명에 의해 출현하게 된 자동차는 인류의 생활에 없어서는 안될 필수품이다. 하지만, 자동차는 환경오염의 주범 및 막대한 에너지의 소비에 의한 에너지 고갈 문제를 초래하게 되었다.
최근 들어, 내연기관을 동력으로 하는 자동차 대신 전기를 동력으로 하는 전기자동차 및 수소 연료 또는 내연기관과 이들을 조합한 하이브리드 자동차가 개발되어 사용되고 있는 추세이다.
전기자동차(Electric Vehicle, EV)는 주로 고전압 배터리의 전원을 이용하여 AC 또는 DC 모터를 구동하여 동력을 얻을 수 있다.
전기자동차는 배터리 전용 전기자동차와 하이브리드 전기자동차로 분류될 수 있다. 여기서, 배터리 전용 전기자동차는 배터리의 전원을 이용하여 모터를 구동하고 전원이 모두 방전되면 재충전할 수 있다. 하이브리드 전기자동차는 엔진을 가동하여 전기발전을 하여 배터리를 충전하고 전기를 이용하여 전기모터를 구동하여 자동차를 움직이게 할 수 있다.
종래 기술인 한국공개특허 제10-2011-0053084호(공개일 2011.05.19)에는 전기자동차의 동력 모듈이 개시된다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기자동차의 동력 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 전기자동차의 동력 모듈(1)은 동력 모듈 케이스(2), 동력 모듈 케이스(2) 내에 구비되는 모터 구동부(3) 및 모터(4)를 포함할 수 있다.
동력 모듈 케이스(2)는 상부에 모터 구동부(3)가 구비되고 하부에 모터(4)가 구비되도록 형성된다. 동력 모듈 케이스(2)의 상부는 커패시터, 인버터 및 제어부가 수용되도록 형성된다. 또한, 동력 모듈 케이스(2)의 하부는 모터(4)가 수용되도록 원통 형태로 형성된다.
상기 인버터는 모터(4)가 동작되게 입력된 배터리 전원, 즉 DC 전원을 AC 전원으로 변환하여, 모터(4)로 공급할 수 있다.
이때, 상기 인버터는 DC 전원 AC 전원으로 변환하는 모듈 타입의 파워소자모듈을 포함할 수 있다. 하지만, 종래 기술의 파워소자모듈은 모듈 타입으로 사이즈가 증가되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 인버터 하우징 및 인버터 모듈의 구조가 개선된 전기 자동차의 동력 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 구동력을 전달하는 샤프트(shaft)가 모터와 결합되게 제1 및 제2 개구면을 갖는 원통 타입의 인버터 하우징을 포함하는 전기 자동차의 동력 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 서로 분리된 제1, 제2 및 제3 구동부 각각에 저용량을 갖는 적어도 2이상의 파워소자를 포함하는 인버터 모듈을 사용하는 전기 자동차의 동력 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 인버터 하우징은 구동력을 전달하는 샤프트(shaft)가 모터와 결합되게 제1 및 제2 개구면을 갖는 원통 타입으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 인버터 모듈은, 서로 분리된 제1, 제2 및 제3 구동부를 포함하고, 제1, 제2 및 제3 구동부 각각은 적어도 2이상의 파워소자를 각각 포함하는 제1 및 제2 파워소자 그룹을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제1 및 제2 파워소자 그룹은, 서로 다른 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 동력 장치는, 샤프트의 축관통을 위해 인버터가 120도 대칭 형상을 적용하여 출력밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 DC 링크 커패시터부, 제1, 제2 및 제3 구동부, 및 제어 구동부로 구성되는 본 발명에 따른 인버터 모듈은, 중앙으로 관통홀이 구성되어, 상기 관통홀을 지나는 통합 냉각유로로 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 전기 자동차의 동력 장치는, 구동력을 전달하는 샤프트(shaft)가 모터와 결합되게 제1 및 제2 개구면을 갖는 원통 타입의 인버터 하우징을 모터 하우징에 결합함으로써, 전체적으로 사이즈를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 동력 장치는, 서로 분리된 제1, 제2 및 제3 구동부 각각에 포함된 적어도 2이상의 파워소자를 각각 포함하는 제1 및 제2 파워소자 그룹을 통하여 제1, 제2 및 제3 AC 전원을 모터로 공급함으로써, AC 전원의 밸런싱을 유지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 동력 장치는, 적어도 2이상의 파워소자를 사용하여 제1, 제2 및 제3 AC 전원에 대응하는 대용량 전류를 분배하여 공급함으로써, 저비용 및 저용량의 파워소자를 사용할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기 자동차의 동력 장치는, 샤프트의 축관통을 위해 인버터가 120도 대칭 형상을 적용하여 출력밀도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기 자동차의 동력 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차의 동력 장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 전기 자동차의 동력 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인버터 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 인버터 모듈을 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 제1 구동부를 자세하게 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 4에 나타낸 인버터 모듈의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도이다.
도 8은 도 4에 나타낸 인버터 모듈에 대응하는 인버터 회로도이다.
도 9는 도 8에 나타낸 인버터 회로도의 동작을 설명하기 위한 전류 패스를 나타낸 도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서는, 실시예에 따른 전기 자동차의 동력 장치를 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차의 동력 장치를 나타낸 사시도, 및 도 3은 도 2에 나타낸 전기 자동차의 동력 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전기 자동차의 동력 장치(100)는 모터 하우징(110) 및 인버터 하우징(150)을 포함할 수 있다.
모터 하우징(110)은 모터(120)를 수용할 수 있다. 여기서, 모터(120)는 스테이터(stator, 122), 로터(rotor, 124) 및 샤프트(shaft, 126)를 포함할 수 있다.
스테이터(122)는 인버터 하우징(150)에 수용된 인버터 모듈(도 4에서 도시)로부터 제1, 제2 및 제3 AC 전원을 공급받을 수 있다.
제1, 제2 및 제3 AC 전원에 의해 발생된 스테이터(122)의 전자기력에 따라, 로터(124)는 회전하여 구동력을 발생시킬 수 있다.
이때, 로터(124)는 구동력을 전달하는 샤프트(shaft, 126)와 결합될 수 있다. 샤프트(126)는 모터 하우징(110)에 결합된 후, 인버터 하우징(150)의 제1, 2 개구면(s1, s2) 각각에 형성된 제1, 2 홀(h1, h2)에 일부분이 삽입하여 관통할 수 있다.
실시 예에서, 모터(120)가 수용된 후, 모터 하우징(110)은 모터(120)가 노출되지 않고 로터(124)와 샤프트(126)의 결합되도록 개구면을 갖는 덮개(미도시)를 포함할 수 있다.
인버터 하우징(150)은 모터 하우징(110)과 수평 또는 수직 방향으로 결합할 수 있다. 여기서, 상기 수평 또는 수직 방향은 로터(124)와 샤프트(126)가 결합되는 방향을 나타낸다.
인버터 하우징(150)는 제1 홀(h1)이 형성된 제1 개구면(s1) 및 제2 홀(h2)이 형성된 제2 개구면(s2)이 형성된 원통 타입(sylinder type)일 수 있다. 즉, 로터(124)와 결합된 샤프트(126)가 외부로 구동력을 전달하도록, 인버터 하우징(150)은 샤프트(126)의 적어도 일부분이 삽입 관통하는 제1 및 제2 홀(h1, h2)가 형성된 제1 및 제2 개구면(s1, s2)을 가질 수 있다.
인버터 하우징(150)에는 모터(120)로 제1, 제2 및 제3 AC 전원을 공급하는 인버터 모듈이 수용될 수 있다. 상기 인버터 모듈에 대한 자세한 설명은 도 4에서 후술하기로 한다.
여기서, 인버터 하우징(150)은 모터 하우징(110)의 축 방향, 즉 샤프트(126) 방향으로 결합할 수 있다. 인버터 하우징(150)은 차량에서 차지하는 부피가 감소하여, 출력밀도 당 출력이 증가하며, 동일 출력에서 차량이 가벼워질 수 있으므로, 연비가 향상되고 주행거리가 향상될 수 있다.
본 발명에서, 모터 하우징(110) 및 인버터 하우징(150)에는 모터(120)에서 발생된 열 및 인버터 하우징(150)에 포함된 상기 인버터 모듈에서 발생된 열을 방열하기 위해, 냉각수가 이동하는 냉각수 유로가 일체형으로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 인버터 모듈을 나타낸 사시도, 도 5는 도 4에 나타낸 인버터 모듈을 나타낸 분해 사시도, 및 도 6은 도 5에 나타낸 제1 구동부를 자세하게 나타낸 사시도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 인버터 모듈은 DC 링크 커패시터부(170), 구동부(180) 및 제어 구동부(190)를 포함할 수 있다.
DC 링크 커패시터부(170)는 DC 링크 커패시터(C) 및 지지부재(162)를 포함할 수 있다.
DC 링크 커패시터(C)는 고전압 배터리로부터 입력된 DC 전원을 안정화시킬 수 있다. 즉, DC 링크 커패시터(C)는 상기 DC 전원의 전압레벨을 균일하게 유지시킬 수 있다.
또한, DC 링크 커패시터(C)는 도 2 및 도 3에서 언급한 샤프트(126)가 관통되게 양측이 개구된 원통 타입일 수 있다.
DC 링크 커패시터(C)는 원통 타입 측면에 형성된 체결돌기(171), 단자돌기(173) 및 원통 상면에 형성된 지지돌기(175)를 포함할 수 있다.
체결돌기(171)는 지지부재(162)에 형성된 체결부(163)와 결합될 수 있다. 즉 체결돌기(171)는 체결부(163)와 결합되어 구동부(180)와 분리된 상태를 유지할 수 있다.
그리고, 제1 전도성 부재(181)를 통하여, 단자돌기(173)는 구동부(180)와 병렬 연결될 수 있다. 구동부(180)에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
즉, 단자돌기(173)는 고전압 배터리에서 공급되는 DC 전원을 구동부(180)로 입력할 수 있다.
지지돌기(175)는 제어 구동부(190)의 일면을 지지할 수 있다. 이때, 지지돌기(175)의 일부분은 제어 구동부(190)에 삽입될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
지지부재(162)는 체결부(163) 및 관통홀(165)을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 체결부(163)는 체결돌기(171)와 결합될 수 있다. 체결부(163) 및 체결돌기(171)의 결합은 나사 결합일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
관통홀(165)은 제1 전도성 부재(181)가 관통하는 제1 관통홀(167) 및 제2 전도성 부재(182)가 관통하는 제2 관통홀(169)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 관통홀(167, 179)은 서로 동일한 직경을 가질 수 있다. 또한, 제1 및 제2 관통홀(167, 169)는 제1 및 제2 전도성 부재(181, 182)의 직경에 대응되게 가변될 수 있다.
구동부(180)는 인버터 하우징(150)의 제1 개구면(s1)에 인접하게 분리 배치된 제1, 제2 및 제3 구동부(185, 186, 187)를 포함할 수 있다.
제1 구동부(185)는 단자 돌기(173)으로 입력된 DC 전원을 제1 AC 전원으로 변환할 수 있다. 여기서, 제1 구동부(185)는 제1 및 제2 파워소자 그룹, 제1, 2 게이트 구동부(183_1, 183_2) 및 커넥터부(184)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 파워소자 그룹은 4개의 파워소자(IGBT_a, IGBT_b, IGBT_c, IGBT_d)를 포함할 수 있다. 4개의 파워소자(IGBT_a, IGBT_b, IGBT_c, IGBT_d)는 병렬 연결될 수 있다. 따라서, 제1 게이트 구동부(183_1)로부터 공급된 제1 PWM 신호에 의해, 4개의 파워소자(IGBT_a, IGBT_b, IGBT_c, IGBT_d)는 동일 시점에 스위칭 턴온 또는 턴오프로 동작할 수 있다.
이때, 4개의 파워소자(IGBT_a, IGBT_b, IGBT_c, IGBT_d)에 흐르는 전류는 서로 동일할 수 있다.
제2 파워소자 그룹은 4개의 파워소자(IGBT_e, IGBT_f, IGBT_g, IGBT_h)를 포함할 수 있다. 4개의 파워소자(IGBT_e, IGBT_f, IGBT_g, IGBT_h)는 병렬 연결될 수 있다. 따라서, 제2 게이트 구동부(183_2)로부터 공급된 제2 PWM 신호에 의해, 4개의 파워소자(IGBT_e, IGBT_f, IGBT_g, IGBT_h)는 동일 시점에 스위칭 턴온 또는 턴오프로 동작할 수 있다.
4개의 파워소자(IGBT_e, IGBT_f, IGBT_g, IGBT_h)에 흐르는 전류는 서로 동일할 수 있다.
즉, 스위칭 턴온 또는 턴오프로 동작함으로써, 제1 및 제2 파워소자 그룹은 제1 전도성 부재(181)로 입력된 DC 전원을 제1 AC 전원으로 변환한다. 이후, 제1 및 제2 파워소자 그룹은 제2 전도성 부재(182)로 제1 AC 전원을 출력하여 모터(120)로 공급할 수 있다.
여기서, 제1 및 제2 파워소자 그룹 각각은 서로 대칭되게 배치함으로써, 전류의 흐름을 균등하게 배열할 수 있다.
커넥터부(184)를 통하여 제어 구동부(190)로부터 출력된 제어 신호에 따라, 제1 및 제2 게이트 구동부(183_1. 183_2) 각각은 제1 및 제2 PWM 신호를 생성할 수 있다.
실시 예에서, 제1 및 제2 게이트 구동부(183_1. 183_2) 각각은 제1 및 제2 파워소자 그룹을 개별적으로 구동시키는 것으로 설명하지만, 하나의 게이트 구동부에 의해 제1 및 제2 파워소자 그룹을 구동시킬 수 있다.
커넥터부(184)는 제어 구동부(190)와 커넥터 라인으로 연결되거나, 또는 제어 구동부(190)와 통신을 수행할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
여기서, 제2 및 제3 구동부(186, 187) 각각은 제1 구동부(185)과 동일한 구성을 가질 수 있다.
즉, 제2 및 제3 구동부(186, 187) 각각은 제어 구동부(190)의 제어에 따라 제2 및 제3 AC 전원을 모터(120)로 공급할 수 있으며, 자세한 구성 설명은 생략한다.
제1, 제2 및 제3 구동부(185, 186, 187)는 삼각형 형상으로 배치될 수 있다. 또한, 삼각형 형상으로 배치됨으로써, 제1, 제2 및 제3 구동부(185, 186, 187)의 중앙부는 샤프트(126)가 관통할 수 있다. 따라서, 제1, 제2 및 제3 구동부(185, 186, 187)는 120도 대칭 형상을 적용하여 샤프트(126)의 축관통을 적용하여 출력밀도를 향상시킬 수 있다.
제어 구동부(190)는 제1, 제2 및 제3 구동부(185, 186, 187) 각각의 커넥터부(184)로 제어 신호를 입력할 수 있다.
여기서, 제어 구동부(190)는 제2 전도성 부재(182)와 전기적으로 연결되는 접속 단자(192)를 포함할 수 있다. 제어 구동부(190)는 인버터 하우징(150)의 제2 개구면(s2)에 인접하게 배치될 수 있다.
즉, 접속 단자(192)는 제2 전도성 부재(182)의 측면에 접촉될 수 있다. 또한, 접속 단자(190)는 제어 구동부(190)의 인쇄회로기판에 형성된 비아홀(미도시)와 전기적으로 연결된다.
제어 구동부(192)는 상기 비아홀을 통하여 입력된 제1 내지 제3 AC 전원을 모터(120)로 공급할 수 있다.
이처럼, 인버터 모듈은 DC 링크 커패시터부(170), 구동부(180) 및 제어 구동부(190)의 중앙으로 관통 홀이 구성되어, 모터(120)에서 발생된 열 및 인버터 모듈에서 발생된 열을 발열하기 위해 냉각수가 이동하는 냉각수 유로를 중앙의 관통 홀을 지나는 통합 냉각 유로로 구현할 수 있다.
도 7은 도 4에 나타낸 인버터 모듈의 제어 구성을 나타낸 제어 블록도, 도 8은 도 4에 나타낸 인버터 모듈에 대응하는 인버터 회로도, 및 도 9는 도 8에 나타낸 인버터 회로도의 동작을 설명하기 위한 전류 패스를 나타낸 도이다.
도 7을 참조하면, 인버터 모듈은 DC 링크 커패시터부(200), 구동부(240) 및 제어 구동부(250)를 포함할 수 있다.
여기서, DC 링크 커패시터부(200), 구동부(240) 및 제어 구동부(250) 각각은 도 2 내지 도 6에 나타낸 DC 링크 커패시터부(170), 구동부(180) 및 제어 구동부(190)이다.
여기서, DC 링크 커패시터부(200)는 DC 링크 커패시터(C)를 포함한다. DC 링크 커패시터(C)는 고전압 배터리(Bat)로부터 입력되는 DC 전원(Vdc)을 안정화시킬 수 있다.
구동부(240)는 제1, 제2 및 제3 구동부(210, 220, 230)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1, 제2 및 제3 구동부(210, 220, 230)는 DC 링크 커패시터(C)와 병렬 연결될 수 있다. 또한, 제1, 제2 및 제3 구동부(210, 220, 230) 각각은 모터(120)로 제1, 제2 및 제3 AC 전원(Vac_U, Vac_V, Vac_W)을 출력할 수 있다.
실시 예에서, 제1, 제2 및 제3 구동부(210, 220, 230)는 서로 동일하게 구성된다.
먼저, 제1 구동부(210)는 제1 및 제2 파워소자 그룹(PG1, PG2), 제1 및 제2 게이트 구동부(212, 214) 및 제1 커넥터부(216)를 포함할 수 있다.
실시 예에서, 제1 커넥터부(216)는 제어 구동부(250)와 커넥터로 연결되거나, 또는 제어 구동부(250)와 통신을 통하여 제어 신호를 수신할 수 있다.
제1 및 제2 게이트 구동부(182, 184)로부터 입력된 제1 및 제2 PWM 신호(PWM1, PWM2)에 따라, 제1 및 제2 파워소자 그룹(PG1, PG2) 각각은 스위칭 턴온 또는 턴오프로 동작할 수 있다.
여기서, 제1 파워소자 그룹(PG1)은 제1 AC 전원(Vac_U)의 양 주기 전원을 모터(120)로 공급한다. 또한, 제2 파워소자 그룹(PG2)은 제1 AC 전원(Vac_U)의 음 주기 전원을 모터(120)로 공급한다.
제1 및 제2 파워소자 그룹(PG1, PG2) 각각은 서로 병렬 연결된 적어도 2이상의 파워소자를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 2개 이상의 파워소자는 제1 및 제2 파워소자 그룹(PG1, PG2) 각각에 입력된 DC 전원(Vdc)을 분배할 수 있다. 즉, DC 전원(Vdc)을 분배함으로써, 상기 적어도 2개 이상의 파워소자는 내부 스트레스를 줄일 수 있는 이점이 있다.
제1 커넥터부(216)로부터 입력된 제1 제어신호(SC1)에 따라, 제1 및 제2 게이트 구동부(212, 214) 각각은 제1 및 제2 PWM 신호(PWM1, PWM2)를 생성할 수 있다.
실시 예에서, 제1 및 제2 게이트 구동부(212, 214) 각각은 제1 제어신호(SC1)를 기반으로 제1 및 제2 PWM 신호(PWM1, PWM2)를 생성하는 것으로 설명하지만, 하나의 게이트 구동부가 제1 및 제2 PWM 신호(PWM1, PWM2)를 생성할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
또한, 제1 및 제2 PWM 신호(PWM1, PWM2)는 서로 반대되는 스위칭 신호일 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 커넥터부(216)는 제어 구동부(250)로부터 제1 제어신호(SC1)를 수신할 수 있다.
제2 구동부(220)는 제3 및 제4 파워소자 그룹(PG3, PG4), 제3 및 제4 게이트 구동부(222, 224) 및 제2 커넥터부(226)를 포함할 수 있다.
제2 커넥터부(226)는 상술한 제1 커넥터부(216)와 동일하게 제어 구동부(250)로부터 제2 제어 신호(SC2)를 수신할 수 있다.
제3 및 제4 게이트 구동부(222, 224)로부터 입력된 제3 및 제4 PWM 신호(PWM3, PWM4)에 따라, 제3 및 제4 파워소자 그룹(PG3, PG4) 각각은 스위칭 턴온 또는 턴오프로 동작할 수 있다.
여기서, 제3 파워소자 그룹(PG3)은 제2 AC 전원(Vac_V)의 양 주기 전원을 모터(120)로 공급한다. 또한, 제4 파워소자 그룹(PG4)은 제2 AC 전원(Vac_V)의 음 주기 전원을 모터(120)로 공급한다.
제3 및 제4 파워소자 그룹(PG3, PG4) 각각은 서로 병렬 연결된 적어도 2이상의 파워소자를 포함할 수 있다.
제2 커넥터부(226)로부터 입력된 제2 제어신호(SC2)에 따라, 제3 및 제4 게이트 구동부(222, 224) 각각은 제3 및 제4 PWM 신호(PWM3, PWM4)를 생성할 수 있다. 또한, 제3 및 제4 PWM 신호(PWM3, PWM4)는 서로 반대되는 스위칭 신호일 수 있다.
제3 구동부(230)는 제5 및 제6 파워소자 그룹(PG5, PG6), 제5 및 제6 게이트 구동부(232, 234) 및 제3 커넥터부(236)를 포함할 수 있다.
제3 커넥터부(236)는 상술한 제1 커넥터부(216)와 동일하게 제어 구동부(250)로부터 제3 제어 신호(SC3)를 수신할 수 있다.
제5 및 제6 게이트 구동부(232, 234)로부터 입력된 제5 및 제6 PWM 신호(PWM5, PWM6)에 따라, 제5 및 제6 파워소자 그룹(PG5, PG6) 각각은 스위칭 턴온 또는 턴오프로 동작할 수 있다.
여기서, 제5 파워소자 그룹(PG5)은 제3 AC 전원(Vac_W)의 양 주기 전원을 모터(120)로 공급한다. 또한, 제6 파워소자 그룹(PG6)은 제3 AC 전원(Vac_W)의 음 주기 전원을 모터(120)로 공급한다.
제5 및 제6 파워소자 그룹(PG5, PG6) 각각은 서로 병렬 연결된 적어도 2이상의 파워소자를 포함할 수 있다.
제3 커넥터부(236)로부터 입력된 제3 제어신호(SC3)에 따라, 제5 및 제6 게이트 구동부(232, 234) 각각은 제5 및 제6 PWM 신호(PWM5, PWM6)를 생성할 수 있다. 또한, 제5 및 제6 PWM 신호(PWM5, PWM6)는 서로 반대되는 스위칭 신호일 수 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 제1, 제2 및 제3 구동부(210, 220, 230)는 서로 동일한 구성을 가질 수 있다.
도 8을 참조하면, 인버터 모듈은 고전압 배터리(Bat), DC 링크 커패시터(C), 제1, 제2 및 제3 구동부(210, 220, 230) 및 제어 구동부(250)를 포함할 수 있다.
DC 링크 커패시터(C)는 고전압 배터리(Bat)의 양단에 연결될 수 있다.
제1 구동부(210)는 제1 및 제2 파워소자 그룹(PG1, PG2)과, 제1 및 제2 게이트 구동부(212, 214)를 포함할 수 있다.
제1 파워소자 그룹(PG1)은 병렬 연결된 제1 및 제2 파워 소자(IGBT1, IGBT2)를 포함하고, 제2 파워소자 그룹(PG2)은 병렬 연결된 제3 및 제4 파워 소자(IGBT3, IGBT4)를 포함할 수 있다.
실시 예에서, 제1 및 제2 파워소자 그룹(PG1, PG2) 각각은 2개의 파워소자를 포함하는 것으로 나타내고 설명하지만, 도 5에 나타낸 제1 및 제4 파워소자 그룹과 동일하게 4개의 파워소자를 포함할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
여기서, 제1 내지 제4 파워소자(IGBT1, IGBT2, IGBT3, IGBT4) 각각은 드레인(Drain), 게이트(Gate) 및 소오스(Source)를 포함할 수 있다.
먼저, 제1 및 제2 파워소자(IGBT1, IGBT2) 각각의 드레인은 DC 전원(Vdc)가 입력되며, 제1 및 제2 파워소자(IGBT1, IGBT2) 각각의 소오스는 제3 및 제4 파워 소자(IGBT3, IGBT4) 각각의 드레인과 연결되며, 제3 및 제4 파워 소자(IGBT3, IGBT4) 각각의 소오스는 그라운드와 연결될 수 있다.
제1 및 제2 파워소자(IGBT1, IGBT2) 각각의 게이트에는 제1 게이트 구동부(212)로부터 출력된 제1 PWM 신호(PWM1)가 입력될 수 있다. 또한, 제3 및 제4 파워 소자(IGBT3, IGBT4)의 게이트에는 제2 게이트 구동부(214)로부터 출력된 제2 PWM 신호(PWM2)가 입력될 수 있다.
제1 및 제2 파워소자(IGBT1, IGBT2) 각각의 게이트로 입력된 제1 PWM 신호(PWM1)에 따라, 제1 및 제2 파워소자(IGBT1, IGBT2) 각각은 드레인 및 소오스가 도통 및 차단되는 스위칭 온동작 및 오프동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제1 PWM 신호(PWM1)가 하이레벨인 경우, 제1 및 제2 파워소자(IGBT1, IGBT2)는 스위칭 온동작을 수행하여 제1 AC 전원(Vac_U)의 양 주기 전원을 모터(120)로 출력할 수 있다. 제1 PWM 신호(PWM1)가 로우레벨인 경우, 제1 및 제2 파워소자(IGBT1, IGBT2)는 스위칭 오프동작을 수행하여 모터(120)로 공급되는 제1 AC 전원(Vac_U)의 양 주기 전원을 차단할 수 있다.
제3 및 제4 파워 소자(IGBT3, IGBT4) 각각의 게이트로 입력된 제2 PWM 신호(PWM2)에 따라, 제3 및 제4 파워 소자(IGBT3, IGBT4) 각각은 드레인 및 소오스가 도통 및 차단되는 스위칭 온동작 및 오프동작을 수행할 수 있다.
제3 및 제4 파워 소자(IGBT3, IGBT4)는 상술한 제1 및 제2 파워 소자(IGBT1, IGBT2)와 동일한 방법으로 스위칭 온동작 및 오프동작을 수행할 수 있다.
도 7에서 언급한 바와 같이, 제1 및 제2 게이트 구동부(212, 214) 각각은 제어 구동부(250)로부터 입력된 제1 제어 신호(SC1)를 기반으로 제1 및 제2 PWM 신호(PWM1, PWM2)을 생성할 수 있다.
또한, 제2 구동부(220)는 제3 및 제4 파워소자 그룹(PG3, PG4)과, 제3 및 제4 게이트 구동부(222, 224)를 포함할 수 있다.
제3 파워소자 그룹(PG3)은 병렬 연결된 제5 및 제6 파워 소자(IGBT5, IGBT6)를 포함하고, 제4 파워소자 그룹(PG4)은 병렬 연결된 제7 및 제8 파워 소자(IGBT7, IGBT8)를 포함할 수 있다.
여기서, 제5 내지 제8 파워소자(IGBT5, IGBT6, IGBT7, IGBT8) 각각은 드레인(Drain), 게이트(Gate) 및 소오스(Source)를 포함할 수 있다.
먼저, 제5 및 제6 파워소자(IGBT5, IGBT6) 각각의 드레인은 DC 전원(Vdc)가 입력되며, 제5 및 제6 파워소자(IGBT5, IGBT6) 각각의 소오스는 제7 및 제8 파워 소자(IGBT7, IGBT8) 각각의 드레인과 연결되며, 제7 및 제8 파워 소자(IGBT7, IGBT8) 각각의 소오스는 그라운드와 연결될 수 있다.
제5 및 제6 파워소자(IGBT5, IGBT6) 각각의 게이트에는 제3 게이트 구동부(222)로부터 출력된 제3 PWM 신호(PWM3)가 입력될 수 있다. 또한, 제7 및 제8 파워 소자(IGBT7, IGBT8)의 게이트에는 제4 게이트 구동부(224)로부터 출력된 제4 PWM 신호(PWM4)가 입력될 수 있다.
제5 및 제6 파워소자(IGBT5, IGBT6) 각각의 게이트로 입력된 제3 PWM 신호(PWM3)에 따라, 제5 및 제6 파워소자(IGBT5, IGBT6) 각각은 드레인 및 소오스가 도통 및 차단되는 스위칭 온동작 및 오프동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제3 PWM 신호(PWM3)가 하이레벨인 경우, 제5 및 제6 파워소자(IGBT5, IGBT6)는 스위칭 온동작을 수행하여 제2 AC 전원(Vac_V)의 양 주기 전원을 모터(120)로 출력할 수 있다. 제3 PWM 신호(PWM3)가 로우레벨인 경우, 제5 및 제6 파워소자(IGBT5, IGBT6)는 스위칭 오프동작을 수행하여 모터(120)로 공급되는 제2 AC 전원(Vac_V)의 양 주기 전원을 차단할 수 있다.
제7 및 제8 파워 소자(IGBT7, IGBT8) 각각의 게이트로 입력된 제4 PWM 신호(PWM4)에 따라, 제7 및 제8 파워 소자(IGBT7, IGBT8) 각각은 드레인 및 소오스가 도통 및 차단되는 스위칭 온동작 및 오프동작을 수행할 수 있다.
제7 및 제8 파워 소자(IGBT7, IGBT8)는 상술한 제3 및 제4 파워 소자(IGBT3, IGBT4)와 동일한 방법으로 스위칭 온동작 및 오프동작을 수행할 수 있다.
도 7에서 언급한 바와 같이, 제3 및 제4 게이트 구동부(222, 224) 각각은 제어 구동부(250)로부터 입력된 제2 제어 신호(SC2)를 기반으로 제3 및 제4 PWM 신호(PWM3, PWM4)을 생성할 수 있다.
제3 구동부(230)는 제5 및 제6 파워소자 그룹(PG5, PG6)과, 제5 및 제6 게이트 구동부(232, 234)를 포함할 수 있다.
제5 파워소자 그룹(PG5)은 병렬 연결된 제9 및 제10 파워 소자(IGBT9, IGBT10)를 포함하고, 제6 파워소자 그룹(PG6)은 병렬 연결된 제11 및 제12 파워 소자(IGBT11, IGBT12)를 포함할 수 있다.
여기서, 제9 내지 제12 파워소자(IGBT9, IGBT10, IGBT11, IGBT12) 각각은 드레인(Drain), 게이트(Gate) 및 소오스(Source)를 포함할 수 있다.
먼저, 제9 및 제10 파워 소자(IGBT9, IGBT10) 각각의 드레인은 DC 전원(Vdc)가 입력되며, 제9 및 제10 파워 소자(IGBT9, IGBT10) 각각의 소오스는 제11 및 제12 파워 소자(IGBT11, IGBT12) 각각의 드레인과 연결되며, 제11 및 제12 파워 소자(IGBT11, IGBT12) 각각의 소오스는 그라운드와 연결될 수 있다.
제9 및 제10 파워 소자(IGBT9, IGBT10) 각각의 게이트에는 제5 게이트 구동부(232)로부터 출력된 제5 PWM 신호(PWM5)가 입력될 수 있다. 또한, 제11 및 제12 파워 소자(IGBT11, IGBT12)의 게이트에는 제6 게이트 구동부(234)로부터 출력된 제6 PWM 신호(PWM6)가 입력될 수 있다.
제9 및 제10 파워 소자(IGBT9, IGBT10) 각각의 게이트로 입력된 제5 PWM 신호(PWM5)에 따라, 제9 및 제10 파워 소자(IGBT9, IGBT10) 각각은 드레인 및 소오스가 도통 및 차단되는 스위칭 온동작 및 오프동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제5 PWM 신호(PWM5)가 하이레벨인 경우, 제9 및 제10 파워 소자(IGBT9, IGBT10)는 스위칭 온동작을 수행하여 제3 AC 전원(Vac_W)의 양 주기 전원을 모터(120)로 출력할 수 있다. 제5 PWM 신호(PWM5)가 로우레벨인 경우, 제9 및 제10 파워 소자(IGBT9, IGBT10)는 스위칭 오프동작을 수행하여 모터(120)로 공급되는 제3 AC 전원(Vac_W)의 양 주기 전원을 차단할 수 있다.
제11 및 제12 파워 소자(IGBT11, IGBT12) 각각의 게이트로 입력된 제6 PWM 신호(PWM6)에 따라, 제11 및 제12 파워 소자(IGBT11, IGBT12) 각각은 드레인 및 소오스가 도통 및 차단되는 스위칭 온동작 및 오프동작을 수행할 수 있다.
제11 및 제12 파워 소자(IGBT11, IGBT12)는 상술한 제3 및 제4 파워 소자(IGBT3, IGBT4)와 동일한 방법으로 스위칭 온동작 및 오프동작을 수행할 수 있다.
도 7에서 언급한 바와 같이, 제5 및 제6 게이트 구동부(232, 234) 각각은 제어 구동부(250)로부터 입력된 제3 제어 신호(SC3)를 기반으로 제5 및 제6 PWM 신호(PWM5, PWM6)을 생성할 수 있다.
도 9를 참조하면, 제어 회로부(250)으로부터 입력된 제1 내지 제3 제어 신호(SC1, SC2, SC3)의 제어에 따라, 제1, 제2 및 제3 구동부(210, 220, 230)는 제1 내지 제3 AC 전원(Vac_U, Vac_V, Vac_W)을 모터(120)로 공급할 수 있다.
도 9는 모터(120)로 제1 AC 전원(Vac_U)가 공급되는 하나의 실시 예를 나타낸다.
먼저, 제어 구동부(250)로부터 전달된 제1 제어 신호(SC1)에 따라, 제1 및 제2 게이트 구동부(212, 214) 각각은 제1 및 제2 PWM 신호(PWM1, PWM2)를 생성할 수 있다.
이때, 제1 PWM 신호(PWM1)는 제1 및 제2 파워 소자(IGBT1, IGBT2)를 스위칭 온 동작시키는 하이 레벨 신호이다. 또한, 제2 PWM 신호(PWM2)는 제3 및 제4 파워 소자(IGBT3, IGBT4)를 스위칭 오프 동작시키는 로우 레벨 신호이다.
즉, 제1 및 제2 PWM 신호(PWM1, PSM2)는 서로 반대되는 신호 레벨을 가진다.
여기서, 제1 및 제2 파워 소자(IGBT1, IGBT2)에 공급되는 제1 PWM 신호(PWM1)는 제3 및 제4 파워 소자(IGBT3, IGBT4)를 스위칭 오프 동작시키는 제2 PWM 신호(PWM2)의 주기보다 짧을 수 있다.
하이 레벨 신호에 따라, 제1 및 제2 파워 소자(IGBT1, IGBT2)는 스위칭 온 동작하여 DC 전원(Vdc)을 제1 AC 전원(Vac_U)로 변환하여 모터(120)로 공급할 수 있다.
이때, 로우 레벨 신호에 따라, 제3 및 제4 파워 소자(IGBT3, IGBT4)는 스위칭 오프 동작할 수 있다.
또한, 제어 구동부(250)로부터 전달된 제2 제어 신호(SC2)에 따라, 제3 및 제4 게이트 구동부(222, 224) 각각은 제3 및 제4 PWM 신호(PWM3, PWM4)를 생성할 수 있다.
이때, 제3 PWM 신호(PWM3)은 제5 및 제6 파워 소자(IGBT5, IGBT6)를 스위칭 오프 동작시키는 로우 레벨 신호이다. 또한, 제4 PWM 신호(PWM4)는 제7 및 제8 파워 소자(IGBT7, IGBT8)를 스위칭 오프 동작시키는 하이 레벨 신호이다.
여기서, 제7 및 제8 파워 소자(IGBT7, IGBT8)에 공급되는 제4 PWM 신호(PWM4)는 제3 및 제4 파워 소자(IGBT3, IGBT4)를 스위칭 오프 동작시키는 제3 PWM 신호(PWM3)의 주기보다 짧을 수 있다.
제어 구동부(250)로부터 전달된 제3 제어 신호(SC3)에 따라, 제5 및 제6 게이트 구동부(232, 234)는 제5 및 제6 PWM 신호(PWM5, PWM6)를 생성할 수 있다.
제5 PWM 신호(PWM5)는 제9 및 제10 파워 소자(IGBT9, IGBT10)를 스위칭 오프 동작시키는 로우 레벨 신호이다. 또한, 제6 PWM 신호(PWM6)는 제11 및 제12 파워 소자(IGBT11, IGBT12)를 스위칭 오프 동작시키는 하이 레벨 신호이다.
여기서, 제11 및 제12 파워 소자(IGBT11, IGBT12)를 스위칭 오프 동작시키는 제6 PWM 신호(PWM6)는 제7 및 제8 파워 소자(IGBT7, IGBT8)에 공급되는 제4 PWM 신호(PWM4)가 로우 레벨 신호로 낮아지는 시점에 공급될 수 있다.
제1 내지 제3 제어 신호(SC1 내지 SC3)는 서로 동일한 시점에 제1 내지 제6 게이트 구동부(212, 214, 222, 224, 232, 234)로 공급될 수 있다.
제1 내지 제3 제어 신호(SC1 내지 SC3) 각각에 의해, 제1 내지 제6 게이트 구동부(212, 214, 222, 224, 232, 234) 각각은 제1 내지 제6 PWM 신호(PWM1 내지 PWM6)를 생성한다. 그리고, 제1 내지 제6 게이트 구동부(212, 214, 222, 224, 232, 234)는 입력된 DC 전원(Vdc)을 제1 및 제3 AC 전원(Vac_U, Vac_V, Vac_W)으로 변환하여 모터(120)로 출력되게 제1 내지 제6 파워소자 그룹(PG1 내지 PG6)을 동작시킬 수 있다.
실시 예에서, 제1 내지 제6 파워 소자 그룹(PG1 내지 PG6) 각각은 2개의 파워소자를 포함하는 것으로 설명하였으나, 개수에 대하여 한정을 두지 않는다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (20)

  1. 모터가 수용된 모터 하우징; 및
    상기 모터에서 발생된 구동력을 전달하는 샤프트(shaft)가 관통되게, 제1, 2 개구면을 갖는 원통 타입(sylinder type)으로 상기 모터 하우징에 결합되며, 상기 모터로 제1, 제2 및 제3 AC 전원을 공급하는 인버터 모듈이 수용된 인버터 하우징을 포함하는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터 모듈은,
    고전압 배터리로부터 공급된 DC 전원을 안정화시키는 DC 링크 커패시터부;
    상기 DC 링크 커패시터부와 제1 전도성 부재로 서로 병렬 연결되고, 상기 제1 전도성 부재로 입력된 상기 DC 전원을 상기 제1, 제2 및 제3 AC 전원으로 변환하며, 상기 제1 개구면에 인접하게 분리 배치된 제1, 제2 및 제3 구동부; 및
    상기 제1, 제2 및 제3 구동부 각각과 제2 전도성 부재로 연결되고 상기 제2 개구면에 인접하게 배치되며, 상기 제2 전도성 부재로 입력된 상기 제1, 제2 및 제3 AC 전원을 상기 모터로 전달하는 제어 구동부를 포함하는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 DC 링크 커패시터부는,
    상기 DC 전원을 안정화시키는 DC 링크 커패시터; 및
    상기 DC 링크 커패시터와 체결된 지지부재를 포함하는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 DC 링크 커패시터는,
    양측 개구된 원통 타입으로 측면에 상기 지지 부재에 형성된 체결부와 결합되는 체결돌기;
    상기 제1 전도성 부재와 연결되는 단자돌기; 및
    상기 제어 구동부를 지지하는 지지돌기를 포함하는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    상기 체결돌기와 결합되는 체결부; 및
    상기 제1 및 제2 전도성 부재가 각각 관통하는 제1 및 제2 관통홀이 형성된,
    전기 자동차의 동력 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 구동부 각각은,
    적어도 2개 이상의 파워소자를 포함하는 제1 및 제2 파워소자 그룹;
    상기 제1 및 제2 파워소자 그룹에 포함된 파워 소자를 스위칭 턴온 또는 스위칭 턴 오프 동작시키는 제1 및 제2 PWM 신호를 출력하는 제1 및 제2 게이트 구동부; 및
    상기 제어 구동부로부터 출력된 제어신호를 입력받아 상기 제1 및 제2 게이트 구동부에 상기 제1 및 제2 PWM 신호를 생성시키는 커넥터부를 포함하는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 게이트 구동부는
    상기 제1 및 제2 파워소자 그룹에 포함된 파워소자를 동일 시점에 스위칭 턴온 또는 스위칭 턴오프 동작시키는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 게이트 구동부는
    입력된 DC 전원을 AC 전원으로 변환하여 상기 모터에 출력하는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 PWM 신호는
    서로 상반되는 스위치 신호인 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 PWM 신호는 상기 제2 PWM 신호의 주기보다 짧은 것을 특징으로 하는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 파워소자 그룹 각각은,
    서로 병렬 연결된 적어도 2개 이상의 파워소자를 포함하는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 적어도 2개 이상의 파워소자는,
    상기 제1 및 제2 파워소자 그룹 각각에 입력된 DC 전원을 분배하는,
    전기 자동자의 동력 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 파워소자는 각각 드레인, 게이트, 소오스를 포함하고,
    상기 제1 파워소자 그룹에 포함된 제1 파워소자 각각의 드레인은 DC 전원이 입력되며, 상기 제1 파워소자 각각의 소오스는 제2 파워소자 그룹에 포함된 제2 파워소자 각각의 드레인과 연결되고, 상기 제1 파워소자 게이트는 상기 제1 PWM 신호가 입력되고,
    상기 제2 파워소자 각각의 소오스는 그라운드와 연결되고, 상기 제2 파워소자 게이트는 상기 제2 PWM 신호가 입력되는,
    전기 자동자의 동력 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 파워소자 그룹은,
    서로 상반되게 스위칭 동작하는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  15. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 구동부는,
    이웃하는 구동부와 120도 대칭의 삼각형 형상으로 배치되는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 구동부는,
    중앙부로 상기 사프트가 관통되는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  17. 제 2 항에 있어서,
    상기 DC 링크 커패시터부, 제1, 제2 및 제3 구동부, 및 제어 구동부는,
    중앙으로 관통홀이 구성되어, 상기 관통홀을 지나는 통합 냉각유로로 구성하는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  18. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 구동부는,
    상기 제2 전도성 부재와 전기적으로 연결되는 접속단자를 포함하는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 접속단자는,
    상기 제2 전도성 부재의 측면에 접속되는,
    전기 자동차의 동력 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 접속단자는,
    상기 제어 구동부의 인쇄회로기판에 형성된 비아홀과 전기적으로 연결되는,
    전기 자동차의 동력 장치.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200058241A (ko) * 2018-11-19 2020-05-27 엘지전자 주식회사 전기 자동차의 동력 장치
GB2602338B (en) * 2020-12-23 2023-03-15 Yasa Ltd A Method and Apparatus for Cooling One or More Power Devices
FR3122045B1 (fr) * 2021-04-18 2023-03-17 Safran Electrical & Power Module électrique configuré pour être relié à un arbre de puissance d’une turbomachine pour aéronef et procédé d’assemblage d’un tel module

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5522504B2 (ja) * 2008-09-29 2014-06-18 日立工機株式会社 電動工具
EP2712065B1 (en) * 2011-05-20 2017-01-04 Mitsubishi Electric Corporation Motor driving apparatus for electric-powered power steering apparatus
CN103987611B (zh) * 2012-01-25 2017-03-08 三菱电机株式会社 电动动力转向装置
JP5518108B2 (ja) * 2012-01-25 2014-06-11 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング装置
JP5827157B2 (ja) * 2012-03-21 2015-12-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動アクチュエータの端子接続構造
KR101368968B1 (ko) * 2012-04-23 2014-03-03 인피니언 테크놀로지스 아게 인버터의 전류 제어 장치
KR20140084493A (ko) * 2012-12-26 2014-07-07 현대모비스 주식회사 모터 냉각구조
KR101595722B1 (ko) * 2014-11-11 2016-02-22 현대모비스 주식회사 차량 조향용 구동장치
EP3297140A1 (en) * 2016-09-19 2018-03-21 Black & Decker Inc. Control and power module for brushless motor
CN108206598B (zh) * 2016-12-16 2021-01-05 德昌电机(深圳)有限公司 电机装置及其定子
CN111052591B (zh) * 2017-08-31 2023-10-10 日本电产东测有限公司 马达的控制装置以及记录介质
KR20200058241A (ko) * 2018-11-19 2020-05-27 엘지전자 주식회사 전기 자동차의 동력 장치

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