KR20210079936A - 지락 검출 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예는, 제1 전압과 제2 전압이 인가되는 전동 컴프레서의 인버터 지락을 검출하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 제2 전압보다 낮은 제1 전원만을 인가하여 측정되는 DC 링크 커패시터(DC-Link Capacitor)의 충전 전압을 이용하여 지락을 검출하는 장치 및 방법을 제공한다.

Description

지락 검출 방법 및 장치{GROUND FAULT DETECTION METHOD AND APPARATUS}
실시예는 지락 검출 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 자세히는 전기 자동차용 전동 컴프레서의 인버터 지락 발생 여부를 검출하는 지락 검출 방법 및 장치이다.
인버터(Inverter)는 교류전압을 직류전압으로 변환하고, PWM(Pulse Width Modulation) 신호에 따라 상기 변환된 직류전압을 스위칭하여 교류전압을 생성한다. 인버터에서 생성된 교류전압은 부하(Load)로 전달되어 사용되는데, 사용자가 원하는 전압 및 원하는 주파수의 교류전압을 부하로 공급하여 부하의 구동을 정밀하게 제어할 수 있다.
인버터에서 직류전압을 교류전압으로 변환시키는데 사용되는 스위칭 소자로는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 사용하는 것이 일반적이다. 예를 들면 교류전동기로 교류전압을 출력하는 인버터의 출력단에 지락(Ground Fault)이 발생할 경우, 인버터는 부하에 공급하는 전류뿐만 아니라 지락에 의한 전류를 함께 출력한다. 지락 전류는 지락의 상태에 따라 결정되는 것으로서 지락 전류의 크기가 인버터에서 사용하고 있는 스위칭 소자의 정격 전류보다 클 경우에 지락 전류를 제한할 필요가 있다.
또한 지락 전류가 스위칭 소자의 정격 전류보다 크지 않더라도 부하에서 요구되는 전류 이외의 전류가 지속적으로 스위칭 소자를 경유하여 출력되면, 과도한 전류에 의해 스위칭 소자가 손상(Damage) 받게 되며 최악의 경우에는 스위칭 소자의 파손을 야기시킬 수 있다. 따라서 인버터는 지락의 발생 여부를 판단하고, 지락이 발생되었다고 판단된 경우에는 인버터를 정지시켜 지락으로 인한 스위칭 소자의 파손을 미연에 방지할 수 있도록 해야 한다.
이와 관련하여 종래에는 저전압과 고전압이 인가되는 전동 컴프레서의 인버터 지락을 검출하기 위하여 별도의 장치를 필요로 하였다. 또한 고전압 전원이 소비된 후에 지락을 검출할 수 있어 비용과 배터리 소모 측면에서 효율적이지 못하다는 문제점이 있다.
실시예는 상술한 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 실시예에 따른 지락 검출 방법 및 장치는 지락 검출을 위하여 DC 링크 커패시터(DC Link Capacitor)에 충전되는 전압에 따라 지락 발생여부를 판단하기 위함이다.
또한, 실시예에 따른 지락 검출 방법 및 장치는 고전압이 전동 컴프레서에 인가되기 전에 지락 여부를 판단함으로써 불필요한 고전압 배터리 소모를 방지하기 위함이다.
또한, 지락 검출 방법 및 장치는 별도의 과전류 센싱 제어부나 지락 검출 장치를 사용하지 않음으로써 비용을 절감하기 위함이다.
실시예가 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시예는 제1 전압과 제2 전압이 인가되는 전동 컴프레서의 지락을 검출하는 장치로서, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압을 제어하는 제1 제어기, 상기 제1 전압이 인가되는 제1 단자에 연결되고 출력 전압을 생성하는 SMPS(Switched Mode Power Supply), 제2 단자와 그라운드 사이에 연결된 DC 링크 커패시터(DC-Link Capacitor), 상기 출력 전압을 이용하여 제1 출력 전류를 생성하는 게이트 드라이버, 상기 제1 출력 전류를 이용하여 제2 출력 전류를 생성하는 인버터, 그리고 상기 제2 단자의 전압이 미리 설정된 지락 전압인 경우 지락이 발생한 것으로 판단하고, 상기 지락이 발생한 것으로 판단한 경우 지락 발생 정보를 생성하는 제2 제어기를 포함하며 상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 낮은, 장치를 포함한다.
또한, 실시예에 따른 지락 검출 장치의, 상기 게이트 드라이버는, 부트 스트랩(Boot Strap) 회로를 포함하고, 상기 부트 스트랩 회로는 상기 출력 전압이 인가되는 애노드, 제1 노드에 연결되는 캐소드를 포함하는 부트 스트랩 다이오드, 상기 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결되는 부트 스트랩 커패시터를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 지락 검출 장치의, 상기 인버터는 복수의 스위칭 소자를 포함하고, 상기 복수의 스위칭 소자 각각은 상기 제2 노드에 연결되는 에미터, 제2 단자에 연결된 콜렉터, 및 상기 에미터와 상기 콜렉서 사이에 연결된 게이트를 포함하는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), 그리고 상기 에미터에 연결되는 애노드, 및 상기 콜렉터에 연결된 캐소드를 포함하는 환류 다이오드를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 지락 검출 장치의, 상기 지락이 발생하지 않은 경우, 상기 부트 스트랩 다이오드, 상기 부트 스트랩 커패시터, 상기 환류 다이오드, 상기 DC 링크 커패시터, 및 상기 그라운드를 포함하는 제1 경로를 통해 전류가 흐르며, 상기 장치는 상기 제2 단자 전압을 측정하는 전압 측정부를 더 포함하고, 상기 제2 제어기는 상기 제2 단자 전압이 상기 지락 전압이 아닌 경우 지락이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 지락 검출 장치의, 상기 지락이 발생한 경우, 전류가 상기 SMPS와 상기 부트 스트랩 다이오드, 상기 부트 스트랩 커패시터 및 지락이 발생된 모터를 포함하는 제2 경로를 통해 흐르며, 상기 제2 제어기는 상기 제2 단자의 전압이 지락 전압인 경우 지락이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또, 실시예에 따른 지락 검출 장치의, 상기 제1 제어기는, 상기 지락 발생 정보에 따라 상기 전동 컴프레서의 제2 전압을 차단할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 지락 검출 장치의, 상기 지락 전압은 0V 일 수 있다.
또한, 실시예는 제1 전압과 제2 전압이 인가되는 전동 컴프레서의 지락을검출하는 방법으로서, 상기 제1 단자에 인가된 제1 전압에 따라, 상기 SMPS에서 상기 출력 전압을 생성하는 단계, 상기 게이트 드라이버에 인가된 상기 출력 전압에 따라, 상기 인버터, 상기 DC 링크 커패시터, 및 그라운드를 포함하는 제1 경로로 전류가 흐르는 단계, 상기 전압 측정부가 상기 제2 단자의 전압을 측정하는 단계, 그리고 상기 제2 제어기는 상기 제2 단자 전압이 미리 설정된 지락 전압이 아닌 경우 지락이 발생하지 않은 것으로 판단하는 단계를 포함한다.
또한, 실시예에 따른 지락 검출 방법의, 상기 지락이 발생한 경우, 상기 전류는 상기 SMPS, 게이트 드라이버, 및 지락이 발생한 모터를 포함하는 제2 경로로 전류가 흐르는 단계, 상기 제2 제어기는 상기 제2 단자 전압이 상기 지락 전압인 경우 지락이 발생한 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 지락 검출 방법의, 상기 제2 단자 전압이 상기 지락전압이 아닌경우, 상기 전압 측정부는 상기 제2 단자의 전압을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 지락 검출 방법의, 상기 제2 제어기가 지락이 발생한 것으로 판단한 경우 지락 발생 정보를 생성하는 단계, 상기 제1 제어기가 상기 지락 발생 정보에 따라 상기 전동 컴프레서의 제2 전압 인가를 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 지락 검출 방법의, 상기 게이트 드라이버는 부트 스트랩(Boot Strap) 회로를 포함하고, 상기 출력 전압이 인가되는 애노드, 제1 노드에 연결되는 캐소드를 포함하는 부트 스트랩 다이오드, 그리고 상기 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결되는 부트 스트랩 커패시터를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 지락 검출 방법의, 상기 인버터는 복수의 스위칭 소자를 포함하고 상기 복수의 스위칭 소자 각각은 상기 제2 노드에 연결되는 에미터, 제2 단자에 연결된 콜렉터, 및 상기 에미터와 상기 콜렉터 사이에 연결된 게이트를 포함하는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)와 상기 에미터에 연결되는 애노드, 및 상기 콜렉터에 연결된 캐소드를 포함하는 환류 다이오드를 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 지락 검출 방법의, 상기 지락 전압은 0V 일 수 있다.
실시예에 따른 지락 검출 방법 및 장치는 지락 검출을 위해서 DC 링크 커패시터에 충전되는 전압에 따라 지락 발생 여부를 판단한다.
또한, 고전압을 전동 컴프레서에 인가하지 않고 지락 여부를 판단함으로써 불필요한 고전압 배터리 소모를 예방할 수 있다.
또한, 별도의 과전류 센싱 제어부나 지락 검출 장치를 사용하지 않음으로써 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 지락 검출 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 지락 검출 장치에서 지락이 발생하지 않은 경우의 전류 흐름을 나타낸 개략도이다.
도 3은 실시예에 따른 지락 검출 장치에서 지락이 발생한 경우의 전류 흐름을 나타내는 개략도이다.
도4는 실시예에 따른 지락 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 1을 참조하여 실시예에 따른 지락 검출 장치의 구조를 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 지락 검출 장치의 구조를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 지락 검출 장치(1)는 제1 차측 회로부(100), 제2 차측 회로부(200), 제1 제어기(300), 그리고 모터(400)를 포함한다.
제1 차측 회로부(100)는 전동 자동차의 제1 전원을 이용하여 출력 전압(Vout)을 생성한다.
예를 들어, 제1 전원이 12V인 경우, 제1 차측 회로부(100)는 15V의 출력 전압을 생성할 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
출력 전압(Vout)은 2차측 회로부(200)의 전원을 공급하는 신호이다.
제1 차측 회로부(100)는 제1 단자(110) 그리고 SMPS(Switched Mode Power Supply)(120)를 포함한다.
제1 단자(110)는 제1 전원이 인가되는 단자이다.
SMPS(120)는 교류 전원을 소정의 직류 전원으로 변환하는 전원 공급 장치이다.
SMPS(120)는 제1 단자(110)에 연결되어 제1 전압을 인가받아 출력 전압(Vout)을 생성한다.
SMPS(120)에서 생성된 출력 전압(Vout)은 2차측 회로부(200)의 게이트 드라이버(210)에 인가된다.
제2 차측 회로부(200)는 전동 자동차의 제2 전원이 인가된다.
제2 차측 회로부(200)는 모터(400)를 구동하기 위한 전류를 생성한다.
제1 전원 및 제2 전원은 전동 컴프레서를 구동하기 위한 전원이다.
제1 전압은 제2 전압보다 낮은 전압을 가지며, 제1 전원으로 12V, 제2 전원으로 300V가 사용될 수 있으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 차측 회로부(100)와 제2 차측 회로부(200)는 절연되어 있다.
게이트 드라이버(210)는 출력 전압(Vout)을 이용하여 제1 출력 전류를 생성한다.
게이트 드라이버(210)는 부트 스트랩(Boot Strap) 회로부(211)를 포함한다.
부트 스트랩 회로부(211)는 출력 신호 중 일부를 가져와 보다 높은 드라이브 전압으로 사용하기 위한 회로이다.
출력 전압(Vout)이 게이트 드라이버(210)에 인가된 경우 부트 스트랩 회로부(211)를 통해 전류가 흐른다.
인버터(220)는 게이트 드라이버(210)에서 생성된 제1 출력 전류를 인가 받아 모터(400)를 구동하기 위한 제2 출력 전류를 생성한다.
인버터(220)는 복수의 스위칭 소자(221)를 포함한다.
게이트 드라이버(210)의 부트 스트랩 회로부(211)를 통과한 전류는 인버터(220)의 스위칭 소자(221)로 흐른다.
DC 링크 커패시터(230)는 전원과 인버터(220) 사이의 버퍼로서의 역할을 수행한다.
DC 링크 커패시터(230)는 제2 단자(250)와 그라운드 사이에 연결된다.
인버터(220)를 통과한 전류는 DC 링크 커패시터(230)에 인가되고, 이에 대응하여 DC 링크 커패시터(230)가 충전된다.
전압 측정부(240)는 제 2단자(250)에 연결되어있으며, 제2 단자(250)의 전압을 측정한다.
즉, 전압 측정부(240)는 DC 링크 커패시터(230)의 충전 전압을 측정한다.
전압 측정부(240)에서 측정된 전압값은 제2 제어기(260)로 전송된다.
제2단자(250)는 제2 전압이 인가된다.
다만, 지락이 발생한 경우, 실시예에 따른 지락 검출 장치(1)의 제1 제어기(300)가 제2 전압 인가를 차단한다.
제2 제어기(260)는 인버터(220)의 전반적인 제어를 수행한다.
또한, 제2 제어기(260)는 전압 측정부(240)에서 측정한 전압값을 이용하여 지락 발생 여부를 측정한다.
제2 제어기(260)는 측정된 전압이 미리 설정된 지락 전압인 경우에는 모터(400)에 지락이 발생하였다고 판단한다.
지락 전압은 0V로 설정할 수 있다.
제2 제어기(260)는 지락이 발생하였다고 판단한 경우, 지락 발생 정보를 생성한다.
통신부(270)는 제2 제어기(260)에서 생성된 지락 발생 정보를 제1 제어기(300)로 전송한다.
제1 제어기(300)는 제1 전원과 제2 전원을 제어한다.
지락 발생 정보가 제1 제어기(300)으로 인가되는 경우, 제1 제어기(300)가 전동 컴프레서로 인가되는 제2 전원을 차단한다.
모터(400)는 인버터(220)로부터 전류를 인가받아 구동한다.
지락 발생 정보를 수신한 제1 제어기(300)는 전동 컴프레서의 제2 전압 인가를 차단하며, 이를 통해 지락으로 인한 고전압 배터리 소모를 방지할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 실시예에 따른 지락 검출 장치(1)의 지락이 발생하지 않은 경우의 전류 흐름을 설명한다.
도 2는 실시예에 따른 지락 검출 장치(1)의 지락이 발생하지 않은 경우의 전류 흐름을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 부트 스트랩 회로부(211)는 부트 스트랩 다이오드(212) 및 부트 스트랩 커패시터(213)를 포함한다.
부트 스트랩 다이오드(211)의 애노드는 SMPS(120)에서 생성된 출력 전압(Vout)이 인가되며, 캐소드는 제1 노드(N1)와 연결된다.
부트 스트랩 커패시터(212)는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결된다.
스위칭 소자(221)는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor)(222)를 사용할 수 있으며, 환류 다이오드(223)를 포함 할 수 있다.
IGBT(222)는 제2 노드(N2)와 연결되는 에미터(E), 제4 노드(N4)와 연결되는 콜렉터(C), 에미터(E)와 콜렉터(C) 사이에 연결된 게이트(G)를 포함한다.
환류 다이오드(223)는 인버터의 충전 전류로 인한 손상방지를 위하여 사용될 수 있다.
환류 다이오드(223)는 IGBT(222)의 에미터(E)에 연결되는 애노드와 콜렉터(C)에 연결되는 캐소드를 포함한다.
지락이 발생하지 않은 경우에는, 출력 전압(Vout)의 전류가 부트 스트랩 다이오드(212), 부트 스트랩 커패시터(213), 환류 다이오드(223), DC 링크 커패시터(230), 및 그라운드로 이루어진 제1 경로를 통하여 흐른다.
따라서, 지락이 발생하지 않은 경우에는 제1 단자(110)에 인가된 제1 전압에 따라 DC 링크 커패시터(230)가 충전되고, 충전된 전압을 제2 단자(250)와 연결된 전압 측정 장치(240)에서 측정한다.
이하, 도3을 참조하여 실시예에 따른 지락 검출 장치(1)에서 지락이 발생한 경우의 전류 흐름을 설명한다.
도 3은 실시예에 따른 지락 검출 장치의 지락이 발생한 경우의 전류 흐름을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 지락이 발생한 경우에는 부트 스트랩 다이오드(212), 부트 스트랩 커패시터(213), 및 지락이 발생한 모터(400)으로 구성된 제2 경로를 통하여 전류가 흐른다.
지락이 발생한 모터(400)으로 전류가 누설되면, DC 링크 커패시터(230)로 전류가 전달되지 않는다.
따라서 DC 링크 커패시터(230)가 충전 되지 못하여 지락 전압이 측정된다.
이하, 도4를 참조하여 실시예에 따른 지락 검출 방법을 설명한다.
도 4는 실시예에 따른 지락 검출 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 지락 검출 방법은 SMPS 동작 단계(610), 전류 발생 단계(S20), 제2 단자 전압 측정 단계(S30), 지락 여부 판단 단계(S40), 및 제2 전압 차단 단계(S50)를 포함한다.
단계(S10)에서, SMPS(120)는 제1 전압을 인가받아 출력 전압(Vout)을 생성한다.
제1 전압으로 12V 가 인가되는 경우, 출력 전압으로 15V 가 생성될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
단계(S20) 에서, 출력 전압(Vout)은 2차측 회로부(200)의 게이트 드라이버(210)로 인가되며, 게이트 드라이버(210)의 부트 스트랩 회로부로 전류가 흐르게 된다.
구체적으로는, 부트 스트랩 다이오드(212)와 부트 스트랩 커패시터(213)로 전류가 흐른다.
게이트 드라이버(210)를 통과한 전류는 인버터(220)으로 인가되며, 구체적으로는 인버터(220)의 스위치 소자(221)의 환류 다이오드(223)으로 흐른다.
다만, 지락이 발생한 경우에는 게이트 드라이버(210)를 통과한 전류는 인버터(220)로 흐르지 못하고, 지락이 발생한 모터(400)으로 흐른다.
인버터(220)의 환류 다이오드(223)를 통과한 전류는 DC 링크 커패시터(230)로 흐르게 되며, 이에 대응하여 DC 링크 커패시터(230)가 충전 된다.
따라서, 지락이 발생 하지 않은 경우에는 DC 링크 커패시터(230)가 충전되며, 지락이 발생하지 않은 경우에는 DC 링크 커패시터(230)가 충전 되지 않는다.
단계(S30)에서, 전압 측정부(240)가 제2 단자(250)의 전압을 측정한다.
제2 단자(250)의 전압은 DC 링크 커패시터의 충전 전압과 동일하다.
제2 단자 전압 측정 단계(S30)에서 측정된 전압은 제2 제어기로 전송된다.
단계(S40)에서, 제2 제어기는 단계(S30)에서 측정된 전압을 이용하여, 측정된 전압이 미리 설정된 지락 전압이 아닌 경우에는 지락이 발생하지 않은 것으로 판단하고, 지락 전압이 측정된 경우에는 지락이 발생한 것으로 판단하는 단계이다.
예를들어, 제1 전압으로 12 V가 인가된 경우, 제2 단자 전압은 지락이 발생하지 않은 경우에는 12V 로 측정될 수 있고, 지락이 발생한 경우에는 0V로 측정될 수 있으나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
지락이 발생한 것으로 판단한 경우 제2 제어기는 지락 발생 신호를 생성할 수 있다.
지락 발생 신호가 생성된 경우 통신부(270)는 지락 발생 신호를 제1 제어기(300)로 전송한다.
단계(S50)에서는 제1 제어기가 지락 발생 신호를 수신한 경우, 전동 컴프레서의 제2 전압을 차단한다.
전동 컴프레서에 제2 전압이 인가되기 전에 지락을 검출함으로써, 불필요한 고전압 배터리 소모를 방지할 수 있다.
1: 지락 검출 장치 2: 지락이 발생하지 않은 경우 전류 흐름
3: 지락 발생한 경우 전류 흐름 100: 1차측 회로부
200: 2차측 회로부 300: 제1 제어기
400: 모터 110: 제1 단자
120: SMPS 210: 게이트 드라이버
220: 인버터 230: DC 링크 커패시터
240: 전압 측정부 250: 제2 단자
260: 제2 제어기 270: 통신부
211: 부트 스트랩 회로부 212: 부트 스트랩 다이오드
213: 부트 스트랩 커패시터 221: 스위칭 소자
222: IGBT 223: 환류 다이오드
N1, N2, N3, N4: 노드 D1, Df: 다이오드
C1, Cd: 커패시터 Tr: 트랜지스터

Claims (14)

  1. 제1 전압과 제2 전압이 인가되는 전동 컴프레서의 지락을 검출하는 장치로서,
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압을 제어하는 제1 제어기,
    상기 제1 전압이 인가되는 제1 단자에 연결되고 출력 전압을 생성하는 SMPS(Switched Mode Power Supply),
    제2 단자와 그라운드 사이에 연결된 DC 링크 커패시터(DC-Link Capacitor),
    상기 출력 전압을 이용하여 제1 출력 전류를 생성하는 게이트 드라이버,
    상기 제1 출력 전류를 이용하여 제2 출력 전류를 생성하는 인버터, 그리고
    상기 제2 단자의 전압이 미리 설정된 지락 전압인 경우 지락이 발생한 것으로 판단하고, 상기 지락이 발생한 것으로 판단한 경우 지락 발생 정보를 생성하는 제2 제어기를 포함하며,
    상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 낮은, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는, 부트 스트랩(Boot Strap) 회로를 포함하고,
    상기 부트 스트랩 회로는
    상기 출력 전압이 인가되는 애노드, 제1 노드에 연결되는 캐소드를 포함하는 부트 스트랩 다이오드, 그리고 상기 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결되는 부트 스트랩 커패시터
    를 포함하는, 지락 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인버터는 복수의 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 복수의 스위칭 소자 각각은
    상기 제2 노드에 연결되는 에미터, 제2 단자에 연결된 콜렉터, 및 상기 에미터와 상기 콜렉터 사이에 연결된 게이트를 포함하는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), 그리고
    상기 에미터에 연결되는 애노드, 및 상기 콜렉터에 연결된 캐소드를 포함하는 환류 다이오드
    를 포함하는, 지락 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지락이 발생하지 않은 경우, 상기 부트 스트랩 다이오드, 상기 부트 스트랩 커패시터, 상기 환류 다이오드, 상기 DC 링크 커패시터, 및 상기 그라운드를 포함하는 제1 경로를 통해 전류가 흐르며,
    상기 장치는 상기 제2 단자 전압을 측정하는 전압 측정부를 더 포함하고,
    상기 제2 제어기는 상기 제2 단자 전압이 상기 지락 전압이 아닌 경우 지락이 발생하지 않은 것으로 판단하는,
    지락 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지락이 발생한 경우, 전류가 상기 SMPS와 상기 부트 스트랩 다이오드, 상기 부트 스트랩 커패시터 및 지락이 발생된 모터를 포함하는 제2 경로를 통해 흐르며,
    상기 제2 제어기는 상기 제2 단자의 전압이 상기 지락 전압인 경우 지락이 발생한 것으로 판단하는,
    지락 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 제어기는 상기 지락 발생 정보에 따라 상기 전동 컴프레서의 제2 전압을 차단하는,
    지락 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 지락 전압은 0V인, 지락 검출 장치.
  8. 제1 전압과 제2 전압이 인가되는 전동 컴프레서의 전원을 제어하는 제1 제어기, 제1 단자에 연결되고 출력 전압을 생성하는 SMPS(Switched Mode Power Supply), 제2 단자와 그라운드 사이에 연결된 DC 링크 커패시터(DC-Link Capacitor), 상기 출력 전압을 입력으로 제1 출력 전류를 생성하는 게이트 드라이버, 상기 제1 출력 전류를 이용하여 제2 출력 전류를 생성하는 인버터, 상기 제2 단자의 전압을 측정하는 전압 측정부 그리고 상기 제2 단자의 전압을 이용하여 지락 여부를 판단하여 지락 발생시 지락 발생 정보를 생성하는 제2 제어기를 포함하는 상기 전동 컴프레서의 지락을 검출하는 방법으로서,
    상기 제1 단자에 인가된 제1 전압에 따라, 상기 SMPS에서 상기 출력 전압을 생성하는 단계,
    상기 게이트 드라이버에 인가된 상기 출력 전압에 따라, 상기 인버터, 상기 DC 링크 커패시터, 및 그라운드를 포함하는 제1 경로로 전류가 흐르는 단계,
    상기 전압 측정부가 상기 제2 단자의 전압을 측정하는 단계, 그리고
    상기 제2 제어기는 상기 제2 단자 전압이 미리 설정된 지락 전압이 아닌 경우 지락이 발생하지 않은 것으로 판단하는 단계,
    를 포함하며,
    상기 제1 전압은 상기 제2 전압보다 낮은, 지락 검출 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지락이 발생한 경우, 전류가 상기 SMPS, 게이트 드라이버, 및 지락이발생한 모터를 포함하는 제2 경로로 흐르는 단계, 그리고
    상기 제2 제어기는 상기 제2 단자 전압이 상기 지락 전압인 경우 지락이 발생한 것으로 판단하는 단계,
    를 더 포함하는, 지락 검출 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 단자 전압이 상기 지락 전압이 아닌경우,
    상기 전압 측정부가 상기 제2 단자의 전압을 측정하는 단계
    를 더 포함하는, 지락 검출 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 제어기가 상기 지락이 발생한 것으로 판단한 경우 지락 발생 정보를 생성하는 단계,
    상기 제1 제어기가 상기 지락 발생 신호에 따라 상기 전동 컴프레서의 제2 전압 인가를 차단하는 단계,
    를 더 포함하는, 지락 검출 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는 부트 스트랩(Boot Strap) 회로를 포함하고,
    상기 부트 스트랩 회로는,
    상기 출력 전압이 인가되는 애노드, 제1 노드에 연결되는 캐소드를 포함하는 부트 스트랩 다이오드, 그리고
    상기 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결되는 부트 스트랩 커패시터
    를 포함하는, 지락 검출 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인버터는 복수의 스위칭 소자를 포함하고
    상기 복수의 스위칭 소자 각각은
    상기 제2 노드에 연결되는 에미터, 제2 단자에 연결된 콜렉터, 및 상기 에미터와 상기 콜렉터 사이에 연결된 게이트를 포함하는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), 그리고
    상기 에미터에 연결되는 애노드, 및 상기 콜렉터에 연결된 캐소드를 포함하는 환류 다이오드
    를 포함하는, 지락 검출 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 지락 전압은 0V인 지락 검출 방법.
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WO2024122236A1 (ja) * 2022-12-07 2024-06-13 ローム株式会社 スイッチ駆動装置およびそれを備えた電源装置

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