KR20220006271A - 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

배터리의 양단 사이에 상호 직렬 연결된 한 쌍의 스위칭 소자를 각각 포함하며 복수의 상에 각각 대응되는 복수의 레그를 갖는 인버터; 상기 복수의 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자 사이의 연결단에 일단이 각각 연결된 복수의 코일을 갖는 모터- 상기 복수의 코일 각각의 타단은 상호 연결됨; 및 상기 스위칭 소자 중 적어도 일부를 온 시키는 제1 구간 및 스위칭 소자를 모두 오프시키는 제2 구간이 번갈아 반복되도록 상기 스위칭 소자를 구동하는 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 제1 구간에서, 상기 복수의 상 중 하나의 기준 상에 대응되는 레그에 포함된 스위칭 소자와 나머지 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 구동하는 제1 스위치 구동 모드 또는 상기 복수의 상 중 두 상에 대응되는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 구동하고 나머지 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 상태가 되도록 구동하는 제2 스위치 구동 모드로 상기 스위칭 소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템이 개시된다.

Description

모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR INCREASING TEMPERATURE OF BATTERY}
본 발명은 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 구비된 인버터 및 모터를 포함하는 모터 구동 시스템을 이용하여 배터리의 충방전이 반복될 수 있도록 교류 전류를 배터리로 주입함으로써 배터리의 온도를 상승시킬 수 있는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 에너지를 이용하여 구동하는 친환경 차량은, 전기 에너지를 저장하는 배터리와 배터리에 저장된 전기 에너지를 복수의 상을 갖는 교류 전력으로 변환하는 인버터 및 인버터에서 변환된 교류 전력을 이용하여 회전하는 운동 에너지를 생성하는 모터를 포함할 수 있다.
최근 친환경 차량의 배터리는 주로 리튬이온 배터리로 제작되고 있다. 리튬이온 배터리는 실온에서 우수한 에너지 밀도와 충방전 싸이클을 고려할 때 우수한 성능을 가진다. 하지만 리튬이온 배터리를 구성하는 전해질의 특성 때문에 저온에서는 용량이 줄어들고, 저항이 증가하며, 효율이 감소하는 단점을 가진다. 특히, 리튬이온 배터리는 저온에서 충전 시 또는 과충전 시 음극의 표면에 리튬 이온이 불균일하게 침착되어 그 수명을 단축시키는 현상이 발생한다. 이 문제로 인해 리튬이온 배터리는 저온 상태에서 신속하게 효율이 높은 고온 상태로 온도를 상승시킬 수 있는 승온 장치가 요구된다.
종래에는, 배터리에 히터(예를 들어, PTC(positive temperature coefficient) 히터)를 추가하여 배터리를 직접 가열하거나 배터리로 공급되는 냉각수를 데워서 순환시키는 방식을 적용하였다. 그러나 이러한 종래의 배터리 승온 방식은 별도의 히터를 부가하여야 하므로 추가적인 비용 증대 및 부피 증가를 발생시키는 문제점이 발생한다.
또 다른 종래의 배터리 승온 기법으로서, 전기적인 방식으로 배터리 내부에서 열을 발생시키는 방식이 연구되어 왔다. 이러한 방식은 배터리의 내부저항을 이용하는 것으로 배터리에 전류를 흐르게 하여 흐르는 전류량에 비례하여 발생하는 손실을 열로써 이용하는 방법이다. 이 방법은 배터리에 균일하게 전류가 도통하게 되므로 배터리에 열이 균일하게 상승한다는 장점을 가지나 배터리로 전류를 흐르게 하기 위한 별도의 전용 회로를 이용하여야 하므로 역시 추가적인 부피와 비용을 초래하며, 배터리의 승온을 위한 전류를 생성하고 흘려주는 전용 회로에 대해서도 추가적인 관리 포인트가 발생하여 차량의 유지 관리를 복잡하게 하는 문제가 발생한다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2011-0112132 A JP 2016-004649 A
이에 본 발명은, 배터리의 온도를 상승시키기 위한 별도의 승온 장치 없이 차량에 구비된 인버터 및 모터를 포함하는 모터 구동 시스템을 이용하여 배터리의 충방전이 반복될 수 있도록 교류 전류를 배터리로 주입함으로써 배터리의 온도를 상승시킬 수 있는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
배터리의 양단 사이에 상호 직렬 연결된 한 쌍의 스위칭 소자를 각각 포함하며 복수의 상에 각각 대응되는 복수의 레그를 갖는 인버터;
상기 복수의 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자 사이의 연결단에 일단이 각각 연결된 복수의 코일을 갖는 모터- 상기 복수의 코일 각각의 타단은 상호 연결됨;
상기 스위칭 소자 중 적어도 일부를 온 시키는 제1 구간 및 스위칭 소자를 모두 오프시키는 제2 구간이 번갈아 반복되도록 상기 스위칭 소자를 구동하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 컨트롤러는, 상기 제1 구간에서, 상기 복수의 상 중 하나의 기준 상에 대응되는 레그에 포함된 스위칭 소자와 나머지 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 구동하는 제1 스위치 구동 모드 또는 상기 복수의 상 중 두 상에 대응되는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 구동하고 나머지 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 상태가 되도록 구동하는 제2 스위치 구동 모드로 상기 스위칭 소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 제1 구동 기법을 이용하는 경우, 상기 제1 구간에서 상기 복수의 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 제어하되, 상기 기준 상에 대응되는 레그에 포함된 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자와 나머지 레그에 포함된 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 제2 구동 기법을 적용하는 경우, 상기 제1 구간에서, 선택된 두 상 중 하나의 상에 대응되는 제1 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자의 상태를 상기 스위칭 주파수에 따라 상보 관계가 되도록 제어하고, 선택된 두 상 중 나머지 하나의 상에 대응되는 제2 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자의 상태를 상기 스위칭 주파수에 따라 상보 관계가 되도록 제어하되, 상기 제1 레그 내 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자와 상기 제2 레그 내 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자의 상태를 상보 관계가 되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 모터의 회전자 각도에 기반하여 상기 제1 스위칭 구동 모드에서 적용되는 상기 기준 상 또는 상기 제2 스위치 구동 모드에서 스위칭 소자가 구동되는 두 개의 상을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 회전자 각도와 상기 모터로 제공되는 전류가 dq 정지좌표평면에서 나타내는 각도의 차가 최소가 되도록 상기 제1 스위치 구동 모드의 상기 기준 상 또는 상기 제2 스위치 구동 모드에서 스위칭 소자가 구동되는 두 개의 상을 결정할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
배터리의 양단 사이에 상호 직렬 연결된 한 쌍의 스위칭 소자를 각각 포함하는 a상 레그, b상 레그 및 c상 레그를 갖는 인버터;
상기 a상 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자 간의 연결 노드에 일단이 연결된 a상 코일, 상기 b상 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자 간의 연결 노드에 일단이 연결된 b상 코일 및 상기 c상 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자 간의 연결 노드에 일단이 연결된 c상 코일을 포함하는 모터- 상기 a상 코일의 타단, 상기 b상 코일의 타단 및 상기 c상 코일의 타단을 상호 연결됨;
상기 스위칭 소자 중 적어도 일부를 온 시키는 제1 구간 및 스위칭 소자를 모두 오프시키는 제2 구간이 번갈아 반복되도록 상기 스위칭 소자를 구동하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 컨트롤러는, 상기 제1 구간에서, a상, b상, c상 중 하나의 기준 상에 해당하는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태와 나머지 상에 대응되는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 구동하는 제1 구동 모드 또는 a상, b상, c상 중 두 개의 상에 해당하는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 구동하고 나머지 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 상태가 되도록 구동하는 제2 스위치 구동 모드로 상기 스위칭 소자를 구동할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 제1 구동 기법을 이용하는 경우, 상기 제1 구간에서 상기 복수의 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 제어하되, 상기 기준 상에 대응되는 레그에 포함된 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자와 나머지 레그에 포함된 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 제2 구동 기법을 적용하는 경우, 상기 제1 구간에서, 선택된 두 상 중 하나의 상에 대응되는 제1 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자의 상태를 상기 스위칭 주파수에 따라 상보 관계가 되도록 제어하고, 선택된 두 상 중 나머지 하나의 상에 대응되는 제2 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자의 상태를 상기 스위칭 주파수에 따라 상보 관계가 되도록 제어하되, 상기 제1 레그 내 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자와 상기 제2 레그 내 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자의 상태를 상보 관계가 되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 모터의 회전자 각도에 기반하여 상기 제1 스위칭 구동 모드에서 적용되는 상기 기준 상 또는 상기 제2 스위칭 구동 모드에서 스위칭 소자가 구동되는 두 개의 상을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 회전자 각도와 상기 모터로 제공되는 전류가 dq 정지좌표평면에서 나타내는 각도의 차가 최소가 되도록 상기 제1 스위치 구동 모드의 상기 기준 상 또는 상기 제2 스위치 구동 모드에서 스위칭 소자가 구동되는 두 개의 상을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 회전자 각도를 30°로 나눈 나머지가 15 이하인 경우 상기 제1 스위치 구동 모드로 상기 스위칭 소자를 구동하고, 상기 회전자 각도를 30°보다 큰 경우 상기 제2 스위치 구동 모드로 상기 스위칭 소자를 구동할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 제1 스위치 구동 모드에서, 상기 회전자 각도가 0° 내지 30°, 150° 내지 210° 및 330° 내지 360°인 경우 a상을 기준 상으로 결정하여 상기 스위칭 소자를 구동할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 제1 스위치 구동 모드에서, 상기 회전자 각도가 30° 내지 90° 및 210° 내지 270 °인 경우 c상을 기준 상으로 결정하여 상기 스위칭 소자를 구동할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 제1 스위치 구동 모드에서, 상기 회전자 각도가 90° 내지 150° 및 270° 내지 330°인 경우 b상을 기준 상으로 결정하여 상기 스위칭 소자를 구동할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 제2 스위치 구동 모드에서, 상기 회전자 각도가 0° 내지 60° 및 180° 내지 240°인 경우 c상 레그 및 a상 레그를 선택하고, 상기 제1 구간에서 c상 레그 및 a상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 상호 상보 관계로 구동하고 b상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 제2 스위치 구동 모드에서, 상기 회전자 각도가 60° 내지 120° 및 240° 내지 300 °인 경우 b상 레그 및 c상 레그를 선택하고, 상기 제1 구간에서 b상 레그 및 c상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 상호 상보 관계로 구동하고 a상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 제2 스위치 구동 모드에서, 상기 회전자 각도가 120° 내지 180° 및 300° 내지 360°인 경우 a상 레그 및 b상 레그를 선택하고, 상기 제1 구간에서 a상 레그 및 b상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 상호 상보 관계로 구동하고 c상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시킬 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서 본 발명은,
전술한 배터리 승온 시스템을 이용한 배터리 승온 방법에 있어서,
상기 컨트롤러가, 상기 모터의 회전자 각도가 속하는 구간을 판단하는 단계;
상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도가 속하는 구간에 기반하여 상기 제1 스위치 구동 모드 및 상기 제2 스위치 구동 모드 중 하나를 선택하는 단계;
상기 제1 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 제1 구간에서, 상기 컨트롤러가, 상기 기준 상에 해당하는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태와 나머지 상에 대응되는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 상기 스위칭 소자를 구동하는 단계; 및
상기 제2 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 제1 구간에서, 상기 컨트롤러가, 두 개의 상에 해당하는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 구동하고 나머지 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 상태가 되도록 상기 스위칭 소자를 구동하는 단계;
를 포함하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 선택하는 단계는, 상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도를 30°로 나눈 나머지가 15 이하인 경우 상기 제1 스위치 구동 모드를 선택하고 상기 회전자 각도를 30°보다 큰 경우 상기 제2 스위치 구동 모드를 선택할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 구동하는 단계는, 상기 제1 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도가 0° 내지 30°, 150° 내지 210° 및 330° 내지 360°인 경우 a상을 기준 상으로 결정하여 상기 스위칭 소자를 구동할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 구동하는 단계는, 상기 제1 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도가 30° 내지 90° 및 210° 내지 270 °인 경우 c상을 기준 상으로 결정하여 상기 스위칭 소자를 구동할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 구동하는 단계는, 상기 제1 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도가 90° 내지 150° 및 270° 내지 330°인 경우 b상을 기준 상으로 결정하여 상기 스위칭 소자를 구동할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 구동하는 단계는, 상기 제2 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도가 0° 내지 60° 및 180° 내지 240°인 경우 c상 레그 및 a상 레그를 선택하고, 상기 제1 구간에서 c상 레그 및 a상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 상호 상보 관계로 구동하고 b상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 구동하는 단계는, 상기 제2 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도가 60° 내지 120° 및 240° 내지 300 °인 경우 b상 레그 및 c상 레그를 선택하고, 상기 제1 구간에서 b상 레그 및 c상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 상호 상보 관계로 구동하고 a상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 구동하는 단계는, 상기 제2 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도가 120° 내지 180° 및 300° 내지 360°인 경우 a상 레그 및 b상 레그를 선택하고, 상기 제1 구간에서 a상 레그 및 b상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 상호 상보 관계로 구동하고 c상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시킬 수 있다.
상기 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템 및 방법에 따르면, 별도의 히터 등과 같은 승온 장치를 부가하지 않고서, 친환경 차량의 구동을 위해 필수적으로 구비되는 인버터 및 모터를 이용하여 교류 전류를 배터리로 주입함으로써 추가적인 비용 증가 없이 효율적인 배터리 승온이 가능하다.
특히, 상기 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템 및 방법에 따르면, 인버터 및 모터를 이용하여 교류 전류를 생성할 때 모터에서 발생하는 토크 맥동을 최대한 억제할 수 있어 차량의 안정감을 도모할 수 있다.
특히, 상기 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템 및 방법에 따르면, 인버터 내 스위칭 소자가 모터 전류가 0인 상태에서 스위칭 되게 함으로써 스위칭 손실을 더욱 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템 및 방법에서 제1 스위치 구동 모드를 적용한 경우 배터리 전류를 생성하는 기법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템 및 방법에서 제2 스위치 구동 모드를 적용한 경우 배터리 전류를 생성하는 기법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템 및 방법에서 제1 스위치 구동 모드를 적용한 경우 토크 리플을 최소화하기 위한 기법을 설명하기 위한 벡터도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템 및 방법에서 제2 스위치 구동 모드를 적용한 경우 토크 리플을 최소화하기 위한 기법을 설명하기 위한 벡터도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 방법에서 제1 스위치 구동 모드를 더욱 상세하게 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 방법에서 제2 스위치 구동 모드를 더욱 상세하게 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 따른 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템의 회로도이다.
도 1에 도시된 것과 같이, 모터(30)를 구동하기 위한 통상의 시스템은, 모터(30)를 구동하기 위한 전력을 저장하는 에너지 저장 장치인 배터리(10)와 배터리(10)에 저장된 직류 전력을 복수의 상을 갖는 교류로 변환하여 모터(30)로 제공하는 인버터(20)를 포함할 수 있다. 인버터(20)는 배터리(10)의 양단에 상호 병렬 관계로 연결되는 세 개의 레그(21, 23, 25)를 가지며, 각 레그(21, 23, 25)에는 두 개의 스위칭 소자(S1 내지 S6 중 두 개)가 서로 직렬 연결되고 두 스위칭 소자의 연결 노드에서 모터(30)로 한 상의 구동 전력이 제공된다. 이러한 모터 구동을 위해서는, 모터(30)의 구동을 통해 얻고자 하는 모터(30)의 토크에 해당하는 전류 지령만큼 모터(30)로 전류를 제공할 수 있도록 인버터(20) 내 스위칭 소자(S1-S6)의 펄스폭 변조 제어가 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템은, 이와 같은 통상의 모터 구동 시스템을 이용하여 모터(10)에서 발생하는 토크를 억제하면서 배터리(10)로 교류 전류(맥동 전류)가 주입될 수 있도록 인버터(20) 내 스위칭 소자(S1-S6)의 상태를 제어한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템은, 배터리(10)와, 배터리(10)의 양단에 상호 직렬 연결된 한 쌍의 스위칭 소자(S1-S6)를 각각 포함하는 복수의 레그(21, 23, 25)를 갖는 인버터(20)와, 인버터(20) 내 레그(21, 23, 25)에 포함된 스위칭 소자들의 연결단에 각각 연결되는 복수의 코일(L1, L2, L3)를 갖는 모터(40) 및 인버터(20) 내 복수의 레그에 포함된 스위칭 소자들(S1-S6)의 온/오프 상태를 적절히 결정하여 배터리(10)로 주입되는 교류 전류를 생성하는 컨트롤러(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 컨트롤러(100)는 스위칭 소자들(S1-S6) 중 일부를 온 시키는 제1 구간과 인버터(20) 내 모든 스위칭 소자들(S1-S6)을 모두 오프 시키는 제2 구간이 번갈아 반복되도록 스위칭 소자를 구동할 수 있다. 스위칭 소자들(S1-S6)을 모두 오프 시키는 제2 구간 동안 모터(30)로 제공되는 전류는 모두 0이 될 수 있으며 이 상태에서 다시 제1 구간으로 전환되어 스위칭 소자의 스위칭을 개시하게 함으로써 스위칭 소자들(S1-S6)의 스위칭이 모터 전류가 0인 상태에서 이루어지게 하는 영전류 스위칭이 이루어질 수 있다.
이러한 영전류 스위칭을 적용하는 경우 스위칭 소자의 스위칭 손실을 감소시킬 수 있어 전체적인 시스템 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 컨트롤러(100)는 제1 구간에서 스위칭 되는 스위칭 소자가 속하는 상의 개수에 따라 제1 스위치 구동 모드 및 제2 스위치 구동 모드로 스위칭 소자들(S1-S6)을 구동시킬 수 있다.
제1 스위치 구동 모드에서, 컨트롤러(100)는, 제1 구간에서, 복수의 상 중 기준이 되는 하나의 기준 상에 대응되는 레그에 속한 스위칭 소자와 나머지 상에 대응되는 레그에 속한 스위칭 소자가 상호 상보적 상태가 되도록 스위칭 소자들(S1-S6)을 구동시킬 수 있다.
제2 스위치 구동 모드에서, 컨트롤러(100)는, 제1 구간에서, 복수의 상 중 두 상에 대응되는 레그에 속한 스위칭 소자가 상호 상보적 상태가 되고 나머지 상의 스위칭 소자들을 모두 오프 상태가 되게 스위칭 소자들(S1-S6)을 구동시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템 및 방법에서 제1 스위치 구동 모드를 적용한 경우 배터리 전류를 생성하는 기법을 설명하기 위한 파형도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템 및 방법에서 제2 스위치 구동 모드를 적용한 경우 배터리 전류를 생성하는 기법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 2 및 도 3에 나타난 것과 같이, 컨트롤러(100)는 제1 구간(D1)과 제2 구간(D2)이 번갈아 반복되도록 스위칭 소자들(S1-S6)을 구동시킬 수 있다. 제1 구간(D1)에서는 스위칭 소자들(S1-S6)의 온/오프 구동에 의해 모터의 각 상 중 적어도 두 상에 폴전압(Van, Vbn, Vcn)이 나타난다. 이에 반해, 제2 구간(D2)에서는 모든 스위칭 소자들(S1-S6)을 오프 시킴으로써 모터의 전체 상에 폴전압(Van, Vbn, Vcn)이 인가되지 않는다.
더욱 구체적으로, 도 2를 참조하면, 제1 구동 모드의 제1 구간(D1)에서, 컨트롤러(100)는, 인버터(20) 내 각 레그(21, 23, 25)에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자를 상호 상보적으로 제어하되, 복수의 레그(21, 23, 25) 중 제1 레그(21)에 포함된 스위칭 소자(S1, S2) 중 배터리(10)의 양(+) 단자에 연결된 스위칭 소자(S1)과 나머지 두 레그(23, 25)에 포함된 스위칭 소자 중 배터리(10)의 양(+) 단자에 연결된 스위칭 소자(S3, S5)를 서로 상보적으로 제어할 수 있다. 이러한 제어를 통해 모터(30)에 포함된 복수의 상 중 a상에 대응되는 코일(L1)에 흐르는 상전류(Ias)와 b상 및 c상에 대응되는 코일(L2, L3)에 흐르는 상전류의 극성(Ibs, Ics)은 상호 반대가 된다.
이어, 제2 구간(D2)에서 컨트롤러(100)는 인버터(20) 내 모든 스위칭 소자들(S1-S6)을 오프 시키면 모터(30)로 흐르는 전류는 모터의 코일(L1, L2, L3)의 전기적 특성에 의해 서서히 감소하게 되며 스위치 소자들(S1-S6)의 양단에 연결된 역방향 다이오드에 의해 배터리(10)에는 제1 구간(D1)에서 흐르던 전류의 방향과는 반대 방향의 전류가 발생하게 된다. 제2 구간(D2)에서 배터리(10)에 발생한 전류(IBAT)는 모터(30)의 상전류가 감소함에 따라 그 크기가 함께 감소하게 되고 상전류가 0이되면 배터리 전류도 0이 된다.
이와 같이, 제1 구간(D1)과 제2 구간(D2)의 스위칭 소자들(S1―S6)의 제어를 통해 모터의 각 상에 증감을 반복하는 상전류(Ias, Ibs, Ics)를 발생시킬 수 있으며 이에 따라 배터리(10)에 맥동 전류가 인가되게 할 수 있다.
도 2에서는 모터의 a상을 기준 상으로 결정한 예를 설명하였으나, 당 기술분야의 통상의 기술자라면 모터의 b상 또는 c상을 기준 상으로 결정하여 동일한 제어를 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
배터리(10)의 온도를 상승시키기 위해서 배터리(10)의 내부 저항에서 발생하는 열을 활용하는 경우 중요하게 고려되어야 하는 점은 열의 발생량과 효율이다.
먼저, 열의 발생량은 배터리(10)에 흐르는 전류량에 비례한다. 즉, 배터리(10)의 내부 저항에 방향과 상관없이 많은 양의 전류가 흐르게 되는 경우 많은 열이 발생하게 된다. 이러한 점을 고려할 때, 배터리(10)로 직류 전류를 공급하는 충전 또는 배터리(10)에서 직류 전류가 출력되게 하는 방전을 통해 충전량 또는 방전량을 증대 시킴으로써 배터리(10)의 발열량을 증가시킬 수 있다.
다음으로, 효율을 향상시키기 위해서는 배터리(10)를 충전 또는 방전 중 하나만 수행하는 것 보다는 배터리(10)의 충방전을 번갈아 가면서 수행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 배터리(10)의 충방전을 번갈아 수행하게 되면, 배터리(10)에서 소모된 에너지는 적지만 배터리(10)에 흐르는 전류의 양은 크게 할 수 있으므로 에너지 효율을 향상시킴과 동시에 발열량을 크게 증가시킬 수 있게 된다. 즉, 배터리(10)에 직류가 아닌 교류 전류가 주입되는 경우 배터리(10)에서 전류가 출력되고 배터리(10)로 전류가 입력되는 것이 반복됨으로써 높은 에너지 효율로 배터리(10)의 발열을 유도할 수 있다.
이 때, 교류 전류의 주파수가 충분히 높으면 배터리(10) 내부의 리튬 석출 및 그에 따른 배터리의 노화를 방지하면서 배터리(10)에서 열을 발생시킬 수 있다.
이러한 점을 고려하여, 본 발명의 여러 실시형태에서는, 고주파수를 갖는 교류 전류가 배터리에 주입될 수 있도록 인버터(20) 내 스위칭 소자(S1-S6)를 제어할 수 있다.
교류 전류를 배터리(10)에 주입하기 위해서는 배터리(10)로부터 에너지를 제공받아 저장하고, 저장된 에너지를 다시 배터리(10)로 제공하는 동작이 필요하다. 여기에서 요구되는 에너지 저장을 위해 본 발명의 여러 실시형태에서는 모터(30)에 구비된 복수의 상에 대응되는 코일(L1-L3)를 이용할 수 있다. 즉, 모터(30)의 코일(L1-L3)에의 에너지 저장 및 방출이 이루어지게 하여 배터리(10)로 교류 전류가 주입되게 할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제2 구동 모드의 제1 구간(D1)에서, 컨트롤러(100)는, 제1 구간(D1)에서 인버터(20)에 포함된 세 레그 중 두 레그에 포함된 스위칭 소자를 온/오프 제어하고 나머지 한 레그에 포함된 스위칭 소자는 오프 시킨다. 도 3은, 컨트롤러(100)가 모터(30)의 a상 코일(L1) 및 c상 코일(L3)와 연결된 레그(21, 25)에 포함된 스위칭 소자(S1, S2, S5, S6)의 온/오프 상태를 제어하고 b상 코일(L2)에 연결된 레그(23)의 스위칭 소자(S3, S4)를 오프 시키는 예를 도시한다.
제1 구간(D1)에서 컨트롤러(100)는 모터(30)의 a상 코일(L1)로 제공되는 폴전압(Van)이 양의 값을 갖고 c상 코일(L3)로 제공되는 c상 폴전압(Vcn)이 음의 값을 스위칭 소자(S1, S2, S5, S6)를 제어한다. 즉, 컨트롤러(100)는, 레그(21)의 스위칭 소자(S1)을 온시키고 스위칭 소자(S2)를 오프시키며, 레그(25)의 스위칭 소자(S5)를 오프시키고 스위칭 소자(S6)를 온시킨다. 제2 스위치 구동 모드에서 컨트롤러(100)는 b상 코일(L2)에 연결된 레그(23)의 스위칭 소자(S3, S4)는 모두 오프시킬 수 있다.
이러한 제어를 통해, 제1 구간(D1)에서 모터(30)의 a상 코일(L1)이 배터리(10)의 양(+) 단자 측에 연결됨으로써 모터(30)의 a상 코일(L1)에 흐르는 상전류(Ias)는 증가하고, c상 코일(L3)에 흐르는 전류(Ics)는 감소한다. 여기서, 각 상전류(Ias, Ics)는 인버터(20)에서 모터(30)로 흐르는 방향을 양(+)의 방향으로 한다. 에너지를 저장하는 코일(인덕터)의 전기적 특성으로 인해, 스위칭 소자의 스위칭을 통해 전기 경로가 형성되더라도 전류는 각 코일에 흐르는 전류(Ias, Ics)는 점진적으로 증가하거나 감소하게 된다. 따라서, 스위칭 소자의 상태가 변경되더라도 이전 구간에 흐르는 전류의 방향을 그대로 일정 시간 유지한 후 전류의 방향이 변경된다. 여기서 모터(30)의 각 상에 해당하는 코일(L1, L2, L3)는 그 일단이 인버터(20)의 각 레그(21, 23, 25)에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자가 서로 연결된 노드에 연결되며, 그 타단은 코일(L1, L2, L3) 상호간 공통으로 연결되어 중성점을 형성할 수 있다.
제2 구간(D2)에서 컨트롤러(100)는 인버터(20)의 모든 스위칭 소자(D1-S6)를 오프시킨다. 전술한 바와 같이 모터(30)의 a상 코일(L1)과 c상 코일(L3)의 전기적 특성에 의해 각 상전류는 서서히 0의 값으로 접근한다. 이 때, 스위칭 소자에 구비된 다이오드에 의해 a상 전류 및 c상 전류가 흐르면서 배터리(10)에는 음의 전류, 즉 배터리(10)로 입력되는 충전 전류가 흐르게 된다.
이와 같이, 제1 구간(D1)과 제2 구간(D2)의 스위칭 소자들(S1―S6)의 제어를 통해 모터의 각 상에 증감을 반복하는 상전류(Ias, Ibs, Ics)를 발생시킬 수 있으며 이에 따라 배터리(10)에 맥동 전류가 인가되게 할 수 있다.
한편, 인버터(20)와 모터(30)를 이용하여 배터리(10)에 고주파의 교류 전류를 주입하여 배터리(10)를 승온하기 위해서는, 전술한 것과 같은 배터리 전류를 확보는 것과 함께 모터(30)의 토크 발생을 억제하여야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템 및 방법에서 제1 스위치 구동 모드를 적용한 경우 토크 리플을 최소화하기 위한 기법을 설명하기 위한 벡터도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템 및 방법에서 제2 스위치 구동 모드를 적용한 경우 토크 리플을 최소화하기 위한 기법을 설명하기 위한 벡터도이다.
먼저, 도 4를 참조하여 제1 스위치 구동 모드에서 토크 억제 기법을 설명한다.
모터의 한 상에 대응되는 코일과 나머지 두 상에 대응되는 코일의 상전압을 서로 상보적으로 결정하는 방식에 의해 전류를 발생시키는 방식은 도 3에 도시된 참조부호 '51' 내지 '56'으로 지시된 화살표와 같이 전류가 발생할 수 있다.
a상 전압과 나머지 b상 및 c상 전압을 서로 상보적으로 제어하는 경우에는 육각형의 중심과 [100] 벡터에 해당되는 꼭지점 사이 및 육각형의 중심과 [011] 벡터에 해당되는 꼭지점 사이에 형성되는 모터 전류(51, 54)가 형성될 수 있다. 또한, b상 전압과 나머지 a상 및 c상 전압을 서로 상보적으로 제어하는 경우에는 육각형의 중심과 [010] 벡터에 해당되는 꼭지점 사이 및 육각형의 중심과 [101] 벡터에 해당하는 꼭지점 사이에서 형성되는 모터 전류(53, 56)가 형성될 수 있으며, c상 전압과 나머지 a상 및 b상 전압을 서로 상보적으로 제어하는 경우에는 육각형의 중심과 [110] 벡터에 해당하는 꼭지점 사이 및 육각형의 중심과 [001] 벡터에 해당하는 꼭지점 사이에서 형성되는 모터 전류(52, 55)가 형성될 수 있다. 여기서, 참조부호 '51' 및 '54'로 지시된 화살표는 각각 a축 기준 0° 및 180°에 해당하고, 참조부호 '53' 및 '56'으로 지시된 화살표는 각각 a축 기준 120° 및 300°에 해당하며, 참조부호 '52' 및 '55'로 지시된 화살표는 a축 기준 60° 및 240°에 해당한다.
한편, 모터 전류에 따라 모터에서 발생하는 토크는 돌극성을 가지는 영구자석 동기전동기의 경우 아래의 식 1과 같이 나타낼 수 있다.
[식 1]
Figure pat00001
상기 식 1에서, Te는 모터 토크이고, λf는 모터의 기전력이며, Ld, Lq는 모터의 d축 및 q축 인덕턴스이고, id, iq는 모터로 제공되는 d축 및 q축 전류이다.
상기 식 1에서 나타난 바와 같이, 모터에서 발생하는 토크는 q축 전류가 0(iq=0)인 경우, 발생하지 않음을 알 수 있다. 즉, 모터에서 발생하는 교류 전류가 동기 좌표계의 q축으로 향하지 않고, d축에만 존재하는 경우 모터에 토크는 발생하지 않게 된다.
따라서, 모터(30)의 회전자의 n극과 s극을 잇는 축에 해당하는 d축이 도 4에 도시된 것과 같이 화살표에 일치하는 경우, 즉 회전자 각도가 도 3에 도시된 것과 같이 화살표의 각도인 0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 300°에 해당하는 경우 모터(30)의 토크는 0이 될 수 있다.
모터(30)의 회전자 위치는 임의로 결정되는 것이므로, 본 발명의 일 실시형태에서는 모터(30)에 구비되는 회전자 위치 센서(40)에서 검출된 회전자 각도와 인버터(20)의 스위칭 소자의 온/오프 제어에 의해 발생하는 교류 전류에 해당하는 각도(도 4의 화살표(51-56)가 a축 기준으로 형성하는 각도)의 차이가 최소가 되는 상을 선택하여 선택된 상과 나머지 두 상의 전압이 상호 상보 관계가 되도록 스위칭 소자를 온-오프 제어함으로써 토크 발생을 최소화 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 회전자 각도가 0° 내지 30°, 150° 내지 210° 및 330° 내지 360°인 경우에는 화살표(51, 54)에 해당하는 a상을 기준으로 하는 제어를 수행하는 것이 바람직하다. 즉, a상 전압과 나머지 b상 및 c상 전압이 상호 상보 관계가 되도록 제1 구간에서 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 회전자 각도가 30° 내지 90° 및 210° 내지 270 °인 경우에는 화살표(52, 55)에 해당하는 c상을 기준으로 하는 제어를 수행하는 것이 바람직하다. 즉, c상 전압과 나머지 a상 및 b상 전압이 상호 상보 관계가 되도록 제1 구간에서 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 회전자 각도가 90° 내지 150° 및 270° 내지 330°인 경우에는 화살표(53, 56)에 해당하는 b상을 기준으로 하는 제어를 수행하는 것이 바람직하다. 즉, b상 전압 와 나머지 a상 및 c상 전압이 상호 상보 관계가 되도록 제1 구간에서 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어하는 것이 바람직하다.
도 5를 참조하여 제2 스위치 구동 모드에서 토크 억제 기법을 설명한다. 제2 스위치 구동 모드의 토크 억제 기법은 전술한 제1 스위치 구동 모드의 토크 억제 기법과 기본적인 원리는 유사하나 모터 전류가 형성되는 각도가 차이가 난다.
한 상에 대응되는 코일에 전류를 인가하지 않고 나머지 두 상에 대응되는 코일에 전류를 인가하는 제2 스위치 구동 모드의 제1 구간에서는, 도 5에 도시된 참조부호 '61' 내지 '63'으로 지시된 화살표와 전류가 발생할 수 있다.
즉, b상에 대응되는 코일(L2)을 사용하지 않도록 b상에 대응되는 레그(23)의 스위칭 소자를 모두 오프시키고 a상과 c상에 대응되는 모터(30)의 코일(L1, L3)를 이용하는 경우, b축 값이 0에 해당하는(b축에 수직인) 참조부호 '61' 또는 '64'과 같이 전류가 발생한다. 이와 유사하게, a상에 대응되는 코일(L1)을 사용하지 않도록 a상에 대응되는 레그(21)의 스위칭 소자를 모두 오프시키고 b상과 c상에 대응되는 모터(30)의 코일(L2, L3)를 이용하는 경우, a축 값이 0에 해당하는(a축에 수직인) 참조부호 '62' 또는 '65'와 같이 전류가 발생한다. 마찬가지로, c상에 대응되는 코일(L3)을 사용하지 않도록 c상에 대응되는 레그(25)의 스위칭 소자를 모두 오프시키고 a상과 b상에 대응되는 모터(30)의 코일(L1, L2)를 이용하는 경우, c축 값이 0에 해당하는(c축에 수직인) 참조부호 '63' 또는 '66'과 같이 전류가 발생한다. 여기서, 참조부호 '61' 및'64'로 지시된 화살표는 각각 a축 기준 30° 및 210°에 해당하고, 참조부호 '62' 및 '65'로 지시된 화살표는 각각 a축 기준 90° 및 270°에 해당하며, 참조부호 '63' 및 '66'으로 지시된 화살표는 각각 a축 기준 150° 및 330°에 해당한다.
전술한 바와 같이, 모터에서 발생하는 토크는 q축 전류가 0(iq=0)인 경우, 발생하지 않음을 알 수 있다. 즉, 모터에서 발생하는 교류 전류가 동기 좌표계의 q축으로 향하지 않고, d축에만 존재하는 경우 모터에 토크는 발생하지 않게 되므로, 모터(30)의 회전자의 n극과 s극을 잇는 축에 해당하는 d축이 도 5에 도시된 것과 같이 화살표에 일치하는 경우, 즉 회전자 각도가 도 3에 도시된 것과 같이 화살표의 각도인 30°, 90°, 150°, 210°, 270°, 330°에 해당하는 경우 모터(30)의 토크는 0이 될 수 있다.
모터(30)의 회전자 위치는 임의로 결정되는 것이므로, 본 발명의 일 실시형태에서는 모터(30)에 구비되는 회전자 위치 센서(40)에서 검출된 회전자 각도와 두 상에 대응되는 레그 내 스위칭 소자의 온/오프 제어에 의해 발생하는 교류 전류에 해당하는 각도(도 5의 화살표(51 내지 56)가 a축 기준으로 형성하는 각도)의 차이가 최소가 되는 두 개의 상을 선택하여 그에 대응되는 레그의 스위칭 소자를 제어함으로써 토크 발생을 최소화 할 수 있다.
도 5을 참조하면, 회전자 각도가 0° 내지 60° 및 180° 내지 240°인 경우에는 화살표(61 또는 64)에 해당하는 c상 레그 및 a상 레그를 선택하고, c상 레그 및 a상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어하고 b상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시켜 교류 전류를 생성하는 것이 바람직하다.
또한, 회전자 각도가 60° 내지 120° 및 240° 내지 300 °인 경우에는 화살표(62, 64)에 해당하는 b상 레그 및 c상 레그를 선택하고, b상 레그 및 c상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어하고 a상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시켜 교류 전류를 생성하는 것이 바람직하다.
또한, 회전자 각도가 120° 내지 180° 및 300° 내지 360°인 경우에는 화살표(63, 66)에 해당하는 a상 레그 및 b상 레그를 선택하고, a상 레그 및 b상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어하고 c상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시켜 교류 전류를 생성하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 전술한 것과 같은 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템에 의해 구현되는 배터리 승온 방법도 제공한다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템은, 우선 모터(30)의 회전자 위치를 입력 받고, 모터의 회전자 위치(회전자 각도)를 30°로 나눈 값의 몫과 나머지를 확인하여(S11) 제1 스위치 구동 모드(S12) 및 제2 스위치 구동 모드(S13)를 선택한 후 각 스위치 구동 모드에 대응되는 승온 제어를 실시할 수 있다.
전술한 도 4 및 도 5의 화살표에서 나타난 것과 같이, 승온 제어시 모터(30)의 토크 발생을 억제할 수 있는 모터 전류는 사전에 결정될 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 화살표를 취합하면 dq 정지좌표평면에서 30°의 간격으로 각 모드의 화살표가 번갈아 나타난다. 도 4에 도시된 화살표(51-56)는 a 축과 일치하는 화살표로부터 60° 마다 화살표가 나타나고, 도 5에 도시된 화살표(61-66)는 a 축에서 30° 회전한 화살표로부터 60° 마다 화살표가 나타난다. 따라서, 모터(30)의 회전자 각도를 30으로 나눈 후 그 몫이 짝수이고 나머지가 15보다 작은 경우 또는 모터(30)의 회전자 각도를 30으로 나눈 후 그 몫이 홀수이고 나머지가 15보다 크다면, 모터 회전자의 각도가 도 4에 도시된 것과 같은 화살표에 더 가까운 경우에 해당하고 나머지 경우에는 모터 회전자의 각도가 도 5에 도시된 것과 같은 화살표에 더 가까운 경우에 해당한다.
이와 같이, 단계(S11)에서는 모터의 회전자 각도를 30로 나눈 후 그 몫과 나머지를 기반으로 제1 스위치 구동 모드 및 제2 스위치 구동 모드를 결정할 수 있다. 이를 정리하면, 모터 회전자 각도에 15°를 더한 값을 30으로 나눈 결과 그 몫이 짝수인 경우 제1 스위치 구동 모드로 결정하고 그 몫이 홀수인 경우 제2 스위치 구동 모드로 결정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 방법에서 제1 스위치 구동 모드를 더욱 상세하게 도시한 흐름도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 방법에서 제2 스위치 구동 모드를 더욱 상세하게 도시한 흐름도이다.
단계(S11)에서 제1 스위치 구동 모드를 수행하는 것으로 결정되면, 도 7에 도시된 것과 같이, 컨트롤러(100)가 회전자 위치 센서(40)에서 검출된 모터(30)의 회전자 각도를 입력 받고 회전자 각도가 속하는 구간을 판단하는 단계(S121)와, 컨트롤러(100)가 회전자 각도가 속하는 구간에 기반하여 기준이 되는 상을 결정하여 스위칭 소자를 사전 설정된 스위칭 주파수로 온-오프 제어하여 배터리(10)에 교류 전류를 주입하는 단계(S122, S123, S124)를 포함하여 구성될 수 있다. 위의 단계들은 배터리의 온도(Tbat)가 사전 설정된 목표 온도로 상승할 때까지 반복될 수 있다(S125).
컨트롤러(100)는 단계(S121)에서, 회전자 각도가 0° 내지 30°, 150° 내지 210° 및 330° 내지 360°인 경우, a상 전압을 기준으로 결정할 수 있다(S122). 즉, 제1 구간에서 인버터(20)의 제1 레그(21)의 스위칭 소자(S1)의 온-오프 상태를 기준으로 제2 레그(23)의 스위칭 소자(S3) 및 제3 레그(25)의 스위칭 소자(S5)의 온-오프 상태가 스위칭 소자(S1)의 온-오프 상태와 서로 상보 관계가 되도록 스위칭 소자들을 제어하여 교류 전류를 생성할 수 있다(S21).
컨트롤러(100)는 단계(S121)에서, 회전자 각도가 30° 내지 90° 및 210° 내지 270 °인 경우, c상 전압을 기준으로 결정할 수 있다(S123). 즉, 제1 구간에서, 인버터(20)의 제3 레그(25)의 스위칭 소자(S5)의 온-오프 상태를 기준으로 제1 레그(21)의 스위칭 소자(S1) 및 제2 레그(23)의 스위칭 소자(S3)의 온-오프 상태가 스위칭 소자(S5)의 온-오프 상태와 서로 상보 관계가 되도록 스위칭 소자들을 제어하여 교류 전류를 생성할 수 있다(S22).
컨트롤러(100)는 단계(S121)에서, 회전자 각도가 90° 내지 150° 및 270° 내지 330°인 경우, b상 전압을 기준으로 결정할 수 있다(S124). 즉, 제1 구간에서 인버터(20)의 제2 레그(23)의 스위칭 소자(S3)의 온-오프 상태를 기준으로 제1 레그(21)의 스위칭 소자(S1) 및 제3 레그(25)의 스위칭 소자(S5)의 온-오프 상태가 스위칭 소자(S3)의 온-오프 상태와 서로 상보 관계가 되도록 스위칭 소자들을 제어하여 교류 전류를 생성할 수 있다(S124).
한편, 단계(S11)에서 제2 스위치 구동 모드를 수행하는 것으로 결정되면, 도 8에 도시된 것과 같이, 컨트롤러(100)가 회전자 위치 센서(40)에서 검출된 모터(30)의 회전자 각도를 입력 받고 회전자 각도가 속하는 구간을 판단하는 단계(S131)와, 컨트롤러(100)가 회전자 각도가 속하는 구간에 기반하여 오프 상태를 유지시키는 레그를 결정하는 단계(S132, S134, S136) 및 컨트롤러(100)가 제1 구간에서 오프 상태를 유지시키는 레그 이외의 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 제어하여 교류 전류를 생성하는 단계(S133, S135, S137)를 포함하여 구성될 수 있다. 위의 단계들은 배터리의 온도(Tbat)가 사전 설정된 목표 온도로 상승할 때까지 반복될 수 있다(S138).
컨트롤러(100)는 단계(S131)에서, 회전자 각도가 0° 내지 60° 및 180° 내지 240°인 경우, b상 레그(23)에 포함된 스위칭 소자(S3, S4)를 오프시키고(S132), 제1 구간에서 c상 레그(25) 및 a상 레그(21)에 포함된 스위칭 소자(S1, S2, S5, S6)의 온-오프 상태를 제어하여 교류 전류를 생성할 수 있다(S133).
단계(S133)에서, 컨트롤러(100)는, 제1 구간에서 c상 레그(25)에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자(S5, S6)의 상태를 상보 관계가 되도록 제어하고, a상 레그(21)에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자(S1, S2)의 상태를 상보 관계가 되도록 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(100)는, 제1 구간에서 c상 레그(25)에 포함된 스위칭 소자들 중 배터리(10)의 양(+)단자에 연결된 스위칭 소자(S5)와 a상 레그(21)에 포함된 스위칭 소자들 중 배터리(10)의 양단자에 연결된 스위칭 소자(S1)의 상태를 상호 상보 관계가 되도록 제어하여 배터리(10)로 주입되는 교류 전류를 생성할 수 있다.
컨트롤러(100)는 단계(S131)에서, 회전자 각도가 60° 내지 120° 및 240° 내지 300 °인 경우, 제1 구간에서 a상 레그(21)에 포함된 스위칭 소자(S1, S2)를 오프시키고(S134), b상 레그(23) 및 c상 레그(25)에 포함된 스위칭 소자(S3, S4, S5, S6)의 온-오프 상태를 제어하여 교류 전류를 생성할 수 있다(S135).
단계(S135)에서, 컨트롤러(100)는, 제1 구간에서 b상 레그(23)에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자(S3, S4)의 상태를 상보 관계가 되도록 제어하고, c상 레그(25)에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자(S5, S6)의 상태를 상보 관계가 되도록 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(100)는, 제1 구간에서 b상 레그(23)에 포함된 스위칭 소자들 중 배터리(10)의 양(+)단자에 연결된 스위칭 소자(S3)와 c상 레그(25)에 포함된 스위칭 소자들 중 배터리(10)의 양단자에 연결된 스위칭 소자(S5)의 상태를 상호 상보 관계가 되도록 제어하여 배터리(10)로 주입되는 교류 전류를 생성할 수 있다.
컨트롤러(100)는 단계(S131)에서, 회전자 각도가 120° 내지 180° 및 300° 내지 360°인 경우, 제1 구간에서 c상 레그(25)에 포함된 스위칭 소자(S5, S6)를 오프시키고(S136), a상 레그(21) 및 b상 레그(23)에 포함된 스위칭 소자(S1, S2, S3, S4)의 온-오프 상태를 사전 설정된 스위칭 주파수로 번갈아 제어하여 교류 전류를 생성할 수 있다(S137).
단계(S137)에서, 컨트롤러(100)는, 제1 구간에서 a상 레그(21)에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자(S1, S2)의 상태를 상보 관계가 되도록 제어하고, b상 레그(23)에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자(S3, S4)의 상태를 상보 관계가 되도록 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(100)는, 제1 구간에서 a상 레그(21)에 포함된 스위칭 소자들 중 배터리(10)의 양(+)단자에 연결된 스위칭 소자(S1)와 b상 레그(23)에 포함된 스위칭 소자들 중 배터리(10)의 양단자에 연결된 스위칭 소자(S3)의 상태를 상호 상보 관계가 되도록 제어하여 배터리(10)로 주입되는 교류 전류를 생성할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템 및 방법은, 별도의 승온 장치 없이 친환경 차량의 구동을 위해 구비되는 배터리에 연결된 인버터 및 모터를 이용하여 교류 전류를 배터리로 주입함으로써 추가적인 비용 증가 없이 효율적인 배터리 승온이 가능하다. 특히, 인버터 및 모터를 이용하여 교류 전류를 생성할 때 모터에서 발생하는 토크 맥동을 최대한 억제할 수 있어 차량의 안정감을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 모터 구동 시스템은, 배터리 승온을 위한 스위칭 소자 제어서, 모터 전류가 0인 상태에서 스위칭 되게 함으로써 스위칭 손실을 더욱 감소시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 청구범위의 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 배터리 20: 인버터
21, 23, 25: 레그 30: 모터
L1, L2, L3: a상 코일, b상 코일, c상 코일
40: 회전자 위치 센서 100: 컨트롤러

Claims (25)

  1. 배터리의 양단 사이에 상호 직렬 연결된 한 쌍의 스위칭 소자를 각각 포함하며 복수의 상에 각각 대응되는 복수의 레그를 갖는 인버터;
    상기 복수의 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자 사이의 연결단에 일단이 각각 연결된 복수의 코일을 갖는 모터- 상기 복수의 코일 각각의 타단은 상호 연결됨; 및
    상기 스위칭 소자 중 적어도 일부를 온 시키는 제1 구간 및 스위칭 소자를 모두 오프시키는 제2 구간이 번갈아 반복되도록 상기 스위칭 소자를 구동하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 제1 구간에서, 상기 복수의 상 중 하나의 기준 상에 대응되는 레그에 포함된 스위칭 소자와 나머지 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 구동하는 제1 스위치 구동 모드 또는 상기 복수의 상 중 두 상에 대응되는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 구동하고 나머지 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 상태가 되도록 구동하는 제2 스위치 구동 모드로 상기 스위칭 소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제1 구동 기법을 이용하는 경우, 상기 제1 구간에서 상기 복수의 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 제어하되,
    상기 기준 상에 대응되는 레그에 포함된 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자와 나머지 레그에 포함된 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제2 구동 기법을 적용하는 경우, 상기 제1 구간에서, 선택된 두 상 중 하나의 상에 대응되는 제1 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자의 상태를 상기 스위칭 주파수에 따라 상보 관계가 되도록 제어하고, 선택된 두 상 중 나머지 하나의 상에 대응되는 제2 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자의 상태를 상기 스위칭 주파수에 따라 상보 관계가 되도록 제어하되,
    상기 제1 레그 내 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자와 상기 제2 레그 내 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자의 상태를 상보 관계가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 모터의 회전자 각도에 기반하여 상기 제1 스위칭 구동 모드에서 적용되는 상기 기준 상 또는 상기 제2 스위치 구동 모드에서 스위칭 소자가 구동되는 두 개의 상을 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 회전자 각도와 상기 모터로 제공되는 전류가 dq 정지좌표평면에서 나타내는 각도의 차가 최소가 되도록 상기 제1 스위치 구동 모드의 상기 기준 상 또는 상기 제2 스위치 구동 모드에서 스위칭 소자가 구동되는 두 개의 상을 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  6. 배터리의 양단 사이에 상호 직렬 연결된 한 쌍의 스위칭 소자를 각각 포함하는 a상 레그, b상 레그 및 c상 레그를 갖는 인버터;
    상기 a상 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자 간의 연결 노드에 일단이 연결된 a상 코일, 상기 b상 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자 간의 연결 노드에 일단이 연결된 b상 코일 및 상기 c상 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자 간의 연결 노드에 일단이 연결된 c상 코일을 포함하는 모터- 상기 a상 코일의 타단, 상기 b상 코일의 타단 및 상기 c상 코일의 타단을 상호 연결됨; 및
    상기 스위칭 소자 중 적어도 일부를 온 시키는 제1 구간 및 스위칭 소자를 모두 오프시키는 제2 구간이 번갈아 반복되도록 상기 스위칭 소자를 구동하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 컨트롤러는, 상기 제1 구간에서, a상, b상, c상 중 하나의 기준 상에 해당하는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태와 나머지 상에 대응되는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 구동하는 제1 구동 모드 또는 a상, b상, c상 중 두 개의 상에 해당하는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 구동하고 나머지 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 상태가 되도록 구동하는 제2 스위치 구동 모드로 상기 스위칭 소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제1 구동 기법을 이용하는 경우, 상기 제1 구간에서 상기 복수의 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 제어하되,
    상기 기준 상에 대응되는 레그에 포함된 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자와 나머지 레그에 포함된 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제2 구동 기법을 적용하는 경우, 상기 제1 구간에서, 선택된 두 상 중 하나의 상에 대응되는 제1 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자의 상태를 상기 스위칭 주파수에 따라 상보 관계가 되도록 제어하고, 선택된 두 상 중 나머지 하나의 상에 대응되는 제2 레그에 포함된 한 쌍의 스위칭 소자의 상태를 상기 스위칭 주파수에 따라 상보 관계가 되도록 제어하되,
    상기 제1 레그 내 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자와 상기 제2 레그 내 스위칭 소자 중 상기 배터리의 양단자에 연결된 스위칭 소자의 상태를 상보 관계가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 모터의 회전자 각도에 기반하여 상기 제1 스위칭 구동 모드에서 적용되는 상기 기준 상 또는 상기 제2 스위칭 구동 모드에서 스위칭 소자가 구동되는 두 개의 상을 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 회전자 각도와 상기 모터로 제공되는 전류가 dq 정지좌표평면에서 나타내는 각도의 차가 최소가 되도록 상기 제1 스위치 구동 모드의 상기 기준 상 또는 상기 제2 스위치 구동 모드에서 스위칭 소자가 구동되는 두 개의 상을 결정하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 회전자 각도에 15°를 더한 값을 30°로 나눈 나머지가 짝수인 경우 상기 제1 스위치 구동 모드로 상기 스위칭 소자를 구동하고, 상기 회전자 각도에 15°를 더한 값을 30°로 나눈 나머지가 홀수인 경우 상기 제2 스위치 구동 모드로 상기 스위칭 소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제1 스위치 구동 모드에서, 상기 회전자 각도가 0° 내지 30°, 150° 내지 210° 및 330° 내지 360°인 경우 a상을 기준 상으로 결정하여 상기 스위칭 소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제1 스위치 구동 모드에서, 상기 회전자 각도가 30° 내지 90° 및 210° 내지 270 °인 경우 c상을 기준 상으로 결정하여 상기 스위칭 소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  14. 청구항 9에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제1 스위치 구동 모드에서, 상기 회전자 각도가 90° 내지 150° 및 270° 내지 330°인 경우 b상을 기준 상으로 결정하여 상기 스위칭 소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  15. 청구항 9에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제2 스위치 구동 모드에서, 상기 회전자 각도가 0° 내지 60° 및 180° 내지 240°인 경우 c상 레그 및 a상 레그를 선택하고, 상기 제1 구간에서 c상 레그 및 a상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 상호 상보 관계로 구동하고 b상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  16. 청구항 9에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제2 스위치 구동 모드에서, 상기 회전자 각도가 60° 내지 120° 및 240° 내지 300 °인 경우 b상 레그 및 c상 레그를 선택하고, 상기 제1 구간에서 b상 레그 및 c상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 상호 상보 관계로 구동하고 a상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  17. 청구항 9에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 제2 스위치 구동 모드에서, 상기 회전자 각도가 120° 내지 180° 및 300° 내지 360°인 경우 a상 레그 및 b상 레그를 선택하고, 상기 제1 구간에서 a상 레그 및 b상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 상호 상보 관계로 구동하고 c상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  18. 청구항 6의 배터리 승온 시스템을 이용한 배터리 승온 방법에 있어서,
    상기 컨트롤러가, 상기 모터의 회전자 각도가 속하는 구간을 판단하는 단계;
    상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도가 속하는 구간에 기반하여 상기 제1 스위치 구동 모드 및 상기 제2 스위치 구동 모드 중 하나를 선택하는 단계;
    상기 제1 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 제1 구간에서, 상기 컨트롤러가, 상기 기준 상에 해당하는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태와 나머지 상에 대응되는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 상기 스위칭 소자를 구동하는 단계; 및
    상기 제2 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 제1 구간에서, 상기 컨트롤러가, 두 개의 상에 해당하는 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태가 상호 상보 관계가 되도록 구동하고 나머지 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 상태가 되도록 상기 스위칭 소자를 구동하는 단계;
    를 포함하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 선택하는 단계는,
    상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도에 15°를 더한 값을 30°로 나눈 나머지가 짝수인 경우 상기 제1 스위치 구동 모드로 상기 스위칭 소자를 구동하고, 상기 회전자 각도에 15°를 더한 값을 30°로 나눈 나머지가 홀수인 경우 상기 제2 스위치 구동 모드로 상기 스위칭 소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 방법.
  20. 청구항 18에 있어서, 상기 구동하는 단계는,
    상기 제1 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도가 0° 내지 30°, 150° 내지 210° 및 330° 내지 360°인 경우 a상을 기준 상으로 결정하여 상기 스위칭 소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 방법.
  21. 청구항 18에 있어서, 상기 구동하는 단계는,
    상기 제1 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도가 30° 내지 90° 및 210° 내지 270 °인 경우 c상을 기준 상으로 결정하여 상기 스위칭 소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 시스템.
  22. 청구항 18에 있어서, 상기 구동하는 단계는,
    상기 제1 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도가 90° 내지 150° 및 270° 내지 330°인 경우 b상을 기준 상으로 결정하여 상기 스위칭 소자를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 방법.
  23. 청구항 18에 있어서, 상기 구동하는 단계는,
    상기 제2 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도가 0° 내지 60° 및 180° 내지 240°인 경우 c상 레그 및 a상 레그를 선택하고, 상기 제1 구간에서 c상 레그 및 a상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 상호 상보 관계로 구동하고 b상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 방법.
  24. 청구항 18에 있어서, 상기 구동하는 단계는,
    상기 제2 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도가 60° 내지 120° 및 240° 내지 300 °인 경우 b상 레그 및 c상 레그를 선택하고, 상기 제1 구간에서 b상 레그 및 c상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 상호 상보 관계로 구동하고 a상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 방법.
  25. 청구항 18에 있어서, 상기 구동하는 단계는,
    상기 제2 스위치 구동 모드를 선택한 경우, 상기 컨트롤러가, 상기 회전자 각도가 120° 내지 180° 및 300° 내지 360°인 경우 a상 레그 및 b상 레그를 선택하고, 상기 제1 구간에서 a상 레그 및 b상 레그에 포함된 스위칭 소자의 온-오프 상태를 상호 상보 관계로 구동하고 c상 레그에 포함된 스위칭 소자를 오프 시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템을 이용한 배터리 승온 방법.
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