KR20240052306A - 모터 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 제1 전원을 입력받는 제1 전원 연결부; 상기 제1 전원보다 작은 제2 전원을 입력받는 제2 전원 연결부; 모터와 연결되어 상기 제1 전원을 공급하여 상기 모터를 구동하는 구동부; 상기 구동부로 상기 모터의 구동을 위한 펄스 변조 신호를 송신하는 제어부; 및 외부 장치와 신호를 송수신하는 통신부;를 포함하고, 상기 제1 전원 연결부, 상기 구동부, 및 상기 제어부는 상기 제1 전원을 입력받는 고전압부이고, 상기 제2 전원 연결부, 및 상기 통신부는 상기 제2 전원을 입력받는 저전압부인 모터 제어 장치를 개시한다.

Description

모터 제어 장치{MOTOR CONTROL APPARATUS}
본 발명은 모터 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle) 또는 플러그인 하이브리드 차량(PHEV)은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하고, 대부분의 경우는 연료를 사용하여 구동력을 얻는 엔진과 배터리 전력으로 구동되는 전기모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 일컫는다.
최근 연비를 개선하고 보다 친환경적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여 하이브리드 차량에 대한 연구가 더욱 활발히 진행되고 있다.
하이브리드 차량은 기본적으로 엔진과 모터, 차량용 배터리와 고전압 배터리를 갖는 차량으로서, 최근에는 고전 압 배터리의 용량을 종전의 하이브리드 차량보다 크게 만들고, 고전압 배터리를 외부 전원으로부터 충전하여, 근거리 주행시는 EV 모드로만 주행하고, 고전압 배터리가 방전되면 HEV 모드로 주행하는 플러그인 하이브리드 차량이 개발되고 있다.
또한, 플러그인 하이브리드 차량(Plug In Hybrid Electric Vehicle, PHEV)은 기존의 하이브리드 차량과 같이 휘발유로 구동되는 내연엔진 기관과 배터리 엔진을 동시에 장착하고, 둘 중 하나 혹은 양쪽 모두를 이용해서 차량을 구동하며, 대용량의 고전압 배터리를 장착해서 전기로 충전할 수 있는 차량으로서, 집이나 충전소에서 핸드폰을 충전하거나 휘발유를 주유하듯이 전기를 충전할 수 있으므로, 지속적으로 사용 가능한 장점이 있다.
이러한 하이브리드 또는 플러그인 하이브리드 차량은 기본적으로 엔진과 모터, 배터리와 고전압 배터리를 갖는 차량이다. 이러한 하이브리드 또는 플러그인 하이브리드 차량에 대한 요구에 대응하여 고전압 배터리의 전원을 이용하여 오일펌프를 구동할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 고전압부와 저전압부에 각 소자를 배치함으로써, 하나의 전원 레벨을 변환하는 변환부를 통해 효율적이고 컴팩트한 모터 제어 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 추가적인 절연 소자의 실장이 없는 모터 제어 장치를 제공할 수 있다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치는 제1 전원을 입력받는 제1 전원 연결부; 상기 제1 전원보다 작은 제2 전원을 입력받는 제2 전원 연결부; 모터와 연결되어 상기 제1 전원을 공급하여 상기 모터를 구동하는 구동부; 상기 구동부로 상기 모터의 구동을 위한 펄스 변조 신호를 송신하는 제어부; 및 외부 장치와 신호를 송수신하는 통신부;를 포함하고, 상기 제1 전원 연결부, 상기 구동부, 및 상기 제어부는 상기 제1 전원을 입력받는 고전압부이고, 상기 제2 전원 연결부, 및 상기 통신부는 상기 제2 전원을 입력받는 저전압부이다.
상기 고전압부와 상기 저전압부 사이에 배치되는 제1 절연부, 제2 절연부 및 변환부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 절연부는 상기 통신부와 SPI통신을 수행할 수 있다.
상기 제2 절연부는 상기 통신부와 상기 제어부를 연결할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 절연부 및 상기 제2 절연부의 온/오프를 제어할 수 있다.
상기 변환부는 상기 고전압부와 상기 저전압부를 절연하고 상기 제2 전원을 승압한 제3 전원을 상기 고전압부로 제공할 수 있다.
상기 제3 전압은 상기 구동부 제공될 수 있다.
상기 고전압부는 상기 변환부와 연결되어 상기 제3 전압을 감압하는 컨버터, 레귤레이터 및 센서전원부;를 포함할 수 있다.
상기 구동부는 모터와 연결되는 브리지 회로부; 상기 브리지 회로부와 연결되는 게이트 드라이버;를 포함하고, 상기 펄스 변조 신호는 상기 게이트 드라이버로 인가될 수 있다.
상기 고전압부와 상기 저전압부는 전기적으로 분리될 수 있다.
상기 제어부는 상기 구동부의 출력과 연결된 감지소자와 연결될 수 있다.
본 발명은 고전압부와 저전압부에 각 소자를 배치함으로써, 하나의 전원 레벨을 변환하는 변환부를 통해 효율적이고 컴팩트한 모터 제어 장치를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 추가적인 절연 소자의 실장이 없는 모터 제어 장치를 구현할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 실시예에 따른 모터 제어 장치, 모터 제어 장치와 연결된 배터리, 고전압 배터리, 위치 센서 및 모터에 대한 블록도이고,
도 2는 실시예에 따른 모터 제어 장치, 모터 제어 장치와 연결된 배터리, 고전압 배터리, 위치 센서 및 모터에 대한 회로도이고,
도 3은 도 2에서 K1에 대한 도면이고,
도 4는 도 2에서 K2에 대한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 모터 제어 장치, 모터 제어 장치와 연결된 배터리, 고전압 배터리, 위치 센서 및 모터에 대한 블록도이고, 도 2는 실시예에 따른 모터 제어 장치, 모터 제어 장치와 연결된 배터리, 고전압 배터리, 위치 센서 및 모터에 대한 회로도이고, 도 3은 도 2에서 K1에 대한 도면이고, 도 4는 도 2에서 K2에 대한 도면이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치, 모터 제어 장치와 연결된 배터리, 고전압 배터리, 위치 센서 및 모터는 차량 내에 배치될 수 있다.
그리고 실시예에 따른 모터 제어 장치는 차량에 적용되는 오일펌프에 대한 모터를 제어할 수 있다. 나아가, 실시예에 따른 모터 제어 장치는 다양한 종류의 차량(예로, 하이브리드, 플러그인 하이브리드 등)에 적용될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 오일펌프의 설치위치를 구분하지 않고 설명하나, 본 발명은 오일팬 내부에 설치되는 내장형 오일펌프 및 오일팬 외부에 설치되는 외장형 오일펌프에 모두 적용될 수도 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 모터(300)는 오일펌프를 구동하는 모터일 수 있다. 예컨대, 모터(300)는 LDC 모터, BLAC 모터 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 모터(300)는 3상 LDC 모터, 3상 BLAC 모터 등을 포함할 수 있다.
그리고 본 실시예에서 차량(하이브리드 차량 등)에 구비된 배터리(400)는 모터 제어 장치(100)에 전원(예, 상시 전원, VB)을 제공하고, 이그니션 키가 온 되면 이그니션 키 입력전원(IG)이 활성화될 수 있다. 다시 말해, 차량(하이브리드, 플러그인 하이브리드)에 구비된 배터리(400)는 모터(300)를 구동하기 위한 모터 제어 장치(100) 또는 제어부(114)에 상시 전원을 인가하고, 이그니션 키(IGN)가 온 되면 이그니션 키 입력전원을 모터(300)를 구동하는 요소인 구동부(113)로 인가한다.
다시 말해, 모터 제어 장치(100)는 제2 연결부(121)를 통해 상시 전원인 제2 전원을 입력받을 수 있다. 제2 전원 또는 전원(BV)은 제2 필터(122) 및 변환 제어부(123)를 지나 변환부(133)로 제공될 수 있다. 변환부(133)는 변환 제어부(123)에 의해 소정의 전압을 고전압부(110)으로 공급할 수 있다. 예컨대, 변환부(133)는 제2 전원(제2 전압)을 제3 전원(제3 전압)으로 승압할 수 있다. 예를 들어, 변환부(133)는 15V의 제3 전압을 출력할 수 있다. 그리고 변환부(133)는 컨버터 등과 연결될 수 있다. 컨버터(115)는 제3 전압을 소정의 전압 레벨(예, 5V) 변환(예, 강압)할 수 있다. 이에, 변환된 전압은 제어부(114), 제1 절연부(131), 제2 절연부(132), 센서 연결부(118) 등으로 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 모터 제어 장치(100)는 고전압 배터리(200)의 전압을 인가받는 고전압부(110)와 배터리(400)의 전압, 예컨대 12V의 저전압을 인가받는 저전압부(120) 및 고전압부(110)와 저전압부(120)를 절연한 상태에서 저전압부(120)에서 고전압부(110)로 송신되는 저전압 신호를 고전압 신호로 변환하여 전달하는 변환부(133)를 포함한다. 나아가, 실시예에 따른 차량용 모터 제어 장치(100)는 고전압부(110)와 저전압부(120) 사이에서 절연된 제1 절연부(131) 및 제2 절연부(132)를 더 포함할 수 있다. 또한, 고전압부(110)와 저전압부(120)는 전기적으로 절연 또는 분리될 수 있다. 특히, 상술한 제1 절연부, 제2 절연부 및 변환부에 의해서만 신호를 송수신하거나 승압을 수행할 수 있다. 이에 대한 설명은 후술한다.
그리고 차량에 배치된 고전압 배터리(200)는 모터(300)를 구동하는 구동부(113)의 게이트 드라이버(113a) 및 브리지 회로부(113b)에 예를 들어 100V 이상의 고전압(HV) 또는 제1 전압을 공급할 수 있다. 즉, 본 발명에서 100V 이상의 고전압이면 모터(300)를 구동할 수 있음에 유의하여야 한다. 따라서 본 발명은 고전압 배터리(200)의 과방전 상태에서도 모터를 정상적으로 구동시킬 수 있다.
모터 제어 장치(100)는 고전압부(110), 저전압부(120), 제1 절연부(131), 제2 절연부(132) 및 변환부(133)를 포함할 수 있다.
또한, 고전압부(110)는 제1 연결부(111), 제1 필터(112), 구동부(113), 제어부(114), 컨버터(115), 제1 레귤레이터(116), 모터 연결부(117) 및 센서 연결부(118)를 포함할 수 있다.
저전압부(120)는 제2 연결부(121), 제2 필터(122), 변환 제어부(123), 제2 레귤레이터(124), 및 통신부(125)를 포함할 수 있다.
이 때, 제1 연결부(111), 제2 연결부(121), 모터 연결부(117) 및 센서 연결부(118)는 모터 제어 장치(100)의 외부 디바이스(고전압 배터리, 배터리, 모터 및 위치 센서)와 연결을 위한 커넥터를 포함할 수 있다.
구체적으로, 고전압부(110)에서 제1 연결부(111)는 고전압 배터리(200)로부터 고전압인 제1 전원을 입력받을 수 있다.
제1 필터(112)는 고전압부(110)와 연결될 수 있다. 제1 필터(112)는 EMC 필터를 포함할 수 있다. 제1 필터(112)는 고전압에 포함된 EMC(electromagnetic compatibility) 노이즈를 감소시킬 수 있다.
구동부(113)는 모터(300)와 연결되어 제1 전압을 모터(300)로 공급함으로써, 모터(300)를 구동할 수 있다. 구동부(113)는 게이트 드라이버(113a), 브리지 회로부(113b) 및 오류 검출부(113c)를 포함할 수 있다.
게이트 드라이버(113a)는 제어부(114)로부터 수신한 신호(펄스 변조 신호)로 스위칭을 수행하는 회로를 포함할 수 있다. 즉, 게이트 드라이버(113a)는 펄스 변조 신호(PWM 신호)가 출력 또는 단속하는 스위칭 회로를 포함할 수 있다. 실시예에서, 게이트 드라이버(113a)는 고전압 배터리(200)의 고전압 또는 제1 전압에 의해 구동되는 고전압 직접회로 게이트 드라이버를 포함할 수 있다.
브리지 회로부(113b)는 게이트 드라이버(113a)와 연결될 수 있다. 그리고 브리지 회로부(113b)는 게이트 드라이버(113a)으로부터 모터(300)의 구동을 위한 구동 수단일 수 있다. 브리지 회로부(113b)는 3상 풀 브리지(3-Phase Full Bridge) 회로를 포함할 수 있다. 또한, 브리지 회로부(113b)는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, 이하 'IGBT'라 함) 소자나 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, 이하 'FET'라 함) 소자로 구성될 수 있다.
예컨대, 구동부(113)의 하이 사이드(High Side) 및 로우 사이드(Low Side)에는 모두 N 채널 IGBT 소자를 이용한다.
하이브리드 등의 차량에서는 고전압 배터리(200)의 제1 전원을 이용하여 모터(300)를 구동하며, 브리지 회로부(113b)에 IGBT 소자를 구성함에 따라 고전압 스위칭에 대한 안전성을 높일 수 있다.
추가적으로, 위치 센서 또는 홀센서(500)는 모터(300) 내부에 구비된 로터(Rotor)의 위치에 따른 자기장의 변화를 감지하여 감지신호를 센서 연결부(118)를 통해 제어부(114)로 전달할 수 있다.
오류 검출부(113c)는 구동부(113)의 비동작, 오류 등을 검출할 수 있다. 이를 통해, 제어부(114) 또는 구동부(113)는 브리지 회로부(113b)의 전압이 미리 설정된 전압 이상의 전압인 경우 구동부(113)의 스위칭 동작을 중지할 수 있다.
그리고 구동부(113)는 노이즈 감소된 고전압을 제1 필터(112)로부터 입력받을 수 있다.
제어부(114)는 구동부(113)로 모터(300)의 구동을 위한 펄스 변조 신호를 송신할 수 있다.
제어부(114)는 통신부(125)를 통해 차량 내의 외부 장치 또는 메인 제어부(미도시됨)로부터의 명령에 따라 모터(300)를 구동할 수 있다. 즉, 오일 펌프의 목표 RPM이 수신되면 모터(300)의 구동을 위한 펄스 변조 신호(PWM 신호)를 출력하여 구동부(113)로 전달할 수 있다. 이에, 최종적으로 모터(300)가 구동할 수 있다.
다시 말해, 제어부(114)는 MCU, TCU와 같은 메인 제어부로부터 차량 엔진의 RPM 및 목표 RPM을 입력받을 수 있다. 그리고 제어부(114)는 입력받은 목표 RPM에 대응하는 PWM 신호로 출력함과 동시에, 제어부(114)는 구동부(113)의 출력과 연결된 감지소자(Shunt R)와 연결되어 실제 RPM에 대응하는 신호(예, 전류값)을 수신할 수 있다. 특히, 절연 소자 없이 제어부(114)는 구동부(113)의 출력과 연결된 감지소자와 직접 연결될 수 있다. 즉, 감지소자와 제어부(114) 사이에 절연 디바이스가 존재하지 않는다.
또한, 수신한 실제 RPM에 대응하는 신호를 통신부(125) 및 제1,2 절연부를 통해 메인 제어부로 전송할 수 있다.
나아가, 제어부(114)의 내부 제어 주기(Control Interval)는 일정한 시간 간격을 갖는 방식이나 시변(Time-Variant) 방식이 적용될 수 있다. 시변 방식의 경우, 모터(300)의 RPM와 반비례한다. 그리고 제어부(114)는 PID 제어를 통하여 증가되거나 또는 감소되도록 산출된 PWM 듀티(Duty, %)를 이용하여, 모터(300)가 목표 회전수에 도달하도록 피드백 제어를 실시함으로써 더욱 정확한 제어를 가능하게 할 수도 있다.
또한, 제어부(114)는 모터(300)의 위치를 검출하는 홀센서(500)로부터 전달되는 감지신호에 기초하여 모터(300)의 회전속도를 설정하고, 홀센서(500)의 이상발생 여부를 진단하며, 모터(300)의 정상 구동 여부를 판단할 수 있다.
즉, 제어부(114)는 통신부(125)를 메인 제어부로부터의 명령에 따라 모터(300)의 구동을 제어할 수 있다.
한편, 제어부(114)와 메인 제어부의 TCU 사이에는 CAN 통신 장애 발생시에도 통신이 가능하도록 하드 와이어를 이용한 TCU 연결선(도면 미도시)이 구비될 수 있다.
컨버터(115)는 변환부(133)와 연결될 수 있다. 변환부(133)에서 제2 전원(제2 전압)이 제3 전원(제3 전압)으로 승압된 경우, 컨버터(115)는 제3 전압을 소정의 전압 레벨(약, 5V)로 변환할 수 있다. 그리고 소정의 전압 레벨(약, 5V)는 제어부(114)로 제공될 수 있다.
제1 레귤레이터(116)는 변환부(133)와 연결될 수 있다. 이에, 제1 레귤레이터(116)는 변환부(133)로부터 출력된 제3 전압을 수신할 수 있다. 제3 전원의 전압레벨을 특정 전압 레벨(예, 5V)로 변환하여 제1 절연부(131), 제2 절연부(132) 등으로 출력할 수 있다. 나아가, 고전압부(110)는 센서 전압 공급부(119)를 포함할 수 있다. 센서 전압 공급부(119)는 변환부(133)와 연결되어 제3 전압을 특정 전압 레벨(예, 5V)로 변환하여 센서 연결부(118)로 공급할 수 있다. 그리고 센서 연결부(118)는 공급된 전압을 위치 센서(500)로 제공할 수 있다.
또한, 모터 연결부(117)는 구동부(113)로부터 출력된 전원(예, 삼상, U/V/W)를 수신할 수 있다. 그리고 모터 연결부(117)는 수신된 전원을 연결된 모터(300)로 공급할 수 있다. 이로써, 오일 펌프를 위한 모터 구동이 이루어질 수 있다.
또한, 저전압부(120)에서, 제2 연결부(121)는 제2 전원을 배터리(400)로부터 입력받을 수 있다. 이 때, 상술한 바와 같이 제2 전원은 제1 전원보다 작을 수 있다.
제2 필터(122)는 제2 연결부(121)와 연결될 수 있다. 제2 필터(122)는 EMC 필터를 포함할 수 있다. 제2 필터(122)는 제2 전원에 포함된 EMC(electromagnetic compatibility) 노이즈를 감소시킬 수 있다.
변환 제어부(123)는 제2 연결부(121) 또는 제2 필터(122)와 연결될 수 있다. 변환 제어부(123)는 펄스 폭 변조신호 컨트롤러(PWM controller)일 수 있다. 변환 제어부(123)는 변환부(133)와 연결되어 변환부(133)로 PWM 신호를 송신할 수 있다. 변환부(133)는 PWM 신호에 대응하여 승압을 수행할 수 있다.
제2 레귤레이터(124)는 제2 연결부(121) 또는 제2 필터(122)와 연결될 수 있다.
제2 레귤레이터(124)는 제2 전원을 수신하고, 이를 특정 전압 레벨(예, 5V)로 변환할 수 있다. 변환된 전압은 제2 레귤레이터(124)와 연결된 통신부(125)로 공급될 수 있다.
통신부(125)는 캔(CAN) 통신을 위한 소자로 이루어질 수 있다. 나아가, 통신부(125)는 외부의 메인 제어부와 제2 연결부(121)를 통해 통신을 수행할 수 있다. 나아가, 통신부(125)는 제1 절연부(131) 및 제2 절연부(132)와 연결되어 제어부(114)와 통신할 수 있다. 다시 말해, 통신부(125)는 제1 절연부(131) 및 제2 절연부(132)를 통해 제어부(114)와 외부 제어부 간의 통신을 수행할 수 있다.
제1 절연부(131)와 제2 절연부(132)는 고전압부(110)와 저전압부(120) 사이에 위치할 수 있다. 제1 절연부(131)와 제2 절연부(132)는 저전압부의 통신 신호를 고전압부(110)의 제어부로 전달할 수 있다. 또한, 제1 절연부(131)와 제2 절연부(132)는 저전압부의 통신 신호를 고전압부(110)의 제어부(114)로부터 수신할 수도 있다.
제1 절연부(131)와 제2 절연부(132)는 고전압부(110)와 저전압부(120)를 절연할 수 있다. 예컨대, 제1 절연부(131)와 제2 절연부(132)는 디지털 아이솔레이터(Digital Isolator)를 포함할 수 있다. 이에, 제1 절연부(131) 및 제2 절연부(132)는 고전압부(110)와 저전압부(12) 사이에서 CAN 통신 신호를 전달하는 절연 소자일 수 있다.
나아가, 제어부(114)는 제1 절연부(131) 및 제2 절연부(132)의 온/오프(on/off)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(114)는 제1 절연부(131) 및 제2 절연부(132) 중 어느 하나의 오동작 또는 고장이 검출되면, 제1 절연부(131) 및 제2 절연부(132) 중 다른 하나를 동작 시킬 수 있다. 나아가, 제어부(114)는 제1 절연부(131) 및 제2 절연부(132)가 모두 오동작 또는 고장이라고 판단된 경우 제1 절연부(131) 및 제2 절연부(132)를 모두 오프(off)할 수 있다.
실시예로, 제1 절연부(131)는 SPI 통신을 수행할 수 있다. 이에, 제2 절연부(132)의 고장 시, 제어부(114)는 제1 절연부(131)를 통해 제어부(114)의 상태 및 제2 절연부(132)의 상태(고장 여부 등)을 메인 제어부 또는 외부 장치로 전송할 수 있다.
제2 절연부(132)는 통신부(125)와 제어부(114)를 연결할 수 있다. 제2 절연부(132)는 CAN 통신을 수행할 수 있다. 제2 절연부(132)는 통신부(125)로부터 신호(CAN_TXD, CAN_RXD)를 송수신할 수 있다. 나아가, 제2 절연부(132)는 제어부(114)로부터 신호(CAN_TXD, CAN_RXD)를 송수신할 수 있다.
변환부(133)는 저전압부(120)와 고전압부(110) 사이에서 각 영역(저전압부와 고전압부) 사이를 절연하고 전압레벨만을 변환할 수 있다.
변환부(133)는 제2 전원(제2 전압)을 제3 전원(제3 전압)으로 승압할 수 있다. 그리고 변환부(133)는 고전압부(110)로 제3 전압을 제공할 수 있다. 다시 말해, 제3 전압은 고전압부(110)의 전원일 수 있다. 예컨대, 변환부(133)는 저전압부의 5V 전원을 15V의 전원으로 변환할 수 있다.
변환부(133)는 플라이백 컨버터(Flyback converter)를 포함할 수 있다. 이에, 고전압부(110)와 저전압부(120) 사이에는 통신을 위한 소자(제1,2 절연부)를 제외하고 전원을 위한 소자는 변환부(133)만이 존재한다.
이처럼, 고전압부(110)와 저전압부(120)에 배치되는 소자를 상술한 내용과 같이 적용함으로써, 추가적인 절연 소자(예, 직접회로(IC))가 필요없다. 다시 말해, 전력 효율이 개선될 수 있다. 또한, 고전압의 감압을 위한 큰 크기의 DC-DC 컨버터가 불필요해질 수 있다. 다시 말해, 소형화된 모터 제어 장치를 제공할 수 있다..
이와 같이, 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)는 상기 제1 전원 연결부, 상기 구동부, 및 상기 제어부는 상기 제1 전원을 입력받는 고전압부이고, 상기 제2 전원 연결부, 및 상기 통신부는 상기 제2 전원을 입력받는 저전압부인 구성을 통해 배터리(400)와 고전압 배터리(200) 간의 전압 차이에 따른 절연을 위한 이격 거리와 절연 소자의 배치를 최적으로 가져갈 수 있다. 즉, 본 발명은 상술한 고전압부와 저전압부에 각 소자를 배치함으로써, 하나의 전원 레벨을 변환하는 변환부를 통해 효율적이고 컴팩트한 모터 제어 장치를 제공할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 제1 전원을 입력받는 제1 전원 연결부;
    상기 제1 전원보다 작은 제2 전원을 입력받는 제2 전원 연결부;
    모터와 연결되어 상기 제1 전원을 공급하여 상기 모터를 구동하는 구동부;
    상기 구동부로 상기 모터의 구동을 위한 펄스 변조 신호를 송신하는 제어부; 및
    외부 장치와 신호를 송수신하는 통신부;를 포함하고,
    상기 제1 전원 연결부, 상기 구동부, 및 상기 제어부는 상기 제1 전원을 입력받는 고전압부이고,
    상기 제2 전원 연결부, 및 상기 통신부는 상기 제2 전원을 입력받는 저전압부인 모터 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고전압부와 상기 저전압부 사이에 배치되는 제1 절연부, 제2 절연부 및 변환부;를 포함하는 모터 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 절연부는 상기 통신부와 SPI통신을 수행하는 모터 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 절연부는 상기 통신부와 상기 제어부를 연결하는 모터 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 절연부 및 상기 제2 절연부의 온/오프를 제어하는 모터 제어 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 변환부는 상기 고전압부와 상기 저전압부를 절연하고 상기 제2 전원을 승압한 제3 전원을 상기 고전압부로 제공하는 모터 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 전원은 상기 구동부 제공되는 모터 제어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 고전압부는 상기 변환부와 연결되어 상기 제3 전압을 감압하는 컨버터, 레귤레이터 및 센서전원부;를 포함하는 모터 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 모터와 연결되는 브리지 회로부; 상기 브리지 회로부와 연결되는 게이트 드라이버;를 포함하고,
    상기 펄스 변조 신호는 상기 게이트 드라이버로 인가되는 모터 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고전압부와 상기 저전압부는 전기적으로 분리되는 모터 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 구동부의 출력과 연결된 감지소자와 연결되는 모터 제어 장치.
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