WO2020080869A1 - 인버터 모듈 및 이를 포함하는 전동압축기 - Google Patents

인버터 모듈 및 이를 포함하는 전동압축기 Download PDF

Info

Publication number
WO2020080869A1
WO2020080869A1 PCT/KR2019/013710 KR2019013710W WO2020080869A1 WO 2020080869 A1 WO2020080869 A1 WO 2020080869A1 KR 2019013710 W KR2019013710 W KR 2019013710W WO 2020080869 A1 WO2020080869 A1 WO 2020080869A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
circuit unit
circuit
inverter module
voltage circuit
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/013710
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김태형
강은석
박성준
송찬
신승환
임호빈
정민교
Original Assignee
한온시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020190125390A external-priority patent/KR20200044689A/ko
Application filed by 한온시스템 주식회사 filed Critical 한온시스템 주식회사
Priority to JP2021520970A priority Critical patent/JP7162130B2/ja
Priority to US17/286,732 priority patent/US11965684B2/en
Priority to DE112019005207.1T priority patent/DE112019005207T5/de
Priority to CN201980068810.1A priority patent/CN112956123A/zh
Publication of WO2020080869A1 publication Critical patent/WO2020080869A1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters

Definitions

  • the embodiment relates to an inverter module and an electric compressor including the same.
  • the inverter is a power conversion device that receives AC commercial power and converts it into DC (DC), then converts it back into AC to control the motor.
  • Inverters are used in various forms throughout the industry, including fans, pumps, elevators, transfer devices, and production lines.
  • the power conversion principle of a general-purpose inverter for general motor driving receives a 3-phase AC commercial power, converts it to DC through a rectifying circuit, stores it in a DC-link capacitor, and converts it to AC through an inverter.
  • the inverter module can be largely divided into a high voltage section and a low voltage section.
  • the high voltage section consists of elements for the operation power of the main IC (Integrated Circuit) and the motor operation power supply, and the low voltage section driven by the voltage of about 12V consists of communication elements for communicating with the vehicle and the controller area network (CAN).
  • the semiconductor switch elements for power mainly used in the high voltage part include an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a metal oxide silicon field effect transistor (MOSFET). IGBT can operate in the voltage range of 300V or higher, and is suitable for high-efficiency, high-speed power systems.
  • FIG. 1 is a view showing an example of an inverter module.
  • a high voltage circuit pattern 20 electrically connecting high voltage circuit units 12 and 13 and a low voltage circuit pattern 40 electrically connecting low voltage circuit units 31 and 32 cross each other. It is implemented in the form. Accordingly, noise coupling according to conductive emission (CE) occurs between the high voltage circuit pattern 20 and the low voltage circuit pattern 40, resulting in deterioration of electromagnetic compatibility (EMC). This can happen.
  • CE conductive emission
  • the separation between the low-voltage connector 31 and the low-voltage circuit unit 32 among the low-voltage circuit units may cause a problem that electromagnetic compatibility is deteriorated.
  • the 15 [V] voltage is increased as the parts not electrically connected among the elements 12 using the 15 [V] voltage and the elements 13 using the 3.3 [V] voltage of the high voltage circuit unit are close to each other. Noise coupling between the elements 12 to be used and the elements 13 using a voltage of 3.3 [V] may occur, resulting in deterioration of electromagnetic compatibility.
  • An embodiment is to provide an inverter module capable of reducing noise coupling occurring between a high voltage section and a low voltage section of the inverter module.
  • Inverter module is a high voltage circuit unit that generates an inverter control voltage and a motor driving voltage using a first DC voltage, a high voltage circuit pattern electrically connecting the high voltage circuit unit, than the first DC voltage
  • a low voltage circuit unit that communicates with an external device using a small second DC voltage, and a low voltage circuit pattern electrically connecting the low voltage circuit unit, wherein the high voltage circuit pattern and the low voltage circuit pattern are spaced apart.
  • the high voltage circuit pattern and the low voltage circuit pattern may be printed on a substrate, and a region in which the high voltage circuit pattern is printed on the substrate and a region in which the low voltage circuit pattern is printed may be separated from each other.
  • the high voltage circuit unit includes: a first circuit portion driven through a first DC voltage, a second circuit portion driven through a third DC voltage smaller than the first DC voltage, and a first circuit portion smaller than the third DC voltage.
  • 4 may include a third circuit unit driven through a DC voltage.
  • the first circuit unit may include a first SMPS generating the third DC voltage through a first DC voltage, and a plurality of switching elements converting the first DC voltage into the motor driving voltage through switching driving. have.
  • the second circuit unit may include a second SMPS generating the fourth DC voltage through the third DC voltage, and a gate driver controlling the plurality of switching elements through the third DC voltage.
  • the first circuit unit may include a processor that controls the gate driver through the fourth DC voltage and communicates with the low voltage circuit unit.
  • the first circuit part, the second circuit part, and the third circuit part may be disposed on the high voltage circuit pattern.
  • the first circuit part, the second circuit part, and the third circuit part may be sequentially arranged according to a current direction when driving the inverter.
  • the plurality of elements constituting the second circuit portion are sequentially arranged along the first direction, and the plurality of elements constituting the third circuit portion are along the second direction forming a predetermined angle with the first direction. It can be arranged sequentially.
  • the plurality of elements constituting the third circuit part may be sequentially arranged to be separated from the second circuit part along the second direction.
  • the low voltage circuit unit may include a connector unit receiving the second DC voltage, and a fourth circuit unit communicating with the external device through the second DC voltage.
  • the connector part and the fourth circuit part may be disposed on the low voltage circuit pattern.
  • the connector part and the fourth circuit part may be spaced apart and disposed so that the high voltage circuit pattern does not cross between the connector part and the fourth circuit part.
  • It may further include a transceiver for transmitting a signal between the high-voltage circuit unit and the low-voltage circuit unit.
  • the transceiver may include an insulating element that insulates between the high voltage circulating unit and the low voltage circuit unit.
  • the electric compressor according to the embodiment of the present invention includes the inverter module disclosed above.
  • electromagnetic compatibility of the inverter module may be improved.
  • FIG. 1 is a view showing an example of an inverter module.
  • FIG. 2 is a block diagram of an inverter module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a high voltage circuit unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a low voltage circuit unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing an inverter module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining the voltage supply flow of the inverter module according to an embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.
  • the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the first component may also be referred to as a second component.
  • FIG. 2 is a block diagram of an inverter module according to an embodiment of the present invention.
  • the inverter module according to the embodiment of the present invention may be a device that is disposed in a vehicle and supplies power to various parts such as a vehicle air conditioning device, but is not limited thereto.
  • the inverter module 100 includes a high voltage circuit unit 110, a high voltage circuit pattern 120, a low voltage circuit unit 130 and a low voltage circuit unit 140, The insulating element 150 may be further included.
  • the high voltage circuit unit 110 uses the first DC voltage to generate an inverter control voltage and a motor driving voltage. Specifically, the high voltage circuit unit 110 may generate a motor driving voltage and an inverter control voltage for generating the motor driving voltage using the first DC voltage applied from an external power source.
  • the external power source means a power source that supplies power from outside the inverter module.
  • the external power source may be a battery included in the vehicle.
  • the high voltage circuit unit 110 may receive a first DC voltage and include a plurality of elements for generating a motor driving voltage and an inverter control voltage. The plurality of elements may be grouped by function of the high voltage circuit unit 110.
  • the first DC voltage may mean a high voltage applied to the inverter module 100.
  • the first DC voltage may be a voltage greater than 15 [V].
  • the high voltage circuit pattern 120 electrically connects the high voltage circuit unit 110. Specifically, the high voltage circuit pattern 120 may electrically connect a plurality of elements included in the high voltage circuit unit 110 so that the high voltage circuit unit 110 performs a function.
  • the high voltage circuit pattern 120 may be implemented in a form printed on a substrate.
  • the low voltage circuit unit 130 uses a second DC voltage to communicate with an external device.
  • the external device may mean an apparatus disposed outside the inverter module.
  • the external device may be an on-board diagnostics (OBD) module mounted on a vehicle.
  • the low voltage circuit unit 130 may receive a second DC voltage and include a plurality of elements for performing communication with an external device. The plurality of elements may be grouped by function of the low voltage circuit unit 130.
  • the second DC voltage may mean a low voltage applied to the inverter module 100.
  • the second DC voltage may be smaller than the first DC voltage.
  • the second DC voltage may be a voltage of 12 [V].
  • the low voltage circuit pattern 140 electrically connects the low voltage circuit unit 130.
  • the low voltage circuit pattern 140 may electrically connect a plurality of elements included in the low voltage circuit unit 130 so that the low voltage circuit unit 130 performs a function.
  • the low voltage circuit pattern 140 may be implemented in a form printed on a substrate.
  • the transceiver 150 may transfer a signal between the high voltage circuit unit 110 and the low voltage circuit unit 130.
  • the transceiver 150 may be implemented as an insulating element so that electricity does not flow between the high voltage circulating unit 110 and the low voltage circuit unit 130.
  • the transceiver 150 may include an opto-coupler or photo coupler.
  • FIG. 3 is a block diagram of a high voltage circuit unit according to an embodiment of the present invention.
  • the high voltage circuit unit 110 may include a first circuit unit 111, a second circuit unit 112, and a third circuit unit 113.
  • the first circuit part 111, the second circuit part 112, and the third circuit part 113 may be classified according to the magnitude of the applied voltage.
  • the first circuit unit 111 may implement a predetermined function using the first DC voltage as an input voltage.
  • the first circuit unit 111 may generate a motor driving voltage and a third DC voltage through the first DC voltage.
  • the first circuit unit 111 may include a first switching mode power supply (SMPS) and a plurality of switching elements.
  • SMPS switching mode power supply
  • the first SMPS generates a third DC voltage smaller than the first DC voltage through the first DC voltage.
  • the first SMPS may be a circuit including a switching transistor.
  • the first SMPS may generate a third DC voltage through the first DC voltage by controlling an ON-OFF time ratio of the semiconductor switching transistor.
  • the third DC voltage may be a voltage of 15 [V].
  • the generated third DC voltage is applied to the second circuit unit 112.
  • the plurality of switching elements convert the first DC voltage to a motor driving voltage through switching driving.
  • the motor receiving the motor driving voltage may be a three-phase motor. Therefore, the motor driving voltage may be an AC voltage of three phases.
  • the plurality of switching devices may be implemented as at least one of an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET).
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • a plurality of switching elements can be implemented with six switching elements. When implemented as six switching elements, one of the three switching elements connected to the high side is turned on and one of the three switching elements connected to the low side is turned on to drive the first DC voltage. Convert to voltage.
  • the plurality of switching elements may generate a motor driving voltage by repeatedly turning on and off according to a predetermined rule.
  • the second circuit unit 112 may implement a predetermined function using the third DC voltage as an input voltage.
  • the second circuit unit 112 may generate a fourth DC voltage and control a switching element of the first circuit unit 111.
  • the second circuit unit 112 may include a second SMPS and a gate driver.
  • the second SMPS generates a fourth DC voltage smaller than the third DC voltage through the third DC voltage.
  • the second SMPS may be a circuit including a switching transistor or the like, and the fourth DC voltage may be generated through the third DC voltage by controlling an ON-OFF time ratio of the semiconductor switching transistor.
  • the fourth DC voltage may be a voltage of 3.3 [V]. The generated fourth DC voltage is applied to the third circuit unit 113.
  • the gate driver controls the plurality of switching elements through the third DC voltage.
  • the gate driver may include a first gate driver controlling a plurality of switching elements connected to the high side and a second gate driver controlling a plurality of switching elements connected to the low side.
  • the first gate driver and the second gate driver may generate a gate control signal through a third DC voltage and transfer the gate control signal to a plurality of switching elements included in the first circuit unit 111. Then, on / off operations of the plurality of switching elements may be controlled according to the gate control signal.
  • the third circuit unit 113 may implement a predetermined function using the fourth DC voltage as an input voltage.
  • the third circuit unit 113 may control the gate driver included in the second circuit unit 112 and communicate with the low voltage circuit unit 130. To this end, the third circuit unit 113 may include a processor.
  • the processor may control the gate driver through the fourth DC voltage and communicate with the low voltage circuit unit 130.
  • the processor may be a digital signal processor (DSP) implemented with an IC chip.
  • DSP digital signal processor
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a low voltage circuit unit according to an embodiment of the present invention.
  • the low voltage circuit unit 130 may include a connector unit 131 and a fourth circuit beam 132.
  • the connector unit 131 receives a second DC voltage.
  • the connector unit 131 may be connected to an external power supply supplying a second DC voltage through a cable.
  • the fourth circuit unit 132 communicates with an external device through a second DC voltage.
  • the fourth circuit unit 132 may communicate with the high voltage circuit unit 110.
  • the fourth circuit unit 132 may communicate with a processor included in the third circuit unit 113.
  • the fourth circuit unit 132 may include a communication element.
  • the fourth circuit unit 132 may include a communication element such as a CAN communication device or a communication microcomputer.
  • FIG. 5 is a view showing an inverter module according to an embodiment of the present invention.
  • the high voltage circuit pattern 120 and the low voltage circuit pattern 130 may be printed on a substrate.
  • the regions of the high voltage circuit pattern 120 and the regions of the low voltage circuit pattern 130 printed on the substrate are spaced apart from each other and are separated from each other. That is, the high voltage circuit pattern 120 and the low voltage circuit pattern 130 may not be electrically connected to each other.
  • the first circuit part 111, the second circuit part 112, and the third circuit part 113 included in the high voltage circuit unit 110 are disposed on the high voltage circuit pattern 120. Accordingly, the first circuit unit 111, the second circuit unit 112, and the third circuit unit 113 may be electrically connected by the high voltage circuit pattern 120.
  • the connector unit 131 and the fourth circuit unit 132 included in the low voltage circuit unit 130 are disposed on the low voltage circuit pattern 140. Accordingly, the connector unit 131 and the fourth circuit unit 132 may be electrically connected by the low voltage circuit pattern 140.
  • the arrangement structure of the high voltage circuit unit 110 will be described in detail.
  • the first circuit part 111, the second circuit part 112, and the third circuit part 113 are spaced apart from each other. At this time, the separation interval may vary depending on the size of the substrate 101 and the like.
  • the first circuit portion 111 may be disposed adjacent to the second circuit portion 112, and the second circuit portion 112 may be disposed adjacent to the third circuit portion 113.
  • the first circuit part 111 may be electrically connected to the second circuit part 112, and the second circuit part 112 may be electrically connected to the third circuit part 113. This electrical connection can be implemented by the high voltage circuit pattern 120.
  • the plurality of elements constituting the second circuit unit 112 may be sequentially arranged along the first direction. That is, the second SMPS and the gate driver of the second circuit unit 112 may be sequentially arranged along the first direction. Since the elements included in the second circuit part 112 are sequentially arranged along the first direction, the second circuit parts 112 may each have a shape extending in the first direction. Therefore, the first direction may be the longitudinal direction of the second circuit unit 112 shown in FIG. 5.
  • the plurality of elements constituting the third circuit unit 113 may be sequentially arranged along the second direction. That is, the processor of the third circuit unit 113 and other elements to which the fourth DC voltage is supplied may be sequentially arranged along the second direction. Since the elements included in the third circuit portion 113 are sequentially arranged along the second direction, the third circuit portion 113 may have a shape extending in the second direction. Therefore, the second direction may be the longitudinal direction of the third circuit unit 113 illustrated in FIG. 5.
  • the first direction and the second direction may form a predetermined angle with each other.
  • the first direction and the second direction may form an angle of 90 degrees to each other.
  • the predetermined angle may be designed such that one end of the second circuit part 112 and one end of the third circuit part 113 are as far as possible based on the structure of the inverter module 110.
  • the lower end of the second circuit unit 112 and the left end of the third circuit unit 113 are electrically connected to each other to transfer the third DC voltage.
  • the plurality of elements constituting the third circuit unit 113 are arranged from the left end to the right end, that is, in the second direction, and the plurality of elements sequentially arranged are moved from the left end to the right end with the second circuit unit 112. It can be arranged to increase the distance. Through this, noise coupling generated between the second circuit unit 112 and the third circuit unit 113, that is, coupling noise may be minimized.
  • the connector portion 131 is spaced apart from one side of the fourth circuit portion 132. At this time, the separation interval may be set in consideration of the size of the substrate 101 and the like.
  • the arrangement structure of the low voltage circuit unit 130 will be described in detail.
  • FIG. 6 is a view for explaining the voltage supply flow of the inverter module according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 6 indicates the direction of current flow.
  • the first DC voltage is the first SMPS 111-2 and the switching element (111-3).
  • the switching element 111-3 generates a motor driving voltage through switching driving, and supplies the generated motor driving voltage to the motor. Therefore, the switching element 111-3 can be connected to the motor.
  • the first SMPS 111-2 converts the first DC voltage into a third DC voltage and supplies it to the second circuit unit 112.
  • the second circuit unit 112 generates a fourth DC voltage through the third DC voltage, and supplies the fourth DC voltage to the third circuit unit 113.
  • the connector unit 131 of the low voltage circuit unit 130 receives the second DC voltage and then supplies the second DC voltage to the fourth circuit unit 132. That is, the first circuit unit 111, the second circuit unit 112, and the third circuit unit 113 may be sequentially arranged according to the current direction when driving the inverter.
  • the high voltage circuit pattern 120 in which the high voltage circuit unit 110 is disposed and the low voltage circuit pattern 140 in which the low voltage circuit unit 130 is disposed do not overlap with each other. It can be seen that the current flows through the high voltage circuit unit 110 and the low voltage circuit unit 130 do not overlap each other. Therefore, coupling noise generated between the current flowing through the low voltage circuit unit 130 and the current flowing through the high voltage circuit unit 110 can be greatly reduced.
  • the distance between the second circuit portion 112 and the other side opposite to the one side on which the current flows is disposed between the third circuit portion 113. Therefore, the coupling noise generated between the second circuit section 112 and the third circuit section 113 can be greatly reduced.
  • the inverter module according to the embodiment of the present invention may be provided in an electric compressor.
  • the electric compressor includes an inverter module according to an embodiment of the present invention, and may include a housing, a driving motor, and a compression unit.
  • the electric compressor supplies electric power to the drive motor through the inverter module according to the embodiment of the present invention, the drive motor transmits rotational driving force to the compression unit, and the compression unit compresses the refrigerant through the rotational driving force.
  • the housing forms the appearance of the electric compressor.
  • a space in which parts can be mounted may be formed inside the housing.
  • the housing may be embodied as a cylindrical shape with a central through, but is not limited thereto.
  • a drive motor may be provided on one side of the interior of the housing, and a compression unit may be provided on the other side of the interior of the housing.
  • the driving motor generates a rotational driving force.
  • the drive motor may include a stator and a rotor.
  • a rotating shaft may be coupled to the rotor.
  • the stator is a kind of electromagnet and can be fixedly installed in the housing by press fitting.
  • the stator may be formed of a stator core and a coil bundle wound around the stator core, but is not limited thereto.
  • the rotor is installed coaxially with the stator inside the stator.
  • the rotating shaft may be installed to rotate in conjunction with the rotor.
  • the compression unit may compress the refrigerant by receiving the rotational driving force of the driving motor.
  • the compression unit may include a fixed scroll and an orbiting scroll.
  • the fixed scroll is fixedly installed inside the compressor housing.
  • the orbiting scroll may gradually compress the refrigerant compression space formed between the fixed scroll while rotating with the rotor while being coupled to a part of the rotating shaft. That is, the refrigerant flowing into the compression space is compressed by the relative rotation of the fixed scroll and the orbiting scroll.

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈은 제1 직류 전압을 이용하여 인버터 제어 전압 및 모터 구동 전압을 생성하는 고전압 회로 유닛, 상기 고전압 회로 유닛을 전기적으로 연결하는 고전압 회로 패턴, 상기 제1 직류 전압보다 크기가 작은 제2 직류 전압을 이용하여 외부 디바이스와 통신하는 저전압 회로 유닛, 그리고 상기 저전압 회로 유닛을 전기적으로 연결하는 저전압 회로 패턴을 포함하되, 상기 고전압 회로 패턴과 상기 저전압 회로 패턴은 이격 배치된다.

Description

인버터 모듈 및 이를 포함하는 전동압축기
실시 예는 인버터 모듈 및 이를 포함하는 전동압축기에 관한 것이다.
인버터는 교류(AC) 상용전원을 입력 받아 직류(DC)로 변환 후 전동기 제어를 위해 다시 교류로 변환하여 전동기를 제어할 수 있는 전력 변환 장치이다. 인버터는 팬(Fan), 펌프, 엘리베이터, 이송장치, 생산라인 등 산업전반에 다양한 형태로 사용된다. 일반적인 모터 구동용 범용 인버터의 전력변환 원리는 3상 교류 상용전원을 입력 받아 정류회로를 거쳐 DC로 변환하고 DC-링크의 캐패시터에 저장한 후 인버터를 통하여 AC로 변환한다.
이러한 인버터 모듈은 크게 고전압부와 저전압부로 구분될 수 있다. 고전압부는 주요 IC(Integrated Circuit)의 동작 전원과 모터 동작 전원을 위한 소자들로 이루어져 있으며, 약 12V의 전압에 의해 구동되는 저전압부는 차량과 CAN(Controller Area Network) 통신을 하기 위한 통신용 소자들로 이루어져 있다. 고전압부에 주로 사용되는 전력용 반도체 스위치 소자로는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor) 등이 있다. IGBT는 300V 이상의 전압 영역에서 동작 가능하며, 고효율, 고속의 전력 시스템에 적합하다.
도 1은 인버터 모듈의 일례를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 인버터 모듈은 고전압 회로 유닛(12, 13)을 전기적으로 연결하는 고전압 회로 패턴(20)과 저전압 회로 유닛(31, 32)을 전기적으로 연결하는 저전압 회로 패턴(40)이 서로 교차되는 형태로 구현된다. 이에 따라, 고전압 회로 패턴(20)과 저전압 회로 패턴(40) 사이에 전도성 방출(conducted emission, CE)에 따른 노이즈 커플링(noise coupling)이 발생하여 전자기파 적합성(electromagnetic compatibility, EMC)이 악화되는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 저전압 회로 유닛 중 저전압 커넥터(31)와 저전압 회로부(32)의 이격 간격이 커짐으로써 전자기파 적합성이 악화되는 문제점이 발생할 수 있다.
뿐만 아니라, 고전압 회로 유닛 중 15[V] 전압을 이용하는 소자들(12)과 3.3[V] 전압을 이용하는 소자들(13) 중 전기적으로 연결되지 않는 부분이 서로 가까워짐에 따라 15[V] 전압을 이용하는 소자들(12)과 3.3[V] 전압을 이용하는 소자들(13)간 노이즈 커플링이 발생하여 전자기파 적합성이 악화되는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제10-2015-0108165호(2015.09.25. 공개)에 개시되어 있다.
실시 예는 인버터 모듈의 고전압부와 저전압부 사이에 발생하는 노이즈 커플링을 감소시킬 수 있는 인버터 모듈을 제공하기 위한 것이다.
실시 예에서 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 인버터 모듈은 제1 직류 전압을 이용하여 인버터 제어 전압 및 모터 구동 전압을 생성하는 고전압 회로 유닛, 상기 고전압 회로 유닛을 전기적으로 연결하는 고전압 회로 패턴, 상기 제1 직류 전압보다 크기가 작은 제2 직류 전압을 이용하여 외부 디바이스와 통신하는 저전압 회로 유닛, 그리고 상기 저전압 회로 유닛을 전기적으로 연결하는 저전압 회로 패턴을 포함하되, 상기 고전압 회로 패턴과 상기 저전압 회로 패턴은 이격 배치된다.
상기 고전압 회로 패턴 및 상기 저전압 회로 패턴은 기판에 인쇄되고, 상기 기판상에서 상기 고전압 회로 패턴이 인쇄된 영역과 상기 저전압 회로 패턴이 인쇄된 영역은 서로 분리될 수 있다.
상기 고전압 회로 유닛은, 제1 직류 전압을 통해 구동하는 제1 회로부, 상기 제1 직류 전압보다 크기가 작은 제3 직류 전압을 통해 구동하는 제2 회로부, 그리고 상기 제3 직류 전압보다 크기가 작은 제4 직류 전압을 통해 구동하는 제3 회로부를 포함할 수 있다.
상기 제1 회로부는, 제1 직류 전압을 통해 상기 제3 직류 전압을 생성하는 제1 SMPS, 그리고 스위칭 구동을 통해 상기 제1 직류 전압을 상기 모터 구동 전압으로 변환하는 복수의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
상기 제2 회로부는, 상기 제3 직류 전압을 통해 상기 제4 직류 전압을 생성하는 제2 SMPS, 그리고 상기 제3 직류 전압을 통해 상기 복수의 스위칭 소자를 제어하는 게이트 드라이버를 포함할 수 있다.
상기 제1 회로부는, 상기 제4 직류 전압을 통해 상기 게이트 드라이버를 제어하고 상기 저전압 회로 유닛과 통신하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 제1 회로부, 제2 회로부 및 제3 회로부는, 상기 고전압 회로 패턴 상에 배치될 수 있다.
상기 제1 회로부, 제2 회로부 및 제3 회로부는, 인버터 구동시 전류 방향에 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 제2 회로부를 구성하는 복수의 소자는, 제1 방향을 따라 순차적으로 배치되고, 상기 제3 회로부를 구성하는 복수의 소자는, 상기 제1 방향과 소정의 각도를 형성하는 제2 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 제3 회로부를 구성하는 복수의 소자는, 상기 제2 방향을 따라 상기 제2 회로부와 멀어지도록 순차 배치될 수 있다.
상기 저전압 회로 유닛은, 상기 제2 직류 전압을 입력받는 커넥터부, 그리고 상기 제2 직류 전압을 통해 상기 외부 디바이스와 통신하는 제4 회로부를 포함할 수 있다.
상기 커넥터부 및 상기 제4 회로부는, 상기 저전압 회로 패턴 상에 배치될 수 있다.
상기 커넥터부 및 상기 제4 회로부는, 이격 배치되고, 상기 커넥터부와 상기 제4 회로부 사이에 상기 고전압 회로 패턴이 교차하지 않도록 배치될 수 있다.
상기 고전압 회로 유닛과 상기 저전압 회로 유닛 사이에서 신호를 전달하는 트랜시버를 더 포함할 수 있다.
상기 트랜시버는, 고전압 회류 유닛과 상기 저전압 회로 유닛 사이를 절연하는 절연 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전동압축기는 상기에 개시된 인버터 모듈을 포함한다.
실시 예에 따르면, 인버터 모듈의 전자기파 적합성을 높일 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 인버터 모듈의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 회로 유닛의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저전압 회로 유닛의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈의 전압 공급 흐름을 설명하기 위한 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, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 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 2는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈의 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈은 차량에 배치되어 차량 공조 장치와 같은 다양한 부품에 전력을 공급하기 위한 장치일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈(100)은 고전압 회로 유닛(110), 고전압 회로 패턴(120), 저전압 회로 유닛(130) 및 저전압 회로 유닛(140)을 포함하며, 절연 소자(150)를 더 포함할 수 있다.
고전압 회로 유닛(110)은 제1 직류 전압에 이용하여 인버터 제어 전압 및 모터 구동 전압을 생성한다. 구체적으로, 고전압 회로 유닛(110)은 외부 전원으로부터 인가받은 제1 직류 전압을 이용하여 모터 구동 전압 및 모터 구동 전압을 생성하기 위한 인버터 제어 전압을 생성할 수 있다. 여기서, 외부 전원이란 인버터 모듈 외부에서 전력을 공급하는 전원을 의미한다. 예를 들어, 외부 전원은 차량에 포함된 배터리일 수 있다. 고전압 회로 유닛(110)은 제1 직류 전압을 공급 받고, 모터 구동 전압 및 인버터 제어 전압을 생성하기 위한 복수의 소자를 포함할 수 있다. 복수의 소자는 고전압 회로 유닛(110)의 기능별로 그룹핑될 수 있다. 그리고, 제1 직류 전압은 인버터 모듈(100)에 인가되는 고전압을 의미할 수 있다. 제1 직류 전압은 15[V]보다 큰 전압일 수 있다.
고전압 회로 패턴(120)은 고전압 회로 유닛(110)을 전기적으로 연결한다. 구체적으로, 고전압 회로 패턴(120)은 고전압 회로 유닛(110)이 기능을 수행하도록 고전압 회로 유닛(110)에 포함된 복수의 소자를 전기적으로 연결할 수 있다. 고전압 회로 패턴(120)은 기판 상에 인쇄된 형태로 구현될 수 있다.
저전압 회로 유닛(130)은 제2 직류 전압을 이용하여 외부 디바이스와 통신한다. 여기서, 외부 디바이스는 인버터 모듈 외부에 배치된 장치를 의미할 수 있다. 예를 들어, 외부 디바이스는 차량에 탑재된 OBD(On-Board Diagnostics) 모듈일 수 있다. 저전압 회로 유닛(130)은 제2 직류 전압을 공급받고, 외부 디바이스와 통신을 수행하기 위한 복수의 소자를 포함할 수 있다. 복수의 소자는 저전압 회로 유닛(130)의 기능별로 그룹핑될 수 있다. 그리고, 제2 직류 전압은 인버터 모듈(100)에 인가되는 저전압을 의미할 수 있다. 제2 직류 전압은 제1 직류 전압보다 크기가 작을 수 있다. 제2 직류 전압은 12[V] 크기의 전압일 수 있다.
다음으로, 저전압 회로 패턴(140)은 저전압 회로 유닛(130)을 전기적으로 연결한다. 구체적으로, 저전압 회로 패턴(140)은 저전압 회로 유닛(130)이 기능을 수행하도록 저전압 회로 유닛(130)에 포함된 복수의 소자를 전기적으로 연결할 수 있다. 저전압 회로 패턴(140)은 기판 상에 인쇄된 형태로 구현될 수 있다.
다음으로, 트랜시버(150)는 고전압 회로 유닛(110)과 저전압 회로 유닛(130) 사이에서 신호를 전달할 수 있다. 이때, 트랜시버(150)는 고전압 회류 유닛(110)과 저전압 회로 유닛(130) 사이에 전기가 흐르지 않도록 절연 소자로 구현될 수 있다. 예를 들어, 트랜시버(150)는 옵토커플러(opto-coupler)나 포토커플러(photo coupler)를 포함할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈은 고전압 회로 유닛(110)과 저전압 회로 유닛(130) 사이에 발생하는 결합 잡음(coupling noise)을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고전압 회로 유닛의 구성도이다.
도 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 고전압 회로 유닛(110)은 제1 회로부(111), 제2 회로부(112) 및 제3 회로부(113)를 포함할 수 있다. 제1 회로부(111), 제2 회로부(112) 및 제3 회로부(113)는 인가되는 전압의 크기에 따라 구분될 수 있다.
우선, 제1 회로부(111)는 제1 직류 전압을 입력 전압으로 하여 소정의 기능을 구현할 수 있다. 제1 회로부는(111)는 제1 직류 전압을 통해 모터 구동 전압 및 제3 직류 전압을 생성할 수 있다. 이를 위해, 제1 회로부(111)는 제1 SMPS(switching mode power supply) 및 복수의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 SMPS는 제1 직류 전압을 통해 제1 직류 전압보다 크기가 작은 제3 직류 전압을 생성한다. 이때, 제1 SMPS는 스위칭 트랜지스터 등을 포함하는 회로일 수 있다. 제1 SMPS는 반도체 스위칭 트랜지스터의 온-오프(ON-OFF) 시간 비율을 제어함으로써 제1 직류 전압을 통해 제3 직류 전압을 생성할 수 있다. 여기서, 제3 직류 전압은 15[V] 크기의 전압일 수 있다. 생성된 제3 직류 전압은 제2 회로부(112)에 인가된다.
다음으로, 복수의 스위칭 소자는 스위칭 구동을 통해 제1 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환한다. 이때, 모터 구동 전압을 공급받는 모터는 3상 모터일 수 있다. 따라서, 모터 구동 전압은 3상의 교류 전압일 수 있다. 복수의 스위칭 소자는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT) 또는 금속 산화 반도체 전계 효과 트랜지시터(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor, MOSFET) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 예를 들어, 복수의 스위칭 소자는 6개의 스위칭 소자로 구현될 수 있다. 6개의 스위칭 소자로 구현될 경우, 하이사이드(high side)에 연결된 3개의 스위칭 소자 중 하나가 턴온되고 로우사이드(low side)에 연결된 3개의 스위칭 소자 중 하나가 턴온됨으로써 제1 직류 전압을 모터 구동 전압으로 변환한다. 이때, 동일한 상(phase)의 스위치가 동시에 턴온 될 경우 모터에 전압이 인가되지 않으므로, 서로 다른 상에 위치한 스위치가 턴온 될 수 있다. 이와 같이, 복수의 스위칭 소자는 소정의 규칙에 따라 턴온 및 턴오프를 반복하여 모터 구동 전압을 생성할 수 있다.
제2 회로부(112)는 제3 직류 전압을 입력 전압으로 하여 소정의 기능을 구현할 수 있다. 제2 회로부(112)는 제4 직류 전압을 생성하고, 제1 회로부(111)의 스위칭 소자를 제어할 수 있다. 이를 위해, 제2 회로부(112)는 제2 SMPS 및 게이트 드라이버를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제2 SMPS는 제3 직류 전압을 통해 제3 직류 전압 보다 크기가 작은 제4 직류 전압을 생성한다. 이때, 제2 SMPS는 스위칭 트랜지스터 등을 포함하는 회로일 수 있으며, 반도체 스위칭 트랜지스터의 온-오프(ON-OFF) 시간 비율을 제어하여 제3 직류 전압을 통해 제4 직류 전압을 생성할 수 있다. 여기서, 제4 직류 전압은 3.3[V] 크기의 전압일 수 있다. 생성된 제4 직류 전압은 제3 회로부(113)에 인가된다.
다음으로, 게이트 드라이버는 제3 직류 전압을 통해 복수의 스위칭 소자를 제어한다. 게이트 드라이버는 하이사이드에 연결된 복수의 스위칭 소자를 제어하는 제1 게이트 드라이버와 로우사이드에 연결된 복수의 스위칭 소자를 제어하는 제2 게이트 드라이버를 포함할 수 있다. 제1 게이트 드라이버 및 제2 게이트 드라이버는 제3 직류 전압을 통해 게이트 제어 신호를 생성하여 제1 회로부(111)에 포함된 복수의 스위칭 소자로 전달할 수 있다. 그러면, 게이트 제어 신호에 따라 복수의 스위칭 소자의 온오프 동작이 제어될 수 있다.
제3 회로부(113)는 제4 직류 전압을 입력 전압으로 하여 소정의 기능을 구현할 수 있다. 제3 회로부(113)는 제2 회로부(112)에 포함된 게이트 드라이버를 제어하고, 저전압 회로 유닛(130)과 통신할 수 있다. 이를 위해, 제3 회로부(113)는 프로세서를 포함할 수 있다.
프로세서는 제4 직류 전압을 통해 게이트 드라이버를 제어하고, 저전압 회로 유닛(130)과 통신할 수 있다. 프로세서는 IC 칩으로 구현되는 디지털 신호 처리 장치(Digital Signal Processor, DSP)일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저전압 회로 유닛의 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 저전압 회로 유닛(130)은 커넥터부(131) 및 제4 회로보(132)를 포함할 수 있다.
커넥터부(131)는 제2 직류 전압을 입력받는다. 커넥터부(131)는 제2 직류 전압을 공급하는 외부 전원과 케이블을 통해 연결될 수 있다.
제4 회로부(132)는 제2 직류 전압을 통해 외부 디바이스와 통신한다. 뿐만 아니라, 제4 회로부(132)는 고전압 회로 유닛(110)과 통신할 수 있다. 구체적으로, 제4 회로부(132)는 제3 회로부(113)에 포함된 프로세서와 통신을 수행할 수 있다. 이를 위해, 제4 회로부(132)는 통신 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제4 회로부(132)는 CAN 통신기나 통신용 마이컴과 같은 통신 소자를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 고전압 회로 패턴(120)과 저전압 회로 패턴(130)은 기판 상에 인쇄될 수 있다. 기판 상에 인쇄된 고전압 회로 패턴(120)의 영역과 저전압 회로 패턴(130)의 영역은 서로 이격되며 배치되며 서로 분리된다. 즉, 고전압 회로 패턴(120)과 저전압 회로 패턴(130)은 서로 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
고전압 회로 유닛(110)에 포함된 제1 회로부(111), 제2 회로부(112) 및 제3 회로부(113)는 고전압 회로 패턴(120) 상에 배치된다. 이에 따라, 제1 회로부(111), 제2 회로부(112) 및 제3 회로부(113)는 고전압 회로 패턴(120)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
저전압 회로 유닛(130)에 포함된 커넥터부(131) 및 제4 회로부(132)는 저전압 회로 패턴(140) 상에 배치된다. 이에 따라, 커넥터부(131) 및 제4 회로부(132)는 저전압 회로 패턴(140)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
고전압 회로 유닛(110)의 배치 구조에 대해 구체적으로 살펴본다.
도 5에 도시된 것처럼, 제1 회로부(111), 제2 회로부(112) 및 제3 회로부(113)는 서로 이격 배치된다. 이때, 이격 간격은 기판(101)의 크기 등에 따라 달라질 수 있다. 제1 회로부(111)는 제2 회로부(112)에 인접하여 배치되고, 제2 회로부(112)는 제3 회로부(113)에 인접하여 배치될 수 있다. 제1 회로부(111)는 제2 회로부(112)와 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 회로부(112)는 제3 회로부(113)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 전기적 연결은 고전압 회로 패턴(120)에 의해 구현될 수 있다.
제2 회로부(112)를 구성하는 복수의 소자는 제1 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 즉, 제2 회로부(112)의 제2 SMPS 및 게이트 드라이버는 제1 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 제2 회로부(112)에 포함된 소자들이 제1 방향을 따라 순차적으로 배치되므로, 제2 회로부(112)는 각각 제1 방향으로 길어지는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제1 방향은 도 5에 도시된 제2 회로부(112)의 길이 방향일 수 있다.
제3 회로부(113)를 구성하는 복수의 소자는 제2 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 즉, 제3 회로부(113)의 프로세서 및 기타 제4 직류 전압이 공급되는 소자들은 제2 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 제3 회로부(113)에 포함된 소자들이 제2 방향을 따라 순차적으로 배치되므로, 제3 회로부(113)는 제2 방향으로 길어지는 형상을 가질 수 있다. 따라서, 제2 방향은 도 5에 도시된 제3 회로부(113)의 길이 방향일 수 있다.
제1 방향과 제2 방향은 서로 소정의 각도를 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 것처럼, 제1 방향과 제2 방향은 서로 90도의 각도를 형성할 수 있다. 하지만, 이는 일례로서, 제한되지 않는다. 다만, 소정의 각도는 인버터 모듈(110)의 구조에 기초하여 제2 회로부(112)의 일단과 제3 회로부(113)의 일단이 최대한 멀어지도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 제2 회로부(112)의 하부단과 제3 회로부(113)의 좌측단은 서로 전기적으로 연결되어 제3 직류 전압이 전달될 수 있다. 제3 회로부(113)를 구성하는 복수의 소자는 좌측단에서부터 우측단으로, 즉 제2 방향에 따라 배치되는데, 순차 배치된 복수의 소자들은 좌측단에서 우측단으로 갈수록 제2 회로부(112)와의 거리가 멀어지도록 배치될 수 있다. 이를 통해, 제2 회로부(112) 및 제3 회로부(113) 사이에 발생하는 노이즈 커플링(noise coupling), 즉 결합 잡음을 최소화할 수 있다.
그리고, 커넥터부(131)는 제4 회로부(132)의 일측에 인접하여 이격 배치된다. 이때, 이격 간격은 기판(101)의 크기 등을 고려하여 설정될 수 있다.
저전압 회로 유닛(130)의 배치 구조에 대해 구체적으로 살펴본다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈의 전압 공급 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 화살표는 전류의 흐름 방향을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 우선, 고전압 회로 유닛(110)의 축전 소자(111-1)가 외부 전원으로부터 제1 직류 전압을 인가받으면, 제1 직류 전압은 제1 SMPS(111-2) 및 스위칭 소자(111-3)에 각각 인가된다. 스위칭 소자(111-3)는 스위칭 구동을 통해 모터 구동 전압을 생성하고, 생성된 모터 구동 전압을 모터에 공급한다. 따라서, 스위칭 소자(111-3)는 모터와 연결될 수 있다. 그리고, 제1 SMPS(111-2)는 제1 직류 전압을 제3 직류 전압으로 변환하여 제2 회로부(112)에 공급한다. 그러면, 제2 회로부(112)는 제3 직류 전압을 통해 제4 직류 전압을 생성하고, 제4 직류 전압을 제3 회로부(113)에 공급한다. 그리고, 저전압 회로 유닛(130)의 커넥터부(131)는 제2 직류 전압을 공급받은 후 제4 회로부(132)로 제2 직류 전압을 공급한다. 즉, 제1 회로부(111), 제2 회로부(112) 및 제3 회로부(113)는 인버터 구동시 전류 방향에 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
도 6에서 나타난 직류 전압 공급에 따른 전류 방향을 살펴보면, 고전압 회로 유닛(110)이 배치된 고전압 회로 패턴(120)과 저전압 회로 유닛(130)이 배치된 저전압 회로 패턴(140)이 서로 겹치지 않아, 고전압 회로 유닛(110)과 저전압 회로 유닛(130)에 흐르는 전류 흐름이 서로 겹치지 않는 것을 알 수 있다. 그러므로, 저전압 회로 유닛(130)에 흐르는 전류와 고전압 회로 유닛(110)에 흐르는 전류 사이에 발생하는 커플링 노이즈를 크게 저감시킬 수 있다.
또한, 제2 회로부(112)와 제3 회로부(113) 사이에 전류가 흐르는 일측에 대향하는 다른 일측 사이의 간격이 멀게 배치된 것을 알 수 있다. 따라서, 제2 회로부(112)와 제3 회로부(113) 사이에 발생하는 커플링 노이즈를 크게 저감시킬 수 있다.
또한, 커넥터부(131)와 제4 회로부(132)를 서로 인접하여 배치함으로써 전류 이동에 따라 발생하는 커플링 노이즈를 크게 저감시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈은 전동압축기에 구비될 수 있다. 전동압축기는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈을 포함하며, 하우징, 구동모터 및 압축부를 포함할 수 있다. 전동압축기는 본 발명의 실시예에 따른 인버터 모듈을 통해 구동모터에 전력을 공급하고, 구동모터는 회전 구동력을 압축부에 전달하며, 압축부는 회전 구동력을 통해 냉매를 압축한다.
하우징은 전동압축기의 외관을 형성한다. 하우징 내부에는 부품이 실장될 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징은 중앙이 관통된 원통 형상으로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 하우징의 내부의 일측에는 구동모터가 구비될 수 있고, 하우징의 내부의 타측에는 압축부가 구비될 수 있다.
구동모터는 회전 구동력을 발생시킨다. 구동모터는 고정자와 회전자를 포함할 수 있다. 회전자에는 회전축이 결합될 수 있다. 고정자는 일종의 전자석으로 하우징의 내부에 압입에 의해 고정 설치될 수 있다. 고정자는 고정자 코어와 고정자 코어에 권선되는 코일 다발로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 회전자는 고정자의 안쪽에 고정자와 동축으로 설치된다. 회전축이 회전자와 연동하여 회전될 수 있도록 설치될 수 있다.
압축부는 구동모터의 회전 구동력을 전달받아 냉매를 압축할 수 있다. 압축부는 고정 스크롤과 선회 스크롤을 포함할 수 있다. 고정 스크롤은 압축기 하우징의 내부에 고정 설치된다. 선회 스크롤은 회전축의 일부에 결합된 상태로 회전자와 함께 회전하면서 고정 스크롤과의 사이에 형성된 냉매 압축공간을 점진적으로 압축시킬 수 있다. 즉, 고정 스크롤과 선회 스크롤의 상대회전에 의해 압축공간으로 유입된 냉매가 압축되게 된다.
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 (16)

  1. 제1 직류 전압을 이용하여 인버터 제어 전압 및 모터 구동 전압을 생성하는 고전압 회로 유닛,
    상기 고전압 회로 유닛을 전기적으로 연결하는 고전압 회로 패턴,
    상기 제1 직류 전압보다 크기가 작은 제2 직류 전압을 이용하여 외부 디바이스와 통신하는 저전압 회로 유닛, 그리고
    상기 저전압 회로 유닛을 전기적으로 연결하는 저전압 회로 패턴을 포함하되,
    상기 고전압 회로 패턴과 상기 저전압 회로 패턴은 이격 배치되는 인버터 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 회로 패턴 및 상기 저전압 회로 패턴은 기판에 인쇄되고,
    상기 기판상에서 상기 고전압 회로 패턴이 인쇄된 영역과 상기 저전압 회로 패턴이 인쇄된 영역은 서로 분리되는 인버터 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 회로 유닛은,
    제1 직류 전압을 통해 구동하는 제1 회로부,
    상기 제1 직류 전압보다 크기가 작은 제3 직류 전압을 통해 구동하는 제2 회로부, 그리고
    상기 제3 직류 전압보다 크기가 작은 제4 직류 전압을 통해 구동하는 제3 회로부를 포함하는 인버터 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 회로부는,
    제1 직류 전압을 통해 상기 제3 직류 전압을 생성하는 제1 SMPS, 그리고
    스위칭 구동을 통해 상기 제1 직류 전압을 상기 모터 구동 전압으로 변환하는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 인버터 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 회로부는,
    상기 제3 직류 전압을 통해 상기 제4 직류 전압을 생성하는 제2 SMPS, 그리고
    상기 제3 직류 전압을 통해 상기 복수의 스위칭 소자를 제어하는 게이트 드라이버를 포함하는 인버터 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 회로부는,
    상기 제4 직류 전압을 통해 상기 게이트 드라이버를 제어하고 상기 저전압 회로 유닛과 통신하는 프로세서를 포함하는 인버터 모듈.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 회로부, 제2 회로부 및 제3 회로부는,
    상기 고전압 회로 패턴 상에 배치되는 인버터 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 회로부, 제2 회로부 및 제3 회로부는,
    인버터 구동시 전류 방향에 따라 순차적으로 배치되는 인버터 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 회로부를 구성하는 복수의 소자는, 제1 방향을 따라 순차적으로 배치되고,
    상기 제3 회로부를 구성하는 복수의 소자는, 상기 제1 방향과 소정의 각도를 형성하는 제2 방향을 따라 순차적으로 배치되는 인버터 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 회로부를 구성하는 복수의 소자는,
    상기 제2 방향을 따라 상기 제2 회로부와 멀어지도록 순차 배치되는 인버터 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 저전압 회로 유닛은,
    상기 제2 직류 전압을 입력받는 커넥터부, 그리고
    상기 제2 직류 전압을 통해 상기 외부 디바이스와 통신하는 제4 회로부를 포함하는 인버터 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 커넥터부 및 상기 제4 회로부는,
    상기 저전압 회로 패턴 상에 배치되는 인버터 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 커넥터부 및 상기 제4 회로부는,
    이격 배치되고, 상기 커넥터부와 상기 제4 회로부 사이에 상기 고전압 회로 패턴이 교차하지 않도록 배치되는 인버터 모듈.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 회로 유닛과 상기 저전압 회로 유닛 사이에서 신호를 전달하는 트랜시버를 더 포함하는 인버터 모듈.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 트랜시버는,
    고전압 회류 유닛과 상기 저전압 회로 유닛 사이를 절연하는 절연 소자를 포함하는 인버터 모듈.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 인버터 모듈을 포함하는 전동압축기.
PCT/KR2019/013710 2018-10-19 2019-10-18 인버터 모듈 및 이를 포함하는 전동압축기 WO2020080869A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021520970A JP7162130B2 (ja) 2018-10-19 2019-10-18 インバーターモジュールおよびこれを含む電動圧縮機
US17/286,732 US11965684B2 (en) 2018-10-19 2019-10-18 Inverter module and electric compressor comprising same
DE112019005207.1T DE112019005207T5 (de) 2018-10-19 2019-10-18 Invertermodul und diesen enthaltender elektrischer kompressor
CN201980068810.1A CN112956123A (zh) 2018-10-19 2019-10-18 逆变器模块和包括该逆变器模块的电动压缩机

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20180125391 2018-10-19
KR10-2018-0125391 2018-10-19
KR10-2019-0125390 2019-10-10
KR1020190125390A KR20200044689A (ko) 2018-10-19 2019-10-10 인버터 모듈 및 이를 포함하는 전동압축기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020080869A1 true WO2020080869A1 (ko) 2020-04-23

Family

ID=70284758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2019/013710 WO2020080869A1 (ko) 2018-10-19 2019-10-18 인버터 모듈 및 이를 포함하는 전동압축기

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020080869A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7413930B2 (ja) 2020-06-02 2024-01-16 株式会社アイシン 電力変換器用の基板

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6012915B2 (ja) * 1973-05-10 1985-04-04 エス、カ、エム ペンキまたはこれに類似する物の吹付け装置
JP2012065431A (ja) * 2010-09-15 2012-03-29 Aisin Aw Co Ltd インバータ装置
JP2014033531A (ja) * 2012-08-03 2014-02-20 Hitachi Automotive Systems Ltd Ｄｃｄｃコンバータ
JP2016181989A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 三菱重工オートモーティブサーマルシステムズ株式会社 電力変換用回路基板及び電動圧縮機
US20180076718A1 (en) * 2015-08-31 2018-03-15 Delta Electronics, Inc. Power module

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6012915B2 (ja) * 1973-05-10 1985-04-04 エス、カ、エム ペンキまたはこれに類似する物の吹付け装置
JP2012065431A (ja) * 2010-09-15 2012-03-29 Aisin Aw Co Ltd インバータ装置
JP2014033531A (ja) * 2012-08-03 2014-02-20 Hitachi Automotive Systems Ltd Ｄｃｄｃコンバータ
JP2016181989A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 三菱重工オートモーティブサーマルシステムズ株式会社 電力変換用回路基板及び電動圧縮機
US20180076718A1 (en) * 2015-08-31 2018-03-15 Delta Electronics, Inc. Power module

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7413930B2 (ja) 2020-06-02 2024-01-16 株式会社アイシン 電力変換器用の基板

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012018206A2 (ko) 전기자동차의 배터리 제어장치 및 그 제어방법
CN1268190C (zh) 模块结构的变流器单元
US7978468B2 (en) Power converter
WO2018038339A1 (ko) 클러스터 조립체 및 이를 포함하는 전동식 압축기
EP1968185B1 (en) Methods and systems for operating direct current motors
CN109927588B (zh) 对具有至少两个充电点的车辆充电的充电站的变压器装置
WO2016122244A1 (ko) 단일체의 집중형 소형 용접기
WO2020080869A1 (ko) 인버터 모듈 및 이를 포함하는 전동압축기
WO2020004820A1 (ko) 전기자동차용 순환 충전 시스템
WO2022164035A1 (ko) 전기차 충전 장치
WO2020175749A1 (ko) 전동기 구동장치
WO2019041915A1 (zh) 电机及压缩机
RU91696U1 (ru) Трехфазный преобразователь частоты и напряжения для тепловоза
CN114640266A (zh) 一种电机驱动系统及车辆
WO2020032537A1 (ko) 유무선 통합 전력 수신 시스템
WO2018103123A1 (zh) 四象限功率模块
KR20200044689A (ko) 인버터 모듈 및 이를 포함하는 전동압축기
WO2012128441A1 (ko) 급속 충전용 전원 장치
WO2021132942A1 (ko) 관통형 에어터널을 포함하는 파워서플라이
WO2021020638A1 (ko) 인버터-충전기 통합 장치 및 이를 제어하는 제어방법
WO2014200193A1 (ko) 양방향 전력 변환 장치
WO2016186087A1 (ja) コンデンサモジュール
WO2021096297A1 (ko) 기능별 모듈형 인버터시스템
WO2022119169A1 (ko) 전동식 오일 펌프의 통합 제어 전력변환장치
CN219437410U (zh) 电梯控制驱动设备以及电梯设备

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19874068

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021520970

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19874068

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1