KR102512196B1 - Inverter system for vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 인버터 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 듀얼 인버터를 기반으로 다양한 모드의 모터 구동, 양방향 DC 충전 및 AC 충전이 가능한 차량용 인버터 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle inverter system, and more particularly, to a vehicle inverter system capable of driving a motor in various modes, bidirectional DC charging, and AC charging based on a dual inverter.
일반적으로 친환경 차량은 배터리에 저장된 에너지로 모터를 구동시켜 차량의 구동출력을 발생시킨다.In general, an eco-friendly vehicle drives a motor with energy stored in a battery to generate driving output of the vehicle.
친환경 차량은 배터리의 직류 전기에너지를 이용하여 교류모터의 구동출력을 발생시킨다. 또한, 친환경 차량은 친환경 차량의 운동에너지로 교류모터의 회생제동 출력을 발생시켜 직류 전력으로 배터리를 충전한다. 이를 위해, 친환경 차량은 인버터와 같은 전력변환장치를 사용하거나, DC 혹은 AC 충전기로 배터리를 충전하기 위해 고전압 DC/DC 컨버터와 AC 온보드 차저(On board charger;OBC)를 추가적으로 장착한다. An eco-friendly vehicle generates driving output of an AC motor by using direct current electric energy of a battery. In addition, the eco-friendly vehicle generates a regenerative braking output of an AC motor with kinetic energy of the eco-friendly vehicle to charge the battery with DC power. To this end, the eco-friendly vehicle uses a power conversion device such as an inverter or additionally mounts a high voltage DC/DC converter and an AC on board charger (OBC) to charge the battery with a DC or AC charger.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2015-0031828호(2015.03.25. 공개, 이중 인버터 시스템 및 그 제어 방법)에 개시되어 있다.The background art of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2015-0031828 (published on March 25, 2015, dual inverter system and its control method).
종래의 친환경 차량에 장착되는 배터리, 모터, 인버터, 고전압 DC/DC 컨버터, AC 온보드 차져 등의 고전압 부품들은 가격이 고가이며, 시스템 부피와 복잡도를 증가시킨다. 게다가, 시스템 간 전기적인 연결을 위해 적용되는 고전압 케이블도 시스템 가격 및 무게 증가를 초래한다. High-voltage components such as batteries, motors, inverters, high-voltage DC/DC converters, and AC on-board chargers installed in conventional eco-friendly vehicles are expensive and increase system volume and complexity. In addition, high-voltage cables used for electrical connection between systems also increase system cost and weight.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 듀얼 인버터를 기반으로 다양한 모드의 모터 구동, 양방향 DC 충전 및 AC 충전이 가능하도록 한 차량용 인버터 시스템을 제공하는 것이다. The present invention has been devised to improve the above problems, and an object according to an aspect of the present invention is to provide a vehicle inverter system capable of driving motors in various modes, bidirectional DC charging and AC charging based on a dual inverter will be.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 인버터 시스템은 전력 제어를 위한 복수 개의 스위칭 소자를 구비하는 제1 인버터; 전력 제어를 위한 복수 개의 스위칭 소자를 구비하는 제2 인버터; 복수 개의 스위칭 소자가 하이 사이드 스위칭 소자 또는 로우 사이드 스위칭 소자로 배치되고 상기 제2 인버터와 연계하여 외부의 충전기로부터 공급되거나 배터리로부터 공급되는 전력을 제어하는 보조 전력 제어부; 상기 충전기로부터 공급되는 전력을 상기 보조 전력 제어부에 공급하는 충전 소켓 스위칭부; 및 동작모드에 따라 상기 충전 소켓 스위칭부, 상기 제1 인버터, 상기 제2 인버터 및 상기 보조 전력 제어부 중 적어도 하나를 제어하여 배터리의 전력을 모터에 공급하거나 상기 충전기로부터 공급된 전력을 상기 배터리에 공급하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.Vehicle inverter system according to an aspect of the present invention includes a first inverter having a plurality of switching elements for power control; A second inverter having a plurality of switching elements for power control; an auxiliary power control unit in which a plurality of switching elements are disposed as high-side switching elements or low-side switching elements and controls power supplied from an external charger or battery in association with the second inverter; a charging socket switching unit supplying power supplied from the charger to the auxiliary power control unit; and controlling at least one of the charging socket switching unit, the first inverter, the second inverter, and the auxiliary power controller according to an operation mode to supply power from the battery to the motor or to supply power from the charger to the battery. It is characterized in that it comprises a processor to.
본 발명의 상기 동작모드는 상기 배터리로부터 인가되는 전력을 상기 제1 인버터를 통해 변환하여 상기 모터를 동작시키는 단일 인버터 모터 구동 모드, 상기 배터리로부터 인가되는 전력을 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터를 통해 변환하여 상기 모터를 동작시키는 듀얼 인버터 모터 구동 모드, 상기 배터리의 용량과 상기 충전기의 용량이 서로 상이한 경우 상기 충전기로부터 인가되는 직류전력을 상기 배터리의 용량에 따라 변환하여 상기 배터리를 충전시키는 DC 충전 모드, 상기 배터리의 용량과 상기 충전기의 용량이 동일한 경우 상기 충전기로부터 인가되는 직류전력으로 상기 배터리를 충전시키는 DC 충전 바이패스 모드, 및 상기 충전기로부터 공급되는 교류전력을 변환하여 상기 배터리를 충전시키는 AC 충전모드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.The operation mode of the present invention is a single inverter motor driving mode in which power supplied from the battery is converted through the first inverter to operate the motor, and power supplied from the battery is used to drive the first inverter and the second inverter. A dual inverter motor driving mode in which the motor is operated by converting the DC power to the battery, and DC charging in which the DC power applied from the charger is converted according to the capacity of the battery to charge the battery when the capacity of the battery and the charger are different from each other. mode, a DC charging bypass mode for charging the battery with DC power applied from the charger when the capacity of the battery and the capacity of the charger are the same, and an AC charging the battery by converting AC power supplied from the charger. Characterized in that it includes at least one of the charging modes.
본 발명은 상기 충전기로부터 공급되는 전력의 리플을 감쇠시키는 리플 감쇠부를 더 특징으로 한다.The present invention is further characterized by a ripple attenuator for attenuating the ripple of the power supplied from the charger.
본 발명의 상기 충전 소켓 스위칭부는 상기 충전기의 충전 소켓으로부터 공급되는 교류전력 또는 직류전력을 개별적으로 단속하는 적어도 하나 이상의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.The charging socket switching unit of the present invention is characterized in that it includes at least one or more switches that individually regulate AC power or DC power supplied from the charging socket of the charger.
본 발명의 상기 충전 소켓 스위칭부의 스위치는 상기 충전기의 충전 소켓으로부터 공급되는 직류전력의 (+)단과 (-)단, 및 교류전력의 각 상마다 개별적으로 설치되는 것을 특징으로 한다.The switch of the charging socket switching unit of the present invention is characterized in that the (+) terminal and (-) terminal of the DC power supplied from the charging socket of the charger are installed individually for each phase of the AC power.
본 발명의 상기 보조 전력 제어부는 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자 사이의 노드가 상기 제2 인버터의 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자 사이의 노드에 연결되는 것을 특징으로 한다.The auxiliary power controller of the present invention is characterized in that a node between a high-side switching element and a low-side switching element is connected to a node between a high-side switching element and a low-side switching element of the second inverter.
본 발명의 상기 프로세서는 상기 동작모드가 단일 인버터 모터 구동 모드이면, 상기 보조 전력 제어부의 스위칭 소자를 모두 오픈시켜 상기 배터리로부터 공급되는 전력을 차단하고, 상기 배터리로부터 공급된 전력을 상기 제1 인버터를 통해 전력을 변환하여 상기 모터에 공급하는 것을 특징으로 한다.When the operation mode is a single inverter motor driving mode, the processor of the present invention opens all switching elements of the auxiliary power control unit to cut off the power supplied from the battery, and transfers the power supplied from the battery to the first inverter. It is characterized by converting power through and supplying it to the motor.
본 발명의 상기 프로세서는 상기 동작모드가 듀얼 인버터 모터 구동 모드이면, 상기 보조 전력 제어부의 스위칭 소자를 모두 오픈시켜 상기 배터리로부터 공급되는 전력을 차단하고, 상기 배터리로부터 공급된 전력을 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터를 통해 변환하여 상기 모터에 공급하는 것을 특징으로 한다.When the operation mode is the dual inverter motor driving mode, the processor of the present invention opens all switching elements of the auxiliary power control unit to cut off the power supplied from the battery, and transfers the power supplied from the battery to the first inverter and the first inverter. It is characterized in that the converted through the second inverter and supplied to the motor.
본 발명의 상기 프로세서는 상기 동작모드가 DC 충전 바이패스 모드이면, 상기 보조 전력 제어부의 스위칭 소자 및 상기 제2 인버터의 스위칭 소자를 선택적으로 제어하여 상기 충전기로부터 공급되는 전력을 바이패스시켜 상기 배터리에 전력변환없이 공급하는 것을 특징으로 한다.When the operation mode is the DC charging bypass mode, the processor of the present invention selectively controls the switching element of the auxiliary power control unit and the switching element of the second inverter to bypass the power supplied from the charger to the battery. It is characterized in that it is supplied without power conversion.
본 발명의 상기 프로세서는 상기 동작모드가 DC 충전 모드이면, 상기 충전기로부터 공급되는 직류전력을 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터 및 상기 보조 전력 제어부의 스위칭 소자를 Buck 또는 Boost 전압제어하여 상기 충전기로부터 공급되는 전력을 변환하고 변환된 전력을 상기 배터리에 공급하는 것을 특징으로 한다.When the operation mode is the DC charging mode, the processor of the present invention controls the DC power supplied from the charger to the first inverter, the second inverter, and the switching element of the auxiliary power control unit to buck or boost the voltage from the charger. It is characterized in that the supplied power is converted and the converted power is supplied to the battery.
본 발명의 상기 프로세서는 상기 동작모드가 AC 충전 모드이면, 상기 충전기로부터 공급되는 교류전력을 상기 제1 인버터와 제2 인버터 및 상기 보조 전력 제어부의 스위칭 소자를 Buck 또는 Boost 전압제어하여 상기 충전기로부터 공급되는 전력을 변환하고 변환된 전력을 상기 배터리에 공급하는 것을 특징으로 한다.When the operation mode is the AC charging mode, the processor of the present invention supplies AC power supplied from the charger by buck or boost voltage control of the first inverter, the second inverter, and the switching element of the auxiliary power control unit. It is characterized in that the converted power is converted and the converted power is supplied to the battery.
본 발명은 상기 보조 전력 제어부의 로우 사이드 스위칭 소자와 DC 충전기의 직류입력단자 노드에 연결되고 타단이 접지와 연결되어 상기 동작모드를 변경시키는 제8 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that it further comprises an eighth switch connected to the low side switching element of the auxiliary power control unit and the DC input terminal node of the DC charger and having the other end connected to ground to change the operation mode.
본 발명의 상기 제8 스위치는 상기 동작모드가 단일 인버터 구동모드이면 오픈되어 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터 및 보조 전력 제어부가 상기 보조 전력 제어부의 로우 사이드 스위칭 소자와 제8 스위치 연결부를 중성점으로 하는 단일 인버터 기반 모터 구동회로로 구현되도록 하는 것을 특징으로 한다.The eighth switch of the present invention is open when the operation mode is a single inverter driving mode, so that the first inverter, the second inverter, and the auxiliary power control unit connect the low-side switching element and the eighth switch connection of the auxiliary power control unit to the neutral point. It is characterized in that it is implemented as a single inverter-based motor driving circuit.
본 발명의 상기 제8 스위치는 상기 동작모드가 듀얼 인버터 모터 구동모드이면 오픈되어 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터가 듀얼 인버터 기반 모터 구동회로로 구현되도록 하는 것을 특징으로 한다.The eighth switch of the present invention is open when the operation mode is a dual inverter motor driving mode, so that the first inverter and the second inverter are implemented as a dual inverter based motor driving circuit.
본 발명의 상기 제8 스위치는 상기 동작모드가 DC 충전모드 또는 DC 충전 바이패스 모드이면 오픈되고, 상기 동작모드가 AC 충전모드이면 클로즈되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.The eighth switch of the present invention is characterized in that it is open when the operation mode is a DC charging mode or a DC charging bypass mode, and closed when the operation mode is an AC charging mode.
본 발명은 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터 사이의 (+)단에 설치되어 상기 동작모드를 변경시키는 제7 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that it further includes a seventh switch installed at a (+) terminal between the first inverter and the second inverter to change the operation mode.
본 발명의 상기 제7 스위치는 상기 동작모드가 단일 인버터 모터 구동모드이면 오픈되어 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터가 상기 제2 인버터의 DC(+)단을 중성점으로 하는 단일 인버터 기반 모터 구동회로로 구현되도록 하는 것을 특징으로 한다.The seventh switch of the present invention is open when the operation mode is a single inverter motor driving mode, and the first inverter and the second inverter use a single inverter based motor driving circuit in which the DC(+) terminal of the second inverter is a neutral point. It is characterized in that it is implemented as.
본 발명의 상기 제7 스위치는 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터 사이의 (+)단에 설치되고, 상기 동작모드가 듀얼 인버터 모터 구동모드이면 클로즈되어 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터가 듀얼 인버터 기반 모터 구동회로로 구현되도록 하는 것을 특징으로 한다.The seventh switch of the present invention is installed at the (+) terminal between the first inverter and the second inverter, and is closed when the operation mode is a dual inverter motor driving mode, so that the first inverter and the second inverter are dual inverters. Characterized in that it is implemented as an inverter-based motor driving circuit.
본 발명은 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터 사이의 (-)단에 설치되어 상기 동작모드를 변경시키는 제7 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that it further includes a seventh switch installed at a (-) terminal between the first inverter and the second inverter to change the operation mode.
본 발명의 상기 제7 스위치는 상기 동작모드가 단일 인버터 모터 구동모드이면 오픈되어 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터가 상기 제2 인버터의 DC(-)단을 중성점으로 하는 단일 인버터 기반 모터 구동회로로 구현되도록 하는 것을 특징으로 한다.The seventh switch of the present invention is open when the operation mode is a single inverter motor driving mode, and the first inverter and the second inverter use a single inverter-based motor driving circuit in which the DC (-) terminal of the second inverter is a neutral point. It is characterized in that it is implemented as.
본 발명의 상기 제7 스위치는 상기 동작모드가 듀얼 인버터 모터 구동모드이면 클로즈되어 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터가 듀얼 인버터 기반 모터 구동회로로 구현되도록 하는 것을 특징으로 한다.The seventh switch of the present invention is closed when the operation mode is a dual inverter motor driving mode, so that the first inverter and the second inverter are implemented as a dual inverter based motor driving circuit.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 인버터 시스템은 듀얼 인버터를 기반으로 다양한 모드의 모터 구동, 양방향 DC 충전 및 AC 충전이 가능하도록 한다.A vehicle inverter system according to one aspect of the present invention enables motor driving in various modes, bi-directional DC charging, and AC charging based on a dual inverter.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량용 인버터 시스템은 모터 구동시 효율 및 전력밀도를 향상시키고, 기존 개별 고전압 DC/DC 컨버터, AC 온보드 차져 등의 고전압 부품을 제거할 수 있어 시스템 가격 및 부피를 최소화할 수 있다.The vehicle inverter system according to another aspect of the present invention improves efficiency and power density when driving a motor, and can eliminate high-voltage parts such as individual high-voltage DC/DC converters and AC on-board chargers, thereby minimizing system cost and volume. there is.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 AC 충전 모드의 등가 회로도이다.1 is a circuit diagram of a vehicle inverter system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram of a vehicle inverter system according to a second embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram of a vehicle inverter system according to a third embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram of a vehicle inverter system according to a fourth embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram of a vehicle inverter system according to a fifth embodiment of the present invention.
6 is a circuit diagram of a vehicle inverter system according to a sixth embodiment of the present invention.
7 is an equivalent circuit diagram of an AC charging mode according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, a vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a vehicle inverter system according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템은 배터리(10), 제1 인버터(20), 제2 인버터(30), 모터(80), 보조 전력 제어부(40), 충전 소켓 스위칭부(50), 리플 감쇠부(60) 및 프로세서(70)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the vehicle inverter system according to the first embodiment of the present invention includes a
배터리(10)는 전기 에너지를 저장하고 저장된 전기 에너지를 모터(80)에 제공한다. The
또한, 배터리(10)는 친환경 차량의 운동에너지에 의한 교류모터(80)의 회생제동 출력으로 발생된 직류 에너지를 충전할 수 있다. In addition, the
또한, 배터리(10)는 외부의 AC 충전기(미도시)로부터 충전 소켓구의 교류입력단자(AC L1, AC L2, AC N)를 통해 입력된 교류전력을 충전하거나, 외부의 DC 충전기, 예컨대 EVSE(Electric vehicle supply equipment)로부터 충전 소켓구의 직류입력단자(EVSE P, EVSE N)를 통해 입력된 직류전력을 충전할 수 있다. In addition, the
직류 링크 커패시터(C1)는 배터리(10)의 양단에 연결되고, 제1 인버터(20)에 연결될 수 있다. 직류 링크 커패시터(C1)는 배터리(10)로부터 제1 인버터(20)에 인가된 직류전압의 리플을 저감할 수 있다. 또한, 직류 링크 커패시터(C1)는 제1 인버터(20)로부터 인가되는 교류전압의 리플을 저감할 수 있다.The DC link capacitor C1 is connected to both ends of the
제1 인버터(20)와 제2 인버터(30)는 동작 모드에 따라 전력을 제어한다. 예컨대, 제1 인버터(20)와 제2 인버터(30) 중 적어도 하나는 배터리(10)로부터 공급된 전력을 변환하여 모터(80)에 공급하거나, 외부의 충전기로부터 공급된 직류전력 또는 교류전력을 배터리(10)에 공급할 수 있다. The
동작 모드에는 모터 구동 모드, DC 충전 모드, DC 충전 바이패스 모드, 및 AC 충전 모드가 포함될 수 있다. Modes of operation may include motor driving mode, DC charging mode, DC charging bypass mode, and AC charging mode.
모터 구동 모드는 제1 인버터(20)와 제2 인버터(30)를 통해 모터(80)에 인가되는 전력을 제어하여 모터(80)를 구동시키는 동작 모드이다. 모터 구동 모드에는 단일 인버터 구동 모드 및 듀얼 인버터 모터 구동 모드가 포함된다. The motor driving mode is an operation mode in which the
단일 인버터 구동 모드는 배터리(10)로부터 인가되는 전력을 제1 인버터(20)를 변환하여 모터(80)를 동작시키는 동작 모드이다.The single inverter driving mode is an operation mode in which the
듀얼 인버터 모터 구동 모드는 배터리(10)로부터 인가되는 전력을 제1 인버터(20)와 제2 인버터(30)를 통해 변환하여 모터(80)를 동작시키는 동작 모드이다. 듀얼 인버터 모터 구동 모드는 제1 인버터(20)와 제2 인버터(30)를 모두 동작시킴으로써 단일 인버터 구동 모드에 비해 상대적으로 높은 모터 효율과 전력 밀도를 얻을 수 있다. The dual inverter motor driving mode is an operation mode in which the
DC 충전 모드는 배터리(10)의 용량과 외부의 DC 충전기의 용량이 서로 상이한 경우 외부의 DC 충전기로부터 인가되는 직류전력을 배터리(10)에 공급하여 배터리(10)를 충전시키는 동작 모드이다. 예컨대, 외부의 DC 충전기의 용량이 400V이고 배터리(10)의 용량이 800V이면, DC 충전 모드에서는 400V에서 800V로 전압이 변환될 수 있고, 외부의 DC 충전기의 용량이 800V이고 배터리(10)의 용량이 400V이면, DC 충전 모드에서는 800V에서 400V로 전압이 변환될 수 있다. The DC charging mode is an operation mode in which the
DC 충전 바이패스 모드는 배터리(10)의 용량과 외부의 DC 충전기의 용량이 동일한 경우 외부의 DC 충전기로부터 인가되는 직류전력을 바이패스시켜 전력변환없이 배터리(10)에 공급함으로써, 배터리(10)를 충전시키는 동작 모드이다. 예컨대, 외부의 DC 충전기의 용량이 400V이고 배터리(10)의 용량이 400V이면, DC 충전 모드에서는 400V의 전압을 바이패스시켜 배터리(10)에 전력변환없이 공급하고, 외부의 DC 충전기의 용량이 800V이고 배터리(10)의 용량이 800V이면, DC 충전 모드에서는 800V의 전압을 바이패스시켜 배터리(10)에 전력변환없이 공급한다. In the DC charging bypass mode, when the capacity of the
AC 충전 모드는 외부의 AC 충전기로부터 인가되는 교류전력을 직류전력으로 변환하여 배터리(10)를 충전시키는 동작 모드이다. The AC charging mode is an operation mode in which the
이하, 제1 인버터(20) 및 제2 인버터(30)를 상세하게 설명한다. Hereinafter, the
제1 인버터(20)는 배터리(10) 및 모터(80)와 연결된다. The
제1 인버터(20)는 배터리(10)의 양단 사이의 직류 링크 커패시터(C1)에 형성된 직류전력을 모터(80) 또는 제2 인버터(30)에 공급하거나, 또는 직류 링크 커패시터(C1)에 직류전력을 공급하여 배터리(10)를 충전시킨다.The
제1 인버터(20)는 제1 스위칭 소자(S1), 제2 스위칭 소자(S2), 제3 스위칭 소자(S3), 제4 스위칭 소자(S4), 제5 스위칭 소자(S5), 및 제6 스위칭 소자(S6)를 포함한다. The
제1 스위칭 소자(S1), 제2 스위칭 소자(S2) 및 제3 스위칭 소자(S3)는 하이 사이드 스위칭 소자이고, 제4 스위칭 소자(S4), 제5 스위칭 소자(S5) 및 제6 스위칭 소자(S6)는 로우 사이드 스위칭 소자이다.The first switching element S1 , the second switching element S2 and the third switching element S3 are high side switching elements, and the fourth switching element S4 , the fifth switching element S5 and the sixth switching element (S6) is a low side switching element.
제1 스위칭 소자(S1)와 제4 스위칭 소자(S4)는 직렬 연결되어 하나의 레그를 형성할 수 있다. 제1 스위칭 소자(S1)와 제4 스위칭 소자(S4)로 이루어진 레그의 양단은 직류 링크 커패시터(C1)의 양단에 각각 연결되고, 제1 스위칭 소자(S1)와 제4 스위칭 소자(S4)의 사이의 노드가 모터(80)의 제1상의 코일과 연결된다. The first switching element S1 and the fourth switching element S4 may be connected in series to form one leg. Both ends of the leg composed of the first switching element S1 and the fourth switching element S4 are connected to both ends of the DC link capacitor C1, respectively, and the first switching element S1 and the fourth switching element S4 are A node in between is connected to the coil of the first phase of the
제2 스위칭 소자(S2)와 제5 스위칭 소자(S5)는 직렬 연결되어 하나의 레그를 형성할 수 있다. 제2 스위칭 소자(S2)와 제5 스위칭 소자(S5)로 이루어진 레그의 양단은 직류 링크 커패시터(C1)의 양단에 각각 연결되고, 제2 스위칭 소자(S2)와 제5 스위칭 소자(S5)의 사이의 노드가 모터(80)의 제2상의 코일과 연결된다. The second switching element S2 and the fifth switching element S5 may be connected in series to form one leg. Both ends of the leg composed of the second switching element S2 and the fifth switching element S5 are connected to both ends of the DC link capacitor C1, respectively, and the second switching element S2 and the fifth switching element S5 A node in between is connected to the coil of the second phase of the
제3 스위칭 소자(S3)와 제6 스위칭 소자(S6)는 직렬 연결되어 하나의 레그를 형성할 수 있다. 제3 스위칭 소자(S3)와 제6 스위칭 소자(S6)로 이루어진 레그의 양단은 직류 링크 커패시터(C1)의 양단에 각각 연결되고, 제3 스위칭 소자(S3)와 제6 스위칭 소자(S6)의 사이의 노드가 모터(80)의 제3상의 코일과 연결된다. The third switching element S3 and the sixth switching element S6 may be connected in series to form one leg. Both ends of the leg composed of the third switching element S3 and the sixth switching element S6 are connected to both ends of the DC link capacitor C1, respectively, and the third switching element S3 and the sixth switching element S6 A node in between is connected to the coil of the third phase of the
이에, 3개의 레그가 모터(80)의 3개 상의 코일에 각각 연결되어 모터(80)와 전기적 연결을 형성할 수 있다. Accordingly, the three legs may be connected to the coils of the three phases of the
제2 인버터(30)는 모터(80), 보조 전력 제어부(40), 및 리플 감쇠부(60)와 연결된다. 여기서, 제2 인버터(30)는 보조 전력 제어부(40)를 통해 충전 소켓 스위칭부(50)와 연결된다. The
제2 인버터(30)는 제1 인버터(20)와 연계하여 듀얼 인버터 모터 구동 모드로 동작함으로써, 모터(80)를 구동시킬 수 있다.The
또한, 제2 인버터(30)는 외부의 AC 충전기 또는 DC 충전기로부터 충전 소켓 스위칭부(50)를 통해 공급되는 교류전력 또는 직류전력을 보조 전력 제어부(40)와 연계하여 제1 인버터(20)에 공급한다. 이 경우, 제2 인버터(30)는 AC 충전기로부터 공급되는 교류전력을 직류전력으로 변환(AC 충전모드)할 수 있다. 또한, 제2 인버터(30)는 DC 충전기로부터 공급되는 직류전력을 배터리(10)의 용량에 따라 승압 또는 강압하여 배터리(10)에 공급(DC 충전모드)할 수 있다. 또한, 제2 인버터(30)는 DC 충전기로부터 공급되는 직류전력을 바이패스시켜 배터리(10)에 전력변환없이 공급(DC 충전 바이패스 모드)할 수 있다. In addition, the
제2 인버터(30)는 제7 스위칭 소자(S7), 제8 스위칭 소자(S8), 제9 스위칭 소자(S9), 제10 스위칭 소자(S10), 제11 스위칭 소자(S11), 및 제12 스위칭 소자(S12)를 포함한다. The
제7 스위칭 소자(S7), 제8 스위칭 소자(S8) 및 제9 스위칭 소자(S9)는 하이 사이드 스위칭 소자이고, 제10 스위칭 소자(S10), 제11 스위칭 소자(S11) 및 제12 스위칭 소자(S12)는 로우 사이드 스위칭 소자이다. The seventh switching element S7, the eighth switching element S8, and the ninth switching element S9 are high side switching elements, and the tenth switching element S10, the eleventh switching element S11, and the twelfth switching element (S12) is a low side switching element.
제7 스위칭 소자(S7)와 제10 스위칭 소자(S10)는 직렬 연결되어 하나의 레그를 형성할 수 있다. 제7 스위칭 소자(S7)와 제10 스위칭 소자(S10)로 이루어진 레그의 양단은 직류 링크 커패시터(C1)의 양단에 각각 연결된다. 제7 스위칭 소자(S7)와 제10 스위칭 소자(S10)의 사이의 노드는 모터(80)의 제1상의 코일과 연결되고, 보조 전력 제어부(40)의 제13 스위칭 소자(S13)와 제16 스위칭 소자(S16) 사이의 노드와 연결된다.The seventh switching element S7 and the tenth switching element S10 may be connected in series to form one leg. Both ends of the leg composed of the seventh switching element S7 and the tenth switching element S10 are respectively connected to both ends of the DC link capacitor C1. A node between the seventh switching element S7 and the tenth switching element S10 is connected to the coil of the first phase of the
제8 스위칭 소자(S8)와 제11 스위칭 소자(S11)는 직렬 연결되어 하나의 레그를 형성한다. 제8 스위칭 소자(S8)와 제11 스위칭 소자(S11)로 이루어진 레그의 양단은 직류 링크 커패시터(C1)의 양단에 각각 연결된다. 제8 스위칭 소자(S8)와 제11 스위칭 소자(S11)의 사이의 노드는 모터(80)의 제2상의 코일과 연결되고, 보조 전력 제어부(40)의 제14 스위칭 소자(S14)와 제17 스위칭 소자(S17) 사이의 노드와 연결된다.The eighth switching element S8 and the eleventh switching element S11 are connected in series to form one leg. Both ends of the leg composed of the eighth switching element S8 and the eleventh switching element S11 are respectively connected to both ends of the DC link capacitor C1. The node between the eighth switching element S8 and the eleventh switching element S11 is connected to the coil of the second phase of the
제9 스위칭 소자(S9)와 제12 스위칭 소자(S12)는 직렬 연결되어 하나의 레그를 형성한다. 제9 스위칭 소자(S9)와 제12 스위칭 소자(S12)의 양단은 직류 링크 커패시터(C1)의 양단에 각각 연결된다. 제9 스위칭 소자(S9)와 제12 스위칭 소자(S12)의 사이의 노드가 모터(80)의 제3상의 코일과 연결된다.The ninth switching element S9 and the twelfth switching element S12 are connected in series to form one leg. Both ends of the ninth switching element S9 and the twelfth switching element S12 are respectively connected to both ends of the DC link capacitor C1. A node between the ninth switching element S9 and the twelfth switching element S12 is connected to the third phase coil of the
모터(80)는 3상의 각 코일 양단이 제1 인버터(20)와 제2 인버터(30)의 각 레그에 연결된다. In the
즉, 제1상은 코일의 일단이 제1 스위칭 소자(S1)와 제4 스위칭 소자(S4) 사이의 노드에 연결되고 코일의 타단이 제7 스위칭 소자(S7)와 제10 스위칭 소자(S10) 사이의 노드에 연결된다. That is, in the first phase, one end of the coil is connected to the node between the first switching element S1 and the fourth switching element S4 and the other end of the coil is between the seventh switching element S7 and the tenth switching element S10. connected to the node of
제2상은 코일의 일단이 제2 스위칭 소자(S2)와 제5 스위칭 소자(S5) 사이의 노드에 연결되고 코일의 타단이 제8 스위칭 소자(S8)와 제11 스위칭 소자(S11) 사이의 노드에 연결된다. In the second phase, one end of the coil is connected to the node between the second switching element S2 and the fifth switching element S5 and the other end of the coil is connected to the node between the eighth switching element S8 and the eleventh switching element S11. connected to
제3상은 코일의 일단이 제3 스위칭 소자(S3)와 제6 스위칭 소자(S6) 사이의 노드에 연결되고 코일의 타단이 제9 스위칭 소자(S9)와 제12 스위칭 소자(S12) 사이의 노드에 연결된다. In the third phase, one end of the coil is connected to the node between the third switching element S3 and the sixth switching element S6 and the other end of the coil is connected to the node between the ninth switching element S9 and the twelfth switching element S12. connected to
보조 전력 제어부(40)는 배터리(10)로부터 제1 인버터(20)와 제 인버터(30)를 통해 충전기로 공급되는 전력을 차단할 수 있다.The auxiliary
보조 전력 제어부(40)는 제2 인버터(40)와 연계하여 외부의 충전기로부터 공급되는 전력을 제어할 수 있다. The
예컨대, 보조 전력 제어부(40)는 동작 모드에 따라, 외부의 충전기로부터 공급되는 전력을 바이패스시켜 제1 인버터(20)에 전력변환없이 전달하거나, 배터리(10)의 용량에 따라 전력변환하여 공급할 수 있다.For example, the auxiliary
이를 위해, 보조 전력 제어부(40)는 제2 인버터(30)와 연계하여 전력을 제어하는 복수의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. To this end, the
보조 전력 제어부(40)의 스위칭 소자는 복수의 레그를 형성하는 하이드 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자로 배치될 수 있다. The switching element of the
보조 전력 제어부(40)는 제13 스위칭 소자(S13), 제14 스위칭 소자(S14), 제16 스위칭 소자(S16) 및 제17 스위칭 소자(S17)를 포함한다. The
제13 스위칭 소자(S13) 및 제14 스위칭 소자(S14)는 하이 사이드 스위칭 소자이고, 제16 스위칭 소자(S16) 및 제17 스위칭 소자(S17)는 로우 사이드 스위칭 소자이다. The thirteenth switching element S13 and the fourteenth switching element S14 are high side switching elements, and the sixteenth switching element S16 and the seventeenth switching element S17 are low side switching elements.
제13 스위칭 소자(S13)와 제16 스위칭 소자(S16)는 직렬 연결되어 하나의 레그를 형성할 수 있다. 여기서, 제13 스위칭 소자(S13)와 제16 스위칭 소자(S16) 사이의 노드가 제2 인버터(30)의 제7 스위칭 소자(S7)와 제10 스위칭 소자(S10) 사이의 노드에 연결된다. 또한, 제13 스위칭 소자(S13)는 제3 스위치(SW3)에 연결되고 제16 스위칭 소자(S16)는 제1 스위치(SW1)에 연결된다.The thirteenth switching element S13 and the sixteenth switching element S16 may be connected in series to form one leg. Here, a node between the thirteenth switching element S13 and the sixteenth switching element S16 is connected to a node between the seventh switching element S7 and the tenth switching element S10 of the
제14 스위칭 소자(S14)와 제17 스위칭 소자(S17)는 직렬 연결되어 하나의 레그를 형성할 수 있다. 여기서, 제14 스위칭 소자(S14)와 제17 스위칭 소자(S17) 사이의 노드가 제2 인버터(30)의 제8 스위칭 소자(S8)와 제11 스위칭 소자(S11) 사이의 노드에 연결된다. 또한, 제14 스위칭 소자(S14)는 제4 스위치(SW4)에 연결되고 제17 스위칭 소자(S17)는 제1 스위치(SW1)에 연결된다.The fourteenth switching element S14 and the seventeenth switching element S17 may be connected in series to form one leg. Here, a node between the fourteenth switching element S14 and the seventeenth switching element S17 is connected to a node between the eighth switching element S8 and the eleventh switching element S11 of the
충전 소켓 스위칭부(50)는 충전기의 충전 소켓으로부터 공급되는 교류전력 또는 직류전력을 개별적으로 단속하는 적어도 하나 이상의 스위치(SW1~SW4)를 포함할 수 있다.The charging
충전 소켓 스위칭부(50)는 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3) 및 제4 스위치(SW4)를 포함한다.The charging
제1 스위치(SW1) 내지 제4 스위치(SW4)는 동작 모드에 따라 선택적으로 스위칭되어 외부의 충전기, 예컨대 AC 충전기 또는 DC 충전기의 충전 소켓으로부터 공급되는 교류전력 또는 직류전력을 개별적으로 단속함으로써, 교류전력 또는 직류전력을 제2 인버터(30)로 전달한다. The first switch (SW1) to the fourth switch (SW4) are selectively switched according to the operation mode to individually regulate the AC power or DC power supplied from the charging socket of an external charger, for example, an AC charger or a DC charger, thereby Power or DC power is transferred to the second inverter (30).
제1 스위치(SW1) 내지 제4 스위치(SW4) 각각은 직류전력의 (+)단과 (-)단, 및 교류전력의 각 상마다 개별적으로 설치될 수 있다. Each of the first switch (SW1) to the fourth switch (SW4) may be installed individually for each (+) terminal and (-) terminal of DC power and each phase of AC power.
제1 스위치(SW1)는 외부의 DC 충전기로부터 공급되는 직류전력을 단속한다. The first switch SW1 regulates DC power supplied from an external DC charger.
제1 스위치(SW1)는 일측이 EVSE의 직류입력단자(EVSE P)와 연결되고, 타측이 보조 전력 제어부(40)의 제16 스위칭 소자(S16) 및 제17 스위칭 소자(S17)에 연결된다.The first switch SW1 has one side connected to the DC input terminal EVSE P of the EVSE and the other side connected to the sixteenth switching element S16 and the seventeenth switching element S17 of the
제2 스위치(SW2)는 외부의 DC 충전기로부터 공급되는 직류전력을 단속한다. The second switch SW2 regulates DC power supplied from an external DC charger.
제2 스위치(SW2)는 일측이 EVSE의 직류입력단자(EVSE N)와 연결되고, 타측이 제1 인버터(20)와 제2 인버터(30)의 (-)단 및 접지와 연결된다. The second switch SW2 has one side connected to the DC input terminal EVSE N of the EVSE and the other side connected to the negative terminals of the
제3 스위치(SW3)는 외부의 AC 충전기로부터 공급되는 교류전력을 단속한다.The third switch (SW3) regulates AC power supplied from an external AC charger.
제3 스위치(SW3)는 일측이 AC 충전기의 교류입력단자(AC L1)와 연결되고, 타측이 제13 스위칭 소자(S13)에 연결된다.The third switch SW3 has one side connected to the AC input terminal AC L1 of the AC charger and the other side connected to the thirteenth switching element S13.
제4 스위치(SW4)는 외부의 AC 충전기로부터 공급되는 교류전력을 단속한다.A fourth switch (SW4) regulates AC power supplied from an external AC charger.
제4 스위치(SW4)는 일측이 AC 충전기의 교류입력단자(AC L2 또는 AC N)와 연결되고, 타측이 보조 전력 제어부(40)의 제14 스위칭 소자(S14)에 연결된다.The fourth switch SW4 has one side connected to the AC input terminal (AC L2 or AC N) of the AC charger and the other side connected to the 14th switching element S14 of the
리플 감쇠부(60)는 AC 충전기 또는 DC 충전기로부터 공급되는 교류전력 또는 직류전력의 리플을 감쇠시킨다.The
리플 감쇠부(60)는 제1 충전 커패시터(C2) 및 제2 충전 커패시터(C3)를 포함한다. The
제1 충전 커패시터(C2)는 일측이 DC 충전기의 직류입력단자(EVSE P)와 제13 스위칭 소자(S13) 사이의 노드에 연결되고, 타측이 접지와 연결된다. The first charging capacitor C2 has one side connected to a node between the DC input terminal EVSE P of the DC charger and the thirteenth switching element S13, and the other side connected to the ground.
제2 충전 커패시터(C3)는 일측이 AC 충전기의 교류입력단자(AC L2 or N)와 제14 스위칭 소자(S14) 사이의 노드에 연결되고, 타측이 접지와 연결된다. The second charging capacitor C3 has one side connected to a node between the AC input terminal (AC L2 or N) of the AC charger and the fourteenth switching element S14, and the other side connected to the ground.
프로세서(70)는 동작 모드에 따라 제1 인버터(20)와 제2 인버터(30), 보조 전력 제어부(40) 및 충전 소켓 스위칭부(50)를 제어함으로써, 모터 구동과 양방향 DC 충전 및 AC 충전이 가능하도록 한다. The
좀 더 구체적으로 설명하면, 동작모드가 듀얼 인버터 모터 구동 모드이면, 프로세서(70)는 제13 스위칭 소자(S13), 제14 스위칭 소자(S14), 제16 스위칭 소자(S16), 제17 스위칭 소자(S17), 충전 소켓 측 제1 스위치(SW1) 내지 제4 스위치(SW4)를 오픈시킨다. More specifically, when the operation mode is the dual inverter motor driving mode, the
동작모드가 DC 충전 모드이면, 프로세서(70)는 제3 스위치(SW3)와 제4 스위치(SW4)를 오픈시키고 제13 스위칭 소자(S13)와 제14 스위칭 소자(S14) 및 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 클로즈시킨다. When the operation mode is the DC charging mode, the
이 경우, 프로세서(70)는 8개의 제1 스위칭 소자(S1), 제2 스위칭 소자(S2), 제4 스위칭 소자(S4), 제5 스위칭 소자(S5), 제10 스위칭 소자(S10), 제11 스위칭 소자(S11), 제16 스위칭 소자(S16), 제17 스위칭 소자(S17)를 제어하여 이들이 모터의 코일과 함께 양방향 2상 DC Buck/Boost 컨버터로 작동할 수 있도록 한다. 이 경우, 프로세서(70)는 나머지 스위칭 소자(S3, S6~S9, S12)를 오픈시킨다. 예컨대, 프로세서(70)는 외부의 DC 충전기의 용량이 400V이고 배터리(10)의 용량이 800V이면, 프로세서(70)는 400V에서 800V로 전력변환시키고, 외부의 DC 충전기의 용량이 800V이고 배터리(10)의 용량이 400V이면, 프로세서(70)는 800V에서 400V로 전력 변환시킨다.In this case, the
동작모드가 DC 충전 바이패스 모드이면, 프로세서(70)는 제3 스위치(SW3)와 제4 스위치(SW4)를 오픈시키고 제13 스위칭 소자(S13)와 제14 스위칭 소자(S14) 및 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 클로즈시킨다. When the operation mode is the DC charging bypass mode, the
프로세서(70)는 제7 스위칭 소자(S7)와 제8 스위칭 소자(S8), 제16 스위칭 소자(S16), 제17 스위칭 소자(S17)를 클로즈시키고 나머지 스위칭 소자(S1~S6, S9~S12)를 오픈시킨다. 이 경우, 외부 충전기가 직접 배터리 충전에 필요한 전압 및 전류를 제어하여 충전전력을 공급할 수 있다. 예컨대, 외부의 DC 충전기의 용량이 400V이고 배터리(10)의 용량이 400V이면, 프로세서(70)는 400V의 전력을 바이패스시켜 전력변환없이 배터리(10)에 공급하고, 외부의 DC 충전기의 용량이 800V이고 배터리(10)의 용량이 800V이면, 프로세서(70)는 800V의 전력을 바이패스시켜 전력변환없이 배터리(10)에 공급한다. The
동작모드가 AC 충전 모드이면, 프로세서(70)는 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 오픈시키고 제3 스위치(SW3)와 제4 스위치(SW4)를 클로즈시킨다. 이때, 프로세서(70)는 제1 스위칭 소자(S1), 제2 스위칭 소자(S2), 제4 스위칭 소자(S4), 제5 스위칭 소자(S5), 제10 스위칭 소자(S10), 제11 스위칭 소자(S11), 제13 스위칭 소자(S13) 및 제14 스위칭 소자(S14)를 제어하여 이들이 모터 코일과 함께 AC 충전구 각 상의 AC 입력 값과 배터리 사이에 양방향 AC/DC 컨버터로 동작할 수 있도록 한다. 이 경우, 프로세서(70)는 DC/DC 컨버터를 구성하는 상기한 스위칭 소자(제1 스위칭 소자(S1), 제2 스위칭 소자(S2), 제4 스위칭 소자(S4), 제5 스위칭 소자(S5), 제10 스위칭 소자(S10), 제11 스위칭 소자(S11), 제13 스위칭 소자(S13) 및 제14 스위칭 소자(S14))를 고주파수로 Buck/Boost 전압제어하여 양방향 단상 AC/DC 컨버터로 작동하도록 하며, 이 경우 나머지 스위칭 소자(S3, S6~S9, S12, S16, S17)를 오픈시킨다.When the operation mode is the AC charging mode, the
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a vehicle inverter system according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템에서, 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.In the vehicle inverter system according to the second embodiment of the present invention, the same reference numerals are assigned to the same parts as those of the first embodiment, and detailed descriptions thereof are omitted.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템에서, 보조 전력 제어부(40)는 제13 스위칭 소자(S13), 제14 스위칭 소자(S14), 제16 스위칭 소자(S16), 제17 스위칭 소자(S17) 및 제18 스위칭 소자(S18)를 포함한다. Referring to FIG. 2 , in the vehicle inverter system according to the second embodiment of the present invention, the
여기서, 제13 스위칭 소자(S13), 제14 스위칭 소자(S14), 제16 스위칭 소자(S16), 제17 스위칭 소자(S17)는 상기한 제1 실시예와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다. Here, since the thirteenth switching element S13, the fourteenth switching element S14, the sixteenth switching element S16, and the seventeenth switching element S17 are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted here. .
제18 스위칭 소자(S18)는 제1 스위치(SW1)와 모터(80)의 제3상의 코일과 연결된다. 즉, 제18 스위칭 소자(S18)는 일측이 제1 스위치(SW1)과 연결되고 타측이 제9 스위칭 소자(S9)와 제12 스위칭 소자(S12) 사이의 노드에 연결되어 모터(80)의 제3상의 코일과 연결된다.The eighteenth switching element (S18) is connected to the first switch (SW1) and the coil of the third phase of the motor (80). That is, the eighteenth switching element S18 has one side connected to the first switch SW1 and the other side connected to a node between the ninth switching element S9 and the twelfth switching element S12 to operate the
동작모드가 듀얼 인버터 모터 구동 모드이면, 프로세서(70)는 제13 스위칭 소자(S13) 내지 제18 스위칭 소자(S18) 및 충전 소켓 측의 제1 스위치(SW1) 내지 제4 스위치(SW4)를 오픈시킨다. When the operation mode is the dual inverter motor driving mode, the
동작모드가 단일 인버터 모터 구동 모드이면, 프로세서(70)는 제7 스위칭 소자(S7) 내지 제14 스위칭 소자(S14), 및 제1 스위치(SW1) 내지 제4 스위치(SW4)를 오픈시키고, 제16 스위칭 소자(S16) 내지 제18 스위칭 소자(S18)를 클로즈시킨다. 이 경우, 제16 스위칭 소자(S16) 내지 제18 스위칭 소자(S18) 및 제1 스위치(SW1)의 연결부를 중성점으로 하는 단일 인버터 기반 모터 구동회로가 구현된다. When the operation mode is a single inverter motor driving mode, the
동작모드가 DC 충전 모드이면, 프로세서(70)는 제3 스위치(SW3)와 제4 스위치(SW4)를 오픈시키고, 제13 스위칭 소자(S13)와 제14 스위칭 소자(S14), 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 클로즈시킨다. 이 경우, 프로세서(70)는 12개의 제1 스위칭 소자(S1) 내지 제6 스위칭 소자(S6), 제10 스위칭 소자(S10) 내지 제12 스위칭 소자(S12), 제16 스위칭 소자(S16) 내지 제18 스위칭 소자(S18)를 제어하고, 이들이 모터(80)의 코일과 함께 양방향 3상 DC Buck/Boost 컨버터로 작동하도록 하며, 이때 나머지 스위칭 소자(S7~S9)를 오픈시킨다.When the operation mode is the DC charging mode, the
동작모드가 DC 충전 바이패스 모드이면, 프로세서(70)는 제7 스위칭 소자(S7) 내지 제9 스위칭 소자(S9), 제13 스위칭 소자(S13) 내지 제14 스위칭 소자(S14), 제16 스위칭 소자(S16) 내지 제18 스위칭 소자(S18)를 클로즈시키고, 나머지 스위칭 소자(S1~S6, S10~S12)를 오픈시킨다. 이 경우, 외부 충전기가 직접 배터리 충전에 필요한 전압 및 전류를 제어하여 충전전력을 공급할 수 있다. When the operation mode is the DC charging bypass mode, the
동작모드가 AC 충전 모드이면, 프로세서(70)는 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 오픈시키고 제3 스위치(SW3)와 제4 스위치(SW4)를 클로즈시킨다. 이때, 프로세서(70)는 제1 스위칭 소자(S1), 제2 스위칭 소자(S2), 제4 스위칭 소자(S4), 제5 스위칭 소자(S5), 제10 스위칭 소자(S10), 제11 스위칭 소자(S11), 제13 스위칭 소자(S13) 및 제14 스위칭 소자(S14)를 제어하여 이들이 모터(80)의 코일과 함께 AC 충전구 각 상의 AC 입력 값과 배터리 사이에 양방향 AC/DC 컨버터로 동작할 수 있도록 한다. 이 경우, 프로세서(70)는 DC/DC 컨버터를 구성하는 상기한 스위칭 소자(제1 스위칭 소자(S1), 제2 스위칭 소자(S2), 제4 스위칭 소자(S4), 제5 스위칭 소자(S5), 제10 스위칭 소자(S10), 제11 스위칭 소자(S11), 제13 스위칭 소자(S13) 및 제14 스위칭 소자(S14))를 고주파수로 Buck/Boost 전압제어하여 양방향 단상 AC/DC 컨버터로 작동하도록 하며, 이 경우 나머지 스위칭 소자(S3, S6~S9, S12, S16, S17)를 오픈시킨다.When the operation mode is the AC charging mode, the
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a vehicle inverter system according to a third embodiment of the present invention.
본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템에서, 상기한 실시예들과 동일한 부분에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.In the vehicle inverter system according to the third embodiment of the present invention, detailed descriptions of the same parts as those of the above-described embodiments are omitted.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템에서, 보조 전력 제어부(40)는 제13 스위칭 소자(S13), 제14 스위칭 소자(S14), 제15 스위칭 소자(S15), 제16 스위칭 소자(S16), 제17 스위칭 소자(S17), 제18 스위칭 소자(S18)를 포함한다. Referring to FIG. 3 , in the vehicle inverter system according to the third embodiment of the present invention, the
여기서, 제13 스위칭 소자(S13), 제14 스위칭 소자(S14) 및 제15 스위칭 소자(S15)는 하이 사이드 스위칭 소자이고, 제16 스위칭 소자(S16), 제17 스위칭 소자(S17) 및 제18 스위칭 소자(S18)는 로우 사이드 스위칭 소자이다.Here, the thirteenth switching element S13, the fourteenth switching element S14, and the fifteenth switching element S15 are high-side switching elements, and the sixteenth switching element S16, the seventeenth switching element S17, and the eighteenth switching element S16. Switching element S18 is a low side switching element.
제13 스위칭 소자(S13), 제14 스위칭 소자(S14), 제16 스위칭 소자(S16), 제17 스위칭 소자(S17)는 상기한 제1 실시예와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다. Since the thirteenth switching element S13, the fourteenth switching element S14, the sixteenth switching element S16, and the seventeenth switching element S17 are the same as those of the first embodiment, their detailed descriptions are omitted here.
제15 스위칭 소자(S15)와 제18 스위칭 소자(S18)는 직렬 연결되어 하나의 레그를 형성할 수 있다. 여기서, 제15 스위칭 소자(S15)와 제18 스위칭 소자(S18) 사이의 노드가 제2 인버터(30)의 제9 스위칭 소자(S9)와 제12 스위칭 소자(S12) 사이의 노드에 연결된다. 또한, 제15 스위칭 소자(S15)는 제5 스위치(SW5)에 연결되고 제18 스위칭 소자(S18)는 제1 스위치(SW1)에 연결된다.The fifteenth switching element S15 and the eighteenth switching element S18 may be connected in series to form one leg. Here, a node between the fifteenth switching element S15 and the eighteenth switching element S18 is connected to a node between the ninth switching element S9 and the twelfth switching element S12 of the
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템에서, 충전 소켓 스위칭부(50)는 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3), 제4 스위치(SW4) 및 제5 스위치(SW5)를 포함한다.In addition, in the vehicle inverter system according to the third embodiment of the present invention, the charging
여기서, 제1 스위치(SW1), 제2 스위치(SW2), 제3 스위치(SW3) 및 제4 스위치(SW4)는 상기한 실시예들과 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.Here, the first switch (SW1), the second switch (SW2), the third switch (SW3), and the fourth switch (SW4) are the same as those of the above-described embodiments, so a detailed description thereof is omitted here.
제5 스위치(SW5)는 외부의 AC 충전기로부터 공급되는 교류전력을 단속한다. A fifth switch SW5 regulates AC power supplied from an external AC charger.
제5 스위치(SW5)는 일측이 AC 충전기의 교류입력단자(AC L3)와 연결되고, 타측이 보조 전력 제어부(40)의 제15 스위칭 소자(S15)에 연결된다.The fifth switch SW5 has one side connected to the AC input terminal AC L3 of the AC charger and the other side connected to the fifteenth switching element S15 of the
본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템에서, 리플 감쇠부(60)는 제1 충전 커패시터(C2), 제2 충전 커패시터(C3) 및 제3 충전 커패시터(C4)를 포함한다. In the vehicle inverter system according to the third embodiment of the present invention, the
제1 충전 커패시터(C2), 제2 충전 커패시터(C3)는 상기한 실시예들과 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다. Since the first charged capacitor C2 and the second charged capacitor C3 are the same as those of the above-described embodiments, a detailed description thereof is omitted here.
제3 충전 커패시터(C4)는 일측이 AC 충전기의 교류입력단자(AC L3)와 제15 스위칭 소자(S15) 사이의 노드에 연결되고, 타측이 접지와 연결된다. The third charging capacitor C4 has one side connected to a node between the AC input terminal AC L3 of the AC charger and the fifteenth switching element S15, and the other side connected to the ground.
이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템은 제15 스위칭 소자(S15), 제5 스위치(SW5) 및 제4 캐패시터(C4)를 추가하여 단상 및 3상 AC 충전이 가능하도록 구성될 수 있다. As such, the vehicle inverter system according to the third embodiment of the present invention is configured to enable single-phase and three-phase AC charging by adding a fifteenth switching element (S15), a fifth switch (SW5) and a fourth capacitor (C4). It can be.
동작모드가 듀얼 인버터 모터 구동 모드이면, 프로세서(70)는 제13 스위칭 소자(S13) 내지 제18 스위칭 소자(S18) 및 충전 소켓 측의 제1 스위치(SW1) 내지 제5 스위치(SW5)를 오픈시킨다. When the operation mode is the dual inverter motor driving mode, the
동작모드가 단일 인버터 모터 구동 모드이면, 프로세서(70)는 제7 스위칭 소자(S7) 내지 제15 스위칭 소자(S15) 및 제1 스위치(SW1) 내지 제5 스위치(SW5)를 오픈시키고, 제16 스위칭 소자(S16) 내지 제18 스위칭 소자(S18)를 클로즈시킨다. 이 경우, 단일 인버터 기반 모터 구동 회로가 구현된다.When the operation mode is a single inverter motor driving mode, the
동작모드가 DC 충전 모드이면, 프로세서(70)는 제3 스위치(SW3) 내지 제5 스위치(SW5)를 오픈시키고, 제13 스위칭 소자(S13) 내지 제15 스위칭 소자(S15), 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 클로즈시킨다. 이 경우, 프로세서(70)는 12개의 제1 스위칭 소자(S1) 내지 제6 스위칭 소자(S6), 제10 스위칭 소자(S10) 내지 제12 스위칭 소자(S12), 제16 스위칭 소자(S16) 내지 제18 스위칭 소자(S18)를 제어하고, 이들이 모터(80)의 코일과 함께 양방향 3상 DC Buck/Boost 컨버터로 작동하도록 하며, 이때 나머지 스위칭 소자(S7~S9)를 오픈시킨다.When the operation mode is the DC charging mode, the
동작모드가 DC 충전 바이패스 모드이면, 프로세서(70)는 제7 스위칭 소자(S7) 내지 제9 스위칭 소자(S9) 및 제13 스위칭 소자(S13) 내지 제18 스위칭 소자(S18)를 클로즈시키고, 나머지 스위칭 소자(S1~S6, S10~S12)를 오픈시킨다. 이 경우, 외부 충전기가 직접 배터리 충전에 필요한 전압 및 전류를 제어하여 충전전력을 공급할 수 있다. When the operation mode is the DC charging bypass mode, the
동작모드가 단상 AC 충전 모드이면, 프로세서(70)는 제5 스위치(SW5)를 오픈시키고 제2 실시예와 같이 양방향 단상 AC/DC 컨버터로 작동할 수 있도록 한다. 즉, 프로세서(70)는 제1 스위칭 소자(S1) 내지 제6 스위칭 소자(S6), 제10 스위칭 소자(S10) 내지 제12 스위칭 소자(S12) 및 제13 스위칭 소자(S13) 내지 제15 스위칭 소자(S15)를 제어하여 이들이 모터(80)의 코일과 함께 AC 충전구 각 상의 AC 입력 값과 배터리(10) 사이에 양방향 AC/DC 컨버터로 동작할 수 있도록 한다. 이 경우, 프로세서(70)는 DC/DC 컨버터를 구성하는 상기한 스위칭 소자(제1 스위칭 소자(S1) 내지 제6 스위칭 소자(S6), 제10 스위칭 소자(S10) 내지 제12 스위칭 소자(S12) 및 제13 스위칭 소자(S13) 내지 제15 스위칭 소자(S15))를 고주파수로 Buck/Boost 전압제어하여 양방향 단상 AC/DC 컨버터로 작동하도록 하며, 이 경우 나머지 스위칭 소자(S7~S9, S16~S18)를 오픈시킨다.If the operation mode is the single-phase AC charging mode, the
동작모드가 3상 AC 충전 모드이면, 프로세서(70)는 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)를 오픈시키고, 제3 스위치(SW3) 내지 제5 스위치(SW5)는 클로즈시킨다. 이때, 프로세서(70)는 제1 스위칭 소자(S1) 내지 제6 스위칭 소자(S6), 제10 스위칭 소자(S10) 내지 제15 스위칭 소자(S15)를 제어하고, 이들과 모터(80)의 코일이 AC 충전구 각 상의 AC 입력 값과 배터리(10) 사이에 양방향 AC/DC 컨버터가 연결된 상태가 될 수 있도록 한다. 즉, DC/DC 컨버터를 구성하는 스위칭 소자(제1 스위칭 소자(S1) 내지 제6 스위칭 소자(S6), 제10 스위칭 소자(S10) 내지 제15 스위칭 소자(S15))를 고주파수로 Buck/Boost 전압제어를 하면 양방향 3상 AC/DC 컨버터로 작동이 가능하며, 나머지 스위칭 소자(S7~S9, S16~S18)를 오픈시킨다.When the operation mode is the 3-phase AC charging mode, the
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a vehicle inverter system according to a fourth embodiment of the present invention.
본 발명의 제4 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템에서, 상기한 실시예들과 동일한 부분에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.In the vehicle inverter system according to the fourth embodiment of the present invention, detailed descriptions of the same parts as those of the above-described embodiments are omitted.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템은 제8 스위치(SWb)를 구비할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the vehicle inverter system according to the fourth embodiment of the present invention may include an eighth switch SWb.
제8 스위치(SWb)는 일단이 제16 스위칭 소자(S16) 내지 제18 스위칭 소자(S18)와 제1 스위치(SW1) 사이의 노드, 즉 보조 전력 제어부(40)의 로우 사이드 스위칭 소자와 직류입력단자(EVSE P) 사이의 노드에 연결되고 타단이 접지에 연결된다.The eighth switch SWb has one end of a node between the 16th switching elements S16 to 18th switching elements S18 and the first switch SW1, that is, the low side switching element of the
제8 스위치(SWb)는 상기한 제3 실시예에서 동작모드가 AC 충전모드인 경우, 제16 스위칭 소자(S16) 내지 제18 스위칭 소자(S18)가 스위칭 소자(S10~S12)의 역할을 대신할 수 있다. In the eighth switch (SWb), when the operation mode is the AC charging mode in the above-described third embodiment, the sixteenth to eighteenth switching elements (S16) to the eighteenth switching elements (S18) act instead of the switching elements (S10 to S12). can do.
제4 실시예에서, 제2 인버터(30)의 제7 스위칭 소자(S7) 내지 제12 스위칭 소자(S12)는 AC 충전모드에 필요한 스위칭 용량 및 주파수를 고려하지 않고 설계할 수 있다.In the fourth embodiment, the seventh switching element S7 to the twelfth switching element S12 of the
또한, 제8 스위치(SWb)는 모터 구동 모드를 변경할 수 있다. 즉, 동작모드가 듀얼 인버터 모터 구동모드일 때, 프로세서(70)가 제13 스위칭 소자(S13) 내지 제18 스위칭 소자(S18), 제1 스위치(SW1) 내지 제5 스위치(SW5) 및 제8 스위치(SWb)를 오픈시키면, 제1 인버터(20)와 제2 인버터(30)는 듀얼 인버터 기반 모터 구동회로로 구현될 수 있다.Also, the eighth switch SWb may change the motor driving mode. That is, when the operation mode is the dual inverter motor driving mode, the
또한, 동작모드가 단일 모드 모터 구동 모드일 때, 프로세서(70)가 제7 스위칭 소자(S7) 내지 제15 스위칭 소자(S15), 제1 스위치(SW1) 내지 제5 스위치(SW5) 및 제8 스위치(SWb)를 오픈시키고 제16 스위칭 소자(S16) 내지 제18 스위칭 소자(S18)를 클로즈시키면, 제16 스위칭 소자(S16) 내지 제18 스위칭 소자(S18) 및 제1 스위치(SW1)와 제8 스위치(SWb)의 연결부를 중성점으로 하는 단일 인버터 기반 모터 구동회로가 구현될 수 있다. In addition, when the operation mode is a single mode motor driving mode, the
한편, 동작모드가 DC 충전모드 및 DC 충전 바이패스 모드이면, 프로세서(70)는 제8 스위치(SWb)를 오픈시키고, 동작모드가 AC 충전모드이면, 프로세서(70)는 제8 스위치(SWb)를 클로즈시킨다. Meanwhile, when the operation mode is the DC charging mode and the DC charging bypass mode, the
여기서, 본 발명의 제2 실시예에 제4 실시예와 동일한 위치에 제8 스위치(SWb)를 추가하여 2가지 모터 구동모드, 즉 듀얼 인버터 모터 구동모드와 단일 인버터 모터 구동 모드를 변경할 수 있다. Here, in the second embodiment of the present invention, an eighth switch (SWb) is added at the same location as in the fourth embodiment to change two motor driving modes, that is, a dual inverter motor driving mode and a single inverter motor driving mode.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템의 회로도이고, 도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템의 회로도이다.5 is a circuit diagram of a vehicle inverter system according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a circuit diagram of a vehicle inverter system according to a sixth embodiment of the present invention.
본 발명의 제5 및 제6 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템에서, 상기한 실시예들과 동일한 부분에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.In the vehicle inverter system according to the fifth and sixth embodiments of the present invention, detailed descriptions of the same parts as those of the above-described embodiments are omitted.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제5 및 제6 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템은 동작모드를 변경하기 위한 제7 스위치(SWa)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 5 and 6 , the vehicle inverter system according to the fifth and sixth embodiments of the present invention may further include a seventh switch SWa for changing an operation mode.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템에서, 제7 스위치(SWa)는 외부의 DC 충전기로부터 배터리(10)에 공급되는 직류전력을 단속한다.Referring to FIG. 5 , in the vehicle inverter system according to the fifth embodiment of the present invention, a seventh switch SWa regulates DC power supplied to the
제7 스위치(SWa)는 제1 인버터(20)와 제2 인버터(30) 사이의 (+)단에 설치된다. 제7 스위치(SWa)는 일단이 제1 인버터(20)의 제1 스위칭 소자(S1)와 제2 스위칭 소자(S2) 및 제3 스위칭 소자(S3)가 연결되는 노드에 연결되고, 타단이 제2 인버터(30)의 제7 스위칭 소자(S7)와 제8 스위칭 소자(S8) 및 제9 스위칭 소자(S9)가 연결되는 노드에 연결된다. The seventh switch SWa is installed at the (+) terminal between the
도 6을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템에서, 제7 스위치(SWa)는 외부의 DC 충전기로부터 배터리(10)에 공급되는 직류전력을 단속한다.Referring to FIG. 6 , in the vehicle inverter system according to the sixth embodiment of the present invention, a seventh switch SWa regulates DC power supplied to the
제7 스위치(SWa)는 제1 인버터(20)와 제2 인버터(30) 사이의 (-)단에 설치된다.The seventh switch (SWa) is installed at the (-) terminal between the
제7 스위치(SWa)는 일단이 제1 인버터(20)의 제4 스위칭 소자(S4)와 제5 스위칭 소자(S5) 및 제6 스위칭 소자(S6)가 연결되는 노드에 연결되고, 타단이 제2 인버터(30)의 제10 스위칭 소자(S10)와 제11 스위칭 소자(S11) 및 제12 스위칭 소자(S12)가 연결되는 노드에 연결된다. The seventh switch SWa has one end connected to a node to which the fourth switching element S4, fifth switching element S5, and sixth switching element S6 of the
제5 및 제6 실시예에서, 동작모드가 듀얼 인버터 모터 구동모드인 경우, 프로세서(70)가 제13 스위칭 소자(S13) 내지 제18 스위칭 소자(S18), 제1 스위치(SW1) 내지 제5 스위치(SW5) 및 제8 스위치(SWb)를 오픈시키고, 제7 스위치(SWa)를 클로즈시키면, 듀얼 인버터 기반 모터 구동회로로 구현될 수 있다. In the fifth and sixth embodiments, when the operation mode is the dual inverter motor driving mode, the
제5 실시예에서, 동작모드가 단일 인버터 모터 구동모드인 경우, 프로세서(70)는 제10 스위칭 소자(S10) 내지 제18 스위칭 소자(S18), 제1 스위치(SW1) 내지 제5 스위치(SW5), 제7 스위치(SWa) 및 제8 스위치(SWb)를 오픈시키고, 제7 스위칭 소자(S7) 내지 제9 스위칭 소자(S9)를 클로즈시키면, 제2 인버터(30)의 DC(+)단을 중성점으로 하는 단일 인버터 기반 모터 구동회로가 구현될 수 있다. In the fifth embodiment, when the operation mode is a single inverter motor driving mode, the
제6 실시예에서, 동작모드가 단일 인버터 모터 구동모드인 경우, 프로세서(70)는 제7 스위칭 소자(S7) 내지 제9 스위칭 소자(S9), 제13 스위칭 소자(S13) 내지 제18 스위칭 소자(S18), 제1 스위치(SW1) 내지 제5 스위치(SW5), 제7 스위치(SWa) 및 제8 스위치(SWb)를 오픈시키고, 제10 스위칭 소자(S10) 내지 제12 스위칭 소자(S12)를 클로즈시킬 수 있다. 이 경우, 제2 인버터(30)의 DC(-)단을 중성점으로 하는 단일 인버터 기반 모터 구동회로가 구성된다. In the sixth embodiment, when the operation mode is a single inverter motor driving mode, the
여기서, 추가된 제7 스위치(SWa)는 DC 충전모드 및 AC 충전모드에서는 오픈되며, DC 충전 바이패스 모드에서는 클로즈된다. Here, the added seventh switch (SWa) is open in DC charging mode and AC charging mode, and closed in DC charging bypass mode.
또한, 제1 실시예 내지 제3 실시예에도 제7 스위치(SWa)가 추가될 수 있으며, 2가지 모터구동 모드, 즉 듀얼 인버터 모터 구동 모드와 단일 인버터 모터 구동 모드 중 어느 하나로 변경할 수 있다. Also, a seventh switch (SWa) may be added to the first to third embodiments, and it may be changed to one of two motor driving modes, that is, a dual inverter motor driving mode and a single inverter motor driving mode.
본 실시예에서의 스위칭 소자 또는 스위치의 개수는 본 발명의 개념의 이해를 돕기 위한 일 예이며, 적용하는 스위치 종류 및 지역에 따른 충전전력의 종류에 따라서 개수가 달라질 수 있다. 또한 스위칭 소자 또는 스위치는 IGBT, MOSFET, Relay 등이 될 수 있으며, 본 발명의 설명을 위해서는 스위치의 종류 등의 상세사항을 한정하지 않는다. The number of switching elements or switches in this embodiment is an example for helping understanding of the concept of the present invention, and the number may vary depending on the type of switch to be applied and the type of charging power according to the region. In addition, the switching element or switch may be IGBT, MOSFET, Relay, etc., and details such as the type of switch are not limited for the description of the present invention.
본 발명의 제1 실시예 내지 제7 실시예는 EMC Filter 및 Safety 등을 위한 요소들이 추가될 수 있다.In the first to seventh embodiments of the present invention, elements for EMC Filter and Safety may be added.
본 발명의 제1 실시예 내지 제7 실시예에서, DC 충전모드의 경우 외부 충전기의 공급전압이 배터리(10)의 전압과 다른 경우, 예컨대 400V 용량의 외부 충전기에서 800V 용량의 배터리(10)로 전력을 공급하거나 800V 용량의 외부 충전기에서 400V 용량의 배터리(10)로 전력을 공급하는 경우, 제1 인버터(20)의 스위칭 소자(S1~S6)와 제2 인버터(30)의 스위칭 소자(S7~S12)를 제어하여 배터리 충전에 필요한 전압으로 제어가 가능하다. 또한 양방향 컨버터가 적용되므로 배터리(10)의 저장된 에너지를 외부에 공급하는 V2X 기능 적용 시 배터리(10)의 전압레벨과 상관없이 DC 충전구에 필요한 DC 전압으로 제어하여 외부로 전력을 공급할 수 있다. In the first to seventh embodiments of the present invention, when the supply voltage of the external charger is different from the voltage of the
도 7은 본 발명의 AC 충전모드의 등가회로이다. 7 is an equivalent circuit of the AC charging mode of the present invention.
본 발명의 AC 충전모드의 경우 도 7에 도시된 바와 같이 AC 충전구 각 상의 AC 입력값과 배터리(10) 사이에 양방향 DC/DC 컨버터가 연결된 회로가 구성된다. 이 DC/DC 컨버터를 구성하는 스위칭 소자는 고주파수로 Buck/Boost 전압제어하면 각 상의 AC 전압을 DC 전압으로 변환이 가능하다. 따라서, AC 충전구의 단상 혹은 3상의 AC 입력 값은 배터리 충전을 위한 DC 전압 출력으로 변환되어 배터리(10)를 충전할 수 있다. 또한 차량의 배터리(10)의 저장된 에너지를 외부에 공급하는 V2X 기능 적용시 배터리(10)의 DC 전압을 Buck/Boost 전압제어 하여 AC 충전구에 필요한 각 상의 AC 전압 출력으로 제어하여 외부로 전력을 공급할 수 있다. In the case of the AC charging mode of the present invention, as shown in FIG. 7, a circuit in which a bidirectional DC/DC converter is connected between the AC input value of each phase of the AC charging port and the
본 발명의 실시예에서, 모터 구동모드의 경우 모터(80)의 운전영역에 따라서 전술 한 2가지 구동(듀얼 단일 인버터 모터 구동 모드 및 단일 인버터 모터 구동 모드)를 적절히 변경하여 모터(80)의 성능을 개선할 수 있다. In the embodiment of the present invention, in the case of the motor driving mode, the performance of the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템은 듀얼 인버터를 기반으로 다양한 모드의 모터 구동, 양방향 DC 충전 및 AC 충전이 가능하도록 한다.As such, the vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention enables motor driving in various modes, bi-directional DC charging, and AC charging based on the dual inverter.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 인버터 시스템은 모터 구동시 효율 및 전력밀도를 향상시키고, 기존 개별 고전압 DC/DC 컨버터, AC 온보드 차져 등의 고전압 부품을 제거할 수 있어 시스템 가격 및 부피를 최소화할 수 있다. In addition, the vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention improves efficiency and power density when driving a motor, and can eliminate high-voltage parts such as individual high-voltage DC/DC converters and AC on-board chargers, thereby reducing system cost and volume. can be minimized.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.Implementations described herein may be embodied in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Even if discussed only in the context of a single form of implementation (eg, discussed only as a method), the implementation of features discussed may also be implemented in other forms (eg, an apparatus or program). The device may be implemented in suitable hardware, software and firmware. The method may be implemented in an apparatus such as a processor, which is generally referred to as a processing device including, for example, a computer, microprocessor, integrated circuit or programmable logic device or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, personal digital assistants ("PDAs") and other devices that facilitate communication of information between end-users.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it should be noted that this is only exemplary and various modifications and equivalent other embodiments are possible from those skilled in the art to which the technology pertains. will understand Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.
10: 배터리 20: 제1 인버터
30: 제2 인버터 40: 보조 전력 제어부
50: 충전 소켓 스위칭부 60: 리플 감쇠부
70: 프로세서 80: 모터10: battery 20: first inverter
30: second inverter 40: auxiliary power controller
50: charging socket switching unit 60: ripple attenuation unit
70: processor 80: motor
Claims (21)
전력 제어를 위한 복수 개의 스위칭 소자를 구비하는 제2 인버터;
복수 개의 스위칭 소자가 하이 사이드 스위칭 소자 또는 로우 사이드 스위칭 소자로 배치되고 상기 제2 인버터와 연계하여 외부의 충전기로부터 공급되거나 배터리로부터 공급되는 전력을 제어하는 보조 전력 제어부;
상기 충전기로부터 공급되는 전력을 상기 보조 전력 제어부에 공급하는 충전 소켓 스위칭부; 및
동작모드에 따라 상기 충전 소켓 스위칭부, 상기 제1 인버터, 상기 제2 인버터 및 상기 보조 전력 제어부 중 적어도 하나를 제어하여 배터리의 전력을 모터에 공급하거나 상기 충전기로부터 공급된 전력을 상기 배터리에 공급하는 프로세서를 포함하고,
상기 보조 전력 제어부는 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자 사이의 노드가 상기 제2 인버터의 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자 사이의 노드에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템. A first inverter having a plurality of switching elements for power control;
A second inverter having a plurality of switching elements for power control;
an auxiliary power control unit in which a plurality of switching elements are disposed as high-side switching elements or low-side switching elements and controls power supplied from an external charger or battery in association with the second inverter;
a charging socket switching unit supplying power supplied from the charger to the auxiliary power control unit; and
Controlling at least one of the charging socket switching unit, the first inverter, the second inverter, and the auxiliary power controller according to the operation mode to supply power from the battery to the motor or to supply power from the charger to the battery contains a processor;
In the auxiliary power control unit, a node between a high side switching element and a low side switching element is connected to a node between a high side switching element and a low side switching element of the second inverter.
상기 배터리로부터 인가되는 전력을 상기 제1 인버터를 통해 변환하여 상기 모터를 동작시키는 단일 인버터 모터 구동 모드, 상기 배터리로부터 인가되는 전력을 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터를 통해 변환하여 상기 모터를 동작시키는 듀얼 인버터 모터 구동 모드, 상기 배터리의 용량과 상기 충전기의 용량이 서로 상이한 경우 상기 충전기로부터 인가되는 직류전력을 상기 배터리의 용량에 따라 변환하여 상기 배터리를 충전시키는 DC 충전 모드, 상기 배터리의 용량과 상기 충전기의 용량이 동일한 경우 상기 충전기로부터 인가되는 직류전력으로 상기 배터리를 충전시키는 DC 충전 바이패스 모드, 및 상기 충전기로부터 공급되는 교류전력을 변환하여 상기 배터리를 충전시키는 AC 충전모드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템. The method of claim 1, wherein the operation mode is
A single inverter motor driving mode in which power supplied from the battery is converted through the first inverter to operate the motor, and power supplied from the battery is converted through the first inverter and the second inverter to operate the motor. A dual inverter motor driving mode to charge the battery by converting the DC power applied from the charger according to the capacity of the battery when the capacity of the battery and the capacity of the charger are different from each other DC charging mode, the capacity of the battery and Including at least one of a DC charging bypass mode for charging the battery with DC power applied from the charger when the capacity of the charger is the same, and an AC charging mode for charging the battery by converting AC power supplied from the charger Inverter system for a vehicle, characterized in that to do.
상기 충전기의 충전 소켓으로부터 공급되는 교류전력 또는 직류전력을 개별적으로 단속하는 적어도 하나 이상의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템. The method of claim 1, wherein the charging socket switching unit
Inverter system for a vehicle, characterized in that it comprises at least one switch that individually controls the AC power or DC power supplied from the charging socket of the charger.
상기 충전기의 충전 소켓으로부터 공급되는 직류전력의 (+)단과 (-)단, 및 교류전력의 각 상마다 개별적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.The method of claim 4, wherein the switch of the charging socket switching unit
The vehicle inverter system, characterized in that the (+) and (-) terminals of the DC power supplied from the charging socket of the charger, and each phase of the AC power are individually installed.
상기 동작모드가 단일 인버터 모터 구동 모드이면, 상기 보조 전력 제어부의 스위칭 소자를 모두 오픈시켜 상기 배터리로부터 공급되는 전력을 차단하고, 상기 배터리로부터 공급된 전력을 상기 제1 인버터를 통해 전력을 변환하여 상기 모터에 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템. The method of claim 1, wherein the processor
When the operation mode is a single inverter motor driving mode, all switching elements of the auxiliary power control unit are opened to cut off power supplied from the battery, convert power supplied from the battery through the first inverter, and Vehicle inverter system, characterized in that supplied to the motor.
상기 동작모드가 듀얼 인버터 모터 구동 모드이면, 상기 보조 전력 제어부의 스위칭 소자를 모두 오픈시켜 상기 배터리로부터 공급되는 전력을 차단하고, 상기 배터리로부터 공급된 전력을 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터를 통해 변환하여 상기 모터에 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템. The method of claim 1, wherein the processor
When the operation mode is a dual inverter motor driving mode, all switching elements of the auxiliary power controller are opened to cut off power supplied from the battery, and power supplied from the battery is passed through the first inverter and the second inverter. An inverter system for a vehicle, characterized in that converted and supplied to the motor.
상기 동작모드가 DC 충전 바이패스 모드이면, 상기 보조 전력 제어부의 스위칭 소자 및 상기 제2 인버터의 스위칭 소자를 선택적으로 제어하여 상기 충전기로부터 공급되는 전력을 바이패스시켜 상기 배터리에 전력변환없이 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템. The method of claim 1, wherein the processor
When the operation mode is a DC charging bypass mode, selectively controlling the switching element of the auxiliary power control unit and the switching element of the second inverter bypasses the power supplied from the charger and supplies it to the battery without power conversion. Inverter system for vehicles characterized by.
상기 동작모드가 DC 충전 모드이면, 상기 충전기로부터 공급되는 직류전력을 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터 및 상기 보조 전력 제어부의 스위칭 소자를 Buck 또는 Boost 전압제어하여 상기 충전기로부터 공급되는 전력을 변환하고 변환된 전력을 상기 배터리에 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템. The method of claim 1, wherein the processor
When the operation mode is a DC charging mode, DC power supplied from the charger is converted into power supplied from the charger by buck or boost voltage control of the switching elements of the first inverter, the second inverter, and the auxiliary power control unit, Inverter system for a vehicle, characterized in that for supplying the converted power to the battery.
상기 동작모드가 AC 충전 모드이면, 상기 충전기로부터 공급되는 교류전력을 상기 제1 인버터와 제2 인버터 및 상기 보조 전력 제어부의 스위칭 소자를 Buck 또는 Boost 전압제어하여 상기 충전기로부터 공급되는 전력을 변환하고 변환된 전력을 상기 배터리에 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템. The method of claim 1, wherein the processor
When the operation mode is the AC charging mode, the AC power supplied from the charger is converted and converted into power supplied from the charger by controlling the voltage of the first inverter, the second inverter, and the switching element of the auxiliary power control unit to buck or boost. Inverter system for a vehicle, characterized in that for supplying the electric power to the battery.
상기 동작모드가 단일 인버터 구동모드이면 오픈되어 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터 및 보조 전력 제어부가 상기 보조 전력 제어부의 로우 사이드 스위칭 소자와 제8 스위치 연결부를 중성점으로 하는 단일 인버터 기반 모터 구동회로로 구현되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.13. The method of claim 12, wherein the eighth switch
When the operation mode is a single inverter driving mode, it is open, and the first inverter, the second inverter, and the auxiliary power control unit form a single inverter-based motor driving circuit having the low side switching element and the eighth switch connection of the auxiliary power control unit as a neutral point. Inverter system for a vehicle, characterized in that to be implemented.
상기 동작모드가 듀얼 인버터 모터 구동모드이면 오픈되어 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터가 듀얼 인버터 기반 모터 구동회로로 구현되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.13. The method of claim 12, wherein the eighth switch
When the operation mode is a dual inverter motor driving mode, it is open so that the first inverter and the second inverter are implemented as a dual inverter based motor driving circuit.
상기 동작모드가 DC 충전모드 또는 DC 충전 바이패스 모드이면 오픈되고, 상기 동작모드가 AC 충전모드이면 클로즈되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.13. The method of claim 12, wherein the eighth switch
The inverter system for a vehicle, characterized in that it is open when the operation mode is a DC charging mode or a DC charging bypass mode, and closed when the operation mode is an AC charging mode.
상기 동작모드가 단일 인버터 모터 구동모드이면 오픈되어 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터가 상기 제2 인버터의 DC(+)단을 중성점으로 하는 단일 인버터 기반 모터 구동회로로 구현되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템. 17. The method of claim 16, wherein the seventh switch
When the operation mode is a single inverter motor driving mode, it is open so that the first inverter and the second inverter are implemented as a single inverter-based motor driving circuit having the DC (+) terminal of the second inverter as a neutral point. Characterized in that Inverter system for vehicles.
상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터 사이의 (+)단에 설치되고, 상기 동작모드가 듀얼 인버터 모터 구동모드이면 클로즈되어 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터가 듀얼 인버터 기반 모터 구동회로로 구현되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.17. The method of claim 16, wherein the seventh switch
It is installed at the (+) terminal between the first inverter and the second inverter, and is closed when the operation mode is a dual inverter motor driving mode, so that the first inverter and the second inverter are implemented as a dual inverter-based motor driving circuit. Inverter system for a vehicle, characterized in that to do.
상기 동작모드가 단일 인버터 모터 구동모드이면 오픈되어 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터가 상기 제2 인버터의 DC(-)단을 중성점으로 하는 단일 인버터 기반 모터 구동회로로 구현되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템. The method of claim 19, wherein the seventh switch
When the operation mode is a single inverter motor driving mode, it is open so that the first inverter and the second inverter are implemented as a single inverter-based motor driving circuit having the DC (-) terminal of the second inverter as a neutral point. Characterized in that Inverter system for vehicles.
상기 동작모드가 듀얼 인버터 모터 구동모드이면 클로즈되어 상기 제1 인버터와 상기 제2 인버터가 듀얼 인버터 기반 모터 구동회로로 구현되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.The method of claim 19, wherein the seventh switch
When the operation mode is a dual inverter motor driving mode, it is closed so that the first inverter and the second inverter are implemented as a dual inverter based motor driving circuit.
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KR102634150B1 (en) * | 2023-05-30 | 2024-02-07 | 비테스코 테크놀로지스 게엠베하 | Inverter system for vehicle and control method thereof |
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