KR20230173901A - Inverter system for vehicle and control method thereof - Google Patents

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KR20230173901A
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임종석
박한용
김도완
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비테스코 테크놀로지스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 차량용 인버터 시스템에 관한 것으로, 제1 인버터부; 제2 인버터부; 상기 제1 인버터부와 상기 제2 인버터부 사이에 연결되는 모터; AC 충전구와 DC 충전구를 포함하는 충전 소켓; 복수의 스위치(SW1 ~ SW14)를 포함하는 모드 스위칭부; 및 상기 모드 스위칭부의 각 스위치(SW1 ~ SW14)를 제어하여, 상기 제1 인버터부, 상기 제2 인버터부, 상기 모터 및 상기 충전 소켓 간의 회로 구성을 변경함으로써, 차량용 인버터 시스템을, 모터 구동을 위한 듀얼 인버터 모터 구동 모드나 단일 인버터 모터 구동 모드, DC 충전을 위한 DC/DC 컨버터, 또는 AC 충전을 위한 AC/DC 컨버터 모드로 전환하는 프로세서;를 포함하되, 상기 제1 인버터부와 배터리(BAT)의 사이에는 제1 DC 링크 커패시터(C1)가 병렬로 형성되고, 상기 제2 인버터부의 충전 소켓측 DC 충전구 양단 사이에는 제2 DC 링크 커패시터(C2)가 병렬로 형성된다.The present invention relates to an inverter system for a vehicle, comprising: a first inverter unit; Second inverter unit; a motor connected between the first inverter unit and the second inverter unit; A charging socket including an AC charging port and a DC charging port; A mode switching unit including a plurality of switches (SW1 to SW14); And by controlling each switch (SW1 to SW14) of the mode switching unit to change the circuit configuration between the first inverter unit, the second inverter unit, the motor, and the charging socket, a vehicle inverter system is provided for driving the motor. A processor that switches to a dual inverter motor driving mode, a single inverter motor driving mode, a DC/DC converter for DC charging, or an AC/DC converter mode for AC charging; including, the first inverter unit and a battery (BAT) A first DC link capacitor (C1) is formed in parallel between them, and a second DC link capacitor (C2) is formed in parallel between both ends of the DC charging port on the charging socket side of the second inverter unit.

Figure P1020220074717
Figure P1020220074717

Description

차량용 인버터 시스템 및 그 제어 방법{INVERTER SYSTEM FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}Vehicle inverter system and its control method {INVERTER SYSTEM FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 차량용 인버터 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 듀얼 인버터 시스템의 스위치 제어를 통하여 모드를 변경함으로써, 듀얼 인버터 구동 모드, 단일 인버터 구동 모드, DC 충전을 위한 DC/DC 컨버터 모드, 또는 AC 충전을 위한 AC/DC 컨버터 모드로 전환하여 사용할 수 있도록 하는, 차량용 인버터 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle inverter system and a control method thereof. More specifically, the present invention relates to a vehicle inverter system and a control method thereof, and more specifically, by changing the mode through switch control of the dual inverter system, such as a dual inverter drive mode, a single inverter drive mode, and a DC/DC converter mode for DC charging. , or an inverter system for a vehicle that can be used by switching to an AC/DC converter mode for AC charging and a method of controlling the same.

일반적으로 배터리에 저장된 에너지를 이용하여 모터를 구동함으로써 차량의 구동출력을 발생시키는 친환경 차량의 경우, 배터리의 직류 전기에너지를 이용하여 교류모터의 구동출력을 발생시키거나, 차량의 운동에너지를 이용하여 교류모터의 회생제동출력을 발생시켜 직류 전력으로 변환하여 배터리를 충전하는 제어를 수행하기 위하여 인버터와 같은 전력변환장치를 사용한다. Generally, in the case of eco-friendly vehicles that generate the driving output of the vehicle by driving the motor using energy stored in the battery, the driving output of the AC motor is generated using the direct current electric energy of the battery, or the driving output of the AC motor is generated using the vehicle's kinetic energy. A power conversion device such as an inverter is used to control the regenerative braking output of an AC motor, converting it into direct current power, and charging the battery.

또한 DC 혹은 AC 충전기를 이용해 친환경 차량 내 배터리를 충전하기 위하여 고전압 DC/DC 컨버터와 AC 온보드 차져(OBC)가 차량내부에 추가로 적용된다. In addition, a high-voltage DC/DC converter and AC on-board charger (OBC) are additionally applied inside the vehicle to charge the eco-friendly vehicle battery using a DC or AC charger.

그런데 상기 친환경 차량에 적용되는 배터리, 모터, 인버터, 고전압 DC/DC 컨버터, 및 AC 온보드 차져 등의 고전압 부품들은, 가격이 고가이며, 개별로 적용 시 시스템 부피와 복잡도가 증가되는 문제점이 있다. 또한 개별 시스템간의 전기적인 연결을 위해 적용되는 고전압 케이블 또한 시스템 가격 및 무게를 증가시키는 문제점이 있다.However, high-voltage components such as batteries, motors, inverters, high-voltage DC/DC converters, and AC on-board chargers applied to the eco-friendly vehicles are expensive, and when applied individually, system volume and complexity increase. Additionally, high-voltage cables applied for electrical connections between individual systems also have the problem of increasing system price and weight.

예컨대 도 1은 종래의 듀얼 인버터를 포함하는 모터 시스템을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 종래의 모터 시스템의 듀얼 인버터(즉, 제1 인버터부와 제2 인버터부)는 각기 6개의 스위칭 소자(IGBT 혹은 MOSFET)(S1~S6, S7~S12)를 포함하며, 모터(Motor) 코일 3상(U, V, W)의 양단이 각기 상기 듀얼 인버터(10, 20)의 각 스위칭 소자(S1~S6, S7~S12) 사이에 연결된다. For example, Figure 1 is an exemplary diagram showing a motor system including a conventional dual inverter. As shown here, the dual inverters (i.e., the first inverter unit and the second inverter unit) of the conventional motor system each have six switching elements. (IGBT or MOSFET) (S1 to S6, S7 to S12), and both ends of the three phases (U, V, W) of the motor coil are connected to each switching element (S1) of the dual inverter (10, 20). ~S6, S7~S12).

그런데 상기와 같은 종래의 모터 시스템(Motor System)은 모터 구동만 가능하며, 외부 충전기를 통한 배터리 충전을 위해서는 별도의 고전압 DC/DC 컨버터와 AC 온보드 차져(OBC)를 추가로 포함해야 하는 문제점이 있다. However, the conventional motor system as described above is only capable of driving a motor, and has the problem of having to additionally include a separate high-voltage DC/DC converter and AC on-board charger (OBC) to charge the battery through an external charger. .

이에 따라 모터 구동 시 효율 및 출력밀도를 향상시킬 수 있고, 기존 DC/DC 컨버터 및 AC 온보드 차져(OBC)의 고전압 부품을 제거하여 시스템 가격 및 부피를 감소시킬 수 있는 인버터 시스템이 필요한 상황이다. 즉, 모터 구동 시에는 듀얼 인버터 구동 모드, 단일 인버터 구동 모드로 변환하여 적용할 수 있고, 배터리 충전 시에는 DC 충전 및 AC 충전 모드로 작동할 수 있는 인버터 시스템이 필요한 상황이다.Accordingly, there is a need for an inverter system that can improve efficiency and power density when driving a motor and reduce system price and volume by eliminating high-voltage components of existing DC/DC converters and AC on-board chargers (OBC). In other words, there is a need for an inverter system that can be converted to dual inverter drive mode and single inverter drive mode when driving a motor, and can operate in DC charging and AC charging mode when charging a battery.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2015-0031828호(2015.03.25. 공개, 이중 인버터 시스템 및 그 제어 방법)에 개시되어 있다. The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2015-0031828 (published on March 25, 2015, dual inverter system and control method thereof).

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 듀얼 인버터 시스템의 스위치 제어를 통하여 모드를 변경함으로써, 듀얼 인버터 구동 모드, 단일 인버터 구동 모드, DC 충전을 위한 DC/DC 컨버터 모드, 또는 AC 충전을 위한 AC/DC 컨버터 모드로 전환하여 사용할 수 있도록 하는, 차량용 인버터 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. According to one aspect of the present invention, the present invention was created to solve the above problems, and changes the mode through switch control of the dual inverter system, such as dual inverter driving mode, single inverter driving mode, and DC charging. The purpose is to provide a vehicle inverter system and its control method that can be used by switching to DC/DC converter mode or AC/DC converter mode for AC charging.

본 발명의 일 측면에 따른 차량용 인버터 시스템은, 제1 인버터부; 제2 인버터부; 상기 제1 인버터부와 상기 제2 인버터부 사이에 연결되는 모터; AC 충전구와 DC 충전구를 포함하는 충전 소켓; 복수의 스위치(SW1 ~ SW14)를 포함하는 모드 스위칭부; 및 상기 모드 스위칭부의 각 스위치(SW1 ~ SW14)를 제어하여, 상기 제1 인버터부, 상기 제2 인버터부, 상기 모터 및 상기 충전 소켓 간의 회로 구성을 변경함으로써, 차량용 인버터 시스템을, 모터 구동을 위한 듀얼 인버터 모터 구동 모드나 단일 인버터 모터 구동 모드, DC 충전을 위한 DC/DC 컨버터, 또는 AC 충전을 위한 AC/DC 컨버터 모드로 전환하는 프로세서;를 포함하되, 상기 제1 인버터부와 배터리(BAT)의 사이에는 제1 DC 링크 커패시터(C1)가 병렬로 형성되고, 상기 제2 인버터부의 충전 소켓측 DC 충전구 양단 사이에는 제2 DC 링크 커패시터(C2)가 병렬로 형성되는 것을 특징으로 한다.A vehicle inverter system according to one aspect of the present invention includes a first inverter unit; Second inverter unit; a motor connected between the first inverter unit and the second inverter unit; A charging socket including an AC charging port and a DC charging port; A mode switching unit including a plurality of switches (SW1 to SW14); And by controlling each switch (SW1 to SW14) of the mode switching unit to change the circuit configuration between the first inverter unit, the second inverter unit, the motor, and the charging socket, a vehicle inverter system is provided for driving the motor. A processor that switches to a dual inverter motor driving mode, a single inverter motor driving mode, a DC/DC converter for DC charging, or an AC/DC converter mode for AC charging; including, the first inverter unit and a battery (BAT) A first DC link capacitor (C1) is formed in parallel between them, and a second DC link capacitor (C2) is formed in parallel between both ends of the DC charging port on the charging socket side of the second inverter unit.

본 발명에 있어서, 상기 충전 소켓은, 3개의 단자(L1, L2(or N), L3)를 갖는 AC 충전구와 2개의 단자(EVSE+, EVSE-)를 갖는 DC 충전구를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the charging socket is characterized in that it includes an AC charging port having three terminals (L1, L2 (or N), L3) and a DC charging port having two terminals (EVSE+, EVSE-). .

본 발명에 있어서, 상기 제2 인버터부의 6개의 스위칭 소자(S7~S12)로 구성된 3개의 레그의 각 스위칭 소자의 접속점과 AC 충전구의 3개의 단자(AC L1, AC L2(or N), AC L3) 사이에는 제1 내지 제3 코일(L1 ~ L3)이 각각 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the connection point of each switching element of the three legs consisting of six switching elements (S7 to S12) of the second inverter unit and the three terminals (AC L1, AC L2 (or N), AC L3) of the AC charging port ), the first to third coils (L1 to L3) are each connected in series.

본 발명에 있어서, 상기 모드 스위칭부는, 상기 모터(MTR)의 3상 코일과 상기 제2 인버터부의 3개의 레그의 각 스위칭 소자의 접속점 사이에 각각 형성되는 제1 내지 제3 스위치(SW1 ~ SW3); 상기 제1 인버터부와 상기 제2 인버터부의 (+)전압 단 사이에 형성되는 제4 스위치(SW4); 상기 제1 DC 링크 커패시터(C1)의 (+)전압 단과 상기 제1 인버터부의 (+)전압 단 사이에 형성되는 제5 스위치(SW5); 상기 제1 DC 링크 커패시터(C1)의 (+)전압 단, 및 모터(MTR)의 3상 코일과 각기 연결된 제1 내지 제3 스위치(SW1~SW3)의 접속점 사이에 각각 형성되는 제6 내지 제8 스위치(SW6~SW8); 상기 제2 인버터부의 (-)전압 단과 상기 제2 DC 링크 커패시터(C2)의 (-)전압 단 사이에 형성되는 제9 스위치(SW9); 상기 충전 소켓의 EVSE(+) 단자와 상기 제2 DC 링크 커패시터(C2)의 (+)전압 단 사이에 형성되는 제10 스위치(SW10); 상기 충전 소켓의 EVSE(-) 단자와 상기 제2 인버터부(20)의 (-)전압 단 사이에 형성되는 제11 스위치(SW11); 및 상기 충전 소켓의 AC 충전구의 3개의 단자(AC L1, AC L2(or N), AC L3)와 제1 내지 제3 코일(L1~L3) 사이에 각각 형성되는 제12 내지 제14 스위치(SW12~14);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the mode switching unit includes first to third switches (SW1 to SW3) formed between the connection points of the three-phase coil of the motor (MTR) and each switching element of the three legs of the second inverter unit. ; a fourth switch (SW4) formed between the (+) voltage terminal of the first inverter unit and the second inverter unit; A fifth switch (SW5) formed between the (+) voltage terminal of the first DC link capacitor (C1) and the (+) voltage terminal of the first inverter unit; The sixth to third switches formed between the (+) voltage terminal of the first DC link capacitor (C1) and the connection points of the first to third switches (SW1 to SW3) respectively connected to the three-phase coil of the motor (MTR) 8 switches (SW6~SW8); A ninth switch (SW9) formed between the (-) voltage terminal of the second inverter unit and the (-) voltage terminal of the second DC link capacitor (C2); A tenth switch (SW10) formed between the EVSE (+) terminal of the charging socket and the (+) voltage terminal of the second DC link capacitor (C2); an 11th switch (SW11) formed between the EVSE (-) terminal of the charging socket and the (-) voltage terminal of the second inverter unit (20); And twelfth to fourteenth switches (SW12) formed between the three terminals (AC L1, AC L2 (or N), AC L3) of the AC charging port of the charging socket and the first to third coils (L1 to L3), respectively. It is characterized by including ~14);

본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 제1~5 스위치(SW1~SW5)를 Close 시키고, 제6~14 스위치(SW6~SW14)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 듀얼 인버터 모터구동 모드로 작동시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the processor closes the 1st to 5th switches (SW1 to SW5) and opens the 6th to 14th switches (SW6 to SW14) to operate the vehicle inverter system in a dual inverter motor driving mode. It is characterized by

본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 제1~3, 5 스위치(SW1~SW3, SW5) 및 제7~9 스위칭 소자(S7~S9)를 Close 시키고, 제4, 6~14 스위치(SW4, SW6~SW14) 및 제10~12 스위칭 소자(S10~S12)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 단일 인버터 구동 모드로 작동시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the processor closes the 1st to 3rd and 5th switches (SW1 to SW3, SW5) and the 7th to 9th switching elements (S7 to S9), and closes the 4th, 6th to 14th switches (SW4, SW6). ~SW14) and the 10th to 12th switching elements (S10 to S12) are opened to operate the vehicle inverter system in a single inverter driving mode.

본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 제1~3, 5, 9~11 스위치(SW1~SW3, SW5, SW9~SW11)을 Close 시키고, 제4, 6~8, 12~14 스위치(SW4, SW6~SW8, SW12~SW14)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 DC 충전 모드에서 DC/DC 컨버터로 작동시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the processor closes the 1st to 3rd, 5th, and 9th to 11th switches (SW1 to SW3, SW5, and SW9 to SW11), and closes the 4th, 6th to 8th, and 12th to 14th switches (SW4, SW6). By opening ~SW8, SW12~SW14), the vehicle inverter system operates as a DC/DC converter in DC charging mode.

본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 제4~5, 9~11 스위치(SW4~SW5, SW9~SW11)를 Close 시키고, 제1~3, 6~8 스위치(SW1~SW3, SW6~SW8) 및 제1~12 스위칭 소자(S1~S12)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 DC 충전 모드에서 외부 충전전력을 배터리로 바이패스(Bypass)하도록 작동시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the processor closes the 4th to 5th and 9th to 11th switches (SW4 to SW5, SW9 to SW11), and the 1st to 3rd, 6th to 8th switches (SW1 to SW3, SW6 to SW8) and By opening the first to twelfth switching elements (S1 to S12), the vehicle inverter system is operated to bypass external charging power to the battery in DC charging mode.

본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 제4, 6~9, 12~14 스위치(SW4, SW6~SW9, SW12~SW14)를 Close 시키고, 제1~3, 5, 10~11 스위치(SW1~SW3, SW5, SW10~SW11)을 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 AC 충전 모드에서 AC/DC 컨버터로 작동시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the processor closes the 4th, 6th to 9th, and 12th to 14th switches (SW4, SW6 to SW9, SW12 to SW14), and closes the 1st to 3rd, 5th, and 10th to 11th switches (SW1 to SW3). , SW5, SW10~SW11), the vehicle inverter system operates as an AC/DC converter in AC charging mode.

본 발명의 다른 측면에 따른 차량용 인버터 시스템의 제어 방법은, 제1 인버터부와 배터리(BAT)의 사이에는 제1 DC 링크 커패시터(C1)가 병렬로 형성되고, 제2 인버터부의 충전 소켓측 DC 충전구 양단 사이에는 제2 DC 링크 커패시터(C2)가 병렬로 형성되는 차량용 인버터 시스템의 프로세서가 작동 모드를 선택받는 단계; 및 상기 프로세서가, 상기 작동 모드에 따라, 모드 스위칭부의 각 스위치(SW1 ~ SW14)를 제어하여, 제1 인버터부, 제2 인버터부, 모터 및 충전 소켓간의 회로 구성을 변경하는 단계;를 포함하고, 상기 회로 구성을 변경하는 단계를 통하여, 상기 프로세서는, 차량용 인버터 시스템을, 모터 구동을 위한 듀얼 인버터 모터 구동 모드나 단일 인버터 모터 구동 모드, DC 충전을 위한 DC/DC 컨버터, 또는 AC 충전을 위한 AC/DC 컨버터 모드로 전환하는 것을 특징으로 한다.In the control method of a vehicle inverter system according to another aspect of the present invention, a first DC link capacitor C1 is formed in parallel between the first inverter unit and the battery (BAT), and DC charging is performed on the charging socket side of the second inverter unit. A step of selecting an operating mode by a processor of a vehicle inverter system in which a second DC link capacitor C2 is formed in parallel between both ends of the sphere; And a step of the processor controlling each switch (SW1 to SW14) of the mode switching unit according to the operating mode to change the circuit configuration between the first inverter unit, the second inverter unit, the motor, and the charging socket. , through the step of changing the circuit configuration, the processor configures the vehicle inverter system into a dual inverter motor drive mode or a single inverter motor drive mode for driving the motor, a DC/DC converter for DC charging, or a DC/DC converter for AC charging. It is characterized by switching to AC/DC converter mode.

본 발명에 있어서, 상기 회로 구성을 변경하는 단계에서, 상기 프로세서는, 제1~5 스위치(SW1~SW5)를 Close 시키고, 제6~14 스위치(SW6~SW14)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 듀얼 인버터 모터구동 모드로 작동시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of changing the circuit configuration, the processor closes the 1st to 5th switches (SW1 to SW5) and opens the 6th to 14th switches (SW6 to SW14) to control the vehicle inverter system. It is characterized in that it operates in a dual inverter motor drive mode.

본 발명에 있어서, 상기 회로 구성을 변경하는 단계에서, 상기 프로세서는, 제1~3, 5 스위치(SW1~SW3, SW5) 및 제7~9 스위칭 소자(S7~S9)를 Close 시키고, 제4, 6~14 스위치(SW4, SW6~SW14) 및 제10~12 스위칭 소자(S10~S12)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 단일 인버터 구동 모드로 작동시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of changing the circuit configuration, the processor closes the first to third and fifth switches (SW1 to SW3, SW5) and the seventh to ninth switching elements (S7 to S9), and closes the fourth to third switches (SW1 to SW3, SW5) and the seventh to ninth switching elements (S7 to S9). , the vehicle inverter system is operated in a single inverter driving mode by opening the 6th to 14th switches (SW4, SW6 to SW14) and the 10th to 12th switching elements (S10 to S12).

본 발명에 있어서, 상기 회로 구성을 변경하는 단계에서, 상기 프로세서는, 제1~3, 5, 9~11 스위치(SW1~SW3, SW5, SW9~SW11)을 Close 시키고, 제4, 6~8, 12~14 스위치(SW4, SW6~SW8, SW12~SW14)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 DC 충전 모드에서 DC/DC 컨버터로 작동시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of changing the circuit configuration, the processor closes the 1st to 3rd, 5th, and 9th to 11th switches (SW1 to SW3, SW5, and SW9 to SW11) and the 4th, 6th to 8th switches. , By opening switches 12 to 14 (SW4, SW6 to SW8, and SW12 to SW14), the vehicle inverter system operates as a DC/DC converter in DC charging mode.

본 발명에 있어서, 상기 회로 구성을 변경하는 단계에서, 상기 프로세서는, 제4~5, 9~11 스위치(SW4~SW5, SW9~SW11)를 Close 시키고, 제1~3, 6~8 스위치(SW1~SW3, SW6~SW8) 및 제1~12 스위칭 소자(S1~S12)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 DC 충전 모드에서 외부 충전전력을 배터리로 바이패스(Bypass)하도록 작동시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of changing the circuit configuration, the processor closes the 4th to 5th and 9th to 11th switches (SW4 to SW5, SW9 to SW11) and closes the 1st to 3rd and 6th to 8th switches ( By opening the 1st to 12th switching elements (SW1 to SW3, SW6 to SW8) and the 1st to 12th switching elements (S1 to S12), the vehicle inverter system is operated to bypass the external charging power to the battery in DC charging mode. do.

본 발명에 있어서, 상기 회로 구성을 변경하는 단계에서, 상기 프로세서는, 제4, 6~9, 12~14 스위치(SW4, SW6~SW9, SW12~SW14)를 Close 시키고, 제1~3, 5, 10~11 스위치(SW1~SW3, SW5, SW10~SW11)을 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 AC 충전 모드에서 AC/DC 컨버터로 작동시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of changing the circuit configuration, the processor closes the 4th, 6th to 9th, and 12th to 14th switches (SW4, SW6 to SW9, and SW12 to SW14) and the 1st to 3rd and 5th switches (SW4, SW6 to SW9, and SW12 to SW14). , By opening switches 10 to 11 (SW1 to SW3, SW5, SW10 to SW11), the vehicle inverter system operates as an AC/DC converter in AC charging mode.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 듀얼 인버터 시스템의 스위치 제어를 통하여 모드를 변경함으로써, 듀얼 인버터 구동 모드, 단일 인버터 구동 모드, DC 충전을 위한 DC/DC 컨버터 모드, 또는 AC 충전을 위한 AC/DC 컨버터 모드로 전환하여 사용할 수 있도록 한다.According to one aspect of the present invention, the present invention changes the mode through switch control of the dual inverter system, such as a dual inverter driving mode, a single inverter driving mode, a DC/DC converter mode for DC charging, or an AC charging mode. /Enables use by switching to DC converter mode.

도 1은 종래의 듀얼 인버터를 포함하는 모터 시스템을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인버터 시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인버터 시스템이 듀얼 인버터 모터구동 모드로 작동할 때의 각 스위치의 동작 상태를 보인 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인버터 시스템이 단일 인버터 구동 모드로 작동할 때의 각 스위치의 동작 상태를 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인버터 시스템이 DC 충전 모드에서 DC/DC 컨버터로 작동될 때의 각 스위치의 동작 상태를 보인 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인버터 시스템이 DC 충전 모드에서 외부 충전전력을 배터리로 바이패스(Bypass)할 때의 각 스위치의 동작 상태를 보인 예시도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인버터 시스템이 AC 충전 모드에서 AC/DC 컨버터로 작동될 때의 각 스위치의 동작 상태를 보인 예시도.
도 8은 상기 도 7에 도시된 차량용 인버터 시스템이 AC 충전 모드로 동작할 때의 등가 회를 보인 예시도.Figure 1 is an exemplary diagram showing a motor system including a conventional dual inverter.
Figure 2 is an exemplary diagram showing the schematic configuration of a vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an example diagram showing the operating state of each switch when the vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention operates in a dual inverter motor driving mode.
Figure 4 is an example diagram showing the operating state of each switch when the vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention operates in a single inverter driving mode.
Figure 5 is an example diagram showing the operating state of each switch when the vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention is operated as a DC/DC converter in DC charging mode.
Figure 6 is an example diagram showing the operating state of each switch when the vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention bypasses external charging power to the battery in DC charging mode.
Figure 7 is an example diagram showing the operating state of each switch when the vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention is operated as an AC/DC converter in AC charging mode.
FIG. 8 is an example diagram showing equivalent circuits when the vehicle inverter system shown in FIG. 7 operates in AC charging mode.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 인버터 시스템 및 그 제어 방법의 일 실시 예를 설명한다. Hereinafter, an embodiment of a vehicle inverter system and its control method according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.

이 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 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawing may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인버터 시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도로서, 제1 인버터부(10), 제2 인버터부(20), 모터(MTR), 충전 소켓(30), 모드 스위칭부(110) 및 프로세서(120)를 포함한다.Figure 2 is an exemplary diagram showing the schematic configuration of a vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention, including a first inverter unit 10, a second inverter unit 20, a motor (MTR), and a charging socket 30. , includes a mode switching unit 110 and a processor 120.

상기 제1 인버터부(10)와 배터리(BAT)의 사이에는 1개의 제1 DC 링크 커패시터(C1)가 병렬로 형성되고, 상기 제2 인버터부(20)의 충전 소켓(30)측 DC 충전구 양단(즉, EVSE+, EVSE-) 사이에는 1개의 제2 DC 링크 커패시터(C2)가 병렬로 형성된다.One first DC link capacitor (C1) is formed in parallel between the first inverter unit 10 and the battery (BAT), and the DC charging port on the charging socket 30 side of the second inverter unit 20 One second DC link capacitor C2 is formed in parallel between both ends (i.e., EVSE+ and EVSE-).

상기 충전 소켓(30)은 3개의 단자(L1, L2(or N), L3)를 갖는 AC 충전구와 (EVSE+),(EVSE-)의 2개의 단자를 갖는 DC 충전구를 포함한다.The charging socket 30 includes an AC charging port having three terminals (L1, L2 (or N), and L3) and a DC charging port having two terminals (EVSE+) and (EVSE-).

상기 제2 인버터부(20)의 6개의 스위칭 소자(S7~S12)로 구성된 3개의 레그(Leg)(High Side 및 Low Side 스위칭 소자로 구성된 레그)의 각 스위칭 소자의 접속점(예 : S7과 S10의 접속점, S8과 S11의 접속점, S9와 S12의 접속점)과 AC 충전구의 3개의 단자(AC L1, AC L2(or N), AC L3) 사이에는 제1 내지 제3 코일(L1 ~ L3)이 각각 직렬로 연결된다.Connection points (e.g., S7 and S10) of each switching element of the three legs (legs consisting of High Side and Low Side switching elements) consisting of six switching elements (S7 to S12) of the second inverter unit 20. The first to third coils (L1 to L3) are located between the connection point of, the connection point of S8 and S11, and the connection point of S9 and S12) and the three terminals (AC L1, AC L2 (or N), AC L3) of the AC charging port. Each is connected in series.

상기 모드 스위칭부(110)는 복수의 스위치(SW1 ~ SW14)를 포함한다.The mode switching unit 110 includes a plurality of switches (SW1 to SW14).

상기 각 스위치(SW1 ~ SW14)는 IGBT, MOSFET, Relay 등을 포함하며, 다만 이를 한정하는 것은 아니다.Each of the switches (SW1 to SW14) includes IGBT, MOSFET, Relay, etc., but is not limited thereto.

상기 프로세서(120)는 상기 모드 스위칭부(110)의 각 스위치(SW1 ~ SW14)를 제어하여, 상기 제1 인버터부(10), 상기 제2 인버터부(20), 상기 모터(MTR) 및 상기 충전 소켓간의 회로 구성을 변경함으로써, 차량용 인버터 시스템을 모터 구동을 위한 듀얼 인버터 모터 구동 모드나 단일 인버터 모터 구동 모드, DC 충전을 위한 DC/DC 컨버터, 또는 AC 충전을 위한 AC/DC 컨버터 모드로 사용할 수 있도록 한다.The processor 120 controls each switch (SW1 to SW14) of the mode switching unit 110 to operate the first inverter unit 10, the second inverter unit 20, the motor (MTR), and the By changing the circuit configuration between charging sockets, the vehicle inverter system can be used in dual inverter motor drive mode or single inverter motor drive mode for motor driving, DC/DC converter for DC charging, or AC/DC converter mode for AC charging. make it possible

상기 모드 스위칭부(110)의 제1 내지 제3 스위치(SW1 ~ SW3)는 모터(MTR)의 3상 코일과 제2 인버터부(20)의 3개의 레그(High Side 및 Low Side 스위칭 소자로 구성된 레그)의 각 스위칭 소자의 접속점(예 : S7과 S10의 접속점, S8과 S11의 접속점, S9와 S12의 접속점) 사이에 각각 형성된다. 제4 스위치(SW4)는 제1 인버터부(10)와 제2 인버터부(20)의 (+)전압 단 사이에 형성된다. 제5 스위치(SW5)는 제1 DC 링크 커패시터(C1)의 (+)전압 단과 제1 인버터부(10)의 (+)전압 단 사이에 형성된다. 제6 내지 제8 스위치(SW6~SW8)는 제1 DC 링크 커패시터(C1)의 (+)전압 단, 및 모터(MTR)의 3상 코일과 각기 연결된 제1 내지 제3 스위치(SW1~SW3)의 접속점 사이에 각각 형성된다. 제9 스위치(SW9)는 제2 인버터부(20)의 (-)전압 단과 제2 DC 링크 커패시터(C2)의 (-)전압 단 사이에 형성된다. 제10 스위치(SW10)는 충전 소켓(30)의 EVSE(+) 단자와 제2 DC 링크 커패시터(C2)의 (+)전압 단 사이에 형성된다. 제11 스위치(SW11)는 충전 소켓(30)의 EVSE(-) 단자와 제2 인버터부(20)의 (-)전압 단 사이에 형성된다. 제12 내지 제14 스위치(SW12~14)는 충전 소켓(30)의 AC 충전구의 3개의 단자(AC L1, AC L2(or N), AC L3)와 제1 내지 제3 코일(L1~L3) 사이에 각각 형성된다.The first to third switches (SW1 to SW3) of the mode switching unit 110 are composed of a three-phase coil of the motor (MTR) and three legs (High Side and Low Side switching elements) of the second inverter unit 20. It is formed between the connection points of each switching element (e.g., the connection point of S7 and S10, the connection point of S8 and S11, and the connection point of S9 and S12). The fourth switch SW4 is formed between the (+) voltage terminals of the first inverter unit 10 and the second inverter unit 20. The fifth switch (SW5) is formed between the (+) voltage terminal of the first DC link capacitor (C1) and the (+) voltage terminal of the first inverter unit (10). The sixth to eighth switches (SW6 to SW8) are the first to third switches (SW1 to SW3) connected to the (+) voltage terminal of the first DC link capacitor (C1) and the three-phase coil of the motor (MTR), respectively. is formed between each connection point. The ninth switch (SW9) is formed between the (-) voltage terminal of the second inverter unit (20) and the (-) voltage terminal of the second DC link capacitor (C2). The tenth switch SW10 is formed between the EVSE (+) terminal of the charging socket 30 and the (+) voltage terminal of the second DC link capacitor C2. The eleventh switch SW11 is formed between the EVSE (-) terminal of the charging socket 30 and the (-) voltage terminal of the second inverter unit 20. The 12th to 14th switches (SW12 to 14) are connected to three terminals (AC L1, AC L2 (or N), AC L3) of the AC charging port of the charging socket 30 and the first to third coils (L1 to L3). are formed in between.

한편 본 실시 예에서는 구체적으로 도시되어 있지 않지만, PFC 회로, EMC 필터 및 안전성 향상을 위한 구성요소들이 추가로 포함될 수도 있다. Meanwhile, although not specifically shown in this embodiment, a PFC circuit, an EMC filter, and components for improving safety may be additionally included.

도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인버터 시스템의 동작 모드에 따른 모드 스위칭부(110)의 각 스위치(SW1 ~ SW14)의 동작 상태를 설명하기 위하여 보인 예시도이다.3 to 8 are exemplary diagrams shown to explain the operating state of each switch (SW1 to SW14) of the mode switching unit 110 according to the operation mode of the vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인버터 시스템이 듀얼 인버터 모터구동 모드로 작동할 때의 각 스위치의 동작 상태를 보인 예시도로서, 프로세서(120)가 제1~5 스위치(SW1~SW5)를 Close 시키고, 제6~14 스위치(SW6~SW14)를 Open 시킴으로써, 도 1에 도시된 바와 같은 듀얼 인버터 모터 구동 회로가 구성된다. Figure 3 is an exemplary diagram showing the operating state of each switch when the vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention operates in a dual inverter motor drive mode, in which the processor 120 operates the first to fifth switches (SW1 to SW5). ) is closed and the 6th to 14th switches (SW6 to SW14) are opened, thereby forming a dual inverter motor driving circuit as shown in FIG. 1.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인버터 시스템이 단일 인버터 구동 모드로 작동할 때의 각 스위치의 동작 상태를 보인 예시도로서, 프로세서(120)가 제1~3, 5 스위치(SW1~SW3, SW5) 및 제7~9 스위칭 소자(S7~S9)를 Close 시키고, 제4, 6~14 스위치(SW4, SW6~SW14) 및 제10~12 스위칭 소자(S10~S12)를 Open 시킴으로써, 단일 인버터 모터 구동 회로가 구성된다. Figure 4 is an exemplary diagram showing the operating state of each switch when the vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention operates in a single inverter driving mode, in which the processor 120 operates the first to third and fifth switches (SW1 to SW1). SW3, SW5) and the 7th to 9th switching elements (S7 to S9) are closed, and the 4th and 6th to 14th switches (SW4, SW6 to SW14) and the 10th to 12th switching elements (S10 to S12) are opened, A single inverter motor driving circuit is constructed.

이에 따라 모터의 운전 영역에 따라, 상술한 두 가지 모터 구동 모드(예 : 단일 인버터 모터 구동 모드, 듀얼 인버터 모터 구동 모드)를 선택하여 동작시킴으로써 모터의 성능 개선 효과를 얻을 수 있다. Accordingly, according to the operation area of the motor, motor performance improvement can be achieved by selecting and operating the two motor driving modes described above (e.g., single inverter motor driving mode, dual inverter motor driving mode).

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인버터 시스템이 DC 충전 모드에서 DC/DC 컨버터로 작동될 때의 각 스위치의 동작 상태를 보인 예시도로서, 프로세서(120)가 제1~3, 5, 9~11 스위치(SW1~SW3, SW5, SW9~SW11)을 Close 시키고, 제4, 6~8, 12~14 스위치(SW4, SW6~SW8, SW12~SW14)를 Open 시킴으로써, 제1 인버터부(10)와 제2 인버터부(20) 및 모터(MTR)의 코일은 배터리(BAT)와 DC 충전구 사이에 위치한 양방향 3 상 DC/DC Buck/Boost 컨버터로 작동이 가능하게 된다. Figure 5 is an exemplary diagram showing the operating state of each switch when the vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention is operated as a DC/DC converter in DC charging mode, in which the processor 120 operates in the first to third and fifth switches. , by closing the 9~11 switches (SW1~SW3, SW5, SW9~SW11) and opening the 4th, 6~8, and 12~14 switches (SW4, SW6~SW8, SW12~SW14), the first inverter unit (10), the second inverter unit 20, and the coil of the motor (MTR) can be operated by a bidirectional 3-phase DC/DC Buck/Boost converter located between the battery (BAT) and the DC charging port.

따라서 외부 충전기의 공급전압이 배터리 전압과 다른 경우에도(예: 400V 외부 충전기 → 800V Battery, 또는 800V 외부 충전기 → 400V Battery) 제1 인버터부(10)와 제2 인버터부(20)의 스위칭 소자를 제어하여 배터리 충전에 필요한 전압으로 제어가 가능하다. 또한 차량의 배터리에 저장된 에너지를 외부에 공급하는 V2X 기능 적용 시, 배터리(BAT)의 전압 레벨에 상관없이 DC 충전구에 필요한 DC 전압으로 제어하여 외부로 전력을 공급할 수도 있다. Therefore, even if the supply voltage of the external charger is different from the battery voltage (e.g., 400V external charger → 800V Battery, or 800V external charger → 400V Battery), the switching elements of the first inverter unit 10 and the second inverter unit 20 It is possible to control the voltage required to charge the battery. Additionally, when applying the V2X function that supplies energy stored in the vehicle's battery to the outside, power can be supplied externally by controlling the DC voltage required for the DC charging port regardless of the voltage level of the battery (BAT).

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인버터 시스템이 DC 충전 모드에서 외부 충전전력을 배터리로 바이패스(Bypass)할 때의 각 스위치의 동작 상태를 보인 예시도로서, 프로세서(120)가 제4~5, 9~11 스위치(SW4~SW5, SW9~SW11)를 Close 시키고, 제1~3, 6~8 스위치(SW1~SW3, SW6~SW8) 및 제1~12 스위칭 소자(S1~S12)를 Open 시킴으로써, 외부 충전기가 직접 배터리 충전에 필요한 전압 및 전류를 제어하여 충전전력을 공급할 수 있다(예 : 400V 외부 충전기 → 400V Battery, 또는 800V 외부 충전기 → 800V Battery). Figure 6 is an exemplary diagram showing the operating state of each switch when the vehicle inverter system bypasses external charging power to the battery in DC charging mode according to an embodiment of the present invention, in which the processor 120 Close the 4~5, 9~11 switches (SW4~SW5, SW9~SW11), and close the 1st~3, 6~8 switches (SW1~SW3, SW6~SW8) and the 1st~12th switching elements (S1~S12). ), the external charger can directly control the voltage and current required for battery charging to supply charging power (e.g. 400V external charger → 400V Battery, or 800V external charger → 800V Battery).

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 인버터 시스템이 AC 충전 모드에서 AC/DC 컨버터로 작동될 때의 각 스위치의 동작 상태를 보인 예시도로서, 프로세서(120)가 제4, 6~9, 12~14 스위치(SW4, SW6~SW9, SW12~SW14)를 Close 시키고, 제1~3, 5, 10~11 스위치(SW1~SW3, SW5, SW10~SW11)을 Open 시킴으로써, 도 8과 같은 회로가 구성된다.Figure 7 is an exemplary diagram showing the operating state of each switch when the vehicle inverter system according to an embodiment of the present invention is operated as an AC/DC converter in AC charging mode, in which the processor 120 operates in the fourth, sixth to ninth switches. , by closing the 12th to 14th switches (SW4, SW6 to SW9, SW12 to SW14) and opening the 1st to 3rd, 5th, and 10th to 11th switches (SW1 to SW3, SW5, SW10 to SW11), as shown in Figure 8. A circuit is constructed.

도 8은 상기 도 7에 도시된 차량용 인버터 시스템이 AC 충전 모드로 동작할 때의 등가 회를 보인 예시도로서, 제2 인버터부(20)의 3개의 레그(S7~S12)의 (+)와 (-)전압 단의 스위칭 소자 접속점과 AC 충전구의 3개의 단자(AC L1, AC L2(or N), AC L3) 사이에는 각각의 코일(L1, L2, L3)이 직렬로 연결된다. FIG. 8 is an example diagram showing equivalent circuits when the vehicle inverter system shown in FIG. 7 operates in AC charging mode, where (+) and (+) of the three legs (S7 to S12) of the second inverter unit 20 Each coil (L1, L2, L3) is connected in series between the switching element connection point of the (-) voltage terminal and the three terminals (AC L1, AC L2 (or N), AC L3) of the AC charging port.

본 발명의 차량용 인버터 시스템의 AC/DC 컨버터 기능의 경우 전술한 구성요소 외에 PFC 회로, EMC Filter 및 Safety 등을 위한 요소들이 추가될 수 있으나, 본 발명의 개념을 설명하는 내용에서는 생략하였다.In the case of the AC/DC converter function of the vehicle inverter system of the present invention, elements for PFC circuit, EMC filter, and safety may be added in addition to the above-mentioned components, but they are omitted in the description of the concept of the present invention.

상기와 같이 본 실시 예는 배터리 충전에 필요한 고전압 DC/DC 컨버터 및 AC 온보드 차져(OBC)를 하나의 시스템으로 통합할 수 있기 때문에 시스템의 가격 및 부피를 감소시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, this embodiment has the effect of reducing the price and volume of the system because the high-voltage DC/DC converter and AC on-board charger (OBC) required for battery charging can be integrated into one system.

또한 본 실시 예는 모터 구동 시 듀얼 인버터 구동 모드 또는 단일 인버터 구동 모드로의 변경(전환)이 가능하므로, 모터 운전 영역에 따른 적절한 모드 변경을 통해 모터의 최대 토크, 출력 밀도, 기저속도 및 최대 속도 등의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.Additionally, in this embodiment, it is possible to change (switch) to a dual inverter drive mode or a single inverter drive mode when driving the motor, so that the maximum torque, power density, base speed, and maximum speed of the motor can be changed through appropriate mode changes according to the motor operation area. It has the effect of improving performance, etc.

또한 본 실시 예는 배터리와 외부 DC 충전기의 충전 전력 전압 레벨이 다르더라도 적절한 전압으로 조정하여 배터리 충전이 가능하게 하는 효과가 있다. Additionally, this embodiment has the effect of enabling battery charging by adjusting the charging power voltage levels of the battery and the external DC charger to an appropriate voltage even if the charging power voltage levels are different.

또한 본 실시 예는 다양한 외부 AC 충전기 종류(단상, 3상 등)로부터 충전이 가능하며, 종래의 인버터 시스템 대비 더 높은 AC 충전 전력으로 배터리 충전이 가능하게 하는 효과가 있다. In addition, this embodiment allows charging from various types of external AC chargers (single-phase, three-phase, etc.), and has the effect of enabling battery charging with higher AC charging power compared to a conventional inverter system.

또한 본 실시 예는 배터리에 저장된 에너지를 외부에서 원하는 타입의 출력으로 변환하여 외부로 제공할 수 있도록 함으로써 다양한 V2X 기능의 적용이 가능하게 하는 효과가 있다(예 : V2V 기능을 위한 DC 출력, V2L/V2G 기능을 위한 AC 출력 등) In addition, this embodiment has the effect of enabling the application of various V2X functions by converting the energy stored in the battery into a desired type of output and providing it to the outside (e.g., DC output for V2V functions, V2L/ AC output for V2G function, etc.)

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 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 프로그래밍 가능한 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.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely illustrative, and various modifications and equivalent embodiments can be made by those skilled in the art. You will understand the point. Therefore, the scope of technical protection of the present invention should be determined by the scope of the patent claims below. Implementations described herein may also be implemented as, for example, a method or process, device, software program, data stream, or signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, only as a method), implementations of the features discussed may also be implemented in other forms (eg, devices or programs). The device may be implemented with appropriate hardware, software, firmware, etc. The method may be implemented in a device such as a processor, which generally refers to a processing device that includes a computer, microprocessor, integrated circuit, or programmable logic device. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants (“PDAs”) and other devices that facilitate communication of information between end-users.

10 : 제1 인버터부 20 : 제2 인버터부
30 : 충전 소켓 110 : 모드 스위칭부
120 : 프로세서 MTR : 모터10: first inverter unit 20: second inverter unit
30: charging socket 110: mode switching unit
120: Processor MTR: Motor

Claims (15)

제1 인버터부;
제2 인버터부;
상기 제1 인버터부와 상기 제2 인버터부 사이에 연결되는 모터;
AC 충전구와 DC 충전구를 포함하는 충전 소켓;
복수의 스위치(SW1 ~ SW14)를 포함하는 모드 스위칭부; 및
상기 모드 스위칭부의 각 스위치(SW1 ~ SW14)를 제어하여, 상기 제1 인버터부, 상기 제2 인버터부, 상기 모터 및 상기 충전 소켓 간의 회로 구성을 변경함으로써, 차량용 인버터 시스템을, 모터 구동을 위한 듀얼 인버터 모터 구동 모드나 단일 인버터 모터 구동 모드, DC 충전을 위한 DC/DC 컨버터, 또는 AC 충전을 위한 AC/DC 컨버터 모드로 전환하는 프로세서;를 포함하되,
상기 제1 인버터부와 배터리(BAT)의 사이에는 제1 DC 링크 커패시터(C1)가 병렬로 형성되고, 상기 제2 인버터부의 충전 소켓측 DC 충전구 양단 사이에는 제2 DC 링크 커패시터(C2)가 병렬로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
First inverter unit;
Second inverter unit;
a motor connected between the first inverter unit and the second inverter unit;
A charging socket including an AC charging port and a DC charging port;
A mode switching unit including a plurality of switches (SW1 to SW14); and
By controlling each switch (SW1 to SW14) of the mode switching unit to change the circuit configuration between the first inverter unit, the second inverter unit, the motor, and the charging socket, the vehicle inverter system is converted into a dual inverter system for driving the motor. A processor that switches to an inverter motor drive mode, a single inverter motor drive mode, a DC/DC converter for DC charging, or an AC/DC converter mode for AC charging;
A first DC link capacitor (C1) is formed in parallel between the first inverter unit and the battery (BAT), and a second DC link capacitor (C2) is formed between both ends of the DC charging port on the charging socket side of the second inverter unit. A vehicle inverter system characterized in that it is formed in parallel.
 제 1항에 있어서, 상기 충전 소켓은,
3개의 단자(L1, L2(or N), L3)를 갖는 AC 충전구와
2개의 단자(EVSE+, EVSE-)를 갖는 DC 충전구를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
The method of claim 1, wherein the charging socket is:
AC charging port with 3 terminals (L1, L2 (or N), L3)
A vehicle inverter system comprising a DC charging port with two terminals (EVSE+, EVSE-).
 제 1항에 있어서,
상기 제2 인버터부의 6개의 스위칭 소자(S7~S12)로 구성된 3개의 레그의 각 스위칭 소자의 접속점과 AC 충전구의 3개의 단자(AC L1, AC L2(or N), AC L3) 사이에는 제1 내지 제3 코일(L1 ~ L3)이 각각 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
According to clause 1,
Between the connection point of each switching element of the three legs consisting of six switching elements (S7 to S12) of the second inverter unit and the three terminals (AC L1, AC L2 (or N), AC L3) of the AC charging port, a first An inverter system for a vehicle, characterized in that the to third coils (L1 to L3) are each connected in series.
 제 1항에 있어서, 상기 모드 스위칭부는,
상기 모터(MTR)의 3상 코일과 상기 제2 인버터부의 3개의 레그의 각 스위칭 소자의 접속점 사이에 각각 형성되는 제1 내지 제3 스위치(SW1 ~ SW3);
상기 제1 인버터부와 상기 제2 인버터부의 (+)전압 단 사이에 형성되는 제4 스위치(SW4);
상기 제1 DC 링크 커패시터(C1)의 (+)전압 단과 상기 제1 인버터부의 (+)전압 단 사이에 형성되는 제5 스위치(SW5);
상기 제1 DC 링크 커패시터(C1)의 (+)전압 단, 및 모터(MTR)의 3상 코일과 각기 연결된 제1 내지 제3 스위치(SW1~SW3)의 접속점 사이에 각각 형성되는 제6 내지 제8 스위치(SW6~SW8);
상기 제2 인버터부의 (-)전압 단과 상기 제2 DC 링크 커패시터(C2)의 (-)전압 단 사이에 형성되는 제9 스위치(SW9);
상기 충전 소켓의 EVSE(+) 단자와 상기 제2 DC 링크 커패시터(C2)의 (+)전압 단 사이에 형성되는 제10 스위치(SW10);
상기 충전 소켓의 EVSE(-) 단자와 상기 제2 인버터부(20)의 (-)전압 단 사이에 형성되는 제11 스위치(SW11); 및
상기 충전 소켓의 AC 충전구의 3개의 단자(AC L1, AC L2(or N), AC L3)와 제1 내지 제3 코일(L1~L3) 사이에 각각 형성되는 제12 내지 제14 스위치(SW12~14);를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
The method of claim 1, wherein the mode switching unit,
First to third switches (SW1 to SW3) formed between the three-phase coil of the motor (MTR) and the connection points of each switching element of the three legs of the second inverter unit;
a fourth switch (SW4) formed between the (+) voltage terminal of the first inverter unit and the second inverter unit;
A fifth switch (SW5) formed between the (+) voltage terminal of the first DC link capacitor (C1) and the (+) voltage terminal of the first inverter unit;
The sixth to third switches formed between the (+) voltage terminal of the first DC link capacitor (C1) and the connection points of the first to third switches (SW1 to SW3) respectively connected to the three-phase coil of the motor (MTR) 8 switches (SW6~SW8);
A ninth switch (SW9) formed between the (-) voltage terminal of the second inverter unit and the (-) voltage terminal of the second DC link capacitor (C2);
A tenth switch (SW10) formed between the EVSE (+) terminal of the charging socket and the (+) voltage terminal of the second DC link capacitor (C2);
an 11th switch (SW11) formed between the EVSE (-) terminal of the charging socket and the (-) voltage terminal of the second inverter unit (20); and
Twelfth to fourteenth switches (SW12 to SW12) formed between the three terminals (AC L1, AC L2 (or N), AC L3) of the AC charging port of the charging socket and the first to third coils (L1 to L3), respectively. 14) A vehicle inverter system comprising:
 제 1항에 있어서, 상기 프로세서는,
제1~5 스위치(SW1~SW5)를 Close 시키고, 제6~14 스위치(SW6~SW14)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 듀얼 인버터 모터구동 모드로 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
The method of claim 1, wherein the processor:
A vehicle inverter system characterized in that the vehicle inverter system is operated in a dual inverter motor driving mode by closing the first to fifth switches (SW1 to SW5) and opening the sixth to 14th switches (SW6 to SW14).
 제 1항에 있어서, 상기 프로세서는,
제1~3, 5 스위치(SW1~SW3, SW5) 및 제7~9 스위칭 소자(S7~S9)를 Close 시키고, 제4, 6~14 스위치(SW4, SW6~SW14) 및 제10~12 스위칭 소자(S10~S12)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 단일 인버터 구동 모드로 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
The method of claim 1, wherein the processor:
Close the 1st to 3rd and 5th switches (SW1 to SW3, SW5) and the 7th to 9th switching elements (S7 to S9), and the 4th, 6th to 14th switches (SW4, SW6 to SW14) and the 10th to 12th switching devices. A vehicle inverter system, characterized in that the vehicle inverter system is operated in a single inverter driving mode by opening the elements (S10 to S12).
 제 1항에 있어서, 상기 프로세서는,
제1~3, 5, 9~11 스위치(SW1~SW3, SW5, SW9~SW11)을 Close 시키고, 제4, 6~8, 12~14 스위치(SW4, SW6~SW8, SW12~SW14)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 DC 충전 모드에서 DC/DC 컨버터로 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
The method of claim 1, wherein the processor:
Close the 1st~3rd, 5th, 9~11 switches (SW1~SW3, SW5, SW9~SW11), and open the 4th, 6~8, 12~14 switches (SW4, SW6~SW8, SW12~SW14). A vehicle inverter system, characterized in that the vehicle inverter system operates as a DC/DC converter in DC charging mode.
 제 1항에 있어서, 상기 프로세서는,
제4~5, 9~11 스위치(SW4~SW5, SW9~SW11)를 Close 시키고, 제1~3, 6~8 스위치(SW1~SW3, SW6~SW8) 및 제1~12 스위칭 소자(S1~S12)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 DC 충전 모드에서 외부 충전전력을 배터리로 바이패스(Bypass)하도록 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
The method of claim 1, wherein the processor:
Close the 4th~5th, 9th~11th switches (SW4~SW5, SW9~SW11), and close the 1st~3rd, 6th~8th switches (SW1~SW3, SW6~SW8) and the 1st~12th switching elements (S1~ By opening S12), the vehicle inverter system is operated to bypass external charging power to the battery in DC charging mode.
 제 1항에 있어서, 상기 프로세서는,
제4, 6~9, 12~14 스위치(SW4, SW6~SW9, SW12~SW14)를 Close 시키고, 제1~3, 5, 10~11 스위치(SW1~SW3, SW5, SW10~SW11)을 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 AC 충전 모드에서 AC/DC 컨버터로 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템.
The method of claim 1, wherein the processor:
Close the 4th, 6th~9th, 12th~14th switches (SW4, SW6~SW9, SW12~SW14), and open the 1st~3rd, 5th, 10th~11th switches (SW1~SW3, SW5, SW10~SW11). A vehicle inverter system, characterized in that the vehicle inverter system operates as an AC/DC converter in AC charging mode.
 제1 인버터부와 배터리(BAT)의 사이에는 제1 DC 링크 커패시터(C1)가 병렬로 형성되고, 제2 인버터부의 충전 소켓측 DC 충전구 양단 사이에는 제2 DC 링크 커패시터(C2)가 병렬로 형성되는 차량용 인버터 시스템의 프로세서가 작동 모드를 선택받는 단계; 및
상기 프로세서가, 상기 작동 모드에 따라, 모드 스위칭부의 각 스위치(SW1 ~ SW14)를 제어하여, 제1 인버터부, 제2 인버터부, 모터 및 충전 소켓간의 회로 구성을 변경하는 단계;를 포함하고,
상기 회로 구성을 변경하는 단계를 통하여,
상기 프로세서는,
차량용 인버터 시스템을, 모터 구동을 위한 듀얼 인버터 모터 구동 모드나 단일 인버터 모터 구동 모드, DC 충전을 위한 DC/DC 컨버터, 또는 AC 충전을 위한 AC/DC 컨버터 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템의 제어 방법.
A first DC link capacitor (C1) is formed in parallel between the first inverter unit and the battery (BAT), and a second DC link capacitor (C2) is formed in parallel between both ends of the DC charging port on the charging socket side of the second inverter unit. A processor of a vehicle inverter system being formed selects an operation mode; and
Including, by the processor, controlling each switch (SW1 to SW14) of the mode switching unit according to the operating mode to change the circuit configuration between the first inverter unit, the second inverter unit, the motor, and the charging socket,
Through the step of changing the circuit configuration,
The processor,
A vehicle inverter system characterized by switching to a dual inverter motor drive mode or a single inverter motor drive mode for driving the motor, a DC/DC converter for DC charging, or an AC/DC converter mode for AC charging. control method.
 제 10항에 있어서, 상기 회로 구성을 변경하는 단계에서,
상기 프로세서는,
제1~5 스위치(SW1~SW5)를 Close 시키고, 제6~14 스위치(SW6~SW14)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 듀얼 인버터 모터구동 모드로 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템의 제어 방법.
The method of claim 10, wherein in changing the circuit configuration,
The processor,
Control of the vehicle inverter system, characterized in that the vehicle inverter system is operated in a dual inverter motor drive mode by closing the 1st to 5th switches (SW1 to SW5) and opening the 6th to 14th switches (SW6 to SW14). method.
 제 10항에 있어서, 상기 회로 구성을 변경하는 단계에서,
상기 프로세서는,
제1~3, 5 스위치(SW1~SW3, SW5) 및 제7~9 스위칭 소자(S7~S9)를 Close 시키고, 제4, 6~14 스위치(SW4, SW6~SW14) 및 제10~12 스위칭 소자(S10~S12)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 단일 인버터 구동 모드로 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템의 제어 방법.
The method of claim 10, wherein in changing the circuit configuration,
The processor,
Close the 1st to 3rd and 5th switches (SW1 to SW3, SW5) and the 7th to 9th switching elements (S7 to S9), and the 4th, 6th to 14th switches (SW4, SW6 to SW14) and the 10th to 12th switching devices. A control method of a vehicle inverter system, characterized in that the vehicle inverter system is operated in a single inverter driving mode by opening the elements (S10 to S12).
 제 10항에 있어서, 상기 회로 구성을 변경하는 단계에서,
상기 프로세서는,
제1~3, 5, 9~11 스위치(SW1~SW3, SW5, SW9~SW11)을 Close 시키고, 제4, 6~8, 12~14 스위치(SW4, SW6~SW8, SW12~SW14)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 DC 충전 모드에서 DC/DC 컨버터로 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템의 제어 방법.
The method of claim 10, wherein in changing the circuit configuration,
The processor,
Close the 1st~3rd, 5th, 9~11 switches (SW1~SW3, SW5, SW9~SW11), and open the 4th, 6~8, 12~14 switches (SW4, SW6~SW8, SW12~SW14). A method of controlling a vehicle inverter system, characterized in that the vehicle inverter system operates as a DC/DC converter in DC charging mode.
 제 10항에 있어서, 상기 회로 구성을 변경하는 단계에서,
상기 프로세서는,
제4~5, 9~11 스위치(SW4~SW5, SW9~SW11)를 Close 시키고, 제1~3, 6~8 스위치(SW1~SW3, SW6~SW8) 및 제1~12 스위칭 소자(S1~S12)를 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 DC 충전 모드에서 외부 충전전력을 배터리로 바이패스(Bypass)하도록 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템의 제어 방법.
The method of claim 10, wherein in changing the circuit configuration,
The processor,
Close the 4th~5th, 9th~11th switches (SW4~SW5, SW9~SW11), and close the 1st~3rd, 6th~8th switches (SW1~SW3, SW6~SW8) and the 1st~12th switching elements (S1~ A control method of a vehicle inverter system, characterized in that by opening (S12), the vehicle inverter system is operated to bypass external charging power to the battery in DC charging mode.
 제 10항에 있어서, 상기 회로 구성을 변경하는 단계에서,
상기 프로세서는,
제4, 6~9, 12~14 스위치(SW4, SW6~SW9, SW12~SW14)를 Close 시키고, 제1~3, 5, 10~11 스위치(SW1~SW3, SW5, SW10~SW11)을 Open 시킴으로써, 상기 차량용 인버터 시스템을 AC 충전 모드에서 AC/DC 컨버터로 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 인버터 시스템의 제어 방법.The method of claim 10, wherein in changing the circuit configuration,
The processor,
Close the 4th, 6th~9th, 12th~14th switches (SW4, SW6~SW9, SW12~SW14), and open the 1st~3rd, 5th, 10th~11th switches (SW1~SW3, SW5, SW10~SW11). A method of controlling a vehicle inverter system, characterized in that the vehicle inverter system operates as an AC/DC converter in AC charging mode.
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