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KR20230095482A - 모터를 제어하는 장치 및 방법 - Google Patents

모터를 제어하는 장치 및 방법 Download PDF

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KR20230095482A
KR20230095482A KR1020210185007A KR20210185007A KR20230095482A KR 20230095482 A KR20230095482 A KR 20230095482A KR 1020210185007 A KR1020210185007 A KR 1020210185007A KR 20210185007 A KR20210185007 A KR 20210185007A KR 20230095482 A KR20230095482 A KR 20230095482A
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turn
switch group
motor
winding
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김태식
Original Assignee
에이치엘만도 주식회사
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Abstract

모터를 제어하는 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 모터의 구동을 제어하는 장치로서, 상기 모터의 제1권선부에 연결되며, 상기 모터의 구동을 제어하는 제1모터 제어부; 및 상기 모터의 제2권선부에 연결되며, 상기 모터의 구동을 제어하는 제2모터 제어부를 포함하고, 상기 제1모터 제어부는, 내부에 포함된 스위치들을 제어하여, 상기 모터와의 사이에 형성된 전류 경로들을 온(on) 또는 오프(off)시키며, 상기 제2모터 제어부는, 내부에 포함된 스위치들을 제어하여, 상기 모터와의 사이에 형성된 전류 경로들을 온 또는 오프시키는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.

Description

모터를 제어하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING MOTOR}
본 발명은 모터를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 서로 다른 전류 경로들을 통해 모터를 구동시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
조향 보조 시스템은 운전자가 스티어링 휠(steering wheel)을 회전시킬 때(조향 의지) 스티어링 휠의 회전에 따른 조향감을 느낄 수 있도록 주행 상황에 따른 적절한 조향감을 운전자에게 제공하는 시스템이다.
이러한 조향 보조 시스템에는 펌프를 구동시켜 발생한 유압을 이용하여 조향감을 제공하는 유압식 조향 보조 시스템 유압식(hydraulic power steering, HPS)과 모터를 구동시켜 발생한 반력을 이용하여 조향감을 제공하는 전동식 조향 보조 시스템 전동식(electronic power steering, EPS)이 있다. 이러한 반력은 스티어링 휠 및 칼럼 등을 통해 연결된 반력 모터에 의해 제공된다.
최근에는 스티어링 휠과 로드 휠(road wheel) 사이에 기계적인 연결 없이 전기적인 연결만으로 운전자의 조향 의지를 전달하는 스티어 바이 와이어(steer-by-wire, SbW) 시스템이 적용되고 있다.
SbW 시스템은 스티어링 휠의 회전(조향 의지)을 감지한 전자제어유닛(electronic control unit, ECU)의 제어에 따라 조향 모터를 작동시켜 이에 연결된 로드 휠을 제어함으로써 조향을 수행한다.
이러한 SbW 시스템은 운전자의 조향 의지를 로드 휠에 전달하여 로드 휠을 움직이는 로드 휠 액추에이터(road wheel actuator, RWA), 제어 장치 및, 스티어링 휠의 반력을 제공하는 스티어링 피드백 액추에이터(steering feedback actuator, SFA)를 포함하여 구성될 수 있다. RWA는 조향 출력 액추에이터에 해당하고, SFA는 조향 입력 액추에이터에 해당한다.
SFA는 스티어링 휠, 조향 샤프트, 반력 모터, 조향각 센서, 조향 토크 센서 등을 포함하여 구성될 수 있다. 스티어링 휠을 통해 운전자의 조향 의지가 SFA에 입력될 수 있다.
반력 모터는 제어 장치로부터 제어 신호를 입력 받아 스티어링 휠에 반력을 제공할 수 있다. 구체적으로, 반력 모터는 제어 장치로부터 제공된 제어 신호에 따라 구동되어 반력 토크를 생성할 수 있다.
제어 장치는 SFA로부터 운전자의 조향 의지에 대한 정보(조향 정보)를 입력 받고, 이에 대응되는 제어 신호를 RWA로 출력할 수 있다. 조향 정보에는 조향각, 조향 토크 등이 포함될 수 있다.
제어 장치는 로드 휠에서 발생하는 반력, 얼라인 토크의 변화, 노면의 진동 등에 대한 정보를 RWA로부터 피드백 받고, 이에 대응하는 제어 신호를 SFA로 출력할 수 있다. SFA는 제어 장치가 출력한 제어 신호에 따라 반력 모터를 구동하여 반력 토크를 생성함으로써, 운전자에게 적절한 조향감을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 서로 다른 전류 경로들을 통해 반력 모터를 구동시킴으로써, 열용량을 개선할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 모터의 구동을 제어하는 장치로서, 상기 모터의 제1권선부에 연결되며, 상기 모터의 구동을 제어하는 제1모터 제어부; 및 상기 모터의 제2권선부에 연결되며, 상기 모터의 구동을 제어하는 제2모터 제어부를 포함하고, 상기 제1모터 제어부는, 내부에 포함된 스위치들을 제어하여, 상기 모터와의 사이에 형성된 전류 경로들을 온(on) 또는 오프(off)시키며, 상기 제2모터 제어부는, 내부에 포함된 스위치들을 제어하여, 상기 모터와의 사이에 형성된 전류 경로들을 온 또는 오프시키는 것을 특징으로 하는 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 모터의 구동을 제어하는 장치에서 수행되는 방법으로서, 상기 모터의 제1권선부에 연결된 제1모터 제어부 및 상기 모터의 제2권선부에 연결된 제2모터 제어부가, 각각의 내부에 포함된 스위치들의 제어 여부를 결정하는 단계; 및 상기 제1모터 제어부가 내부에 포함된 스위치들을 제어하여 상기 모터와의 사이에 형성된 전류 경로들을 온(on) 또는 오프(off)시키고, 상기 제2모터 제어부가 내부에 포함된 스위치들을 제어하여 상기 모터와의 사이에 형성된 전류 경로들을 온 또는 오프시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
본 발명은 과열 발생 시에 복수 개의 전류 경로들을 통해 전류를 순환시키도록 구성되므로, 과열로 인해 발생하는 성능 저하, 단락, 개방 등과 같은 문제의 발생을 방지할 수 있어, 더욱 강건한 성능을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 과열 발생 시에 순환 전류의 값을 낮추는 것이 아니라 복수 개의 전류 경로들을 통해 전류를 순환시키도록 구성되므로, 조향 입력 액추에이터와 조향 출력 액추에이터 간에 불일치를 방지할 수 있다.
도 1은 모터의 구동을 제어하는 장치에 대한 예시적인 블록도이다.
도 2는 모터의 구동을 제어하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 제1모터 제어부에 대한 예시적인 블록도이다.
도 4는 제1모터 제어부가 모터의 구동을 제어하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 제2모터 제어부에 대한 예시적인 블록도이다.
도 6은 제2모터 제어부가 모터의 구동을 제어하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 전류 경로들을 순차적으로 온시키는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8 내지 도 11은 전류 경로들이 순차적으로 온되는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
반력 모터는 다양한 용도를 위해 브레이킹 토크를 생성할 수 있다. 예를 들어, 반력 모터는 개방 또는 단락과 같은 motor fail이 발생한 경우에 반력 제공을 위해 내부 스위치들을 단락(short)시켜 순환 전류를 생성함으로써 브레이킹 토크를 생성할 수 있다. 다른 예로, 반력 모터는 자율주행차량과 같이 SFA의 구동 없이 RWA만으로 구동되는 상황에서 운전자 운동 기능을 제공하기 위해서도 브레이킹 토크를 생성할 수 있다. 나아가, 반력 모터는 ingress(탑승)와 egress(하차) 시 스티어링 휠에 반력을 제공하기 위해서도 브레이킹 토크를 생성할 수 있다.
반력 모터를 이용한 브레이킹 토크 생성 시에는 반력 모터와 인버터(inverter)를 순환하는 전류(순환 전류)의 값이 커서 반력 모터와 인버터에서 많은 열(과열)을 발생시킨다.
반력 모터와 인버터에서 발생하는 과열은 종래의 제어 장치 및 반력 모터의 성능을 저하시킬 수 있으며, 주변 장치 또는 모듈과의 접촉을 발생시켜 권선부의 단락이나 개방과 같은 Fail의 원인으로 작용할 수 있다.
EPS의 경우에는 과열 발생 시에 순환 전류의 값을 낮추어 반력 모터의 성능을 저감시킴과 동시에 상대적으로 운전자 부담 토크를 증대시켜 위와 같은 문제를 해결해 왔다.
그러나, SbW의 경우에는 기계적인 동력 전달 장치가 없으므로, 순환 전류의 값을 낮추어 반력 모터의 성능을 저감시키면, 반력 모터의 브레이킹 토크의 크기가 상대적으로 낮아져 조향 의지에 가해지는 반력 토크의 크기가 상대적으로 작아지게 된다.
따라서, RWA는 운전자의 조향 의지에 맞게 목표 Lock 단에 정지함에 반하여, SFA는 목표 Lock 단을 넘어가는 현상이 발생할 수 있다. 즉, RWA와 SFA가 불일치(misalign)하는 현상이 발생할 수 있다.
본 명세서를 통해서는, 반력 모터를 이용한 브레이킹 토크 발생하는 과정에서, 과열 발생 시에 순환 전류의 값을 낮추는 것이 아니라 복수 개의 전류 경로들을 통해 전류를 순환시킴으로써 과열의 문제를 해결함은 물론, RWA와 SFA가 불일치하는 현상까지 방지할 수 있는 장치 및 방법이 제안된다.
도 1은 모터의 구동을 제어하는 장치(이하에서는 '제어 장치'라 한다)(100)에 대한 예시적인 블록도이며, 도 2는 모터의 구동을 제어하는 방법(이하에서는 '제어 방법'이라 한다)을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제어 장치(100)는 제1모터 제어부(110) 및 제2모터 제어부(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
모터(motor)는 앞에서 설명된 반력 모터에 해당할 수 있다. 또한, 모터는 단일 모터를 이분할하여 모터의 입력을 서로 다른 두 쌍의 다상 입력이 가능한 구조(제1권선부 및 제2권선부)로 설계된 이중 권선형 모터일 수 있다.
제1모터 제어부(110)와 제2모터 제어부(120)는 전자제어유닛(ECU)로 구현될 수 있으며, 하나 이상의 프로세서(컨트롤러), 메모리, I/O 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 제1모터 제어부(110)와 제2모터 제어부(120)는 후술되는 스위치들의 순차적 턴-온 제어를 위해 서로 통신할 수 있다.
제1모터 제어부(110)는 제1권선부(winding 1)를 통해 모터에 연결될 수 있다. 또한, 제1모터 제어부(110)는 내부에 포함된 스위치들을 제어하여 모터와의 사이에 형성된 복수 개의 전류 경로(path)들을 온(on) 또는 오프(off)시킬 수 있다(S220).
제1모터 제어부(110)의 제어에 의해 온 또는 오프되는 전류 경로는 복수 개일 수 있다. 예를 들어, 제1모터 제어부(110)의 제어에 의해 온 또는 오프되는 전류 경로에는 제1전류 경로(CP 1)와 제2전류 경로(CP 2)가 포함될 수 있다.
제2모터 제어부(120)는 제2권선부(winding 2)를 통해 모터에 연결될 수 있다. 또한, 제2모터 제어부(120)는 내부에 포함된 스위치들을 제어하여 모터와의 사이에 형성된 복수 개의 전류 경로들을 온 또는 오프시킬 수 있다(S220).
제2모터 제어부(120)의 제어에 의해 온 또는 오프되는 전류 경로는 복수 개일 수 있다. 예를 들어, 제2모터 제어부(120)의 제어에 의해 온 또는 오프되는 전류 경로에는 제3전류 경로(CP 3)와 제4전류 경로(CP 4)가 포함될 수 있다.
제1모터 제어부(110)와 제2모터 제어부(120)는 스위치들을 제어하기 전에(전류 경로들을 온 또는 오프시키기 전에) 이들의 제어 여부를 결정하는 과정(S210)을 수행할 수 있다.
S210 과정은 모터 또는 내부에 위치하는 인버터(inverter, 후술됨)의 온도에 기반하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1모터 제어부(110)와 제2모터 제어부(120)는 모터 또는 내부에 위치하는 인버터의 온도가 미리 설정된 온도 이상이거나 미리 설정된 온도를 초과하는 경우(과열이 발생한 경우)에 스위치들을 제어하는 것으로 결정할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 반력 모터를 이용한 브레이킹 토크 발생하는 과정에서, 과열 발생 시에 복수 개의 전류 경로들을 통해 전류를 순환시키므로, 전류 부하를 감소시켜 열용량을 개선함으로써 과열의 문제를 해결할 수 있다. 또한, 본 발명은 순환 전류의 값을 낮추지 않으므로, RWA와 SFA가 불일치하는 현상도 방지할 수 있다.
도 3은 제1모터 제어부(110)에 대한 예시적인 블록도이며, 도 4는 제1모터 제어부(110)가 모터의 구동을 제어하는 방법(제어 방법)을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1모터 제어부(110)는 제1컨트롤러(310), 제1스위치 드라이버(320) 및 제1인버터(330)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1컨트롤러(310)는 조향각 센서(미도시) 및 조향 토크 센서(미도시)로부터 스티어링 휠의 조향각 및 조향 토크를 수신하고, 이들에 대응하는 반력 토크를 산출할 수 있다. 또한, 제1컨트롤러(310)는 산출된 반력 토크에 대응되는 브레이킹 토크를 산출하고, 산출된 브레이킹 토크가 반력 모터에서 생성되도록 제어 신호(제1반력 제어 신호)를 출력할 수 있다.
제1컨트롤러(310)는 온도 센서(미도시)로부터 반력 모터와 제1인버터(330)의 온도를 수신하고, 수신된 온도가 미리 설정된 온도 이상이거나 미리 설정된 온도를 초과하는지 여부(과열인지 여부)를 판단할 수 있다. 또한, 제1컨트롤러(310)는 과열이라고 판단된 경우에 전류 경로를 생성하기 위한 제어 신호(제1경로 제어 신호)를 출력할 수 있다.
제1스위치 드라이버(320)는 제1반력 제어 신호를 수신하고, 이에 대응되는 스위칭 동작이 수행되도록 제1인버터(330)를 제어할 수 있다. 또한, 제1스위치 드라이버(320)는 제1경로 제어 신호를 수신하고, 이에 대응되는 스위치 동작이 수행되도록 제1인버터(330)를 제어할 수 있다.
제1인버터(330)는 제1권선부(winding 1)의 각 상(예를 들어, 제1상(U), 제2상(V) 및 제3상(W))에 연결된 스위치 쌍들을 포함하여 구성될 수 있다. 스위치 쌍들은 제1스위치 드라이버(320)로부터 출력된 제1경로 제어 신호에 따라 턴-온(turn-on) 또는 턴-오프(turn-off)되어(S410) 복수 개의 전류 경로들 중에서 하나 이상을 형성할 수 있다.
스위치 쌍들은 제1상에 연결된 두 개의 스위치(SW1 및 SW4), 제2상에 연결된 두 개의 스위치(SW2 및 SW5) 및, 제3상에 연결된 두 개의 스위치(SW3 및 SW6)를 포함하여 구성될 수 있다. 스위치들(SW1 내지 SW6)은 FET(field effect transistor)로 구현될 수 있다.
SW1, SW2 및 SW3은 제1스위치 그룹(332)을 형성할 수 있다. 제1스위치 그룹(332)은 제1권선부(winding 1)을 통해 모터에 연결된 전류 경로들 중에서 어느 하나의 전류 경로(제1전류 경로)에 위치할 수 있다. 따라서, 제1스위치 그룹(332)의 턴-온 또는 턴-오프 동작에 의해 제1전류 경로가 온 또는 오프될 수 있다.
SW4, SW5 및 SW6은 제2스위치 그룹(334)을 형성할 수 있다. 제2스위치 그룹(334)은 제1권선부(winding 1)을 통해 모터에 연결된 전류 경로들 중에서 다른 하나의 전류 경로(제2전류 경로)에 위치할 수 있다. 따라서, 제2스위치 그룹(334)의 턴-온 또는 턴-오프 동작에 의해 제2전류 경로가 온 또는 오프될 수 있다.
제1스위치 그룹(332) 및 제2스위치 그룹(334)은 제1스위치 드라이버(320)로부터 출력된 제1경로 제어 신호에 따라 턴-온 또는 턴-오프될 수 있으며(S412), 이를 통해 제1전류 경로 및 제2전류 경로 중에서 하나 이상이 형성될 수 있다.
도 5는 제2모터 제어부(120)에 대한 예시적인 블록도이며, 도 6은 제2모터 제어부(120)가 모터의 구동을 제어하는 방법(제어 방법)을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2모터 제어부(120)는 제2컨트롤러(510), 제2스위치 드라이버(520) 및 제2인버터(530)를 포함하여 구성될 수 있다.
제2컨트롤러(510)는 조향각 센서(미도시) 및 조향 토크 센서(미도시)로부터 스티어링 휠의 조향각 및 조향 토크를 수신하고, 이들에 대응하는 반력 토크를 산출할 수 있다. 또한, 제2컨트롤러(510)는 산출된 반력 토크에 대응되는 브레이킹 토크를 산출하고, 산출된 브레이킹 토크가 반력 모터에서 생성되도록 제어 신호(제2반력 제어 신호)를 출력할 수 있다.
제2컨트롤러(510)는 온도 센서(미도시)로부터 반력 모터와 제2인버터(530)의 온도를 수신하고, 수신된 온도가 미리 설정된 온도 이상이거나 미리 설정된 온도를 초과하는지 여부(과열인지 여부)를 판단할 수 있다. 또한, 제2컨트롤러(510)는 과열이라고 판단된 경우에 전류 경로를 생성하기 위한 제어 신호(제2경로 제어 신호)를 출력할 수 있다.
제2스위치 드라이버(520)는 제2반력 제어 신호를 수신하고, 이에 대응되는 스위칭 동작이 수행되도록 제2인버터(530)를 제어할 수 있다. 또한, 제2스위치 드라이버(520)는 제2경로 제어 신호를 수신하고, 이에 대응되는 스위치 동작이 수행되도록 제2인버터(530)를 제어할 수 있다.
제2인버터(530)는 제2권선부(winding 2)의 각 상(예를 들어, 제1상(U), 제2상(V) 및 제3상(W))에 연결된 스위치 쌍들을 포함하여 구성될 수 있다. 스위치 쌍들은 제2스위치 드라이버(520)로부터 출력된 제2경로 제어 신호에 따라 턴-온 또는 턴-오프되어(S610) 복수 개의 전류 경로들 중에서 하나 이상을 형성할 수 있다.
스위치 쌍들은 제1상에 연결된 두 개의 스위치(SW7 및 SW10), 제2상에 연결된 두 개의 스위치(SW8 및 SW11) 및, 제3상에 연결된 두 개의 스위치(SW9 및 SW12)를 포함하여 구성될 수 있다. 스위치들(SW7 내지 SW12)은 FET(field effect transistor)로 구현될 수 있다.
SW7, SW8 및 SW9는 제3스위치 그룹(532)을 형성할 수 있다. 제3스위치 그룹(532)은 제2권선부(winding 2)을 통해 모터에 연결된 전류 경로들 중에서 어느 하나의 전류 경로(제3전류 경로)에 위치할 수 있다. 따라서, 제3스위치 그룹(532)의 턴-온 또는 턴-오프 동작에 의해 제3전류 경로가 온 또는 오프될 수 있다.
SW10, SW11 및 SW12는 제4스위치 그룹(534)을 형성할 수 있다. 제4스위치 그룹(534)은 제2권선부(winding 2)를 통해 모터에 연결된 전류 경로들 중에서 다른 하나의 전류 경로(제4전류 경로)에 위치할 수 있다. 따라서, 제4스위치 그룹(534)의 턴-온 또는 턴-오프 동작에 의해 제4전류 경로가 온 또는 오프될 수 있다.
제3스위치 그룹(532) 및 제4스위치 그룹(534)은 제2스위치 드라이버(520)로부터 출력된 제2경로 제어 신호에 따라 턴-온 또는 턴-오프될 수 있으며(S612), 이를 통해 제3전류 경로 및 제4전류 경로 중에서 하나 이상이 형성될 수 있다.
도 7은 전류 경로들을 순차적으로 온시키는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
제1모터 제어부(110)와 제2모터 제어부(120)(제1스위치 드라이버와 제2스위치 드라이버)는 제1스위치 그룹 내지 제4스위치 그룹(332, 334, 532, 534) 각각의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하여, 제1전류 경로 내지 제4전류 경로들을 순차적으로 온시킬 수 있다.
즉, 제1스위치 드라이버(320)와 제2스위치 드라이버(330)는 제1스위치 그룹 내지 제4스위치 그룹(332, 334, 532, 534) 중에서 어느 하나의 스위치 그룹을 턴-온 제어하고 나머지 스위치 그룹들을 턴-오프 제어할 수 있다(S710). 이러한 제어를 통해 제1전류 경로 내지 제4전류 경로들이 순차적으로 온되며, 온되는 전류 경로를 제외한 나머지 전류 경로들은 오프될 수 있다.
실시 형태에 따라, 제1스위치 드라이버(320)와 제2스위치 드라이버(330)는 '제1스위치 그룹(332) 및 제2스위치 그룹(334)'과 '제3스위치 그룹(532) 및 제4스위치 그룹(534)'을 교번하여 턴-온시킬 수 있다.
즉, 제1스위치 드라이버(320)와 제2스위치 드라이버(330)는 제1스위치 그룹(332) 및 제2스위치 그룹(334) 중에서 어느 하나를 턴-온시켜 제1전류 경로 및 제2전류 경로 중에서 어느 하나의 전류 경로를 통해 전류를 순환시킨 후에, 제3스위치 그룹(532) 및 제4스위치 그룹(534) 중에서 어느 하나를 턴-온시켜 제3전류 경로 및 제4전류 경로 중에서 어느 하나의 전류 경로를 통해 전류를 순환시킬 수 있다.
이는, 상대적으로 더 멀리 배치된 전류 경로들을 통해 순차적으로 전류를 순환시켜 열이 협소한 지점에서 중복하여 발생하는 현상을 방지함으로써, 전류 부하를 감소시키고 열용량을 개선하기 위함이다.
제1스위치 그룹 내지 제4스위치 그룹(332, 334, 532, 534)을 교번하여 턴-온시킴으로써 제1전류 경로 내지 제4전류 경로를 교번하여 온시키는 예가 도 8 내지 도 11에 나타나 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1스위치 드라이버(320)는 제1스위치 그룹(332)을 턴-온 제어하고 제2스위치 그룹(334)을 턴-오프 제어하며, 제2스위치 드라이버(520)는 제3스위치 그룹(532)과 제4스위치 그룹(534)을 턴-오프 제어할 수 있다(S712).
이 경우, 제1전류 경로 내지 제4전류 경로들 중에서 제1전류 경로가 온되며 제2전류 경로 내지 제4전류 경로가 오프되므로, 전류는 화살표로 표시된 바와 같이 제1전류 경로를 통해 순환할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제1전류 경로가 온된 이후에, 제1스위치 드라이버(320)는 제1스위치 그룹(332)과 제2스위치 그룹(334)을 턴-오프 제어하며, 제2스위치 드라이버(520)는 제3스위치 그룹(532)과 제4스위치 그룹(534) 중에서 어느 하나를 턴-온 제어하고 다른 하나를 턴-오프 제어할 수 있다(S714).
이 경우, 제3전류 경로와 제4전류 경로 중에서 턴-온된 스위치 그룹이 위치하는 전류 경로가 온되며, 나머지 전류 경로들은 오프된다. 전류는 화살표로 표시된 바와 같이 턴-온된 스위치 그룹이 위치하는 전류 경로를 통해 순환할 수 있다.
실시 형태에 따라, 과열의 발생을 더 효과적으로 방지하기 위하여, 제1스위치 드라이버(320)와 제2스위치 드라이버(520)는 제3스위치 그룹(532)과 제4스위치 그룹(534) 중에서 제1스위치 그룹(332)으로부터 더 멀리 위치하는 스위치 그룹(제4스위치 그룹)을 턴-온시키고, 제1스위치 그룹(332)으로부터 더 멀리 위치하는 스위치 그룹(도면 상으로는 제3스위치 그룹)을 턴-오프시킬 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제3스위치 그룹(532)과 제4스위치 그룹(534) 중에서 어느 하나가 턴-온된 이후에, 제1스위치 드라이버(320)는 제1스위치 그룹(332)을 턴-오프 제어하고 제2스위치 그룹(334)을 턴-온 제어하며, 제2스위치 드라이버(520)는 제3스위치 그룹(532)과 제4스위치 그룹(534)을 턴-오프 제어할 수 있다(S716).
이 경우, 제1전류 경로 내지 제4전류 경로들 중에서 제2전류 경로가 온되며 제1전류 경로, 제3전류 경로 및 제4전류 경로가 오프되므로, 전류는 화살표로 표시된 바와 같이 제2전류 경로를 통해 순환할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제2전류 경로가 온된 이후에, 제1스위치 드라이버(320)는 제1스위치 그룹(332)과 제2스위치 그룹(334)을 턴-오프 제어하며, 제2스위치 드라이버(520)는 제3스위치 그룹(532)과 제4스위치 그룹(534) 중에서 어느 하나를 턴-온 제어하고 다른 하나를 턴-오프 제어할 수 있다(S718). 여기서, 턴-온되는 스위치 그룹은 S714 과정에서 턴-오프된 스위치 그룹이며, 턴-오프되는 스위치 그룹은 S714 과정에서 턴-온된 스위치 그룹이다.
이 경우, 제3전류 경로와 제4전류 경로 중에서 턴-온된 스위치 그룹(예를 들어, 제3스위치 그룹)이 위치하는 전류 경로(제3전류 경로)가 온되며, 나머지 전류 경로들은 오프된다. 전류는 화살표로 표시된 바와 같이 턴-온된 스위치 그룹(예를 들어, 제3스위치 그룹)이 위치하는 전류 경로(제3전류 경로)를 통해 순환할 수 있다.
도 2, 도 4, 도 6 및 도 7에서는 각 과정들이 순차적으로 실행되는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 2, 도 4, 도 6 및 도 7에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정들 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다. 따라서, 도 2, 도 4, 도 6 및 도 7은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
330: 제1인버터 332: 제1스위치 그룹
334: 제2스위치 그룹 530: 제2인버터
532: 제3스위치 그룹 534: 제4스위치 그룹

Claims (20)

  1. 모터의 구동을 제어하는 장치로서,
    상기 모터의 제1권선부에 연결되며, 상기 모터의 구동을 제어하는 제1모터 제어부; 및
    상기 모터의 제2권선부에 연결되며, 상기 모터의 구동을 제어하는 제2모터 제어부를 포함하고,
    상기 제1모터 제어부는,
    내부에 포함된 스위치들을 제어하여, 상기 모터와의 사이에 형성된 전류 경로들을 온(on) 또는 오프(off)시키며,
    상기 제2모터 제어부는,
    내부에 포함된 스위치들을 제어하여, 상기 모터와의 사이에 형성된 전류 경로들을 온 또는 오프시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1모터 제어부는,
    제1컨트롤러;
    제1스위치 드라이버; 및
    상기 제1권선부의 각 상에 연결된 스위치 쌍들을 포함하는 제1인버터를 포함하고,
    상기 제1스위치 드라이버는,
    상기 제1컨트롤러로부터 출력된 제어신호에 따라, 상기 스위치 쌍들의 턴-온(turn-on) 또는 턴-오프(turn-off)를 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1권선부의 각 상에 연결된 스위치 쌍들은,
    상기 제1권선부의 제1상에 연결된 스위치, 상기 제1권선부의 제2상에 연결된 스위치 및 상기 제1권선부의 제3상에 연결된 스위치를 포함하는 제1스위치 그룹 - 상기 제1스위치 그룹은 제1전류 경로에 위치함 -; 및
    상기 제1권선부의 제1상에 연결된 다른 스위치, 상기 제1권선부의 제2상에 연결된 다른 스위치 및 상기 제1권선부의 제3상에 연결된 다른 스위치를 포함하는 제2스위치 그룹 - 상기 제2스위치 그룹은 제2전류 경로에 위치함 -을 포함하고,
    상기 제1스위치 드라이버는,
    상기 제1스위치 그룹 및 상기 제2스위치 그룹 각각의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2모터 제어부는,
    제2컨트롤러;
    제2스위치 드라이버; 및
    상기 제2권선부의 각 상에 연결된 스위치 쌍들을 포함하는 제2인버터를 포함하고,
    상기 제2스위치 드라이버는,
    상기 제2컨트롤러로부터 출력된 제어신호에 따라, 상기 스위치 쌍들의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2권선부의 각 상에 연결된 스위치 쌍들은,
    상기 제2권선부의 제1상에 연결된 스위치, 상기 제2권선부의 제2상에 연결된 스위치 및 상기 제2권선부의 제3상에 연결된 스위치를 포함하는 제3스위치 그룹 - 상기 제3스위치 그룹은 제3전류 경로에 위치함 -; 및
    상기 제2권선부의 제1상에 연결된 다른 스위치, 상기 제2권선부의 제2상에 연결된 다른 스위치 및 상기 제2권선부의 제3상에 연결된 다른 스위치를 포함하는 제4스위치 그룹 - 상기 제4스위치 그룹은 제4전류 경로에 위치함 -을 포함하고,
    상기 제2스위치 드라이버는,
    상기 제3스위치 그룹 및 상기 제4스위치 그룹 각각의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1스위치 드라이버 및 상기 제2스위치 드라이버는,
    상기 제1스위치 그룹 내지 상기 제4스위치 그룹 각각의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하여, 상기 제1전류 경로 내지 상기 제4전류 경로들은 교번하여 온시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1스위치 드라이버 및 상기 제2스위치 드라이버는,
    상기 제1스위치 그룹을 턴-온 제어하고 상기 제2스위치 그룹을 턴-오프 제어하며 상기 제3스위치 그룹 및 상기 제4스위치 그룹을 턴-오프 제어하여, 상기 제1전류 경로를 온시키고,
    상기 제1전류 경로를 온 시킨 후에, 상기 제1스위치 그룹 및 상기 제2스위치 그룹을 턴-오프 제어하며 상기 제3스위치 그룹 및 상기 제4스위치 그룹 중에서 어느 하나를 턴-온 제어하고 다른 하나를 턴-오프 제어하여, 상기 제3전류 경로 및 상기 제4전류 경로 중에서 어느 하나를 온시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2스위치 드라이버는,
    상기 제3스위치 그룹 및 상기 제4스위치 그룹 중에서, 상기 제1스위치 그룹으로부터 더 멀리 위치하는 스위치 그룹을 턴-온 제어하고 더 가까이 위치하는 스위치 그룹을 턴-오프 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1스위치 드라이버 및 상기 제2스위치 드라이버는,
    상기 제3전류 경로 및 상기 제4전류 경로 중에서 어느 하나를 온시킨 후에, 상기 제1스위치 그룹을 턴-오프 제어하고 상기 제2스위치 그룹을 턴-온 제어하며 상기 제3스위치 그룹 및 상기 제4스위치 그룹을 턴-오프 제어하여, 상기 제2전류 경로를 온시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1스위치 드라이버 및 상기 제2스위치 드라이버는,
    상기 제2전류 경로를 온시킨 후에, 상기 제1스위치 그룹 및 상기 제2스위치 그룹을 턴-오프 제어하고, 상기 제3스위치 그룹 및 상기 제4스위치 그룹 중에서 상기 어느 하나를 턴-오프 제어하고 상기 다른 하나를 턴-온 제어하여, 상기 제4전류 경로를 온시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 모터의 구동을 제어하는 장치에서 수행되는 방법으로서,
    상기 모터의 제1권선부에 연결된 제1모터 제어부 및 상기 모터의 제2권선부에 연결된 제2모터 제어부가, 각각의 내부에 포함된 스위치들의 제어 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 제1모터 제어부가 내부에 포함된 스위치들을 제어하여 상기 모터와의 사이에 형성된 전류 경로들을 온(on) 또는 오프(off)시키고, 상기 제2모터 제어부가 내부에 포함된 스위치들을 제어하여 상기 모터와의 사이에 형성된 전류 경로들을 온 또는 오프시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1모터 제어부는,
    제1컨트롤러, 제1스위치 드라이버 및, 상기 제1권선부의 각 상에 연결된 스위치 쌍들을 포함하는 제1인버터를 포함하고,
    상기 온 또는 오프시키는 단계는,
    상기 제1스위치 드라이버가 상기 제1컨트롤러로부터 출력된 제어신호에 따라 상기 스위치 쌍들의 턴-온(turn-on) 또는 턴-오프(turn-off)를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1권선부의 각 상에 연결된 스위치 쌍들은,
    상기 제1권선부의 제1상에 연결된 스위치, 상기 제1권선부의 제2상에 연결된 스위치 및 상기 제1권선부의 제3상에 연결된 스위치를 포함하는 제1스위치 그룹 - 상기 제1스위치 그룹은 제1전류 경로에 위치함 -; 및
    상기 제1권선부의 제1상에 연결된 다른 스위치, 상기 제1권선부의 제2상에 연결된 다른 스위치 및 상기 제1권선부의 제3상에 연결된 다른 스위치를 포함하는 제2스위치 그룹 - 상기 제2스위치 그룹은 제2전류 경로에 위치함 -을 포함하고,
    상기 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 단계는,
    상기 제1스위치 드라이버가 상기 제1스위치 그룹 및 상기 제2스위치 그룹의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2모터 제어부는,
    제2컨트롤러, 제2스위치 드라이버 및, 상기 제2권선부의 각 상에 연결된 스위치 쌍들을 포함하는 제2인버터를 포함하고,
    상기 온 또는 오프시키는 단계는,
    상기 제2스위치 드라이버가 상기 제2컨트롤러로부터 출력된 제어신호에 따라 상기 제2권선부의 각 상에 연결된 스위치 쌍들의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2권선부의 각 상에 연결된 스위치 쌍들은,
    상기 제2권선부의 제1상에 연결된 스위치, 상기 제2권선부의 제2상에 연결된 스위치 및 상기 제2권선부의 제3상에 연결된 스위치를 포함하는 제3스위치 그룹 - 상기 제3스위치 그룹은 제3전류 경로에 위치함 -; 및
    상기 제2권선부의 제1상에 연결된 다른 스위치, 상기 제2권선부의 제2상에 연결된 다른 스위치 및 상기 제2권선부의 제3상에 연결된 다른 스위치를 포함하는 제4스위치 그룹 - 상기 제4스위치 그룹은 제4전류 경로에 위치함 -을 포함하고,
    상기 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 단계는,
    상기 제2스위치 드라이버가 상기 제3스위치 그룹 및 상기 제4스위치 그룹의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 온 또는 오프시키는 단계는,
    상기 제1스위치 드라이버 및 상기 제2스위치 드라이버가 상기 제1스위치 그룹 내지 상기 제4스위치 그룹 각각의 턴-온 또는 턴-오프를 제어하여, 상기 제1전류 경로 내지 상기 제4전류 경로들을 교번하여 온시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 온 또는 오프시키는 단계는,
    상기 제1스위치 드라이버가 상기 제1스위치 그룹을 턴-온 제어하고 상기 제2스위치 그룹을 턴-오프 제어하며, 상기 제2스위치 드라이버가 상기 제3스위치 그룹 및 상기 제4스위치 그룹을 턴-오프 제어하여, 상기 제1전류 경로를 온시키는 단계; 및
    상기 제1전류 경로가 온된 이후에, 상기 제1스위치 드라이버가 상기 제1스위치 그룹 및 상기 제2스위치 그룹을 턴-오프 제어하며 상기 제2스위치 드라이버가 상기 제3스위치 그룹 및 상기 제4스위치 그룹 중에서 어느 하나를 턴-온 제어하고 다른 하나를 턴-오프 제어하여, 상기 제3전류 경로 및 상기 제4전류 경로 중에서 어느 하나를 온시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제3전류 경로 및 상기 제4전류 경로 중에서 어느 하나를 온시키는 단계는,
    상기 제2스위치 드라이버가 상기 제3스위치 그룹 및 상기 제4스위치 그룹 중에서 상기 제1스위치 그룹으로부터 더 멀리 위치하는 스위치 그룹을 턴-온 제어하고 더 가까이 위치하는 스위치 그룹을 턴-오프 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 온 또는 오프시키는 단계는,
    상기 제3전류 경로 및 상기 제4전류 경로 중에서 어느 하나가 온된 이후에, 상기 제1스위치 드라이버가 상기 제1스위치 그룹을 턴-오프 제어하고 상기 제2스위치 그룹을 턴-온 제어하며, 상기 제2스위치 드라이버가 상기 제3스위치 그룹 및 상기 제4스위치 그룹을 턴-오프 제어하여, 상기 제2전류 경로를 온시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 온 또는 오프시키는 단계는,
    상기 제2전류 경로가 온된 이후에, 상기 제1스위치 드라이버가 상기 제1스위치 그룹 및 상기 제2스위치 그룹을 턴-오프 제어하고, 상기 제2스위치 드라이버가 상기 제3스위치 그룹 및 상기 제4스위치 그룹 중에서 어느 하나를 턴-오프 제어하고 다른 하나를 턴-온 제어하여, 상기 제3전류 경로 및 상기 제4전류 경로 중에서 다른 하나를 온시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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