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KR101834571B1 - 특히 축전기 수단의 충전의 관점에서 스위칭 암의 스위치를 제어하기 위한 방법 및 대응 충전 장치 - Google Patents

특히 축전기 수단의 충전의 관점에서 스위칭 암의 스위치를 제어하기 위한 방법 및 대응 충전 장치 Download PDF

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KR101834571B1
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발레오 시스템므 드 꽁트롤르 모뙤르
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Abstract

본 발명은 각각 제 1 스위치와 제 2 스위치를 구비하는 스위칭 암(A, B, C)을 포함하는 전기 충전 장치에 의해 구성되는 축전기 수단을 충전하기 위한 방법에 관한 것으로, 이러한 방법은,
- 소정 개수의 상기 제 1 스위치가 각각 해당 폐쇄 시간(tfA , tfB , tfC) 동안 폐쇄되도록 지시하는 단계와,
- 폐쇄되어 있었던 각각의 상기 제 1 스위치가 개방되면, 다른 제 1 스위치(12a)가 해당 폐쇄 시간(tfA , tfB , tfC) 동안 폐쇄되도록 지시함으로써, 일정 개수의 제 1 스위치가 동시에 폐쇄되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한, 이러한 충전 방법을 실시하기 위한 충전 장치에 관한 것이다.

Description

특히 축전기 수단의 충전의 관점에서 스위칭 암의 스위치를 제어하기 위한 방법 및 대응 충전 장치{METHOD FOR CONTROLLING SWITCHES OF SWITCHING ARMS, IN PARTICULAR IN VIEW OF CHARGING ACCUMULATION MEANS, AND CORRESPONDING CHARGING DEVICE}
본 발명은 스위칭 암의 스위치 제어에 관한 것으로, 특히, 충전지를 동력원으로 하는 모터 또는 교류 발전기 분야에 적용된다. 본 발명은 인버터를 사용하여 충전지가 모터에 동력을 공급할 수 있으며 자동차의 정지 상태에서 충전지의 재충전이 가능한 전기 자동차 분야에 유리하게 적용 가능하다.
전술한 바와 같은 용례에 특히 적합하도록 설계된 경우에도, 관련 장치 및 방법이 다른 분야에 사용될 수도 있으며, 특히 풍력 터빈 또는 유압식 에너지 발생 장치에 사용될 수도 있다.
통상적으로, 전기 자동차에는 고전압 충전지가 장착되어 있으며, 이러한 고전압 충전지로부터 인버터로 직류 전류가 공급되어 인버터에서 상기 직류 전류가 교류 전류로 변환됨으로써 전기 모터의 동력으로 사용될 수 있으며, 이러한 동력을 사용하여 자동차의 이동이 이루어지게 된다.
전술한 고전압 충전지의 재충전을 위해, 알려진 바와 같이 전기 자동차에는 충전 장치가 합체되어 있으며, 이러한 충전 장치는 일명 "브리지리스(bridgeless) PFC 컨버터"라고도 불리우는 다이오드 브리지(diode bridge)를 구비하지 않은 동력 제어 컨버터를 포함하고 있다.
컨버터의 스위칭(switching) 작용에 의해 발생되는 공통 모드(common-mode) 전류는 순환 과정에서 차체와 전자 장치 사이에서 나타나는, 차체와 모터 사이에서 나타나는, 또는 심지어 차체와 충전지 사이에서 나타나는 부유 용량(stray capacitance)을 초래한다. 이러한 전류는 접지선이 전력망에 마련된 중선선(neutral line)에 연결되어 있는 차체를 통과하면서 역 순환될 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같은 충전 장치의 경우 전력망 교란을 야기할 수도 있다. 표준 규격은 이러한 전력망에서의 고주파 교란 발생을 제한하는 방향으로 결정되어 있다.
전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 수동적 필터링(passive filtering) 방법이 사용될 수도 있다. 이러한 방법은, 예를 들어, 충전 장치의 입력부 상에 공통 모드 필터를 배치하는 방법을 포함한다. 이에 따라, 공통 모드 전류가 필터를 통해 역 순환되도록 함으로써 전력망을 통과하는 것을 방지할 수 있다. 상기 필터는 그러나, 비용 및 체적 문제 외에도, 주 전극과 접지선 사이에서 저주파 누설 전류(50 Hz 내지 60Hz 수준)가 발생한다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예는 전압 변화에 의해 부유 용량이 야기되는 것을 방지함으로써 공통 모드 전류의 발생을 제한하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예는, 각각 제 1 스위치와 제 2 스위치를 구비하는 스위칭 암의 스위치를 제어하기 위한 방법으로서,
a) 소정 개수의 상기 제 1 스위치가 각각 해당 폐쇄 시간 동안 폐쇄되도록 지시하는 단계와,
b) 폐쇄되어 있었던 각각의 상기 제 1 스위치가 개방되면, 다른 제 1 스위치가 해당 폐쇄 시간 동안 폐쇄되도록 지시함으로써, 일정 개수의 제 1 스위치가 동시에 폐쇄되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 암의 스위치 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는, 각각 제 1 스위치와 제 2 스위치를 구비하는 스위칭 암을 포함하는 전기 충전 장치를 통해 축전기 수단을 충전하기 위한 방법으로서, 전술한 제어 방법의 단계 a) 및 단계 b), 즉,
a) 소정 개수의 상기 제 1 스위치가 각각 해당 폐쇄 시간 동안 폐쇄되도록 지시하는 단계와,
b) 폐쇄되어 있었던 각각의 상기 제 1 스위치가 개방되면, 다른 제 1 스위치가 해당 폐쇄 시간 동안 폐쇄되도록 지시함으로써, 일정 개수의 제 1 스위치가 동시에 폐쇄되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전기 수단 충전 방법을 제공한다.
특히, 축전기 수단의 충전 시에 스위칭 암의 동일 레벨의 일측 상의 일정 개수의 스위치가 동시에 폐쇄됨에 따라, 일정한 중성점 전압(neutral voltage)이 인가되도록 할 수 있다. 전압 변화가 부유 용량을 일으킬 수 있으므로 공통 모드 전류가 감소될 수도 있다.
상기 제 1 스위치는 모두 제 2 스위치와 비교하여 동일한 위치에 마련될 수도 있다. 제 1 스위치는, 예를 들어, 스위칭 암의 상측에 위치하는 반면, 제 2 스위치는 스위칭 암의 하측에 위치한다.
상기 제어 또는 충전 방법은 또한, 이하의 하나 이상의 특징을 단독으로 또는 조합 형태로 포함할 수도 있다:
- 상기 제 1 스위치는 펄스 폭 변조(PWM) 제어 신호의 전송을 통해 폐쇄 지시를 수신하며,
- 상기 제어 신호는 동 위상(in phase) 신호이고,
- 상기 제어 신호는 또한 위상차를 가지며,
- 상기 충전 장치는 3상 장치이며, 상기 충전 장치의 위상의 평균 변조 값은 1/3의 값을 갖고,
- 동시에 폐쇄되는 상기 제 1 스위치의 개수와 동시에 폐쇄되는 상기 제 1 스위치와 제 2 스위치의 총 개수 사이의 비율은 1:3이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예는 또한, 전술한 바와 같은 제어 또는 충전 방법을 실시하기 위한 대응 충전 장치를 제공한다. 축전기 수단을 충전하기 위한 이러한 전기 충전 장치는,
- 각각 제 1 스위치와 제 2 스위치를 구비하는 스위칭 암, 그리고
- 상기 스위치를 제어하기 위한 제어 장치를 포함하며,
상기 제어 장치는, 상기 축전기 수단의 충전 동안, 소정 개수의 상기 제 1 스위치가 각각 해당 폐쇄 시간 동안 폐쇄되도록 지시하며, 폐쇄되어 있었던 각각의 상기 제 1 스위치가 개방되면, 다른 제 1 스위치가 해당 폐쇄 시간 동안 폐쇄되도록 지시함으로써, 일정 개수의 제 1 스위치가 동시에 폐쇄되도록 한다.
상기 충전 장치는 또한, 이하의 하나 이상의 특징을 단독으로 또는 조합 형태로 포함할 수도 있다:
- 상기 장치는 세 개의 스위칭 암을 포함하며,
- 상기 장치는 각각 두 개의 스위칭 암에 의해 형성되는 세 개의 H-형상의 브리지 구조를 포함하고,
- 상기 스위치는 각각 트랜지스터와 역방향 다이오드를 포함하며,
- 상기 장치는 상기 스위칭 암을 포함하는 인버터를 포함하고,
- 상기 장치는 상기 인버터와 상기 축전기 수단 사이의 DC/DC 컨버터를 포함하며,
- 상기 장치는 3상 교류 전류 모터를 포함하고,
- 상기 제어 장치는 상기 모터에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 모드로부터 상기 축전기 수단을 충전하기 위한 충전 모드로 전환할 수 있으면서 또한 충전 모드를 전력 공급 모드로 전환할 수 있도록 상기 스위치를 제어하도록 구성된다.
상기 충전 장치는 인덕턴스를 포함할 수도 있으며, 이러한 인덕턴스는 적절한 경우 전기 모터의 각각의 위상의 권선부의 형태로 형성된다. 따라서, 3상 모터의 경우, 세 개의 인덕턴스가 모터의 권선부에 의해 형성될 수도 있다.
전력망으로의 연결이 가능하도록 하기 위한 커넥터 시스템이 상기 장치 내에 합체될 수도 있다.
본 발명에 따른 전기 자동차용 충전 장치에 의하면, 전력망의 중선선의 레벨에서 일정한 전압이 유지되도록 함으로써 부유 용량이 전압 변화에 의해 여기되는 것을 방지하여, 펄스 에지의 불완전한 동기화의 경우에도 발생 가능한 공통 모드 전류의 양을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 기타 다른 특징 및 장점이 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예로서 주어진 아래의 설명을 읽음으로써 분명해질 것이다.
도 1은 자동차용의 3상 전력망을 구비한 3상 충전 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 충전 장치의 일부를 간단한 형태로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 충전 방법에 있어서 도 2의 장치의 제어 신호를 나타낸 타이밍도이다.
도 4는 제 2 실시예에 따른 충전 장치를 개략적으로 간단한 형태로 나타낸 도면이다.
도 5는 충전 방법에 있어서 도 4의 장치의 제어 신호를 나타낸 타이밍도이다.
상기 도면 및 이하의 설명 내용에서, 실질적으로 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호로 지시되어 있다.
제 1 실시예 : 세 개의 스위칭 암을 구비한 인버터
장치
도 1 및 도 2를 참조하면, 예를 들어, 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차와 같은 자동차(V)용으로 사용되며, 세 개의 스위칭 암(A, B, C)을 포함하는 스위칭 수단(4)과 인덕턴스(inductance)(7)를 포함하는 유형의 충전 장치(1)가 개략적으로 도시되어 있다. 상기 충전 장치(1)는 자동차(V)의 충전지(B)를 구성하는 축전기 수단(5)을 재충전하도록 사용될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 각각의 스위칭 암(A, B, C)에는 두 개의 스위치(12a, 12b)가 배치되어 있다. 여기서, 제 1 스위치(12a)는 도 2에서 상대적으로 스위칭 암의 상측에 위치하고 있으며 제 2 스위치(12b)는 스위칭 암의 하측에 위치하고 있다.
전술한 바와 같은 스위칭 수단(4)은 장치(1)의 인버터(2) 내에 합체될 수도 있다.
또한, 인덕턴스(7)는 부분적으로 도시되어 있는 3상 교류 모터(6)의 권선부의 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 스위칭 암의 미드 포인트(mid point)가 모터(6)의 위상에 연결되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 상기 장치(1)는 또한, 3상 전력망(11)의 출력부로의 연결이 가능하도록 하기 위한 커넥터 시스템(8)을 포함한다. 이러한 커넥터 시스템은, 첨부 도면에는 도시되어 있지 않지만, 장치(1)에 전력이 공급되는 경우 전력망의 출력부에 접근하는 것을 방지할 수 있도록 하기 위한 잠금 수단을 포함할 수도 있다. 상기 커넥터 시스템(8)은 또한, 전력 공급 모드에서 사용자가 컨덕터(통전 상태)에 접근하는 것을 방지하기 위한 제 2 잠금 수단(도시하지 않음)과 연계될 수도 있다.
전술한 바와 같은 충전 장치(1)는, 인덕턴스(7)를 채용한 결과, 접지선에 연결되어 있는 전력망(11)으로부터 공급되는 전력을 사용하여 충전지(B)를 충전시킬 수도 있다.
도시된 바와 같은 본 실시예에 있어서, 상기 충전 장치(1)는 또한, 스위치(12a, 12b)를 구동시키기 위한 제어 회로(9)를 포함한다. 도면에서는, 이해가 보다 용이하도록, 제어 회로(9)와 스위치(12a, 12b) 사이의 연결이 도시되어 있지 않다.
상기 장치(1)는 또한, 축전기 수단(5)과 인버터(2)의 사이에 배치되는 DC/DC 컨버터(10)를 포함할 수도 있다. DC/DC 컨버터(10)를 사용함으로써 전압의 적응 조절이 가능하며 결과적으로 효율 저하 없이 인버터의 치수 결정을 최적화할 수 있다. 사실, 축전기 수단(5)의 전압은 그 충전량에 따라 변하며, 그 변화 폭이 원래 값의 두 배에 이를 수도 있다. 상기 DC/DC 컨버터(10)를 사용함으로써 인버터(2)의 치수를 보다 낮은 전압용으로 조절할 수 있으며, 이러한 저전압용 인버터는 통과 전류의 양을 절반 수준으로 줄일 수 있다.
일 예로서, 상기 컨버터(10)는 두 개의 스위치(102)와, 상기 축전기 수단(5)에 연결되어 있는 한편 상기 두 개의 스위치(102) 사이의 미드 포인트에 연결되어 있는 인덕턴스(101), 그리고 상기 두 개의 스위치(102)의 단자에 연결되어 있는 커패시터(103)를 포함한다.
작동
장치(1)가 인덕턴스(7)를 채용한 결과 접지선에 연결되어 있는 전력망(11)으로부터 공급되는 전력을 사용하여 충전지(B)를 충전시키는 충전 모드에서, 제어 회로(9)에 의해 암(A 내지 C)이 구동됨으로써 어느 순간에 동일 레벨의 일측 상의 일정 개수(n)의 스위치, 예를 들어, 상측의 제 1 스위치(12a)가 동시에 폐쇄될 수 있다. 물론, 하측의 제 2 스위치(12b)가 선택될 수도 있음을 알 수 있을 것이다.
도 3을 참조하면, 예를 들어, 주어진 기간(T)에 걸쳐 충전지(B)를 충전하기 위한 방법에 있어서,
- 제 1 암(A)의 제 1 스위치(12a)는 폐쇄 시간(tfA) 동안 폐쇄되도록 지시되며,
- 제 1 암(A)의 제 1 스위치(12a)의 폐쇄 시간(tfA)이 완료되고 상기 제 1 스위치(12a)가 개방되면, 제 2 암(B)의 제 1 스위치(12a)가 폐쇄 시간(tfB) 동안 폐쇄되도록 지시되고,
- 제 2 암(B)의 제 1 스위치(12a)의 폐쇄 시간(tfB)이 완료되고 상기 제 1 스위치(12a)가 개방되면, 제 3 암(C)의 제 1 스위치(12a)가 폐쇄 시간(tfC) 동안 폐쇄되도록 지시된다.
이에 따라, 스위치(12a)가 폐쇄되는 동안의 시간 간격이 명확한 값을 나타낼 수 있게 된다. 이러한 동기화를 통해 일 스위치(12a)가 기간(T) 경과 후 일 시점에서 폐쇄되도록 할 수도 있다. 이것은 제어 신호의 중첩을 방지하는 효과가 있으며, 따라서, 전력망(11)의 중선선(N)에 일정한 전압이 인가되는 것을 보장할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 동시에 폐쇄되어야 하는 제 1 스위치(12a)의 일정 개수(n)는 1의 값을 갖는다. 이러한 값은 아래에 상세히 설명되는 바와 같은 평균 변조 값을 기반으로 산출된다.
각각의 암(A 내지 C)은 펄스 폭 변조(PWM)로 불리우는 변조 기술을 사용하여 변조된다. 전술한 바와 같이, 이들 암(A 내지 C)은 변조 과정을 거침으로써 각각의 위상이 사인파 형태인 전류를 발생시킬 수 있다. 3상 충전 장치의 경우, 각각의 위상은 2π/3의 위상차를 나타내며, 변조 심도(m)는 동일하다. 따라서, 각각의 위상의 변조 값은 아래의 수학식 1에 따라 산출된다:
Figure 112011048041205-pat00001
Figure 112011048041205-pat00002
Figure 112011048041205-pat00003
(여기서, k 는 평균 변조 값이며, ma(t), mb(t) 및 mc(t)는 각각의 위상(a, b, c)의 변조 값이다).
따라서, 변조 값(m x )의 총합은 3k 이며, 중첩 현상의 발생을 방지하기 위해서는 필수적으로 변조 값의 총 합이 1의 값을 나타내어야 하기 때문에, 결과적으로 평균 변조 값(k)은 1/3의 값을 나타내어야 한다(수학식 2 참조).
Figure 112011048041205-pat00004
결과적으로, 제 1 스위치(12a)의 개수와 동시에 폐쇄되는 스위치(12a, 12b)의 총 개수 사이의 비율은 1:3이다.
제 1 실시예에 따르면, 세 개의 스위칭 암(A, B, C)이 마련되어 있으며 이들 세 개의 암(A 내지 C) 상에 여섯 개의 스위치(12a, 12b)가 배열되어 있다. 결과적으로, 세 개의 스위치(12a, 12b)가 폐쇄되는 경우, 다른 세 개의 스위치(12a, 12b)는 개방되어 있다. 폐쇄되어 있는 세 개의 스위치 중에서, 1/3은 스위칭 암의 상측 상의 제 1 스위치(12a)이며, 폐쇄되어 있는 나머지 두 개의 스위치는 스위칭 암의 하측 상의 제 2 스위치(12b)이다.
따라서, 폐쇄 상태의 제 1 스위치(12a)의 일정 개수(n)는 아래의 수학식 3과 같이 나타내어질 수 있다:
Figure 112011048041205-pat00005
분명히 알 수 있는 바와 같이, 전술한 3상 충전 장치(1)는 다상(多相) 시스템의 형태로 일반화될 수 있다.
또한, 스위칭 수단(4)이 인버터(2) 내에 합체되어 있는 특정한 경우에, 장치(1)는, 인덕턴스의 역할을 하는 모터(6)의 권선부(7)를 채용한 결과 접지선에 연결되어 있는 전력망(11)으로부터 공급되는 전력을 사용하여 충전지(B)를 충전시키는 충전 모드에 추가하여, 충전지(B)로부터 공급되는 교류 전력을 모터(6)에 공급하는 전력 공급 모드에 따라 작동하도록 설계되어 있다.
상기 전력 공급 모드로부터 충전 모드로의 전환은 제어 회로(9)에 의해 관리된다.
전력 공급 모드에서, 제어 회로(9)는 모터(6)의 대응 위상의 교류 전류의 순환이 가능하도록 하는 방식으로 암(A 내지 C)을 구동시킨다. 모터의 3상에서의 순환 교류 전류는 통상, 모터 회전에 맞춰 조화를 이루도록 조정된다. 본 실시예에 있어서, 역 장착 다이오드를 구비한 전력형 트랜지스터의 형태로 형성되는 스위치(12a, 12b)는 통상의 사인파 PWM(펄스 폭 변조) 명령에 따라 구동될 수 있다.
충전 모드에서의 제어 회로(9)에 의한 암(A 내지 C)의 구동 방식은 전술한 바와 같다.
제 2 실시예 : 여섯 개의 스위칭 암을 구비한 인버터
장치
도 1 및 도 4를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 장치(1)는, 예를 들어, 인버터(2) 내에 합체되는, 세 개의 H-형상의 브리지(3, 3', 3")를 형성하는 여섯 개의 스위칭 암을 포함한다.
따라서, 상기 스위칭 수단(4)은 여섯 개의 스위칭 암(A, B, C, D, E, F)을 포함한다.
각각의 스위칭 암(A, B, C, D, E, F)은 여섯 개의 암(A 내지 F) 상에 배치되어 있는 두 개의 스위치(12a, 12b)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 제 1 스위치(12a)는 도 4에서 상대적으로 스위칭 암의 상측에 위치하고 있으며 제 2 스위치(12b)는 스위칭 암의 하측에 위치하고 있다.
종래 기술의 3상 브리지와 비교하여, H-형상의 브리지의 일 장점은, 동일한 전압 유형의 모터(6)의 위상에 인가되는 전압이 두 배가 되도록 할 수 있으므로, 스위치(12a, 12b)의 개수가 두 배임에도 불구하고, H-형상의 브리지에서 사용되는 규소의 표면적이 통상의 3상 브리지에서와 동일하며, 그 이유는, 사실, 상 전류가 양분되기 때문이다.
H-형상의 브리지의 사용은 또한, 스위칭 작용으로 인한 손실을 감소시키는 효과가 있다.
전술한 제 2 실시예에 따르면, 여섯 개의 스위칭 암(A, B, C, D, E, F)이 사용됨에 따라 열두 개의 스위치(12a, 12b)가 제공된다. 여섯 개의 스위치(12a, 12b)가 폐쇄되는 경우, 나머지 스위치(12a, 12b)는 개방되어 있다. 폐쇄 상태의 여섯 개의 스위치 중 1/3은 스위칭 암의 상측 상의 제 1 스위치(12a)이다.
따라서, 폐쇄 상태의 전체 여섯 개의 스위치 중 폐쇄 상태의 제 1 스위치(12a)의 개수(n)는 두 개이며, 따라서, 폐쇄 상태의 나머지 네 개의 스위치는 스위칭 암의 하측 상의 제 2 스위치(12b)이다(수학식 4 참조):
Figure 112011048041205-pat00006
작동
도 5를 참조하면, 예를 들어, 충전지(B)를 충전하기 위한 방법에 있어서,
- 한편으로는, 제 1 암(A)의 제 1 스위치(12a)는 폐쇄 시간(tfA) 동안 폐쇄되도록 지시되며,
- 다른 한편으로는, 제 4 암(D)의 제 1 스위치(12a)는 폐쇄 시간(tfD) 동안 폐쇄되도록 지시된다.
스위칭 암(A, D)의 제어 신호는 도시된 바와 같은 위상차를 나타낼 수도 있으며, 또는 변형예에 따라, 동 위상으로 유지될 수도 있다.
제 1 암(A)의 제 1 스위치(12a)의 폐쇄 시간(tfA)이 완료되고 상기 제 1 스위치(12a)가 개방되면, 제 3 암(C)의 제 1 스위치(12a)가 폐쇄 시간(tfC) 동안 폐쇄되도록 지시된다. 또한, 제 3 암(C)의 제 1 스위치(12a)의 폐쇄 시간(tfC)이 완료되고 상기 제 1 스위치(12a)가 개방되면, 제 5 암(E)의 제 1 스위치(12a)가 폐쇄 시간(tfE) 동안 폐쇄되도록 지시된다.
마찬가지로, 제 4 암(A)의 제 1 스위치(12a)의 폐쇄 시간(tfD)이 완료되고 상기 제 1 스위치(12a)가 개방되면, 제 6 암(F)의 제 1 스위치(12a)가 폐쇄 시간(tfF) 동안 폐쇄되도록 지시된다. 또한, 제 6 암(C)의 제 1 스위치(12a)의 폐쇄 시간(tfF)이 완료되고 상기 제 1 스위치(12a)가 개방되면, 제 2 암(B)의 제 1 스위치(12a)가 폐쇄 시간(tfB) 동안 폐쇄되도록 지시된다.
전술한 바와 같이, 이러한 동기화를 통해 두 개의 스위치(12a)가 동시에 폐쇄되도록 할 수 있다. 이에 따라, 전력망(11)의 중선선(N)에 일정한 전압이 인가되는 것을 보장할 수 있다.
결론적으로, 전술한 바와 같은 충전 장치(1)에 의하면, 전력망(11)의 중선선(N)의 레벨에서 일정한 전압이 유지됨으로써, 펄스 에지의 불완전한 동기화의 경우에도 발생 가능한 공통 모드 전류의 양을 감소시킬 수 있다.
본 발명이 전술한 예시적인 실시예로만 제한되는 것은 아니며, 특히, 전기 자동차의 축전기 수단의 충전량과 무관하게 실시될 수도 있다. 본 발명은 개괄적으로 말하여, 공통 모드 전류를 감소시키도록 스위칭 암의 스위치를 제어하는 것을 목적으로 한다.
1 : 장치 2 : 인버터
5 : 축전기 수단 6 : 모터
9 : 제어 회로 10 : DC/DC 컨버터
12a : 제 1 스위치 12b : 제 2 스위치
A, B, C, D, E, F : 스위칭 암

Claims (15)

  1. 각각 두 개의 스위칭 암(A, B, C, D, E, F)에 의해 형성되는 세 개의 H-구성 브리지(H-configuration bridge; 3, 3', 3")를 포함하는 장치(1)의 스위치들(12a, 12b)을 제어하기 위한 방법에 있어서, 각각의 스위칭 암은 제 1 스위치(12a)와 제 2 스위치(12b)를 포함하고,
    상기 장치의 스위치들을 제어하기 위한 방법은,
    a) 미리 정해진 개수의 제 1 스위치(12a)가 각각 해당(associated) 폐쇄 시간(tfA, tfB, tfC, tfD, tfE, tfF) 동안 폐쇄(close)되도록 지시받는 단계, 및
    b) 기간(T) 동안 일정 개수의 제 1 스위치(12a)가 동시에 폐쇄되어 있도록, 이전에 폐쇄되었던 제 1 스위치(12a)가 각각 개방될 때마다, 또다른 제 1 스위치(12a)가 해당 폐쇄 시간(tfA, tfB, tfC, tfD, tfE, tfF) 동안 폐쇄되도록 지시받는 단계를 포함하고,
    H-구성 브리지(3)의 스위칭 암(A)의 제 1 스위치(12a)를 제어하는 제어 신호와 또다른 H-구성 브리지(3')의 스위칭 암(D)의 제 1 스위치(12a)를 제어하는 제어 신호는 동 위상(in phase)이거나 위상차를 가지는(phase-shifted) 것인, 장치의 스위치들을 제어하기 위한 방법.
  2. 각각 두 개의 스위칭 암(A, B, C, D, E, F)에 의해 형성되는 세 개의 H-구성 브리지(3, 3', 3")를 포함하는 전기 충전 장치를 통해 축전(accumulation) 수단(5)을 충전하기 위한 방법에 있어서, 각각의 스위칭 암(A, B, C, D, E, F)은 제 1 스위치(12a)와 제 2 스위치(12b)를 포함하고,
    상기 축전 수단 충전 방법은 청구항 1의 방법의 단계들을 적어도 포함하는 것인, 축전 수단 충전 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스위치(12a)는 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 제어 신호들의 전송에 의해 폐쇄되도록 지시받는 것인, 장치의 스위치들을 제어하기 위한 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 스위치(12a)는 펄스 폭 변조(PWM) 제어 신호들의 전송에 의해 폐쇄되도록 지시받는 것인, 축전 수단 충전 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전기 충전 장치는 3상 장치이며, 상기 전기 충전 장치의 위상의 평균 변조 값은 1/3의 값을 갖는 것인, 축전 수단 충전 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 동시에 폐쇄되는 제 1 스위치(12a)의 개수와 동시에 폐쇄되는 제 1 스위치(12a) 및 제 2 스위치(12b)의 총 개수 사이의 비율은 1/3인 것인 축전 수단 충전 방법.
  7. 축전 수단(5)을 충전하기 위한 전기 충전 장치에 있어서,
    - 각각 두 개의 스위칭 암(A, B, C, D, E, F)에 의해 형성되는 세 개의 H-구성 브리지(3, 3', 3")로서, 각각의 스위칭 암(A, B, C, D, E, F)은 제 1 스위치(12a)와 제 2 스위치(12b)를 포함하는, 세 개의 H-구성 브리지(3, 3', 3"), 및
    - 상기 스위치(12a, 12b)를 제어하기 위한 제어 장치(9)를 포함하며,
    상기 축전 수단(5)의 충전 동안, 상기 제어 장치(9)는,
    - 미리 정해진 개수의 제 1 스위치(12a)가 각각 해당 폐쇄 시간 동안 폐쇄되도록 지시하며,
    - 기간(T) 동안 일정 개수의 제 1 스위치(12a)가 동시에 폐쇄되어 있도록, 이전에 폐쇄되었던 제 1 스위치(12a)가 각각 개방될 때마다, 또다른 제 1 스위치(12a)가 해당 폐쇄 시간 동안 폐쇄되게 지시하도록, 구성되고,
    - H-구성 브리지(3)의 스위칭 암(A)의 제 1 스위치(12a)를 제어하는 제어 신호와 또다른 H-구성 브리지(3')의 스위칭 암(D)의 제 1 스위치(12a)를 제어하는 제어 신호는 동 위상(in phase)이거나 위상차를 가지는(phase-shifted) 것인,
    전기 충전 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 스위치(12a, 12b)는 각각 트랜지스터와 역방향 다이오드(reverse diode)를 포함하는 것인 전기 충전 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 스위칭 암(A, B, C, D, E, F)을 포함하는 인버터(2)를 포함하는 전기 충전 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 인버터(2)와 상기 축전 수단(5) 사이의 DC/DC 컨버터(10)를 포함하는 전기 충전 장치.
  11. 제 7 항에 있어서, 3상 교류(alternating) 전류 모터를 포함하는 전기 충전 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제어 장치(9)는, 상기 모터(6)에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 모드로부터 상기 축전 수단(5)을 충전하기 위한 충전 모드로 전환하고, 또한 충전 모드로부터 전력 공급 모드로 전환하도록, 상기 스위치(12a, 12b)를 제어하도록 구성되는 것인 전기 충전 장치.
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