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KR102673059B1 - 모터 단락 전류 차단 장치 - Google Patents

모터 단락 전류 차단 장치 Download PDF

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KR102673059B1
KR102673059B1 KR1020180165355A KR20180165355A KR102673059B1 KR 102673059 B1 KR102673059 B1 KR 102673059B1 KR 1020180165355 A KR1020180165355 A KR 1020180165355A KR 20180165355 A KR20180165355 A KR 20180165355A KR 102673059 B1 KR102673059 B1 KR 102673059B1
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input terminal
phase input
circuit current
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motor
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이광형
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에이치엘만도 주식회사
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors

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Abstract

모터 단락 전류 차단 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치는, 제1상 입력 단자, 제2상 입력 단자 및 제3상 입력 단자를 통해 전원을 공급받는 삼상 모터의 단락 발생 시 단락 전류를 차단하는 모터 단락 전류 차단 장치로서, 상기 제1상 입력 단자, 상기 제2상 입력 단자 및 상기 제3상 입력 단자가 연결된 선로 상에 배치되어, 턴온 상태에서 전류의 흐름을 허용하되, 턴오프 상태에서는 전류의 흐름을 차단하는 스위칭부 및 상기 모터가 정상 상태인 경우 상기 스위칭부를 턴온 제어하고, 상기 제1상 입력 단자, 상기 제2상 입력 단자 및 상기 제3상 입력 단자 중 어느 하나 이상에 단락이 발생한 경우 상기 스위칭부를 턴오프 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

모터 단락 전류 차단 장치{DEVICE FOR SHUTTING OFF THE SHORT CIRCUIT CURRENT OF MOTOR}
본 발명은 모터 단락 전류 차단 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 삼상 입력 단자를 통해 전원을 공급받는 삼상 모터의 단락 발생 시 단락 전류를 차단하는 모터 단락 전류 차단 장치에 관한 것이다.
종래에는 모터의 단락 발생 시 단락 전류를 차단하기 위해서 스타 포인트 릴레이(Star-Point Relay)가 일반적으로 사용되고 있다. 스타 포인트 릴레이는 기계식 릴레이로서 모터의 결선에 단락이 발생한 경우 릴레이를 오픈하여 브레이킹 토크를 방지하는 방식을 채택하고 있다. 그러나 스타 포인트 릴레이는 기계식으로 구성되므로 그 부피가 클 뿐만 아니라, 기계적으로 다접점을 유지하여야 하므로 불완전한 접촉, 습도 등 주위 환경적 요인으로 인한 작동 불량이 발생할 개연성이 높다. 또한, 일부 유형의 릴레이에서는 소비되는 전력이 과다한 것도 문제로 지적되고 있다.
한편, 자율주행 기술 발전에 따라 차량에 사용되는 각종 부품에 대해 요구되는 안전성 및 신뢰성에 대한 기준도 높아지고 있다. 자율주행 시 차량 부품의 고장이 발생하면 큰 사고로 이어질 수 있기 때문이다. 따라서 차량에 사용되는 모터와 관련된 안전성 및 신뢰성에 대한 요구 역시 커지고 있다.
이와 같은 상황 속에서 기존 기계식 릴레이의 단점을 극복할 수 있는 모터 단락 전류 차단 장치의 개발의 필요성이 커지고 있다. 다시 말하면, 부피를 줄여 소형화가 가능하면서도 높은 신뢰성을 가지고 모터의 단락 전류를 차단할 수 있으며, 높은 전력 효율로 에너지를 효율적으로 이용 가능한 모터 단락 전류 차단 장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
한국 등록특허 10-0333811 "쇼트 방지용 커뮤테이터를 갖는 회전형 인버터", 2002. 11. 22 공고
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소형화가 가능하면서도 신뢰성이 높은 모터 단락 전류 차단 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 모터의 단락 시 단락 전류를 효과적으로 차단하는 모터 단락 전류 차단 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 저전력 스위칭 소자를 통해 높은 전력 효율을 갖는 모터 단락 전류 차단 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 외부 구성의 연계 고장을 방지할 수 있는 모터 단락 전류 차단 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1상 입력 단자, 제2상 입력 단자 및 제3상 입력 단자를 통해 전원을 공급받는 삼상 모터의 단락 발생 시 단락 전류를 차단하는 모터 단락 전류 차단 장치로서, 상기 제1상 입력 단자, 상기 제2상 입력 단자 및 상기 제3상 입력 단자가 연결된 선로 상에 배치되어, 턴온 상태에서 전류의 흐름을 허용하되, 턴오프 상태에서는 전류의 흐름을 차단하는 스위칭부 및 상기 모터가 정상 상태인 경우 상기 스위칭부를 턴온 제어하고, 상기 제1상 입력 단자, 상기 제2상 입력 단자 및 상기 제3상 입력 단자 중 어느 하나 이상에 단락이 발생한 경우 상기 스위칭부를 턴오프 제어하는 제어부를 포함하는 모터 단락 전류 차단 장치가 제공된다.
이때, 상기 스위칭부는, 상기 선로 중 상기 제1상 입력 단자와 상기 제2상 입력 단자 사이에 배치되는 제1스위칭부 및 상기 선로 중 상기 제2상 입력 단자와 상기 제3상 입력 단자 사이에 배치되는 제2스위칭부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1스위칭부는, 턴오프 상태에서 순방향이 일방향으로 형성되는 다이오드를 포함하는 제1-1스위치 및 턴오프 상태에서 순방향이 타방향으로 형성되는 다이오드를 포함하는 제1-2스위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2스위칭부는, 턴오프 상태에서 순방향이 일방향으로 형성되는 다이오드를 포함하는 제2-1스위치 및 턴오프 상태에서 순방향이 타방향으로 형성되는 다이오드를 포함하는 제2-2스위치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1-2스위치 및 상기 제2-1스위치는 인접하여 배치될 수 있다.
한편, 상기 스위칭부는 전압형 전력 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
이때, 상기 전압형 전력 스위칭 소자는 FET 또는 IGBT로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 모터가 정상 상태인 경우 상기 스위칭부가 턴온 상태를 유지하도록 상기 전압형 전력 스위칭 소자의 게이트 전압을 유지하는 전압 부스팅 제어를 수행할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 전원공급부로부터 상기 스위칭부의 턴온 상태를 유지하기 위한 전력을 공급받을 수 있다.
또한, 상기 모터 단락 전류 차단 장치는, 상기 제어부와 상기 전원공급부 사이에 배치되어 상기 전력을 상기 제어부로 전달하되, 전압 강하를 위한 저항 및 상기 제어부 측으로 순방향이 형성되도록 배치된 다이오드를 포함하는 전원연결부를 더 포함할 수 있다.
또 한편, 상기 제어부는 전자제어유닛으로부터 제어 신호를 수신하고 상기 제어 신호에 따라 상기 스위칭부를 제어할 수 있다.
이때, 상기 모터 단락 전류 차단 장치는, 상기 제어부와 상기 전자제어유닛 사이에 배치되어 상기 제어부와 상기 전자제어유닛을 물리적 비접촉 상태에서 신호적으로 연결되도록 해주는 신호연결부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 신호연결부는 포토커플러로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체적인 구성을 통해 기계적 구성을 대체함으로써 소형화가 가능하고, 기계식 접점을 없앨 수 있어 작동의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모터 단락 발생 시 스위칭부를 통해 전류 흐름을 차단할 수 있게 되므로 모터의 단락 방지가 효과적으로 이루어진다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모터 단락 발생 시 전류 흐름을 차단하는 스위칭부를 전압형 전력 스위칭 소자로 구성함으로써 높은 전력 효율을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다이오드, 포토커플러 등의 구성을 통해 모터 단락 발생 시 외부 구성의 연계 고장을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치에서 스위칭부의 다른 배치예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치에서 전원연결부의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치의 구성도가 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치(1)는 삼상 입력 단자를 통해 전원을 공급받는 삼상 모터의 단락 시 단락 전류를 차단하는 장치이다. 여기서 삼상은 각각 120도의 위상차이를 갖는 전원을 의미하며, 각각 제1상 입력 단자(u), 제2상 입력 단자(v) 및 제3상 입력 단자(w)를 통해 입력될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치(1)는 모터의 단락 발생 시 브레이크 토크의 발생을 방지하여 준다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치(1)는 제1상 입력 단자(u), 제2상 입력 단자(v) 및 제3상 입력 단자(w)를 통해 전원을 공급받는 삼상 모터의 단락 시 단락 전류를 효율적으로 차단하여 브레이크 토크의 발생을 방지하여 준다.
본 발명의 일 실시예가 적용되는 모터로는, 영구자석형 동기모터(PMSM, Permanent Magnet Synchronous Motor)가 채택될 수 있다. 또한, 모터는 차량에 사용되는 것일 수 있다. 예를 들면, 모터는 차량의 조향 시 운전자의 조향력을 보조하여 주는 전동식 조향 시스템에 사용되는 것일 수 있다. 한편, 모터는 전기 차량 또는 하이브리드 차량의 구동력 생성을 위해 사용되는 것일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치(1)는 스위칭부(11)를 포함하는데, 스위칭부(11)에 포함된 다수의 스위치들은 반도체 소자로 이루어질 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치(1)는 기계적 릴레이가 아닌 반도체 소자로 구현될 수 있으며, 이를 통해 소형화 및 신뢰성의 향상이 가능한 특징을 가진다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치(1)는 제1상 입력 단자(u), 제2상 입력 단자(v) 및 제3상 입력 단자(w)를 통해 전원을 공급받는 삼상 모터의 단락 발생 시 단락 전류를 차단하여 주며, 스위칭부(11), 제어부(13), 전원연결부(15) 및 신호연결부(17)를 포함할 수 있다.
스위칭부(11)는 제1상 입력 단자(u), 제2상 입력 단자(v) 및 제3상 입력 단자(w)가 연결된 선로 상에 배치된다. 상기 선로는 제1상 입력 단자(u), 제2상 입력 단자(v) 및 제3상 입력 단자(w)가 연결되어 중성점을 형성하는 선로가 될 수 있다. 스위칭부(11)는 턴온 상태에서 전류의 흐름을 허용하되, 턴오프 상태에서는 전류의 흐름을 차단한다.
스위칭부(11)는 제어부(13)에 의해 제어된다. 스위칭부(11)는 모터가 정상 상태인 경우 턴온 제어되고, 제1상 입력 단자(u), 제2상 입력 단자(v) 및 제3상 입력 단자(w) 중 어느 하나 이상에 단락이 발생한 경우 턴오프 제어된다.
본 발명의 일 실시예에서, 스위칭부(11)는, 상기 선로 중 제1상 입력 단자(u)와 제2상 입력 단자(v) 사이에 배치되는 제1스위칭부(111) 및 상기 선로 중 제2상 입력 단자(v)와 제3상 입력 단자(w) 사이에 배치되는 제2스위칭부(112)를 포함한다.
제1스위칭부(111) 및 제2스위칭부(112)는 각각 반도체 스위칭 소자를 포함할 수 있으며, 반도체 스위칭 소자들은 턴오프 상태에서 작동하는 다이오드를 포함할 수 있다. 더욱 상세하게, 스위칭부(11)는 전압형 전력 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 이때, 전압형 전력 스위칭 소자는 FET 또는 IGBT로 이루어질 수 있다. 또한, 다이오드는 전압형 전력 스위칭 소자의 내부에 형성되는 기생 다이오드가 될 수 있다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 제1스위칭부(111)는, 턴오프 상태에서 순방향이 일방향으로 형성되는 다이오드(1111a)를 포함하는 제1-1스위치(1111) 및 턴오프 상태에서 순방향이 타방향으로 형성되는 다이오드(1112a)를 포함하는 제1-2스위치(1112)를 포함한다. 또한, 제2스위칭부(112)는, 턴오프 상태에서 순방향이 일방향으로 형성되는 다이오드(1121a)를 포함하는 제2-1스위치(1121) 및 턴오프 상태에서 순방향이 타방향으로 형성되는 다이오드(1122a)를 포함하는 제2-2스위치(1122)를 포함할 수 있다.
조금 더 상세하게 살펴보면, 제1-2스위치(1112) 및 제2-1스위치(1121)는 인접하여 배치되어 있다. 즉, 상기 선로 상에 제1-1스위치(1111), 제1-2스위치(1112), 제2-1스위치(1121) 및 제2-2스위치(1122)가 순차적으로 배치되어 있다. 그 결과 제1-1스위치(1111), 제1-2스위치(1112), 제2-1스위치(1121) 및 제2-2스위치(1122)에 배치된 다이오드는 그 순방향이 인접한 다이오드와 엇갈리도록 배치되어 있다.
제1-1스위치(1111), 제1-2스위치(1112), 제2-1스위치(1121) 및 제2-2스위치(1122)가 이와 같이 배치된 상태에서 각 스위치가 모두 턴온 상태를 유지하는 경우 전류는 다이오드(1111a, 1112a, 1121a, 1122a)로 유도되지 않는다. 따라서 상기 선로를 통해 전류가 자유롭게 흘러갈 수 있다.
이와 달리, 제1-1스위치(1111), 제1-2스위치(1112), 제2-1스위치(1121) 및 제2-2스위치(1122)가 턴오프 상태가 되는 경우 전류는 다이오드(1111a, 1112a, 1121a, 1122a)로 유도된다. 이때, 제1-1스위치(1111), 제1-2스위치(1112), 제2-1스위치(1121) 및 제2-2스위치(1122)의 다이오드(1111a, 1112a, 1121a, 1122a)는 그 순방향이 교번하여 엇갈리게 배치되어 있으므로 상기 선류에는 전류가 흐를 수 없게 된다.
즉, 모터가 정상 상태인 경우 제1-1스위치(1111), 제1-2스위치(1112), 제2-1스위치(1121) 및 제2-2스위치(1122)는 모두 턴온 상태를 유지함으로써 상기 선로를 통전이 가능한 상태로 만들어 준다. 그러나 모터에 단락이 발생한 경우 제1-1스위치(1111), 제1-2스위치(1112), 제2-1스위치(1121) 및 제2-2스위치(1122)가 턴오프 상태가 됨으로써 상기 선로 상에 통전을 불가능하게 만들어, 단락 전류를 차단시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 제1-1스위치(1111), 제1-2스위치(1112), 제2-1스위치(1121) 및 제2-2스위치(1122)는 전압형 전력 스위칭 소자 예를 들면, FET 또는 IGBT로 이루어질 수 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치(1)에 의할 경우 모터 단락 전류의 차단을 위해 종래 사용되던 기계식 릴레이와 비교하여 소형화가 가능하다. 또한, 전압형 전력 스위칭 소자는 기계식 접점의 유지가 요구되지 않으므로 작동의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 전압형 전력 스위칭 소자의 특성 상 소비 전력이 매우 낮으므로 본 발명의 일 실시에에 의할 경우 높은 전력 효율을 얻을 수 있다.
한편, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치에서 스위칭부의 다른 배치예를 나타낸 도면이 도시되어 있다. 도 2에 나타난 스위칭부(11)는 도 1에 나타난 스위칭부(11)와 마찬가지로 제1-1스위치(1111), 제1-2스위치(1112), 제2-1스위치(1121) 및 제2-2스위치(1122)의 다이오드(1111a, 1112a, 1121a, 1122a)의 순방향이 교번하여 엇갈리도록 배치되어 있다. 다만, 제1-1스위치(1111), 제1-2스위치(1112), 제2-1스위치(1121) 및 제2-2스위치(1122)의 다이오드(1111a, 1112a, 1121a, 1122a)의 순방향이 도 1에 나타난 배치와 반대로 되어 있다.
이와 같이 도 2를 통해, 제1-1스위치(1111), 제1-2스위치(1112), 제2-1스위치(1121) 및 제2-2스위치(1122)의 다이오드(1111a, 1112a, 1121a, 1122a)의 순방향을 교번하여 엇갈리게 배치하는 추가적인 예를 확인할 수 있다.
제어부(13)는 모터가 정상 상태인 경우 스위칭부(11)를 턴온 제어하고, 제1상 입력 단자(u), 제2상 입력 단자(v) 및 제3상 입력 단자(w) 중 어느 하나 이상에 단락이 발생한 경우 스위칭부(11)를 턴오프 제어한다. 제어부(13)는 외부의 전자제어유닛(5)과 연결되어 스위칭부(11)의 제어를 위한 신호를 전자제어유닛(5)으로부터 수신하고 이에 따라 스위칭부(11)의 제어를 수행할 수 있다.
제어부(13)는 외부의 전원공급부(3)와 연결되어 스위칭부(11)에 필요한 전원을 공급받아 스위칭부(11)로 전달할 수 있다. 스위칭부(11)가 위에서 살펴본 바와 같이, 다수의 전압형 전력 스위칭 소자를 포함할 때, 제어부(13)는 모터가 정상 상태인 경우 스위칭부(11)가 턴온 상태를 유지하도록 전압형 전력 스위칭 소자의 게이트 전압을 유지하는 전압 부스팅 제어를 수행할 수 있다.
전원연결부(15)는 외부의 전원공급부(3)와 제어부(13)를 연결한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치(1)가 차량에 적용되는 경우, 전원공급부(3)는 차량의 배터리와 연결된 전원회로가 될 수 있다. 이때, 전원공급부(3)는 전자제어유닛(5)의 일부가 될 수도 있다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치에서 전원연결부의 상세 구성을 나타낸 도면이 도시되어 있다. 이를 참조하면, 전원연결부(15)는 저항(151) 및 다이오드(153)을 포함할 수 있다.
저항(151)은 제어부(13)와 전원공급부(3) 사이에 배치되어 전력을 제어부(13)로 전달하되, 전압 강하를 유도한다. 또한, 다이오드(153)는 제어부(13) 측으로 순방향이 형성되도록 배치된다.
저항(151)은 스위칭부(11)가 다수의 전압형 전력 스위칭 소자를 포함하는 것과 맞물려, 전류의 양을 줄여줌으로써 소비 전력을 감소시킨다. 또한, 다이오드(153)는 그 순방향이 제어부(13) 측으로 배치되어 있으므로 제어부(13)의 고장 시 전원공급부(5)로의 단락 전류의 흐름을 차단하여 전원공급부(5)의 연계 고장을 방지하여 준다.
신호연결부(17)는 외부의 전자제어유닛(5)과 제어부(13)를 연결한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 단락 전류 차단 장치(1)가 차량에 적용되는 경우, 전자제어유닛(5)은 차량의 전자제어유닛(ECU)이 될 수 있다. 이때, 신호연결부(17)는 전자제어유닛(5)으로부터 전송되는 제어 신호를 제어부(13)로 전달한다.
신호연결부(17)는 제어부(13)와 전자제어유닛(5) 사이에 배치되어 제어부(13)와 전자제어유닛(5)을 물리적 비접촉 상태에서 신호적으로 연결하도록 구성될 수 있다. 즉, 신호연결부(17)는 제어부(13)와 전자제어유닛(5)을 물리적 비접촉 상태에서 신호적으로 연결되도록 해줄 수 있다.
이와 같은 물리적 비접촉 상태에서의 신호적 연결을 위하여 신호연결부(17)는 포토커플러로 이루어질 수 있다. 포토커플러는 입력 전기 신호와 출력 전기 신호를 빛을 통해 전달하는 소자로서 발광소자와 수광소자를 포함한다. 포토커플러는 입출력간을 전기적으로 절연시키는 특징을 가진다.
신호연결부(17)가 포토커플러로 이루어질 경우 제어부(13)와 전자제어유닛(5) 사이의 전기적 절연을 포함하는 물리적 분리가 가능해진다. 그러므로 제어부(13)가 고장나는 경우 예를 들면, 단락이 발생하는 경우에도 전자제어유닛(5)으로의 전류의 흐름이 차단되므로 전자제어유닛(5)의 연계 고장을 방지할 수 있다. 한편, 반대로 전자제어유닛(5)이 고장나는 경우에도 전자제어유닛(5)을 통해 유입되는 전류로 인한 제어부(13)의 연계 고장 역시 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1: 모터 단락 전류 차단 장치
11: 스위칭부
111: 제1스위칭부 112: 제2스위칭부
1111: 제1-1스위치 1112: 제1-2스위치
1121: 제2-1스위칭 1122: 제2-2스위치
13: 제어부
15: 전원연결부
17: 신호연결부
3: 전원공급부
5: 전자제어유닛

Claims (13)

  1. 제1상 입력 단자, 제2상 입력 단자 및 제3상 입력 단자를 통해 전원을 공급받는 삼상 모터의 단락 발생 시 단락 전류를 차단하는 모터 단락 전류 차단 장치로서,
    상기 제1상 입력 단자, 상기 제2상 입력 단자 및 상기 제3상 입력 단자가 연결된 선로 상에 배치되어, 턴온 상태에서 전류의 흐름을 허용하되, 턴오프 상태에서는 전류의 흐름을 차단하는 스위칭부 및
    상기 모터가 정상 상태인 경우 상기 스위칭부를 턴온 제어하고, 상기 제1상 입력 단자, 상기 제2상 입력 단자 및 상기 제3상 입력 단자 중 어느 하나 이상에 단락이 발생한 경우 상기 스위칭부를 턴오프 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 스위칭부는,
    상기 선로 중 상기 제1상 입력 단자와 상기 제2상 입력 단자 사이에 배치되는 제1스위칭부 및
    상기 선로 중 상기 제2상 입력 단자와 상기 제3상 입력 단자 사이에 배치되는 제2스위칭부를 포함하고,
    상기 제1스위칭부는,
    턴오프 상태에서 순방향이 일방향으로 형성되는 다이오드를 포함하는 제1-1스위치 및
    턴오프 상태에서 순방향이 타방향으로 형성되는 다이오드를 포함하는 제1-2스위치를 포함하고,
    상기 제2스위칭부는,
    턴오프 상태에서 순방향이 일방향으로 형성되는 다이오드를 포함하는 제2-1스위치 및
    턴오프 상태에서 순방향이 타방향으로 형성되는 다이오드를 포함하는 제2-2스위치를 포함하는 모터 단락 전류 차단 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1-2스위치 및 상기 제2-1스위치는 인접하여 배치되는 모터 단락 전류 차단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는 전압형 전력 스위칭 소자를 포함하는 모터 단락 전류 차단 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전압형 전력 스위칭 소자는 FET 또는 IGBT로 이루어지는 모터 단락 전류 차단 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 모터가 정상 상태인 경우 상기 스위칭부가 턴온 상태를 유지하도록 상기 전압형 전력 스위칭 소자의 게이트 전압을 유지하는 전압 부스팅 제어를 수행하는 모터 단락 전류 차단 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 전원공급부로부터 상기 스위칭부의 턴온 상태를 유지하기 위한 전력을 공급받는 모터 단락 전류 차단 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부와 상기 전원공급부 사이에 배치되어 상기 전력을 상기 제어부로 전달하되,
    전압 강하를 위한 저항 및
    상기 제어부 측으로 순방향이 형성되도록 배치된 다이오드를 포함하는 전원연결부를 더 포함하는 모터 단락 전류 차단 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 전자제어유닛으로부터 제어 신호를 수신하고 상기 제어 신호에 따라 상기 스위칭부를 제어하는 모터 단락 전류 차단 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부와 상기 전자제어유닛 사이에 배치되어 상기 제어부와 상기 전자제어유닛을 물리적 비접촉 상태에서 신호적으로 연결되도록 해주는 신호연결부를 더 포함하는 모터 단락 전류 차단 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 신호연결부는 포토커플러로 이루어지는 모터 단락 전류 차단 장치.
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