[차량기술사 제140회 3교시 2번]

3교시 2번 · 25점 · 6문제 중 4문제 선택 · 100분

전기자동차의 모터 제어에 대한 아래 각 사항에 대하여 설명하시오.

  1. 모터 제어 시 인버터(Inverter)의 사용 목적
  2. IGBT, MOSFET의 소자별 특성(Symbol, 구동방식, 구동소비전력, 회로구성, ON 저항, S/W Speed, S/W Loss)
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답안 구조

  1. 개요
  2. 인버터 사용 목적
  3. IGBT 소자 특성
  4. MOSFET 소자 특성
  5. IGBT 및 MOSFET 비교
  6. 결론

용어 정의

인버터
직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 전력 변환 장치로, 전기차 모터의 속도와 토크를 제어하는 데 필수적인 역할을 수행.
IGBT
MOSFET의 고입력 임피던스 특성과 바이폴라 트랜지스터의 고전류 스위칭 능력을 결합한 전력 반도체 소자.
MOSFET
전압으로 제어되는 스위칭 소자로, 고속 스위칭과 낮은 구동 손실 특성을 가지며 낮은 전압에서 효율적.
PWM 제어
스위칭 소자의 ON/OFF 시간을 조절하여 출력 전압 또는 전류의 평균값을 제어하는 방식. 모터 속도 제어에 널리 사용.

핵심 내용

1)

  • 직류(DC) 전력을 가변 주파수, 가변 전압의 교류(AC) 전력으로 변환
  • 전기모터의 회전 속도 및 토크 정밀 제어 구현
  • 배터리 전력 효율적 관리 및 에너지 손실 최소화
  • 회생 제동 기능 지원을 통한 에너지 회수 증대
  • 모터의 구동 특성 및 효율 최적화

2)

  • IGBT: 높은 전압 및 대전류 스위칭 능력
  • IGBT: 바이폴라와 MOSFET의 장점 결합 구조
  • IGBT: 전압 구동 방식, 비교적 낮은 구동 소비 전력
  • IGBT: 상대적으로 큰 ON 저항 (높은 정격 전압에서)
  • IGBT: 느린 스위칭 속도, 큰 스위칭 손실
  • MOSFET: 고속 스위칭 동작 및 고주파수 응용 적합

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출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)

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