KR100217251B1 - 차량의 구동력 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모터의 구동 상태를 감지하고, 이 감지된 상태에 따라 차량의 급출발시나 선회시에 노면의 마찰력에 의해 발생되는 바퀴의 슬립(slip)을 방지하여 운전자의 조정 안정성과 조향 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 구동력 제어장치에 관한 것으로, 전압 조정 회로 및 리세트 회로를 통해 주변 회로의 전원 공급 상태를 확인하여 주변 회로를 보호하도록 하고, 모터 구동회로 및 고장 검출회로를 통해 모터의 이상 상태를 검출하는 경우 경보등을 통해 모터의 이상을 미리 경보하여 모터를 보호하도록 함으로써 모터 및 주변 회로의 이상 상태가 발생하는 경우에도 차량의 급 출발시나 선회시에 일어나는 바퀴의 슬립을 방지할 수 있도록 한다.

Description

차량의 구동력 제어장치
본 발명은 모터의 구동 상태를 감지하고, 이 감지된 상태에 따라 차량의 급출발시나 선회시에 노면의 마찰력에 의해 발생되는 바퀴의 슬립(slip)을 방지하여 운전자의 조정 안정성과 조향 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 구동력 제어장치에 관한 것이다.
종래 차량의 구동력 제어장치는 제1도에 도시된 바와 같이, 전자 제어기(7)가 차륜센서(1)에 의해 검출되는 차량 바퀴의 속도와 가속 패달(2)과 연결된 메인 트로틀 밸브(main throttle valve)(3)의 궤도각을 검출하는 TPS(Throttle Position Sensor)(4)의 신호를 입력하여 각 바퀴의 속도차를 구하고, 이 속도차에 따라 모터(5)를 제어하여 서브 트로틀 밸브(sub throttle valve)(6)의 궤도를 조절하며, 이에 따라 엔진의 동작을 제어하는 EMS(8)내의 엔진으로 흡입되는 공기의 양을 제어하여 차량의 속도를 조절하도록 되어 있다.
즉, 상기 구동력 제어장치는 TPS(4)에서 검출되는 가속 패달(2)에 따른 메인트로틀 밸브(3)의 궤도에 따라 서브 트로틀 밸브(6)가 연동되는 것으로서, 차량 바퀴의 속도차에 의해 과도한 슬립이 발생하는 경우 서브 트로틀 밸브(6)의 궤도를 조절하여 흡입되는 공기의 양을 줄여 엔진 토오크를 감소시킴으로써 차량의 속도를 떨어뜨리도록 한다.
그러나, 상기와 같은 종래 차량의 구동력 제어장치에는 모터의 구동 및 상태를 감시하여 이를 제어하거나 주변 회로들을 감시 및 보호하는 장치가 없어 연속적인 구동에 의한 모터의 과부하나 모터 자체의 결함으로 인하여 모터에 고장 및 이상이 발생하는 경우 서브 트로틀 밸브의 궤도를 제대로 제어하지 못하고, 이에 따라 차량의 구동력을 제대로 제어하지 못하게 되어 조종 안정성은 물론 조향 안정성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로서, 그 목적은 모터나 주변회로들의 상태를 감시하고 이를 제어하는 회로를 구비함으로써 차량의 급 출발시나 선회시에 노면의 마찰력에 의해 일어나는 바퀴의 슬립을 방지하여 운전자의 조정 안정성과 조향 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 차량의 구동력 제어장치를 제공하는 데에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구동력 제어장치는, 전압 조정 회로 및 리세트 회로를 통해 주변 회로의 전원 공급 상태를 확인하여 주변 회로를 보호하도록 하고, 모터 구동회로 및 고장 검출회로를 통해 모터의 이상 상태를 검출하는 경우 경보등을 통해 모터의 이상을 미리 경보하여 모터를 보호하도록 함으로써 모터 및 주변 회로의 이상 상태가 발생하는 경우에도 차량의 급 출발시나 선회시에 일어나는 바퀴의 슬립을 방지할 수 있도록 한다.
제1도는 종래 차량의 구동력 제어장치의 구성도.
제2도는 본 발명에 의한 차량의 구동력 제어장치의 블록 구성도.
제3도는 제2도의 모터 구동회로 및 고장 검출회로의 상세 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110 : 전자 제어기 130 : 모터 구동회로 및 고장 검출회로
131 : 클럭 발진회로 132 : 논리 게이트
133 : 논리 회로 134 : 챠지 펌프회로
135 : 신호 구동회로 136 : 모터 고장 검출회로
137 : 모터 위치 검출회로 138 : 전류 감지 회로
139 : 모터 위치 센서 M : 모터
제2도는 본 발명에 의한 차량의 구동력 제어장치의 블록 구성도로서, 점화 스위치인 IGN 스위치(10)의 온(ON)시 입력되는 전원을 안정된 전압으로 조정하여 각 주변 회로에 공급하고, 주변 회로의 이상 발생시 리세트 신호를 발생하여 주변 회로를 보호하는 전압 조정회로 및 리세트 회로(100)와, 차량의 제동을 검출하는 브레이크 스위치(20)와, 이 브레이크 스위치(20)가 온되어 제동이 검출되는 경우 이 검출신호의 전압을 일정 전압으로 제한하는 전압 제한회로(60)와, 차량 엔진의 회전수인 RPM을 검출하는 RPM센서(30)와, 이 RPM센서(30)에서 검출된 RPM 신호를 처리하는 제1신호 전송회로(70)와, 가속 패달과 연결된 메인 트로틀 밸브의 궤도각을 검출하는 TPS(40)와, 이 TPS(40)에서 검출된 궤도각에 따른 TPS신호를 처리하는 제2신호 전송회로(80)와, 차량의 각 바퀴의 속도를 검출하는 차륜센서(50)와, 이 차륜센서(50)에서 검출된 바퀴의 속도에 비례하는 AC신호를 TTL 신호로 변환하는 파형 정형회로(90)와, 상기 전압 제한회로(60), 제1신호 전송회로(70), 제2신호 전송회로(80) 및 파형 정형회로(90)를 통해 출력되는 각각의 신호로부터 엔진 토오크 및 차량 바퀴의 속도차를 계산하고, 이 계산된 속도차가 설정 한계치 이상을 벗어나는 경우 모터를 구동시켜 서브 트로틀 밸브의 궤도를 조절하고, 이에 따라 엔진 토오크를 제어하고 차량의 속도를 제어하도록 해당 제어신호를 출력하는 전자 제어기(110)와, 이 전자 제어기(110)의 제어신호에 따라 모터(M)를 구동시키고, 모터(M)의 이상 발생시 이를 검출하는 모터 구동회로 및 고장 검출회로(130)와, 이 모터 구동회로 및 고장 검출회로(130)에 의해 모터가 구동됨에 따라 엔진의 토오크를 제어하는 EMS(160)와, 상기 전압 조정회로 및 리세트 회로(100)에서 주변 회로의 이상상태를 검출하는 경우 상기 전자 제어기(110)의 제어신호에 의해 경고 램프(W/LAMP)를 점등시키는 인디케이터(Indicator) 구동 회로(120)로 구성된다.
제3도는 상기 제2도의 모터 구동회로 및 고장 검출회로(130)의 상세한 블록 구성도로서, 클럭신호를 발생하는 클럭 발진회로(131)와, 상기 전자 제어기(110)로부터 출력되는 모터의 구동 제어신호와 모터의 상태에 따른 전류 제어신호에 따라 모터를 구동하기 위한 신호를 출력하는 논리 게이트(132) 및 논리 회로(133)와, 상기 클럭 발진회로(131)에 의해 발생되는 클럭신호에 대한 일정 전압을 생성하는 챠지(Charge) 펌프(Pump)회로(134)와, 이 챠지 펌프회로(134)에 의해 생성된 전압을 입력받아 상기 논리 회로(133)의 모터 구동 제어신호를 MOSFET 트랜지스터의 게이트단에 출력하는 신호 구동회로(135)와, 상기 신호 구동회로(135)의 출력신호에 의해 모터(M)를 구동 제어하는 MOSFET 트랜지스터(Q1∼Q4)와, 상기 모터(M)의 고장을 검출하는 모터 고장 검출회로(136)와, 모터 위치 센서(139)에 의해 상기 모터(M)의 위치를 검출하는 모터 위치 검출회로(137)와, 상기 MOSFET 트랜지스터(Q1∼Q4)에 흐르는 전류를 감지하여 모터의 이상 상태 발생시 논리 회로(133)를 통해 모터의 구동을 차단하도록 하고, 전자 제어기(110)에 의해 경보신호를 출력하도록 하는 전류 감지회로(138)로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 구동력 제어장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, IGN 스위치(10)가 온되면서 전압 조정회로 및 리세트 회로(100)는 입력되는 전원을 안정된 전압으로 조정하여 전자 제어기(110) 및 주변 회로에 공급한다.
이때, 차량의 전원이 불안정하거나 과도한 한계치 이상의 전압이 인가되면 상기 전압 조정회로 및 리세트 회로(100)는 전자 제어기(110)에 리세트 신호를 출력하여 주변 회로를 보호하도록 한다.
즉, 리세트 신호를 입력한 전자 제어기(110)가 인디케이터 구동회로(120)를 구동시켜 경보 램프(W/LAMP)를 점등시키도록 하여 차량의 전원 이상 상태를 경보하게 되는 것이다.
상기 전압 조정회로 및 리세트 회로(100)로부터 안정된 전원 공급이 이루어지는 경우에는, 차륜센서(50)를 통해 차량의 움직임에 따른 차량 바퀴의 속도를 검출하여 해당 AC 신호를 파형 정형회로(90)에 출력한다.
그러면, 상기 출력된 AC 신호는 파형 정형회로(90)에 의해 TTL 신호로 변환되어 전자 제어기(110)에 입력된다.
그리고, 운전자의 제동시 검출되는 브레이크 스위치(20)의 12V의 온신호는 전압 제한회로(60)에 의해 5V의 전압으로 제한되어 전자 제어기(110)에 출력되고, 엔진의 동작을 제어하는 EMS(160)에서 발생되는 엔진의 회전수는 RPM 센서(30)를 통해 검출되어 제1신호 전송회로(70)에 의해 처리된 후 전자 제어기(110)에 출력된다.
또한, 가속 패달의 위치에 따른 메인 트로틀 밸브의 개도각을 검출하는 TPS(40)의 검출신호가 제2신호 전송회로(80)에 의해 신호 처리된 후 전자 제어기(110)에 출력된다.
이에 따라, 상기 전자 제어기(110)는 차륜센서(50)에서 검출된 차량 바퀴의 속도를 연산하여 각 차량 바퀴의 속도차를 계산하고, RPM 센서(30)에서 검출된 RPM을 통해 엔진 토오크를 연산하며, TPS를 이용하여 운전자의 가속 의지를 판단하게 된다.
이때, 운전자가 갑작스럽게 가속 패달을 밟아 급 출발시나 선회시에 좌·우 노면이나 바퀴의 마찰력에 따라 슬립이 발생하게 되면, 상기 전자 제어기(110)는 상기 차륜센서(50)에서 검출된 신호, RPM신호, TPS신호를 이용하여 각 바퀴의 속도차가 설정된 한계치 이상을 벗어나는지를 판단하여, 벗어날 경우에는 모터 구동회로 및 고장 검출회로(130)로 모터 구동 제어신호를 출력한다.
이에 따라, 상기 모터 구동회로 및 고장 검출회로(130)는 모터(M)를 구동시키고, 이 모터의 구동으로 모터에 연결된 서브 트로틀 밸브의 개도가 조절되어 엔진으로 흡입되는 공기의 양을 막아 엔진 토오크를 낮추고 차량의 속도를 감소시키도록 한다.
즉, 모터 구동회로 및 고장 검출회로(130)내의 클럭 발진회로(131)가 클럭신호를 발생하고, 이 발생된 클럭신호는 챠지 펌프회로(134)에 의해 24V 전압으로 생성되어 신호 구동회로(135)에 인가되면, 전자 제어기(110)의 모터 구동 제어신호가 논리 게이트(132)내의 각각의 게이트(132a, 132b)를 통해 전류 감지회로(138)의 신호와 함께 논리 회로(133)에 입력되어 이 논리 회로(133)의 출력신호에 따라 상기 신호 구동회로(135)가 모터 구동 제어신호를 출력하게 된다.
상기 신호 구동회로(135)의 출력신호에 따라 상기 MOSFET 트랜지스터(Q1∼Q4)가 온/오프 동작하여 모터(M)가 정회전 또는 역회전되게 된다.
이때, 상기 신호 구동회로(135)는 MOSFET 트랜지스터(Q1∼Q4)의 게이트 단에 전압을 인가함에 따라, Q1, Q2의 게이트 전압신호는 챠지 펌프회로(134)의 영향으로 0V∼24V로 온/오프 스위칭을 반복하고, Q3, Q4는 5V∼0V로 온/오프 스위칭을 반복한다.
이와 같은 게이트단의 입력에 의해 Q1, Q2와 Q3, Q4의 모터(M)에 연결된 양측의 제어신호에 따라 발생한 전압차에 의한 모터(M)의 정/역회전을 전자 제어기(110)에서 조절하게 되는 것이다.
따라서, 위와 같은 연속적으로 발생되는 것에 대해 전자 제어기(110)에서는 속도변화량에 따라 서브 트로틀 밸브의 궤도를 조절하여 각 바퀴에 발생하는 슬립차를 낮추고 안정성을 유지할 수 있으며, 조향성을 확보할 수 있게 된다.
한편, 상기와 같은 연속 반복적인 제어로 모터(M)의 라인의 오픈이나 모터(M)의 코일이 쇼트가 발생하게 되면, 상기 모터 구동회로 및 고장 검출회로(130)는 모터(M)의 고장을 즉각 검출하여 이를 전자 제어기(110)에 출력한다.
순간적인 모터(M)코일에 단락이 발생하는 경우 Q3, Q4의 소오스단에 높은 전류가 흐르게 되어, 전류 감지회로(138)에서는 이를 감지하여 논리회로(133)와 전자 제어기(110)에 신호를 궤환한다.
상기와 같이 전류 감지회로(138)에서의 신호는 논리회로(133)를 리세트시킴과 함께 전자 제어기(110)가 논리 게이트(132)에 모터 제어신호를 차단하고 인디케이터 구동회로(120)로 제어신호를 출력하여 경보 램프가 점등되도록 제어한다.
이에 따라, 전자 제어기(110)에서 출력되는 신호에 의해 모터(M)가 정상적으로 작동하여 서브 트로틀 밸브가 움직인 것에 대한 검출은 모터 위치 센서(139)에서 검출하여 모터 위치 검출회로(137)를 통해 전자 제어기(110)에 출력하게 된다.
이상, 상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전류 감지회로가 논리 회로의 입력에 연결되어 있어 쇼트시 논리회로를 리세트시켜 모터 및 주변의 회로를 보호하는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. IGN 스위치(10)의 온시 입력되는 전원을 안정된 전압으로 조정하여 각 주변회로에 공급하고, 주변 회로의 이상 발생시 리세트 신호를 발생하여 주변 회로를 보호하는 전압 조정회로 및 리세트 회로(100)와, 차량의 제동을 검출하는 브레이크 스위치(20)와, 상기 브레이크 스위치(20)가 온되어 제동이 검출되는 경우 이 검출신호의 전압을 일정 전압으로 제한하는 전압 제한회로(60)와, 차량의 RPM을 검출하는 RPM센서(30)와, 상기 RPM센서(30)에서 검출된 RPM 신호를 처리하는 제1신호 전송회로(70)와, 가속 패달과 연결된 메인 트로틀 밸브의 궤도각을 검출하는 TPS(40)와, 상기 TPS(40)에서 검출된 궤도각에 따른 TPS신호를 처리하는 제2신호 전송회로(80)와, 차량의 각 바퀴의 속도를 검출하는 차륜센서(50)와, 상기 차륜센서(50)에서 검출된 바퀴의 속도에 비례하는 AC신호를 TTL 신호로 변환하는 파형 정형회로(90)와, 상기 전압 제한회로(60), 제1신호 전송회로(70), 제2신호 전송회로(80) 및 파형 정형회로(90)를 통해 출력되는 각각의 신호로부터 엔진 토오크 및 차량 바퀴의 속도차를 계산하고, 이 계산된 속도차가 설정 한계치 이상을 벗어나는 경우 모터를 구동시켜 서브 트로틀 밸브의 궤도를 조절하고, 이에 따라 엔진 토오크를 제어하고 차량의 속도를 제어하도록 해당 제어신호를 출력하는 전자 제어기(110)와, 상기 전자 제어기(110)의 제어신호에 따라 모터(M)를 구동시키고, 모터(M)의 이상 발생시 이를 검출하는 모터 구동회로 및 고장 검출회로(130)와, 이 모터 구동회로 및 고장 검출회로(130)에 의해 모터가 구동됨에 따라 엔진의 토오크를 제어하는 EMS(160)와, 상기 전압 조정회로 및 리세트 회로(100)에서 주변 회로의 이상 상태를 검출하는 경우 상기 전자 제어기(110)의 제어신호에 의해 경보 램프(W/LAMP)를 점등시키는 인디케이터 구동회로(120)로 구성됨을 특징으로 하는 차량의 구동력 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모터 구동회로 및 고장 검출회로(130)는 클럭신호를 발생하는 클럭 발진회로(131)와, 상기 전자 제어기(110)로부터 출력되는 모터의 구동 제어신호와 모터의 상태에 따른 전류 제어신호에 따라 모터를 구동하기 위한 신호를 출력하는 논리 게이트(132) 및 논리 회로(133)와, 상기 클럭 발진회로(131)에 의해 발생되는 클럭신호에 대한 일정 전압을 생성하는 챠지 펌프회로(134)와, 상기 챠지 펌프회로(134)에 의해 생성된 전압을 입력받아 상기 논리 회로(133)의 모터 구동 제어신호를 MOSFET 트랜지스터의 게이트 단에 출력하는 신호 구동회로(135)와, 상기 신호 구동회로(135)의 출력신호에 의해 모터(M)를 구동 제어하는 MOSFET 트랜지스터(Q1∼Q4)와, 상기 모터(M)의 고장을 검출하는 모터 고장 검출회로(136)와, 모터 위치 센서(139)에 의해 상기 모터(M)의 위치를 검출하는 모터 위치 검출 회로(137)와, 상기 MOSFET 트랜지스터(Q1∼Q4)에 흐르는 전류를 감지하여 모터의 이상 상태 발생시 논리 회로(133)를 통해 모터의 구동을 차단하도록 하고, 전자 제어기(110)에 의해 경보신호를 출력하도록 하는 전류 감지회로(138)로 구성됨을 특징으로 하는 차량의 구동력 제어장치.
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