KR100335938B1 - Fan moter drive device for vehicle - Google Patents
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Abstract
차량 배터리의 부하를 고려한 팬 모터 구동을 펄스 폭 변조 방식에 의해 제어하여 최적의 모터 제어를 구현할 목적으로,In order to realize the optimum motor control by controlling the fan motor driving considering the load of the vehicle battery by the pulse width modulation method,
엔진의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하고, 소정의 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 제어수단과; 상기 제어수단에서 출력되는 소정의 펄스 폭 변조신호에 따라 소정의 구동신호를 출력하는 모터 구동부와; 상기 모터 구동부에서 출력되는 구동신호에 따라 제어되는 구동모터와; 상기 모터 구동부에 흐르는 전류를 검출하여 출력하는 전류 검출부와; 상기 전류 검출부에서 검출되어 출력되는 신호에 의해 모터 구동을 위한 최소 기준전압을 검출하여 상기 모터 구동부로 출력하는 최소전압 검출부로 구비되어 이루어져 있어, 상기 차량용 팬 모터 구동 장치는 전체 파형중 진폭에 해당하는 에너지를 인가하는 것이며 이때 배터리 전압을 보상하게되면 보다 효율적인 모터 제어가 가능하고, 온/오프로 제어되는 릴레이 장치보다 안정성과 릴레이 작동 소음에 대한 노이즈 제거에 따른 편이성이 향상되며, 조립작업이 단순화됨과 동시에 부품수가 줄어들어 원가절감의 효과가 있다.Control means for outputting a control signal for controlling the overall operation of the engine and outputting a predetermined pulse width modulated signal; A motor driver for outputting a predetermined drive signal according to a predetermined pulse width modulation signal output from the control means; A drive motor controlled according to a drive signal output from the motor driver; A current detector for detecting and outputting a current flowing in the motor driver; It is provided with a minimum voltage detector for detecting the minimum reference voltage for driving the motor by the signal detected by the current detector and output to the motor driving unit, the vehicle fan motor driving device corresponds to the amplitude of the entire waveform Applying energy, and compensating the battery voltage enables more efficient motor control, improved stability and ease of noise elimination against relay operating noise, and simplified assembly work than on / off-controlled relay devices. At the same time, the number of parts is reduced, which reduces cost.
Description
본 발명은 차량용 팬 모터 구동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신호파의 진폭에 따라 펄스폭을 변화시키는 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM)방식을 이용하여 팬 모터의 구동시 차량 배터리에 걸리는 부하를 고려하여 최적화된 팬 모터를 제어하기 위한 차량용 팬 모터 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a fan motor driving apparatus for a vehicle, and more particularly, to apply to a vehicle battery when a fan motor is driven by using a pulse width modulation (PWM) method of changing a pulse width according to an amplitude of a signal wave. The present invention relates to a vehicle fan motor driving apparatus for controlling an optimized fan motor in consideration of a load.
일반적으로 자동차의 각 전기장치를 작동하게 하는 전원으로는 배터리와 충전장치의 2계통이 있고, 엔진 운전중에는 알터네이터에서 전력을 공급하나, 엔진 정지시나 시동시에는 배터리에 의해 전력이 공급된다.In general, there are two types of power sources for operating each electric device of the vehicle, a battery and a charging device. The power is supplied by the alternator while the engine is running, but is supplied by the battery when the engine is stopped or started.
상기 배터리에서 공급되는 전원으로 동작하는 여러 장치중 하나인 팬 모터는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 제어장치(10)에서 출력되는 제어신호에 의해 릴레이 제어장치(21)가 제어되어 배터리에서 공급되는 전원을 팬 모터로 공급하여 줌으로써, 상기 팬 모터의 동작상태가 제어된다.As shown in FIG. 3, the fan motor, which is one of several devices operating with power supplied from the battery, is controlled by the relay control device 21 by a control signal output from the controller 10 and supplied from the battery. By supplying power to the fan motor, the operating state of the fan motor is controlled.
즉, 제어장치(10)에서 출력된 제1 팬 제어신호인 '온','오프'신호가 릴레이 제어장치(21)의 도면에 도시되어 있지 않은 인터페이스 회로에 인가되어 제어함에 따라 제1 팬 모터(30)와 제2 팬 모터(31)는 각각 배터리 전원으로 제어된다.That is, the first fan motor as the first fan control signal 'on', 'off' signal output from the control device 10 is applied to the interface circuit not shown in the figure of the relay control device 21 to control the first fan motor. 30 and the second fan motor 31 are each controlled by battery power.
또한 상기 제어장치(10)에서 출력되는 제2 팬 제어신호인 '온','오프'신호가 릴레이 제어장치(21)의 도면에 도시되어 있지 않은 인터페이스에 인가되어 제어함에 따라 제2 팬 모터(31)로 연결된 배터리 전원으로 상기 제2 팬 모터(31)를 제어하고, 직렬로 제1 팬 모터(30)를 제어한다.In addition, the second fan motor 'on', 'off' signal output from the control device 10 is applied to the interface not shown in the drawing of the relay control device 21 to control the second fan motor ( The second fan motor 31 is controlled by a battery power source connected to 31, and the first fan motor 30 is controlled in series.
그러나, 상기한 종래의 팬 모터 제어동작은 배터리 전원이 공급되는 제1,2 팬 모터의 '온','오프'동작이 현재의 배터리 전압을 무시하고 제어되므로 팬 모터 과부하에 따른 배터리가 쉽게 방전되는 문제점과, 냉각 팬 모터 제어시 현재의 배터리 상태를 무시하므로 에어콘 작동이 많은 여름에는 배터리 수명이 단축되는 문제점을 내포하고 있다.However, in the conventional fan motor control operation, since the 'on' and 'off' operations of the first and second fan motors, which are powered by the battery, are controlled to ignore the current battery voltage, the battery is easily discharged due to the fan motor overload. In addition, the current battery state is ignored when controlling the cooling fan motor, and thus the battery life is shortened in summer when the air conditioner is frequently operated.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량 배터리의 부하를 고려한 팬 모터 구동을 펄스 폭 변조 방식에 의해 제어하여 최적의 모터 제어를 구현하기 위한 차량용 팬 모터 제어장치를 제공하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, to provide a fan motor control apparatus for a vehicle for implementing the optimum motor control by controlling the fan motor drive considering the load of the vehicle battery by the pulse width modulation method It is for.
도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 팬 모터 구동장치의 회로도,1 is a circuit diagram of a fan motor driving device for a vehicle applied to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 파형도,2 is a waveform diagram according to the present invention,
도 3은 종래의 차량용 팬 모터 구동장치 구성도이다.3 is a configuration diagram of a conventional vehicle fan motor driving apparatus.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 엔진의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하고, 소정의 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 제어수단과;The present invention for realizing this, the control means for outputting a control signal for controlling the overall operation of the engine, and outputs a predetermined pulse width modulation signal;
상기 제어수단에서 출력되는 소정의 펄스 폭 변조신호에 따라 소정의 구동신호를 출력하는 모터 구동부와;A motor driver for outputting a predetermined drive signal according to a predetermined pulse width modulation signal output from the control means;
상기 모터 구동부에서 출력되는 구동신호에 따라 회전하는 구동모터와;A drive motor rotating in accordance with a drive signal output from the motor driver;
상기 모터 구동부에 흐르는 전류를 검출하여 출력하는 전류 검출부와;A current detector for detecting and outputting a current flowing in the motor driver;
상기 전류 검출부에서 검출되어 출력되는 신호에 의해 모터 구동을 위한 최소 기준전압을 검출하여 상기 모터 구동부로 출력하는 최소전압 검출부로 구비되어 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.And a minimum voltage detector configured to detect the minimum reference voltage for driving the motor by the signal detected and output by the current detector and output the same to the motor driver.
이하, 상기의 목적을 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can realize the above object will be described in detail.
도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 팬 모터 구동장치 구성 회로도로써, 엔진의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하고, 소정의 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 제어장치(10)와, 상기 제어장치(10)에서 출력되는 소정의 펄스 폭 변조신호에 따라 소정의 구동신호를 출력하는 모터 구동부(20)와, 상기 모터 구동부(10)에서 출력되는 구동신호에 따라 회전하는 구동모터(30)와, 상기 모터 구동부(20)에 흐르는 전류를 검출하여 출력하는 전류 검출부(40)와, 상기 전류 검출부(40)에서 검출되어 출력되는 신호에 의해 모터 구동을 위한 최소 기준전압을 검출하여 상기 모터 구동부(20)로 피드 백 출력하는 최소전압 검출부(50)로 구비되어 있다.1 is a circuit diagram of a fan motor driving device for a vehicle according to the present invention, which includes a control device 10 for outputting a control signal for controlling the overall operation of an engine and outputting a predetermined pulse width modulation signal, and the control device A motor driving unit 20 for outputting a predetermined driving signal according to a predetermined pulse width modulation signal output from 10, a driving motor 30 rotating according to a driving signal output from the motor driving unit 10, and The current detector 40 detects and outputs a current flowing through the motor driver 20, and detects a minimum reference voltage for driving the motor by a signal detected by the current detector 40 and outputs the motor driver 20. ) Is provided as a minimum voltage detection unit 50 for feeding back to the output.
상기 모터 구동부(20)는 제1 ~ 제6 저항(R1~R6)과 제1 ~ 제3 트랜지스터(Q1~Q3)와, 제1 오아 게이트(IC1)와 제1 릴레이(RLY1)로 구비되어 있다.The motor driver 20 includes first to sixth resistors R1 to R6, first to third transistors Q1 to Q3, a first ora gate IC1, and a first relay RLY1. .
상기 전류 검출부(40)는 제7 및 제8저항(R7,R8)과, 제1 증폭기(IC2)로 구비되어 있다.The current detector 40 includes seventh and eighth resistors R7 and R8 and a first amplifier IC2.
상기 최소전압 검출부(50)는 제9 ~ 제15저항(R9~R15)과 제1 비교기(IC3) 및 제1 버퍼(IC4)로 구비되어 있다.The minimum voltage detector 50 includes ninth through fifteen resistors R9 through R15, a first comparator IC3, and a first buffer IC4.
상기한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 차량용 팬 모터 구동 장치의 동작상태를 설명한다.An operating state of the vehicular fan motor driving apparatus according to the present invention having the above-described configuration will be described.
차량에 전원이 인가되어 주행을 시작하면, 제어장치(10)는 주행중인 차량의 엔진 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.When power is applied to the vehicle to start driving, the control device 10 outputs a control signal for controlling the engine operation of the driving vehicle.
이어서, 제어장치(10)에서 소정의 펄스 폭 변조 제어신호(PWM)를 출력하면, 모터 구동부(20)는 출력되는 소정의 펄스 폭 변조 제어신호는 제1 오아 게이트(IC1)의 일측 입력단자에 입력되고, 타측 입력단자에는 피드 백 신호가 입력되게된다.Subsequently, when the control device 10 outputs the predetermined pulse width modulation control signal PWM, the motor driving unit 20 outputs the predetermined pulse width modulation control signal to one input terminal of the first OR gate IC1. The feedback signal is input to the other input terminal.
이 때, 제1 오아 게이트(IC1)의 일측 단자에 입력된 펄스 폭 변조 제어신호는 피드 백 상태에 무관하게 입력신호가 그대로 출력된다.At this time, the pulse width modulation control signal input to one terminal of the first OR gate IC1 is outputted as it is regardless of the feedback state.
따라서, 제1 트랜지스터(Q1)은 턴 온된다.Thus, the first transistor Q1 is turned on.
그러므로, 제1 트랜지스터(Q1)의 출력단자는 '로우'상태가 되어 제2 트랜지스터(Q2)로 인가된다.Therefore, the output terminal of the first transistor Q1 becomes 'low' and is applied to the second transistor Q2.
제2 트랜지스터(Q2)는 상기 제1 트랜지스터(Q1)에 의해 '온','오프' 되어져 펄스 폭 변조 신호는 원래의 신호로 출력되어지고, VIG레벨로 반전된 출력은 제3트랜지스터(Q3)에 의해 제1 릴레이(RLY1)의 동작을 제어하여 구동모터(30)의 구동/차단 동작을 제어한다.The second transistor Q2 is 'on' and 'off' by the first transistor Q1 so that the pulse width modulation signal is output as the original signal, and the output inverted to the V IG level is the third transistor Q3. By controlling the operation of the first relay (RLY1) by controlling the driving / blocking operation of the drive motor (30).
이 때, 제1 릴레이(RLY1)에 걸리는 전압은 상기 제1 릴레이(RLY1)의 코일(RL)과 제6 저항(R6)및 제3 트랜지스터(Q3)에 연결되어 Vs값을 얻는다.At this time, the voltage applied to the first relay RLY1 is connected to the coil RL, the sixth resistor R6 and the third transistor Q3 of the first relay RLY1 to obtain a Vs value.
상기 Vs는 하기의 수학식 1에 의해 산출할 수 있다.Vs may be calculated by Equation 1 below.
여기서, IG는 이그니션(Ignition)을 나타내며, Q3sat는 제3 트랜지스터의 포화상태(Saturation)를 나타낸다.또한, 상기 Vo1의 전압은 하기의 수학식 2에 의해 산출할 수 있다.Here, IG represents ignition and Q3sat represents saturation of the third transistor. In addition, the voltage of Vo1 can be calculated by Equation 2 below.
단, 상기 전압 이득(Av=2)은 제7 저항(R7)과 제8저항(R8)의 값이 같은 조건에서 얻어진다.따라서, Vo1 = 2Vs 이다.However, the voltage gain Av = 2 is obtained under the same condition of the values of the seventh resistor R7 and the eighth resistor R8. Thus, Vo1 = 2Vs.
상기에서 얻어진 Vo1값은 최소전압 검출부(50)의 제1 비교기(IC3)로 인가된다.The Vo1 value obtained above is applied to the first comparator IC3 of the minimum voltage detector 50.
상기 제1 비교기(IC)에서는 VREF에서 VBL과 VBH의 히스테리시스 값으로 필터링하여 기준 전압값 이상의 값이 인가되면 '로우'신호를 출력하고, 기준전압 이하의 값이 인가되면 '하이'신호를 출력한다.The first comparator IC filters the hysteresis values of V BL and V BH at V REF to output a 'low' signal when a value greater than or equal to a reference voltage is applied and a 'high' signal when a value less than or equal to a reference voltage is applied. Outputs
상기 VREF에 대한 히스테리시스 선정방법은 하기의 수학식 3에 의해 결정된다.The hysteresis selection method for the V REF is determined by Equation 3 below.
따라서,이다.therefore, to be.
상기 최소전압 검출부(50)의 제1 비교기(IC3)의 출력이 '로우'이면 정상상태로 판정하여 펄스 폭 변조 제어신호를 그대로 모터 구동부(20)의 오아 게이트(IC1)로 출력하고, 제1 비교기(IC3)의 출력이 '하이'이면 비정상 상태로 판정하여 펄스 폭 변조 제어신호와 무관하게 모터 구동부(20)의 제1 오아 게이트(IC1)의 출력을 '하이'로 만들어 구동 모터(30)를 강제로 구동시킨다.When the output of the first comparator IC3 of the minimum voltage detector 50 is 'low', it is determined to be in a steady state, and the pulse width modulation control signal is output to the OR gate IC1 of the motor driver 20 as it is. If the output of the comparator IC3 is 'high', it is determined to be in an abnormal state and the output of the first OR gate IC1 of the motor driver 20 is 'high' regardless of the pulse width modulation control signal, thereby driving the drive motor 30. Force the drive.
즉, 제어장치(10)에서 펄스 폭 변조 신호가 도 2(A)에 도시된 출력 신호가 제1 오아 게이트(IC1)의 일측단자에 인가되어지고, 피드 백 되어져 인가되는 신호가 도 2(B)에 도시된 신호로 타측 단자에 인가되어 질 때, 제3 트랜지스터(Q3)의 출력단자에서는 도 2(C)에 도시되어 있는바와 같은 신호가 출력되어진다.That is, in the controller 10, the pulse width modulated signal is applied to one terminal of the first OR gate IC1 and the output signal shown in FIG. When a signal shown in Fig. 2) is applied to the other terminal, a signal as shown in Fig. 2C is output from the output terminal of the third transistor Q3.
따라서, 제1 릴레이(RLY1)는 도 2(C)에 도시되어 있는 제3 트랜지스터(Q3)의출력신호에 의해 '온','오프'상태가 가변되어져 구동 모터(30)의 구동상태를 제어한다.Accordingly, the first relay RLY1 is changed in an 'on' and 'off' state by the output signal of the third transistor Q3 shown in FIG. 2C to control the driving state of the driving motor 30. do.
이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 팬 모터 구동 장치는 전체 파형중 진폭에 해당하는 에너지를 인가하는 것이며 이때 배터리 전압을 보상하게되면 보다 효율적인 모터 제어가 가능하고, 온/오프로 제어되는 릴레이 장치보다 안정성과 릴레이 작동 소음에 대한 노이즈 제거에 따른 편이성이 향상되며, 조립작업이 단순화됨과 동시에 부품수가 줄어들어 원가절감의 효과가 있다.As described above, the vehicular fan motor driving apparatus according to the embodiment of the present invention applies energy corresponding to the amplitude of the entire waveform, and when the battery voltage is compensated, more efficient motor control is possible and controlled on / off. It is more stable than the relay device and the convenience of noise elimination against the operation noise of the relay is improved, and the assembly work is simplified and the number of parts is reduced, thereby reducing the cost.
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