KR100405565B1 - 차량용 팬 모터 구동 제어 장치 - Google Patents

차량용 팬 모터 구동 제어 장치 Download PDF

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KR100405565B1
KR100405565B1 KR10-2001-0062601A KR20010062601A KR100405565B1 KR 100405565 B1 KR100405565 B1 KR 100405565B1 KR 20010062601 A KR20010062601 A KR 20010062601A KR 100405565 B1 KR100405565 B1 KR 100405565B1
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Abstract

종래의 14V용 릴레이를 그대로 사용하고 별도의 제어장치나 팬 모터 제어 로직의 개발 없이도 기존의 14V 팬 모터 구동부를 최대한 이용하여 간단히 42V용 팬 모터들의 구동을 위한 구동장치만을 설계 적용할 목적으로;
차량에 필요한 전원을 소정의 제1 전압을 공급하는 제1 배터리(100)와; 상기 제1 배터리(100)와 연결되어 있어서, 제1 배터리(100)에서 공급되는 과전류의 흐름을 차단하는 제1 퓨우즈(110)와; 상기 제1 퓨우즈(110)와 연결되어 있어서, 운전자의 시동 키 조작상태에 따라 그 상태가 가변되며, 상기 이그니션 스위치(120) 온 시, 상기 제1 배터리(100)에서 공급되는 전원은 차량의 각종 작동요소에 공급하는 이그니션 스위치(120)와; 상기 이그니션 스위치(120)와 연결되어 있어서, 상기 이그니션 스위치(120)의 작동 여부에 따라 그 상태가 온/오프 제어되는 제1 릴레이(130)와; 풀-업 저항으로 상기 이그니션 스위치(130)와 연결되어 있어서, 제1 배터리(100)에서 인가되는 전압의 이득을 높이고 임피던스는 낮추어주는 제1 저항(200)과; 차량의 동작상태에 따라 가변되는 냉각수온 및 에어컨 컴프레셔의 동작 변화에 따라 기 설정된 프로그램에 의해 소정의 PWM 신호를 출력하는 엔진 제어 장치(300)와; 상기 제1 저항(200)과 엔진 제어 장치(300)사이에 입력신호 처리부, 제1 차동 증폭기 제1 FET, 보호회로 및 온도 검출센서 등으로 구비되어 있어서, 상기 엔진 제어 장치(300)에서 출력되는 소정의 PWM 신호에 동기되어 소정의 제어신호를 출력하는 팬 모터 제어부(400)와; 상기 제1 저항(200) 양단에 연결되어 있어서, 상기 팬 모터 제어부(400)에서 출력되는 제어신호에 따라 인가되는 전압을 변화시켜 팬 회전수를 제어하기 위한 소정의 제어 신호를 출력하는 파워 모듈(500)와; 냉각 팬 모터(610)과 컨덴서 팬 모터(620)로 구비되어 있어서, 상기 파워 모듈(500)에서 출력되는 소정의 제어신호에 따라 회전수가 가변되는 모터 구동부(600)와; 소정의 제2 전압을 상기 모터 구동부(600)에 공급하는 제2 배터리(700)와; 상기 모터 구동부(600)와 제2 배터리(700) 사이에 연결되어 있어서, 상기 제2 배터리(600)에서 공급되는 과전류를 차단하는 제2 퓨우즈(800)로 구비되어 있어서, 부품/공정의 축소 및 원가를 절감할 수 있고, 차량 내 유사한 다른 모터 구동부에 대한 적용이 가능한 적용범위를 확대할 수 있는 효과가 있다.

Description

차량용 팬 모터 구동 제어 장치{DEVICE FOR FAN MOTOR WORKING CONTROL IN VEHICLE}
본 발명은 냉각 팬 및 콘덴서 팬 모터 구동 제어 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 기존의 14V 구조를 최대한 이용하면서 간편하게 42V 전원체계를 적용할 수 잇는 팬 모터의 구동 방법에 관한 것이다.
도 3은 종래의 차량 엔진 냉각 팬 및 에어컨 콘덴서 팬 모터를 구동하기 위한 회로이다.
운전자가 차량을 주행하기 위해 이그니션 스위치(20)를 온 하면 배터리(10)에서 인가되는 12V 전압은 퓨우즈(20)을 거쳐 릴레이(40)를 접점 온 함으로써, 병렬로 연결되어 있는 냉각 팬 모터(50)와 콘덴서 팬 모터(60)까지 공급된다.
그러나, 실제 릴레이의 접점이 붙어 있다 하더라도 실제 상기 팬 모터(50,60)를 구동하기 위해서는 팬 모터 제어부(80)의 반도체 스위칭 소자인 FET(84)가 턴-온 되어야 한다.
상기 팬 모터 제어부(80)는 입력신호 처리부(81)와 게이트 드라이브(82), 보호회로(30) 및 FET(84)로 구비되어 있다.
엔진 제어 장치(70)에서 냉각수온 온도 및 에어컨 컴프레셔의 온/오프 조건에 따라 미리 설정된 가변 듀티를 갖는 PWM 신호를 출력하면 팬 모터 제어부(80)의 입력신호 처리부(81)에서 이 신호를 처리하여 게이트 드라이브(82)로 보내고, 실제 게이트 드라이브(82)는 실제 FET(84)를 턴 온/오프 하기 위해 필요한 크기로 증폭된 전압을 FET(84)의 게이트 단에 인가한다.
상기와 같은 과정으로 팬 모터 제어부(80)의 FET(84)가 엔진 제어 장치(70)의 PWM 신호에 따라 온/오프 하게 됨으로써 팬 모터들(50,60)의 회전 속도가 제어된다.
상기 보호회로(83)는 FET(84)의 온도와 팬 모터들(50,60)들의 전류를 피드 백 받아 일정 값 이상의 온도 또는 전류가 감지될 경우 게이트 드라이브(82)의 출력을 차단(오프 상태 유지)함으로써, 팬 모터들(50,60) 및 FET(84)를 보호한다.
상기 FET(84)의 경우, PWM 스위칭에 의한 스위칭 손실 및 온 상태의 전압의 일시적인 전하에 의한 도통 손실이 FET(84) 소자에 열로써 나타나기 때문에 열에 의한 FET(84) 소자에 열로써 나타나기 때문에 열에 의한 FET(84)의 손상을 방지하기 위해 FET(84)의 온도를 검출하는 부분이 필요하다.
그러나, 상기한 팬 모터들은 전력의 소비가 큰 14V 전장 부품으로서 42V화의 필요성이 크게 대두되고 있다. 상기 팬 모터들을 42V화하기 위해서는 팬 모터들 뿐 아니라 이를 구동하기 위한 구동부 역시 변경되어야 하고, 릴레이와 팬 모터 제어부가 42V에 맞게 재 설계되어야 하고, 퓨우즈 역시 전압/전류 사양이 변경되어야 하는데, 상기한 재 설계 및 변경에는 많은 개발기간 및 시험 검증 기간이 소요되는 문제점을 내포하고 있다. 특히, 릴레이를 42V 릴레이로 대체하는 것은 현재 모든 릴레이의 구동 전압이 최대 24V까지만 나와 있는 상태에서 부품 공급에 대단히 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의14V 구조를 최대한 이용하면서 간편하게 42V 전원체계를 적용할 수 있는 차량용 팬 모터 구동 제어 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
차량에 필요한 전원을 소정의 제1 전압을 공급하는 제1 배터리(100)와; 상기 제1 배터리(100)와 연결되어 있어서, 제1 배터리(100)에서 공급되는 과전류의 흐름을 차단하는 제1 퓨우즈(110)와; 상기 제1 퓨우즈(110)와 연결되어 있어서, 운전자의 시동 키 조작상태에 따라 그 상태가 가변되며, 상기 이그니션 스위치(120) 온 시, 상기 제1 배터리(100)에서 공급되는 전원은 차량의 각종 작동요소에 공급하는 이그니션 스위치(120)와; 상기 이그니션 스위치(120)와 연결되어 있어서, 상기 이그니션 스위치(120)의 작동 여부에 따라 그 상태가 온/오프 제어되는 제1 릴레이(130)와; 풀-업 저항으로 상기 이그니션 스위치(130)와 연결되어 있어서, 제1 배터리(100)에서 인가되는 전압의 이득을 높이고 임피던스는 낮추어주는 제1 저항(200)과; 차량의 동작상태에 따라 가변되는 냉각수온 및 에어컨 컴프레셔의 동작 변화에 따라 기 설정된 프로그램에 의해 소정의 PWM 신호를 출력하는 엔진 제어 장치(300)와; 상기 제1 저항(200)과 엔진 제어 장치(300)사이에 입력신호 처리부, 제1 차동 증폭기 제1 FET, 보호회로 및 온도 검출센서 등으로 구비되어 있어서, 상기 엔진 제어 장치(300)에서 출력되는 소정의 PWM 신호에 동기되어 소정의 제어신호를 출력하는 팬 모터 제어부(400)와; 상기 제1 저항(200) 양단에 연결되어 있어서, 상기 팬 모터 제어부(400)에서 출력되는 제어신호에 따라 인가되는 전압을 변화시켜 팬 회전수를 제어하기 위한 소정의 제어 신호를 출력하는 파워 모듈(500)와; 냉각 팬 모터(610)과 컨덴서 팬 모터(620)로 구비되어 있어서, 상기 파워 모듈(500)에서 출력되는 소정의 제어신호에 따라 회전수가 가변되는 모터 구동부(600)와; 소정의 제2 전압을 상기 모터 구동부(600)에 공급하는 제2 배터리(700)와; 상기 모터 구동부(600)와 제2 배터리(700) 사이에 연결되어 있어서, 상기 제2 배터리(600)에서 공급되는 과전류를 차단하는 제2 퓨우즈(800)로 구비되어 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 팬 모터 구동 제어 장치 구성 블럭도 이고.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 팬 모터 구동 제어 장치의 동작 파형도 이고.
도 3은 종래의 차량용 팬 모터 구동 제어 장치 구성 블록도 이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 12V 배터리 110 : 제1 퓨우즈 120 : 이그니션 스위치
130 : 릴레이 200 : 제 1 저항 300 : 엔진 제어 장치
400 : 팬 모터 제어부 410 : 입력신호 처리부
420 : 제1 차동 증폭기 430 : 보호 회로부
440 : 제1 FET 450 : 온도 검출부 500 : 파워 모듈
510 : 제2 차동 증폭기 520 : 제2 FET
530 : 온도 검출부 600 : 모터 구동부 610 : 냉각 팬 모터
620 : 콘덴서 팬 모터 700 : 42V 배터리 800 : 제2 퓨우즈
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 팬 모터 구동 제어 장치 구성 블록도로서, 제1 배터리(100)는 차량에 필요한 전원을 소정의 제1 전압(약 12V)으로 공급한다.
제1 퓨우즈(110)는 상기 제1 배터리(100)와 연결되어 있어서, 제1 배터리(100)에서 공급되는 과전류의 흐름을 차단한다.
이그니션 스위치(120)는 상기 제1 퓨우즈(110)와 연결되어 있어서, 운전자의 시동 키 조작상태에 따라 그 상태가 가변되며, 상기 이그니션 스위치(120) 온 시, 상기 제1 배터리(100)에서 공급되는 전원은 차량의 각종 작동요소에 공급되어 진다.
제1 릴레이(130)는 상기 이그니션 스위치(120)와 연결되어 있어서, 상기 이그니션 스위치(120)의 작동 여부에 따라 그 상태가 온/오프 제어된다.
제1 저항(200)은 풀-업 저항으로 상기 이그니션 스위치(130)와 연결되어 있어서, 제1 배터리(100)에서 인가되는 전압의 이득을 높이고 임피던스는 낮추어준다.
엔진 제어 장치(300)는 차량의 동작상태에 따라 가변되는 냉각수온 및 에어컨 컴프레셔의 동작 변화에 따라 기 설정된 프로그램에 의해 소정의 PWM 신호를 출력한다.
팬 모터 제어부(400)는 상기 제1 저항(200)과 엔진 제어 장치(300)사이에 입력신호 처리부, 제1 차동 증폭기 제1 FET, 보호회로 및 온도 검출센서 등으로 구비되어 있어서, 상기 엔진 제어 장치(300)에서 출력되는 소정의 PWM 신호에 동기되어 소정의 제어신호를 출력한다.
파워 모듈(500)은 상기 제1 저항(200) 양단에 연결되어 있어서, 상기 팬 모터 제어부(400)에서 출력되는 제어신호에 따라 인가되는 전압을 변화시켜 팬 회전수를 제어하기 위한 소정의 제어 신호를 출력한다.
모터 구동부(600)는 냉각 팬(610)과 컨덴서 팬(620)으로 구비되어 있어서, 상기 파워 모듈부(500)에서 출력되는 소정의 제어신호에 따라 회전수가 가변된다.
제2 배터리(700)는 소정의 전압(약 42V)을 상기 모터 구동부(600)에 공급한다.
제2 퓨우즈(800)는 상기 모터 구동부(600)와 제2 배터리(700) 사이에 연결되어 있어서, 상기 제2 배터리(700)에서 공급되는 과전류를 차단한다.
상기에서 팬 모터 제어부(400)는 엔진 제어 장치(300)에서 출력되는PWM 신호를 인가받아 처리하여 소정의 신호를 출력하는 입력신호 처리부(410)와;
상기 입력신호 처리부(410)에서 출력되는 소정의 신호를 인가받아 소정의 전압으로 증폭시켜 출력하는 제1 차동 증폭기(420)와;
상기 제1 차동 증폭기(420)에서 소정의 전압으로 증폭되어 출력되는 전압에 따라 온/오프 되는 제1 FET(430)와; 상기 제1 FET(430) 전류와 온도 변화를 피드 백 받아 소정의 값 이상 온도 또는 전류가 검출되면 제1 차동 증폭기(420)의 동작은 차단하는 보호회로(450)로 구비되어 이루어져 있다.
상기에서 파워 모듈(500)은 풀-업 저항인 제1 저항(200) 양단에 연결되어 있어서, 인가되는 전압을 소정의 전압으로 증폭시켜 출력하는 제2 차동 증폭기(510)와; 상기 제2 차동 증폭기(510)에서 출력되는 증폭 전압에 따라 그 동작상태가 온/오프 되는 제2 FET(520)와; 상기 제2 FET(520)의 온도 변화를 감지하는 온도 센서(520)로 구비되어 이루어져 있다.
모터 구동부(600)는 파워 모듈(500)에서 출력되는 제어신호 따라 구동상태가 제어되는 냉각 팬 모터 구동부(610)와; 상기 파워 모듈(500)에서 출력되는 제어신호 따라 구동상태가 제어되는 콘덴서 팬 모터 구동부(620)로 구비되어 이루어져 있다.
상기한 구성으로 이루어진 차량용 팬 모터 구동 방법을 설명한다.
먼저, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 모터 구동부(600)의 냉각 팬 모터(610)와 컨덴서 팬 모터(620)들은 42V 팬 모터들로서, 상기한 42V 팬 모터들의 구동을 위해 파워 모듈(500)에 42V FET(520)와 상기 42V FET(520)를 구동하기 위한 제2 차동 증폭기(510)를 적용하였다.
따라서, 상기 42V 팬 모터들을 구동 제어함에 있어서, 도 1에 도시되어 있는바와 같이 이그니션 스위치(120)가 오프 되어 있는 상태에서는 릴레이(130)도 오프 상태를 유지한다.
이때는 제1 배터리(100)의 전원이 모터 구동부(600)에 공급되지 않는다.
상기한 이그니션 스위치(120)의 오프 조건 하에서 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 팬 모터 제어부(400)의 제1 차동 증폭기(420)는 0V(오프) 및 제1 FET(430)가 오프 일 때, 풀-업 저항인 제1 저항(200)의 Nd14는 유동적인(Floating) 전압이 나타나며, 온 상태일 때는 접지단에 연결되어 전압이 0V로 된다.
이 때, 제1 저항(200)의 양단 전압은 항상 0V를 유지하고 있다.
즉, 상기 제1 저항(200)은 도 3에 도시되어 있듯이 종래에 모터 구동부(50,60)의 위치에 해당하고, 상기 종래의 모터 구동부(50,60) 양단 전압에 해당한다.
따라서, 제1 저항(200)의 양단에는 14V 전압이 걸리게되고, 이에 따라 모터 구동상태가 되고, 상기 제1 저항(200)의 양단 전압이 0V이면 모터 구동 오프상태가 된다.
따라서, 도 2에 도시되어 있듯이, 파워 모듈(500) 제2 차동 증폭기(510)와 제2 FET(520)는 항상 오프 상태를 유지하게 된다.
그러나, 운전자가 차량을 구동시키기 위해 시동 키(미도시)를 키 실린더(미도시) 삽입하여 조작하면, 이그니션 스위치(120)가 작동 온 상태가 되어 제1 배터리(100)의 전원이 소정의 전압으로 공급된다.
이 때, 제1 퓨우즈(110)는 제1 배터리(100)에서 과전류가 공급될 시 상기 과전류의 공급을 차단한다.
상기 제1 배터리(100)에서 소정의 전압이 공급됨에 따라, 릴레이(130)가 접점 온 상태에서, 팬 모터 제어부(400) 제1 차동 증폭기(420)는 온 및 제1 FET(430)는 온이 되며, 이 때, 제1 저항(200)의 Nd는 0V이고, 상기 제1 저항(200)의 양단에는 14V의 전압이 걸린다.
따라서, 파워 모듈(500)의 제2 차동 증폭기(510)는 온 상태가 되고, 이에 따라 제2 FET(520)를 턴-온 시킨다.
이 때, 제1 저항(200)의 Nd는 0V가 되고, 42V용 팬 모터들(610,620)로 구비된 모터 구동부(600)의 양단에는 제2 배터리(700)에서 공급되는 전압 42V가 인가됨으로써, 상기 42V용 냉각 팬 모터(610)와 콘덴서 팬 모터(620)가 구동된다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이 제1 저항(200) 양단에 걸리는 전압과 모터 구동부(600) 양단에 걸리는 전압 파형이 동일한 파형을 나타내고 있음은, 이를 통해 종래의 14V 팬 모터들을 구동하기 위한 엔진 제어 장치(300)의 PWM 제어 로직이 42V 팬 모터들의 구동에 그대로 적용되고 있음을 할 수 있다.
이로써, 종래의 14V용 릴레이를 그대로 사용하고 별도의 제어장치나 팬 모터 제어 로직의 개발 없이도 기존의 14V 팬 모터 구동부(400)를 최대한 이용함으로써, 간단히 42V용 팬 모터들의 구동을 위한 파워 모듈(500)을 설계할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 팬 모터 구동 제어 장치는 종래의 14V용 릴레이를 그대로 사용하고 별도의 제어장치나 팬 모터 제어 로직의 개발 없이도 기존의 14V 팬 모터 구동부를 최대한 이용하여 간단히 42V용 팬 모터들의 구동을 위한 구동장치만을 설계 적용함으로써, 부품/공정의 축소 및 원가를 절감할 수 있고, 차량 내 유사한 다른 모터 구동부에 대한 적용이 가능한 적용범위를 확대할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 차량에 필요한 전원을 소정의 제1 전압을 공급하는 제1 배터리(100)와; 상기 제1 배터리(100)와 연결되어 있어서, 제1 배터리(100)에서 공급되는 과전류의 흐름을 차단하는 제1 퓨우즈(110)와; 상기 제1 퓨우즈(110)와 연결되어 있어서, 운전자의 시동 키 조작상태에 따라 그 상태가 가변되며, 상기 이그니션 스위치(120) 온 시, 상기 제1 배터리(100)에서 공급되는 전원은 차량의 각종 작동요소에 공급하는 이그니션 스위치(120)와; 상기 이그니션 스위치(120)와 연결되어 있어서, 상기 이그니션 스위치(120)의 작동 여부에 따라 그 상태가 온/오프 제어되는 제1 릴레이(130)와; 풀-업 저항으로 상기 이그니션 스위치(130)와 연결되어 있어서, 제1 배터리(100)에서 인가되는 전압의 이득을 높이고 임피던스는 낮추어주는 제1 저항(200)과; 차량의 동작상태에 따라 가변되는 냉각수온 및 에어컨 컴프레셔의 동작 변화에 따라 기 설정된 프로그램에 의해 소정의 PWM 신호를 출력하는 엔진 제어 장치(300)와; 상기 제1 저항(200)과 엔진 제어 장치(300)사이에 입력신호 처리부, 제1 차동 증폭기 제1 FET, 보호회로 및 온도 검출센서 등으로 구비되어 있어서, 상기 엔진 제어 장치(300)에서 출력되는 소정의 PWM 신호에 동기되어 소정의 제어신호를 출력하는 팬 모터 제어부(400)와; 상기 제1 저항(200) 양단에 연결되어 있어서, 상기 팬 모터 제어부(400)에서 출력되는 제어신호에 따라 인가되는 전압을 변화시켜 팬 회전수를 제어하기 위한 소정의 제어 신호를 출력하는 파워 모듈(500)와; 냉각 팬 모터(610)과 컨덴서 팬 모터(620)로 구비되어 있어서, 상기 파워모듈(500)에서 출력되는 소정의 제어신호에 따라 회전수가 가변되는 모터 구동부(600)와; 소정의 제2 전압을 상기 모터 구동부(600)에 공급하는 제2 배터리(700)와; 상기 모터 구동부(600)와 제2 배터리(700) 사이에 연결되어 있어서, 상기 제2 배터리(600)에서 공급되는 과전류를 차단하는 제2 퓨우즈(800)로 구비되어 이루어져 있는 것을 특징으로 차량용 팬 모터 구동 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 파워 모듈(500)은 풀-업 저항인 제1 저항(200) 양단에 연결되어 있어서, 인가되는 전압을 소정의 전압으로 증폭시켜 출력하는 제2 차동 증폭기(510)와; 상기 제2 차동 증폭기(510)에서 출력되는 증폭 전압에 따라 그 동작상태가 온/오프 되는 제2 FET(520)와; 상기 제2 FET(520)의 온도 변화를 감지하는 온도 센서(520)로 구비되어 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 차량용 팬 모터 구동 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 모터 구동부(600)는 파워 모듈(500)에서 출력되는 제어신호 따라 구동상태가 제어되는 냉각 팬 모터 구동부(610)와; 상기 파워 모듈(500)에서 출력되는 제어신호 따라 구동상태가 제어되는 콘덴서 팬 모터 구동부(620)로 구비되어 이루어져 있어서, 상기 파워 모듈(500)의 제2 FET(520)의 온/오프 상태에 따라 제2 배터리(700)에서 인가되는 소정의 제2 전압에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 차량용 팬 모터 구동 제어 장치.
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