KR100589165B1

KR100589165B1 - 차량의 팬모터 제어방법

Info

Publication number: KR100589165B1
Application number: KR1020030096488A
Authority: KR
Inventors: 김태영
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2006-06-12
Also published as: KR20050064879A

Abstract

본 발명은 차량의 팬모터 구동을 위한 PWM 구동신호의 듀티비를 1% 단위로 순차적으로 변화시킬 수 있도록 하는 차량의 팬모터 제어방법을 제공한다.

이를 위해 본 발명은 차량의 팬모터에 대한 전류량을 제어하기 위해 PWM 구동신호를 발생하는 팬모터 구동회로의 제어방법에 있어서, 상기 PWM 구동신호의 현재의 듀티비 값과 새롭게 입력된 듀티비를 상호 비교하는 제 1단계와, 상기 현재 듀티비 값과 새로운 듀티비 값의 차이값을 근거로 현재의 듀티비에 대해 특정 퍼센티지 단위로 듀티비를 변화시킨 PWM 구동신호가 발생되도록 하는 제 2단계 및, 상기 듀티비의 특정 퍼센티지 단위의 순차적인 듀티비의 변화 횟수가 폭표치로 경과되면, 해당 듀티비 변화치를 현재의 듀티비로 설정하는 제 3단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 팬모터 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING FAN MOTOR IN VEHICLE}

도 1은 종래의 일반적인 차량의 팬모터 구동회로에 대한 구성을 나타낸 도면,

도 2a 내지 도 2c는 종래의 팬모터 구동회로에서 ECU 제어신호와 PWM 구동신호의 듀티비 제어 특성을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 방법이 적용되는 차량의 팬모터 제어장치에 대한 구성을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 팬모터 구동신호의 듀티비를 1%단위로 순차 변화시키는 상태에서 나타내는 모터의 전류특성을 예시적으로 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 차량의 팬모터 제어방법에 대한 동작을 설명하기 위한 플로우차트,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 팬모터의 구속감지 시간이 증대된 상태를 나타낸 도면,

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 팬모터의 소프트 스타트 기울기 변경에 의한 돌입전류의 감소 상태로 과전류가 방지된 상태를 나타낸 도 면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:엔진제어 유니트(ECU), 20:PWM 제어 모듈,

M1,M2:팬모터.

본 발명은 차량의 팬모터 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 차량의 팬모터 구동시에 발생되는 돌입 전류(In-Rush Current)를 제거하여 회로소자를 보호하기 위한 팬모터 제어방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 차량의 팬모터 구동은 해당 차량의 엔진제어 유니트에 의한 신호제어에 따라 발생되는 PWM(Pulse Width Modulation) 구동신호 즉, 팬 컨트롤러 모듈의 제어신호에 따라 듀티(Duty) 비를 조정하여 온/오프를 반복적으로 수행함에 의해, 그 듀비티에 따라서 팬모터에 인가되는 전류량을 제어하여 팬의 회전속도를 조절할 수 있도록 되어 있다.

즉, 도 1은 종래의 일반적인 차량의 팬모터 구동회로에 대한 구성을 나타낸 도면으로서, 일반적인 팬모터 구동회로는 전계효과 트랜지스터(FET)와 같은 구동회로 소자에서 그 게이트단을 통해 전자제어 유니트의 제어에 따라 발생되는 PWM 구동신호를 인가받아 팬모터(M1,M2)에 대한 전류량을 제어하여 팬의 회전속도를 조절할 수 있도록 되어 있다.

상기 팬모터(M1,M2)는 차량 엔진측에 부착된 냉각팬을 회전구동시켜서 엔진 을 냉각시킬 수 있도록 하고, 상기 엔진제어 유니트에서 감지되는 엔진의 온도에 따라 상기 팬모터(M1,M2)의 회전속도가 조정되어 팬의 회전속도가 조절될 수 있도록 하는 것이다.

이러한 팬모터(M1,M2)를 구동제어하기 위한 PWM 구동신호는 도 2a에 도시된 바와 같이, 엔진제어 유니트로부터 발생되는 제어신호에 대해 약간의 지연시간(1∼2㎳)을 갖고서 발생되도록 되어 있고, 상기 엔진제어 유니트의 제어신호가 변화하는 상태에 따라 PWM 구동신호의 온(On) 듀티비를 10% 단위로 변화시켜서 팬모터에 인가되는 전류를 증감조절 할 수 있도록 하고 있다.

즉, 상기 PWM 구동신호의 듀티비가 변화하는 경우에 팬모터의 전류가 포화전류에 이르기까지 전류증가 유형은 도 2b에 도시된 바와 같이, 듀티비가 클수록 전류의 변화량이 급격하게 커지는 증가세를 보이게 된다.

한편, PWM 구동신호의 듀티비가 증가함에 따라 전류량은 증가하지만, 팬모터(M1,M2)의 회전수가 일정하게 유지되면 해당 모터의 임피던스의 증가에 의하여 전류량이 일정한 값으로 저하하게 된다.

상기 팬모터(M1,M2)의 회전에 의한 임피던스의 변화는 제 1모터(M1)의 임피던스가 Z1이고 저항(R1)이 0.0954Ω이며, 제 2모터(M2)의 임피던스가 Z2이고 저항(R2)이 0.22Ω인 경우에, Z1=(R12+XL12)^1/2 = (0.9542+2πfL12)^1/2이므로, 모터의 회전수가 증가하면 임피던스는 증가한다.

또, Z2 = (R22+XL22)^1/2 = (0.222+2πfL22)^1/2이므로 Z1,Z2가 모터 회전수가 증가할 때 병렬 등가임피던스(Z)인 M1/M2도 증가하게 되고, 병렬 등가 임피던스(Z)는 모터의 회전수가 높을수록 높게 된다.

또한, PWM 구동신호의 듀티비 변화가 크면 클수록 모터의 회전수 변화가 크므로, 도 2c에 도시된 바와 같이 전류 변화량이 커지게 되면서 돌입 전류가 크게 발생된다.

이에, 돌입 전류가 커지게 되면 모터의 구동부품에 해당되는 트랜지스터와 같은 회로소자의 정격이 커져야 하지만, 돌입 전류의 크기는 모터의 회전수 변화량에 의해 변하기 때문에 크기의 변화를 예측하기가 어려워서 구동단 회로의 부품이 파손될 수 있다는 문제점이 있고, 돌입 전류가 커질수록 차량의 전원 및 점지 전압 레벨이 불안정하게 되어 노이즈가 크게 발생할 우려가 있고, 각종 등화장치의 램프 밝기가 일정하지 않고 수시로 변동될수 있다는 문제점이 발생한다.

그에 따라, 상기 팬모터 구동회로의 안전을 고려하여 높은 정격의 회로부품을 사용함과 더불어 추가적으로 과전류 보호회로를 적용하여야 하지만, 그러한 과전류 보호회로를 적용하는 경우에도 과전류와 돌입 전류의 구분이 어렵게 되므로 회로가 오작동할 가능성이 높게 된다는 문제점이 발생된다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 차량의 팬모터 구동을 위한 PWM 구동신호의 듀티비를 1% 단위로 순차적으로 변화시킬 수 있도록 하는 차량의 팬모터 제어방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 차량의 팬모터에 대한 전류량을 제어하기 위해 PWM 구동신호를 발생하는 팬모터 구동회로의 제어방법에 있어서, 상기 PWM 구동신호의 현재의 듀티비 값과 새롭게 입력된 듀티비를 상호 비교하는 제 1단계와, 상기 현재 듀티비 값과 새로운 듀티비 값의 차이값을 근거로 현재의 듀티비에 대해 특정 퍼센티지 단위로 듀티비를 변화시킨 PWM 구동신호가 발생되도록 하는 제 2단계 및, 상기 듀티비의 특정 퍼센티지 단위의 순차적인 듀티비의 변화 횟수가 목표치로 경과되면, 해당 듀티비 변화치를 현재의 듀티비로 설정하는 제 3단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 팬모터 제어방법을 제공한다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

즉, 도 3은 본 발명에 따른 방법이 적용되는 차량의 팬모터 제어장치에 대한 구성을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법이 적용되는 팬모터 제어장치는 엔진제어 유니트(ECU)(10)와, PWM 제어 모듈(20) 및, 제 1 및 제 2팬모터(M1,M2)로 구성된다.

상기 엔진제어 유니트(10)는 내부의 레지스터 데이터값을 바꾸어서 듀티비를 순차적으로 1% 단위로 변화시킬 수 있도록 하게 되는 바, 이는 현재의 구동신호에 대한 듀티비와 새롭게 작성된 듀티비를 서로 비교하여 발생되는 듀티비 차이를 10으로 나누고, 그 나눈 값에 현재의 듀비티 값을 합하도록 함에 의해, 1% 단위로 순 차적으로 증가되는 듀티비가 형성되도록 하고, 그 순차적인 듀티비의 증가를 10회 반복함에 의해 10%의 듀티비 변화가 달성되도록 제어한다.

상기 PWM 제어 모듈(20)는 상기 엔진제어 유니트(10)로부터의 1% 단위로 순차적으로 변화되는 듀티비 제어에 따라 PWM 구동신호의 듀티비를 1% 단위로 변화시켜서 상기 제 1 및 제 2팬모터(M1,M2)에 대한 전류량을 조절할 수 있도록 한다.

한편, 상기한 바와 같이 PWM 구동신호의 듀티비 변화를 1% 단위로 순차적으로 변화시키게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이 각 팬모터(M1,M2)의 전류량이 증가하는 기울기가 완만하게 되면서 돌입 전류가 방지될 수 있게 된다.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 동작에 대해 도 5의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 엔진제어 유니트(10)에서는 현재 적용되고 있는 PWM 구동신호에 대한 듀티비의 값을 레지스터에 저장하게 되고(단계 S10), 새롭게 입력된 듀티비의 값을 레지스터에 저장하게 된다(단계 S11).

그 상태에서, 상기 엔진제어 유니트(10)에서는 상기 현재의 듀티비와 새로운 듀티비의 값을 비교하게 되는 바(단계 S12), 그 듀티비의 차이가 "0"에 해당하지 않은지의 여부를 판단하게 된다(단계 S13).

상기 판단 결과, 상기 엔진제어 유니트(10)는 상기 현재의 듀티비와 새로운 듀티비의 비교에 따른 차이값이 "0"에 해당하지 않는다고 판단되면, 그 듀티 차이값을 10으로 나누어서(즉, 듀티 차이 / 10) 레지스터에 저장하게 된다(단계 S14).

그 다음에, 상기 엔진제어 유니트(10)에서는 상기 듀티 차이값에 대해서 10 으로 나누어서 산출된 값을 현재의 듀티값과 더하여(즉, 현재 듀티 + (듀티 차이 / 10)) 레지스터에 저장하게 된다(단계 S15).

한편, 상기 엔진제어 유니트(10)에서는 상기와 같이 연산된 듀티 제어값을 PWM 제어 모듈(20)의 PWM 구동 레지스터에 입력하게 됨에 따라, 상기 PWM 제어 모듈(20)에서 제 1 및 제 2팬모터(M1,M2)에 대해 1% 단위의 듀티 변화를 주어서 전류량을 제어하게 된다(단계 S16).

그 다음에, 상기 엔진제어 유니트(10)는 상기 듀티 차이값의 추가가 10회에 도달하였는 지의 여부를 판단하게 되는 바, 상기 듀티 차이값이 10회에 도달하지 않았다고 판단되면 상기 단계 S15로 재진행하여 단계 S15에서 단계 S17의 과정을 반복적으로 수행하게 된다.

하지만, 상기 단계 S17의 판단 결과 상기 엔진제어 유니트(10)는 상기 듀티 차이값의 추가가 10회에 도달하였다고 판단되면, 상기 1% 단위로 순차적으로 변화하는 PWM 구동신호의 듀티 변화량이 10%로 도달하였다고 판정하여 상기 PWM 제어 모듈(20)에서의 PWM 구동레지스터 데이터를 현재의 듀티비로 저장하게 된다(단계 S18).

상기한 바와 같은 동작을 실행함에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이 모터의 구속 감지시간을 증대시키는 것이 가능함과 더불어, 도 7a에 도시된 바와 같이 종래에는 과전류 감지에 의한 모터의 작동중지가 발생하였지만, 본 발명을 적용하게 되면 도 7b에 도시된 바와 같이 모터의 소프트 스타트에 대한 기울기가 변경되어 돌입전류가 감소되어 정상작동이 보장될 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예들에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 차량의 팬모터에 대한 전류량을 제어하기 위해 발생되는 PWM 구동 신호의 듀티비를 1% 단위로 순차적으로 증가시켜서 10%가 되도록 제어함에 따라, 모터의 돌입 전류가 방지되어 모터의 안정된 구동이 가능함과 더불어, 돌입 전류에 의한 구동회로 소자의 파손을 미연에 방지할 수 있고, 차량의 전체적인 배터리 전원을 안정화시킬 수 있다는 효과를 갖게 된다.

Claims

차량의 팬모터에 대한 전류량을 제어하기 위해 PWM 구동신호를 발생하는 팬모터 구동회로의 제어방법에 있어서,

상기 PWM 구동신호의 현재의 듀티비 값과 새롭게 입력된 듀티비를 상호 비교하는 제1 단계와,

상기 현재 듀티비 값과 새로운 듀티비 값의 차이값이 '0'이 아닌 경우 현재의 듀티비 값과 새로운 듀티비 값의 차이값을 '10'으로 나눈 후, 현재의 듀티비 값과 새로운 듀티비 값의 차이값이 '10'으로 나뉘어져 산출된 값에 현재의 듀티비 값을 더하여 현재의 듀티비에 대해 특정 퍼센티지 단위로 듀티비를 변화시키기 위한 PWM 구동신호가 발생되도록 하는 제2 단계 및,

상기 듀티비에 대한 특정 퍼센티지 단위의 순차적인 듀티비의 변화 횟수가 목표치를 경과하면 해당 듀티비 변화치를 현재의 듀티비로 설정하지만, 상기 듀티비의 변화 횟수가 목표치를 경과하지 않는 경우에는 해당 듀티비의 변화치에 의해 설정된 현재의 듀티비를 근거로 상기 제2 단계의 과정을 반복적으로 수행하는 제3 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 팬모터 제어방법.
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제 1 항에 있어서,

상기 제3 단계에서, 상기 듀티비 변화 횟수의 목표치는 듀티비의 10%에 해당하는 10회인 것을 특징으로 하는 차량의 팬모터 제어방법.
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