KR101042151B1 - 전류-오버슈트가 방지되는 차량용 팬-모터 제어 방법 - Google Patents

전류-오버슈트가 방지되는 차량용 팬-모터 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 차량용 팬-모터의 현재 속도에 상응하는 현재 듀티 값이 목표 듀티 값에 도달하도록 상기 팬-모터의 속도를 제어하는 차량용 팬-모터 제어 방법으로서, 단계들 (a) 내지 (e)를 포함한다. 단계 (a)에서는, 팬-모터의 현재 속도에 상응하는 현재 듀티 값이 연산된다. 단계 (b)에서는, 목표 듀티 값과 현재 듀티 값의 차이가 연산된다. 단계 (c)에서는, 목표 듀티 값과 현재 듀티 값의 차이가 설정 값을 초과하는 경우, 팬-모터의 속도 변화 주기가 기준 변화 주기로 설정된다. 단계 (d)에서는, 목표 듀티 값과 현재 듀티 값의 차이가 설정 값 이하인 경우, 팬-모터의 속도 변화 주기가 기준 변화 주기보다 긴 지연 변화 주기로 설정된다. 단계 (e)에서는, 설정된 속도 변화 주기에 따라 팬-모터 구동 신호가 출력된다.

Description

전류-오버슈트가 방지되는 차량용 팬-모터 제어 방법{Method of controlling fan-motor for vehicles wherein current-overshoot is prevented}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 팬-모터의 제어 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 팬-모터 제어부의 입력 및 출력 제어 신호들의 파형의 예를 보여주는 타이밍도이다.
도 3은 도 2의 출력 제어 신호에 따른 구동 전류의 파형의 예를 보여주는 타이밍도이다.
도 4는 도 1의 팬-모터 제어부의 동작 알고리듬을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 목표 듀티 값과 현재 듀티 값의 차이에 따라 다르게 설정되는 속도 변화 주기의 예를 보여주는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
F...냉각 팬, M...팬-모터,
10...주 제어부, 11...압축기-압력 검출기,
13...냉각수-온도 검출기, 14...팬-모터 제어부,
15...구동 전류 검출기, 16...주행-속도 검출기,
17...팬-모터 제어부,
VIN...팬-모터 제어부로의 입력 제어 신호,
VOUT...팬-모터 제어부로부터의 출력 제어 신호,
IUL...구동 전류의 상한 값.
본 발명은, 차량용 팬-모터 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차량의 냉각-팬을 구동하는 차량용 팬-모터 제어 방법에 관한 것이다.
차량의 냉각-팬은 차량의 엔진 온도 예를 들어, 냉각수 온도에 따라 수시로 구동되어 엔진-라디에이터 등으로의 송풍을 수행한다. 이와 같은 냉각-팬을 구동하는 종래의 차량용 팬-모터의 구동 시스템 예를 들어, 미국 특허 제6,603,277호에 의하면, 팬-모터의 구동이 정밀하게 수행될 수 있다.
한편, 종래의 차량용 팬-모터 제어 방법에 의하면, 팬-모터의 구동 전류의 오버슈트(overshoot)를 방지하기 위하여 팬-모터로의 인가 전압이 목표 구동 전압까지 점진적으로 상승된다. 여기에서, 구동 전류의 오버슈트(overshoot)란, 구동 전류의 상한 값을 초과하는 전류를 의미한다. 하지만, 팬-모터로의 인가 전압이 목표 구동 전압까지 점진적으로 상승됨에도 불구하고, 상기 오버슈트(overshoot)가 발생되고, 이로 인하여 팬-모터로의 인가 전압이 차단되어야만 하는 문제점이 있다. 따라서, 구동 전류의 오버슈트(overshoot)로 인하여 차량의 엔진이 과열될 수 있는 위험성이 있다.
본 발명의 목적은, 차량용 팬-모터의 구동 전류의 오버슈트(overshoot)를 보다 완벽하게 방지할 수 있게 함에 따라, 구동 전류의 오버슈트(overshoot)로 인하여 팬-모터로의 인가 전압이 차단되어 차량의 엔진이 과열될 수 있는 위험성을 제거할 수 있는 차량용 팬-모터 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 차량용 팬-모터의 현재 속도에 상응하는 현재 듀티 값이 목표 듀티 값에 도달하도록 상기 팬-모터의 속도를 제어하는 차량용 팬-모터 제어 방법으로서, 단계들 (a) 내지 (e)를 포함한다. 단계 (a)에서는, 상기 팬-모터의 현재 속도에 상응하는 현재 듀티 값이 연산된다. 단계 (b)에서는, 상기 목표 듀티 값과 상기 현재 듀티 값의 차이가 연산된다. 단계 (c)에서는, 상기 목표 듀티 값과 상기 현재 듀티 값의 차이가 설정 값을 초과하는 경우, 상기 팬-모터의 속도 변화 주기가 기준 변화 주기로 설정된다. 단계 (d)에서는, 상기 목표 듀티 값과 상기 현재 듀티 값의 차이가 설정 값 이하인 경우, 상기 팬-모터의 속도 변화 주기가 상기 기준 변화 주기보다 긴 지연 변화 주기로 설정된다. 단계 (e)에서는, 설정된 속도 변화 주기에 따라 팬-모터 구동 신호가 출력된다.
본 발명의 상기 제어 방법에 의하면, 현재 듀티 값이 목표 듀티 값에 근접되는 시점으로부터 속도 변화 주기가 길어짐에 의하여 속도 변화율이 낮아진다. 이에 따라, 팬-모터의 구동 전류의 오버슈트(overshoot)가 보다 완벽하게 방지될 수 있음에 따라, 구동 전류의 오버슈트(overshoot)로 인하여 팬-모터로의 인가 전압이 차단되어 차량의 엔진이 과열될 수 있는 위험성이 제거될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 상세히 설명된다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 팬-모터(M)의 제어 시스템은 주 제어부(10), 압축기-압력 검출기(11), 냉각수-온도 검출기(13), 팬-모터 제어부(14), 팬-모터(M), 구동 전류 검출기(15), 주행-속도 검출기(16) 및 에어콘-동작 검출기(17)를 포함한다.
압축기-압력 검출기(11)는 차량의 에어콘에 포함된 압축기의 압력을 검출하여, 압축기-압력 데이터를 주 제어부(10) 예를 들어, 엔진 제어 소자에 입력시킨다. 냉각수-온도 검출기(13)는 엔진 냉각수의 온도를 검출하여 냉각수-온도 데이터를 주 제어부(10)에 입력시킨다. 주행-속도 검출기(16)는 차량의 주행 속도를 검출하여 차량 속도 데이터를 주 제어부(10)에 입력시킨다. 에어콘-동작 검출기(17)는 차량의 에어콘의 온(On) 또는 오프(Off) 여부를 검출하여 그 결과를 주 제어부(10)에 입력시킨다.
주 제어부(10)는 에어콘의 압축기 압력, 냉각수 온도, 주행 속도, 및 에어콘의 온(On) 또는 오프(Off) 여부에 따라 팬-모터(M)의 목표 속도에 상응하는 목표 듀티 값(DG)을 팬-모터 제어부(14)로 출력한다. 참고로, 압축기의 압력이 높아질수록 엔진의 부하율이 높아져서 엔진의 온도가 상승하므로, 상기 목표 듀티 값(DG)은 압축기의 압력에 비례한다. 또한, 차량의 냉각수 온도는 엔진의 온도와 비례하므 로, 상기 목표 듀티 값(DG)은 압축기의 압력에 비례한다. 한편, 차량의 주행 속도는 자연 공냉력에 비례하므로, 상기 목표 듀티 값(DG)은 차량의 주행 속도에 반비례한다.
냉각 팬(F)은 팬-모터(M)의 구동에 따라 회전한다. 구동 전류 검출기(15)는 팬-모터 제어부(14)를 통하여 팬-모터(M)에 흐르는 구동 전류를 검출하여 구동 전류 데이터(DC)를 주 제어부(10)에 입력시킨다.
팬-모터 제어부(14) 예를 들어, 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation) 제어부는, 팬-모터(M)의 현재 속도에 상응하는 현재 듀티 값(DC)이 목표 듀티 값(DG)에 도달하도록 팬-모터 구동 신호(SD)를 팬-모터(M)에 주기적으로 인가한다. 이 팬-모터 제어부(14)의 제어 알고리듬은 도 2 내지 5를 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 2는 도 1의 팬-모터 제어부(14)의 입력 및 출력 제어 신호들(VIN,VOUT)의 파형의 예를 보여준다. 도 3은 도 2의 출력 제어 신호(VOUT)에 따른 팬-모터(도 1의 M)의 구동 전류의 파형의 예를 보여준다. 도 3에서 참조 부호 IUL은 구동 전류의 상한 값을 가리킨다. 도 1 내지 3을 참조하여, 팬-모터 제어부(14)의 제어 알고리듬을 설명하면 다음과 같다.
t1 시점에서 주 제어부(10)로부터 팬-모터 제어부(14)로 입력되는 목표 듀티 값(DG)이 0 퍼센트(%)에서 100 퍼센트(%)로 상승한다. 이 경우, 목표 듀티 값(DG) 과 구동 전류 데이터(DC)의 현재 듀티 값의 차이가 설정 값 10 퍼센트(%)를 초과하는 시간(t2 ~ t3)에서, 팬-모터 구동 신호(SD)의 출력 듀티 값은 0 퍼센트(%)부터 90 퍼센트(%)까지 주기적으로 상승하되, 기준 변화 주기 예를 들어, 133 밀리-초(ms)마다 1 퍼센트(%)씩 상승한다. 다음에, 목표 듀티 값(DG)과 구동 전류 데이터(DC)의 현재 듀티 값의 차이가 설정 값 10 퍼센트(%) 이하인 시간(t3 ~ t4)에서, 팬-모터 구동 신호(SD)의 출력 듀티 값은 90 퍼센트(%)부터 100 퍼센트(%)까지 주기적으로 상승하되, 상기 기준 변화 주기보다 긴 지연 변화 주기 예를 들어, 200 밀리-초(ms)마다 1 퍼센트(%)씩 상승한다.
즉, 구동 전류 데이터(DC)의 현재 듀티 값이 목표 듀티 값(DG)에 근접되는 시점으로부터 속도 변화 주기가 길어짐에 의하여 속도 변화율이 낮아진다. 이에 따라, 팬-모터(M)의 구동 전류의 오버슈트(overshoot)가 보다 완벽하게 방지될 수 있음에 따라(도 3 참조), 구동 전류의 오버슈트(overshoot)로 인하여 팬-모터(M)로의 인가 전압이 차단되어 차량의 엔진이 과열될 수 있는 위험성이 제거될 수 있다.
다음에, t5 시점에서 주 제어부(10)로부터 팬-모터 제어부(14)로 입력되는 목표 듀티 값(DG)이 100 퍼센트(%)에서 0 퍼센트(%)로 하강한다. 이 경우, 목표 듀티 값(DG)과 구동 전류 데이터(DC)의 현재 듀티 값의 차이가 설정 값 10 퍼센트(%)를 초과하는 시간(t6 ~ t7)에서, 팬-모터 구동 신호(SD)의 출력 듀티 값은 100 퍼센 트(%)부터 10 퍼센트(%)까지 주기적으로 하강하되, 기준 변화 주기 예를 들어, 133 밀리-초(ms)마다 1 퍼센트(%)씩 하강한다. 다음에, 목표 듀티 값(DG)과 구동 전류 데이터(DC)의 현재 듀티 값의 차이가 설정 값 10 퍼센트(%) 이하인 시간(t7 ~ t8)에서, 팬-모터 구동 신호(SD)의 출력 듀티 값은 10 퍼센트(%)부터 0 퍼센트(%)까지 주기적으로 하강하되, 상기 기준 변화 주기보다 긴 지연 변화 주기 예를 들어, 200 밀리-초(ms)마다 1 퍼센트(%)씩 하강한다.
도 4는 도 1의 팬-모터 제어부(14)의 동작 알고리듬을 보여준다. 도 5는 목표 듀티 값(DG)과 상기 현재 듀티 값(DC)의 차이에 따라 다르게 설정되는 속도 변화 주기의 예를 보여준다. 도 1, 4, 및 5를 참조하여, 팬-모터 제어부(14)의 동작 알고리듬을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 팬-모터 제어부(14)는 구동 전류 검출기(15)로부터의 구동 전류 데이터(DC)를 사용하여 현재 듀티 값을 연산한다(단계 S1). 다음에, 팬-모터 제어부(14)는 주 제어부(10)로부터의 목표 듀티 값(DG)과 구동 전류 데이터(DC)의 현재 듀티 값의 차이를 연산한다(단계 S2).
다음에, 팬-모터 제어부(14)는 목표 듀티 값(DG)과 구동 전류 데이터(DC)의 현재 듀티 값의 차이와 설정 값을 비교한다(단계 S3). 여기에서, 목표 듀티 값이 100 퍼센트(%)인 경우에 상기 설정 값은 5 내지 20 퍼센트(%)의 범위에 포함되는 것이 바람직하다. 본 실시예의 경우, 10 퍼센트(%)로 설정된다.
다음에, 팬-모터 제어부(14)는, 목표 듀티 값(DG)과 구동 전류 데이터(DC)의 현재 듀티 값의 차이가 설정 값을 초과하는 경우, 팬-모터(M)의 속도 변화 주기를 기준 변화 주기 예를 들어, 133 밀리-초(ms)로 설정한다(단계들 S3 및 S4). 한편, 팬-모터 제어부(14)는, 목표 듀티 값(DG)과 구동 전류 데이터(DC)의 현재 듀티 값의 차이가 설정 값 10 퍼센트(%) 이하인 경우, 팬-모터(M)의 속도 변화 주기를 기준 변화 주기보다 긴 지연 변화 주기 예를 들어, 200 밀리-초(ms)로 설정한다(단계들 S3 및 S5). 여기에서, 지연 변화 주기가 기준 변화 주기의 1.3 내지 2.3 배인 것이 바람직하다.
다음에, 팬-모터 제어부(14)는 , 설정된 속도 변화 주기에 따라 팬-모터 구동 신호를 출력한다(단계 S6, 도 2 및 도 5 참조).
상기 단계들 S1 내지 S6은 반복 수행된다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 팬-모터 제어 방법에 의하면, 현재 듀티 값이 목표 듀티 값에 근접되는 시점으로부터 속도 변화 주기가 길어짐에 의하여 속도 변화율이 낮아진다. 이에 따라, 팬-모터의 구동 전류의 오버슈트(overshoot)가 보다 완벽하게 방지될 수 있음에 따라, 구동 전류의 오버슈트(overshoot)로 인하여 팬-모터로의 인가 전압이 차단되어 차량의 엔진이 과열될 수 있는 위험성이 제거될 수 있다.
본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 첨부된 청구범위에 정의된 발명의 사상 및 범위 내에서 당업자에 의하여 변형 및 개량이 가능하다.

Claims (4)

  1. 차량용 팬-모터의 현재 속도에 상응하는 현재 듀티 값이 목표 듀티 값에 도달하도록 상기 팬-모터의 회전 속도를 제어하는 차량용 팬-모터 제어 방법에 있어서,
    (a) 상기 팬-모터의 현재 속도에 상응하는 현재 듀티 값을 연산하는 단계,
    (b) 상기 목표 듀티 값과 상기 현재 듀티 값의 차이를 연산하는 단계,
    (c) 상기 목표 듀티 값과 상기 현재 듀티 값의 차이가 설정 값을 초과하는 경우, 상기 팬-모터의 속도 변화 주기를 기준 변화 주기로 설정하는 단계;
    (d) 상기 목표 듀티 값과 상기 현재 듀티 값의 차이가 설정 값 이하인 경우, 상기 팬-모터의 속도 변화 주기를 상기 기준 변화 주기보다 긴 지연 변화 주기로 설정하는 단계; 및
    (e) 설정된 속도 변화 주기에 따라 팬-모터 구동 신호를 출력하는 단계를 포함한 차량용 팬-모터 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계 (c) 및 (d)에서,
    상기 목표 듀티 값이 100 퍼센트(%)인 경우에 상기 설정 값이 5 내지 20 퍼센트(%)의 범위에 포함되는 팬-모터 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계들 (a) 내지 (e)가 반복 수행되는 팬-모터 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 단계 (c) 내지 (e)에서,
    상기 지연 변화 주기가 상기 기준 변화 주기의 1.3 내지 2.3 배인 팬-모터 제어 방법.
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