KR101061775B1

KR101061775B1 - 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터 구동장치 및 구동방법

Info

Publication number: KR101061775B1
Application number: KR1020090030170A
Authority: KR
Inventors: 김형수; 김정대
Original assignee: (주)모토닉
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2011-09-05
Also published as: KR20100111793A

Abstract

ECU(Electronic Control Unit)로부터 전압을 입력받아 구동장치 내부의 CPU가 모터를 회전시키도록 제어함으로써 특정 구동 RPM이 아닌 무단제어로 연료를 공급하며, 모터 및 구동장치의 이상 유무를 진단하는 브러시형 직류 모터 구동장치 및 구동방법에 관한 것으로, 모터로 전압을 공급하는 전원회로, 상기 전원회로에서 상기 모터로 공급되는 전원을 검출하는 전압검출회로, 상기 모터의 구동 전류를 검출하는 전류검출회로, ECU로부터 일정 범위 내의 전압을 받고, 상기 전압검출회로 및 전류검출회로에서 검출된 전압 및 전류에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 제어수단을 포함하는 구성을 마련한다.

상기와 같은 브러시형 직류 모터 구동장치 및 구동방법을 이용하는 것에 의해, ECU로부터의 출력에 의해 모터를 무단 제어할 수 있어 연비를 개선할 수 있다.

모터, PWM, ELWPF, 브러시, 직류

Description

디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터 구동장치 및 구동방법{UNIT FOR DRIVING BRUSH DC MOTOR DIESEL VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터를 구동하는 구동장치 및 구동방법에 관한 것으로, 특히 ECU(Electronic Control Unit)로부터 전압을 입력받아 구동장치 내부의 CPU가 모터를 회전시키도록 제어함으로써 특정 구동 RPM이 아닌 무단제어로 연료를 공급하며, 모터 및 구동장치의 이상 유무를 진단하는 브러시형 직류 모터 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연료 펌프(Fuel Pump)는 연료 탱크에서 기화기 또는 인젝션 노즐(Injection Nozzle)까지 연료를 공급해주는 장치로써, 기화기식 기관에서는 주로 기계식 다이어프램 펌프(Diapram Pump)를 이용하며, 가솔린 분사식 기관에서는 전기 모터식 펌프(Electrical Motor Pump)를 이용한다.

여기서, 전기식 연료 펌프는 전기 모터식 연료 펌프를 이용하고 있는데, 이는 연료 기관이 요구하는 충분한 연료를 공급할 수 있으며, 회로 내의 잔압을 유지시켜주기 때문에, 점화 스위치가 작동되는 순간 연료를 공급할 수 있고, 이에 따라 베이퍼 록(Vaper Lock)에 강한 이점이 있다.

연료 기관에 연료가 공급될 때에는 엔진의 시동(Start) 상태인 경우, 시동 스위치에 의해 점화 스위치가 작동되며, 이에 따라 연료 기관이 동작한 이후에는 제어 유닛인 인터페이스 박스(Interface Box)에 의해 연료 펌프가 온/오프(On/Off) 제어된다.

상술한 인터페이스 박스로 점화 데이터 또는 회전수 데이터가 입력되지 않는 경우에는, 연료 펌프 모터를 정지시키며, 점화 데이터 또는 회전수 데이터가 입력되는 경우에는 모터 컨트롤러에서 연료 펌프 모터를 구동시켜 엔진으로 연료 공급 구동을 위한 제어를 시작한다.

도 1은 종래 기술에 따른 연료 펌프 모터 제어장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

이와 같은 종래의 연료 펌프 모터의 구동 장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, 전압 가변형 모터 제어 방식으로, FET로 3상 풀 브리지(3-Phase Full Bridge) 방식으로 이루어져 연료펌프를 회전시켜 주는 모터(1)를 구동시켜 주는 모터 구동부(11), 상기 모터 구동부(11)를 통하여 모터(1)의 로터 위치(각도)와 모터(1)에 공급되는 전류를 검출하고, 상기 모터 구동부(11)의 FET의 스위칭에 필요한 스위칭 신호를 전달하는 모터 컨트롤러(16), 차량의 ECU(3)로부터 구동 속도(예를 들어, 1~5속) 데이터를 인터페이스(15)를 통해 전달받아 구동 속도에 따라 입력된 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 상기 모터 컨트롤러(16)로부터 모터(1)의 회전속도 데이터를 받아 조정하여 아날로그의 DC 전압으로 변환하여 출력하는 MCU(14), 상기 MCU(14)에서 출력된 DC 전압을 PWM 신호로 변환하여 출력하는 PWM 컨트롤러(13), 차량의 전원부(5)로부터 공급받는 전압을 12V의 일정 전압으로 변환하여 출력하는 DC-DC 컨버터(18), 상기 DC-DC 컨버터(18)로부터 12V의 전압을 공급받아 상기 모터 구동부(11)의 FET 소자를 스위칭시켜 주는 구동 전원을 공급해 주는 스위칭 구동 전원 공급부(17), PWM 컨트롤러(13)에서 출력되는 PWM 신호를 이용하여 상기 전원부(5)로부터 공급받은 전원을 스위칭하여 출력되는 전력량을 조절하는 전력 변환부(12)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 연료 펌프 모터의 구동 장치(10)는 모터(1)를 구동시켜 주는 모터 구동부(11)에 공급되는 전력을 SMPS(Switching Mode Power Supply) 방식으로 변환하여 공급하기 때문에 응답 속도가 상대적으로 느려서 정밀한 제어가 어렵고, 전력 변환부(12)를 구성하는 SMPS 회로가 상대적으로 크고 무거운 트랜스를 필요로 하기 때문에 구동장치가 비대해지는 문제점을 안고 있다.

그리고, 모터 컨트롤러(16)는 상기 모터(1)의 로터 위치를 감지하고 로터가 회전할 수 있도록 3상으로 전류가 흐를 수 있는 길을 만들어주는 단순한 스위칭 역할을 하는데, 이 과정에서 제어 신호가 각 단계별로 전달될 때마다 조금씩 왜곡되어 느린 응답 속도와 편차를 수반하기 때문에 정확한 제어가 어렵다.

또, 종래 기술에 따른 연료 펌프 모터는 속도 제어에 따른 PWM 신호에 단순 비례하여 회전하기 때문에, 연료 펌프 모터의 구동 상태를 반영할 수 없었고, 이에 따라 연료 펌프 모터에 과부하가 걸리는 경우 연료 펌프 모터의 속도 감소 및 전류 소모량 증가와 같은 현상이 발생할 수 있으며, 연료 펌프 모터의 속도 감소가 발생하는 경우 이에 따른 피드백 제어가 이루어지지 않기 때문에, 속도 제어에 따라 요구되는 연료를 연료 기관으로 일정하게 공급시킬 수 없는 등의 문제점이 있었다.

또한, 종래에 사용되고 있는 PWM 제어 방식은 차량 속도 신호에 비례하는 PWM신호를 출력하면 DC 모터는 단순히 그에 맞는 속도로 회전을 하기 때문에 DC 모터에 부하가 걸리게 되면 속도가 감소하게 되며 전류 소모도 크게 되고, RPM을 따로 측정하지 않기 때문에 DC 모터의 회전속도를 알 수가 없어 일정한 속도를 유지할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, CAN 통신 라인에 고장이 발생한 경우에도, 엔진 클러치 및 변속기에 충분한 양의 작동유가 공급될 수 있는 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터를 구동하는 구동장치 및 구동방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 CAN 통신 타이밍 오류 및 통신 라인이 단절된 경우, 연결선을 통해 PWM 신호를 받아 구동할 수 있고, 연결선도 단절된 경우, 오일펌프 구동장치 내의 온도를 감지하여 BLDC 모터를 계속 구동할 수 있는 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터를 구동하는 구동장치 및 구동방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터를 구동하는 브러시형 직류 모터 구동장치는 모터로 전압을 공급하는 전원회로, 상기 전원회로에서 상기 모터로 공급되는 전원을 검출하는 전압검출회로, 상기 모터의 구동 전류를 검출하는 전류검출회로, ECU(Electronic Control Unit)로부터 일정 범위 내의 전압을 받고, 상기 전압검출회로 및 전류검출회로에서 검출된 전압 및 전류에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 브러시형 직류 모터 구동장치에 있어서, 상기 ECU에서 상기 제어수단으로 입력되는 전압은 직류 8~14V 인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 브러시형 직류 모터 구동장치에 있어서, 상기 제어수단은 상기 ECU으로부터의 직류 전압에 따라 상기 모터를 무단 제어하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 브러시형 직류 모터 구동장치에 있어서, 상기 제어수단은 A/D 컨버터와 메모리부를 포함하며, 상기 메모리부에는 미리 설정된 내부 DC 전압별/모터구동전류별 맵이 저장되어 있는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 브러시형 직류 모터 구동장치에 있어서, 상기 제어수단은 상기 내부 DC 전압별/모터구동전류별 맵에 따라 상기 모터를 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 브러시형 직류 모터 구동장치에 있어서, 상기 제어수단으 로부터의 PWM 출력신호에 따라 상기 모터를 구동하는 모터구동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 브러시형 직류 모터 구동장치에 있어서, 상기 모터 구동수단은 FET 소자로 구성된 3상 풀 브리지 회로와 상기 3상 풀 브리지 회로의 FET 소자를 구동시켜 주는 FET 구동회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 브러시형 직류 모터 구동장치에 있어서, 상기 제어수단은 상기 모터가 이상인 경우 제1의 주파수 신호를 상기 ECU로 출력하고, 상기 구동장치가 이상인 경우 제2의 주파수 신호를 상기 ECU로 출력하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 브러시형 직류 모터 구동장치에 있어서, 상기 제어수단은 상기 구동장치와 모터가 정상인 경우, 5Hz 주파수를 상기 ECU로 출력하며, 상기 제1의 주파수 신호는 8Hz 주파수이고, 상기 제2의 주파수 신호는 15Hz 주파수인 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 브러시형 직류 모터 구동장치에 있어서, 상기 모터는 디젤연료 차량의 연료공급 펌프용 모터인 것을 특징으로 한다.

또 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 브러시형 직류 모터 구동방법은 (a) 모터로 전압을 공급하는 단계, (b) 상기 모터로 공급되는 전원을 검출하는 단계, (c) 상기 모터의 구동 전류를 검출하는 단계, (d) 상기 단계 (b), (c)에서 검출된 전압 및 전류에 따라 CPU가 상기 모터의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터를 구동하는 구동장치 및 구동방법에 의하면, ECU로부터의 출력에 의해 모터를 무단 제어할 수 있어 연비를 개선할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또 본 발명에 따른 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터를 구동하는 구동장치 및 구동방법에 의하면, 자가 진단을 통해 모터 및 구동장치의 이상 유무를 사용자에게 통지하므로, 모터 또는 구동장치에 의한 사고를 미연에 방지할 수 있다는 효과도 얻어진다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.

또한, 본 발명의 설명에 있어서는 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터 구동장치를 개략적으로 도시한 블록구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터 구동장치(100)는 차량전원(5)으로부터 공급된 전원을 모터(1)와 구동장치의 각각의 구성 요소로 출력하는 전원회로(101), 상기 전원회로(101)에서 상기 모터(1)로 공급되는 전원을 검출하는 전압검출회로(102), 제어수단인 CPU(103), 상기 제어수단(103)으로부터의 PWM 출력신호에 따라 상기 모터(1)를 구동하는 구동수단과 상기 모터의 구동 전류를 검출하는 전류검출회로(106)를 포함하여 이루어진다.

또 상기 구동수단은 FET 소자로 구성된 3상 풀 브리지 회로(105)와 상기 3상 풀 브리지 회로(105)의 FET 소자를 구동시켜 주는 FET 구동회로(104)를 포함한다.

상기 전원회로(101)는 EMC(electromagnetic compatibility Filter)노이즈 감소를 위한 EMC 필터, 정전압 레귤레이터를 포함하여 구성되며, 차량의 배터리(BATT) 공급 전원(5)을 받아 정전압 레귤레이터를 거쳐 모터(1)와 구동장치의 각각의 구성 요소로 출력한다.

CPU(103)는 A/D 컨버터와 메모리부를 포함하며, ECU(Electronic Control Unit : 30)로부터 일정 범위의 DC 전압(예 : 8~14V DC)을 받고, 상기 전압검출회로 및 전류검출회로에서 검출된 전압 및 전류에 따라 상기 모터를 무단제어한다.

즉, 디젤 차량의 ECU(30)에서 8~14V DC를 보내면 CPU(103)는 A/D 컨버터를 통해 입력받고 메모리부에 저장된 내부 DC 전압별/모터구동전류별 맵(MAP)을 이용하여 PID(Proportional Integral Derivative)제어 알고리즘에 따라 PWM 듀티(DUTY : %)를 계산하여 FET 구동회로(104)로 전달한다. 모터(1)의 전원은 전원회로(101)를 통해 항상 일정한 전압이 전달되고 있으며, FET 구동 신호에 따라 모터 의 RPM을 변화하게 된다. 따라서 ECU(30)는 DC 전압을 통해 구동장치(100)를 무단으로 제어하여 연료를 공급하게 한다.

이때, CPU(103)의 내부 제어 주기(Control Interval)는 종래의 일정한 시간 간격을 갖는 방식이 아닌, 시변(Time-Variant) 방식이며, 이는 모터(1)의 속도와 반비례한다.

즉, 모터(1)의 속도가 느리면 제어 주기는 길어지고, 모터(1)의 속도가 빨라지면 제어 주기는 짧아지는 것이며, 이는 모터(1)의 속도에 맞추어 최적의 시기에 모터(1)의 속도를 조절할 수 있도록 제어함으로써, 종래의 제어 방식과는 달리 응답성 및 정밀성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 CPU(103)는 모터(1)의 현재 회전수가 목표 회전수에 도달할 수 있도록, PID(Proportional Integral Derivative) 제어를 통하여 피드백 제어를 실시한다.

여기서, PID 제어는 제어 변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 계통의 출력이 기준 전압을 유지하도록 하는 피드백 제어의 일종으로서, P 제어(비례)는 기준 신호와 현재 신호 사이의 오차 신호에 적당한 비례 상수 이득을 곱하여 제어 신호를 만들고, I 제어(비례 적분)는 오차 신호를 적분하여 제어 신호를 만드는 적분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결해 사용하며, D 제어(비례 미분)는 오차 신호를 미분하여 제어 신호를 만드는 미분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결하여 사용하는 제어 방법이다.

따라서, CPU(103)는 상기 PID 제어를 통하여 증가되거나 또는 감소되도록 산 출된 PWM 듀티를 이용하여, 모터(1)가 목표 회전수에 도달하도록 피드백 제어를 실시함으로써, 더욱 정확한 제어를 가능하게 하며, 상기 PID 제어 수식 및 그래프는 하기에서 설명하도록 한다.

또 CPU(103)는 상기 3상 풀 브리지 회로(105)를 통하여 모터(1)를 제어하도록, PWM 신호를 상기 FET 구동회로(104)로 출력한다.

상기 3상 풀 브리지 회로(105)는 상기 PWM 신호가 출력 또는 단속되도록 구비되는 스위칭 회로로서, 모터(1)를 구동시키는 FET 소자로 구성된다.

또한, 상기 3상 풀 브리지 회로(105)의 하이 사이드(High Side) 및 로우 사이드(Low Side)에는 모두 N 채널 MOSFET을 이용하는데, 그 이유는 상기 FET 구동회로(104)가 상기 FET 소자를 턴 온/턴 오프시키는 게이트 드라이버(Gate Driver)와 통합된 소자이기 때문에, 상기 소자의 적용으로 인해 P/N 채널 MOSFET이 적용되는 것이 아니라, N 채널 MOSFET 만이 이용되는 것이다.

여기서, N 채널 MOSFET을 구동하기 위해 상기 FET 구동회로(104)는 상기 게이트 드라이버와 함께, 충전 펌프(Charge Pump)가 내장되어 신뢰성을 향상시키도록 구성된다.

따라서, 상기 CPU(103)에서 출력된 PWM 신호가 3상 풀 브리지 회로(105)의 스위칭 신호에 의해 모터(1)로 전달되게 되고, 상기 모터(1)는 3 상(U, V, W) 라인을 통하여 목표 회전수에 도달하도록 회전하게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터 구동장치(100) 의 PID 제어를 도시한 도이고, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전류검출회로(106)에서 모터의 구동전류를 검출하면, 상기 CPU(103)은 모터(1)의 목표 회전수(기준값)와 비교한다.

따라서, 목표 회전수(기준값)와 실제 회전수(실제값)의 차이, 즉 오차를 PID 제어의 입력값(E(n))으로 하여 비례 이득(K_P), 적분 이득(K_I), 미분 이득(K_D)을 각각 계산하여 오차 보정을 위한 출력값(Y(n))이 산출된다.

상기 PID 제어에 대한 수식은 하기 수학식 1과 같다.

여기서, CPU(103)는 예를 들어 상기 모터(1)의 목표 RPM과 실제 RPM의 오차가 30% 이상인 경우, 상기 모터(1)의 3상 라인이 개방 또는 단락된 것으로 판단한다.

도 4는 도 3의 PID 제어에서 모터 속도에 따른 샘플링 시간을 도시한 그래프이다. 도 4의 PID 제어는 시변 시스템(Time-Variant)으로 구동된다.

즉, 샘플링 시간(Ts)을 모터(1)의 속도에 따라 변화시켜 응답 특성 및 RPM 오차를 개선하기 위해서이다.

따라서, 동일한 샘플링 속도로 가정하면, Kp가 모터(1)의 RPM에 따라 변화시키는 것과 유사하며, 최초 구동시에는 기 설정된 PMW 듀티(%)로 모터(1)를 구동시 키고, CPU(103)는 모터(1)의 목표 회전수와 현재 RPM과 비교하여 오차(E(n))를 계산한다.

이때, 상기 오차(E(n))를 Kp(P 이득)으로 나누고, E(n)/Kp 값을 모터(1)가 가속되고 있는 구간에서는 가산하고, 모터(1)가 감속되고 있는 구간에서는 감산하며, 상기 P 이득은 예를 들어 디폴트로 250으로 설정한다.

따라서, 모터(1)의 PWM 신호는 하기와 같은 수학식 2로 정의될 수 있다.

모터구동 PMW 신호 = 현재 PWM 듀티(%) ± ( 오차(E(n)) ÷ P 이득(Kp))

여기서, 모터(1)가 가속될 때, PWM 듀티(%)가 최고값(Max Limit) 이상인 경우, PWM 듀티(%)는 최고 제한값으로 고정하며, PWM 듀티(%)가 최저값(Min Limit) 이하인 경우, PWM 듀티(%)는 최저 제한값으로 고정하여 그 범위를 벗어나지 않도록 한다.

단, 모터(1)가 감속될 때, 서서히 감속시키기 위해 모터(1)의 목표 회전수의 10% 이내로 현재 모터(1)의 속도가 도달하면, P 이득(Kp)을 다른 값(예, 800)으로 바꾸어 나누어준다.

즉, P 이득은 모터(1)가 감속될 때, 또는 현재 모터(1)의 속도가 모터(1)의 목표 속도의 10% 이내이면 P 이득을 변경하여 나누어주어 모터(1)의 속도가 비선형적으로 변하지 않도록 한다.

다음에 도 5에 따라 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터의 구동 및 구동장치의 이상 유무를 진단하는 방법을 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터 진단방법을 설명하는 흐름도이다.

먼저 차량 전원(5)으로부터 구동장치(100)의 전원회로(101)로 전원이 공급된다(S10).

다음에 전압검출회로(102)와 전류검출회로(106)를 이용하여 모터(1)에 인가되는 전압과 전류를 검출한다(S20,S30).

또한 CPU(103)는 차량 ECU(30)으로부터의 직류 전압에 따라 FET 구동회로(104)로 PWM 신호를 출력한다. 즉, CPU(103)는 전압검출회로(102)와 전류검출회로(106)에서 검출된 전압 및 전류를 이용하여 메모리부에 미리 설정된 DC 전압별/모터구동전류별 맵을 이용하여 모터 구동에 필요한 PWM신호를 출력한다(S40).

이때, 만약 DC 전압별/모터구동전류별 맵에서 전압이 일정한 상태에서 전류가 맵을 벗어나 'Max Limit'값을 일정 시간 넘게 되면(S50), 모터(1)의 이상으로 판단하여 미리 설정된 제 1의 주파수 신호로 자가진단신호를 ECU(30)로 출력한다(S60), 이에 따라 ECU(30)는 통상의 경보수단을 통해 사용자에게 모터(1)의 이상을 통지한다(S70).

또한 상기 단계S50에서, 'Max Limit'값이 일정 시간을 넘지 않으면, 전류가 맵을 벗어나 'Min Limit'값을 일정 시간 넘게 되는지 판단한다(S80).

상기 단계 S80에서 'Min Limit'값이 일정 시간을 넘으면, 구동장치(100)의 이상으로 판단하여 제2의 주파수로 자가진단신호를 ECU(30)로 출력한다(S90), 이에 따라 ECU(30)는 통상의 경보수단을 통해 사용자에게 구동장치(100)의 이상을 통지한다(S100).

즉 예를 들어, 디젤 차량용 구동장치의 동작 전류가 0~20A일 경우, 본 발명에 있어서는 안전(SAFETY) 기능으로 상기에서 설명한 바와 같이, 전류가 맵을 벗어나 'Max Limit'값에 도달하기 전 'Max Limit'값보다 낮은 값의 미리 설정된 과전류 한계 값(예를 들어, 15A) 보다 일정 시간(예를 들어, 100msec) 넘게 되면, 과전류 검출로 판단하여 CPU(103)는 FET구동회로(104)로 출력되는 PWM 신호의 DUTY를 줄이게 된다.

이때 전류가 과전류 한계 값(예를 들어, 15A) 보다 낮게 되어 정상적인 맵 내부에 들어오게 되면, CPU(103)는 정상적인 맵에 의한 제어로 복귀한다.

CPU(103)는 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어 5Hz의 구형파 주파수신호를 출력하여 모터(1) 및 구동장치(100)가 정상임을 ECU(30)에게 전달한다.

그리고, CPU(103)는 'Max Limit'값(예를 들어, 18A)을 일정 시간(예를 들어, 1000msec) 넘게 되면, 모터(1)의 이상으로 판단하여 도 7에 도시된 바와 같이, 제1의 주파수로서 예를 들어 8Hz의 구형파 주파수신호를 생성하여 ECU(30)로 출력하면, ECU(30)는 모터(1)의 이상을 사용자에게 통지한다.

또한, CPU(103)는'Min Limit'값(예를 들어, 1A)이 일정 시간(예를 들어, 2000msec)을 넘으면, 구동장치(100)의 이상으로 판단하여 도 8에 도시된 바와 같 이, 제2의 주파수로서 예를 들어 15Hz의 구형파 주파수신호를 생성하여 ECU(30)로 출력하면, ECU(30)는 구동장치(100)의 이상을 사용자에게 통지한다.

한편 모터(1)과 구동장치(100) 둘 다 고장인 경우에는 8Hz와 15Hz의 주파수의 구형파를 교대로 출력하여 ECU(30)가 모터(1)와 구동장치(100)가 둘 다 고장임을 사용자에게 통지하는 구성으로 할 수 있다.

상술한 과전류 한계값은 구동장치가 이상이 없는 범위 내에서 내구성을 확보하기 위해 일정한 전류 이하로 동작하도록 하는 값이고, 'Max Limit' 값은 모터 또는 모터부의 단락, 단선에 의해 이상 발생을 감지하도록 하는 값이며, 'Min Limit' 값은 구동장치 내부의 회로 일부 또는 IC 이상 발생을 감지하도록 하는 값이다.

한편, 시간의 경우 과전류 한계 값은 비교적 빠른 시간(예를 들어, 100msec) 안에 판단하여 구동장치를 보호해야 하며, 'Max Limit'은 확실히 모터부에 이상이 있는지 없는지 판단하기 위한 충분한 시간(예를 들어, 1000msec)을 가지며, 'Min Limit'은 전류가 거의 흐르지 않기 때문에 비교적 긴 시간(예를 들어, 2000msec) 동안 판단을 하여 구동장치의 이상 유무를 판단한다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

도 1은 종래 기술에 따른 연료 펌프 모터 제어장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터 구동장치를 개략적으로 도시한 블록구성도,

도 3은 본 발명에 따른 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터 구동장치의 PID 제어를 도시한 도,

도 4는 도 3의 PID 제어에서 모터 속도에 따른 샘플링 시간을 도시한 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 디젤 연료 차량의 브러시형 직류 모터 진단방법을 설명하는 흐름도,

도 6은 모터와 구동장치가 정상을 나타내는 신호파형,

도 7은 모터의 이상을 나타내는 신호파형,

도 8은 구동장치의 이상을 나타내는 신호파형.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 브러시형 직류 모터 구동장치

10l : 전원회로 102 : 전압검출회로

103 : CPU 104 : FET 구동회로

105 : 3상 풀 브리지 회로 106 : 전류검출회로

Claims

모터(1)로 전압을 공급하는 전원회로(101),

상기 전원회로(101)에서 상기 모터(1)로 공급되는 전원을 검출하는 전압검출회로(102),

상기 모터(1)의 구동 전류를 검출하는 전류검출회로(106),

ECU(Electronic Control Unit:30))로부터 일정 범위 내의 전압을 받고, 상기 전압검출회로(102) 및 전류검출회로(106)에서 검출된 전압 및 전류에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 제어수단(103)을 포함하고,

상기 제어수단(103)은 상기 모터(1)가 이상인 경우 제1의 주파수 신호를 상기 ECU(30)로 출력하고, 구동장치(100)가 이상인 경우 제2의 주파수 신호를 상기 ECU로 출력하는 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터 구동장치.
제1항에 있어서,

상기 ECU(30)에서 상기 제어수단(103)으로 입력되는 전압은 직류 8~14V 인 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터 구동장치.
제2항에 있어서,

상기 제어수단(103)은 상기 ECU(30)로부터의 직류 전압에 따라 상기 모터를 무단 제어하는 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터 구동장치.
제1항에 있어서,

상기 제어수단(103)은 A/D 컨버터와 메모리부를 포함하며,

상기 메모리부에는 미리 설정된 내부 DC 전압별/모터구동전류별 맵이 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터 구동장치.
제4항에 있어서,

상기 제어수단(103)은 상기 내부 DC 전압별/모터구동전류별 맵에 따라 상기 모터를 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터 구동장치.
제1항에 있어서,

상기 제어수단(103)으로부터의 PWM 출력신호에 따라 상기 모터를 구동하는 모터구동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터 구동장치.
제6항에 있어서,

상기 모터 구동수단은 FET 소자로 구성된 3상 풀 브리지 회로(105)와

상기 3상 풀 브리지 회로(105)의 FET 소자를 구동시켜 주는 FET 구동회로(104)를 포함하는 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터 구동장치.
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제1항에 있어서,

상기 제어수단(103)은 상기 구동장치(100)와 모터(1)가 정상인 경우, 5Hz 주파수를 상기 ECU(30)로 출력하며,

상기 제1의 주파수 신호는 8Hz 주파수이고,

상기 제2의 주파수 신호는 15Hz 주파수인 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터 구동장치.
제1항 내지 제 7항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 모터(1)는 디젤연료 차량의 연료공급 펌프용 모터인 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터 구동장치.
(a) 모터(1)로 전압을 공급하는 단계,

(b) 상기 모터(1)로 공급되는 전원을 검출하는 단계,

(c) 상기 모터(1)의 구동 전류를 검출하는 단계,

(d) 상기 단계 (b), (c)에서 검출된 전압 및 전류에 따라 CPU(103)가 상기 모터(1)의 구동을 제어하는 단계,

(e) 상기 모터(1)가 이상인가 구동장치가 이상인가 진단하는 단계를 포함하고,

상기 단계 (e)에서 상기 모터(1)가 이상인 경우, 상기 CPU(103)는 제1의 주파수 신호를 ECU(30)로 출력하고, 구동장치(100)가 이상인 경우, 상기 CPU(103)는 제2의 주파수 신호를 상기 ECU(30)로 출력하는 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터 구동방법.
제11항에 있어서,

상기 단계 (d)에서 상기 제어는 상기 모터(1)를 무단 제어하는 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터 구동방법.
제12항에 있어서,

상기 단계 (d)에서 상기 제어는 CPU(103)의 내부 DC 전압별/모터구동전류별 맵에 따라 상기 모터(1)를 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 브러시형 직류 모터 구동방법.
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