KR101161044B1 - 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팬 모터가 작동 도중 전류 값이 변화되더라도 변화된 전류에 맞게 과전류 판단 기준을 변화시켜 팬 모터의 구동환경 변화에 따른 대응을 용이하게 한 전류감지를 이용한 팬 모터 구동 제어방법에 관한 것으로서;

전원이 인가되면 제어조건별 세팅전류 값을 초기화하는 제1단계와; ECU의 입력듀티와 인가전압 및 내부온도를 각각 확인하고 해당 조건에 따르는 세팅전류 값을 인가하여 팬 모터를 작동시키는 제2단계와; 세팅전류 값과 실제 팬 모터에 흐르는 모터전류 값을 각각 확인하는 제3단계와; 안전율을 감안한 세팅전류 값과 모터전류 값을 비교하여 모터전류 값이 크면 과전류로 판단하고 그렇지 않으면 과전류가 아닌 것으로 판단하여 세팅전류 값을 업데이트 한 후 제2단계로 피드백시키는 제4단계와; 상기 제4단계에서 과전류로 판단된 경우 과전류 제어를 통해 팬 모터를 정지시키고 일정시간이 경과되면 제2단계로 피드백시키는 제5단계를 포함한다.

상기한 본 발명은, 작동중에 측정되는 모터전류 값을 이용하여 세팅전류 값을 지속적으로 변화시키게 되므로, 이러한 학습효과를 이용하여 팬 모터의 작동전류 값이 변화되더라도 그로 인한 과전류 제어의 오류를 방지할 수 있다.

팬 모터, 피드백, 과전류, 세팅전류, 모터전류, 구속전류, 학습, 업데이트

Description

전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법 {Fan Motor Driving Control Method By Current Sensing}

도 1은, 일반적인 팬 모터 구동 제어방법이 도시된 순서도.

도 2는, 본 발명이 적용되는 팬 모터 구동회로가 도시된 블록 다이어그램.

도 3은, 본 발명에 의한 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법이 도시된 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 제어부 11: 팬 모터(Fan Motor)

12: 구동 드라이브(Drive) 13: 전류감지부

14: A/D 컨버터(Converter) 15: 배터리(Battery)

본 발명은 팬 모터(Fan Motor)에 흐르는 전류 값을 감지하여 과전류로 판단되면 팬 모터를 정지시키는 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법에 관한 것으로서, 특히 팬 모터가 작동 도중 전류 값이 변화되더라도 변화된 전류에 맞게 과전류 판단 기준을 변화시켜 팬 모터의 구동환경 변화에 따른 대응을 용이하게 한 전류감지를 이용한 팬 모터 구동 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 모터는 최초 구동시 반기전력이 발생하므로 이를 극복하기 위하여 대전류가 서서히 흐르도록 하고 있으며, 구동중에는 속도 조절이나 주변의 다른 기기들의 온(On)/오프(Off) 상태에 따라 전류의 상태가 다소 변화하고 있음은 주지된 사실이다. 더구나 유도전동기, 직류발전기, 직류전동기등의 모터는 자계를 이용하여 회전력을 얻고 있으므로 외부로부터 입력되는 전류의 영향을 특히 많이 받고 있다.

그러므로 많은 동력장치들을 사용하는 공장 등에서는 모터로 항상 정격의 전류가 흐르도록 하고 있지만, 속도조절이나 주변에서 동일한 전원을 사용하는 다른 장치들의 온/오프에 따라 일시적으로 과전류가 흐르게 되고, 이로 인하여 모터에에 치명적인 손상을 입게 되는 현상이 발생하였다

이에 따라 외부 환경의 변화에 따라 모터에 과전류가 흐르게 되면, 모터를 구속하여 정지시킴으로써, 과전류로 인한 모터의 손상을 방지하고 있다. 즉, 모터로 공급되는 전원의 전류값을 감지하여 과전류가 흐르게 되면, 과전류 제어를 통해 모터를 정지시킴으로써 모터를 보호하는 것이다.

이는 자동차에서 송풍팬 등의 구동을 위하여 사용하는 팬 모터의 경우도 마찬가지이다. 자동차에서 사용되는 각종 조명장치 또는 전장부품들의 구동원은 배터리(Battery)이며, 팬 모터의 구동원도 역시 배터리이다. 따라서 헤드라이트(Head Light) 등의 조명장치를 온/오프시킬 때 팬 모터에도 과전류가 흐를 수 있으며, 이에 따라 자동차용 팬 모터에도 과전류를 대비한 과전류 보호회로가 구비되어 있다.

종래의 팬 모터 구동 제어방법은 도 1에 도시된 바와 같이, ECU 등의 입력듀티, 인가전압 및 내부온도 등에 따라 팬 모터를 작동시키는 작동 단계와; 과전류 기준 값을 확인하고 실제 팬 모터로 흐르는 모터전류 값을 측정하여 비교하는 비교 단계와; 모터전류 값이 과전류 기준 값보다 클 경우에는 과전류 제어를 실시하고, 그렇지 않으면 다시 작동 단계를 수행하는 과전류 제어 단계와; 과전류 제어를 통해 팬 모터를 정지시키고 일정 시간이 경과되면 다시 작동단계를 수행하는 재구동 단계로 이루어져 있다.

여기서, 상기 과전류 기준 값은 실차 조건에서 팬 어셈블리(Fan Assembly) 또는 모터 단품의 전류인 정상전류 값과 과전류 값을 이용하여, 온도조건별 및 전압별로 각각 측정하여 설정하거나 이들 값을 기준으로 예상하여 설정하고 있다. 또한, 상기 과전류 기준 값은 모터 스펙(Spec) 내에 있는 상한치 또는 하한치 범위 내에 있도록 하면서도, 소정의 여유율을 갖도록 설정한다. 이는 주변 여건이 변화되어 팬 모터로 흐르는 전류가 정상전류 값을 초과할 때마다 과전류로 판단하여 팬 모터를 정지시킨다면 팬 모터가 너무 자주 정지될 수 있기 때문이다.

상기한 종래의 팬 모터 구동 제어방법은 팬 모터로 흐르는 전류가 과전류 기준 값을 초과하면 과전류 보호회로가 작동되어 팬 모터가 정지되도록 한다.

차량의 냉방이나 난방을 위하여 팬을 작동시키면 팬 모터가 구동된다. 이때, ECU 등의 입력듀티, 인가전압 및 내부온도 등의 팬 모터 작동조건에 따라 설정된 전류가 팬 모터로 흐르게 되며, 팬 모터는 입력된 전류에 의해 소정의 속도로 작동된다. 이때, 제어부는 과전류 기준 값을 확인하고 실제 모터로 흐르는 모터전류 값 을 측정하여 비교하게 되는데, 모터전류 값이 과전류 기준 값보다 클 경우에는 과전류 제어를 실시한다. 물론, 모터전류 값이 과전류 기준 값보다 작을 경우에는 팬 모터의 작동상태를 유지하게 되며, 모터 작동조건의 변화되면 그 조건에 맞게 설정된 전류가 팬 모터에 인가되도록 한다.

과전류 제어는 모터전류 값이 과전류 기준 값을 초과할 때 팬 모터에 인가되는 전류를 차단하여 팬 모터를 정지시키도록 하는 과전류 보호회로를 이용한다. 상기 팬 모터가 정지된 후 약 10~20초 정도의 시간이 경과되면 팬 모터의 작동조건에 따라 팬 모터가 재구동되며, 팬을 정지시킬 때까지 상기한 과정을 반복하게 된다.

그러나, 상기한 종래의 팬 모터 구동 제어방법은 실제 팬 모터의 작동전류 값이 변화되는 것에 무관하게 최초 설정된 과전류 기준 값을 이용하여 과전류 제어를 실시하게 되므로 어떤 변수에 의해 작동전류 값이 변화되었을 때 과전류를 감지하지 못할 수 있는 문제점이 있다.

물론 팬 모터의 과전류 제어를 위하여 과전류 기준 값을 설정할 때, 작동 중 전류 값이 변화될 수 있다는 가정하에 어느 정도의 여유를 두고 과전류 기준 값을 설정하고 있지만, 팬 모터의 전류를 검사하는 초기 단계의 데이터를 기준으로 과전류 기준 값을 설정하고 있으므로 어떤 변수에 의해 팬 모터의 작동전류 값이 변화될 경우 적절한 대응이 곤란하다.

일반적인 과전류 보호회로는 모터가 장착된 상태에서 장시간이 경과되어도 초기와 동일한 작동전류가 유지된다는 가정하에서 이루어지고 있다. 따라서, 실제 팬 모터의 작동에는 아무 문제가 없이 작동전류 값이 현저하게 줄어드는 경우에는 과전류를 감지하지 못하는 경우가 발생될 수 있다. 즉, 팬 모터의 작동전류 값이 감소되는 경우에는 팬 모터에 피해를 주는 과전류 값도 변화되지만, 과전류 기준 값은 이미 설정된 값을 유지하고 있어 과전류를 감지하지 못하게 되는 것이다.

또한, 상기한 종래의 팬 모터 구동 제어방법은 개발 단계에서 팬 모터의 성능 변화가 요구되어질 때 대응이 지연될 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 팬 모터가 작동될 때 실제로 측정되는 모터전류 값을 이용하여 과전류 판단의 기준이 되는 세팅전류 값을 변화시켜 가면서 과전류 제어를 실시함으로써, 팬 모터의 구동환경 변화에 따른 대응을 용이하게 한 전류감지를 이용한 팬 모터 구동 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또, 팬 모터를 작동시키는 기준이 되는 세팅전류 값을 학습을 통해 변화시킴으로써 팬 모터의 과전류 제어를 보다 정밀하게 수행할 수 있는 전류감지를 이용한 팬 모터 구동 제어방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전류감지를 이용한 팬 모터 구동 제어방법에 따르면, 전원이 인가되면 제어조건별 세팅전류 값을 초기화하는 제1단계와; ECU의 입력듀티와 인가전압 및 내부온도를 각각 확인하고 해당 조건에 따르는 세팅전류 값을 인가하여 팬 모터를 작동시키는 제2단계와; 세팅전류 값과 실제 팬 모터에 흐르는 모터전류 값을 각각 확인하는 제3단계와; 안전율을 감안한 세팅전류 값과 모터전류 값을 비교하여 모터전류 값이 크면 과전류로 판단하고 그렇지 않으면 과전류가 아닌 것으로 판단하여 세팅전류 값을 업데이트 한 후 상기 제2단계로 피드백시키는 제4단계와; 상기 제4단계에서 과전류로 판단된 경우 과전류 제어를 통해 팬 모터를 정지시키고 일정시간이 경과된 후 제2단계로 피드백시키는 제5단계를 포함한다.

또, 본 발명의 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법에 따르면, 상기 제2단계의 세팅전류 값은 팬 모터의 제작 초기에 정상전류를 측정하여 세팅한 값이며 전류값에 대한 오류를 배제하기 위하여 보상된 값이 세팅되고, 상기 제4단계에서 세팅전류 값은 팬 모터에 실제 흐르고 있는 정상전류 값으로 업데이트 된다.

또한, 본 발명의 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법에 따르면, 상기 안전율(k)은 120~200%의 범위 내에 있게 되며, 팬 모터가 정지된 상태에서 10~20초가 경과된 후에 팬 모터를 재구동시키게 된다.

상기한 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 팬 모터 구동회로가 도시된 블록 다이어그램이고, 도 3은 본 발명에 의한 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법이 도시된 순서도이다.

통상적인 팬 모터의 구동회로를 살펴보면, 팬 모터(11)로 전류를 공급하는 배터리(15)와, 팬 모터(11)로 인가되는 전류 값을 변화시키는 구동 드라이브(12)와, 팬 모터(11)의 작동전류 값을 감지하는 전류 감지부(13)와, 전류 감지부(13)에서 감지된 전류 신호를 디지털화하여 제어부(10)로 전달하는 A/D 컨버터(14)로 구성된다.

상기한 팬 모터 구동회로는 제어부(10)가 구동 드라이브(12)를 통해 팬 모터(11)에 전류를 인가하고, 전류 감지부(13)가 팬 모터(11)에 흐르는 실제 전류 값을 감지하면 A/D 컨버터(14)가 이를 디지털화하여 제어부(10)로 전달한다. 제어부(10)는 전달된 전류 값을 통해 과전류 여부를 판단하여 과전류 제어를 실시하거나 구동 드라이브(12)를 통해 팬 모터(11)의 작동을 제어하게 된다.

본 발명에 의한 전류 감지를 이용한 팬 모터 구동 제어방법은, 전원이 인가되면 제어조건별 세팅전류 값을 초기화하는 제1단계와; ECU의 입력듀티와 인가전압 및 내부온도를 각각 확인하고 팬 모터를 작동시키는 제2단계와; 세팅전류 값과 실제 팬 모터에 흐르는 모터전류 값을 각각 확인하는 제3단계와; 안전율(k)을 감안한 세팅전류 값과 모터전류 값을 비교하여 모터전류 값이 크면 과전류로 판단하고 그렇지 않으면 과전류가 아닌 것으로 판단하여 세팅전류 값을 팬 모터에 실제 흐르고 있는 정상전류 값으로 업데이트 한 후 상기 제2단계로 피드백시키는 제4단계와; 상기 제4단계에서 과전류로 판단된 경우 과전류 제어를 통해 팬 모터를 정지시킨 후 약 10~20초가 경과되면 상기 제2단계로 피드백시키는 제5단계를 포함한다.

상기 안전율(k)은 120~200%의 범위 내에서 설정하며, 130~150%로 하는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 전류 감지를 이용한 팬 모터 구동 제어방법은, 실제 팬 모터에 흐르는 모터전류 값을 이용하여 세팅전류 값을 변화시켜 팬 모터의 작동환경 변화에 적절한 대응을 하게 되며, 팬 모터의 과전류 제어를 보다 정밀하게 수행할 수 있도록 한다.

팬 모터를 작동시키도록 전원이 인가되면 제어조건별 세팅전류 값을 초기화한다. 초기화된 세팅전류 값은 팬 모터의 제작 초기에 정상전류를 측정하여 세팅한 값이며, 전류값에 대한 오류를 배제하기 위하여 보상된 값이 세팅되어 있다. 이어, ECU의 입력듀티와 인가전압 및 내부온도를 각각 확인하고 해당되는 세팅전류 값에 따라 팬 모터를 작동시킨다.

제어부는 최초의 세팅전류 값 또는 업데이트된 세팅전류 값과 실제 팬 모터에 흐르는 모터전류 값을 각각 확인하고, 안전율(k)을 감안한 세팅전류 값과 모터전류 값을 비교한다. 즉, 세팅전류 값의 130~150%와 모터전류 값을 비교하는 것이다. 이때, 모터전류 값이 크면 과전류로 판단하여 과전류 제어를 실시하고, 그렇지 않으면 과전류가 아닌 것으로 판단하여 세팅전류 값을 팬 모터에 실제 흐르고 있는 정상전류 값으로 업데이트한다.

세팅전류 값이 업데이트되면 상기한 과정을 반복하게 되며, 세팅전류 값이 점차적으로 줄어들게 된다. 따라서, 팬 모터의 노후 등에 의하여 저항이 증가되어 모터전류 값이 감소될 때, 변화된 모터전류 값을 기준으로 과전류 여부를 판단할 수 있게 된다. 결과적으로 과전류 판단의 기준이 되는 세팅전류 값이 팬 모터의 상 태에 따라 변화되어, 팬 모터에 흐르는 모터전류 값이 감소되었을 때에도 과전류 판단이 가능해져 과전류로 인한 피해를 방지할 수 있다.

과전류로 판단될 때 실시되는 과전류 제어는 팬 모터로 흐르는 전류를 차단하는 것으로 팬 모터를 일시적으로 정지시키게 된다. 상기 팬 모터가 정지된 후 약 10~20초가 경과되면 상기한 과정을 반복하게 되며, 이때의 세팅전류 값은 과전류 제어가 실시되기 직전의 세팅전류 값을 이용한다. 물론, 팬 모터를 제어하는 도중에 팬을 정지시키라는 요구가 있으면 제어를 종료한다.

그러나, 차량의 전원이 오프되었다가 다시 온 되는 경우에는, 학습되었던 세팅전류 값을 초기화하여 최초에 세팅된 세팅전류 값을 이용하여 과전류 제어를 실시한다. 따라서, 모터전류 값이 초기에 세팅한 값보다 작은 값이라면 항상 안전하게 동작이 이루어지게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법에 따르면, 작동중에 측정되는 모터전류 값을 이용하여 세팅전류 값을 지속적으로 변화시키게 되므로, 이러한 학습효과를 이용하여 팬 모터의 작동전류 값이 변화되더라도 그로 인한 과전류 제어의 오류를 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법에 따르면, 과전류 판단의 기준이 되는 세팅전류 값이 팬 모터의 작동환경에 따라 변화되어, 팬 모터에 흐르는 모터전류 값이 감소되었을 때에도 과전류 판단이 가능해져 과전류로 인한 피해를 방지할 수 있는 다른 효과가 있다.

또한, 본 발명의 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법에 따르면, 세팅전류 값의 학습을 통해 팬 모터에 흐르는 모터전류 값을 제어하게 되므로 과전류 기준 값을 설정하기 위한 구속전류를 측정하는 시간을 절약할 수 있고, 구송전류 측정시 발생되는 데이터 오차로 인한 과전류 제어의 오류를 방지할 수 있는 또 다른 효과가 있다.

Claims (5)

1. 전원이 인가되면 제어조건별 세팅전류 값을 초기화하는 제1단계와;

   ECU의 입력듀티와 인가전압 및 내부온도를 각각 확인하고 해당 조건에 따르는 세팅전류 값을 인가하여 팬 모터를 작동시키는 제2단계와;

   세팅전류 값과 실제 팬 모터에 흐르는 모터전류 값을 각각 확인하는 제3단계와;

   안전율(k)을 감안한 세팅전류 값과 모터전류 값을 비교하여 모터전류 값이 크면 과전류로 판단하고 그렇지 않으면 과전류가 아닌 것으로 판단하여 세팅전류 값을 업데이트 한 후 상기 제2단계로 피드백시키는 제4단계와;

   상기 제4단계에서 과전류로 판단된 경우 과전류 제어를 통해 팬 모터를 정지시키고 일정시간이 경과되면 상기 제2단계로 피드백시키는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1단계의 세팅전류 값은, 팬 모터의 제작 초기에 정상전류를 측정하여 세팅한 값이며, 전류값에 대한 오류를 배제하기 위하여 보상된 값이 세팅되는 것을 특징으로 하는 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제4단계에서 세팅전류 값은, 팬 모터에 실제 흐르고 있는 정상전류 값으로 업데이트 되는 것을 특징으로 하는 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 안전율(k)은, 120~200%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제5단계는, 10~20초가 경과된 후에 팬 모터를 재구동시키는 것을 특징으로 하는 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법.

Images