KR101164419B1 - 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 연료펌프용 모터와 상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료를 엔진에 공급하는 연료공급라인에 설치된 연료 컷 솔레노이드 밸브의 구동을 제어하는 연료펌프 모터 제어장치에 있어서, 연료펌프용 모터를 구동하는 모터 구동수단, 상기 모터의 구동 상태를 감지하는 감지수단, 상기 연료 컷 솔레노이드 밸브를 구동하는 밸브 구동수단, 차량의 ECU로부터 수신되는 구동신호와 상기 감지수단의 감지결과에 기초하여 상기 모터 구동수단 및 밸브 구동수단의 구동을 제어하는 제어부 및 차량의 전원공급부로부터 공급되는 공급전원을 상기 모터 구동수단 및 제어부의 구동에 필요한 로직전원 및 상기 모터와 밸브의 구동에 필요한 구동전원으로 변환하는 전원변환부를 포함하고, 상기 밸브 구동수단은 상기 구동전원을 스위칭하여 상기 밸브를 구동하는 밸브 구동부와 상기 제어부로부터 전달되는 FET 구동신호의 전원레벨을 상기 모터 구동부가 구동되는 전압레벨로 변환하여 상기 밸브 구동부에 전달하는 게이트 드라이버를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법을 이용하는 것에 의해, 본 발명은 연료 컷 솔레노이드 밸브를 개방한 후 초기 구동시간이 경과하면 구동전원보다 낮은 턴 온 유지전압을 인가하여 지속적으로 개방 상태를 유지함으로써, 연료 컷 솔레노이드 밸브의 온도 상승을 방지할 수 있다.

Description

연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법{APPARATUS AND METHOD FOR FUEL PUMT MOTOR CONTROL}
본 발명은 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료펌프용 모터를 제어함과 동시에 가스연료 차량의 연료공급라인에 설치되어 가스연료를 선택적으로 공급하도록 개폐 동작하는 연료 컷 솔레노이드 밸브를 제어하는 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 가스를 연료로 사용하는 자동차에서 연료탱크에 저장되어 있는 가스연료는 연료펌프를 이용하여 엔진에 공급된다.
이때, 자동차의 속도 등을 고려하여 펌프의 회전 속도를 제어함으로써 엔진에 공급되는 가스의 양을 조절한다.
연료펌프를 구동시켜 주는 모터는 높은 효율과 장 수명 및 신뢰성 확보를 위하여 BLDC 모터(Brushless DC Motor)를 이용하며, 특히 센서가 없는(sensorless) BLDC 모터를 사용하는 것이 일반적이다.
최근에는 자동차의 연비를 향상시키기 위하여 많은 연구 개발이 이루어지고 있다.
본 출원인은 연료펌프용 모터의 회전속도를 정밀하게 제어하여 자동차의 연비를 향상시킬 수 있는 연료펌프 모터 구동장치 기술을 대한민국 특허 등록번호 제10-0649355호(2006년 11월 27일 공고, 이하 '특허문헌 1'이라 함) 등에 개시하여 등록받은 바 있다.
도 1은 특허문헌 1에 따른 연료펌프 모터 구동장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 특허문헌 1에 따른 연료펌프 모터 구동장치(4)는 전원부(2)로부터 공급되는 전원을 이용하여 연료펌프를 회전시켜 주는 모터(1)를 구동하는 모터 구동부(5), 모터 구동부(5)를 통하여 모터(1)의 로터 위치(각도)와 모터(1)에 공급되는 전류를 검출하고, 모터 구동부(5)에 구비된 FET 소자의 스위칭에 필요한 스위칭 신호를 전달하는 모터 컨트롤러(7), 모터 컨트롤러(7)의 스위칭 신호에 따라 상기 FET 소자의 게이트를 턴 온/턴 오프 시키는 게이트 드라이버(6), 인터페이스(9)를 통해 자동차의 ECU(3)로부터 전달되는 구동속도와 모터 컨트롤러(16)로부터 전달되는 모터(1)의 회전속도 데이터를 비교한 결과에 기초하여 설정된 듀티값의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어신호를 모터 컨트롤러(7)로 출력하는 제어부(8)를 포함한다.
이러한 구성을 갖는 특허문헌 1에 따른 연료펌프 모터 구동장치는 자동차의 전원 전압을 직접적으로 스위칭하여 연료펌프 모터를 구동시켜 모터의 회전 속도를 정밀하게 제어할 수 있다.
하지만, 특허문헌 1과 같이 연료펌프 모터의 구동을 정밀하게 제어하는 것만으로, 자동차의 연비를 향상시키는 기술에는 한계가 있다.
따라서 자동차의 연비에 영향을 미칠 수 있는 조건을 찾아 이를 제어하고자하는 기술이 연구되고 있다.
예를 들어, 액체 상태의 가스연료를 엔진에 직접 분사하는 액화석유 분사(Liquefied Petroleum Injection, 이하 '엘피아이'라 함) 방식의 가스연료 차량에는 연료펌프에 의해 펌핑된 가스연료를 엔진에 공급하는 연료공급라인을 개폐하는 연료 컷 솔레노이드밸브가 설치된다.
ECU는 이그니션 키의 온 조작에 따라 릴레이를 구동시키는 구동신호를 발생하고, 상기 연료 컷 솔레노이드밸브는 상기 구동신호에 의해 구동된 릴레이를 통해 배터리로부터 인가되는 공급전원을 이용해서 내부의 플런저를 승강 동작시켜 연료공급라인을 개폐한다.
결국, 자동차가 주행하는 동안 이그니션 키는 항상 온 조작된 상태이므로, 연료 컷 솔레노이드 밸브는 지속적으로 배터리로부터 공급전원을 인가받아 구동 상태를 유지함에 따라 연료 컷 솔레노이드 밸브의 온도가 상승하게 된다. 이때, 온도측정 실험에 따르면, 연료 컷 솔레노이드 밸브의 온도는 85℃까지도 상승한다.
이와 같이, 연료 컷 솔레노이드 밸브의 온도가 상승하면, 연료공급라인의 온도가 상승하여 연료공급라인을 통해 엔진으로 공급되는 액체 상태의 가스연료가 기체 상태로 변화하면서 기포가 발생되고, 연료압력이 증가하며, 가스연료의 점성이 변화된다.
따라서 종래의 연료 컷 솔레이드밸브가 구비된 연료펌프 모터 구동장치는 인젝터에서 분사되는 연료량을 정밀하게 제어할 수 없어 연료의 소비량이 증가하고, 연비가 저하되는 문제점이 있었다.
대한민국 특허 등록번호 제10-0649355호(2006년 11월 27일 공고)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 연료펌프용 모터의 구동을 제어함과 연료 컷 솔레노이드 밸브에 인가되는 전압을 감소시켜 연료 컷 솔레노이드 밸브의 온도 상승을 방지할 수 있는 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 가스연료 차량의 엔진에 공급되는 연료량을 정밀하게 제어할 수 있는 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 연료펌프용 모터와 상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료를 엔진에 공급하는 연료공급라인에 설치된 연료 컷 솔레노이드 밸브의 구동을 제어하는 연료펌프 모터 제어장치에 있어서, 연료펌프용 모터를 구동하는 모터 구동수단, 상기 모터의 구동 상태를 감지하는 감지수단, 상기 연료 컷 솔레노이드 밸브를 구동하는 밸브 구동수단, 차량의 ECU로부터 수신되는 구동신호와 상기 감지수단의 감지결과에 기초하여 상기 모터 구동수단 및 밸브 구동수단의 구동을 제어하는 제어부 및 차량의 전원공급부로부터 공급되는 공급전원을 상기 모터 구동수단 및 제어부의 구동에 필요한 로직전원 및 상기 모터와 밸브의 구동에 필요한 구동전원으로 변환하는 전원변환부를 포함하고, 상기 밸브 구동수단은 상기 구동전원을 스위칭하여 상기 밸브를 구동하는 밸브 구동부와 상기 제어부로부터 전달되는 FET 구동신호의 전원레벨을 상기 모터 구동부가 구동되는 전압레벨로 변환하여 상기 밸브 구동부에 전달하는 게이트 드라이버를 포함한다.
상기 밸브 구동부는 제 1FET 소자를 포함하고, 상기 게이트 드라이버는 상기 로직전원 레벨의 상기 FET 구동신호를 상기 구동전원의 전압레벨로 변환하여 상기 제 1FET 소자의 게이트에 인가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 구동전원의 전압을 감지하는 전압감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 밸브 구동 후 미리 설정된 초기 구동시간이 경과하면, 상기 전압감지부에서 감지된 전압을 미리 설정된 상기 FET 소자의 턴 온 유지전압으로 유지하도록 상기 FET 구동신호의 PWM 듀티값을 변경하여 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 모터 구동수단은 상기 구동전원을 스위칭하여 상기 모터를 구동하는 모터 구동부, 상기 제어부로부터 인가되는 PWM 제어신호의 듀티값에 기초하여 모터 구동신호를 발생하는 모터 컨트롤러, 상기 모터 구동신호의 전압레벨을 상기 구동전원의 전압레벨로 변환하여 인가하는 제 2게이트 드라이버를 포함하고, 상기 감지수단은 상기 모터 구동시 모터의 각 상에 나타나는 역기전력 신호를 이용하여 로터의 위치를 검출하는 로터위치 검출부와 상기 모터에 인가되는 과전류를 감지하여 상기 제어부로 전달하는 과전류 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 (a) 공급전원을 모터 구동수단의 구동에 필요한 로직전원 및 연료펌프용 모터와 연료 컷 솔레노이드 밸브의 구동에 필요한 구동전원으로 변환하는 단계, (b) 차량의 ECU로부터 상기 모터와 밸브의 구동을 제어하는 속도 제어신호와 밸브 구동신호를 수신하는 단계, (c) 상기 제 (b)단계에서 수신된 속도 제어신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 단계 및 (d) 상기 제 (c)단계를 수행함과 동시에 상기 밸브 구동신호에 기초하여 상기 밸브의 구동을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 제 (d)단계는 (d1) 상기 밸브 구동신호에 따라 상기 로직전원 레벨의 FET 구동신호를 발생하는 단계, (d2) 상기 제 (d1)단계에서 발생된 상기 FET 구동신호를 상기 구동전원의 전압레벨로 변환하여 FET 소자의 게이트 단자로 인가하는 단계 및 (d3) 상기 제 (d2)단계에서 인가된 상기 FET 구동신호에 기초하여 상기 밸브를 개방 동작시키는 단계를 포함한다.
상기 제 (d2)단계 및 제 (d3)단계의 FET 구동신호는 100%의 PWM 듀티값으로 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 (d)단계는 (d4) 상기 밸브를 구동한 후 미리 설정된 초기 구동시간이 경과하면, 상기 구동전원의 전압을 미리 설정된 상기 FET 소자의 턴 온 유지전압으로 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 (d4)단계는 전압감지부에서 감지된 상기 구동전원의 전압레벨이 상기 턴 온 유지전압보다 낮은 경우, 상기 FET 구동신호의 PWM 듀티값을 미리 설정된 기준듀티보다 높게 설정하고, 상기 감지된 구동전원의 전압레벨이 상기 턴 온 유지전압보다 높은 경우, 상기 FET 구동신호의 PWM 듀티값을 상기 기준듀티보다 낮게 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 (c)단계는 (c1) 상기 속도 제어신호에 기초한 목표 RPM에 따라 PWM 제어신호의 듀티값을 설정하고, 설정된 듀티값에 기초하여 모터를 구동하는 단계, (c2) 상기 모터 구동시 상기 모터의 각 상에 나타나는 역기전력 신호를 이용하여 로터의 위치를 검출하는 단계, (c3) 상기 제 (c2)단계에서 검출된 로터의 위치를 이용해 상기 모터의 현재 RPM을 산출하는 단계, (c4) 상기 제 (c3)단계에서 산출된 현재 RPM과 상기 속도 제어신호에 따른 목표 RPM의 차에 따라 상기 PWM 제어신호의 듀티값을 변경하여 상기 모터의 구동을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 제 (c1)단계 내지 제 (c4)단계에 기초하여 상기 모터 구동 도중, 상기 모터에 과전류가 인가되면 상기 모터의 구동을 제한하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 구동전원을 이용하여 연료 컷 솔레노이드 밸브를 턴 온 시킨 이후에 초기 구동시간이 경과하면, FET 구동신호의 PWM 듀티값을 변경해서 구동전원보다 낮은 턴 온 유지전압을 인가하여 연료 컷 솔레노이드 밸브를 개방 동작 상태로 유지한다.
이에 따라, 본 발명은 연료 컷 솔레노이드 밸브를 구동하는 전원의 전압레벨을 낮춰서 연료 컷 솔레노이드 밸브의 온도 상승을 방지할 있다.
그리고 소모전류 실험에 따르면, 본 발명은 밸브의 개방 동작 상태를 유지하는데 약 300㎃의 전류를 소모함으로써, 종래의 구동전원을 이용한 밸브 구동시 소모되는 전류량 약 1A에 비해 전류소모량을 현저하게 줄일 수 있다.
결국, 본 발명은 연료 컷 솔레노이드 밸브의 온도 상승을 방지하여 액체 상태의 가스연료가 기화하는 것을 억제할 수 있어 엔진에 공급되는 가스연료량을 정밀하게 제어함으로써 자동차의 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 연료펌프 모터 구동장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어장치의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어장치는 연료펌프용 모터(이하 '모터'라 약칭함)(11)를 구동하는 모터 구동수단(20), 모터(11)의 구동 상태를 감지하는 감지수단(30), 연료공급라인에 설치된 연료 컷 솔레노이드 밸브(이하 '밸브'라 약칭함)(12)를 구동하는 밸브 구동수단(40) 및 ECU(13)로부터 전달되는 구동신호와 감지수단(30)의 감지결과에 기초하여 모터 구동수단(20) 및 밸브 구동수단(40)의 구동을 제어하는 제어부(50)를 포함한다.
그리고 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어장치는 배터리(10)로부터 미도시된 전원공급부를 통해 공급되는 5V의 공급전원을 제어부(50) 및 모터 구동수단(20)에 구비된 모터 컨트롤러(23)의 구동에 필요한 5V의 로직전원 및 모터(11)와 밸브(12) 구동에 필요한 약 12V의 구동전원으로 변환하는 전원변환부(60)를 더 포함한다.
본 실시 예에서 모터(11)는 BLDC 모터를 이용하며, 특히 센서가 없는(sensorless) BLDC 모터를 이용하는 것으로 설명한다.
하지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 센서가 있는 BLDC 모터를 이용하도록 변경될 수 있다.
모터 구동수단(20)은 상기 구동전원을 스위칭하여 모터(11)를 구동하는 모터 구동부(21), 제어부(50)로부터 인가되는 PWM 제어신호의 듀티값에 기초하여 모터 구동신호를 발생하는 모터 컨트롤러(23) 및 상기 모터 구동신호의 전압레벨을 모터 구동부(21)가 구동되는 구동전원의 전압레벨로 변환하여 인가하는 제 1게이트 드라이버(22)를 포함한다.
모터 구동부(21)는 제 1전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, 이하 'FET'라 함) 소자를 이용하여 3상 풀 브리지(3-Phase Full Bridge) 방식으로 이루어지며, 모터(11)에 인가되는 약 12V의 구동전원을 스위칭한다.
모터 컨트롤러(23)는 제어부(50)의 PWM 제어신호의 듀티값에 따라 전원변환부(60)로부터의 로직전원 레벨의 3상 모터 구동신호를 생성한다.
제 1게이트 드라이버(22)는 로직전원 레벨의 3상 모터 구동신호를 모터 구동부(21)가 구동되는 구동전원의 전압레벨로 변환하여 상기 제 1FET 소자의 게이트 단자로 인가한다.
감지수단(30)은 모터(11) 구동시 모터(11)의 각 상(u,v,w)에 나타나는 역기전력 신호를 이용하여 로터(rotor)의 위치를 검출하는 로터위치 검출부(31)와 모터(11)에 인가되는 과전류를 감지하여 제어부(50)로 전달하는 과전류 감지부(32)를 포함한다.
이에 따라, 모터 컨트롤러(23)는 로터위치 검출부(31)에서 검출된 로터의 위치에 따른 타코(tacho) 신호를 제어부(50)로 전달하고, 제어부(50)는 타코 신호로부터 모터(11)의 현재 RPM을 산출하고, 산출된 현재 RPM과 ECU(13)로부터 전달된 속도 제어신호에 따른 목표 RPM의 차에 따라 PWM 제어신호의 듀티값을 변경하여 모터(11)의 구동을 제어한다.
그리고 과전류 감지부(32)가 과전류를 감지하여 제어부(50)로 감지신호가 전달되면, 제어부(50)는 모터(11)의 손상 및 고장을 방지하기 위해 모터(11)의 구동을 제한하도록 제어한다.
밸브 구동수단(40)은 구동전원을 스위칭하여 밸브(12)를 구동하는 밸브 구동부(41)와 제어부(50)로부터 전달되는 FET 구동신호를 상기 구동전원의 전압레벨로 변환하여 밸브 구동부(41)에 인가하는 제 2게이트 드라이버(42)를 포함한다.
밸브 구동부(41)는 밸브(12)에 인가되는 약 12V의 구동전원을 스위칭하는 제 2FET 소자를 포함한다.
제 2게이트 드라이버(42)는 구동전원의 전압레벨로 변환된 밸브 구동신호를 상기 제 2FET 소자의 게이트 단자로 인가한다.
제어부(50)는 ECU(13)로부터 밸브 구동명령이 수신되면 로직전원 레벨의 FET 구동신호를 발생하고, 밸브(12) 구동 후 미리 설정된 초기 구동시간이 경과하면 밸브(12)에 인가되는 전압을 미리 설정된 턴 온 유지전압으로 낮추도록 FET 구동신호의 PWM 듀티값을 변경하여 제 2게이트 드라이버(42)로 전달한다.
이를 위해, 제어부(50)는 내부에 배터리(10)로부터 밸브(12)에 인가되는 구동전원의 전압을 감지하는 전압감지부(51)를 포함한다.
물론, 전압감지부(51)는 제어부(50) 외부에 별도로 구비될 수도 있다
상기 초기 구동시간은 밸브(12)를 개방 동작시켜 연료공급라인에 충분한 가스연료가 채워지는 시간으로, 예를 들어 약 10초로 설정될 수 있다.
그리고 상기 턴 온 유지전압은 밸브가 턴 온 상태를 유지하기 위해 인가되어야 하는 전압으로, 실험치에 의하면 최소 3V 이상이며, 본 실시 예에서는 약 4V로 설정된다.
이에 따라, 본 발명은 구동전원을 이용하여 연료 컷 솔레노이드 밸브를 턴 온 시킨 이후에 초기 구동시간이 경과하면, FET 구동신호의 PWM 듀티값을 변경해서 구동전원보다 낮은 턴 온 유지전압을 인가하여 연료 컷 솔레노이드 밸브를 턴 온 상태로 유지함으로써 연료 컷 솔레노이드 밸브의 온도 상승을 방지할 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어방법을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어방법은 배터리(10)로부터 상시전원을 입력받는 상태에서 이그니션 키(IG, 도면 미도시) 입력신호가 입력되면 전원공급부(도면 미도시)로부터 공급전원을 인가받으면서 시작된다(S10).
제 S10단계에서 이그니션 키 입력신호가 입력됨에 따라 전원변환부(60)는 공급전원을 5V의 로직전원 및 12V의 구동전원으로 변환하고, 상기 구동전원을 제 1게이트 드라이버(22), 모터 구동부(21), 모터(11), 밸브 구동부(41) 및 밸브(12)로 인가한다(S11).
그러면, 제어부(50)는 ECU(13)로부터 모터(11) 및 밸브(12)의 구동을 제어하기 위한 속도 제어신호와 밸브 구동신호를 수신하여 모터(11) 및 밸브(12)의 구동 제어를 시작한다(S12).
모터 구동을 제어하는 방법을 간략하게 설명하면, 제어부(50)는 수신된 속도 제어신호에 기초한 목표 RPM에 따라 PWM 제어신호의 듀티값을 설정하여 모터 컨트롤러(23)로 인가하고, 모터 컨트롤러(23)는 3상 BLDC 모터 구동신호를 발생하여 모터 구동부(21)에 구비된 제 1FET 소자의 게이트에 인가한다.
이에 따라, 제 1FET 소자가 온 동작하여 모터(11)가 구동되면, 모터 컨트롤러(23)는 로터위치 검출부(31)로부터 검출된 로터 위치에 따른 타코 신호를 제어부(50)로 전달한다.
제어부(50)는 타코 신호로부터 모터(11)의 현재 RPM을 산출하고, 산출된 현재 RPM과 ECU(13)로부터 전달된 속도 제어신호에 따른 목표 RPM의 차에 따라 PWM 제어신호의 듀티값을 변경하여 모터(11)의 구동을 지속적으로 제어한다.
한편, 모터 구동 도중, 과전류 감지부(32)는 모터(11)에 인가되는 과전류를 감지하고, 만약 과전류가 감지되면 제어부(50)는 모터(11)의 구동을 제한하도록 제어한다.
본 실시 예에서 제어부(50)는 상기한 바와 같은 과정을 통하여 모터(11)의 구동을 제어함과 동시에 밸브(12)의 구동을 제어한다.
밸브의 구동 제어방법을 상세하게 설명하면, 제어부(50)는 제 S12단계에서 수신된 밸브 구동신호에 따라 로직전원 레벨의 FET 구동신호를 발생하여 제 2게이트 드라이버(42)로 인가하고(S13), 제 2게이트 드라이버(42)는 FET 구동신호를 구동전원의 전압레벨로 변환하여 제 2FET 소자의 게이트 단자로 인가한다.
이때, 상기 FET 구동신호는 100%의 PWM 듀티값을 갖는다.
이에 따라, 제 2FET 소자가 턴 온 되어(S14) 밸브(12)가 개방 동작한다(S15).
한편, 밸브(12)가 개방되면, 제어부(50)는 내부의 타이머를 이용하여 시간을 계수한다.
그래서 초기 구동시간, 예컨대 약 10초가 경과하면(S16), 제어부(50)는 내부에 구비된 전압감지부(51)를 이용하여 구동전원의 전압을 감지함으로써 밸브(12)에 인가되는 구동전원의 전압을 판단한다(S17).
그리고 제어부(50)는 구동전원의 실제 감지된 전압을 미리 설정된 턴 온 유지전압, 약 4V로 유지하도록 FET 구동신호의 PWM 듀티값을 설정하고, 설정된 PWM 듀티값의 FET 구동신호를 제 2게이트 드라이버(42)로 인가한다(S18).
예를 들어, 전압감지부(51)에서 감지된 전압이 구동전원과 동일한 12V인 경우, 제어부(50)는 제 2FET 소자의 게이트 단자에 인가되는 전압을 4V의 턴 온 유지전압으로 유지하기 위해 PWM 듀티값을 기준듀티인 약 33%로 설정한다.
만약, 전압감지부(51)에서 감지된 전압이 구동전원보다 낮은 10V인 경우, 제어부(50)는 PWM 듀티값을 상기 기준듀티보다 높은 약 40%로 설정한다.
반면, 전압감지부(51)에서 감지된 전압이 구동전원보다 높은 13V인 경우, 제어부(50)는 PWM 듀티값을 상기 기준듀티보다 낮은 약 30%로 설정한다.
이와 같이 구동전원 변화에 따라 PWM 듀티값을 변경하여 설정함으로써 제 2 FET 소자의 게이트 단자에는 턴 온 유지전압이 지속적으로 인가되고, 밸브(12)는 지속적으로 개방 동작 상태를 유지한다.
소모전류 실험에 따르면, 본 발명은 초기 구동시간이 경과하면 턴 온 유지전압으로 밸브의 개방 동작상태를 유지하여 약 300㎃의 전류를 소모함으로써, 종래의 구동전원을 이용한 밸브 구동방법에서 소모되는 전류량 약 1A에 비해, 전류소모량을 현저하게 줄일 수 있음을 알 수 있었다.
이어서 제 S17단계로 진행하여 제 S19단계에서 이그니션 키가 오프 조작될 때까지 제어부(50)는 전압감지부(51)에서 감지된 구동전원의 전압에 따라 FET 구동신호의 PWM 듀티값을 설정하여 밸브(12)의 개방 동작 상태를 유지한다.
만약, 제 S19단계에서 이그니션 키가 오프 조작되면, 제어부(50)는 모터(11) 및 밸브(12)의 구동을 중지시키도록 제어한다.
이에 따라, 모터(11) 및 밸브(12)의 구동이 종료된다(S20).
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 연료 컷 솔레노이드 밸브를 개방한 후 초기 구동시간이 경과하면 구동전원보다 낮은 턴 온 유지전압을 인가하여 지속적으로 개방 상태를 유지함으로써, 연료 컷 솔레노이드 밸브의 온도 상승을 방지할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10: 배터리 11: 모터
12: 연료 컷 솔레노이드 밸브 13: ECU
20: 모터 구동수단 21: 모터 구동부
22: 제 1게이트 드라이버 23: 모터 컨트롤러
30: 감지수단 31: 로터위치 검출부
32: 전류감지부 40: 밸브 구동수단
41: 밸브 구동부 42: 제 2게이트 드라이버
50: 제어부 51: 전압감지부
60: 전원변환부

Claims (9)

  1. 연료펌프용 모터와 상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료를 엔진에 공급하는 연료공급라인에 설치된 연료 컷 솔레노이드 밸브의 구동을 제어하는 연료펌프 모터 제어장치에 있어서,
    연료펌프용 모터를 구동하는 모터 구동수단,
    상기 모터의 구동 상태를 감지하는 감지수단,
    상기 연료 컷 솔레노이드 밸브를 구동하는 밸브 구동수단,
    차량의 ECU로부터 수신되는 구동신호와 상기 감지수단의 감지결과에 기초하여 상기 모터 구동수단 및 밸브 구동수단의 구동을 제어하는 제어부 및
    차량의 전원공급부로부터 공급되는 공급전원을 상기 모터 구동수단 및 제어부의 구동에 필요한 로직전원 및 상기 모터와 밸브의 구동에 필요한 구동전원으로 변환하는 전원변환부를 포함하고,
    상기 밸브 구동수단은
    상기 구동전원을 스위칭하여 상기 밸브를 구동하는 밸브 구동부와
    상기 제어부로부터 전달되는 FET 구동신호의 전원레벨을 상기 모터 구동부가 구동되는 전압레벨로 변환하여 상기 밸브 구동부에 전달하는 게이트 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모터 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브 구동부는 제 1FET 소자를 포함하고,
    상기 게이트 드라이버는 상기 로직전원 레벨의 상기 FET 구동신호를 상기 구동전원의 전압레벨로 변환하여 상기 제 1FET 소자의 게이트에 인가하는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모터 제어장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 구동전원의 전압을 감지하는 전압감지부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 밸브 구동 후 미리 설정된 초기 구동시간이 경과하면, 상기 전압감지부에서 감지된 전압을 미리 설정된 상기 FET 소자의 턴 온 유지전압으로 유지하도록 상기 FET 구동신호의 PWM 듀티값을 변경하여 설정하는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모터 제어장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 모터 구동수단은 상기 구동전원을 스위칭하여 상기 모터를 구동하는 모터 구동부,
    상기 제어부로부터 인가되는 PWM 제어신호의 듀티값에 기초하여 모터 구동신호를 발생하는 모터 컨트롤러,
    상기 모터 구동신호의 전압레벨을 상기 구동전원의 전압레벨로 변환하여 인가하는 제 2게이트 드라이버를 포함하고,
    상기 감지수단은 상기 모터 구동시 모터의 각 상에 나타나는 역기전력 신호를 이용하여 로터의 위치를 검출하는 로터위치 검출부와
    상기 모터에 인가되는 과전류를 감지하여 상기 제어부로 전달하는 과전류 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모터 제어장치.
  5. (a) 공급전원을 모터 구동수단의 구동에 필요한 로직전원 및 연료펌프용 모터와 연료 컷 솔레노이드 밸브의 구동에 필요한 구동전원으로 변환하는 단계,
    (b) 차량의 ECU로부터 상기 모터와 밸브의 구동을 제어하는 속도 제어신호와 밸브 구동신호를 수신하는 단계,
    (c) 상기 제 (b)단계에서 수신된 속도 제어신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 단계 및
    (d) 상기 제 (c)단계를 수행함과 동시에 상기 밸브 구동신호에 기초하여 상기 밸브의 구동을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 제 (d)단계는
    (d1) 상기 밸브 구동신호에 따라 상기 로직전원 레벨의 FET 구동신호를 발생하는 단계,
    (d2) 상기 제 (d1)단계에서 발생된 상기 FET 구동신호를 상기 구동전원의 전압레벨로 변환하여 FET 소자의 게이트 단자로 인가하는 단계 및
    (d3) 상기 제 (d2)단계에서 인가된 상기 FET 구동신호에 기초하여 상기 밸브를 개방 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모터 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 (d2)단계 및 제 (d3)단계의 FET 구동신호는
    100%의 PWM 듀티값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모터 제어방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제 (d)단계는
    (d4) 상기 밸브를 구동한 후 미리 설정된 초기 구동시간이 경과하면, 상기 구동전원의 전압을 미리 설정된 상기 FET 소자의 턴 온 유지전압으로 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모터 제어방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 (d4)단계는
    전압감지부에서 감지된 상기 구동전원의 전압레벨이 상기 턴 온 유지전압보다 낮은 경우, 상기 FET 구동신호의 PWM 듀티값을 미리 설정된 기준듀티보다 높게 설정하고,
    상기 감지된 구동전원의 전압레벨이 상기 턴 온 유지전압보다 높은 경우, 상기 FET 구동신호의 PWM 듀티값을 상기 기준듀티보다 낮게 설정하는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모터 제어방법.
  9. 제 5항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 (c)단계는
    (c1) 상기 속도 제어신호에 기초한 목표 RPM에 따라 PWM 제어신호의 듀티값을 설정하고, 설정된 듀티값에 기초하여 모터를 구동하는 단계,
    (c2) 상기 모터 구동시 상기 모터의 각 상에 나타나는 역기전력 신호를 이용하여 로터의 위치를 검출하는 단계,
    (c3) 상기 제 (c2)단계에서 검출된 로터의 위치를 이용해 상기 모터의 현재 RPM을 산출하는 단계,
    (c4) 상기 제 (c3)단계에서 산출된 현재 RPM과 상기 속도 제어신호에 따른 목표 RPM의 차에 따라 상기 PWM 제어신호의 듀티값을 변경하여 상기 모터의 구동을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 제 (c1)단계 내지 제 (c4)단계에 기초하여 상기 모터 구동 도중, 상기 모터에 과전류가 인가되면 상기 모터의 구동을 제한하는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모터 제어방법.


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