KR101176010B1

KR101176010B1 - 냉각팬 모터의 전압 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101176010B1
Application number: KR1020100097513A
Authority: KR
Inventors: 박태용
Original assignee: 동아전장주식회사
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2012-08-21
Also published as: KR20120035780A

Abstract

본 발명은 모터전압을 모니터링하여 전원전압을 PWM 제어하는 냉각팬 모터의 전압 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 냉각팬 모터에 인가되는 전원전압과 냉각팬 모터의 (-)단의 전압을 검출하는 전압 검출부, 전원전압을 단속하는 스위칭부 및 전압 검출부로부터 검출된 전원전압과 냉각팬 모터의 (-)단의 전압을 통해 냉각팬 모터에 걸리는 모터전압을 계산하고, 모터전압을 기준전압과 비교하여 스위칭부를 통해 전원전압을 PWM 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각팬 모터의 전압 제어 장치 및 방법{DEVICE FOR CONTROLLING VOLTAGE OF COOLING FAN MOTOR AND METHOD THEREOF}

본 발명은 냉각팬 모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터전압을 모니터링하여 전원전압을 PWM 제어하는 냉각팬 모터의 전압 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 엔진은 연료의 연소과정에 발생하는 열을 외부로 방열시키기 위한 냉각시스템이 구비되어 있다.

냉각 시스템은 엔진이 최상의 효율을 발생할 수 있게 냉각수의 온도를 일정하게 유지하도록 한다. 이를 위해, 서머스터에 의한 냉각수 흐름을 제어하거나, 냉각팬 모터를 제어하여 냉각팬을 통해 라디에이터로 공기를 강제 송풍한다.

특히, 냉각팬 모터를 제어하는 방법은 냉각팬으로 공급되는 전원의 펄스조절을 통하여 실시하는 펄스제어방식을 이용한다.

이러한 펄스제어방식은 엔진제어유니트의 신호제어에 따라 발생되는 PWM(Pulse Width Modulation) 구동 신호에 따라 PWM 출력 듀티(Duty)를 조정하여 냉각팬 모터의 온/오프를 반복적으로 수행한다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

종래의 차량 엔진용 냉각팬 모터 제어를 위한 펄스제어방식은 냉각팬 모터에 인가되는 전원전압을 모니터링하여 PWM 출력 듀티를 보상한다.

그러나, 냉각팬 모터에 인가되는 전원전압이 그라운드 옵셋(GND OFF-SET) 및 전원전압 강하, 필터 소자의 온도에 따른 특성 변화의 영향으로 정밀하게 제어되지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 냉각팬 모터에 인가되는 모터전압을 모니터링하고 모터전압에 따라 전원으로부터 공급되는 전원전압을 PWM 제어하여 냉각팬 모터 제어의 정밀성을 향상시킬 수 있도록 한 냉각팬 모터의 전압 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 냉각팬 모터의 전압 제어 장치는 냉각팬 모터에 인가되는 전원전압과 상기 냉각팬 모터의 (-)단의 전압을 검출하는 전압 검출부; 상기 전원전압을 단속하는 스위칭부; 및 상기 전압 검출부로부터 검출된 상기 전원전압과 상기 냉각팬 모터의 (-)단의 전압을 통해 상기 냉각팬 모터에 걸리는 모터전압을 계산하고, 상기 모터전압을 기준전압과 비교하여 상기 스위칭부를 통해 상기 전원전압을 PWM 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제어부는 상기 모터전압이 상기 기준전압 보다 크면 PWM 출력 듀티를 감소시키고, 상기 모터전압이 상기 기준전압 보다 작으면 PWM 출력 듀티를 증가시키며, 상기 모터전압이 상기 기준전압과 같으면 PWM 출력 듀티를 유지시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 기준전압은 상기 냉각팬 모터의 동작 레벨에 따라 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 냉각팬 모터의 전압 제어 방법은 냉각팬 모터의 (-)단의 전압을 검출하여 상기 냉각팬 모터에 걸리는 모터전압을 계산하는 단계; 및 상기 모터전압을 기준전압과 비교하여 상기 냉각팬 모터에 인가되는 전원전압을 PWM 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 냉각팬 모터에 걸리는 모터전압을 계산하는 단계는 상기 냉각팬 모터에 인가되는 전원전압과 상기 냉각팬 모터의 (-)단의 전압을 검출하는 과정; 및 상기 전원전압과 상기 냉각팬 모터의 (-)단의 전압을 통해 상기 냉각팬 모터에 걸리는 모터전압을 계산하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 냉각팬 모터에 인가되는 전원전압을 PWM 제어하는 단계는 상기 모터전압이 상기 기준전압 보다 크면 PWM 출력 듀티를 감소시키고, 상기 모터전압이 상기 기준전압 보다 작으면 PWM 출력 듀티를 증가시키며, 상기 모터전압이 상기 기준전압과 같으면 PWM 출력 듀티를 유지시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 냉각팬 모터 양단에 인가되는 전압을 실시간 모니터링하고, 전원전압 변동은 물론, 환경적 용인에 따라 변동되는 모터 양단 전압 변동에 따라 출력 PWM 듀티를 보상하여 모터 양단의 기준전압을 정밀하게 유지 및 제어할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬 모터의 전압 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬 모터의 전압 제어 방법의 순서도이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬 모터의 전압 제어 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬 모터의 전압 제어 장치의 블럭 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬 모터의 전압 제어 장치는 도 1 에 도시된 바와 같이, 필터부(10), 전압 검출부(20), 제어부(30) 및 스위칭부(40)를 포함한다.

필터부(10)는 배터리(미도시) 등과 같은 외부의 전원으로부터 냉각팬 모터(50)에 인가되는 전원전압의 노이즈를 필터링한다.

전압 검출부(20)는 냉각팬 모터(50)의 (+)단에 연결되어 냉각팬 모터(50)의 (+)단을 통해 냉각팬 모터(50)에 인가되는 전원전압을 검출하여 제어부(30)에 입력한다. 또한, 전압 검출부(20)는 냉각팬 모터(50)의 (-)단에 연결되어 냉각팬 모터(50)의 (-)단의 전압을 검출하여 제어부(30)에 입력한다.

스위칭부(40)는 제어부(30)로부터 입력되는 스위칭 신호에 따라 냉각팬 모터(50)에 인가되는 전원전압을 단속한다.

스위칭부(40)는 드레인단이 냉각팬 모터(50)의 (-)단에 연결되고, 소스단이 전원접지와 연결되며, 게이트단이 제어부(30)에 연결된다. 따라서, 스위칭부(40)는 제어부(30)로부터 게이트단에 입력되는 스위칭 신호에 따라 턴온(TURN ON) 또는 턴오프(TURN OFF)되어 냉각팬 모터(50)의 구동을 제어하게 된다.

제어부(30)는 냉각팬 모터(50)에 인가되는 모터전압에 따라 전원전압을 PWM 제어한다.

제어부(30)는 동작 레벨에 따라 기 설정된 PWM 출력 듀티로 스위칭부(40)를 제어한다.

이 경우, 냉각팬 모터(50)의 PWM 출력 듀티는 동작 레벨에 따라 설정되는데, 냉각팬 모터(50)의 동작 레벨은 냉각팬 모터(50)의 회전 속도를 설정한 것으로서, 일 예로 1단, 2단, 3단 등으로 설정된다.

여기서, 동작 레벨이 증가할수록 냉각팬 모터(50)의 회전 속도가 증가하므로, PWM 출력 듀티에 증가시켜 냉각팬 모터(50)의 회전 속도를 증가시키게 된다.

이와 같이, 제어부(30)는 각 동작 레벨별로 설정된 냉각팬 모터(50)의 회전 속도에 따라 PWM 출력 듀티가 기 설정되므로, 이 PWM 출력 듀티에 따라 스위칭부(40)를 스위칭시켜 냉각팬 모터(50)를 제어한다.

한편, 제어부(30)는 전압 검출부(20)에 의해 냉각팬 모터(50)에 인가되는 전원전압과 냉각팬 모터(50)의 (-)단의 전압이 검출되면, (+)단의 전압에서 (-)단의 전압을 차감하여 실제 냉각팬 모터(50)에 걸리는 모터전압을 계산한다.

여기서, 제어부(30)는 상기한 바와 같이, 냉각팬 모터(50)에 인가되는 전원전압과 냉각팬 모터(50)의 (-)단의 전압을 통해 모터전압을 계산한다. 이에 따라, 주변 환경과 무관하게 전원전압을 제어할 수 있고, 전원전압이 급변하더라도 모터전압의 변동을 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 이를 통해 냉각팬 모터(50)의 소음을 감소시킬 수 있다.

한편, 제어부(30)는 모터전압이 계산되면, 이 모터전압을 기준전압을 비교하여 그 비교 결과에 따라 PWM 출력 듀티를 조절하여 스위칭부(40)를 제어한다.

여기서, 기준전압은 상기한 냉각팬 모터(50)의 동작레벨에 따라 기 설정된 것으로서, 그 크기는 동작 레벨에 비례한다.

제어부(30)의 동작 과정을 도 2 를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬 모터의 전압 제어 방법의 순서도이다.

제어부(30)는 외부의 ECU로부터 입력되는 동작 레벨을 확인하고(S10), 이 동작 레벨에 따른 PWM 입력 듀티로 스위칭부(40)를 PWM 출력을 제어한다(S20).

일 예로, 동작 레벨이 3단이고, 해당 단수의 PWM 입력 듀티가 70%로 설정된 경우, 제어부(30)는 온/오프 주기가 7:3으로 되도록 PWM 출력 듀티를 제어한다.

이 과정에서, 제어부(30)는 냉각팬 모터(50)에 인가되는 전원전압과 냉각팬 모터(50)의 (-)단의 전압을 통해 냉각팬 모터(50)에 실제 걸리는 모터전압을 계산한다.

즉, 전압 검출부(20)는 냉각팬 모터(50)에 인가되는 전원전압을 검출(S30)하여 제어부(30)에 입력한다. 또한, 냉각팬 모터(50)의 (-)단의 전압을 검출(S40)하여 제어부(30)에 입력한다.

제어부(30)는 전압 검출부(20)에 의해 냉각팬 모터(50)에 인가되는 전원전압과 냉각팬 모터(50)의 (-)의 전압이 검출되면, 전원전압에서 냉각팬 모터(50)의 (-)단의 전압을 차감하여 모터전압을 계산한다(S50).

이와 같이, 제어부(30)는 모터전압이 계산되면, 이 모터전압과 기준전압을 비교한다. 즉, 모터전압에서 기준전압을 차감하여 그 결과에 따라 PWM 출력 듀티를 제어한다.

여기서, 기준전압은 상기한 동작 레벨에 설정된 전압으로써, 각 동작 레벨별로 서로 다르게 설정된다. 동작 레벨이 클수록 냉각팬 모터(50)에 인가되는 전원전압은 증가하므로, 기준전압도 동작 레벨에 비례하여 증가한다.

한편, 상기한 모터전압을 비교하여 모터전압이 기준전압 보다 크면(＞0), 실제로는 냉각팬 모터(50)에 기준전압 보다 많은 전압이 인가되는 것이므로, PWM 출력 듀티를 감소(S70)시켜 전원전압을 감소시키도록 한다.

또한, 모터전압이 기준전압 보다 작으면(＜0), 실제로는 냉각팬 모터(50)에 기준전압 보다 작은 전압이 인가되는 것이므로, PWM 출력 듀티를 증가시켜 전원전압을 증가시키도록 한다(S80).

또한, 모터전압이 기준전압과 같으면(=0), 냉각팬 모터(50)에 정확한 전압이 인가되는 것이므로, PWM 출력 듀티를 유지시켜 현재의 전원전압을 유지하도록 한다(S90).

이와 같이, 냉각팬 모터(50)에 실제로 인가되는 모터전압에 따라 전원전압을 제어하므로, 그라운드 옵셋 등의 영향으로 냉각팬 모터(50)에 인가되는 모터전압이 변경되더라도 전원전압 제어를 통해 모터전압을 보상할 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.

10: 필터부 20: 전압 검출부
30: 제어부 40: 스위칭부
50: 냉각팬 모터

Claims

냉각팬 모터에 인가되는 전원전압과 상기 냉각팬 모터의 (-)단의 전압을 검출하는 전압 검출부;
상기 전원전압을 단속하는 스위칭부; 및
상기 스위칭부를 통해 PWM 출력 듀티를 제어하여 상기 전원전압을 제어하고, 상기 전압 검출부로부터 검출된 상기 전원전압에서 상기 냉각팬 모터의 (-)단의 전압을 차감하여 PWM 출력 듀티에 따라 상기 냉각팬 모터에 걸리는 모터전압을 계산하며, 상기 모터전압을 기준전압과 비교하여 비교 결과에 따라 상기 스위칭부를 통해 상기 전원전압을 PWM 제어하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는 상기 모터전압이 상기 기준전압 보다 크면 PWM 출력 듀티를 감소시키고, 상기 모터전압이 상기 기준전압 보다 작으면 PWM 출력 듀티를 증가시키며, 상기 모터전압이 상기 기준전압과 같으면 PWM 출력 듀티를 유지시키는 것을 특징으로 하는 냉각팬 모터의 전압 제어 장치.
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제 1 항에 있어서, 상기 기준전압은 상기 냉각팬 모터의 동작 레벨에 따라 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 냉각팬 모터의 전압 제어 장치.
냉각팬 모터의 (-)단의 전압을 검출하여 상기 냉각팬 모터에 걸리는 모터전압을 계산하는 단계; 및
상기 모터전압을 기준전압과 비교하여 그 비교 결과에 따라 상기 냉각팬 모터에 인가되는 전원전압을 PWM 제어하는 단계를 포함하되,
상기 냉각팬 모터에 걸리는 모터전압을 계산하는 단계는 상기 냉각팬 모터에 인가되는 전원전압과 상기 냉각팬 모터의 (-)단의 전압을 검출하는 과정; 및 상기 전원전압에서 상기 냉각팬 모터의 (-)단의 전압을 차감하여 상기 전원전압을 제어하기 위한 PWM 출력 듀티에 따라 상기 냉각팬 모터에 걸리는 상기 모터전압을 계산하는 과정을 포함하고,
상기 냉각팬 모터에 인가되는 전원전압을 PWM 제어하는 단계는 상기 모터전압이 상기 기준전압 보다 크면 PWM 출력 듀티를 감소시키고, 상기 모터전압이 상기 기준전압 보다 작으면 PWM 출력 듀티를 증가시키며, 상기 모터전압이 상기 기준전압과 같으면 PWM 출력 듀티를 유지시키는 것을 특징으로 하는 냉각팬 모터의 전압 제어 방법.
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