KR101243637B1 - 차량용 블로워 모터 스위칭 장치 - Google Patents

차량용 블로워 모터 스위칭 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 병렬로 연결되어 블로워 모터에 인가되는 전압을 제어하는 제1FET와 제2FET, 제1FET와 제2FET의 드레인 전류와 드레인 전압을 각각 측정하는 제1전류전압 측정부와 제2전류전압 측정부 및 제1전류전압 측정부와 제2전류전압 측정부에 의해 측정된 제1FET와 제2FET의 드레인 전류가 일치하도록 제1FET와 제2FET의 게이트 전압을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 블로워 모터 스위칭 장치{DEVICE FOR SWITCHING BLOWER MOTOR FOR VEHICLES}
본 발명은 차량용 블로워 모터 스위칭 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량용 블로워 모터에 공급되는 전원을 제어하는 차량용 블로워 모터 스위칭 장치에 관한 것이다.
자동차는 차량 내의 적정온도를 유지하기 위하여 온도 제어를 통해 고온이나 저온의 공기를 차량의 내부로 유입시켜 온도를 유지한다. 이와 같은 온도제어를 위한 공기 유입은 블로워 팬(Fan)에 의해 수행하게 되며, 이 팬(Fan)은 블로워 모터(Blower Motor)에 의해 회전된다.
차량용 블로워 모터는 FET(Field Effect Transistor) 소자를 이용하여 선형적으로 제어된다.
차량용 블로워 모터는 배터리(Battery)로부터 공급되는 전원에 의해 구동하는 데, 이 전원은 FET의 게이트로 입력되는 제어신호를 통해 제어된다.
즉, 차량 내부의 온도에 따라 모터 구동용 드라이버가 FET의 게이트단으로 제어신호를 출력하고, 이 제어신호에 따라 FET가 블로워 모터에 공급되는 전원을 제어하여 블로워 모터의 풍량을 제어하게 된다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
종래의 블로워 모터는 1개의 다이를 사용한 FET가 적용된다. 그러나, 방열 기준을 만족하기 위해서는 다이의 크기가 커야함에도 다이(DIE)의 크기가 작아 모터 구속 등의 과부하시 방열 기준을 만족하지 못하고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 하나의 패키지 내부에 2개의 FET를 병렬로 연결하여 이들 FET를 동기화시켜 블로워 모터에 공급되는 전원을 제어함으로써, 허용 전류를 증대시키고 발열을 감소시킬 수 있도록 한 차량용 블로워 모터 스위칭 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 차량용 블로워 모터 스위칭 장치는 병렬로 연결되어 블로워 모터에 인가되는 전압을 제어하는 제1FET와 제2FET; 상기 제1FET와 상기 제2FET의 드레인 전류와 드레인 전압을 각각 측정하는 제1전류전압 측정부와 제2전류전압 측정부; 및 상기 제1전류전압 측정부와 제2전류전압 측정부에 의해 측정된 상기 제1FET와 상기 제2FET의 드레인 전류가 일치하도록 상기 제1FET와 상기 제2FET의 게이트 전압을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는 상기 제1FET와 상기 제2FET의 드레인 전류를 상기 제1FET와 상기 제2FET의 드레인 전류의 평균 전류와 일치시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제1FET와 상기 제2FET, 상기 제1전류전압 측정부, 제2전류전압 측정부 및 상기 제어부는 패키지 내부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 패키지 내부에 설치되어 상기 패키지 내부의 온도를 감지하는 온도 감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도 감지부에 의해 감지된 온도가 설정 온도 이상이면, 상기 제1FET와 상기 제2FET를 턴오프시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는 상기 제1FET와 상기 제2FET의 드레인 전압이 설정 전압 이상이면, 상기 제1FET와 상기 제2FET를 턴온시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 차량용 블로워 모터 구동시에 허용 전류를 증대시키고 발열을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 서지 전압에 의한 FET 소손과, 이로 인한 블로워 모터의 지속적인 최대 출력 구동에 의해 발생될 수 있는 전력 손실을 감소시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 블로워 모터 스위칭 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 블로워 모터 스위칭 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 블로워 모터 스위칭 장치를 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 차량용 블로워 모터 스위칭 장치의 블럭 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 블로워 모터 스위칭 장치는 도 1 에 도시된 바와 같이, 제1FET(21)와 제2FET(22), 제1전류전압 측정부(31), 제2전류전압 측정부(32), 제어부(40) 및 온도 감지부(50)를 포함한다.
제1FET(21)는 배터리(BAT)로부터 블로워 모터(M)에 공급되는 전압을 제어한다. 제1FET(21)는 드레인단이 블로워 모터(M)의 출력단에 연결되고, 소스단이 접지와 연결되며, 게이트단이 제어부(40)와 연결된다.
제2FET(22)는 배터리(BAT)로부터 블로워 모터(M)에 공급되는 전압을 제어한다. 제2FET(22)는 드레인단이 블로워 모터(M)의 출력단에 연결되고, 소스단이 접지와 연결되며, 게이트단이 제어부(40)와 연결된다.
여기서, 제1FET(21)와 제2FET(22)는 블로워 모터(M)와 병렬로 연결된다. 따라서, 제1FET(21)와 제2FET(22)의 드레인단은 블로워 모터(M)의 출력단에 공통으로 연결되고, 소스단은 접지와 공통으로 연결된다.
본 실시예에 따르면, 제1FET(21)와 제2FET(22)가 병렬로 연결되어 최대 출력 구동시 제1FET(21)와 제2FET(22)의 드레인단과 소스단 사이에 걸리는 저항이 1/2로 감소된다.
제1전류전압 측정부(31)는 제1FET(21)의 드레인 전류와 드레인 전압을 측정한다.
제2전류전압 측정부(32)는 제2FET(22)의 드레인 전류와 드레인 전압을 측정한다.
온도 감지부(50)는 패키지(10) 내부의 온도를 감지한다.
제어부(40)는 제1전류전압 측정부(31)에 의해 측정된 제1FET(21)의 드레인 전류와 드레인 전압, 제2전류전압 측정부(32)에 의해 측정된 제2FET(22)의 드레인 전류와 드레인 전압 및 온도 감지부(50)에 의해 감지된 패키지(10) 내부의 온도에 따라 제1FET(21)와 제2FET(22)를 동기화시켜 선형적으로 제어한다.
특히, 제1FET(21)와 제2FET(22), 제1전류전압 측정부(31), 제2전류전압 측정부(32), 온도 감지부(50) 및 제어부(40)는 1개의 패키지(10) 내부에 설치된다.
즉, 1개의 패키지(10) 내부에 제1FET(21)와 제2FET(22), 제1전류전압 측정부(31), 제2전류전압 측정부(32), 온도 감지부(50) 및 제어부(40)가 설치되고, 제1FET(21)와 제2FET(22) 2개를 병렬로 연결함으로써, 허용 전류가 증대되어 방열 성능을 향상시킬 수 있고, 구동시 열에 의한 손실이 적어져 구동 효율이 향상되게 된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 블로워 모터 스위칭 장치의 동작 과정을 도 2 를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 블로워 모터 스위칭 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
제어부(40)는 제1FET(21)와 제2FET(22)를 제어하여 블로워 모터(M)를 구동시킨다(S10).
아울러, 제1전류전압 측정부(31)는 제1FET(21)의 드레인 전류와 드레인 전압이 측정되고, 제2전류전압 측정부(32)는 제2FET(22)의 드레인 전류와 드레인 전압을 측정된다. 또한, 온도 감지부(50)는 패키지(10) 내부의 온도를 감지한다(S20).
이때, 제1FET(21)의 드레인 전압과 제2FET(22)의 드레인 전압이 설정 전압 미만이면, 제1FET(21)의 드레인 전류와 제2FET(22)의 드레인 전류를 비교하여 일치하는 지를 판단한다(S30).
판단 결과, 제1FET(21)의 드레인 전류와 제2FET(22)의 드레인 전류가 일치하지 않으면, 제1FET(21)의 드레인 전류와 제2FET(22)의 드레인 전류의 평균 전류를 계산한다(S40).
제어부(40)는 평균 전류가 계산되면, 제1FET(21)의 게이트 전압과 제2FET(22)의 게이트 전압을 제어하여 제1FET(21)의 드레인 전류와 제2FET(22)의 드레인 전류를 평균 전류와 일치시킨다(S50).
일 예로, 제1FET(21)의 드레인 전류가 평균 전류 보다 크면, 제1FET(21)의 드레인 전류가 감소하도록 게이트 전압을 감소시킨다. 반면에, 제1FET(21)의 드레인 전류가 평균 전류 보다 작으면, 제1FET(21)의 게이트 전압을 증가시켜 제1FET(21)의 드레인 전류를 증가시킨다. 이는 제2FET(22)에도 동일하게 적용된다.
이를 통해, 제1FET(21)와 제2FET(22)의 턴온을 위한 임계 전압(Threshold Voltage)이 서로 상이하더라도 제1FET(21)와 제2FET(22)에 동일한 드레인 전류를 인가할 수 있게 된다.
한편, 제어부(40)는 온도 감지부(50)에 의해 감지된 패키지(10) 내부의 온도가 설정 온도 이상인 지를 판단한다(S60).
판단 결과, 온도 감지부(50)에 의해 감지된 패키지(10) 내부의 온도가 설정 온도 이상이면, 온도 감지부(50)에 의해 감지된 패키지(10) 내부의 온도가 설정 온도 미만이 될 때까지, 제1FET(21)의 게이트 전압과 제2FET(22)의 게이트 전압을 제어하여 제1FET(21)와 제2FET(22)를 턴오프시킨다(S70,S80).
여기서, 패키지(10)가 열폭주 현상이 발생하여 내부의 온도가 설정 온도 이상인 경우에는 제1FET(21)와 제2FET(22)가 소손된다. 따라서, 상기한 바와 같이 제1FET(21)와 제2FET(22)를 턴오프시켜 제1FET(21)와 제2FET(22)의 소손을 방지할 수 있다.
또한, 제어부(40)는 제1전류전압 측정부(31)에 의해 측정된 제1FET(21)의 드레인 전압과 제2전류전압 측정부(32)에 의해 측정된 제2FET(22)의 드레인 전압을 기 설정된 설정 전압과 비교하여 설정 전압 이상인 지를 판단한다. 즉, 서지 전압이 인가되는 지를 판단한다(S90).
판단 결과, 서지 전압이 인가되면, 전류가 바이패스되도록 제1FET(21)와 제2FET(22)를 순간적으로 턴온시킨다(S100).
이를 통해 차량의 서지 전압으로 인해 발생되는 블로워 모터(M)의 구속에 의하 과전압으로부터 제1FET(21)와 제2FET(22)를보호한다.
이러한 과정은 운전자가 강제적으로 블로워 모터(M)를 턴오프시키거나 기 설정된 블로워 모터(M)의 턴오프 조건이 만족하여 블로워 모터(M)를 턴오프시킬 때까지 계속적으로 반복된다.
본 발명은 도면에 도시된 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 정해여져야할 것이다.
BAY: 배터리 M: 모터
10: 패키지 21: 제1FET
22: 제2FET 31: 제1전류전압 측정부
32: 제2전류전압 측정부 40: 제어부
50: 온도 감지부

Claims (5)

  1. 병렬로 연결되어 블로워 모터에 인가되는 전압을 제어하는 제1FET와 제2FET;
    상기 제1FET와 상기 제2FET의 드레인 전류와 드레인 전압을 각각 측정하는 제1전류전압 측정부와 제2전류전압 측정부; 및
    상기 제1전류전압 측정부와 제2전류전압 측정부에 의해 측정된 상기 제1FET와 상기 제2FET의 드레인 전류가 일치하도록 상기 제1FET와 상기 제2FET의 게이트 전압을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 제1FET와 상기 제2FET의 드레인 전류를 상기 제1FET와 상기 제2FET의 드레인 전류의 평균 전류와 일치시키는 것을 특징으로 하는 차량용 블로워 모터 스위칭 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1FET와 상기 제2FET, 상기 제1전류전압 측정부, 제2전류전압 측정부 및 상기 제어부는 패키지 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 블로워 모터 스위칭 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 패키지 내부에 설치되어 상기 패키지 내부의 온도를 감지하는 온도 감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도 감지부에 의해 감지된 온도가 설정 온도 이상이면, 상기 제1FET와 상기 제2FET를 턴오프시키는 것을 특징으로 하는 차량용 블로워 모터 스위칭 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제1FET와 상기 제2FET의 드레인 전압이 설정 전압 이상이면, 상기 제1FET와 상기 제2FET를 턴온시키는 것을 특징으로 하는 차량용 블로워 모터 스위칭 장치.
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