KR101271405B1 - 차량용 전동식 진공펌프 제어장치 및 그의 고장진단방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 진공펌프 제어장치 및 그의 고장진단방법에 관한 것으로, 브레이크 부스터로 공급되는 진공압을 감지하는 압력감지부, 상기 진공압을 형성하는 전동식 진공펌프의 모터를 구동하는 모터 구동부, 상기 모터에 구동전원을 공급하는 전원공급부, 미리 설정된 고장진단 항목별 고장 여부를 감지하는 고장진단부 및 상기 압력감지부의 감지신호 및 상기 고장진단부의 감지신호에 기초하여 상기 모터의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 제어부를 포함하고, 상기 고장진단부는 상기 전원공급부로부터 모터에 공급되는 전압을 감지하는 전압감지부, 상기 모터에 공급되는 전류를 감지하는 전류감지부 및 상기 모터 및 모터 구동부의 동작에 의해 상승하는 온도를 감지하는 온도감지부를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 차량용 진공펌프 제어장치 및 그의 고장진단방법을 이용하는 것에 의해, 본 발명은 모터의 단선, 단락, 과전압, 저전압, 고온 상태 및 연속운전 상태 등의 고장진단을 수행하여 진공펌프와 제어장치 및 차량에 설치된 각종 장치의 고장 및 손상을 방지한다.

Description

차량용 전동식 진공펌프 제어장치 및 그의 고장진단방법{ELECTRONIC VACUUM PUMP CONTROL APPARATUS FOR VEHICLE AND FAULT DIAGNOSIS METHOD THEREOF}

본 발명은 차량용 전동식 진공펌프 제어장치 및 그의 고장진단방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공압을 형성하여 차량의 브레이크를 작동시키는 전동식 진공펌프를 제어하는 차량용 전동식 진공펌프를 제어장치 및 그의 고장진단방법에 관한 것이다.

일반적으로 가솔린 엔진 및 승용 디젤 엔진은 브레이크의 작동이나 EGR, 터보 챠져 액츄에이터의 작동원으로 진공압을 사용한다.

가솔린 엔진은 그 특성상 엔진 흡기 매니폴드측에서 흡입공기의 스로틀링으로 생성되는 부압을 이용하는데 비해, 공기 이용율이 높은 승용 디젤 엔진은 별도의 기계식 진공펌프를 구동하여 진공압을 형성한다.

상기 기계식 진공펌프는 베인의 회전에 의한 체적 변화로부터 펌핑력을 생성하는 베인(vane)식 진공펌프가 주로 사용된다.

상기 베인식 진공펌프는 보통 캠축에 연결되거나, 보기류 벨트로 구동되는 알터네이터(발전기) 축에 연결되어 엔진운전시 항상 구동된다.

이러한 베인식 진공펌프 기술은 대한민국 특허 등록번호 제10-0462744호(2004년 12월 10일 등록) 등에 개시되어 있다.

한편, 최근에는 가솔린 엔진의 연비 및 성능을 개선하기 위하여 직접분사식 엔진(Gasoline Direct Injection) 기술이 개발되고 있다. 공기/연료 혼합기(air/fuel mixture)의 흡입/압축/점화/폭발/배기 과정에 의해 동력을 발생하는 통상의 가솔린 엔진의 연소 과정에 비하여, 직접분사식 가솔린 엔진은 공기만을 흡입하여 압축한 후 연료를 분사하게 된다. 이러한 방식은 디젤 기관의 압축 착화 방식과 유사하다.

따라서 직접분사식 가솔린 엔진은 통상적인 가솔린 엔진의 압축비(compression ratio)의 한계를 넘는 높은 압축비를 구현할 수 있어 연비를 극대화할 수 있는 이점이 있다.

이러한 직접분사식 가솔린 엔진은 엔진으로 흡입되는 공기량이 매우 적기 때문에, 브레이크를 작동시키는 진공압을 형성하기 위해 일반적인 가솔린 엔진이나 승용 디젤엔진과 같이 기계식 진공펌프를 구동할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 직접분사식 가솔린 엔진이나 하이브리드 차량과 같이 기계식 진공펌프를 사용할 수 없는 차량에서 브레이크 작동을 위해 진공압을 형성하도록 전자식 진공펌프를 적용하고, 차량의 주행 특성에 기초하여 전자식 진공펌프를 제어하는 기술 개발이 요구되고 있다.

하이브리드 전기 차량에 전자식 진공펌프를 적용한 기술의 일 예가 대한민국 특허 공개번호 제10-2005-0120989호(2005년 12월 26일 공개, 이하 '특허문헌 1,이라 함), 대한민국 특허 등록번호 제10-878942호(2009년 1월 8일 등록, 이하 '특허문헌 2'라 함)에 개시되어 있다.

도 1은 특허문헌 1에 따른 하이브리드 전기 차량의 브레이크 시스템의 구성도이다.

일반적인 하이브리드 전기 차량의 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟는 페달 가압력을 브레이크 부스터(2)에서 증폭시키고, 증폭된 힘을 마스터 실린더(3)에 가해서 생긴 유압의 힘에 의해 브레이크 장치를 동작시킨다.

특허문헌 1에 따른 하이브리드 전기 차량의 브레이트 시스템은 브레이크 부스터에서 페달 가압력을 증폭시킬 수 있도록 진공압을 형성하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진의 흡기 라인(L)과 브레이크 부스터(2) 사이의 부압 라인(N)에 설치되어 부압 라인(N)에 형성되는 압력을 검출하는 부압 센서(S), 부압 센서(S)에서 검출되는 부압 라인(N)의 압력 정보를 분석한 다음 설정된 기준 압력과 비교하여 부압 라인(N)을 강제 진공할 것인지를 판단하며, 그에 대한 제어를 실행하는 제어부(8), 제어부(8)에서 인가되는 제어신호에 의해 스위칭 되는 스위칭부(9), 부압 라인(N)을 연결하고 스위칭부(9)가 스위칭 온 되는 경우 배터리(B)에서 공급되는 전원에 의해 가동되어 부압 라인(N)을 강제 진공시키는 진공펌프(7)를 포함한다.

특허문헌 1에 따른 하이브리드 전기차량의 브레이크 시스템은 부압 라인(N)의 압력이 기준압력 이하를 유지하는 경우 진공펌프(7)를 가동시키고, 진공펌프(7)의 가동으로 부압 라인(N)의 압력이 기준압력 이상을 유지하는 경우 진공펌프(7)의 가동을 중지시킨다.

그리고 도 2 및 도 3은 특허문헌 2에 따른 하이브리드 전기 차량의 브레이크 페일 세이프 시스템의 구성도이다.

여기서, 도 2는 정상적인 진공 유지시 특허문헌 1에 따른 페일 세이프 시스템이 작동하지 않은 상태(브레이크 정상 작동 모드)를 나타내고, 도 3은 정상적인 진공 유지 불가시 페일 세이프 시스템이 작동하고 있는 상태(브레이크 페일 세이프 작동모드)를 나타낸다.

특허문헌 2에 따른 하이브리드 전기차량의 브레이크 페일 세이프 시스템은 일반적인 상태에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟는 페달 가압력을 브레이크 부스터(2)에서 증폭시키고, 증폭된 힘을 마스터 실린더(3)에 가해서 생긴 유압의 힘에 의해 브레이크 장치(4)를 동작시킨다.

이때, 브레이크 부스터(2)는 진공압과 대기압의 차이를 이용해서 입력축에 가해진 페달 가압력을 증폭시켜 출력축으로 전달하고, 흡기 매니폴드(5)의 부압을 이용해서 페달을 밟을 때 마스터 실린더(3)에 가해지는 힘을 증폭시킨다.

반면, 특허문헌 2에 따른 하이브리드 전기 차량의 브레이크 페일 세이프 시스템은 브레이크 페일 조건에서 도 3에 도시된 바와 같이 브레이크 부스터(2) 라인을 통해 흡기계(6)로부터 전해지는 대기압을 차단하고 별도의 진공펌프(7)를 작동시켜 강제 진공압을 형성하여 안전하고 신속하게 브레이크 장치(4)를 동작시킨다.

상기 브레이크 페일 조건은 전기모터의 토크 보조가 되지 않거나, 많은 양의 모터 보조가 불가능하거나, 또는 고속 주행으로 스로틀 밸브(V)가 개방되어 진공 생성이 어려운 상황 등을 말한다.

이와 같이, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 흡기 라인과 브레이크 부스터 사이에 진공펌프를 설치하고, 브레이크 페달 조작시 진공펌프(7)를 구동하는 기술이 기재되어 있다.

하지만, 특허문헌 1 및 특허문헌 2는 제어부(8)에 의해 진공펌프(7)를 제어하는 것으로 기재되어 있을 뿐 진공펌프(7)를 효율적으로 제어하는 구체적인 방법에 대해서는 기재되어 있지 않다.

한편, 특허문헌 2에는 진공펌프(7) 구동 개시 직후에, 바로 일정 수준 이상의 정상적인 진공압을 제공하기 어렵기 때문에, 진공홀더(H)를 설치하여 일정 시간 동안 진공홀더(H)에서 브레이크 부스터(2)로 필요한 진공압을 제공한다.

하지만, 특허문헌 2와 같이 진공압 형성시간을 단축하기 위해 진공펌프(7) 구동 개시과정에서 진공펌프의 구동속도를 점차적으로 상승시키는 과정 없이 처음부터 풀 파워로 구동하는 경우, 모터에 순간적으로 과전류가 인가되고, 충격이 발생함에 따라 모터의 이상동작으로 인한 손상 및 고장을 발생시키는 문제점이 있었다.

또한 특헌문헌 1 및 특허문헌 2에는 진공펌프의 이상 발생을 감지하여 고장 진단을 하는 방법에 대한 기재가 없어, 진공펌프의 이상발생으로 인해 진공펌프뿐만 아니라 진공펌프 제어장치 및 차량의 타 장치들의 고장 및 손상을 야기하는 문제점이 있었다.

대한민국 특허 공개번호 제10-2005-0120989호(2005년 12월 26일 공개) 대한민국 특허 등록번호 제10-878942호(2009년 1월 8일 등록)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 브레이크를 동작시키기 위한 진공압을 형성하는 전동식 진공펌프를 제어하는 차량용 전동식 진공펌프 제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전동식 진공펌프의 특성을 이용해 진공압을 신속하게 형성하도록 제어하는 차량용 전동식 진공펌프 제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전동식 진공펌프의 고장진단을 수행할 수 있는 차량용 전동식 진공펌프 제어장치 및 그의 고장진단방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 브레이크 부스터로 공급되는 진공압을 감지하는 압력감지부, 상기 진공압을 형성하는 전동식 진공펌프의 모터를 구동하는 모터 구동부, 상기 모터에 구동전원을 공급하는 전원공급부, 미리 설정된 고장진단 항목별 고장 여부를 감지하는 고장진단부 및 상기 압력감지부의 감지신호 및 상기 고장진단부의 감지신호에 기초하여 상기 모터의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 제어부를 포함하고, 상기 고장진단부는 상기 전원공급부로부터 모터에 공급되는 전압을 감지하는 전압감지부, 상기 모터에 공급되는 전류를 감지하는 전류감지부 및 상기 모터 및 모터 구동부의 동작에 의해 상승하는 온도를 감지하는 온도감지부를 포함한다.

상기 고장진단 항목은 상기 모터의 단선 및 단락 상태, 과전압 및 저전압 상태, 상기 진공펌프 제어장치의 고온 상태 및 상기 모터의 연속운전 상태 중에서 적어도 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 모터의 단락 상태는 상기 전류감지부로부터 감지된 감지전류가 미리 설정된 제 1기준전류를 초과하는지 여부에 의해 진단되는 과전류 상태이고, 상기 모터의 단선 상태는 상기 감지전류가 미리 설정된 제 2기준전류 미만인지 여부에 의해 진단되는 저전류 상태이며, 상기 제어부는 상기 모터의 단선 및 단락 발생시 상기 모터의 구동을 중지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 모터의 단락 및 단선 상태 진단 후 상기 진공펌프의 구동이 종료되면, 상기 모터의 단락 및 단선에서 정상 상태로 복귀되는 것을 특징으로 한다.

상기 과전압 상태는 상기 전압감지부로부터 감지된 감지전압이 미리 설정된 제 1기준전압을 초과하는 경우에 진단되고, 상기 감지전압이 상기 제 1기준전압보다 낮은 제 2기준전압 미만이면 정상 상태로 복귀되는 것을 특징으로 한다.

상기 저전압 상태는 상기 감지전압이 미리 설정된 제 3기준전압 미만인 경우에 진단되고, 상기 감지전압이 상기 제 3기준전압보다 높은 제 4기준전압을 초과하는 경우에 복귀되는 것을 특징으로 한다.

상기 고장진단부는 상기 모터의 온/오프 구동시 발생하는 서시전압을 흡수하여 상기 진공펌프 제어장치 내부의 회로를 보호하는 보호회로와 상기 감지신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하여 상기 제어부로 전달하는 신호변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 고장진단 항목별 진단 데이터 및 에러 플래그를 저장하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 고장진단 항목별 진단 데이터를 차량의 메인 제어부로 송신하고, 상기 메인 제어부로부터 전달되는 구동명령을 상기 제어부로 전달하는 통신부를 더 포함하고, 상기 메인 제어부는 상기 진단 데이터에 기초하여 과전류 경고등, 저전류 경고등 및 연속운전 경고등을 점등하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 (a) 차량의 메인 제어부로부터 진공펌프 구동명령을 수신하는 단계, (b) 상기 진공펌프 구동명령에 기초해서 브레이크 부스터에 공급되는 진공압을 미리 설정된 기준압력 범위로 유지하도록 진공펌프를 선택적으로 구동하는 단계, (c) 상기 진공펌프의 미리 프로그래밍된 각 고장진단 항목별 고장 발생 여부를 진단하는 단계 및 (d) 상기 제 (c)단계의 고장진단 결과에 기초하여 상기 진공펌프의 구동을 제어하는 단계를 포함한다.

상기 고장진단 항목은 상기 진공펌프에 구비된 모터의 단선 및 단락 상태, 진공펌프 제어장치의 고온 상태, 상기 모터의 연속운전 상태 중에서 적어도 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (c)단계는 상기 모터에 공급되는 전류를 감지하고, 감지된 감지전류와 미리 설정된 제 1기준전류를 비교한 결과, 상기 감지전류가 제 1기준전류를 초과하면 과전류에 따라 상기 모터의 단선 상태로 진단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (c)단계는 상기 감지전류와 상기 제 1기준전류보다 낮게 설정된 제 2기준전류를 비교한 결과, 상기 감지전류가 제 2기준전류 미만이면 저전류에 따라 상기 모터의 단선 상태로 진단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (c)단계는 상기 모터의 단선 또는 단락 상태로 진단한 후, 상기 진공펌프의 구동이 종료되면 상기 단선 상태 또는 단락 상태에서 정상 상태 복귀로 진단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (c)단계는 (c1) 상기 모터에 공급되는 전압을 감지하고, 감지된 감지전압과 미리 설정된 제 1기준전압을 비교한 결과, 상기 감지전압이 제 1기준전압을 초과하는 경우에 상기 모터의 과전압 상태로 진단하는 단계 및 (c2) 상기 과전압 상태 진단 후 상기 감지전압이 상기 제 1기준전압보다 낮게 설정된 제 2기준전압보다 낮아지면 정상 상태 복귀로 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (c)단계는 (c3) 상기 감지전압이 상기 제 2기준전압보다 낮게 설정된 제 3기준전압 미만인 경우에 상기 모터의 저전압 상태로 진단하는 단계 및 (c4) 상기 저전압 상태 진단 후 상기 감지전압이 상기 제 3기준전압보다 높게 설정된 제 4기준전압보다 높아지면 정상 상태 복귀로 진단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (c)단계는 (c5) 상기 모터의 구동 및 모터 구동부의 스위칭 동작에 의해 온도가 상승한 진공펌프 제어장치의 온도를 감지하고, 감지된 온도가 미리 설정된 제 1기준온도를 초과하면 고온 상태로 진단하는 단계 및 (c6) 상기 고온 상태 진단 후 상기 감지온도가 상기 제 1기준온도보다 낮게 설정된 제 2기준온도 미만이면 정상 상태 복귀로 진단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (c)단계는 상기 모터가 미리 설정된 연속운전 기준 횟수만큼 연속회전하면, 상기 모터의 연속운전 상태로 진단하고, 상기 모터의 구동을 중지하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (c)단계는 상기 고장진단 수행시 감지된 전압, 전류, 온도가 기준범위를 이탈하여 미리 설정된 지속시간을 경과하여 지속되는 경우에만 고장 발생으로 진단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (c)단계는 상기 고장진단 항목별 진단 데이터 및 에러 데이터를 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (d)단계는 (d1) 상기 제 (c)단계에서 고장발생이 진단된 경우, 고장 발생 사실과 진단 데이터를 메인 제어부로 통지하는 단계 및 (d2) 상기 메인 제어부에서 과전류, 과전압, 연속운전 상태 발생시 차량에 구비된 경고등을 점등하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 브레이크 페달 조작시 마스터 실린더에 가해지는 힘을 충분하게 증폭할 수 있도록 전동식 진공펌프를 구동해서 형성된 진공압을 이용해 브레이크 부스터 내부 압력을 미리 설정된 기준압력 범위로 일정하게 유지할 수 있다.

특히, 본 발명은 모터의 초기 구동시 모터를 소프트 스타트시키고, 풀 러닝 타임이 경과하면 모터를 소프트 엔드시켜, 모터에 가해지는 과전류 및 충격을 방지함으로써, 모터의 이상동작으로 인한 고장 및 손상을 방지할 수 있다.

따라서 본 발명은 알터네이터 구동으로 인해 부하가 증가하거나, 직접분사식 가솔린 엔진이나 터보 직접분사식 가솔린 엔진과 같이 엔진으로 흡입되는 공기량이 적은 차량에 적용하여 브레이크 장치를 신속하고 안전하게 동작시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 모터의 단선, 단락, 과전압, 저전압, 고온 상태 및 연속운전 상태 등의 고장진단을 수행하여 진공펌프와 제어장치 및 차량에 설치된 각종 장치의 고장 및 손상을 방지할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 하이브리드 전기 차량의 브레이크 시스템의 구성도.
도 2 및 도 3은 다른 종래기술에 따른 하이브리드 전기 차량의 브레이크 페일 세이프 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 전동식 진공펌프 제어장치의 블록 구성도.
도 5는 도 4에 도시된 제어부의 제어신호 그래프.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 진공펌프 제어장치의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
도 7 내지 도 10은 각 고장진단 항목별 고장진단방법을 단계별로 상세하게 설명하는 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 전동식 진공펌프 제어장치 및 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 실시 예에서는 하이브리드 전기 차량을 이용하여 설명하며, 하이브리드 전기 차량에 적용되는 브레이크 시스템의 구성은 도 1에 도시된 구성을 원용하여 설명한다.

하지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 하이브리드 전기 차량뿐만 아니라, 플러그인 하이브리드 차량, 직접분사식 가솔린 엔진이나 터보 직접분사식 가솔린 엔진이 적용된 차량 등에도 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 전동식 진공펌프 제어장치의 블록 구성도이고, 도 5는 도 4에 도시된 제어부의 제어신호 그래프이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 전동식 진공펌프 제어장치는 브레이크 부스터(2)로 공급되는 진공압을 감지하는 압력감지부(12), 브레이크 부스터(2)에 공급되는 진공압을 형성하도록 진공펌프(10)에 구비된 모터(11)를 구동하는 모터 구동부(13), 모터(11)에 구동전원을 공급하는 전원공급부(14), 모터(11)에 공급되는 전압 및 전류, 모터 구동부(13)의 온도를 감지하는 고장진단부(15), 차량의 메인 제어부(도면 미도시)와 통신을 수행하는 통신부(16) 및 압력감지부(12)의 감지신호에 기초하여 모터(11)의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 제어부(17)를 포함한다.

진공펌프(10)는 흡기 라인(L)과 브레이크 부스터(2) 사이에 설치되고, 브레이크 페달(1) 조작시 페달 가압력을 증폭시켜 마스터 실린더(3)로 전달하도록 브레이크 부스터(2)에 진공압을 제공한다.

이러한 진공펌프(10)는 전원공급부(14)로부터 구동전원을 인가받아 구동되는 전동식 진공펌프(Electronic Vacuum Pump)로서, 내부에는 모터(11)를 구비한다.

본 실시 예에서 모터는 브러시형 직류모터를 사용한다. 하지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 브러시리스(brushless) 직류모터 등 다양한 모터로 변경될 수 있다.

압력감지부(12)는 부압 라인(N)을 통해 진공압을 공급받는 브레이크 부스터(2)의 입구측에 설치된다.

그리고 압력감지부(12)는 미리 설정된 제 1기준압력과 제 2기준압력 사이에서 히스테리시스 특성에 의해 브레이크 부스터(2)로 공급되는 진공압이 제 1기준압력 이하이면 온(On, 12V) 동작하고, 제 2기준압력 이상이면 오프(off, 0V) 동작하는 접점 스위치 타입의 압력센서이다.

여기서, 제 1기준압력은 약 40㎪로 설정되고, 제 2기준압력은 약 70㎪로 설정된다.

물론, 압력감지부(12)는 감지된 압력에 대응하는 감지신호를 출력하도록 변경될 수도 있다.

모터 구동부(13)는 제어부(17)의 제어신호를 따라 전원공급부(14)로부터 공급되는 구동전원을 스위칭하여 모터(11)를 선택적으로 구동한다.

전원공급부(14)는 배터리(B)로부터 인가되는 전원을 모터(11) 구동에 필요한 전압레벨로 변환하고, 변환된 구동전원을 모터(11) 및 제어부(17)로 공급한다.

고장진단부(15)는 전원공급부(14)로터 모터(11)에 공급되는 구동전원의 전압 및 전류, 모터(11)의 온도를 감지하여 감지신호를 제어부(17)로 전달한다.

이를 위해, 고장진단부(15)는 모터(11)에 입력되는 전압 및 전류를 각각 감지하는 전압감지부(21)와 전류감지부(22), 모터(11)의 온/오프 구동시 발생하는 높은 서지 전압을 흡수하여 상기 진공펌프 제어장치 내부의 회로를 보호하는 보호회로(23) 및 모터(11)의 구동과 모터 구동부(13)의 스위칭 동작에 의해 온도가 상승하는 상기 진공펌프 제어장치 내부의 온도를 감지하는 온도감지부(24)를 포함한다.

보호회로(23)는 프리휠 다이오드(free-wheel diode)와 같은 정류다이오드 소자로 구비된다.

온도감지부(24)는 모터(11) 및 모터 구동부(13)에서 발생하는 열을 감지할 수 있도록 모터 구동부(13)에 근접하여 설치되고, 모터 구동부(13)의 온도를 감지한 감지신호를 제어부(17)로 전달한다.

이와 함께, 고장진단부(15)는 감지신호를 아날로그 신호에서 10bit의 디지털 신호로 변환하는 신호변환부(도면 미도시)를 더 포함한다.

통신부(16)는 차량의 메인 제어부와 CAN(control area network) 통신을 수행하는 CAN 송수신기로서, 차량의 메인 제어부로부터 진공펌프(10) 구동명령을 수신하여 제어부(17)로 전달하고, 제어부(17)로부터 전달되는 진단신호를 메인 제어부로 전달한다.

상기 메인 제어부는 알터네이터(도면 미도시) 구동으로 인한 부하 증가로 인해 엔진의 흡기 라인을 통한 진공압 형성이 어려운 경우에만 진공펌프(10)를 구동하도록 알터네이터의 구동 여부를 검사한 후, 알터네이터가 구동되는 경우에만 상기 진공펌프 구동명령을 통신부(16)로 송신한다.

제어부(17)는 차량의 메인 제어부로부터 수신된 진공펌프(10) 구동명령에 따라 진공펌프 구동모드로 진입하고, 압력감지부(12)의 감지신호에 기초하여 모터(11)를 구동하도록 제어신호를 발생하며, 고장진단부(15)의 감지신호에 기초해서 각종 고장진단을 수행하여 진단신호를 메인 제어부로 전달하도록 제어한다.

여기서, 제어부(17)는 모터(11)의 초기 시동시 모터(11)에 공급되는 전류 및 충격을 감소시키기 위해 소프트 스타트(soft start)시키고, 모터(11)의 구동 중지시에도 소프트 엔드(soft end)시키도록 제어한다.

제어부(17)는 제어신호를 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, 이하 'PWM'이라 함) 신호 형태로 발생한다.

예를 들어, 상기 제어신호는 도 5에 도시된 바와 같이, 초기 구동시에 미리 설정된 초기 구동시간(t1) 동안 PWM 듀티값을 '0'%에서 '100'%까지 점차적으로 증가하고, 풀 러닝타임(t2) 동안 '100'%으로 풀 구동한 후, 구동 중지시에 미리 설정된 구동 중지시간(t3) 동안 PWM 듀티값을 '100'%에서 '0'%까지 점차적으로 감소하도록 발생된다.

상기 초기 구동시간(t1)은 약 0.27초로 설정되고, 풀 러닝타임(t2)은 약 4.7초로 설정되며, 구동 중지시간(t3)은 약 0.25초로 설정되는 것이 바람직하다.

제어부(17)는 고장진단부(15)의 감지결과를 미리 프로그래밍된 진단방법에 따라 고장진단 항목별 진단을 수행하고, 만일 어느 하나에 해당되는 경우, 미리 설정된 방식으로 모터 구동부(12)를 제어함과 동시에 통신부(16)를 통해 메인 제어부로 고장 발생 사실을 통지한다.

상기 고장진단 항목은 모터(11) 단선 및 단락 상태, 과전압 및 저전압 상태, 모터 구동부(13)의 고온 상태, 모터의 연속운전 상태 등을 포함한다.

각 고장진단 항목별 고장 판단 조건을 상세하게 설명한다.

모터 단선 상태는 모터(11)에 과전류가 인가됨에 따라 모터(11)가 기계적으로 멈춘 구속 상태를 말하고, 모터 단선 상태는 모터(11)의 전원 공급단자 및 출력단자에 연결된 케이블이 개방(open)된 상태를 말한다.

그리고 과전압 상태는 모터(11)에 공급되는 구동전원의 전압이 미리 설정된 기준 전압범위를 초과하는 상태를 말하고, 저전압 상태는 구동전원의 전압이 상기 기준 전압범위 미만인 상태를 말한다.

고온 상태는 모터(11) 구동시 모터 구동부(13)가 발열함에 따라 온도 감지부(26)로부터 감지된 모터 구동부(13)의 온도가 미리 설정된 한계 온도를 초과하여 과열된 상태를 한다.

모터 연속운전 상태는 모터(11)의 구동 및 대기 동작을 연속적으로 수행하는 상태를 말한다.

제어부(17)는 무리한 구동으로 인한 고장을 방지하기 위해, 미리 설정된 대기시간, 예컨대 약 5초가 경과한 이후에만 모터(11)를 구동할 수 있도록 설정된다.

즉, 모터(11)가 대기시간이 경과한 직후 구동되어 연속적으로 운전하는 경우, 온도상승, 과열, 부하 증가 등으로 인한 모터의 고장 발생 원인이 되므로, 제어부(17)는 모터 연속운전이 미리 설정된 횟수, 예컨대 5회만큼 수행되면 이상 발생으로 판단한다.

이와 같이 제어부(17)는 고장진단 수행시 미리 설정된 횟수만큼 고장진단을 반복적으로 수행하여 진단결과에 따라 제어한다.

진단결과 고장발생시, 제어부(17)는 고장 데이터를 내부 또는 외부에 구비된 메모리(도면 미도시), 예컨대 이이피롬(EEPROM)에 저장하고, 통지부(16)를 통해 메인 제어부로 고장 발생사실을 통지하도록 제어한다.

이에 따라, 본 발명은 브레이크 부스터 내부에 설치된 압력감지부의 감지신호에 기초해서 진공펌프를 선택적으로 구동하여 브레이크 부스터 내부에 진공압을 제공함으로써, 브레이크 페달 조작시 마스터 실린더에 가해지는 힘을 충분하게 증폭할 수 있도록 브레이크 부스터 내부 압력을 미리 설정된 기준압력 이하로 일정하게 유지한다.

그리고 본 발명은 모터의 단선 및 단락 상태, 과전압 및 저전압 상태 및 모터 구동부의 고온 발생 여부와 같은 고장진단을 수행하고, 고장 발생 여부에 따라 모터의 구동을 제어하여 진공펌프 및 제어장치의 고장 및 손상을 방지한다.

다음 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 진공펌프 제어방법을 도 6 및 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 진공펌프 제어장치의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이고, 도 7 내지 도 10은 각 고장진단 항목별 고장진단방법을 단계별로 상세하게 설명하는 흐름도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 진공펌프 제어방법은 이그니션 키(IG, 도면 미도시)가 온 조작되어 제어부(10)가 전원공급부로터 구동전원을 인가받으면서 시작된다(S10).

메인 제어부는 알터네이터 구동으로 인한 부하 증가로 인해 엔진의 흡기 라인(L)을 통한 진공압 형성이 어려운 경우에만 진공펌프(10)를 구동하도록 알터네이터의 구동 여부를 검사한 후(S11), 알터네이터가 구동되는 경우에만 상기 진공펌프 구동명령을 통신부(16)로 송신한다.

통신부(16)는 메인 제어부로부터 진공펌프 구동명령을 수신하여 제어부(17)로 전달한다(S12).

그러면, 제어부(17)는 진공펌프 구동명령에 따라 진공펌프 구동모드로 진입하고, 압력감지부(12)의 감지신호에 기초하여 모터(11)를 구동하도록 제어신호를 발생한다.

즉, 압력감지부(12)는 브레이크 부스터(2)로 공급되는 진공압을 감지하고(S13), 제어부(17)는 압력감지부(12)로부터 감지된 감지압력이 미리 설정된 제 1기준압력, 예컨대 약 40㎪ 이하이면(S14), 진공펌프(10)를 구동하도록 제어신호를 발생한다(S15).

그리고 진공펌프(10) 구동에 의해 브레이크 부스터(2)로 공급되는 진공압이 제 2기준압력, 예컨대 약 70㎪ 이상이면, 제어부(17)는 진공펌프(10)의 구동을 중지하도록 제어신호를 발생한다.

이와 같은 진공펌프(10)의 구동은 브레이크 부스터(2)로 공급되는 진공압이 제 2기준압력 이하가 될 때까지 반복적으로 수행된다.

진공펌프(10)의 구동을 제어함과 동시에, 제어부(17)는 고장진단부(15)의 감지신호에 기초해서 각종 고장진단을 수행하여 진단신호를 메인 제어부로 전달하도록 제어한다(S16).

도 7 내지 10을 참조하여 각 고장진단 항목별 고장진단방법을 상세하게 설명한다.

도 7은 모터 단선 및 단락 상태를 진단하는 방법을 설명하는 흐름도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 단선 및 단락 발생 여부를 진단하는 동작은 진공펌프(10)가 구동 중인지 검사하면서 시작된다(S21).

만약, 진공펌프(10)가 미구동 상태인 경우, 제어부(17)는 메모리에 저장된 과전류 및 저전류 에러 플래그를 오프시켜 초기화한 후(S22), 진공펌프(10)가 구동될 때까지 대기한다.

진공펌프(10)가 구동 중이거나 구동되면, 제어부(17)는 과전류 에러 플래그가 오프 상태인가를 검사하고(S23), 과전류 에러 플래그가 이미 온 상태인 경우, 제 S27단계로 진행하여 진공펌프의 구동을 종료하도록 제어한다.

반면, 과전류 에러 플래그가 오프 상태이면, 전류감지부(22)는 전원공급부(14)로부터 모터(11)에 공급되는 전류를 감지한다(S24).

이어서, 제어부(17)는 전류감지부(22)의 감지신호에 따른 감지전류와 미리 설정된 제 1기준전류를 비교한다(S25).

상기 제 1기준전류는 모터(11)의 단락 여부를 판단하기 위해 실험치에 의해 설정되는 전류값으로, 본 실시 예에서는 약 15A로 설정된다.

만약, 감지전류가 제 1기준전류를 초과하는 과전류 상태인 경우, 제어부(17)는 내부의 타이머를 이용해 시간을 계수하고, 과전류 상태가 미리 설정된 지속시간을 경과하여 지속되는가를 검사한다(S26).

상기 지속시간은 진공펌프 제어장치 및 차량의 주행 상태에 따라 순간적으로 발생하는 과전류, 저전류, 과전압, 저전압, 고온 상태를 무시하기 위해 실험치에 의해 설정되는 시간이다.

본 실시 예에서는 지속시간은 약 2초로 설정된다.

따라서 제 S26단계의 검사결과, 과전류 발생시간이 지속시간보다 짧으면, 제어부(17)는 다시 제 S24단계로 복귀하여 이후 과정을 반복 수행한다.

반면, 제 S26단계의 검사결과, 과전류의 발생시간이 지속시간을 초과하면, 제어부(17)는 모터(11)의 구동을 중지시킨 후(S27), 과전류 에러 데이터를 메모리에 저장하고 과전류 에러 플래그를 온 시킨 후 진공펌프(10)의 구동을 종료하도록 제어한다(S28).

이에 따라, 본 발명은 미리 설정된 지속시간을 경과하도록 과전류 상태가 유지되면, 모터의 구동을 종료시켜 과전류로 인한 모터의 고장 및 손상을 방지한다.

한편, 제 S25단계에서 감지전류가 제 1기준전류 이하이면, 제 S29단계에서 제어부(17)는 저전류 에러 플래그가 오프 상태인지 검사하고, 저전류 에러 플래그가 온 상태이면 제 S33단계로 진행하여 모터(11)의 구동을 중지하도록 제어한다.

반면, 저전류 에러 플래그가 오프 상태이면, 전류감지부(22)는 전원공급부(14)로부터 모터(11)에 공급되는 전류를 감지한다(S30).

제어부(17)는 전류감지부(22)의 감지신호에 따른 감지전류와 미리 설정된 제 2기준전류를 비교한다(S25).

상기 제 2기준전류는 모터(11)의 단선 여부를 판단하기 위해 실험치에 의해 설정되는 전류로, 본 실시 예에서는 약 1A로 설정된다.

만약, 감지전류가 제 2기준전류 미만인 저전류 상태인 경우, 제어부(17)는 저전류 상태가 상기 지속시간을 경과하여 지속되는가를 검사한다(S32).

따라서 제 2기준전류 미만의 저전류의 발생시간이 지속시간보다 짧으면, 제어부(17)는 다시 제 S30단계로 복귀하여 이후 과정을 반복 수행한다.

반면, 제 S32단계에서 제 2기준전류 미만의 저전류 상태가 지속시간을 경과하여 지속되면, 제어부(17)는 모터(11)의 구동을 중지시킨 후(S33), 저전류 에러 데이터를 메모리에 저장하고, 저전류 에러 플래그를 온 시킨 후 진공펌프(10)의 구동을 종료하도록 제어한다(S34).

이에 따라, 본 발명은 미리 설정된 지속시간을 경과하도록 저전류 상태가 유지되면, 모터의 구동을 종료시켜 단선으로 인한 진공펌프를 구동할 수 없어 브레이크를 정상적으로 동작시키지 못하는 단선 여부를 진단한다.

한편, 제 S31단계의 비교 결과, 감지전류가 제 2기준전류 이상이면, 제어부(17)는 모터(11)에 미리 설정된 기준범위의 전류가 정상적으로 공급되는 정상 상태로 판단하고(S35), 제 S21단계 내지 제 S35단계를 반복적으로 수행하도록 제어한다.

다음, 도 8을 참조하여 고온 발생 여부를 진단하는 동작을 설명한다.

도 8은 고온 진단 동작을 설명하는 흐름도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 고온 진단 동작은 진공펌프(10)가 구동 중인지 검사하면서 시작된다(S40).

만약, 진공펌프(10)가 미구동 상태인 경우, 제어부(17)는 진공펌프(10)가 구동될 때까지 대기한다.

진공펌프(10)가 구동 중이거나 구동되면, 온도감지부(24)는 모터(11) 구동 및 모터 구동부(13)의 스위칭 동작 등에 의해 상승하는 진공펌프 제어장치의 온도를 감지한다(S41).

그러면, 제어부(17)는 메모리에 저장된 제 1기준온도 에러 플래그가 오프 상태인가를 검사한다(S42).

검사결과, 제 1기준온도 에러 플래그가 오프 상태이면, 제어부(17)는 온도감지부(24)의 감지신호에 따른 감지온도와 미리 설정된 제 1기준온도를 비교한다(S43).

제 1기준온도는 진공펌프 제어장치의 고온 진단을 위해 실험치에 의해 설정되는 온도로, 본 실시 예에서는 약 145℃로 설정된다.

비교 결과, 감지온도가 제 1기준온도보다 높은 고온 상태이면, 제어부(17)는 고온 상태가 상기 지속시간을 경과하여 지속되는지를 검사한다(S44).

만약, 고온 상태가 지속시간을 경과하여 지속되면, 제어부(17)는 메모리에 고온 에러 데이터를 저장하고, 제 1기준온도 에러 플래그를 온 시킨 후, 제 S40단계로 진행하여 고온 진단동작을 반복적으로 수행하도록 제어한다.

그리고 제 S43단계의 검사결과 감지온도가 제 1기준온도 이하이거나, 제 S44단계의 검사 결과 고온상태가 지속시간 이하인 경우, 제어부(17)는 제 S40단계로 진행하여 고온 진단동작을 반복적으로 진행하도록 제어한다.

한편, 제 S42단계에서 제 1기준온도 에러 플래그가 온 상태이면, 제어부(17)는 감지온도와 미리 설정된 제 2기준온도를 비교한다.

상기 제 2기준온도는 고온 상태에서 정상 상태로 복귀하기 위해 실험치에 의해 설정되는 온도로, 본 실시 예에서는 약 125℃로 설정된다.

이어서, 제어부(17)는 감지온도가 미리 설정된 제 2기준온도보다 낮은 정상 온도 상태가 상기 지속시간을 경과하여 지속되는지를 검사한다(S47).

만약, 정상 온도 상태가 지속시간 동안 유지되면, 제어부(17)는 진공펌프 제어장치의 온도가 정상 상태로 복귀된 것으로 판단하여 제 1기준 온도 에러 플래그를 오프 시킨 후, 제 S40단계로 진행하여 고온 진단동작을 반복적으로 진행하도록 제어한다.

이에 따라, 본 발명은 미리 설정된 지속시간을 경과하도록 제 1기준온도보다 높은 고온 상태가 유지되면 고온 발생으로 진단하고, 고온 진단 후 제 2기준온도보다 낮은 정상 전류 상태가 유지되면 정상 상태로 복귀한 것으로 진단한다.

다음, 도 9를 참조하여 과전압 및 저전압 진단 동작을 설명한다.

도 9는 과전압 및 저전압 진단 동작을 설명하는 흐름도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 과전압 및 저전압 진단 동작은 진공펌프가 구동 중인지 검사하면서 시작된다(S50).

만약, 진공펌프(10)가 미구동 상태인 경우, 제어부(17)는 진공펌프(10)가 구동될 때까지 대기한다.

진공펌프(10)가 구동 중이거나 구동되면, 제어부(17)는 과전압 에러 플래그가 오프 상태인가를 검사한다(S51).

검사 결과, 과전압 에러 플래그가 오프 상태이면 전압감지부(21)는 전원공급부(14)로부터 모터(11)에 공급되는 전압을 감지한다(S52).

이어서, 제어부(17)는 전압감지부(21)의 감지신호에 따른 감지전압과 미리 설정된 제 1기준전압을 비교한다(S53).

상기 제 1기준전압은 과전압 발생 여부를 판단하기 위해 실험치에 의해 설정되는 전압값으로, 본 실시 예에서는 약 18V로 설정된다.

만약, 감지전압이 제 1기준전압을 초과하는 과전압 상태인 경우, 제어부(17)는 내부의 타이머를 이용해 시간을 계수하고, 과전압 상태가 상기 지속시간을 경과하여 지속되는지를 검사한다(S54).

따라서 제 S54단계의 검사 결과, 과전압 발생시간이 지속시간보다 짧으면, 제어부(17)는 다시 제 S50단계로 복귀하여 이후 과정을 반복 수행한다.

반면, 제 S54단계의 검사 결과, 과전압 발생시간이 지속시간을 초과하면, 제어부(17)는 과전압 에러 데이터를 메모리에 저장하고 과전압 에러 플래그를 온 시킨 후(S55), 제 S50단계로 진행하여 과전압 및 저전압 진단동작을 반복 수행하도록 제어한다.

한편, 제 S51단계에서 고전압 에러 플래그가 온 상태이면, 제어부(17)는 감지전압과 제 2기준전압을 비교한다(S56).

상기 제 2기준전압은 과전압 상태에서 정상 상태로의 복귀 여부를 판단하기 위해 설정되는 전압값으로, 본 실시 예에서 약 17V로 설정된다.

비교 결과, 감지전압이 제 2기준전압 미만의 정상 상태이면, 제어부(17)는 정상 전압 상태가 상기 지속시간을 경과하여 지속되는지를 검사한다(S57).

검사 결과, 정상 전압 상태가 지속시간을 경과하여 지속되면, 제어부(17)는 과전압 상태에서 정상 상태로 복귀된 것으로 판단하여 고전압 에러 플래그를 오프 시킨 후(S58), 제 S50단계로 진행하여 과전압 진단동작을 반복 수행하도록 제어한다.

그리고 제 S56단계의 비교 결과, 감지전압이 제 2기준전압 이상이거나, 제 S57단계의 검사 결과, 정상 상태가 지속시간 이내에 종료되면, 제어부(17)는 제 S50단계로 진행하여 과전압 진단동작을 반복 수행하도록 제어한다.

반면, 제 S53단계에서 감지전압이 제 1기준전압 이하이면, 제어부(17)는 저전압 에러 플래그가 오프 상태인가를 검사한다(S59).

검사 결과, 저전압 에러 플래그가 오프 상태이면, 제어부(17)는 감지전압과 미리 설정된 제 3기준전압을 비교한다(S60).

상기 제 3기준전압은 저전압 발생 여부를 진단하기 위해 실험치에 의해 설정되는 전압값으로, 본 실시 예에서는 9V로 설정된다.

만약, 감지전압이 제 3기준전압 미만인 저전압 상태인 경우, 제어부(17)는 저전압 상태가 상기 지속시간을 경과하여 지속되는가를 검사한다(S61).

따라서 저전압 발생시간이 지속시간보다 짧으면, 제어부(17)는 다시 제 S50단계로 복귀하여 이후 과정을 반복 수행하도록 제어한다.

반면, 제 S61단계에서 저전압 상태가 지속시간을 경과하여 지속되면, 제어부(17)는 저전압 에러 데이터를 메모리에 저장하고, 저전압 에러 플래그를 온 시킨 후 제 S50단계로 진행하여 이후 과정을 반복 수행하도록 제어한다(S62).

한편, 제 S59단계에서 저전압 에러 플래그가 온 상태이면, 제어부(17)는 감지전압과 제 4기준전압을 비교한다(S63).

상기 제 4기준전압은 저전압 상태에서 정상 상태로의 복귀 여부를 판단하기 위해 설정되는 전압값으로, 본 실시 예에서 약 10V로 설정된다.

비교 결과, 감지전압이 제 4기준전압보다 높은 정상 전압 상태이면, 제어부(17)는 정상 전압 상태가 상기 지속시간을 경과하여 지속되는지를 검사한다(S64).

검사 결과, 정상 전압 상태가 지속시간을 경과하여 지속되면, 제어부(17)는 과전압 상태에서 정상 상태로 복귀된 것으로 판단하여 저전압 에러 플래그를 오프 시킨 후(S65), 제 S50단계로 진행하여 과전압 및 저전압 진단동작을 반복 수행하도록 제어한다.

그리고 제 S63단계의 비교 결과, 감지전압이 제 4기준전압 이하이거나, 제 S64단계의 검사 결과, 정상 전압 상태가 지속시간 이내에 종료되면, 제어부(17)는 제 S50단계로 진행하여 과전압 및 저전압 진단동작을 반복 수행하도록 제어한다.

이에 따라, 본 발명은 미리 설정된 지속시간을 경과하도록 과전압 및 저전압 상태가 지속되면 과전압 및 저전압 발생으로 진단하고, 과전압 및 저전압 발생 후 정상 전압 상태로 유지되면 정상 상태로 복귀한 것으로 진단한다.

다음, 도 10을 참조하여 연속운전 진단동작을 상세하게 설명한다.

도 10은 연속운전을 진단동작을 설명하는 흐름도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제어부는 모터의 연속운전을 진단하기 위해 메모리에 연속운전 횟수를 카운트하여 저장한다.

즉, 차량의 흡기 장치나 브레이크 부스터 등의 이상으로 인해 브레이크 부스터 내부의 압력이 기준전압 이상으로 유지되는 경우, 제어부는 압력감지부의 감지신호에 따라 모터를 지속적으로 구동하게 된다.

이와 같은 모터 연속운전은 모터 구동으로 인한 온도상승, 과열, 부하 증가로 인해 진공펌프와 진공펌프 제어장치뿐만 아니라 주변에 장착된 차량의 각종 장치의 고장 및 손상을 발생시키는 원인이 된다.

따라서 제어부(17)는 모터 연속운전 카운트가 미리 설정된 기준횟수, 예컨대 5회에 도달하면(S70), 이상 발생으로 진단하여 모터(11)의 구동을 중지하고(S71), 연속운전 에러 데이터를 메모리에 저장하도록 제어한다(S72).

이에 따라, 본 발명은 모터의 연속운전에 의한 진공펌프 및 제어장치와 차량에 설치된 각종 장치의 고장 및 손상을 방지한다.

다시 도 6에서, 모터(11) 단선 및 단락 상태, 과전압 및 저전압 상태, 모터(11)의 고온 상태, 연속운전 상태 등의 고장진단을 수행하는 도중에, 어느 하나 이상에 이상이 발생한 경우(S17), 제어부(17)는 통신부(16)를 통해 메인 제어부로 고장 발생 사실을 통지한다(S18).

이때, 제어부(17)는 고장진단 과정을 통해 검출된 고장 데이터를 함께 송신하고, 과전류, 저전류, 연속운전 상태로 진단된 경우에는 진공펌프(10)의 구동을 중지하도록 제어한다.

그러면 메인 제어부는 과전류 및 저전류 상태로 진단된 횟수를 카운트하고, 누적 카운트가 미리 설정된 횟수, 예컨대 3회에 도달하면 차량의 계기판에 구비된 과전류 경고등 및 저전류 경고등(도면 미도시)을 점등하도록 제어한다.

이때, 메인 제어부는 감지전류가 정상 상태의 전류범위로 복귀되면, 누적 카운트를 초기화한다.

그리고 메인 제어부는 모터의 연속운전 상태 진단시 차량의 계기판에 구비된 연속운전 경고등을 점등하도록 제어한다.

반면, 제어부(17)는 고온, 과전압, 과전류 상태인 경우에는 진공펌프(10)를 지속적으로 구동하도록 제어하면서 정상 상태로 복귀할 수 있는 상태인가를 검사하여 정상상태 복귀로 진단하거나, 메인 제어부의 제어명령에 진공펌프(10)의 구동을 제어한다.

제 S17단계의 고장진단 결과 정상 상태인 경우, 제어부(17)는 제 S19단계에서 메인 제어부로부터 진단펌프(10)의 구동 중지명령이 수신될 때까지, 제 S13단계 내지 제 S19단계를 반복적으로 수행한다.

만약, 제 S19단계에서 이그니션 키가 오프 조작되거나 알터네이터의 구동이종료되면, 메인 제어부는 진공펌프 구동 중지명령을 송신하고, 제어부(17)는 통신부(16)를 통해 구동 중지명령을 수신하여 메모리에 제어동작을 수행하던 각종 데이터를 저장한 후 진공펌프 제어장치의 구동을 종료하도록 제어한다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 브레이크 부스터 내부에 설치된 압력감지부의 감지신호에 기초해서 진공펌프를 선택적으로 구동하여 브레이크 부스터로 진공압을 제공하고, 모터의 단선, 단락, 과전압, 저전압, 고온 상태 및 연속운전 상태 등의 고장진단을 수행한다.

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.

상기의 실시 예에서는 하이브리드 전기 차량을 이용하여 설명하였지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것을 아니다.

즉, 본 발명은 하이브리드 전기 차량뿐만 아니라, 플러그인 하이브리드 차량, 직접분사식 가솔린 엔진이나 터보 직접분사식 가솔린 엔진이 적용된 차량과 같이 엔진으로 흡입되는 공기량이 적은 차량에도 적용될 수 있다.

10: 진공펌프 11: 모터
12: 압력감지부 13: 모터 구동부
14: 고장진단부 15: 전원공급부
16: 통신부 17: 제어부
21: 전압감지부 22: 전류감지부
23: 보호회로 24: 온도감지부

Claims (21)

1. 브레이크 부스터로 공급되는 진공압을 감지하는 압력감지부,
   상기 진공압을 형성하는 전동식 진공펌프의 모터를 구동하는 모터 구동부,
   상기 모터에 구동전원을 공급하는 전원공급부,
   미리 설정된 고장진단 항목별 고장 여부를 감지하는 고장진단부 및
   상기 압력감지부의 감지신호 및 상기 고장진단부의 감지신호에 기초하여 상기 모터의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 제어부를 포함하고,
   상기 고장진단부는 상기 전원공급부로부터 모터에 공급되는 전압을 감지하는 전압감지부,
   상기 모터에 공급되는 전류를 감지하는 전류감지부 및
   상기 모터 및 모터 구동부의 동작에 의해 상승하는 온도를 감지하는 온도감지부를 포함하며,
   상기 제어부는 상기 전류감지부로부터 감지된 감지전류가 미리 설정된 제 1기준전류를 초과하는지 여부에 기초해서 상기 모터의 단락 상태를 진단하고,
   상기 감지전류가 미리 설정된 제 2기준전류 미만인지 여부에 기초해서 상기 모터의 단선 상태를 진단하며,
   상기 모터의 단선이나 단락 발생시 상기 모터의 구동을 중지하도록 제어하는는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고장진단 항목은
   상기 모터의 단선 및 단락 상태, 과전압 및 저전압 상태, 상기 진공펌프 제어장치의 고온 상태 및 상기 모터의 연속운전 상태 중에서 적어도 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치.
3. 삭제
4. 제 2항에 있어서,
   상기 모터의 단락 및 단선 상태 진단 후 상기 진공펌프의 구동이 종료되면, 상기 모터의 단락 및 단선에서 정상 상태로 복귀되는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 과전압 상태는
   상기 전압감지부로부터 감지된 감지전압이 미리 설정된 제 1기준전압을 초과하는 경우에 진단되고,
   상기 감지전압이 상기 제 1기준전압보다 낮은 제 2기준전압 미만이면 정상 상태로 복귀되는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치.
6. 제 2항에 있어서, 상기 저전압 상태는
   상기 상기 전압감지부로부터 감지된 감지전압이 미리 설정된 제 3기준전압 미만인 경우에 진단되고,
   상기 감지전압이 상기 제 3기준전압보다 높은 제 4기준전압을 초과하는 경우에 복귀되는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치.
7. 제 2항에 있어서, 상기 고장진단부는
   상기 모터의 온/오프 구동시 발생하는 서지전압을 흡수하여 상기 진공펌프 제어장치 내부의 회로를 보호하는 보호회로와
   상기 감지신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하여 상기 제어부로 전달하는 신호변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 고장진단 항목별 진단 데이터 및 에러 플래그를 저장하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 고장진단 항목별 진단 데이터를 차량의 메인 제어부로 송신하고, 상기 메인 제어부로부터 전달되는 구동명령을 상기 제어부로 전달하는 통신부를 더 포함하고,
   상기 메인 제어부는 상기 진단 데이터에 기초하여 과전류 경고등, 저전류 경고등 및 연속운전 경고등을 점등하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치.
10. (a) 차량의 메인 제어부로부터 진공펌프 구동명령을 수신하는 단계,
    (b) 상기 진공펌프 구동명령에 기초해서 브레이크 부스터에 공급되는 진공압을 미리 설정된 기준압력 범위로 유지하도록 진공펌프를 선택적으로 구동하는 단계,
    (c) 상기 진공펌프의 미리 프로그래밍된 각 고장진단 항목별 고장 발생 여부를 진단하는 단계 및
    (d) 상기 (c)단계의 고장진단 결과에 기초하여 상기 진공펌프의 구동을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 (c)단계는 상기 진공펌프에 구비된 모터에 공급되는 전류를 감지하고, 감지된 감지전류와 미리 설정된 제 1기준전류를 비교한 결과, 상기 감지전류가 제 1기준전류를 초과하면 과전류에 따라 상기 모터의 단선 상태로 진단하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치의 고장진단방법.
11. 제 10항에 있어서, 상기 고장진단 항목은
    상기 진공펌프에 구비된 모터의 단선 및 단락 상태, 진공펌프 제어장치의 고온 상태, 상기 모터의 연속운전 상태 중에서 적어도 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치의 고장진단방법.
12. 삭제
13. 제 11항에 있어서, 상기 (c)단계는
    상기 감지전류와 상기 제 1기준전류보다 낮게 설정된 제 2기준전류를 비교한 결과, 상기 감지전류가 제 2기준전류 미만이면 저전류에 따라 상기 모터의 단선 상태로 진단하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치의 고장진단방법.
14. 제 13항에 있어서, 상기 (c)단계는
    상기 모터의 단선 또는 단락 상태로 진단한 후, 상기 진공펌프의 구동이 종료되면 상기 단선 상태 또는 단락 상태에서 정상 상태 복귀로 진단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치의 고장진단방법.
15. 제 11항에 있어서, 상기 (c)단계는
    (c1) 상기 모터에 공급되는 전압을 감지하고, 감지된 감지전압과 미리 설정된 제 1기준전압을 비교한 결과, 상기 감지전압이 제 1기준전압을 초과하는 경우에 상기 모터의 과전압 상태로 진단하는 단계 및
    (c2) 상기 과전압 상태 진단 후 상기 감지전압이 상기 제 1기준전압보다 낮게 설정된 제 2기준전압보다 낮아지면 정상 상태 복귀로 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치의 고장진단방법.
16. 제 15항에 있어서, 상기 (c)단계는
    (c3) 상기 감지전압이 상기 제 2기준전압보다 낮게 설정된 제 3기준전압 미만인 경우에 상기 모터의 저전압 상태로 진단하는 단계 및
    (c4) 상기 저전압 상태 진단 후 상기 감지전압이 상기 제 3기준전압보다 높게 설정된 제 4기준전압보다 높아지면 정상 상태 복귀로 진단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치의 고장진단방법.
17. 제 16항에 있어서, 상기 (c)단계는
    (c5) 상기 모터의 구동 및 모터 구동부의 스위칭 동작에 의해 온도가 상승한 진공펌프 제어장치의 온도를 감지하고, 감지된 온도가 미리 설정된 제 1기준온도를 초과하면 고온 상태로 진단하는 단계 및
    (c6) 상기 고온 상태 진단 후 상기 감지온도가 상기 제 1기준온도보다 낮게 설정된 제 2기준온도 미만이면 정상 상태 복귀로 진단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치의 고장진단방법.
18. 제 11항에 있어서, 상기 (c)단계는
    상기 모터가 미리 설정된 연속운전 기준 횟수만큼 연속회전하면, 상기 모터의 연속운전 상태로 진단하고, 상기 모터의 구동을 중지하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치의 고장진단방법.
19. 제 11항에 있어서, 상기 (c)단계는
    상기 고장진단 수행시 감지된 전압, 전류, 온도가 기준범위를 이탈하여 미리 설정된 지속시간을 경과하여 지속되는 경우에만 고장 발생으로 진단하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치의 고장진단방법.
20. 제 11항에 있어서, 상기 (c)단계는
    상기 고장진단 항목별 진단 데이터 및 에러 데이터를 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치의 고장진단방법.
21. 제 20항에 있어서, 상기 (d)단계는
    (d1) 상기 (c)단계에서 고장발생이 진단된 경우, 고장 발생 사실과 진단 데이터를 메인 제어부로 통지하는 단계 및
    (d2) 상기 메인 제어부에서 과전류, 과전압, 연속운전 상태 발생시 차량에 구비된 경고등을 점등하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진공펌프 제어장치의 고장진단방법.
    

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