KR101307915B1 - 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법 - Google Patents

모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 전원공급부, 모터 구동부, 전압 레귤레이터, 통신부를 구비한 모터 구동 제어장치에 있어서, 전원공급부에서 연료펌프용 모터로 공급되는 구동전원의 전압과 전류를 감지하는 전압감지부와 전류감지부, 전압 레귤레이터로부터 압력센서로 공급되는 전압을 감지하는 전압센서, 연료펌프에 의해 펌핑된 연료압력을 감지하는 압력센서 및 상기 통신부를 통해 메인 제어부로부터 수신되는 목표압력과 압력센서로부터 감지된 감지압력을 비교한 결과에 기초해서 제어신호를 발생하여 상기 모터 구동부를 제어하는 중앙처리장치를 포함하고, 상기 중앙처리장치는 모터 구동시 상기 전압감지부와 전류감지부의 전압감지신호와 전류감지신호, 상기 전압센서의 출력신호 및 압력센서의 압력감지신호에 기초하여 상기 모터의 과전압, 저전압, 과전류, 단선, 압력센서의 단선, 단락, 신호이상 여부를 검사하고 이상 발생시 상기 모터의 구동을 중지하도록 상기 모터 구동부를 제어하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법을 이용하는 것에 의해, 본 발명은 모터에 인가되는 구동전원의 과전압 및 저전압, 과전류, 모터의 단선이나 단락, 컨트롤러 자기진단, 통신라인 오류, 압력센서의 단선이나 단락, 압력센서 신호 이상, 연료압 제어불량, 메인 제어부 송신신호 이상 여부를 검사하고, 이상 발생시 모터의 구동을 중지하여 고장 발생으로 인한 각 부품의 손상 및 차량의 안전사고를 방지한다.

Description

모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법{APPARATUS FOR MOTOR DRIVE CONTROL AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료펌프용 모터의 구동을 제어하는 제어장치의 고장진단을 수행하는 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 가스를 연료로 사용하는 자동차에서는 연료펌프를 이용해서 연료탱크에 저장된 가스 연료를 엔진에 공급하였다.
즉, 종래의 연료펌프 제어장치는 자동차의 속도 등을 고려하여 연료펌프의 회전속도를 제어함으로써 엔진에 공급되는 가스의 양을 조절한다.
연료펌프는 가스 연료를 펌핑하기 위해 회전력을 발생하는 모터를 구비한다.
본 출원인은 대한민국 특허등록번호 제10-885683호(2009년 2월 26일 공고, 이하 '특허문헌 1'이라 함) 및 제10-0894657호(2009년 4월 24일 공고, 이하 '특허문헌 2'라 함)에 브러시형 직류 모터 구동 제어장치를 개시하여 등록받은 바 있다.
특허문헌 1은 역기전력을 이용해 브러시형 직류 모터의 분당 회전수(rpm)를 측정하여 연료펌프에 공급하는 유량을 일정하게 유지하고, 브러시형 직류 모터의 이상상태 여부를 진단해서 그에 따라 경보음 등으로 사용자에게 알려준다.
특허문헌 2는 브러시형 직류 모터에 공급되는 전류 또는 역기전력을 이용하여 브러시형 직류 모터의 알피엠을 측정하고, 이를 통해 브러시형 직류 모터에 공급되는 전압을 가변 제어하여 설정 속도를 유지한다.
한편, 특허문헌 1에는 모터 구동을 제어하는 기능과 함께 과전류 검출 유무와 모터의 회전수를 이용해 모터의 고장 여부를 판단하는 기능을 제공하고 있지만, 모터의 기계적인 정지상태, 모터에 전원을 공급하는 (+)단자나 (-)단자의 단락 여부, 단자의 개방 여부 등을 다양한 모터의 이상 발생을 진단하기에는 한계가 있었다.
일반적으로 차량에는 제어수단으로서 엔진 제어 유닛(Engine Control Unit, 이하 'ECU'라 함), 모터 제어 유닛(Motor Control Unit, 이하 'MCU'라 함), 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit, 이하 'TCU'라 함) 등을 구비한다.
하지만, 특허문헌 1 및 특허문헌 2는 차량의 TCU와 중앙처리장치 사이에서 하드 와이어로 구비되는 TCU 연결선를 이용한 PWM 제어신호의 송수신 기능만을 제공함에 따라, 상기한 타 제어장치들과의 통신기능을 제공하지 않아 오일펌프용 모터의 이상 발생을 진단하더라도 이를 타 제어장치로 전달할 수 있는 방법이 없었다.
또한 특허문헌 1 및 특허문헌 2가 적용된 차량에서는 연료구동 제어장치에서 연료압력을 감지하고 감지된 연료압력에 따라 연료장치를 제어함에 따라 연료펌프용 모터의 정밀한 제어를 수행할 수 없는 문제점이 있었다.
대한민국 특허등록번호 제10-885683호(2009년 2월 26일 공고) 대한민국 특허등록번호 제10-0894657호(2009년 4월 24일 공고)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 연료펌프용 모터의 입출력 전압 및 전류를 감지하여 고장진단을 수행하는 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 연료펌프로부터 펌핑된 연료압력을 직접 감지하고 감지된 연료압력에 기초하여 연료펌프의 이상 여부를 진단하는 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 연료펌프 및 모터의 고장 발생 여부를 진단하고 고장 발생시 고장발생사실을 차량의 타 제어장치로 통지하는 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 전원공급부, 모터 구동부, 전압 레귤레이터, 통신부를 구비한 모터 구동 제어장치에 있어서, 전원공급부에서 연료펌프용 모터로 공급되는 구동전원의 전압과 전류를 감지하는 전압감지부와 전류감지부, 전압 레귤레이터로부터 압력센서로 공급되는 전압을 감지하는 전압센서, 연료펌프에 의해 펌핑된 연료압력을 감지하는 압력센서 및 상기 통신부를 통해 메인 제어부로부터 수신되는 목표압력과 압력센서로부터 감지된 감지압력을 비교한 결과에 기초해서 제어신호를 발생하여 상기 모터 구동부를 제어하는 중앙처리장치를 포함하고, 상기 중앙처리장치는 모터 구동시 상기 전압감지부와 전류감지부의 전압감지신호와 전류감지신호, 상기 전압센서의 출력신호 및 압력센서의 압력감지신호에 기초하여 상기 모터의 과전압, 저전압, 과전류, 단선, 압력센서의 단선, 단락, 신호이상 여부를 검사하고 이상 발생시 상기 모터의 구동을 중지하도록 상기 모터 구동부를 제어한다.
상기 통신부는 차량의 메인 제어부와 CAN 통신을 수행하는 CAN 송수신기이고, 상기 중앙처리장치는 상기 목표압력과 압력센서에 의한 실제 측정압력을 비교하여 상기 연료압 제어불량 여부를 검사하고, 상기 CAN 송수신기를 통해 제어신호의 미수신 여부에 따라 CAN 타임 아웃 여부를 검사하며, 상기 CAN 송수신기로부터 메시지 송신 확인 신호가 미리 설정된 횟수만큼 접수되는지 여부에 따라 CAN 버스 오프 여부를 검사하는 것을 특징으로 한다.
상기 통신부는 상기 차량의 메인 제어부와 PWM 방식으로 통신을 수행하는 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 모터 구동부는 상기 중앙처리장치의 제어신호에 따라 스위칭 신호를 발생하는 게이트 드라이빙 회로와 상기 스위칭 신호에 기초하여 구동전원을 스위칭하여 모터를 구동하는 모터 스위칭 회로를 구비하고, 상기 게이트 드라이빙 회로의 출력단과 기저전위라인 사이에는 분압수단이 설치되며, 상기 모터 구동 제어장치는 상기 게이트 드라이빙 회로에 입력되는 제어신호의 전압레벨과 게이트 드라이빙 회로로부터 출력되는 스위칭 신호의 전압레벨을 비교하는 비교부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 비교부의 제 1입력단자는 상기 게이트 드라이빙 회로의 입력단과 연결되고, 상기 비교부의 제 2입력단자는 상기 게이트 드라이빙 회로의 출력단과 분압수단 사이에 마련된 노드와 연결되며, 상기 중앙처리장치는 상기 비교부에서 상기 제어신호의 전압레벨과 스위칭 신호의 전압레벨이 서로 동일한지 여부에 따라 컨트롤러 자기진단 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 (a) 이그니션 키 조작에 의한 엔진 시동시 전원공급부로부터 구동전원을 연료펌프용 모터를 구동하는 모터 구동 제어장치에 공급하는 단계, (b) 차량의 메인 제어부로부터 목표압력을 수신하는 단계, (c) 상기 (b)단계에서 수신된 목표압력과 압력센서로부터 감지된 감지압력에 기초하여 제어신호의 듀티값을 변경해서 모터를 구동하는 단계, (d) 상기 모터의 구동 중 고장 발생 여부를 검사하는 단계 및 (e) 상기 (d)단계의 검사 결과 고장 발생으로 판단되면 모터의 구동을 중지하고 고장 발생사실을 메인 제어부로 통지하는 단계를 포함하고, 상기 (d)단계는 (d1) 전원공급부로부터 모터에 인가되는 구동전원의 전압 및 전류를 감지하는 단계, (d2) 상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료압력을 감지하는 단계 및 (d3) 상기 (d1)단계와 (d2)단계에서 감지된 감지신호에 기초하여 상기 구동전원의 과전압, 저전압, 과전류, 모터의 단선과 단락, 압력센서의 단선, 단락, 압력센서 신호 이상, 연료압 제어불량 여부를 검사한다.
상기 (d3)단계는 상기 (d2)단계에서 감지된 압력감지신호의 전압레벨이 미리 설정된 제 1설정값보다 크면 고압 상태 신호 이상으로 판단하고, 상기 제 1설정값보다 작게 미리 설정된 제 2설정값보다 작으면 저압 상태 신호이상으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 (d)단계는 고장 상태에 해당하는 신호가 미리 설정된 유지시간 동안 유지되는 경우에만 고장 발생으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 (d)단계는 (d4) 상기 모터를 구동하는 스위칭 신호를 발생하는 모터 구동부의 게이트 드라이빙 회로에 입출력되는 신호의 전압레벨을 비교하여 컨트롤러 자기진단을 수행하는 단계 및 (d5) 상기 (d4)단계에서 상기 입출력 신호가 서로 다른 경우, 컨트롤러의 이상발생으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (d)단계는 상기 목표압력에서 상기 (d2)단계의 실제 측정압력을 뺀 값이 미리 설정된 한계범위보다 크면, 연료압 제어불량으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 (d)단계는 상기 (d2)단계의 실제 측정압력에서 목표압력을 뺀 값이 미리 설정된 한계범위보다 크더라도 정상 상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 (d)단계는 (d6) 상기 압력센서에 인가되는 전원의 전압을 감지하고, 감지된 전압레벨이 미리 설정된 기준전압값보다 작은 경우, 상기 압력센서 전압 공급 이상으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (d)단계는 (d7) 상기 메인 제어부의 제어신호 미수신 상태가 미리 설정된 유지시간 동안 유지되면, CAN 타임 아웃 상태로 판단하는 단계와 (d8) 상기 메인 제어부와 통신을 수행하는 통신부의 메시지 송신 확인 신호가 미리 설정된 횟수 이상 미접수되면 CAN 타임 아웃 상태로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 연료펌프용 모터에 인가되는 전류 및 전압을 실시간으로 감지하여 고장진단을 수행할 수 있다.
그리고 본 발명은 압력센서에 인가되는 전압, 모터 구동부의 입출력 전압을 이용하여 모터의 단선이나 단락여부를 검사하고, 컨트롤러 자기진단을 수행할 수 있다.
또한 본 발명은 통신라인 오류, 압력센서의 단선이나 단락, 압력센서 신호 이상, 연료압 제어불량, 메인 제어부 송신신호 이상 여부를 검사할 수도 있다.
이 결과, 본 발명은 모터 구동 제어장치의 고장 발생을 실시간으로 검사하고, 검사 결과에 따라 모터의 구동을 중지시킴으로써, 모터 구동 제어장치의 고장 발생으로 인한 각 부품의 손상과 차량의 안전사고를 방지하는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터 구동 제어장치의 블록 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 모터 구동 제어장치의 고장진단 항목 테이블,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터 구동 제어장치의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터 구동 제어장치의 블록 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 모터 구동 제어장치의 고장진단 항목 테이블이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터 구동 제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 연료펌프용 모터(11)에 구동전원을 인가하는 전원공급부(10), 구동전원을 스위칭하여 모터(11)를 구동하는 모터 구동부(12), 구동전원의 전압레벨을 변환하는 전압 레귤레이터(15), 차량의 메인 제어부(1)와 통신을 수행하는 통신부(16), 연료펌프에 의해 펌핑된 연료의 압력을 감지하는 압력센서(17) 및 메인 제어부(1)의 목표압력과 압력센서(17)로부터의 감지압력을 비교한 결과에 기초하여 모터(11)의 구동을 제어하도록 모터 구동부(12)에 제어신호를 발생하는 중앙처리장치(18)를 포함한다.
전원공급부(10)는 차량의 이그니션 키 조작에 의해 배터리(도면 미도시)의 전원을 인가받아 각 장치에 구동전원을 공급하는 역할을 한다.
이를 위해, 전원공급부(10)의 일측 출력단에는 배터리로부터 인가되는 전원의 전압레벨, 예컨대 13.5V를 각 장치에 필요한 전압레벨, 예컨대 5V로 변환하는 전압 레귤레이터(15)가 구비된다.
이와 함께, 전원공급부(10)는 도 1에 미도시하고 있지만, 배터리로부터 인가되는 전원의 EMC 노이즈를 제거하는 EMC 필터와 높은 서지전압을 흡수하여 역전압을 차단하는 역전압 방지회로를 더 구비할 수 있다.
그리고 본 실시 예에서 연료펌프에 구비되는 모터는 브러시형 직류 모터이다.
통신부(16)는 ECU와 같은 차량의 메인 제어부와 CAN(Control Area Network) 통신 방식이나 PWM(Pulse Width Modulation) 통신 방식으로 통신을 수행한다.
본 실시 예에서는 통신부(16)가 CAN 통신을 수행하는 CAN 송수신기인 경우를 이용하여 설명하기로 한다.
하지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, PWM 통신과 같은 다양한 방식으로 통신을 수행하는 통신모듈과 CAN 송수신기를 선택적으로 적용하도록 변경될 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 CAN 송수신기와 PWM 통신모듈을 모두 구비하고, CAN 통신이 정상적으로 수행되는 경우에는 CAN 송수신기를 통해 메인 제어부로부터 목표압력을 수신한다.
만약, CAN 통신 오류가 발생하는 경우, 본 발명은 PWM 통신을 통해 메인 제어부로부터 목표압력을 수신하고, 목표압력과 압력센서로부터 감지된 감지압력을 비교한 결과에 따라 산출된 듀티값을 갖는 PWM 제어신호를 발생하여 모터가 지속적으로 구동하도록 제어할 수도 있다.
모터 구동부(12)는 중앙처리장치(18)의 제어신호에 따라 스위칭 신호를 발생하는 게이트 드라이빙 회로(13)와 스위칭 신호에 따라 구동전원을 스위칭하여 모터(11)를 구동하는 모터 스위칭 회로(14)를 포함한다.
즉, 게이트 드라이빙 회로(13)는 제어신호의 전압레벨, 예컨대 5V를 모터 스위칭 회로(14)의 구동에 필요한 전압레벨, 예컨대 13.5V로 변환한 스위칭 신호를 발생한다.
그리고 모터 스위칭 회로(14)는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, 이하 'FET'라 함) 소자로 구성되어 모터(11)에 인가되는 구동전원을 스위칭한다.
여기서, 모터 스위칭 회로(14)는 하이 사이드(high side) 및 로우 사이드(low side) 중에서 로우 사이드에만 금속 산화막 반도체 FET (Metal-Oxide-Semiconductor FET, 이하 'MOSFET' 이라 함) 소자가 적용된다.
그리고 중앙처리장치(18)는 통신부(16)를 통해 수신된 목표압력과 압력센서로부터 감지된 감지압력을 비교해서 모터(11)의 구동을 제어하는 제어신호를 발생한다.
예를 들어, 중앙처리장치(18)는 감지압력이 목표압력 이상이면 제어신호의 듀티값을 미리 설정된 최소 듀티값, 예컨대 약 1%로 출력하고, 감지압력이 목표압력보다 낮으면 제어신호의 듀티값을 현재 듀티값보다 증가시켜 출력한다.
특히, 중앙처리장치(18)는 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(11)에 인가되는 구동전원의 과전압 및 저전압, 과전류, 모터(11)의 단선이나 단락, 컨트롤러 자기진단, 통신라인 오류, 압력센서(17)의 단선, 압력센서(17)의 단락, 압력센서(17) 신호 이상, 연료압 제어불량, 메인 제어부(1) 송신신호 이상 여부를 검사하고, 이상 발생시 모터(11)의 구동을 중지하도록 제어한다.
이를 위해, 전원공급부(10)와 모터(11) 사이에는 구동전원의 전압 및 전류를 감지하는 전압감지부(20)와 전류감지부(21)가 구비된다.
한편, 압력센서(17)는 전압 레귤레이터(15)로부터 전압레벨이 변환된 구동전원을 인가받는다.
여기서, 압력센서(17)의 이상 여부를 검사하기 위해, 압력센서(17)와 전압 레귤레이터(15) 사이에는 압력센서(17)에 인가되는 구동전원의 전압을 감지하는 전압센서(22)가 구비되고, 압력센서(17)와 중앙처리장치(18) 사이에는 압력센서(17)의 감지신호를 제어부로 전달하는 신호입력부(23)가 구비된다.
그리고 중앙처리장치(18)의 이상 발생 여부를 검사하기 위해, 게이트 드라이빙 회로(13)의 입력단 전압과 출력단 전압을 비교하는 비교부(24)가 구비된다.
여기서, 게이트 드라이빙 회로(13)의 입력단은 비교부(24)의 제 1입력단자와 연결된다.
게이트 드라이빙 회로(13)의 출력단에 마련되는 제 1노드(N1)와 기저전위라인(GND) 사이에는 분압기 역할을 하는 분압수단으로서 저항(R)이 설치되고, 비교부(24)의 제 2입력단자는 제 1노드(N1)와 저항 사이에 마련된 제 2노드(N2)와 연결된다.
즉, 저항(R)은 게이트 드라이빙 회로(13)의 출력신호 전압레벨을 게이트 드라이빙 회로(13)에 입력되는 제어신호의 전압레벨과 동일해지도록 분압하는 역할을 한다.
이에 따라, 비교부(24)는 제 1입력단자를 통해 입력되는 제어신호의 전압레벨과 제 2입력단자를 통해 입력되는 게이트 드라이빙 회로(13)의 출력신호 전압레벨을 비교하고, 두 신호의 전압레벨이 서로 다르면 중앙처리장치(18)로 통지한다.
이와 함께, 모터 구동부(12)와 모터(11) 사이에는 쇼트키 정류기(19)가 구비된다.
쇼트키 정류기(19)는 모터(11) 구동시 모터(11)에서 발생하는 역기전력이 모터 구동부(12)로 전달되는 것을 차단하여 모터 구동부(12)를 보호하는 역할을 한다.
다음, 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터 구동 제어장치의 제어방법을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터 구동 제어장치의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
먼저, 이그니션 키가 조작되어 엔진이 시동되면(S10), 전원공급부(10)는 배터리로부터 인가되는 구동전원을 각 장치에 공급한다(S11).
그러면, 중앙처리장치(18)는 모터(11)를 미리 설정된 초기 구동속도로 구동하도록 제어신호를 발생하고, 모터 구동부(12)는 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 모터(11)를 구동한다(S12).
통신부(16)는 메인 제어부(1)와 CAN 통신을 수행하여 목표압력을 수신하고(S12), 중앙처리장치(18)는 수신된 목표압력과 압력센서로부터 감지된 감지압력을 비교한다(S13).
비교 결과, 감지압력이 목표압력 이상이면, 중앙처리장치(18)는 미리 설정된 최소 듀티값을 갖는 제어신호를 발생하고, 모터 구동부(12)는 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 모터(11)를 구동한다(S15).
반면, 감지압력이 목표압력보다 낮으면, 중앙처리장치(18)는 제어신호의 듀티값을 현재 듀티값보다 증가시켜 제어신호를 발생하고, 모터 구동부(12)는 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 모터(11)를 구동한다(S16).
이에 따라, 본 발명은 연료펌프에 의해 펌핑된 연료의 압력을 메인 제어부의 목표압력으로 유지할 수 있다.
이와 같이, 모터(11)를 구동하는 도중에 중앙처리장치(18)는 전압감지부(20), 전류감지부(21), 전압센서(22), 신호입력부(23), 통신부(16) 및 비교부(24)로부터 전달되는 각종 신호에 따라 고장 발생 여부를 검사한다(S17).
제 S17단계의 검사 결과, 고장 발생으로 판단되면(S18), 중앙처리장치(18)는 모터(11)의 구동을 중지하도록 제어한다(S19).
이때, 중앙처리장치(18)는 통신부(16)를 통해 차량의 메인 제어부(1)로 고장발생사실을 통지한다.
이에 따라, 본 발명은 연료펌프 및 모터, 압력센서, 중앙처리장치, 통신라인의 고장 발생사실은 운전자에게 신속하게 안내함으로써 모터 구동 제어장치의 고장 발생으로 인한 차량의 안전사고를 방지한다.
만약, 제 S17단계의 검사 결과, 정상 동작 중인 경우, 중앙처리장치(18)는 제 S20단계에서 이그니션 키가 오프 조작되는지 여부를 검사하고, 이그니션 키가 오프 조작될 때까지 제 S12단계 내지 제 S20단계를 반복 수행하여 지속적으로 모터(11)의 구동을 제어한다.
반면, 제 S20단계의 검사 결과 이그니션 키가 오프 조작되면, 중앙처리장치(18)는 모터 구동 제어장치의 구동을 종료하도록 제어한다.
다음, 도 3의 제 S17단계 내지 제 S19단계에서 고장 발생 여부를 검사하고, 고장 발생시 제어방법을 각각의 고장 항목별로 구분하여 상세하게 설명한다.
중앙처리장치(18)는 전압감지부(20)의 전압감지신호와 미리 설정된 최대 전압 및 최소 전압을 각각 비교하여 모터(11)에 인가되는 구동전원의 과전압 및 저전압 여부를 검사한다.
예를 들어, 상기 최대 전압은 모터(11)에 인가될 수 있는 최대 전압으로서, 본 실시 예에서는 약 18V로 설정된다.
상기 최소 전압은 모터(11)에 인가될 수 있는 최소 전압으로서, 본 실시 예에서는 약 8V로 설정된다.
이에 따라, 중앙처리장치(18)는 전압감지신호의 전압레벨이 최대 전압보다 미리 설정된 제 1유지시간(Forward Filtering Time) 동안 큰 값을 유지하면 과전압으로 판단하고, 최소 전압보다 제 1유지시간 동안 작은 값을 유지하면 저전압으로 판단한다.
이와 같이 과전압 또는 저전압 발생시, 중앙처리장치(18)는 모터(11)의 구동을 중지하도록 제어한다.
그리고 중앙처리장치(18)는 전류감지부(21)의 전류감지신호와 미리 설정된 최대 전류 및 최소 전류를 비교하여 과전류, 모터(11)의 단선 및 단락 여부를 검사한다.
상기 최대 전류는 모터(11)에 인가될 수 있는 최대 전류로서, 본 실시 예에서는 약 13A로 설정된다.
상기 최소 전류는 모터(11)에 인가될 수 있는 최소 전류로서, 본 실시 예에서는 약 0.2A로 설정된다.
이에 따라, 중앙처리장치(18)는 전류감지신호의 전압레벨이 최대 전류보다 상기 제 1유지시간 동안 큰 값을 유지하면 과전류로 판단하고, 최소 전류보다 제 1유지시간 동안 작은 값을 유지하면 모터(11)의 단선 또는 단락으로 판단한다.
이와 같이 과전류, 모터(11)의 단선 또는 단락이 발생한 경우, 중앙처리장치(18)는 모터(11)의 구동을 중지하도록 제어한다.
상기 제 1유지시간은 전압이나 전류가 순간적으로 변화하는 경우, 이를 고장 발생으로 판단하는 오류를 방지하도록 실험치에 의해 설정되는 시간으로, 본 실시 예에서는 약 1초로 설정된다.
또 중앙처리장치(18)는 압력센서(17)의 압력감지신호에 따라 압력센서(17)의 단선, 단락, 신호이상 여부와 연료압 제어불량 여부를 검사하고, 전압센서(22)의 감지신호에 따라 압력센서(17)에 공급되는 전압공급 불량 여부를 검사한다.
즉, 중앙처리장치(18)는 압력감지신호의 전압레벨이 미리 설정된 최소 출력전압값보다 미리 설정된 제 2유지시간 동안 작은 값을 유지하며 압력센서(17)의 단선으로 판단하고, 미리 설정된 최대 출력전압값보다 제 2유지시간 동안 큰 값을 유지하면 압력센서(17)의 단락으로 판단한다.
여기서, 최소 출력전압은 압력센서(17)의 출력신호가 가질 수 있는 최소 전압으로서, 본 실시 예에서는 약 0.3V로 설정된다.
상기 제 2유지시간은 전압이나 전류가 순간적으로 변화하는 경우, 이를 고장 발생으로 판단하는 오류를 방지하도록 실험치에 의해 설정되는 시간으로, 본 실시 예에서는 약 0.5초로 설정된다.
상기 최대 출력전압은 압력센서(17)의 출력신호가 가질 수 있는 최대 전압으로서, 본 실시 예에서는 약 4.95V로 설정된다.
만약, 압력센서(17)의 단선이나 단락이 발생하면, 중앙처리장치(18)는 모터(11)의 구동을 중지하도록 제어한다.
그리고 중앙처리장치(18)는 압력감지신호의 전압레벨이 제 1유지시간 동안 미리 설정된 제 1설정값, 예컨대 약 4.5V보다 큰 값으로 유지되면 압력센서(17)의 고압 상태 신호이상으로 판단하고, 압력감지신호의 미리 설정된 제 2설정값, 예컨대 0.5V보다 작은 값으로 유지되면 압력센서(17)의 저압 상태 신호이상으로 판단한다.
만약, 압력센서(17)의 고압 상태 신호이상이나 저압 상태 신호이상이 발생하면, 중앙처리장치(18)는 모터(11)의 구동을 중지하도록 제어한다.
또 중앙처리장치(18)는 목표압력에서 압력감지신호에 따른 실제 측정된 연료압력을 뺀 값이 미리 설정된 제 3유지시간 동안 미리 설정된 한계범위, 예컨대 약 100㎪보다 큰 값으로 유지되면 연료압 제어불량으로 판단하고, 모터(11)의 구동을 중지하도록 제어한다.
반면, 중앙처리장치(18)는 실제 측정된 연료압력에서 목표압력을 뺀 값이 미리 설정된 한계범위보다 제 3유지시간 동안 큰 값으로 유지되는 경우에는 실제 측정압력이 하강하는 속도가 목표압력을 제어하는 속도보다 느리기 때문에, 정상 동작 상태로 판단한다.
여기서, 제 3유지시간은 연료압 제어불량 여부를 판단하기 위해 실험에 의해 미리 설정되는 시간으로, 본 실시 예에서는 약 2초로 설정된다.
또한 중앙처리장치(18)는 통신부(16)를 통해 수신된 메인 제어부의 제어신호에 따라 목표압력을 설정하고, 설정된 목표압력을 미리 설정된 최대 기준압력 및 최소 기준압력과 비교하여 제어신호 이상 여부를 검사한다.
여기서, 상기 최대 기준압력 및 최소 기준압력은 차량을 정상적으로 주행하는데 필요한 연료의 최대 압력 및 최소 압력으로서, 본 실시 예에서는 각각 약 600㎪와 약 250㎪로 설정된다.
이에 따라, 중앙처리장치(18)는 목표압력이 제 1유지시간 동안 최대 기준압력보다 큰 값으로 유지되거나, 최소 기준압력보다 작은 값으로 유지되면 제어신호 이상으로 판단하여 모터(11)의 구동을 중지하도록 제어한다.
이와 함께, 중앙처리장치(18)는 통신부(16)를 통해 제어신호의 미수신 상태가 제 2유지시간 동안 유지되면, CAN 타임 아웃(CAN TIME-OUT) 상태로 판단하여 모터(11)의 구동을 중지하도록 제어한다.
그리고 중앙처리장치(18)는 통신부(16)로부터 메시지 송신 확인 신호가 미리 설정된 횟수, 예컨대 256회 이상 미접수된 경우, CAN 버스 오프(CAN BUS-OFF) 상태로 판단하여 모터(11)의 구동을 중지하도록 제어한다.
또 중앙처리장치(18)는 전압센서(22)로부터 감지된 공급전원의 전압레벨이 제 2유지시간 동안 미리 설정된 기준전압값보다 작은 값을 유지하면, 압력센서(17) 전압 공급 이상 발생으로 판단하여 모터(11)의 구동을 중지하도록 제어한다.
또한 중앙처리장치(18)는 비교부(24)의 출력신호에 따라 중앙처리장치(18) 자체의 이상 발생 여부를 검사하는 컨트롤러 자기진단 기능을 수행한다.
여기서, 비교부(24)는 제 1입력단자를 통해 입력되는 제어신호의 전압레벨과 제 2입력단자를 통해 입력되는 게이트 드라이빙 회로(13)의 출력신호 전압레벨을 비교하여 두 신호의 전압레벨이 동일하면 '0'값을 출력하고, 서로 다르면 '1'값을 출력한다.
이에 따라, 중앙처리장치(18)는 비교부(24)의 출력값이 '0'이면 모터(11)를 정상적으로 구동하도록 제어하고, 비교부(24)의 출력값이 '1'이면 컨트롤러의 고장 발생으로 판단하여 모터(11)의 구동을 중지하도록 제어한다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 모터에 인가되는 구동전원의 과전압 및 저전압, 과전류, 모터의 단선이나 단락, 컨트롤러 자기진단, 통신라인 오류, 압력센서의 단선이나 단락, 압력센서 신호 이상, 연료압 제어불량, 메인 제어부 송신신호 이상 여부를 검사하고, 이상 발생시 모터의 구동을 중지하여 고장 발생으로 인한 각 부품의 손상 및 차량의 안전사고를 방지한다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 연료펌프용 모터에 인가되는 구동전원의 과전압 및 저전압, 과전류, 모터의 단선이나 단락, 컨트롤러 자기진단, 통신라인 오류, 압력센서의 단선이나 단락, 압력센서 신호 이상, 연료압 제어불량, 메인 제어부 송신신호 이상 여부를 검사하는 분야에 적용된다.
1: 메인 제어부 10: 전원공급부
11: 모터 12: 모터 구동부
13: 게이트 드라이빙 회로 14: 모터 스위칭 회로
15: 전압 레귤레이터 16: 통신부
17: 압력센서 18: 중앙처리장치
20: 전압감지부 21: 전류감지부
22: 전압센서 23: 신호입력부
24: 비교부

Claims (13)

  1. 전원공급부, 모터 구동부, 전압 레귤레이터, 통신부를 구비한 모터 구동 제어장치에 있어서,
    전원공급부에서 연료펌프용 모터로 공급되는 구동전원의 전압과 전류를 감지하는 전압감지부와 전류감지부,
    전압 레귤레이터로부터 압력센서로 공급되는 전압을 감지하는 전압센서,
    연료펌프에 의해 펌핑된 연료압력을 감지하는 압력센서 및
    상기 통신부를 통해 메인 제어부로부터 수신되는 목표압력과 압력센서로부터 감지된 감지압력을 비교한 결과에 기초해서 제어신호를 발생하여 상기 모터 구동부를 제어하는 중앙처리장치를 포함하고,
    상기 통신부는 차량의 메인 제어부와 CAN 통신을 수행하는 CAN 송수신기이며,
    상기 중앙처리장치는 모터 구동시 상기 전압감지부와 전류감지부의 전압감지신호와 전류감지신호, 상기 전압센서의 출력신호 및 압력센서의 압력감지신호에 기초하여 상기 모터의 과전압, 저전압, 과전류, 단선, 압력센서의 단선, 단락, 신호이상 여부를 검사하고 이상 발생시 상기 모터의 구동을 중지하도록 상기 모터 구동부를 제어하고,
    상기 목표압력과 압력센서에 의한 실제 측정압력을 비교하여 상기 연료압 제어불량 여부를 검사하며,
    상기 CAN 송수신기를 통해 제어신호의 미수신 여부에 따라 CAN 타임 아웃 여부를 검사하고,
    상기 CAN 송수신기로부터 메시지 송신 확인 신호가 미리 설정된 횟수만큼 접수되는지 여부에 따라 CAN 버스 오프 여부를 검사하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 통신부는
    상기 차량의 메인 제어부와 PWM 방식으로 통신을 수행하는 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 모터 구동부는 상기 중앙처리장치의 제어신호에 따라 스위칭 신호를 발생하는 게이트 드라이빙 회로와
    상기 스위칭 신호에 기초하여 구동전원을 스위칭하여 모터를 구동하는 모터 스위칭 회로를 구비하고,
    상기 게이트 드라이빙 회로의 출력단과 기저전위라인 사이에는 분압수단이 설치되며,
    상기 모터 구동 제어장치는 상기 게이트 드라이빙 회로에 입력되는 제어신호의 전압레벨과 게이트 드라이빙 회로로부터 출력되는 스위칭 신호의 전압레벨을 비교하는 비교부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 비교부의 제 1입력단자는 상기 게이트 드라이빙 회로의 입력단과 연결되고,
    상기 비교부의 제 2입력단자는 상기 게이트 드라이빙 회로의 출력단과 분압수단 사이에 마련된 노드와 연결되며,
    상기 중앙처리장치는 상기 비교부에서 상기 제어신호의 전압레벨과 스위칭 신호의 전압레벨이 서로 동일한지 여부에 따라 컨트롤러 자기진단 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치.
  6. (a) 이그니션 키 조작에 의한 엔진 시동시 전원공급부로부터 구동전원을 연료펌프용 모터를 구동하는 모터 구동 제어장치에 공급하는 단계,
    (b) 차량의 메인 제어부로부터 목표압력을 수신하는 단계,
    (c) 상기 (b)단계에서 수신된 목표압력과 압력센서로부터 감지된 감지압력에 기초하여 제어신호의 듀티값을 변경해서 모터를 구동하는 단계,
    (d) 상기 모터의 구동 중 고장 발생 여부를 검사하는 단계 및
    (e) 상기 (d)단계의 검사 결과 고장 발생으로 판단되면 모터의 구동을 중지하고 고장 발생사실을 메인 제어부로 통지하는 단계를 포함하고,
    상기 (d)단계는 (d1) 전원공급부로부터 모터에 인가되는 구동전원의 전압 및 전류를 감지하는 단계,
    (d2) 상기 연료펌프에 의해 펌핑된 연료압력을 감지하는 단계,
    (d3) 상기 (d1)단계와 (d2)단계에서 감지된 감지신호에 기초하여 상기 구동전원의 과전압, 저전압, 과전류, 모터의 단선과 단락, 압력센서의 단선, 단락, 압력센서 신호 이상, 연료압 제어불량 여부를 검사하는 단계,
    (d4) 상기 메인 제어부의 제어신호 미수신 상태가 미리 설정된 유지시간 동안 유지되면, CAN 타임 아웃 상태로 판단하는 단계 및
    (d5) 상기 메인 제어부와 통신을 수행하는 통신부의 메시지 송신 확인 신호가 미리 설정된 횟수 이상 미접수되면 CAN 타임 아웃 상태로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 (d3)단계는
    상기 (d2)단계에서 감지된 압력감지신호의 전압레벨이 미리 설정된 제 1설정값보다 크면 고압 상태 신호 이상으로 판단하고, 상기 제 1설정값보다 작게 미리 설정된 제 2설정값보다 작으면 저압 상태 신호이상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 (d)단계는
    고장 상태에 해당하는 신호가 미리 설정된 유지시간 동안 유지되는 경우에만 고장 발생으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 (d)단계는
    (d6) 상기 모터를 구동하는 스위칭 신호를 발생하는 모터 구동부의 게이트 드라이빙 회로에 입출력되는 신호의 전압레벨을 비교하여 컨트롤러 자기진단을 수행하는 단계 및
    (d7) 상기 (d6)단계에서 상기 입출력 신호가 서로 다른 경우, 컨트롤러의 이상발생으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 (d)단계는
    상기 목표압력에서 상기 (d2)단계의 실제 측정압력을 뺀 값이 미리 설정된 한계범위보다 크면, 연료압 제어불량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 (d)단계는
    상기 (d2)단계의 실제 측정압력에서 목표압력을 뺀 값이 미리 설정된 한계범위보다 크더라도 정상 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
  12. 제 6항에 있어서, 상기 (d)단계는
    (d8) 상기 압력센서에 인가되는 전원의 전압을 감지하고, 감지된 전압레벨이 미리 설정된 기준전압값보다 작은 경우, 상기 압력센서 전압 공급 이상으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
  13. 삭제
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