KR101324856B1

KR101324856B1 - 자동차용 제어기

Info

Publication number: KR101324856B1
Application number: KR1020120064912A
Authority: KR
Inventors: 동근오
Original assignee: 명화공업주식회사; 주식회사 세턴
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2013-11-01

Abstract

본 발명은 제어기의 (+)측에 스위칭수단을 구비하고 제어기의 레귤레이터 회로로부터 발생된 역기전력을 이용하여 역전압을 방지할 수 있도록 구성함으로써, 노이즈 저감 효과와 함께 에너지 효율 개선 효과를 동시에 얻을 수 있도록 한 자동차용 제어기를 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 이러한 스위칭수단으로서 스위칭 소자, 예를 들어서, N-ch MOSFET, P-ch MOSFET, IGBT, J-FET나 트랜지스터를 이용함으로써, 저렴하게 제작하여 사용할 수 있도록 한 자동차용 제어기를 제공하는데 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예1에 따르는 자동차용 제어기는, 전압을 안정적으로 공급하기 위한 레귤레이터 회로(RC)가 구비된 자동차용 제어기에 있어서, 전압이 인가되는 (+)측에 스위칭수단이 구비되고, 상기 스위칭수단에는 레귤레이터 회로로부터 발생된 역기전력을 이용하여 전위차를 높여주는 역전압 방지회로가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 제어기{CONTROLLER FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차용 제어기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제어기에 인가되는 (+)측에 스위칭수단을 장착하고, 제어기의 레귤레이터에서 발생된 역기전력을 스위칭수단에 인가하여 역전압을 방지할 수 있도록 함으로써, 별도의 구동전원을 필요로 하지 않고서도 역전압을 방지할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 전자기기에는 외부로부터 인가되는 역전압에 의하여 내부소자들의 파손되는 경우가 발생할 수 있기 때문에 이러한 역전압을 방지하기 위하여 회로를 구성하게 된다.

도 1에는 일반적으로 제어기에 적용되는 역전압 방지회로가 개시되어 있다. 도 1의 (가)는 가장 흔하게 사용되는 다이오드(10a)의 예를 보여준다. 다이오드(10a)는 제어기에 인가되는 (+)측에 장착되며, 순방향 전압(도면에서 왼쪽에서 오른쪽으로 흐르는 전압)만을 인가하고 그 역방향의 전압을 차단하는 역할을 한다. 이러한 다이오드(10a)는 전류가 높아지면 순방향의 전압강하 현상과 에너지 손실 현상이 발생한다. 특히, 에너지는 열손실로 나타나게 되는데, 열손실은 전압강하량과 전류의 곱으로서 발생한다.

이처럼 다이오드(10a)는 열손실이 많이 발생하기 때문에 도 1의 (나)와 같이 P-ch MOSFET(10b)를 이용하는 역전압방지회로가 이용되고 있다. P-ch MOSFET(10b)는 자체 저항값이 다이오드(10a)에 비하여 낮기 때문에 에너지 소모량을 줄이는데는 유리하나 가격이 고가라는 단점이 있었다.

이에, 도 1의 (다)와 같이 N-ch MOSFET(10c)을 이용한 역전압 방지회로가 이용되고 있다. N-ch MOSFET(10c)은 P-ch MOSFET(10b)에 비하여 저가라는 점에서는 유리하나, (-)측에 연결하여 사용하기 때문에 노이즈를 발생시키는 요인으로 작용하게 되었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 제어기의 (+)측에 스위칭수단을 구비하고 제어기의 레귤레이터 회로로부터 발생된 역기전력을 이용하여 역전압을 방지할 수 있도록 구성함으로써, 노이즈 저감 효과와 함께 에너지 효율 개선 효과를 동시에 얻을 수 있도록 한 자동차용 제어기를 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 이러한 스위칭수단으로서 스위칭 소자, 예를 들어서, N-ch MOSFET, P-ch MOSFET, IGBT, J-FET나 트랜지스터를 이용함으로써, 저렴하게 제작하여 사용할 수 있도록 한 자동차용 제어기를 제공하는데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예1에 따르는 자동차용 제어기는, 전압을 안정적으로 공급하기 위한 레귤레이터 회로(RC)가 구비된 자동차용 제어기에 있어서, 전압이 인가되는 (+)측에 스위칭수단이 구비되고, 상기 스위칭수단에는 레귤레이터 회로로부터 발생된 역기전력을 이용하여 전위차를 높여주는 역전압 방지회로가 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예2에 따른 자동차용 제어기는, 전압이 인가되는 (+)측에 스위칭수단이 구비되고, 상기 스위칭수단에는 역전압방지를 위해 전위차를 높여주는 축전식 커패시티 승압회로가 구비된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 스위칭수단은 N-ch MOSFET, P-ch MOSFET, IGBT, J-FET 또는 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 자동차용 제어기는 ECU·TCU·전동식 물펌프 제어기·전동식 오일펌프 제어기 또는 모터 제어기인 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 상기 역전압 방지회로는, 레귤레이터 회로(RC)내에 탑재된 DC-DC 쵸퍼 회로의 인덕터로부터 발생된 역기전력중에서 (+)측의 전위보다 높은 전압을 축전시켜 두기 위한 제1컨덴서; 상기 제1컨덴서에 축전된 전압을 스위칭수단의 게이트 단자에 공급하기 위한 전류제한 저항; 인덕터측으로 전압이 흐르지 않도록 차단하기 위한 다이오드; 및 상기 제1컨덴서에 과축전이 되지 않도록 축전과 방전시켜 주기 위한 제2컨덴서와 방전저항;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자동차용 제어기에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 자동차 제어에 사용되는 제어기 내부에 구비된 회로에서 발생되는 역기전력을 작동전원으로 사용하기 때문에 역전압 방지회로에서 소모되는 에너지 소비량을 최소화하여 그 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

(2) 스위칭 소자, 예를 들어서 N-ch MOSFET, P-ch MOSFET, IGBT, J-FET나 트랜지스터를 이용할 수 있기 때문에 구조가 간단할 뿐만 아니라 저렴하게 제작하여 사용할 수 있다.

(3) 자동차에서 사용되는 여러가지 제어기, 예를 들어서 ECU·TCU·전동식 물펌프 제어기·전동식 오일펌프 제어기나 모터 제어기와 같이 역기전력을 발생시키는 회로를 갖는 제어기에는 어떠한 것이라도 적용하여 사용할 수 있다.

(4) 이처럼 제어기에 구비된 전자회로(예를 들어서, 레귤레이터 회로)로부터 발생된 역기전력을 이용하기 때문에 역전압 방지회로에서 소비되는 소모전력을 최소화할 수 있다.

(5) 역전압 방지회로에서 필요로 하는 전원공급을 위하여 축전식 커패시터 승압회로를 이용함으로써, 그 최소한의 소모전력으로 역전압 방지회로를 동작시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 역전압 방지회로의 구성을 보여주기 위하여 개략적으로 도시한 회로도.
도 2는 본 발명의 실시예1에 따른 역전압 방지회로를 설명하기 위한 회로도.
도 3은 본 발명의 실시예2에 따른 역전압 방지회로를 설명하기 위한 회로도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 실시예1에 따른 자동차용 제어기는, 도 2와 같이, 역전압이 흐르지 않도록 차단시켜 주기 위한 스위칭수단(100) 및 이 스위칭수단(100)의 동작에 필요한 전원을 공급해 주기 위한 역전압 방지회로(110)가 구비된다.

특히, 상기 스위칭수단(100)은 제어기의 (+)측에 연결하고, 상기 역전압 방지회로(110)는 제어기의 레귤레이터 회로(RC) 내에서 발생되는 역기전력을 이용하여 상기 (+)측보다 상대적으로 높은 전위를 발생시켜서 스위칭 절환이 가능하도록 한 것이다.

이하, 이러한 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

스위칭수단(100)은 제어기 측으로부터 역전압이 흐르지 못하도록 차단하는 일종의 스위치와 같은 절환기이다. 이러한 스위칭수단(100)으로는 구조가 간단하면서 제어가 용이한 스위칭소자를 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 스위칭수단(100)로는, 예시적으로, N-ch MOSFET, P-ch MOSFET, IGBT, J-FET나 트랜지스터와 같은 스위칭 소자를 이용할 수 있다. 이 중에서도 특히 소모전압이 적고 노이즈발생이 적은 N-ch MOSFET를 이용하는 것이 가장 바람직하다.

역전압 방지회로(110)는 제어기의 레귤레이터 회로(RC)에서 발생되는 역지전력을 이용하여 상기 스위칭수단(100)을 절환시켜 주는데 필요한 전압을 게이트에 제공한다.

여기서, 상기 제어기로는 자동차에서 사용되는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으나, 특히 균일한 전압을 제공할 수 있도록 레귤레이터 회로(RC)가 구비된 것이라면 어떠한 것이라도 상관없다. 예시적으로, 이러한 제어기로는 ECU·TCU·전동식 물펌프 제어기·전동식 오일펌프 제어기 및 모터 제어기를 예로 들 수 있다.

한편, 상기 역전압 방지회로(110)는 레귤레이터 회로(RC)에서 발생된 역기전력을 축전시켜 주는 제1컨덴서(111)와, 축전된 전압을 스위칭수단(100)의 게이트 단자에 인가할 수 있도록 전류를 제한하기 위한 전류제한 저항(112)을 포함한다.

이때, 상기 역기전력은 레귤레이터 회로(RC)의 DC-DC 쵸퍼 회로(CH)와 연결된 인덕터(L)에서 발생되어 상기 제1컨덴서(111)에 축전되게 된다. 여기서 역기전력은 제어기의 (+)측의 전위보다 높은 전위일 때에만 제1컨덴서(111)에 축전된다.

그리고, 상기 전류제한 저항(112)은 제1컨덴서(111)에 축전된 전압을 스위칭수단(100)의 게이트에 인가하여 스위칭수단(100)을 온/오프시켜 역전압이 제어기로 유입되는 것을 방지해 주게 된다.

또한, 상기 역전압 방지회로(110)에는 인덕터(L)의 출력측에 역기전력이 과다축전되지 않고 방전시킬 수 있도록 구성된다. 이를 위하여 인덕터(L)측으로 역류되지 않도록 하기 위한 다이오드(113), 스위칭 조작에 필요한 전압 이상이 축전되지 않고 이를 방전시켜 줄 수 있도록 서로 병렬로 연결된 제2컨덴서(114) 및 방전저항(115)을 포함하여 구성된다.

이와 같이 이루어진 역전압 방지회로(110)는, 인덕터(L)에서 발생된 역기전력 중에서 (+)측보다 높은 전압이 다이오드(113)를 통해 제1컨덴서(111)에 축전하여 전류제한 저항(112)을 통해 스위칭수단(100)의 게이트에 인가하여 스위칭 조작이 이루어진다. 한편, 상기 제2컨덴서(114)는 인덕터(L)와 연결되는 결합 컨덴서로서 방전저항(115)에 의해 축전된 전압이 방전되어 회로를 보호해 주게 되는 것이다.

여기서, 실시예1과 동일 구성에 대해서는 동일부호를 그대로 사용하고 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 실시예2에 따른 자동차용 제어기는, 도 2와 같이, 실시예1과 비교해 볼 때, 스위칭수단(100)을 동작시켜 주기 위한 제어회로에서 그 차이가 있다. 즉, 실시예2에서는 도 3과 같은 축전식 커패시티 승압회로(120)를 이용하여 스위칭수단(100)을 동작시켜 준다.

이러한 축전식 커패시티 승압회로(120)는, 입력측의 전압을 미리 설정된 전압값만큼 승압시켜 출력하게 된다. 예를 들어서, 입력측(도면의 좌측)에 12V가 인가된 경우 그 출력측(도면의 우측)에서는 24V를 출력하게 된다.

이는 본 발명에 따른 스위칭수단(100)이 (+)측에 장착되기 때문에 12V의 전위차가 발생하기 때문에 그만큼 더 높은 전압을 가해주어야만 스위칭 동작이 가능하게 되기 때문이다.

이상과 같이 본 발명은 역기전력으로 스위칭수단을 동작시켜 줌으로써 구조가 간단하면서도 저렴하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라 작동에 필요한 소비전력을 줄일수 있으며, 특히 (+)측에 스위칭수단을 장착하여 사용하기 때문에 노이즈의 발생을 줄일 수 있게 되는 것이다.

100 : 스위칭수단
110 : 역전압 방지회로
111 : 제1컨덴서
112 : 전류제한 저항
113 : 다이오드
114 : 제2컨덴서
115 : 방전저항

Claims

전압을 안정적으로 공급하기 위한 레귤레이터 회로(RC)가 구비된 자동차용 제어기에 있어서,
전압이 인가되는 (+)측에 스위칭수단(100)이 구비되고,
상기 스위칭수단(100)에는 레귤레이터 회로(RC)로부터 발생된 역기전력을 이용하여 전위차를 높여주는 역전압 방지회로(110)가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차용 제어기.
전압이 인가되는 (+)측에 스위칭수단(100)이 구비되고,
상기 스위칭수단(100)에는 역전압방지를 위해 전위차를 높여주는 축전식 커패시티 승압회로(120)가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차용 제어기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 스위칭수단(100)은 N-ch MOSFET, P-ch MOSFET, IGBT, J-FET 또는 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 자동차용 제어기.
제 3 항에 있어서,
상기 자동차용 제어기는 ECU·TCU·전동식 물펌프 제어기·전동식 오일펌프 제어기 또는 모터 제어기인 것을 특징으로 하는 자동차용 제어기.
제 1 항에 있어서,
상기 역전압 방지회로(110)는,
레귤레이터 회로(RC)내에 탑재된 DC-DC 쵸퍼 회로의 인덕터(L)로부터 발생된 역기전력중에서 (+)측의 전위보다 높은 전압을 축전시켜 두기 위한 제1컨덴서(111);
상기 제1컨덴서(111)에 축전된 전압을 스위칭수단(100)의 게이트 단자에 공급하기 위한 전류제한 저항(112);
인덕터(L)측으로 전압이 흐르지 않도록 차단하기 위한 다이오드(113); 및
상기 제1컨덴서(113)에 과축전이 되지 않도록 축전과 방전시켜 주기 위한 제2컨덴서(114)와 방전저항(115);을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 제어기.