KR101450300B1 - 엔진 냉각팬 모터 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진 냉각팬 모터에 인가되는 구동 전원을 스위칭하는 스위칭부와, 상기 엔진 냉각팬 모터의 구동시 전원 경로상에 흐르는 전류를 센싱하는 전류 센싱부, 및 상기 엔진 냉각팬 모터의 회전속도 제어신호를 입력받아 그 회전속도 제어신호의 주파수에 대응하는 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 판단하여 그 판단된 엔진 냉각팬 모터의 구속 감지를 위한 전류 리미트를 선택하고, 그 선택된 전류 리미트보다 센싱 전류가 더 큰 경우, 상기 엔진 냉각팬 모터의 구속 감지 보호 기능을 수행하는 제어부를 포함하는 엔진 냉각팬 모터 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

Description

엔진 냉각팬 모터 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING ENGINE COOLING FAN MOTOR AND THE METHOD THEROF}

본 발명은 엔진 냉각팬 모터 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양에 따라 해당 모터의 구속을 감지하는 전류 리미트를 자동으로 선택할 수 있도록 하는 엔진 냉각팬 모터 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에서는 라디에이터, 자동변속기 오일 냉각장치, 인터쿨러 등의 열 교환기를 이용하여 엔진과 미션, 그리고 에어컨 시스템에서 사용되는 냉매를 냉각시킨다.

그런데 열 교환기들은 외부에서 자동차로 유입되는 공기의 흐름을 이용해 냉각 작용을 하기 때문에 자동차가 정지한 상태에서 엔진을 작동하고 있는 경우라면 공기의 흐름이 거의 없어 열 교환기의 성능이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 수단이 바로 냉각팬으로서, 열 교환기의 성능을 보조하기 위해 열 교환기에 필요한 공기의 흐름을 만들어 준다. 즉, 상기 냉각팬이 자동차의 엔진 과열을 막고 탑승자들에게 시원한 바람을 제공하는 일을 수행하는 것이다. 더구나 최근에는 자동차에 여러 편의장치들이 추가되면서 부가적으로 냉매를 사용하는 여러 열 교환기가 장착되었고 이와 함께 냉각팬의 역할이 더욱 중요해졌다.

이때 상기 냉각팬은 자동차의 종류에 따라 용량이 다른 모터를 사용하며, 당연히 그 모터의 용량(예 : 200W, 250W, 280W 등)에 따라 흐르는 전류도 달라진다.

따라서 모터의 구속을 판단하는 전류 리미트 값도 자동차에 장착되는 모터의 용량에 따라 서로 다르기 때문에 엔진 냉각팬 모터 제어 장치도 해당 엔진 냉각팬 모터의 용량에 대응하는 전용 장치를 사용해야 한다.

그런데 상기 엔진 냉각팬 모터 제어 장치는 모터의 용량이 다르더라도 실질적인 하드웨어는 외관상 동일하기 때문에 자동차에 조립하는 과정에서 모터의 용량이 다른 엔진 냉각팬 모터 제어 장치가 혼입되어 장착되는 문제점이 발생한다.

본 발명과 관련된 배경기술로는 대한민국 등록특허번호 제10-1161044호(2012.06.22.등록, 전류감지를 이용한 팬 모터의 구동 제어방법)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 엔진 냉각팬 모터의 용량에 따라 구속을 감지하는 전류 리미트를 자동으로 선택할 수 있도록 하는 엔진 냉각팬 모터 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양에 관련된 신호를 입력받아 그 모터의 용량이나 사양에 해당하는 전류 리미트를 자동으로 설정하여 모터의 구속감지 보호 기능을 수행하는 엔진 냉각팬 모터 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 엔진 냉각팬 모터의 회전속도 제어신호를 입력받을 때 그 제어신호의 주파수를 이용해 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 판단하여 해당하는 엔진 냉각팬 모터의 전류 리미트를 자동으로 설정하는 엔진 냉각팬 모터 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 엔진 냉각팬 모터 제어 장치에 있어서, 엔진 냉각팬 모터에 인가되는 구동 전원을 스위칭하는 스위칭부; 상기 엔진 냉각팬 모터의 구동시 전원 경로상에 흐르는 전류를 센싱하는 전류 센싱부; 및 상기 엔진 냉각팬 모터의 회전속도 제어신호를 입력받아 그 회전속도 제어신호의 주파수에 대응하는 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 판단하여 그 판단된 엔진 냉각팬 모터의 구속 감지를 위한 전류 리미트를 선택하고, 그 선택된 전류 리미트보다 센싱 전류가 더 큰 경우, 상기 엔진 냉각팬 모터의 구속 감지 보호 기능을 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 회전속도 제어신호의 주파수를 검출하기 위한 주파수 검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 주파수 정보와 그에 대응하는 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 판단하기 위한 룩-업 테이블 및 상기 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양과 그에 대응하는 전류 리미트를 선택하기 위한 룩-업 테이블을 저장하기 위한 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 엔진 냉각팬 모터 제어 방법에 있어서, 엔진 냉각팬 모터의 회전속도 제어신호를 입력받는 단계; 상기 회전속도 제어신호의 주파수를 검출하는 단계; 상기 주파수에 대응하는 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 판단하는 단계; 상기 판단된 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양에 대응하여 모터의 구속 감지를 위한 전류 리미트를 선택하는 단계; 및 상기 선택된 전류 리미트보다 전원 경로상의 센싱 전류가 더 큰 경우, 상기 엔진 냉각팬 모터의 구속 감지 보호 기능을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 엔진 냉각팬 모터의 회전속도 제어신호를 입력받을 때 그 회전속도 제어신호의 주파수를 이용해 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 판단하여 해당하는 엔진 냉각팬 모터의 전류 리미트를 자동으로 설정함으로써, 모터의 구속감지 보호 기능을 수행할 수 있도록 하며, 엔진 냉각팬 모터 제어 장치의 혼입을 염려하지 않아도 되며 그 혼입에 따른 문제점이 발생하지 않도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 냉각팬 모터 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 블록도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 주파수에 대응하는 모터 사양 룩-업 테이블을 보인 예시도.
도 3은 상기 도 1에 있어서, 모터 사양에 대응하는 전류 리미트 룩-업 테이블을 보인 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 냉각팬 모터 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 엔진 냉각팬 모터 제어 장치 및 그 방법의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 냉각팬 모터 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 냉각팬 모터 제어 장치는 제어부(100), 스위칭부(200), 전류 센싱부(300)를 포함한다.

상기 제어부(100)는 외부에 장착된 ECU(ELECTRONIC CONTROL UNIT, 전자 제어 장치)(미도시)로부터 엔진 냉각팬 모터(M)의 회전속도 제어신호를 입력받으며, 제어부(100)는 입력되는 회전속도 제어신호의 주파수를 이용해 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 판단한다. 즉, 상기 ECU(미도시)는 엔진 냉각팬 모터(M)의 용량이나 사양에 해당하는 정보를 회전속도 제어신호의 주파수에 포함시켜 출력한다.

예컨대 상기 ECU는 상기 엔진 냉각팬 모터(M)의 용량이 200W인 경우 300Hz의 주파수로 엔진속도 제어신호를 제어부(100)에 인가하고, 상기 엔진 냉각팬 모터(M)의 용량이 250W인 경우 400Hz의 주파수로 엔진속도 제어신호를 인가하고, 상기 엔진 냉각팬 모터(M)의 용량이 280W인 경우 500Hz의 주파수로 엔진속도 제어신호를 인가하는 것이다. 이때 상기 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 나타내는 주파수는 제어부(100)와 ECU(미도시) 간에 미리 약속된 협약에 의해서 얼마든지 다른 주파수로 설정을 변경할 수 있다.

상기 제어부(100)는 상기 ECU(미도시)로부터 입력받은 엔진 냉각팬 모터의 회전속도 제어신호의 주파수를 검출하기 위한 주파수 검출부(110)를 더 포함할 수 있다. 상기 주파수 검출부(110)는 제어부(100)의 내부에 포함되거나 외부에 별도로 포함될 수 있다.

상기 주파수 검출부(110)는 상기 회전속도 제어신호의 주파수를 검출하여 그 주파수 정보를 제어부(100)로 출력한다.

그에 따라, 상기 제어부(100)는 상기 검출된 주파수 정보에 대응하는 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 판단한다. 이때 제어부(100)는 상기 주파수 정보와 그에 대응하는 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 판단하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같은 룩-업 테이블을 포함할 수 있으며, 상기 룩-업 테이블을 저장하기 위한 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 저장부(미도시)는 제어부(100)의 내부에 포함되거나 외부에 별도로 포함될 수 있다.

그리고 상기 제어부(100)는 상기 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양이 판단되면 그에 대응하여 미리 설정된 다수의 전류 리미트 중 하나를 선택한다. 이때 제어부(100)는 상기 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양과 그에 대응하는 전류 리미트를 선택하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같은 룩-업 테이블을 더 포함할 수 있다. 마찬가지로 상기 룩-업 테이블도 상기 저장부(미도시)에 저장할 수 있다.

여기서 상기 전류 리미트는 모터에 흐르는 전류를 센싱하여 정상 상태의 전류보다 많은 전류가 흐르는 경우(즉, 미리 설정해 놓은 전류 리미트 이상으로 전류가 흐를 경우) 모터의 구동을 정지시키는 모터 구속 감지 기능을 수행하기 위하여 설정한 전류 값이다. 상기 전류 리미트는 모터의 용량에 따라 그 모터의 용량이 클수록 전류 리미트도 크게 설정되고 모터의 용량이 작을수록 전류 리미트도 작게 설정된다.

상기 스위칭부(200)는 드레인단이 엔진 냉각팬 모터(M)의 (-)단에 연결되고, 소스단이 그라운드와 연결되며, 게이트단이 제어부(100)에 연결된다. 그리고 상기 스위칭부(200)는 상기 제어부(100)에서 출력되는 PWM 펄스의 듀티에 따라 턴온(TURN ON) 또는 턴오프(TURN OFF) 시간이 결정되며, 엔진 냉각팬 모터(M)에 인가되는 전원의 온/오프를 스위칭 한다.

상기 제어부(100)는 엔진 냉각팬 모터(M)를 PWM 펄스를 이용하여 제어하는 것으로서, 상기 PWM 펄스 듀티에 따라 상기 엔진 냉각팬 모터(M)에 인가되는 구동 전원을 스위칭하여 회전 속도를 제어한다. 또한 상기 엔진 냉각팬 모터(M)는 다단으로 회전 속도를 제어할 수 있다. 예컨대 저속 회전시에는 1단으로 제어하고 고속 회전시에는 3단으로 제어하는 것이다. 즉, 상기 회전 속도에 대응하는 PWM 펄스의 출력 듀티를 조절하여 엔진 냉각팬 모터(M)에 인가되는 전류를 제어함으로써 회전 속도를 제어하는 것이다.

그런데 모터에 따라서 약간의 차이가 있지만, 모터는 정지 상태에서는 코일에 저항이 없는 상태가 되기 때문에 상당히 큰 전류가 흐르게 되고, 정지 상태에서 회전을 시작하는 모터 기동 상태에서는 정지 상태의 전류가 흐르지만 아주 짧은 순간이라 무시되며, 정상 회전을 시작하면 전류는 정상값으로 줄어들게 된다. 따라서 모터에 인가되는 전압보다는 모터의 부하(프롭 등)에 따른 회전 상태에 따른 전류가 중요하며, 예컨대 모터에 소정의 전압을 인가한 후 부하를 과하게 걸어서 회전수가 낮아질 경우 저항 값이 작아지게 되며, 이 경우 모터에 인가되는 전류가 허용치를 넘어서게 되어 모터가 타버리게 되는 상황이 발행할 수 있다.

따라서 상기 제어부(100)는 전원 경로에서 흐르는 전류를 센싱하여 그 전류가 미리 설정된 전류 리미트를 초과하는 경우 상기 스위칭부(200)를 구동하는 PWM 펄스 듀티를 조절하여 상기 스위칭부(200)의 구동을 정지시킬 수 있다. 즉, 상기 PWM 펄스의 오프 구간을 100%로 설정하고 온 구간을 0%로 설정하여 스위칭부(200)를 오프시키는 것이다.

상기 전류 센싱을 위하여 상기 스위칭부(200)와 그라운드 사이에 전류 센싱부(300)를 구성할 수 있다. 일 실시예로서 상기 전류 센싱부(300)는 저항값이 아주 작은 저항(일명, 션트 저항)을 이용하여 구성할 수 있으며, 그 션트 저항에서 발생하는 전압을 측정하고, 그 전압에 해당하는 전류를 측정할 수 있다.

상기와 같이 본 실시예에 따른 엔진 냉각팬 모터 제어 장치는 모터 사양이 다른 자동차에 혼입되어 장착되더라도 ECU(미도시)에서 출력하는 회전속도 제어신호의 주파수로부터 엔진 냉각팬 모터의 사양을 판단하고, 그 판단된 모터의 사양에 해당하는 전류 리미트를 자동으로 설정함으로써 모터의 구속이 감지될 경우 안정적으로 엔진 냉각팬 모터를 과전류로부터 보호할 수 있도록 한다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 냉각팬 모터 제어 장치의 동작 과정을 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 냉각팬 모터 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

우선 제어부(100)는 상기 엔진 냉각팬 모터(M)의 회전속도를 제어하는 신호를 외부에 장착된 ECU(ELECTRONIC CONTROL UNIT)에서 입력 받는다(S101). 그리고 상기 회전속도 제어신호의 주파수를 검출한다(S102).

상기 회전속도 제어신호의 주파수를 검출하기 위하여 별도의 주파수 검출부(110)를 포함할 수 있다.

그리고 상기 제어부(100)는 상기 검출된 주파수 정보에 대응하는 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 판단한다(S103).

이때 상기 주파수 정보에 대응하는 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 판단하기 위하여 상기 주파수 정보와 그에 대응하는 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양이 저장된 룩-업 테이블을 이용할 수 있다.

그리고 상기 제어부(100)는 상기 판단된 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양에 대응하여 모터의 구속을 감지하기 위한 다수의 전류 리미트(즉, 다수의 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양별 전류 리미트) 중 하나를 선택한다(S104).

이때 상기 모터의 용량이나 사양에 따라 흐르는 전류의 크기가 다르기 때문에 당연히 모터의 용량이나 사양에 따라 전류 리미트도 커지거나 작아질 수 있으며, 상기 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양과 그에 대응하는 전류 리미트를 선택하기 위하여 상기 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양과 그에 대응하는 전류 리미트가 저장된 룩-업 테이블을 이용할 수 있다.

그리고 상기 제어부(100)는 상기 선택된 전류 리미트보다 센싱 전류가 더 큰 경우, 엔진 냉각팬 모터의 구속 감지 보호 기능을 수행한다(S105). 즉, 스위칭부(200)의 구동을 중지시켜 엔진 냉각팬 모터(M)에 인가되는 전원을 차단함으로써 모터 구동을 정지시킨다.

예컨대 상기 엔진 냉각팬 모터(M)가 정상 동작하고, 또한 상기 엔진 냉각팬 모터(M)에 과부하가 걸리지 않았을 경우, 상기 엔진 냉각팬 모터(M)는 상기 PWM 펄스 듀티에 해당하는 출력으로 동작하며 정상적인 전류가 흐르게 된다.

그러나 상기 엔진 냉각팬 모터(M)에 이상이 있거나 과부하가 걸려 상기 냉각팬 모터(M)가 구속될 경우에는 정상적인 전류보다 더 많은 전류가 흐르게 된다. 즉, 전원 경로상에서 정상적인 전류보다 더 많은 전류가 흐르게 된다.

따라서 상기 제어부(100)는 상기 센싱 전류와 기설정된 전류 리미트를 비교하여 상기 센싱된 전류가 기설정된 전류 리미트보다 많은 경우(예 : 센싱 전류가 모터 용량에 대응하는 전류 리미트 이상인 경우), 상기 스위칭부(200)의 온/오프를 조절하는 PWM 펄스 듀티를 조절하여 상기 엔진 냉각팬 모터(M)의 구동을 중지시킨다.

한편 상술한 본 발명의 일 실시예에서는 주파수를 이용하여 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양 정보를 제어부(100)에 제공하였으나, 그에 한정하지 않고 별도의 신호 입력단자를 추가하여 제공할 수도 있고, 제어신호의 입력 레벨을 이용하여 제공할 수도 있으며, 또는 엔진속도 제어신호의 앞부분이나 뒷부분에 연속해서 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양 정보를 더 덧붙여 제공할 수도 있다.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 제어부 110 : 주파수 검출부
200 : 스위칭부 300 : 전류 센싱부

Claims (4)

1. 엔진 냉각팬 모터에 인가되는 구동 전원을 스위칭하는 스위칭부;
   상기 엔진 냉각팬 모터의 구동시 전원 경로상에 흐르는 전류를 센싱하는 전류 센싱부; 및
   상기 엔진 냉각팬 모터의 회전속도 제어신호를 입력받아 그 회전속도 제어신호의 주파수에 대응하는 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 판단하여 그 판단된 엔진 냉각팬 모터의 구속 감지를 위한 전류 리미트를 선택하고, 그 선택된 전류 리미트보다 센싱 전류가 더 큰 경우, 상기 엔진 냉각팬 모터의 구속 감지 보호 기능을 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각팬 모터 제어 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 회전속도 제어신호의 주파수를 검출하기 위한 주파수 검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각팬 모터 제어 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 주파수 정보와 그에 대응하는 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 판단하기 위한 룩-업 테이블, 및 상기 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양과 그에 대응하는 전류 리미트를 선택하기 위한 룩-업 테이블을 저장하기 위한 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각팬 모터 제어 장치.
   
4. 엔진 냉각팬 모터의 회전속도 제어신호를 입력받는 단계;
   상기 회전속도 제어신호의 주파수를 검출하는 단계;
   상기 주파수에 대응하는 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양을 판단하는 단계;
   상기 판단된 엔진 냉각팬 모터의 용량이나 사양에 대응하여 모터의 구속 감지를 위한 전류 리미트를 선택하는 단계; 및
   상기 선택된 전류 리미트보다 전원 경로상의 센싱 전류가 더 큰 경우, 상기 엔진 냉각팬 모터의 구속 감지 보호 기능을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 냉각팬 모터 제어 방법.

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