KR101499988B1 - 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법 - Google Patents

하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 별도의 하드웨어(H/W) 추가없이 전압 피드백 방식의 냉각팬 제어회로에서 냉각팬의 고장 및 이상동작을 용이하게 검출할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 냉각팬 모터전압이 정상상태(steady state)임을 판단하는 단계와; 온도제어기로부터의 목표전압(Vref)을 전압제어기에서 읽어서, 목표전압에 추종되는 제어입력전압(Vgs)을 계산하는 단계와; 상기 냉각팬 모터전압(Vmotor)이 정상상태(steady state)에 도달한 상태에서, 상기 전압제어기에서 계산된 제어입력전압(Vgs)과, 상기 전압제어기에 미리 테이블화되어 입력된 정상 제어입력전압(Vgs_n)간의 오차가 기준오차(Tol)범위 이내인지 판정하는 단계와; 상기 계산된 제어입력전압(Vgs)과, 정상 제어입력전압(Vgs_n)간의 오차가 상기 기준오차(Tol)이내이면 냉각팬 및 냉각팬 모터가 정상인 것으로 판정하고, 기준오차(Tol)범위를 벗어나면 냉각팬 및 냉각팬 모터에 이상에 있는 것으로 판정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법을 제공한다.
하이브리드, 냉각팬, 고장 진단, 냉각팬 모터전압, 전압제어기, 정상상태, 기준오차, 목표전압, 온도제어기

Description

하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법{Method for detecting fail of cooling fan of hybrid vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 별도의 하드웨어(H/W) 추가없이 전압 피드백 방식의 냉각팬 제어회로에서 냉각팬의 고장 및 이상동작을 용이하게 검출할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량용 배터리 등과 같이 냉각을 필요로 하는 부품을 냉각팬을 이용하여 냉각하고 있다.
상기 냉각팬에 대한 냉각제어로직을 위한 구성으로서, 냉각팬 속도 또는 냉각팬에 공급되는 전류 피드백(feedback) 신호를 이용한 인너루프(inner loop)와, 온도제어기를 포함하는 아우터루프(outer-loop) 등을 포함하고 있지만, 이러한 구성을 기반으로 하는 냉각팬 냉각제어방식에서 냉각팬의 이상 유무를 판단하기 위해서는 별도의 타코메타(tachometer) 또는 전류측정회로를 필요로 하여 원가상승을 초래한다.
이러한 이유로, 양산차종에서는 전압 피드백(feedback)을 이용하여 팬모터 전압을 제어하는 전압제어기가 인너루프(inner-loop)로 포함된다.
즉, 종래의 냉각팬 제어를 위한 구성은 첨부한 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각팬 모터 등의 온도를 피드백받아 냉각팬의 목표전압(Vref)을 출력하는 온도제어기(10)와, 냉각팬 모터(20)의 전압을 피드백 받아서 상위의 온도제어기(10)가 요구하는 목표전압(Vref)을 추종하는 기능을 하는 팬모터용 전압제어기(30)를 포함하여 구성되고, 상기 팬모터용 전압제어기(30)는 첨부한 도 3의 회로도에 도시된 바와 같이 FET구동소자(50)를 통해 냉각팬 모터(20)에 제어입력전압 신호를 제공한다.
도 2에서, 미설명부호 40은 냉각이 필요한 부품(예를 들어, 고전압배터리 등)을 지시한다.
이러한 종래의 냉각팬 제어 구성에 있어서, 상기 팬모터용 전압제어기로 냉각팬 이상 유무를 진단하는 로직을 구축하는데 다음과 같은 문제점이 있다.
냉각팬 모터의 정상 동작 뿐만아니라, 냉각팬 모터의 열화나 고장으로 인한 냉각팬의 이상 동작(팬 회전저항이 커지거나 팬이 돌지 않는 등)시에도 첨부한 도 4의 그래프에 원형으로 지시된 부분과 같이 냉각팬용 모터전압(Vmotor)은 일정한 수준을 말하는 정상상태(steady state)를 이루면서 온도제어기로부터의 목표전압(Vref)으로 수렴한다.
즉, 도 2의 블럭도에서 보듯이, 냉각팬 모터의 열화나 고장으로 인한 냉각팬의 이상 동작시, 냉각팬 모터(20)로부터 전압오차(Verror)가 팬모터용 전압제어 기(30)의 입력단으로 입력되지만, 이 전압제어기(30)는 냉각팬 모터(20)의 이상 유무에 상관없이 상기 전압오차(Verror)를 제로(0)로 받아들이는 동시에 제어입력전압(Vgs)만을 조정하여 출력함으로써, 냉각팬용 모터전압(Vmotor)이 정상상태(steady state)를 이루면서 온도제어기로부터의 목표전압(Vref)으로 수렴되도록 한다.
이와 같이, 냉각팬용 모터의 정상 동작 뿐만아니라, 냉각팬의 열화나 고장으로 인한 냉각팬의 이상 동작시에도 팬모터용 전압제어기는 전압오차(Verror)를 제로(0)로 받아들임에 따라, 상기와 같은 모터전압 피드백을 사용한 냉각팬의 고장진단에 어려움이 있고, 이는 냉각팬의 냉각 기능 이상에 의한 과온 현상을 초래하고, 또한 냉각팬 및 냉각팬 모터 등의 2차 고장 및 차량의 성능저하를 야기시키는 원인이 될 수 있다.
한편, 종래의 냉각팬에 대한 이상유뮤를 진단하는 다른 방법은 첨부한 도 1의 순서도에 도시된 바와 같이, 냉각팬모터의 단자 전압을 측정하여 냉각팬 모터 전압이 임계하한치와 임계상한치에 있는지를 판단하는 단순한 방법이 제안되었지만, 이는 피드백 구조로 구동되는 현재의 하이브리드 차량용 냉각팬에 적용할 수 없고, 목표냉각성능 추종성이 크게 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 전압 피드백 제 어 방식을 채택하고 있는 냉각팬의 고장 또는 이상 동작을 별도의 하드웨어 추가없이 냉각팬에 대한 전압제어신호인 전압제어기로부터의 제어입력전압 신호만으로 용이하게 검출함으로써, 냉각팬의 냉각 성능 저하를 방지함과 더불어 냉각팬 및 냉각팬 모터에 대한 2차 고장을 방지할 수 있도록 한 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 냉각팬 모터전압이 정상상태(steady state)임을 판단하는 단계와; 온도제어기로부터의 목표전압(Vref)을 전압제어기에서 읽어서, 목표전압에 추종되는 제어입력전압(Vgs)을 계산하는 단계와; 상기 냉각팬 모터전압(Vmotor)이 정상상태(steady state)에 도달한 상태에서, 상기 전압제어기에서 계산된 제어입력전압(Vgs)과, 상기 전압제어기에 미리 테이블화되어 입력된 정상 제어입력전압(Vgs_n)간의 오차가 기준오차(Tol)범위 이내인지 판정하는 단계와; 상기 계산된 제어입력전압(Vgs)과, 정상 제어입력전압(Vgs_n)간의 오차가 상기 기준오차(Tol)이내이면 냉각팬 및 냉각팬 모터가 정상인 것으로 판정하고, 기준오차(Tol)범위를 벗어나면 냉각팬 및 냉각팬 모터에 이상에 있는 것으로 판정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법을 제공한다.
바람직한 일 구현예로서, 상기 냉각팬 모터전압이 정상상태(steady state)임을 판단하는 단계에서, 냉각팬 모터의 전압오차(Verror)가 상기 기준오차(Tol)이내 에서 미리 정해진 시간동안 머무르면 상기 냉각팬 모터전압(Vmotor)이 정상상태(steady state)인 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 다른 구현예로서, 상기 냉각팬 모터전압이 정상상태(steady state)임을 판단하는 단계에서, 상기 냉각팬용 모터전압(Vmotor)이 일정시간 동안 온도제어기로부터의 목표전압(Vref)으로 수렴되면, 상기 냉각팬 모터전압(Vmotor)이 정상상태(steady state)인 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 전압 피드백 제어 방식을 채택한 하이브리드 차량용 냉각팬에 있어서, 이 냉각팬에 대한 전압제어신호로서 전압제어기에서 계산된 제어입력전압과 미리 테이블화되어 저장된 정상 제어입력전압을 비교하는 단순한 과정을 통하여, 냉각팬 및 냉각팬 모터에 대한 이상 유무를 용이하게 진단할 수 있고, 그에 따라 냉각팬의 냉각 성능 저하를 방지함과 더불어 냉각팬 및 냉각팬 모터에 대한 2차 고장을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 전압 피드백 방식의 냉각팬 제어 로직 을 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 2의 블럭도 및 도 3의 회로도에서 보듯이, 냉각팬 모터의 열화나 고장으로 인한 냉각팬의 이상 동작시, 냉각팬 모터(20)의 전압센서(60)의 감지값에 따른 전압오차(Verror)가 팬모터용 전압제어기(30)의 입력단으로 입력되지만, 이 팬모터용 전압제어기(30)는 냉각팬 모터(20)의 이상 유무에 상관없이 상기 전압오차(Verror)를 제로(0)로 받아들이는 동시에 냉각팬 모터의 전압을 조정하기 위한 제어입력전압(Vgs)를 조정하게 된다.
이에, 첨부한 도 4의 그래프에서 보는 바와 같이 냉각팬 모터의 정상(Normal)시 뿐만아니라 열화나 고장으로 인한 냉각팬의 이상(Abnormal) 동작시에도 냉각팬용 모터전압(Vmotor)이 정상상태(steady state)를 이루면서 온도제어기로부터의 목표전압(Vref)으로 수렴되고, 이때 상기 제어입력전압(Vgs)은 첨부한 도 5의 그래프에 원형으로 지시된 바와 같이 냉각팬 모터가 정상(Normal)일 때나 또는 열화나 고장으로 인하여 냉각팬 모터가 이상(Abnormal)이 있는 경우에도 일정 시간 동안 정상상태(steady state)를 유지하면서 서로 다른값으로 수렴하게 되며, 이는 냉각팬 모터전압이 아래의 수학식 1과 같이 정상상태(steady state)에서 모터전류와 팬모터의 함수이기 때문이다.
Figure 112009008143638-pat00001
위의 수학식1에서, Vmotor는 냉각팬 모터전압을 나타내고, Rimotor는 모터전 류를, 그리고 Ktω는 팬모터의 역기전력을 나타낸다.
따라서, 본 발명에 따르면 냉각팬 모터전압의 정상상태(steady state: 팬전압이 안정화된 상태)를 먼저 판단한 후, 냉각팬에 대한 제어입력전압(Vgs) 신호를 검출하여 냉각팬의 이상여부를 판단한다.
여기서, 냉각팬 모터전압이 정상상태(steady state)임을 판단하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 6은 본 발명에 따른 냉각팬 모터전압이 정상상태임을 판단하는 일 실시예로서, 냉각팬 모터전압의 전압오차를 관측하여 냉각팬 모터전압이 정상상태임을 판단하는 방법을 설명하는 순서도이다.
상기 냉각팬 모터(20)의 전압오차(Verror)를 전압센서(60)에서 감지하여 전압제어기(30)로 입력하는 바, 이때의 전압오차(Verror)가 냉각팬 저항, 전압센서 검출 오차를 고려하여 미리 시험을 통해 구해진 기준오차(Tol: tolerance)내인지를 판정하고, 연이어 기준오차내에서 미리 정해진 시간 이상으로 머무르게 되면 냉각팬 모터전압(Vmotor)이 정상상태(steady state)인 것으로 판정하게 된다.
첨부한 도 7은 본 발명에 따른 냉각팬 모터전압이 정상상태임을 판단하는 다른 실시예로서, 냉각팬 모터전압이 목표전압으로 수렴하는 것을 검출하여 냉각팬 모터전압이 정상상태임을 판단하는 방법을 설명하는 순서도이다.
냉각팬 모터의 정상(Normal)시 뿐만아니라 열화나 고장으로 인한 냉각팬의 이상(Abnormal) 동작시에도 냉각팬용 모터전압(Vmotor)이 일정시간 동안 정상상태(steady state)를 이루면서 온도제어기로부터의 목표전압(Vref)으로 수렴되는 것 을 판단하여, 냉각팬 모터전압(Vmotor)이 정상상태(steady state)임을 판정하게 된다.
이렇게 냉각팬 모터전압이 정상상태(steady state)에 도달한 후, 전압제어기에서 출력되는 냉각팬 제어신호인 제어입력전압(Vgs) 신호를 검출하여 냉각팬의 이상여부를 진단한다.
첨부한 도 8은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법으로서, 팬 이상여부를 판단하는 로직을 나타내는 순서도이다.
먼저, 상기 전압제어기(30)의 상위 제어기인 상기 온도제어기(10)가 냉각팬 모터 등의 온도를 피드백받아 냉각팬의 목표전압(Vref)을 출력하는 바, 이 목표전압(Vref)을 전압제어기(30)에서 읽는다.
이때, 상기 전압제어기(30)에는 미리 시험을 통해 테이블화시킨 정상 제어입력전압(Vgs_n) 즉, 기준이 되는 제어입력전압(Vgs_n)이 입력 저장된 상태이고, 또한 냉각팬 모터의 전압을 검출하는 전압센서의 오차와 냉각팬 저항 산포도 등을 고려한 기준오차(Tol: tolerance)가 미리 시험을 통해 테이블화되어 저장된 상태이다.
이에, 상기 전압제어기(30)에서 목표전압(Vref)를 읽은 후, 이 목표전압에 추종되는 제어입력전압(Vgs)을 계산하게 된다.
이어서, 냉각팬 모터전압이 정상상태(steady state)에 도달한 상태에서, 상기 전압제어기(30)에서 계산된 제어입력전압(Vgs)과, 상기 전압제어기(30)에 미리 테이블화되어 입력된 정상 제어입력전압(Vgs_n)간의 오차가 상기 전압제어기(30)에 저장되어 있던 기준오차(Tol: tolerance)범위 이내이면 냉각팬 및 냉각팬 모터가 정상인 것으로 판정하고, 반면 기준오차(Tol: tolerance)범위를 벗어나면 냉각팬 및 냉각팬 모터에 이상에 있는 것으로 판정한다.
이와 같이, 냉각팬 모터전압 제어용 전압제어기에서 온도제어기로부터의 목표전압에 추종하는 제어입력전압(Vgs)을 계산할 때, 그 계산결과를 정상 제어입력전압(Vgs_n)과 비교하는 과정이 더 진행됨에 따라, 별도의 하드웨어 추가없이 전압제어기의 출력신호만으로 간단하게 팬모터 이상 여부를 검출할 수 있다.
도 1은 종래의 냉각팬 제어 로직을 설명하는 순서도,
도 2는 전압 피드백 방식의 냉각팬 제어를 위한 제어블럭도,
도 3은 냉각팬 제어회로를 나타내는 회로도,
도 4는 전압 피드백 방식의 냉각팬 제어시, 냉각팬 모터가 정상 또는 이상일때, 냉각팬 모터가 목표전압으로 수렴되는 것을 설명하는 그래프,
도 5는 전압 피드백 방식의 냉각팬 제어시, 냉각팬 모터에 대한 전압제어기의 제어입력전압이 냉각팬 모터가 정상 또는 이상일 때 서로 다른값으로 수렴하는 것을 설명하는 그래프,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법으로서, 냉각팬 모터 전압이 정상상태(steady state)로 수렴되는 것을 설명하는 순서도,
도 8은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법으로서, 팬 이상여부를 판단하는 로직을 나타내는 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 온도제어기 20 : 냉각팬 모터
30 : 전압제어기 40 : 냉각이 필요한 부품
50 : FET구동소자 60 : 전압센서

Claims (3)

  1. 냉각팬 모터전압이 정상상태(steady state)임을 판단하는 단계와;
    온도제어기로부터의 목표전압(Vref)을 전압제어기로부터 받아, 목표전압에 추종되는 제어입력전압(Vgs)을 계산하는 단계와;
    상기 냉각팬 모터전압(Vmotor)이 정상상태(steady state)에 도달한 상태에서, 상기 전압제어기에서 계산된 제어입력전압(Vgs)과, 상기 전압제어기에 미리 테이블화되어 입력된 정상 제어입력전압(Vgs_n)간의 오차가 기준오차(Tol)범위 이내인지 판정하는 단계와;
    상기 계산된 제어입력전압(Vgs)과, 정상 제어입력전압(Vgs_n)간의 오차가 상기 기준오차(Tol)이내이면 냉각팬 및 냉각팬 모터가 정상인 것으로 판정하고, 기준오차(Tol)범위를 벗어나면 냉각팬 및 냉각팬 모터에 이상에 있는 것으로 판정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각팬 모터전압이 정상상태(steady state)임을 판단하는 단계에서, 냉각팬 모터의 전압오차(Verror)가 상기 기준오차(Tol)이내에서 미리 정해진 시간동안 머무르면 상기 냉각팬 모터전압(Vmotor)이 정상상태(steady state)인 것으로 판 정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각팬 모터전압이 정상상태(steady state)임을 판단하는 단계에서, 상기 냉각팬용 모터전압(Vmotor)이 일정시간 동안 온도제어기로부터의 목표전압(Vref)으로 수렴되면, 상기 냉각팬 모터전압(Vmotor)이 정상상태(steady state)인 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 냉각팬 고장 진단 방법.
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KR20010059059A (ko) * 1999-12-30 2001-07-06 이계안 전기 자동차의 배터리 온도 조절기 고장진단 장치 및 그방법

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