KR101562404B1 - 펌프모터 구동부의 고장 감지장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 안티락브레이크 및 차량자세제어 시스템에서, 펌프모터를 구동하지 않고도 고장 여부를 감지할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이 발명에 따른 펌프모터 구동부의 고장 감지장치는, 초단펄스의 펌프모터 구동명령을 출력하는 마이크로제어유닛과, 상기 초단펄스의 펌프모터 구동명령을 증폭하는 프리드라이버와, 상기 프리드라이버에서 증폭된 초단펄스의 펌프모터 구동명령에 따라 스위칭되어 펌프모터에 모터구동전압을 공급하는 모터구동FET를 포함하고, 상기 마이크로제어유닛이 상기 초단펄스의 펌프모터 구동명령에 의한 모터구동전압으로부터 펌프모터 구동부의 고장을 감지한다.
ABS, ESC, 마이크로제어유닛, MCU, 펌프모터, 초단펄스

Description

펌프모터 구동부의 고장 감지장치 및 방법{Monitoring apparatus and method for fail of a pump-motor driver}
이 발명은 안티락브레이크 및 차량자세제어 시스템에 적용되는 펌프모터 구동 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펌프모터를 구동하지 않고도 고장 여부를 감지할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근의 차량에는 주행 안정성 향상 및 제동 안정성을 위하여 다양한 장치가 설치된다. 이러한 다양한 장치로서 휠의 슬립을 방지하기 위한 안티락브레이크 시스템(ABS: Anti-lock Brake System), 충돌제어시스템(TCS: Traction Control System) 및 차량자세제어시스템(ESP: Electronic Stability Program) 등이 있다.
이러한 장치들이 주행 안정성 향상 및 제동을 위한 정확한 연산을 할 수 있으려면 차량의 주행 상태에 대한 정확한 정보와 연산이 필요하다. 이를 위해 차량에는 ABS, TCS, ESP 등의 시스템에서 요구되는 연산을 수행하는 마이크로제어유닛(MCU)이 구비된다.
도 1은 안티락브레이크 & 차량자세제어 시스템에서의 펌프모터 구동 및 고장감지회로를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 안티락브레이크 & 차량자세제어 시스템의 펌프모터 구동회로는 하이-사이드 드라이브(high-side drive) 방식으로 구성되는 바, 마이크로제어유닛(MCU)(11)과, 차지펌프(charge pump)(12)와, 파워스위칭소자(power MOSFET)(13)로 이루어진다. 파워스위칭소자(13)가 펌프모터(M)의 양극에 전원을 공급한다.
마이크로제어유닛(11)이 차지펌프(12)에 구동신호를 출력하지 않으면, 파워스위칭소자(13)가 턴오프되며 배터리전원(VBATT)과 펌프모터(M) 사이가 차단된다. 그러면, 파워스위칭소자(13)와 펌프모터(M)의 접점은 그라운드레벨이 되고, 마이크로제어유닛(11)은 이를 저역통과필터(15)를 통해 입력받아 펌프모터(M)가 구동하지 않음을 확인할 수 있다.
한편, 마이크로제어유닛(11)이 차지펌프(12)에 구동신호를 출력하면 파워스위칭소자(13)가 턴온되어 배터리전원(VBATT)이 펌프모터(M)에 공급된다. 이때, 파워스위칭소자(13)와 펌프모터(M)의 접점은 전원레벨이 되고, 마이크로제어유닛(11)은 이를 저역통과필터(15)를 통해 입력받아 펌프모터(M)가 구동하고 있음을 확인할 수 있다. 이때, 마이크로제어유닛(11)은 RPM 제어를 위해 펄스폭변조(PWM) 방식을 사용할 수 있다.
마이크로제어유닛(11)은 차지펌프(12)를 구동하여 펌프모터(M)를 동작시키고, 펌프모터 구동회로의 고장 발생 여부를 감지할 수 있는데, 파워스위칭소자(13)의 배터리전원(VBATT)을 저역통과필터(14)를 통과시켜 Vbat,F을 입력받아 이 Vbat,F로부터 배터리전원 휴즈단의 이상유무를 판단한다. 또한, 마이크로제어유닛(11)은 차지펌프(12)에 구동신호를 출력할 때 저역통과필터(15)를 통해 입력되는 신호가 전원 레벨인지 아니면 그라운드 레벨인지에 따라 파워스위칭소자(13)의 이상유무를 판단한다.
이와 같이 마이크로제어유닛(11)은 배터리전원 단의 이상유무는 이상 발생즉시 감지가 가능하다. 그러나, 파워스위칭소자의 경우에는 차지펌프(12)에 구동신호를 출력하여 펌프모터(M)를 강제로 구동시켜야지만 그 이상유무를 감지할 수 있다. 그러나, 펌프모터(M)를 강제로 구동할 경우 소음이 발생하기 때문에 종래에는 차속이 30kph 이상 가속될 경우 펌프모터(M)를 강제 구동시켜 파워스위칭소자의 고장 여부를 판단한다.
따라서, 이러한 펌프모터 구동 및 고장감지회로는 차량이 30kph 이상으로 가속된 상태에서 펌프모터(M)를 강제 구동시켜 고장 여부를 판단하기 때문에 고장 감시 시기가 늦어지게 되며, 이로 인해 사고의 위험이 있고 안정성이 보장되지 못하는 문제점이 있다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 이 발명의 목적은, 펌프모터를 강제 구동하지 않고도 펌프모터 구동부의 고장 여부를 감지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 펌프모터 구동부의 고장 감지장치는, 초단펄스의 펌프모터 구동명령을 출력하는 마이크로제어유닛과, 상기 초단펄스의 펌프모터 구동명령을 증폭하는 프리드라이버와, 상기 프리드라이버에서 증폭된 초단펄스의 펌프모터 구동명령에 따라 스위칭되어 펌프모터에 모터구동전압을 공급하는 모터구동FET를 포함하고, 상기 마이크로제어유닛이 상기 초단펄스의 펌프모터 구동명령에 의한 모터구동전압으로부터 펌프모터 구동부의 고장을 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이 발명에 따른 펌프모터 구동부의 고장 감지 방법은, 펌프모터 구동명령을 출력하는 마이크로제어유닛과, 상기 펌프모터 구동명령을 증폭하는 프리드라이버와, 상기 프리드라이버에서 증폭된 펌프모터 구동명령에 따라 스위칭되어 펌프모터에 모터구동전압을 공급하는 모터구동FET를 포함한 펌프모터 구동부에서, 상기 마이크로제어유닛이 초단펄스의 펌프모터 구동명령을 출력하는 제1단계와, 상기 마이크로제어유닛이 상기 펌프모터에 공급되는 모터구동전압을 측정하는 제2단계와, 상기 마이크로제어유닛이 상기 측정된 모터구동전압이 임계값보다 크면 상기 펌프모터 구동부가 정상인 것으로 판단하고, 상기 측정된 모터구동전압이 임계값보다 크지 않으면 상기 펌프모터 구동부가 고장인 것으로 판단하는 제3단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 이 발명에 따르면, 펌프모터를 구동하지 않아도 되며 엔진이 가속될 때까지 기다릴 필요가 없기 때문에 고장 감지시 소음이 발생하지 않고 펌프모터 구동부의 고장 여부를 조기에 감지할 수 있어서, 차량의 주행 안정성이 향상되는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명의 한 실시예에 따른 펌프모터 구동부의 고장 감지장치 및 방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 펌프모터 구동부의 고장 감지장치를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 이 발명에 따른 펌프모터 구동부의 고장 감지장치는 초단펄스의 펌프모터 구동명령을 출력하는 마이크로제어유닛(MCU)(21)과, 상기 초단펄스의 펌프모터 구동명령을 증폭하는 프리드라이버(PreDriver)(22)와, 상기 프리드라이버(22)에서 증폭된 초단펄스의 펌프모터 구동명령에 따라 스위칭되어 펌프모터의 펌프코일(24)에 모터구동전압을 공급하는 모터구동FET(23)와, 상기 펌프모터의 펌프코일(24)에 공급되는 모터구동전압을 필터링하여 마이크로제어유닛(21)에게 제공하는 저역통과필터(Low Pass Filter)(25)를 포함한다. 여기서, 프리드라이버(22)는 차지펌프와 실질적으로 동일하고, 모터구동FET(23)는 파워스위칭소자와 실질적으로 동일하다.
초단펄스의 펌프모터 구동명령은 모터구동FET(23)를 짧은 시간동안 턴온시키되, 펌프모터는 구동시키지 않는 아주 짧은 시간(예컨대, 1 밀리세컨드 이하)의 구동신호이다.
마이크로제어유닛(21)은 안티락브레이크(ABS) & 차량자세제어(ESC) 제어를 수행하지 않는 동안, 전원 온될 때와 주기적으로 초단펄스의 펌프모터 구동명령을 프리드라이버(22)에게 출력한다. 프리드라이버(22)는 초단펄스의 펌프모터 구동명령을 증폭하고 모터구동FET(23)의 게이트단자에 공급하여 모터구동FET(23)가 턴온되도록 한다.
모터구동FET(23)가 턴온되면 배터리전원(B)이 모터구동FET(23)를 통해 펌프코일(24)에 연결되어 펌프코일(24)에 모터구동전압이 공급된다.
그러나, 이 초단펄스의 펌프모터 구동명령은 매우 짧은 시간동안만 하이레벨로 출력되기 때문에 모터구동FET(23)는 매우 짧은 시간동안만 턴온되고, 따라 펌프코일(24)은 구동하지 않는다.
하지만, 모터구동FET(23)가 턴온되는 동안 펌프코일(24)에 공급된 모터구동전압은 저역통과필터(25)를 통해 마이크로제어유닛(21)에게 입력되고, 마이크로제어유닛(21)은 저역통과필터(25)를 통해 입력되는 모터구동전압이 임계값 이상이면 모터구동FET(23)가 정상인 것으로 판단하고, 모터구동전압이 임계값보다 크지 않으면 모터구동FET(23)가 불량으로 고장이 발생한 것으로 판단한다.
마이크로제어유닛(21)은 모터구동FET(23)가 고장인 것으로 판단되면 고장코드를 기록하고 경고등을 발생하여 운전자가 이를 인지할 수 있도록 한다.
도 3은 이 발명의 한 실시예에 따른 펌프모터 구동부의 고장 감지방법을 도시한 동작 흐름도이다.
먼저, 마이크로제어유닛(MCU)가 전원 온되면(S31), 마이크로제어유닛은 초단펄스의 펌프모터 구동명령을 출력하고(S32), 모터코일에 공급되는 모터구동전압을 측정한다(S33). 측정된 모터구동전압이 임계값보다 크면(S34), 펌프모터 구동부가 정상인 것으로 판단한다(S35). 측정된 모터구동전압이 임계값보다 크지 않으면(S34), 모터 구동부가 고장인 것으로 판단한다(S36).
검사주기가 되었는지를 감시하여(S37), 일정 검사주기마다 단계 S32부터 반복 수행한다.
도 1은 안티락브레이크 & 차량자세제어 시스템에서의 펌프모터 구동 및 고장감지회로를 도시한 도면,
도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 펌프모터 구동부의 고장 감지장치를 도시한 도면,
도 3은 이 발명의 한 실시예에 따른 펌프모터 구동부의 고장 감지방법을 도시한 동작 흐름도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >
21 : 마이크로제어유닛(MCU) 22 : 프리드라이버(PreDriver)
23 : 모터구동FET 24 : 펌프코일
25 : 저역통과필터(Low Pass Filter)

Claims (4)

  1. 초단펄스의 펌프모터 구동명령을 출력하는 마이크로제어유닛과,
    상기 초단펄스의 펌프모터 구동명령을 증폭하는 프리드라이버와,
    상기 프리드라이버에서 증폭된 초단펄스의 펌프모터 구동명령에 따라 스위칭되어 펌프모터에 모터구동전압을 공급하는 모터구동FET를 포함하고,
    상기 마이크로제어유닛이 상기 초단펄스의 펌프모터 구동명령에 의한 모터구동전압을 측정하여 측정된 모터구동전압을 이용하여 펌프모터 구동부의 고장을 감지하며,
    상기 초단펄스의 펌프모터 구동명령은 상기 모터구동FET를 미리 설정되는 짧은 시간 동안 턴온시키되, 상기 모터 펌프는 구동시키지 않는 시간의 구동신호인 것을 특징으로 하는 펌프모터 구동부의 고장 감지장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펌프모터에 공급되는 모터구동전압을 필터링하여 상기 마이크로제어유닛에게 제공하는 저역통과필터를 더 포함한 것을 특징으로 하는 펌프모터 구동부의 고장 감지장치.
  3. 펌프모터 구동명령을 출력하는 마이크로제어유닛과, 상기 펌프모터 구동명령을 증폭하는 프리드라이버와, 상기 프리드라이버에서 증폭된 펌프모터 구동명령에 따라 스위칭되어 펌프모터에 모터구동전압을 공급하는 모터구동FET를 포함한 펌프모터 구동부에서,
    상기 마이크로제어유닛이 초단펄스의 펌프모터 구동명령을 출력하는 제1단계와,
    상기 마이크로제어유닛이 상기 펌프모터에 공급되는 모터구동전압을 측정하는 제2단계와,
    상기 마이크로제어유닛이 상기 측정된 모터구동전압이 임계값보다 크면 상기 펌프모터 구동부가 정상인 것으로 판단하고, 상기 측정된 모터구동전압이 임계값보다 크지 않으면 상기 펌프모터 구동부가 고장인 것으로 판단하는 제3단계를 포함하되,
    상기 초단펄스의 펌프모터 구동명령은 상기 모터구동FET를 미리 설정되는 짧은 시간 동안 턴온시키되, 상기 모터 펌프는 구동시키지 않는 시간의 구동신호인 것을 특징으로 하는 펌프모터 구동부의 고장 감지방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제3단계에서 상기 펌프모터 구동부가 고장인 것으로 판단되면 상기 마이크로제어유닛은 고장코드를 기록하고 경고등을 점등하는 것을 특징으로 하는 펌프모터 구동부의 고장 감지방법.
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