KR101595870B1 - 암전류 저감할 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템의 모터 구동 회로 - Google Patents

암전류 저감할 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템의 모터 구동 회로 Download PDF

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Abstract

암전류 저감할 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템의 모터 구동 회로를 공개한다. 본 발명은 2개의 전원 입력단을 구비하여 배터리 전원 및 접지 전원을 인가받아 구동되는 모터, ECU에서 인가되는 4개의 모터 구동 신호 응답하여 2개의 전원 입력단으로 배터리 전원 및 접지 전원을 교대로 인가하여 모터를 구동하는 H-브릿지 회로, 배터리 전원과 H-브릿지 회로 사이에 연결되고 ECU에서 인가되는 페일 세이프 제어 신호에 응답하여 활성화되어 H-브릿지 회로로 배터리 전원을 인가하는 활성화 트랜지스터, 모터의 2개의 전원 입력단 중 대응하는 입력단에 각각 접속되어 모터로 인가되는 전압 레벨을 분배하여 각각 모니터링 신호를 출력하는 2개의 모니터링부를 포함한다.

Description

암전류 저감할 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템의 모터 구동 회로{MOTOR DRIVING CIRCUIT OF EPB SYSTEM FOR REDUCING DARK CURRENT}
본 발명은 전자식 주차 브레이크 시스템의 모터 구동 회로에 관한 것으로, 특히 암전류 저감할 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템의 모터 구동 회로에 관한 것이다.
전자식 주차 브레이크(Electronic Parking Brake : 이하 EPB) 시스템은 전자식으로 제어되는 주차 브레이크 시스템으로, EPB 스위치 및 차량의 상태(정지 또는 주행)에 따라 자동으로 주차 제동력을 발생시키는 시스템을 의미한다.
EPB 시스템은 차량이 서 있을 때는 자동으로 주차 브레이크를 체결하는 기능을 가지고 있다. 따라서 정차 중에는 운전자가 브레이크를 밟고 있지 않더라도 주차 브레이크가 풀릴 염려가 없는 반면, 차량을 출발시킬 때는 주차 브레이크가 잠긴 상태에서 가속 페달만 밟으면 자동으로 풀리기 때문에 그대로 출발하면 되므로, 차량의 안전성과 편의성을 높여준다.
최근 EPB 시스템은 캘리퍼(caliper) 일체형으로 구성되며, EPB를 위해 구비되는 ECU가 모터를 구동함으로써, 캘리퍼가 휠디스크에 압력을 가하는 방식으로 구현된다.
도1 은 기존의 EPB 시스템을 위한 모터 구동 회로를 나타낸다.
도1 에 도시된 모터 구동 회로는 한국 공개 특허 제2013-0057883호 "모터의 고장 감지 장치"(2013.06.03 공개)에 개시된 회로를 개략적으로 표시한 회로로서, ECU에서 인가되는 제어 신호에 따라 모터(M)를 구동하는 모터 구동부(DV)와 모터(M)의 상태를 모니터링하기 위한 모니터링부(MC1, MC2)를 포함한다.
도1 에서 모터 구동부(DV)는 H-브릿지 회로를 구성하는 4개의 트랜지스터(T1 ~ T4)를 구비하고 4개의 트랜지스터는 4개의 저항(R1 ~ R4) 중 대응하는 저항과 각각 병렬로 연결된다. 4개의 트랜지스터(T1 ~ T4)는 ECU에서 각각의 트랜지스터에 대응하여 인가되는 모터 구동 신호(미도시)를 인가받아 온/오프됨으로써, 모터(M)의 2개의 전원 입력단으로 배터리 전원(BATT)과 접지 전원(Vss)을 인가하여 모터를 구동한다.
그리고 배터리 전원(BATT)와 H-브릿지 회로의 일단 사이에는 역극성 보호(Reverse-polarity protection)를 위한 역극성 보호 트랜지스터(F1)이 연결되고, H-브릿지 회로의 타단과 접지 전원(VSS) 사이에는 ECU에서 인가되는 페일 세이프 제어 신호(Fail Safe Control)(FSC)에 응답하여 H-브릿지 회로를 활성화하는 활성화 트랜지스터(F2)가 연결된다.
한편, 2개의 모니터링부(MC1, MC2)는 각각 모터(M)의 2개의 전원 입력단 중 대응하는 입력단에 접속된다. 그리고 각각의 모니터링부(MC1, MC2)는 모터에 입력되는 전원을 직접 인가받는 것이 아니라, 3개의 저항((R11, R12, R13), (R21, R22, R23))을 이용하여 모니터링에 적절한 전압 레벨로 분배하여 모니터링 신호(MON1, MON2)를 출력한다.
도1 의 모터 구동 회로가 모니터링부(MC1, MC2)를 구비함으로써, 모니터링 신호를 분석하여 모터의 오픈(open)이나 배터리 전원(BATT) 및 접지 전원(Vss) 과의 쇼트(short) 발생 등을 검출할 수 있다.
그러나 도1 의 모터 구동 회로는 모니터링부(MC1, MC2)가 각각 저항((R11, R12, R13), (R21, R22, R23))을 이용하여 모니터링 신호를 출력하도록 구성됨에 따라 배터리 전원(BATT)이 모터 구동부(DV)의 저항(R1, R3) 및 모니터링부(MC1, MC2)의 저항((R12, R13), (R22, R23))을 통해 접지 전원(Vss)과 연결되는 2개의 전류 경로(P1, P2)가 생성된다. 그리고 이러한 전류 경로 상에는 전류를 제어하기 위한 수단이 구비되어 있지 않다. 따라서 모터 구동 회로 설계 시에 의도하지 않은 암전류(dark current)가 발생하게 된다. 암전류는 모터 구동 회로에 적용된 저항들의 저항값에 따라 달라지게 되지만, EPB 시스템의 특성을 고려할 때, 저항들은 통상적으로 수십 ~ 수백 kΩ의 저항값을 갖게 되고, 암전류는 100μA 수준으로 발생된다. 그러나 이는 하나의 모터 구동 회로에서 발생되는 암전류를 나타내는 것으로, 차량에서 캘리퍼 일체형 EPB는 2개의 모터를 구동하므로, 각 차량별로 대략 200μA 수준의 암전류가 EPB 시스템을 위한 모터 구동 회로에서 발생될 수 있음을 의미한다.
암전류에 의해 소모되는 전류는 차량의 배터리에 충전된 전류를 사용하게 되므로, 소량의 전류 소모가 발생하더라도 차후의 차량의 기동에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 차량의 충전용 배터리의 경우, 암전류로 인한 전류 소모가 계속될 경우 배터리 수명을 감소시키게 되므로 저감되어야 한다.
본 발명의 목적은 암전류의 경로를 차단하여 암전류 저감할 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템의 모터 구동 회로를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 암전류 저감할 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템의 모터 구동 회로는 2개의 전원 입력단을 구비하여 배터리 전원 및 접지 전원을 인가받아 구동되는 모터; ECU에서 인가되는 4개의 모터 구동 신호 응답하여 상기 2개의 전원 입력단으로 상기 배터리 전원 및 상기 접지 전원을 교대로 인가하여 상기 모터를 구동하는 H-브릿지 회로; 상기 배터리 전원과 상기 H-브릿지 회로 사이에 연결되고 상기 ECU에서 인가되는 페일 세이프 제어 신호에 응답하여 활성화되어 상기 H-브릿지 회로로 상기 배터리 전원을 인가하는 활성화 트랜지스터; 상기 모터의 상기 2개의 전원 입력단 중 대응하는 입력단에 각각 접속되어 상기 모터로 인가되는 전압 레벨을 분배하여 각각 모니터링 신호를 출력하는 2개의 모니터링부; 를 포함한다.
상기 모터 구동 회로는 상기 ECU에서 페일 세이프 신호 및 제1 제어 신호와 제2 제어 신호를 인가받아 상기 페일 세이프 제어 신호를 생성하여 상기 활성화 트랜지스터의 게이트로 인가하는 페일 세이프 제어 신호 생성 회로; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 페일 세이프 제어 신호 생성 회로는 일단이 상기 활성화 트랜지스터의 게이트에 연결되어, 상기 제1 제어 신호에 응답하여 페일 세이프 제어 신호를 상기 활성화 트랜지스터의 게이트로 인가하는 제어 신호 생성부; 일단이 상기 제어 신호 생성부의 타단과 연결되고 타단이 상기 접지 전원에 연결되며, 상기 페일 신호의 제1 신호 레벨에 따라 상기 제1 및 제2 제어 신호의 신호 레벨에 무관하게 상기 페일 세이프 제어 신호의 신호 레벨을 고정하여 상기 활성화 트랜지스터를 오프하는 페일 세이프 활성화부; 및 일단이 상기 페일 세이프 활성화부에 연결되고 타단이 상기 접지 전원에 연결되며, 상기 제2 제어 신호에 응답하여 상기 페일 세이프 신호가 제2 레벨일 때, 상기 페일 세이프 활성화부를 활성화 또는 비활성화하는 FET 검사부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어 신호 생성부는 상기 배터리 전원과 상기 활성화 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되어 상기 페일 세이프 제어 신호의 신호의 레벨을 안정화시키는 풀업 저항인 제1 저항; 일단이 상기 활성화 트랜지스터의 게이트와 상기 제1 저항과 병렬로 연결되는 제2 저항; 및 상기 제2 저항의 타단과 상기 페일 세이프 활성화부 사이에 연결되고 이미터-바이어스되어 베이스로 상기 제1 제어 신호를 인가받는 제1 트랜지스터; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 페일 세이프 활성화부는 상기 제1 트랜지스터의 이미터와 상기 접지 전원 사이에 연결되고, 이미터-바이어스되어 베이스로 상기 페일 세이프 신호를 인가받는 제2 트랜지스터; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 FET 검사부는 상기 제2 트랜지스터의 베이스와 상기 접지 전원 사이에 연결되고, 이미터-바이어스되어 베이스로 상기 제2 제어 신호를 인가받는 제3 트랜지스터; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 페일 세이프 제어 신호 생성 회로는 상기 배터리 전원과 상기 제2 트랜지스터의 컬렉터 사이에 연결되는 풀업 저항인 제3 저항; 및 상기 제어 신호 생성부와 상기 페일 세이프 활성화부 사이에 연결되어 상기 제3 저항을 통해 인가되는 전류가 상기 접지 전원으로 인가되는 것을 차단하는 다이오드; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 ECU는 상기 페일 세이프 신호가 비활성화 상태인 제2 레벨일 때, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호의 신호 레벨을 가변하고, 가변된 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호의 신호 레벨에 대응하여, 상기 활성화 트랜지스터가 온 또는 오프 되었는지를 상기 2개의 모니터링부 각각에서 인가되는 모니터링 신호를 인가받아 판별하고, 판별 결과로부터 상기 제1 내지 제3 트랜지스터의 고장 여부를 식별하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 암전류 저감할 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템의 모터 구동 회로는 EPB의 기존 모터 구동 회로에서 회로 활성화 트랜지스터의 위치를 조절하는 단순한 회로 변경에 의해 원가 상승을 최대한 억제하면서, 암전류를 차단할 수 있다. 또한 회로 변경에 의해 발생할 수 있는 고장 검출 불능 상태 등의 부수적인 문제에도 효과적으로 대응할 할 수 있도록 한다.
도1 은 기존의 EPB 시스템을 위한 모터 구동 회로를 나타낸다.
도2 은 본 발명의 일실시예에 따른 EPB 시스템을 위한 모터 구동 회로를 나타낸다.
도3 은 도1 및 도2 의 활성화 트랜지스터로 인가되는 페일 세이프 제어 신호를 생성하는 회로 구성을 나타낸다.
도4 는 본 발명에 따른 페일 세이프 제어 신호 생성 회로의 일예를 나타낸다.
도5 는 도4 의 다이오드의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도2 은 본 발명의 일실시예에 따른 EPB 시스템을 위한 모터 구동 회로를 나타낸다.
도2 를 참조하면, 본 발명의 모터 구동 회로는 도1 의 모터 구동 회로와 유사하게 모터(M)를 구동하는 모터 구동부(DV)와 모터(M)의 상태를 모니터링하기 위한 모니터링부(MC1, MC2)를 포함한다.
모터 구동부(DV)는 배터리 전원(BATT)과 접지 전원(Vss) 사이에 직렬로 연결되는 활성화부 및 H-브릿지 회로로 구성된다. 활성화부는 배터리 전원(BATT)와 H-브릿지 회로 사이에 연결되어 모터 구동부(DV)를 활성화하고 역극성을 방지한다. 그리고 H-브릿지 회로는 ECU에서 인가되는 제어 신호에 따라 모터(M)의 2개의 전원 입력단으로 배터리 전원(BATT) 및 접지 전원(Vss)를 인가한다.
우선 활성화부는 배터리 전원(BATT)와 H-브릿지 회로의 일단 사이에 직렬로 연결되는 역극성 보호 트랜지스터(F1)과 사이에는 ECU에서 인가되는 페일 세이프 제어 신호(FSC)에 응답하여 H-브릿지 회로를 활성화하는 활성화 트랜지스터(F3)가 직렬로 연결된다. 역극성 보호 트랜지스터(F1)는 항시 활성화 된 상태를 유지하도록 게이트 전압이 인가되어, 일방향으로 전류가 흐르도록 하는 다이오드로서 동작하여 배터리 전원(BATT)에 역극성이 인가되는 경우에도, 모터(M)를 보호한다.
활성화 트랜지스터(F3)는 ECU에서 인가되는 페일 세이프 제어 신호(FSC)에 응답하여 배터리 전원(BATT)를 H-브릿지 회로로 인가한다. 도1 에 도시된 종래의 모터 구동 회로에서 활성화 트랜지스터(F2)는 H-브릿지 회로와 접지 전원(Vss) 사이에 연결되어, H-브릿지 회로를 활성화 또는 비활성화하였으나, 본 발명의 모터 구동 회로에서 활성화 트랜지스터(F3)는 배터리 전원(BATT)과 H-브릿지 회로 사이에 연결된다. 그리고 페일 세이프 제어 신호(FSC)의 신호 레벨에 따라 턴-온되어 배터리 전원(BATT)을 H-브릿지 회로로 인가하여 H-브릿지 회로를 활성화한다.
다만 도1 의 활성화 트랜지스터(F2)는 접지 전원(Vss)와 연결되므로, N 채널 FET로 구현되었으나, 본 발명에서 활성화 트랜지스터(F3)는 배터리 전원(BATT)와 연결되므로 P 채널 FET로 구현되는 것이 바람직하다.
활성화 트랜지스터(F2)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
H-브릿지부는 활성화부와 상기 모터의 2개의 전원 입력단 중 제1 전원 입력단 사이에 병렬로 연결되는 제1 브릿지 트랜지스터(T1)와 제1 브릿지 저항(R1), 제1 전원 입력단과 접지 전원(Vss) 사이에 병렬로 연결되는 제2 브릿지 트랜지스터(T2)와 제2 브릿지 저항(R2), 활성화부와 모터의 제2 전원 입력단 사이에 병렬로 연결되는 제3 브릿지 트랜지스터(T3)와 제3 브릿지 저항(R3) 및 제2 전원 입력단과 접지 전원(Vss) 사이에 병렬로 연결되는 제4 브릿지 트랜지스터(T4)와 제4 브릿지 저항(R4)을 구비한다. H-브릿지 회로의 4개의 브릿지 트랜지스터(T1 ~ T4) 각각은 ECU에서 인가되는 4개의 모터 구동 신호(미도시) 중 대응하는 모터 구동 신호를 인가받아 온/오프된다. ECU에서 인가되는 4개의 모터 구동 신호는 4개의 브릿지 트랜지스터(T1 ~ T4) 중 2개씩의 브릿지 트랜지스터((T1, T4), (T2, T3))를 교대로 활성화하여 모터(M)의 2개의 전원 입력단으로 배터리 전원(BATT) 또는 접지 전원(Vss)가 교대로 인가될 수 있도록 한다.
2개의 모니터링부(MC1, MC2)는 각각 모터(M)의 2개의 전원 입력단 중 대응하는 입력단에 접속되고, 모니터링부(MC1, MC2) 각각은 모터에 입력되는 전원을 3개의 저항((R11, R12, R13), (R21, R22, R23))을 이용하여 분배하여 모니터링 신호(MON1, MON2)를 출력한다.
결과적으로 도2 에 도시된 본 발명의 모터 구동 회로를 도1 에 도시된 종래의 모터 구동 회로와 비교하면, 활성화 트랜지스터(F3)의 위치가 배터리 전원(BATT)과 H-브릿지 회로 사이로 이동하고, N 채널 FET가 P 채널 FET로 변경된 것으로 모터 구동 회로를 구성하는 소자의 개수는 변화하지 않는다. 그럼에도 도2 의 모터 구동 회로는 활성화 트랜지스터(F3)의 위치가 배터리 전원(BATT)과 H-브릿지 회로 사이에 배치됨으로써, 페일 세이프 제어 신호(FSC)의 신호 레벨에 다라 활성화 트랜지스터(F3)가 비활성화되면, 배터리 전원(BATT)이 H-브릿지 회로로 인가되지 않아, 도1 에서 암전류가 발생하는 전류 경로가 생성되지 않도록 한다. 즉 종래의 모터 구동 회로에 최소한의 변경만으로 암전류가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
다만 활성화 트랜지스터(F3)가 P 채널 FET로 변경됨에 따라 N 채널 FET로 구현된 종래의 활성화 트랜지스터(F2)와 비교할 때, 활성화 트랜지스터(F3)가 활성화되는 페일 세이프 제어 신호(FSC)의 신호 레벨이 반대이다. 그러나 페일 세이프 제어 신호(FSC)는 ECU에 의해 조절 가능한 신호이므로, ECU가 페일 세이프 제어 신호(FSC)의 신호 레벨을 반대로 출력하도록 설정하면, 활성화 트랜지스터(F3)의 동작을 기존과 동일한 방식으로 제어할 수 있다.
상기에서는 활성화 트랜지스터(F3)가 P 채널 FET로 구현되는 것으로 설명하였으나, 활성화 트랜지스터(F3)는 도1 의 활성화 트랜지스터(F2)와 마찬가지로 N 채널 트랜지스터로 구현될 수도 있다. 그러나 본 발명에서 활성화 트랜지스터(F3)는 H-브릿지 회로를 기준으로 배터리 전원(BATT)측에 배치되어 있으므로, N 채널 FET로 구현되는 경우, 전압 강하가 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해서는 별도의 차지 펌프(Charge Pump)를 구비하여 페일 세이프 제어 신호(FSC)의 신호 레벨을 펌핑할 필요가 있다. 즉 추가적인 회로 구성을 필요로 한다.
그에 비해 P 채널 FET를 적용하는 경우에는 별도의 부가 회로를 구비할 필요가 없으나, N 채널 FET에 비해 적용 가능한 소자가 제한적이라는 단점이 존재한다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 H-브릿지 회로를 기준으로 배터리 전원(BATT)측을 상단측(highside)라 하고, 접지 전원(Vss)측을 하단측(Lowside)라 한다.
도3 은 도1 및 도2 의 활성화 트랜지스터로 인가되는 페일 세이프 제어 신호를 생성하는 회로 구성을 나타낸다.
도3 에서 (a)는 도1 의 활성화 트랜지스터(F2)로 인가되는 페일 세이프 제어 신호(FSC)를 생성하는 회로 구성을 나타내고, (b)는 도2 의 활성화 트랜지스터(F3)로 인가되는 페일 세이프 제어 신호(FSC)를 생성하는 회로 구성을 나타낸다.
도1 및 도2 에서는 ECU가 직접 페일 세이프 제어 신호(FSC)를 인가하는 것으로 설명하였으나, 실제 ECU는 페일 세이프 신호(FS)와 제어 신호(Ctl)를 출력하고, 페일 세이프 신호(FS)와 제어 신호(Ctl)가 (a) 및 (b)에 도시된 페일 세이프 제어 신호 생성 회로로 인가되어 페일 세이프 제어 신호(FSC)가 생성될 수 있다.
표1 및 표2 는 각각 (a) 및 (b)의 페일 세이프 제어 신호 생성 회로가 페일 세이프 신호(FS)와 제어 신호(Ctl)신호 레벨과 페일 세이프 신호(FS)와 제어 신호(Ctl)신호 레벨에 따라 생성되는 페일 세이프 제어 신호(FSC)의 신호 레벨에 대응하는 활성화 트랜지스터(F2, F3)의 상태 변화 및 신호 상태의 의미를 나타낸다.
Control Fail Safe Q11 Q12 Q13 F2 비고
Low Low Off Off Off Off Motor 비구동시 Default Setting
High Low On On Off On Motor 구동시 Setting
Low High Off Off Off Off Fail Safe 동작시 Default Setting
High High On On On Off Fail Safe 동작시 Setting
Control Fail Safe Q21 Q22 Q23 F3 비고
Low Low Off Off Off Off Motor 비구동시 Default Setting
High Low Off Off On On Motor 구동시 Setting
Low High On On Off Off Fail Safe 동작시 Default Setting
High High On On On Off Fail Safe 동작시 Setting
표1 및 표2 를 비교하면, 비록 (a) 및 (b)의 회로 내에서 트랜지스터들((Q11, Q12, Q13), (Q21, Q22, Q23))의 온/오프는 상태는 서로 다를 지라도 결과적으로, 페일 세이프 신호(FS)와 제어 신호(Ctl)의 신호 레벨에 따른 활성화 트랜지스터(F2, F3)의 상태 변화는 동일하게 설정될 수 있음을 알 수 있다. 즉 ECU가 도1 의 모터 구동 회로를 제어하는 방식과 동일한 방식으로 도2 의 모터 구동 회로를 제어할 수 있음을 알 수 있다.
다만, (a) 및 (b)의 페일 세이프 제어 신호(FSC) 생성 회로 내에서 페일 세이프 신호(FS)와 제어 신호(Ctl)의 신호 레벨에 따른 트랜지스터들((Q11, Q12, Q13), (Q21, Q22, Q23))의 온/오프는 상태가 상이한 점은 트랜지스터들((Q11, Q12, Q13), (Q21, Q22, Q23))에 고장이 발생한 경우에 또 다른 문제를 발생할 수 있다.
표3 및 표4 는 (a) 및 (b) 페일 세이프 제어 신호 생성 회로에서 각 트랜지스터에 고장이 발생한 경우, 의도하지 않게 모터의 구동될 수 있는지 여부를 분석하여 나타내었다.
Q11 Q12 Q13 F2 Motor 구동
가능 여부		 비고
Open Normal Normal Off X 　
Short Normal Normal Controllable X FS 신호에 의해 Motor 구동 차단
Normal Open Normal Off X 　
Normal Short Normal Controllable X FS 신호에 의해 Motor 구동 차단
Normal Normal Open Controllable O Normal State이므로 Q3 고장 확인 불가능
Normal Normal Short Off X 　
Q21 Q22 Q23 F3 Motor 구동
가능 여부		 비고
Open Normal Normal Controllable O Normal State이므로 Q1 고장 확인 불가능
Short Normal Normal Off X 　
Normal Open Normal Controllable O Normal State이므로 Q2 고장 확인 불가능
Normal Short Normal Off X 　
Normal Normal Open Off X 　
Normal Normal Short Controllable X FS 신호에 의해 Motor 구동 차단
표3 에 도시된 바와 같이, (a)의 페일 세이프 제어 신호 생성 회로는 제3 트랜지스터(Q13)에 오픈에 의한 고장이 발생하는 한가지 경우에 대해서만 고장 확인이 불가능하다.
그에 비해 표4 를 살펴보면, (b)의 페일 세이프 제어 신호 생성 회로는 제1 트랜지스터(Q21) 또는 제2 트랜지스터(Q22)에 오픈에 의한 고장이 발생하는 경우, 모두 고장 확인이 불가능하다. 이 경우 페일 세이프 동작이 정상적으로 수행되지 않을 가능성이 증가하게 되므로 바람직하지 않다.
따라서 도2 에 도시된 바와 같이 활성화 트랜지스터(F3)가 상단측에 구비되는 경우에도, 활성화 트랜지스터(F2)가 하단측에 구비되는 경우와 동등한 수준으로 트랜지스터의 고장 확인이 가능하도록 페일 세이프 제어 신호 생성 회로가 변경될 필요가 있다.
도3 의 (b)에 도시된 페일 세이프 제어 신호 생성 회로가 트랜지스터의 고장 검출이 불가능한 이유는 특정 트랜지스터가 페일 세이프 상황에서만 동작하기 때문이다. 따라서 정상 상황과 페일 세이프 상황에서 모두 트랜지스터들이 동작하도록 페일 세이프 제어 신호 생성 회로가 수정될 필요가 있다.
도4 는 본 발명에 따른 페일 세이프 제어 신호 생성 회로의 일예를 나타낸다.
도4 의 페일 세이프 제어 신호 생성 회로는 일단이 활성화 트랜지스터(F3)의 게이트에 연결되는 제어 신호 생성부(CSG), 일단이 제어 신호 생성부(CSG)의 타단과 연결되고 타단이 접지 전원(Vss)에 연결되는 페일 세이프 활성화부(FSA) 및 일단이 페일 세이프 활성화부(FSA)에 연결되고 타단이 접지 전원에 연결되는 FET 검사부(FETCK)를 구비한다.
제어 신호 생성부(CSG)는 배터리 전원(BATT)와 활성화 트랜지스터(F3)의 게이트 사이에 연결되어 페일 세이프 제어 신호(FSC)의 신호 레벨을 안정화 시키는 풀업 저항(Pull-up Resistor)인 제1 저항(R31)과 활성화 트랜지스터(F3)의 게이트와 페일 세이프 활성화부(FSA) 사이에 직렬로 연결되는 제2 저항(R32) 및 이미터-바이어스된 제1 트랜지스터(Q31)를 구비한다. 그리고 제1 트랜지스터(Q31)의 베이스로는 제1 제어 신호(Ctl1)가 인가된다.
페일 세이프 활성화부(FSA)는 제1 트랜지스터(Q31)의 이미터와 접지 전원(Vss) 사이에 연결되고, 이미터-바이어스된 제2 트랜지스터(Q32)를 구비한다. 제2 트랜지스터(Q32)의 베이스로는 페일 세이프 신호(FS)가 인가된다.
한편, FET 검사부(FETCK)는 제2 트랜지스터(Q32)의 베이스와 접지 전원(Vss) 사이에 연결되고 이미터-바이어스된 제3 트랜지스터(Q33)를 구비하고, 제3 트랜지스터(Q33)의 베이스로는 제2 제어 신호(Ctl2)가 인가된다.
페일 세이프 신호(FS)와 제1 및 제2 제어 신호(Ctl1, Ctl2)의 신호 레벨에 따른 페일 세이프 제어 신호 생성 회로의 동작은 표5 와 같다.
NO FS Ctl1 Ctl2 Q31 Q32 Q33 F3 비고
1 Low X X Off Off Off Off Fail Safe 동작시 Default Setting
2 High Low Low Off On Off Off FET On/Off Check시 Setting
3 High High Low On On Off On Motor 구동시 Setting
4 High Low High Off Off On Off Motor 비구동시 Default Setting
5 High High High Off Off On Off FET On/Off Check시 Setting
도4 의 페일 세이프 제어 신호 생성 회로가 도3 의 페일 세이프 제어 신호 생성 회로와 달리 2개의 제어 신호(Ctl1, Ctl2)를 인가받는 것은 활성화 트랜지스터(F3)의 온/오프를 검사할 수 있도록 구성하기 위해서이며, 활성화 트랜지스터(F3)의 온/오프를 검사하는 과정에서 제1 내지 제3 트랜지스터(Q31, Q32, Q33)의 고장 여부를 표6 과 같이 판별할 수 있다.
NO Q31 Q32 Q33 F3 Motor 구동
가능 여부		 비고
1 Normal Open Normal Off X 　
2 Normal Short Normal Controllable X FET On/Off Check로 Q1 고장 확인 가능
3 Open Normal Normal Off X 　
4 Short Normal Normal Controllable X FET On/Off Check로 Q2 고장 확인 가능
5 Normal Normal Open Controllable X FET On/Off Check로 Q3 고장 확인 가능
6 Normal Normal Short Off X 　
표6 에 나타난 6가시 상태 중 1, 3, 6번 상태는 제어 신호(Ctl1, Ctl2)에 신호 레벨에 관계 없이 활성화 트랜지스터(F3)가 오프 되므로, 3개의 트랜지스터(Q31, Q32, Q33)의 고장 여부가 용이하게 확인 될 수 있다. 그러나 2, 4, 5번 상태는 없이 활성화 트랜지스터(F3)에 대한 온/오프 검사를 통해 트랜지스터(Q31, Q32, Q33)의 고장 여부를 표7 과 같이 확인할 수 있다.
NO FS Ctl1 Ctl2 Q31 Q32 Q33 F3(예상) F3(실제)
1 High Low Low Normal Short Normal Off Off
2 High Low Low Short Normal Normal Off On
3 High Low Low Normal Normal Open Off Off
4 High High High Normal Short Normal Off On
5 High High High Short Normal Normal Off Off
6 High High High Normal Normal Open Off On
표7 에서 활성화 트랜지스터(F3)의 예상 상태는 트랜지스터(Q31, Q32, Q33)에 고장이 없는 경우의 상태이고, 활성화 트랜지스터(F3)의 예상 상태는 트랜지스터(Q31, Q32, Q33)에 고장이 발생한 상태이다. 제1 및 제2 제어 신호(Ctl1, Ctl2)의 신호 레벨 조건에 따라 활성화 트랜지스터(F3)의 실제 상태의 결과가 상이해 질 수 있으며, 예상 상태와 실제 상태가 일치하지 않으면, 트랜지스터(Q31, Q32, Q33)에 고장이 발생한 것으로 판별할 수 있다.
그리고 도4 의 페일 세이프 제어 신호 생성 회로는 배터리 전원(BATT)과 제2 트랜지스터(Q32)의 컬렉터 사이에 구비되는 제3 저항(R33)과 제1 트랜지스터(Q31)과 제2 트랜지스터(Q32) 사이에 연결되는 다이오드(D1)을 더 구비한다.
도4 의 페일 세이프 제어 신호 생성 회로에서 만일 제2 트랜지스터(Q32)가 오프되면, 제2 트랜지스터(Q32)의 컬렉터 단자는 플로팅(floating)상태가 되어 전압 레벨이 불안정해지며, 외부의 노이즈에 의해 오동작이 발생할 가능성이 있다. 이에 본 발명에서는 풀업 저항인 제3 저항(R33)를 구비하여, 제1 트랜지스터(Q31)과 제2 트랜지스터(Q32) 사이의 신호 레벨을 안정화 시키도록 한다.
도5 는 도4 의 다이오드의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도5 에서 (a)는 도4 의 페일 세이프 제어 신호 생성 회로에 다이오드가 구비되지 않은 경우에 발생할 수 있는 전류 경로를 설명하기 위한 도면이고, (b)는 다이오드의 기능을 설명하기 위한 도면이다. 상기한 바와 같이, 도4 의 페일 세이프 제어 신호 생성 회로에서 제1 내지 제3 트랜지스터(Q31, Q32, Q33)는 모두 이미터-바이어스된 상태로 구현된다. 이중 제1 트랜지스터(Q31)의 경우, 신호 레벨의 안정화를 위해 추가로 구비된 제3 저항(R33)으로부터 이미터-바이어스를 위해 구비되는 저항을 통해 접지 전원(Vss)까지의 전류 경로가 (a)에 도시된 바와 같이 생성된다. 이러한 전류 경로는 결국 또 다른 암전류를 유도하게 된다. 이에 본 발명에서는 (b)에 도시된 바와 같이 다이오드(D1)을 제3 저항(R33)과 이미터-바이어스된 제1 트랜지스터(Q31) 사이에 배치함으로써, 암전류가 발생하는 전류 경로를 차단한다.
결과적으로 본 발명에 따른 암전류 저감할 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템의 모터 구동 회로는 EPB의 기존 모터 구동 회로에서 회로 활성화 트랜지스터의 위치를 조절하는 단순한 회로 변경에 의해 원가 상승을 최대한 억제하면서, 암전류를 차단할 수 있다. 또한 회로 변경에도 페일 세이프 기능이 정상적으로 수행될 수 있도록 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 2개의 전원 입력단을 구비하여 배터리 전원 및 접지 전원을 인가받아 구동되는 모터;
    ECU에서 인가되는 4개의 모터 구동 신호에 응답하여 상기 2개의 전원 입력단으로 상기 배터리 전원 및 상기 접지 전원을 교대로 인가하여 상기 모터를 구동하는 H-브릿지 회로;
    상기 배터리 전원과 상기 H-브릿지 회로 사이에 연결되고 상기 ECU에서 인가되는 페일 세이프 제어 신호에 응답하여 활성화되어 상기 H-브릿지 회로로 상기 배터리 전원을 인가하는 활성화 트랜지스터;
    상기 모터의 상기 2개의 전원 입력단 중 대응하는 입력단에 각각 접속되어 상기 모터로 인가되는 전압 레벨을 분배하여 각각 모니터링 신호를 출력하는 2개의 모니터링부; 및
    상기 ECU에서 페일 세이프 신호 및 제1 제어 신호와 제2 제어 신호를 인가받고, 상기 페일 세이프 신호가 제1 레벨이면 상기 제1 및 제2 제어 신호와 무관하게 상기 활성화 트랜지스터가 오프되도록 상기 페일 세이프 제어 신호를 생성하여 상기 활성화 트랜지스터의 게이트로 인가하는 페일 세이프 제어 신호 생성 회로; 를 포함하는 모터 구동 회로.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 활성화 트랜지스터는
    P 채널 FET 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 모터 구동 회로.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서, 상기 페일 세이프 제어 신호 생성 회로는
    상기 제1 제어 신호에 응답하여 상기 페일 세이프 제어 신호를 상기 활성화 트랜지스터의 게이트로 인가하는 제어 신호 생성부;
    상기 페일 세이프 신호의 제1 신호 레벨에 따라 상기 제1 및 제2 제어 신호의 신호 레벨에 무관하게 상기 페일 세이프 제어 신호의 신호 레벨을 고정하여 상기 활성화 트랜지스터를 오프하는 페일 세이프 활성화부; 및
    상기 페일 세이프 신호가 제2 레벨일 때, 상기 제2 제어 신호에 응답하여 상기 페일 세이프 활성화부를 활성화 또는 비활성화하는 FET 검사부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 회로.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 제어 신호 생성부는
    상기 배터리 전원과 상기 활성화 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되어 상기 페일 세이프 제어 신호의 신호의 레벨을 안정화시키는 풀업 저항인 제1 저항;
    일단이 상기 활성화 트랜지스터의 게이트와 상기 제1 저항과 병렬로 연결되는 제2 저항; 및
    상기 제2 저항의 타단과 상기 페일 세이프 활성화부 사이에 연결되고 이미터-바이어스되어 베이스로 상기 제1 제어 신호를 인가받는 제1 트랜지스터; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 회로.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 페일 세이프 활성화부는
    상기 제1 트랜지스터의 이미터와 상기 접지 전원 사이에 연결되고, 이미터-바이어스되어 베이스로 상기 페일 세이프 신호를 인가받는 제2 트랜지스터; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 회로.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 FET 검사부는
    상기 제2 트랜지스터의 베이스와 상기 접지 전원 사이에 연결되고, 이미터-바이어스되어 베이스로 상기 제2 제어 신호를 인가받는 제3 트랜지스터; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 회로.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 페일 세이프 제어 신호 생성 회로는
    상기 배터리 전원과 상기 제2 트랜지스터의 컬렉터 사이에 연결되는 풀업 저항인 제3 저항; 및
    상기 제어 신호 생성부와 상기 페일 세이프 활성화부 사이에 연결되어 상기 제3 저항을 통해 인가되는 전류가 상기 접지 전원으로 인가되는 것을 차단하는 다이오드; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 회로.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 ECU는
    상기 페일 세이프 신호가 비활성화 상태인 제2 레벨일 때, 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호의 신호 레벨을 가변하고, 가변된 상기 제1 제어 신호 및 상기 제2 제어 신호의 신호 레벨에 대응하여, 상기 활성화 트랜지스터가 온 또는 오프 되었는지를 상기 2개의 모니터링부 각각에서 인가되는 모니터링 신호를 인가받아 판별하고, 판별 결과로부터 상기 제1 내지 제3 트랜지스터의 고장 여부를 식별하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 회로.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 H-브릿지 회로는
    상기 활성화 트랜지스터와 상기 모터의 2개의 전원 입력단 중 제1 전원 입력단 사이에 병렬로 연결되는 제1 브릿지 트랜지스터와 제1 브릿지 저항,
    상기 제1 전원 입력단과 상기 접지 전원 사이에 병렬로 연결되는 제2 브릿지 트랜지스터와 제2 브릿지 저항,
    상기 활성화 트랜지스터와 상기 2개의 전원 입력단 중 제2 전원 입력단 사이에 병렬로 연결되는 제3 브릿지 트랜지스터와 제3 브릿지 저항 및
    상기 제2 전원 입력단과 상기 접지 전원 사이에 병렬로 연결되는 제4 브릿지 트랜지스터와 제4 브릿지 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 회로.
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