KR102365256B1 - 차량용 모터 제어 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

차량용 모터 제어 장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 모터제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 모터를 제어하기 위한 신호를 발생시키는 메인 제어부 및 메인 제어부가 비정상 작동할 때 모터를 제어하기 위한 신호를 발생시키는 페일-세이프 제어부를 포함하고, 메인 제어부는 비정상 작동시 페일-세이프 제어부에 에러신호를 송신하고, 페일-세이프 제어부는 차량의 가속신호 및 에러신호를 수신한 때 모터에 비상구동신호를 송신하여, 단 하나의 MCU만을 구비한 경우에도, 메인 제어부의 페일 여부를 간단하고 신속하게 판단하고, 안전한 장소까지 차량을 비상주행 할 수 있는 차량용 모터제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

차량용 모터 제어 장치 및 그 제어방법 {Motor control unit of vehicle and method for controlling the motor of vehicle}
본 발명은 차량용 모터제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 모터제어장치에 페일이 발생하는 경우에도 차량을 비상주행시킬 수 있는 페일-세이프 기능을 포함하는 차량용 모터제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
차량은 휠을 구비하며, 휠을 구동하기 위하여 엔진 또는 모터를 구비한다. 엔진은 연료에 의해 작동되고, 모터는 전력에 의하여 작동된다. 차량 중 엔진과 엔진과 모터를 모두 구비한 것을 하이브리드 차량이라고 한다.
차량은 내부에 배치된 부품들의 제어를 위하여 복수의 제어장치를 구비한다. 모터를 구비한 차량은 상기 모터를 제어하는 모터제어장치(MCU, Motor Control Unit)를 구비한다. 모터제어장치는 구동모터 작동의 전반을 제어한다. 이밖에, 변속기를 제어하는 변속기 제어기(TCU, Transmission Control Unit), 배터리 상태를 감시하고 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management
System), 실내온도 제어를 담당하는 에어컨 제어기(FATC, Full Auto Temperature Controller), 및 하이브리드 차량에는 구동원을 전환하기 위한 차량제어기(HCU, Hybrid Control Unit)등이 구비될 수 있다.
선행특허 1로 국내 등록특허 제10-0901564호를 제시한다. 선행특허 1은 하이브리드 차량의 HCU(Hybrid Control Unit) 페일시 비상운전방법을 개시한다. 선행기술 1에 따르면, HCU 페일이 발생하면, MCU가 HCU의 페일상황을 인지하여 브레이크 신호에 따른 브레이킹 깊이를 계산한 뒤, 현재의 모터속도와 상기 브레이킹 깊이를 기초로 EV모드로 차량을 비상 주행시킨다.
하지만, 선행특허 1의 경우, 모터의 회전이나 브레이크 등 차량의 제어는 MCU에 의하여 수행되며, MCU 자체가 고장난 경우에는 더 이상 차량의 제어가 불가능하다는 문제가 있다.
선행특허 2로, 국내 공개특허 제10-2019-0045677호를 제시한다. 상술한 선행문헌 1의 MCU의 고장에 대한 해결책으로, 선행특허 2는 복수의 MCU를 가진 시스템의 페일 세이프 장치 및 방법을 개시한다. 선행특허 2는 적어도 2개의 MCU와 적어도 2개의 페일세이프 처리부를 구비한다. 제1페일세이프 처리부는 제2MCU로부터 신호를 수신하며, 상기 신호에 따라 제1MCU를 리셋한다. 제2페일세이프 처리부는 제1MCU로부터 신호를 수신하며, 상기 신호에 따라 제2MCU를 리셋한다.
이와 같이, 선행특허 2의 경우 복수개의 MCU를 필요로 한다. 하지만, MCU가 복수개 구비되는 경우, 제품 생산에 비용이 증가하는 문제가 있고, 복수의 MCU를 구동하기 위한 제어로직을 각각 생성해야 하는 붚편함이 있다.
선행특허 1 : 한국 등록특허 제10-0901564호 선행특허 2 : 국내 공개특허 제10-2019-0045677호
본 발명은 상술한 바와 같이, 선행특허 1 및 선행특허 2가 갖는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 MCU만을 구비하고, 상기 MCU가 고장난 경우에도 차량을 용이하게 제어하기 위한 단순한 회로를 구비한 차량의 모터제어장치를 제공하는 것이다.
또한, 단 하나의 MCU가 고장난 경우에, 상기 MCU의 페일을 신속 정확하게 판단하고, 신속하게 페일-세이프 작동으로 전환하는 단순한 회로를 구비한 차량의 모터제어장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 차량용 모터제어장치는, 모터를 제어하기 위한 신호를 발생시키는 메인 제어부, 및 메인 제어부가 비정상 작동할 때 모터를 제어하기 위한 신호를 발생시키는 페일-세이프 제어부를 포함한다. 메인 제어부는 비정상 작동시 페일-세이프 제어부에 에러신호를 송신하고, 페일-세이프 제어부는 차량의 가속신호 및 에러신호를 수신한 때 모터에 비상구동신호를 송신한다.
페일-세이프 제어부는 비상구동신호를 발생시키는 PWM발생기를 포함하고, 모터에 배치된 센서로부터 수신한 신호를 기초로 펄스의 폭을 설정할 수 있다.
차량용 모터제어장치는 외부에서 신호를 수신하고 수신된 신호를 기초로 메인 제어부와 신호를 송수신하는 통신부를 더 포함하고, 메인 제어부는 기 설정된 시간 내에 통신부와 송수신되지 않을 경우에 에러신호를 발생시킬 수 있다.
페일-세이프 제어부는 메인 제어부가 작동하는 동안 차량의 가속신호를 수신하되, 에러신호가 차량의 가속신호와 동시에 수신하는 동안에 비상구동신호를 발생시킬 수 있다.
비상구동신호가 발생되면, 모터는 회전속도가 기 설정된 임계값으로 변경될 수 있다.
비상구동신호가 발생되면, 모터는 차량의 가속신호가 발생하느 ㄴ동안 회전속도가 일정하게 유지될 수 있다.
페일-세이프 제어부는 메인 제어부가 정상 또는 비정상 작동할 때 차량의 가속신호를 수신하고, 메인 제어부가 비정상 작동할 때 에러신호를 수신할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 차량용 모터제어방법은, 모터를 제어하는 정상구동신호를 발생시키는 메인 제어부가 비정상 작동시 메인 제어부가 에러신호를 발생하는 단계, 모터를 제어하는 비상구동신호를 발생시키는 펭ㄹ-세이프 제어부가 차량의 가속신호 및 에러신호를 수신한 때 모터에 비상구동신호를 송신하는 단계를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 차량용 페일-세이프장치는, 모터를 제어하는 메인 제어부가 비정상 작동하는 경우에 발생되는 에러신호를 수신하고, 외부에서 차량의 가속신호를 수신하고, 설정된 시간 내에 에러신호와 가속신호를 동시에 수신한 경우에 모터에 비상구동신호를 발생시킨다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 모터제어장치 및 그 제어방법에 의하면, 페일-세이프 제어부는 메인 제어부에서 발생된 에러신호와 가속신호를 수신하여 메인 제어부의 페일 여부를 판단하는 바, 단 하나의 MCU만을 구비한 경우에도, 메인 제어부의 페일 여부를 간단하고 신속하게 판단하고, 안전한 장소까지 차량을 비상주행 할 수 있다.
또한, 페일-세이프 제어부는 PWM발생기를 구비하고, 모터의 회전속도를 일정한 임계값으로 감속하고, 상기 입계값을 유지하는 바, 단 하나의 MCU가 고장난 경우에도 차량을 안전하게 제어할 수 있다.
페일-세이프 제어부는 별도의 알고리즘이나 연산장치가 없이 간단한 회로구성 만으로 상기 페일-세이프 주행을 가능하게 하는 바, 손쉽고 간단하게 상기 과제들을 해결할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 차량의 모터를 제어하기 위한 모터제어장치 및 그 주변 구성요소들 간의 일반적인 연결관계를 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 모터제어장치 및 그 주변요소들을 도시한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 페일-세이프 제어부의 내부 회로를 간략하게 도시한 도,
도 4는 본 발명에 따른 흐름도를 도시한 도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
"및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않을 수 있다.
아울러, 이하의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 차량을 구동하기 위한 일반적인 구성요소들을 간략하게 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 모터제어장치(100)는 메인 MCU 및 보조 MCU로 구분된다.
메인 MCU는 지배적으로 모터(200)를 제어하는 구성요소이다. 메인 MCU는 VCU에 의하여 신호를 전달받을 수 있고, 모터(200)에 배치된 모터센서(210)에 의하여 신호를 전달받을 수 있다. 메인 MCU는 상기 수신한 신호를 기초로 모터(200)를 제어한다.
보조 MCU는 보조적으로 모터(200)를 제어하는 구성요소이다. 예를 들어, 메인 MCU의 제어를 지원할 수 있고, 메인MCU가 오차를 일으킨 경우에 오차를 보정할 수 있고, 메인 MCU가 오작동을 일으킨 경우에 모터(200)를 제어할 수도 있다. 보조 MCU는 VCU에 의하여 신호를 전달받을 수 있고, 모터(200)에 배치된 모터센서(210)에 의하여 신호를 전달받을 수 있다. 보조 MCU는 상기 수신한 신호를 기초로 모터(200)를 제어한다.
보조MCU는 메인MCU와 별개의 정보처리소자를 구비한다. 또한, 별도의 프로그래밍된 알고리즘을 구비한다. 따라서, 도 1에 따른 종래기술은 복수의 처리장치를 구비하여야 하는 점에서 제조비용이 상승하는 문제가 있고, 상기 정보처리소자들 간에 충돌이 발생하여 오작동이 발생할 수도 있다는 문제가 있었다.
도 2를 참조하여, 차량을 구동하기 위한 구성요소들을 간략하게 설명한다.
본 발명에 따른 차량은 전동 이륜차를 가정할 수 있다.
차량은 모터(200)를 포함한다. 모터(200)는 차량의 휠을 구동하기 위한 구성요소이다.
모터(200)는 모터제어장치(100)에 의해 제어된다. 모터(200)는 모터제어장치(100)에 의하여 온/오프 또는 회전속도가 가변한다.
차량은 모터센서(210)를 포함한다. 모터센서(210)는 모터(200)에 배치된다. 모터센서(210)는 모터(200)에 관한 데이터들을 측정한다. 모터센서(210)는 측정한 데이터를 모터제어장치(100)로 전송한다.
모터센서(210)가 측정한 데이터는 통신부(160)를 통하여 메인 제어부(110)로 전송될 수 있다. 또는, 모터센서(210)가 측정한 데이터는 페일-세이프 제어부(120)로 전송될 수 있다. 이때에는, PWM발생기(121)는 데이터를 기초로 펄스의 대역폭을 변경하고, 대역폭이 변경된 펄스를 출력할 수 있다.
모터센서(210)는 속도센서일 수 있다. 속도센서는 모터(200)의 회전속도를 측정할 수 있고, 회전속도에 대응하여 크기를 달리하는 펄스 신호를 출력할 수 있다.
모터센서(210)는 위치센서일 수 있다. 위치센서는 모터(200)의 내부에 배치된 로터의 위치를 측정할 수 있고, 상기 위치에 관한 신호를 출력할 수 있다.
본 발명에 따른 모터센서(210)는 좁게는 위치센서만을 포함한다.
차량은 VCU(300)를 포함한다. VCU(300)는 Vehicle Control Unit의 약자이다. VCU(300)는 차량 내 대부분의 제어기를 총괄한다. 하지만, 본 발명에 따르면 VCU(300)는 좁게 해석하며, 본 발명에 따른 VCU(300)는 가속페달 또는 스로틀(throttle)을 의미할 수 있다. 상술한 바와 같이 VCU(300)를 좁게 해석하는 경우, 차량을 가속하고자 하는 가속신호를 발하는 신호발생장치를 의미할 수 있다.
VCU(300)는 모터제어장치(100)와 통신한다. 보다 상세하게는, VCU(300)는 통신부(160) 또는 페일-세이프 제어부(120)와 송수신한다. VCU(300)에서 발생한 가속신호는 통신부(160)를 통해 메인 제어부(110)로 전송될 수도 있고, 페일-세이프 제어부(120)로 전송될 수도 있다.
모터제어장치(100,Motor Control Unit)는 작동 전반에 걸쳐 모터(200)를 제어하는 장치이다.
모터제어장치(100)는 메인 제어부(110), 페일-세이프 제어부(120, 게이트 드라이버(140), Power Fet(150), 통신부(160)를 구비한다.
메인 제어부(110)는 모터(200)를 제어하기 위한 신호를 발생시키는 구성요소이다.
메인 제어부(110)는 정상 작동하는 경우, 정상구동신호를 생성한다. 정상구동신호는 게이트 드라이버(140)에 전송된다. 정상구동신호는 최종적으로 모터(200)에 전달되며, 모터(200)는 메인 제어부(110)에 의하여 제어된다.
메인 제어부(110)는 비정상 작동시 페일-세이프 제어부(120)에 에러신호를 송신한다. 에러신호는 페일-세이프 제어부(120)에 전송된다. 페일-세이프 제어부(120)는 에러신호를 수신한 경우, 비상구동신호를 출력하여 모터(200)를 제어한다. 이때, 모터(200)는 메인 제어부(110)가 아닌 페일-세이프 제어부(120)에 의하여 비상 제어된다.
메인 제어부(110)는 내부에 정보처리장치를 구비한다. 예를 들어, 정보처리장치는 MICOM일 수 있다. 따라서, 메인 제어부(110)는 VCU(300)나 센서들로부터 수신한 데이터를 기초로 정보를 처리할 수 있고, 모터(200)를 능동적으로 제어할 수 있다.
페일-세이프 제어부(120)는 메인 제어부(110)가 비정상 작동할 때 모터(200)를 제어하기 위한 신호를 발생시키는 구성요소이다. 페일-세이프 제어부(120)는 차량의 가속신호 및 에러신호를 수신한 때, 모터(200)에 비상구동신호를 송신한다.
페일-세이프 제어부(120)는 메인 제어부(110)와 달리 내부에 별도의 정보처리장치를 구비하지 않는다. 따라서, 페일-세이프 제어부(120)는 VCU(300)나 센서들로부터 수신한 데이터를 기초로 간단한 연산과 온/오프제어만 가능할 뿐, 모터(200)를 능동적으로 제어할 수 없다.
페일-세이프 제어부(120)는 비상구동신호를 발생시키는 PWM발생기(121)를 포함한다. PWM발생기(121)는 모터(200)에 배치된 센서로부터 수신한 신호를 기초로 펄스의 폭을 설정한다.
PWM발생기(121)는 모터센서(210)로부터 신호를 수신한다. PWM발생기(121)는 모터센서(210)에서 신호가 입력될 때에만 비상구동신호를 출력한다.
페일-세이프 제어부(120)는 연산소자(122)를 포함한다. 연산소자(122)는 페일-세이프 제어부(120)에 전달된 신호를 기초로 하여 특정한 신호를 출력한다. 본 발명에 따른 연산소자(122)는 AND연산소자일 수 있다. AND연산소자는 복수의 입력을 수신하고, 복수의 조건을 모두 만족하는 경우에 특정한 신호를 출력한다.
페일-세이프 제어부(120)는 게이트 드라이버(140)를 포함한다. 게이트 드라이버(140)는 통상의 기술자를 기준으로 공지된 범위 내의 게이트 드라이버(140)를 포함한다.
페일-세이프 제어부(120)는 Power Fet(150)을 포함한다. power fet(150)은 게이트 드라이버(140)에서 수신한 신호를 기초로 스위치를 온/오프 하며, 모터(200)를 제어한다. Power Fet(150)는 통상의 기술자를 기준으로 공지된 범위 내의 power fet(150)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 통신부(160)는 모터제어장치(100) 외부의 구성요소와 데이터를 송수신 하는 구성요소이다. 통신부(160)는 외부에서 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호를 기초로 메인 제어부(110)와 신호를 송수신한다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 차량용 모터 제어장치 및 그 제어방법을 보다 상세하게 설명한다.
페일-세이프 제어부(120)는 메인 제어부(110)가 비정상 작동할 때 모터(200)를 제어하기 위한 신호를 발생시키는 구성요소이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 메인 제어부(110)는 비정상 작동시 페일-세이프 제어부(120)에 에러신호를 송신한다. 페일-세이프 제어부(120)는 차량의 가속신호 및 에러신호를 수신한 때 모터(200)에 비상구동신호를 송신한다.
도 2를 참조하면, VCU(300)는 사용자가 가속페달을 밟거나 스로틀이 동작된 경우, 가속신호를 출력한다. 가속신호는 통신부(160)를 통하여 메인 제어부(110)에 송신된다. 또는, 가속신호는 페일-세이프 제어부(120)에 송신된다.
메인 제어부(110)가 정상 작동하는 경우, 메인 제어부(110)는 정상구동신호를 출력한다. 정상구동신호는 게이트 드라이버(140), power fet(150)을 통하여 모터(200)로 전달된다. 모터(200)의 회전속도는 가속신호에 따라 변경되고, 차량의 속도는 가변한다.
메인 제어부(110)가 비정상 작동하는 경우, 메인 제어부(110)는 에러신호를 출력한다. 에러신호는 페일-세이프 제어부(120)에 전송된다. 페일-세이프 제어부(120)는 에러신호를 수신한 경우, 비상구동신호를 모터(200)에 송신한다.
페일-세이프 제어부(120)는 에러신호와 함께 차량의 가속신호를 수신하여, 모터(200)에 비상구동신호를 송신한다. 보다 상세하게, 페일-세이프 제어부(120)는 메인 제어부(110)로부터 에러신호를 전달받고, 가속신호를 전달받은 경우에, 비상구동신호를 송신한다.
본 발명에 따른 페일-세이프 제어부(120)는 메인 제어부(110)에 고장이 발생하여 제어가 불가능항 상황에서도, 모터(200)가 최소한의 출력으로 구동하게 하여 차량이 최소한으로 주행이 가능하도록 한다. 따라서, 메인 제어부(110)에 고장이 발생한 경우에, 사용자가 차량을 직접 끌고 이동해야 하는 불편이 감소하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 별도의 정보처리장치가 없이도 단순한 회로구성만을 통하여 모터(200)를 구동할 수 있다. 페일-세이프 장치는 사용자의 안정성을 담보로 하는 바, 안정적으로 구동할 수 있어야 하고, 본 발명과 같이 단순한 회로구성으로 구성된 경우 불량이 발생할 확률이 현저하게 줄어드는 효과도 있다.
일 실시예에 따르면, 에러신호는 신호의 단절일 수 있다. 본 실시예에 따르면, 메인 제어부(110)는 페일-세이프 제어부(120)에 정상구동신호를 항상 전달할 수 있다. 페일-세이프 제어부(120)는 정상구동신호를 받는 경우에 메인 제어부(110)가 정상적으로 작동한다고 판단할 수 있다. 반대로, 메인 제어부(110)가 비정상 구동을 하는 경우, 정상구동신호를 송신하지 않을 수 있다. 이때에는, 페일-세이프 제어부(120)는 정상구동신호를 더 이상 받지 못하는 것을 에러신호라고 정하고, 메인 제어부(110)에 고장이 발생하였다고 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 정상구동신호와 에러신호는 신호의 고/저로 구분할 수 있다. 또는 전압의 고/저로 구분할 수 있다. 또는 전류의 세기의 고/저로 구분할 수 있다.
페일-세이프 제어부(120)는 비상구동신호를 발생시키는 PWM발생기(121)를 포함한다. PWM발생기(121)는 모터(200)에 배치된 센서로부터 수신한 신호를 기초로 펄스의 폭을 설정한다.
PWM발생기(121)는 연산소자(122)에서 전달받은 신호를 기초로 펄스 폭을 변환하고, 편환된 펄스폭을 갖는 비상구동신호를 출력한다. 출력된 비상구동신호는 Power Fet(150)으로 전송된다.
미도시 하였으나, 메인 제어부(110) 내부에도 PWM발생기(미도시)가 구비될 수 있다. 이때에는, 메인 제어부(110) 내부의 PWM발생기와 페일-세이프 제어부(120) 내부의 PWM발생기(121)는 출력이 상이할 수 있다.
PWM발생기(121)의 온/오프는 가속신호 및 메인 제어부(110)의 에러신호에 의한다.
PWM발생기(121)의 출력값은 모터(200)에 배치된 모터센서(210)에서 전송된 신호에 의한다. PWM발생기(121)는 모터센서(210)에 대응되는 개수로 포함될 수 있다. 따라서, 모터(200) 내부의 로터의 위치에 따라 모터센서(210)는 상이한 신호를 송신하고, PWM발생기(121)는 상이한 신호를 출력하여 모터(200)의 회전속도를 결정할 수 있다.
메인 제어부(110)는 기 설정된 시간 내에 통신부(160)와 송수신이 되지 않을 경우에, 에러신호를 발생시킨다.
일 실시예에 따르면, 상기 에러신호는 시간의 경과를 기준으로 출력될 수 있다. 통신부(160)는 메인 제어부(110)와 신호 또는 데이터를 송수신한다. 예를 들어, 통신부(160)가 메인 제어부(110)에 신호를 송신하였으나 일정 시간 내에 신호를 수신하지 못한 경우, 메인 제어부(110)가 고장인 것으로 판단할 수 있다. 반대로, 메인 제어부(110)가 통신부(160)에 신호를 전달하였으나 일정 시간 내에 신호를 수신하지 못한 경우, 메인 제어부(110)가 고장인 것으로 판단할 수 있다.
이때, 에러신호가 발생되는 경우, 표시장치(미도시)에 에러메세지를 표시할 수 있다. 표시장치는 사용자가 오감을 통하여 인식할 수 있는 모든 구성요소를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 페일-세이프 제어부(120)는 메인 제어부(110)가 작동하는 동안 차량의 가속신호를 수신하되, 에러신호가 차량의 가속신호와 동시에 수신하는 동안에 비상구동신호를 발생시킨다. 다시 말해, 페일-세이프 제어부(120)는 에러신호와 가속신호가 시간 간격을 두지 않고 동시에 수신될 때에만 비상구동신호를 발생시킬 수 있다. 페일-세이프 제어부(120)는 메인 제어부(110)가 비정상 운전을 할 때에만 작동하는 비상장치이다. 따라서, 에러신호와 가속신호가 시간간격을 두지 않고 동시에 수신될 때에 한하여 메인 제어부(110)가 고장난 것으로 판단하여, 보다 정확하게 진단하고 보다 안정적으로 페일-세이프 단계를 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 페일-세이프 제어부(120)는 메인 제어부(110)가 정상 또는 비정상으로 작동할 때 차량의 가속신호를 수신하고, 메인 제어부(110)가 비정상 작동할 때 에러신호를 수신한다. 다시 말해, 페일-세이프 제어부(120)는 차량의 가속신호를 항상 수신하되, 에러신호를 수신할 때에만 비상구동신호를 발생시킬 수 있다. 페일-세이프 제어부(120)는 메인 제어부(110)가 비정상 운전을 할 때에만 작동하는 비상장치이다. 따라서, 메인 제어부(110)가 정상인 경우와 비정상인 경우에 모두 가속신호를 수신하여 차량의 정상작동을 확인하고, 에러신호를 수신할 경우에 한하여 메인 제어부(110)가 고장난 것으로 판단하여, 보다 정확하게 진단하고 보다 안정적으로 페일-세이프 단계를 수행할 수 있다.
비상구동신호가 발생되면, 모터(200)는 회전속도가 기 설정된 임계값으로 변경된다. 상기 임계값은 현재 모터(200)의 회전속도보다 작을 수 있다. PWM발생기(121) 내부에는 상기 임계값을 산출하기 위한 알고리즘이 저장되어 있고, 상기 PWM발생기(121)에 의해서 임계값에 대응되는 비상구동신호를 출력할 수 있다. 페일-세이프 제어부(120) 내부에 구비된 PWM발생기(121)에서 출력되는 비상구동신호에 따른 입력값은 메인 제어부(110) 내부에 구비된 PWM발생기(121)에서 출력되는 입력값보다 작을 수 있다.
비상구동신호가 발생되면, 차량의 가속신호가 발생되는 동안 모터(200)는 회전속도가 일정하게 유지된다. PWM발생기(121) 내부에는 모터(200)의 회전속도를 산출하기 위한 알고리즘이 저장되어 있다. PWM발생기(121)는 가속신호의 세기 등의 변동에 영향을 받지 않고, 동일한 대역폭의 비상구동신호를 출력할 수 있다.
본 발명에 따르면, 차량용 모터제어방법은 다음을 포함한다.
VCU(300)에서 가속신호가 발생된다(S110). 가속신호는 사용자가 가속페달을 밟은 경우일 수 있고, 시스템에 의하여 자동으로 가속신호가 발생될 수도 있다.
통신부(160)는 가속신호를 수신하고, 메인 제어부(110) 또는 페일-세이프 제어부(120)와 송수신한다(S120). 메인 제어부(110)와 통신부(160)는 일정한 시간간격 내에 신호를 송수신할 수 있고, 일정한 시간간격 이상 신호가 전달되지 않는 경우에 에러신호를 출력한다.
모터(200)를 제어하는 정상구동신호를 발생시키는 메인 제어부(110)가 비정상 작동시, 메인 제어부(110)가 에러신호를 발생시키는 단계(S130)를 포함한다. 메인 제어부(110)가 정상 작동을 하는 경우 정상구동신호를 발생하며, 정상구동신호는 모터(200)를 제어한다. 메인 제어부(110)가 비정상 작동을 하는 경우 에러신호를 발생하며, 에러신호는 페일-세이프 제어부(120)에 전달된다.
모터(200)를 제어하는 비상구동신호를 발생시키는 페일-세이프 제어부(120)가 차량의 가속신호 및 에러신호를 수신한 때, 모터(200)에 비상구동신호를 송신한다(S150). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 페일-세이프 제어부(120)는 외부에서 차량의 가속신호를 수신하고, 차량의 가속신호와 에러신호가 동시에 수신한 경우에 비상구동신호를 발생시킬 수 있다.
상기 비상구동신호를 송신하는 단계(S150)에서는 에러신호와 가속신호를 동시에 수신한 경우에 PWM발생기(121)를 작동한다(S151). PWM발생기(121)가 작동하는 경우 모터센서(210)를 작동한다(S152). 모터센서(210)는 PWM발생기(121)가 작동한 경우에 작동을 시작할 수도 있고, PWM발생기(121)가 작동하기 전부터 작동하되 PWM발생기(121)가 작동한 경우에만 PWM발생기(121)에 신호를 전달할 수도 있다. PWM발생기(121)는 모터센서(210)를 작동한 경우, 모터센서(210)의 신호를 기초로 비상구동신호를 출력한다(S153).
게이트 드라이버(140)에는 PWM발생기(121)에서 발생한 신호가 전달된다. 상기 신호는 페일-세이프 제어부(120) 내부의 PWM발생기(121)에서 수신한 비상구동신호일 수 있고, 메인 제어부(110)에서 발생한 정상구동신호일 수 있다.
비상구동신호에 따른 모터(200)의 출력은 정상구동신호에 따른 모터(200)의 출력보다 작을 수 있다.
비상구동신호에 따른 모터(200)의 출력은 가속신호에 영향이 없이 일정할 수 있다.
100: 모터제어장치(MCU) 110: 메인 제어부
120: 페일-세이프 제어부 140: 게이트 드라이버
150: 파워펫 160: 통신부
200: 모터 210: 모터센서
300: VCU

Claims (10)

  1. 모터를 제어하기 위한 신호를 발생시키는 메인 제어부; 및
    상기 메인 제어부가 비정상 작동할 때, 상기 모터를 제어하기 위한 신호를 발생시키는 페일-세이프 제어부;를 포함하고,
    상기 메인 제어부는 비정상 작동시 상기 페일-세이프 제어부에 에러신호를 송신하고,
    상기 페일-세이프 제어부는 차량의 가속신호 및 상기 에러신호를 수신한 때, 상기 모터에 비상구동신호를 송신하고,
    상기 비상구동신호가 발생되면,
    상기 모터는 회전속도가 기 설정된 임계값으로 변경되는 차량용 모터제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 페일-세이프 제어부는,
    상기 비상구동신호를 발생시키는 PWM 발생기를 포함하고,
    상기 모터에 배치된 센서로부터 수신한 신호를 기초로 펄스의 폭을 설정하는 차량용 모터제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    외부에서 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호를 기초로 메인 제어부와 신호를 송수신하는 통신부;를 더 포함하고,
    상기 메인 제어부는,
    기 설정된 시간 내에 상기 통신부와 송수신이 되지 않을 경우에 상기 에러신호를 발생시키는 차량용 모터제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 페일-세이프 제어부는,
    상기 메인 제어부가 작동하는 동안 상기 차량의 가속신호를 수신하되,
    상기 에러신호가 상기 차량의 가속신호와 동시에 수신하는 동안에 상기 비상구동신호를 발생시키는 차량용 모터제어장치.
  5. 삭제
  6. 모터를 제어하기 위한 신호를 발생시키는 메인 제어부; 및
    상기 메인 제어부가 비정상 작동할 때, 상기 모터를 제어하기 위한 신호를 발생시키는 페일-세이프 제어부;를 포함하고,
    상기 메인 제어부는 비정상 작동시 상기 페일-세이프 제어부에 에러신호를 송신하고,
    상기 페일-세이프 제어부는 차량의 가속신호 및 상기 에러신호를 수신한 때, 상기 모터에 비상구동신호를 송신하고,
    상기 비상구동신호가 발생되면,
    상기 차량의 가속신호가 발생되는 동안 상기 모터는 회전속도가 일정하게 유지되는 차량용 모터제어장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 페일-세이프 제어부는,
    상기 메인 제어부가 정상 또는 비정상 작동할 때 상기 차량의 가속신호를 수신하고,
    상기 메인 제어부가 비정상 작동할 때 상기 에러신호를 수신하는 차량용 모터제어장치.
  8. 모터를 제어하는 정상구동신호를 발생시키는 메인 제어부가 비정상 작동시, 상기 메인 제어부가 에러신호를 발생하는 단계;
    상기 모터를 제어하는 비상구동신호를 발생시키는 페일-세이프 제어부가 차량의 가속신호 및 상기 에러신호를 수신한 때, 상기 모터에 상기 비상구동신호를 송신하는 단계;
    상기 비상구동신호가 발생되면, 상기 모터의 회전속도가 기 설정된 임계값으로 변경되는 단계;를 포함하는 차량용 모터제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 페일-세이프 제어부는,
    외부에서 상기 차량의 가속신호를 수신하고,
    상기 차량의 가속신호와 상기 에러신호가 동시에 수신한 경우에 비상구동신호를 발생시키는 차량용 모터제어방법

  10. 삭제
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