KR102402544B1 - 차량의 전자 제어 시스템 및 그의 제어방법 - Google Patents

차량의 전자 제어 시스템 및 그의 제어방법 Download PDF

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Abstract

차량의 전자 제어 시스템 및 그의 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 차량의 전자 제어 시스템은, 고전류에 의해 스위칭 동작을 수행하는 제1 부하, 고전류 타겟 전류에 의해 구동하는 제2 부하, 배터리와 상기 제1 부하 사이의 접속을 온/오프하는 제1 릴레이 및 상기 배터리와 제2 부하 사이의 접속을 온/오프하는 제2 릴레이를 구비하는 릴레이부, 및 상기 제1 부하 및 제2 부하 중 하나의 부하를 하나의 고전류 채널로 구동시키기 위해 상기 제1 릴레이 및 제2 릴레이의 온 또는 오프를 제어하는 전자 제어 장치를 포함한다.

Description

차량의 전자 제어 시스템 및 그의 제어방법{SYSTEM FOR CONTROLING ELECTRONIC OF VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 전자 제어 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고전류 스위칭 부하 및 고전류 타겟 부하를 다채널 출력 구동 IC(integrated circuit)의 고전류 채널 하나로 제어할 수 있는 차량의 전자 제어 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
차량에는 수 많은 전장 부하들이 존재하며, 최근 차량 제어 관련 시스템이 증가하면서 차량에 구비되는 전장 부하 또한 크게 증가하였다.
차량 전장 부하가 크게 증가하는 경우 각 전장 부하들을 연결하는 와이어의 개수 및/또는 길이도 증가하고, 그로 인해 전자 제어 장치는 더 많은 센서로부터 전자 입력 신호를 받아 들이고, 더 많은 액추에이터를 구동해야 한다. 대부분의 전자 제어 장치들은 액추에이터를 로우 사이드(low side) 제어한다. 즉, 액추에이터의 전원은 차량의 배터리로부터 공급받고, 액추에이터의 그라운드는 전자 제어 장치에 연결되어 있다. 이때 전자 제어 장치는 다채널 출력 구동 IC를 통해 액추에이터(즉, 부하)를 구동한다.
그러나 반도체의 특성상 다채널 출력 구동 IC에서 고전류 부하를 제어하기 위한 채널을 확보하는 것이 어려운 문제가 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0047501호의 '유도 부하를 통해 흐르는 전류의 전류 세기의 폐루프 제어 방법, 그리고 상응하는 회로 장치'에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 고전류 스위칭 부하 및 고전류 타겟 부하를 다채널 출력 구동 IC의 고전류 채널 하나로 제어할 수 있도록 하는 차량의 전자 제어 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 전자 제어 시스템은, 고전류에 의해 스위칭 동작을 수행하는 제1 부하, 고전류 타겟 전류에 의해 구동하는 제2 부하, 배터리와 상기 제1 부하 사이의 접속을 온/오프하는 제1 릴레이 및 상기 배터리와 제2 부하 사이의 접속을 온/오프하는 제2 릴레이를 구비하는 릴레이부, 및 상기 제1 부하 및 제2 부하 중 하나의 부하를 하나의 고전류 채널로 구동시키기 위해 상기 제1 릴레이 및 제2 릴레이의 온 또는 오프를 제어하는 전자 제어 장치를 포함한다.
본 발명에서 상기 전자 제어 장치는, 하나의 고전류 채널 및 복수의 저전류 채널을 구비하는 다채널 출력 구동부, 마이콤으로부터의 제어신호에 따라 프리휠링 경로(freewheeling path)를 생성하거나 차단하는 플라이백(Flyback) 컨트롤 회로부, 상기 제1 부하 및 제2 부하 중 동작시킬 부하를 선택하고, 상기 선택된 부하를 동작시키기 위한 제어신호를 다채널 출력 구동부 및 플라이백 컨트롤 회로부로 전송하는 마이콤을 포함할 수 있다.
상기 고전류 채널은, 상기 제1 부하 및 제2 부하와 연결되고, 상기 복수의 저전류 채널 중 제1 저전류 채널은 상기 제1 릴레이와 연결되고, 제2 저전류 채널은 상기 제2 릴레이와 연결될 수 있다.
본 발명에서 상기 플라이백 컨트롤 회로부는, 상기 마이콤으로부터의 제어신호에 응답하여 동작하는 제1 스위치, 상기 제1 스위치의 출력에 응답하여 동작하는 제2 스위치, 상기 제2 스위치와 상기 고전류 채널 사이에 연결되는 다이오드를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제1 스위치는 상기 제어신호에 대한 반전에 응답하여 동작할 수 있다.
본 발명에서 상기 마이콤은, 상기 제1 부하 및 제2 부하 중 동작시킬 부하로 제1 부하를 선택한 경우, 제1 릴레이 온 신호를 상기 다채널 출력 구동부의 제1 저전류 채널로 전송하고, 제2 릴레이 오프 신호를 상기 다채널 출력 구동부의 제2 저전류 채널로 전송하며, 스위치 온/오프 제어신호를 상기 다채널 출력 구동부의 고전류 채널로 전송하고, 로우(low) 신호를 상기 플라이백 컨트롤 회로부로 전송할 수 있다.
본 발명에서 상기 제1 저전류 채널은 상기 제1 릴레이 온 신호에 따라 상기 제1 릴레이를 온시키고, 상기 제2 저전류 채널은 상기 제2 릴레이 오프 신호에 따라 상기 제2 릴레이를 오프시키며, 상기 고전류 채널은 상기 스위치 온/오프 제어신호에 따라 온 또는 오프되어 상기 제1 부하의 동작을 제어하고, 상기 플라이백 컨트롤 회로부는 상기 로우 신호에 의해 프리휠링 경로를 차단할 수 있다.
본 발명에서 상기 마이콤은, 상기 제1 부하 및 제2 부하 중 동작시킬 부하로 제2 부하를 선택한 경우, 제1 릴레이 오프 신호를 상기 다채널 출력 구동부의 제1 저전류 채널로 전송하고, 제2 릴레이 온 신호를 상기 다채널 출력 구동부의 제2 저전류 채널로 전송하며, PWM 제어 신호를 상기 다채널 출력 구동부의 고전류 채널로 전송하고, 하이(high) 신호를 상기 플라이백 컨트롤 회로부로 전송할 수 있다.
본 발명에서 상기 제1 저전류 채널은 상기 제1 릴레이 오프 신호에 따라 상기 제1 릴레이를 오프시키고, 상기 제2 저전류 채널은 상기 제2 릴레이 온 신호에 따라 상기 제2 릴레이를 온시키며, 상기 고전류 채널은 상기 PWM 제어 신호에 따라 상기 제2 부하의 동작을 제어하고, 상기 플라이백 컨트롤 회로부는 상기 하이 신호에 의해 프리휠링 경로를 생성할 수 있다.
본 발명에서 상기 마이콤은, 상기 제1 릴레이 및 제2 릴레이에 흐르는 전압에 기초하여 상기 제1 부하 및 제2 부하 중 동작하는 부하를 모니터링 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량의 전자 제어 방법은, 마이콤이 고전류에 의해 스위칭 동작을 수행하는 제1 부하 및 고전류 타겟 전류에 의해 구동하는 제2 부하 중 동작시킬 부하를 선택하는 단계, 상기 제1 부하를 선택한 경우, 마이콤이 제1 릴레이를 온시키고, 제2 릴레이를 오프시키는 단계, 상기 마이콤이 플라이백 컨트롤 회로부를 구동시켜 프리휠링 경로를 차단하고, 고전류 채널의 온/오프를 제어하여, 상기 제1 부하를 동작시키는 단계를 포함한다.
본 발명에서 상기 제1 릴레이를 온시키고, 제2 릴레이를 오프시키는 단계는, 상기 마이콤이 제1 릴레이 온 신호를 다채널 출력 구동부의 제1 저전류 채널로 전송하고, 제2 릴레이 오프 신호를 상기 다채널 출력 구동부의 제2 저전류 채널로 전송하는 단계, 상기 제1 저전류 채널이 상기 제1 릴레이 온 신호에 따라 상기 제1 릴레이를 온시키고, 상기 제2 저전류 채널이 상기 제2 릴레이 오프 신호에 따라 상기 제2 릴레이를 오프시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제1 부하를 동작시키는 단계는, 상기 마이콤이 로우 신호를 상기 플라이백 컨트롤 회로부로 전송하고, 스위치 온/오프 제어신호를 다채널 출력 구동부의 고전류 채널로 전송하는 단계, 상기 플라이백 컨트롤 회로부가 상기 로우 신호에 의해 프리휠링 경로를 차단하고, 상기 고전류 채널이 상기 스위치 온/오프 제어 신호에 따라 온 또는 오프되어 상기 제1 부하의 동작을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 제2 부하를 선택한 경우, 마이콤이 제1 릴레이를 오프시키고, 제2 릴레이를 온시키는 단계 및 상기 마이콤이 플라이백 컨트롤 회로부를 구동시켜 프리휠링 경로를 생성하고, 고전류 채널의 PWM 제어를 수행하며, 상기 제2 부하를 동작시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제1 릴레이를 오프시키고, 제2 릴레이를 온시키는 단계는, 상기 마이콤이 제1 릴레이 오프 신호를 다채널 출력 구동부의 제1 저전류 채널로 전송하고, 제2 릴레이 온 신호를 상기 다채널 출력 구동부의 제2 저전류 채널로 전송하는 단계, 상기 제1 저전류 채널이 상기 제1 릴레이 오프 신호에 따라 상기 제1 릴레이를 오프시키고, 상기 제2 저전류 채널이 상기 제2 릴레이 온 신호에 따라 상기 제2 릴레이를 온시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제2 부하를 동작시키는 단계는, 상기 마이콤이 하이 신호를 상기 플라이백 컨트롤 회로부로 전송하고, PWM 제어 신호를 다채널 출력 구동부의 고전류 채널로 전송하는 단계, 및 상기 플라이백 컨트롤 회로부가 상기 하이 신호에 의해 프리휠링 경로를 생성하고, 상기 고전류 채널이 상기 PWM 제어 신호에 따라 PWM 제어를 수행하여 상기 제2 부하의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자 제어 시스템 및 그의 제어방법은 고전류 스위칭 부하 및 고전류 타겟 부하를 다채널 출력 구동 IC의 고전류 채널 하나로 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 전자 제어 시스템 및 그의 제어방법은, 전자 제어 장치에서 고전류 부하를 여러 개 제어해야 하고 그 고전류 부하를 제어할 수 있는 IC의 채널이 부족할 경우, 신규 반도체 IC를 개발할 필요 없이 제어기 설계 레벨 및 자동차 레벨에서의 단순 설계 변경으로 대응이 가능하다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 플라이백 컨트롤 회로부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자 제어 시스템 및 그 제어방법을 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.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자 제어 시스템을 나타낸 도면, 도 2는 도 1에 도시된 플라이백 컨트롤 회로부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자 제어 시스템은, 제1 부하(200), 제2 부하(300), 릴레이부(400, 500) 및 전자 제어 장치(600)를 포함한다.
제1 부하(200)는 고전류에 의해 스위칭 동작을 수행하는 부하일 수 있다. 즉, 제1 부하(200)는 고전류를 흘려 주어야 스위칭 동작을 하는 고전류 스위칭 부하일 수 있다.
제2 부하(300)는 고전류 타겟 전류에 의해 구동하는 부하일 수 있다. 이때, 제2 부하(300)는 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티 제어를 통해 전류의 타겟(target) 값을 변경하며 제어하는 고전류 타겟 부하일 수 있다. 즉, 제2 부하(300)는 PWM 듀티를 가변하여 타겟(target)된 특정 전류 양을 지속적으로 흘려 보내야 동작하는 부하일 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 부하가 제1 부하(200) 및 제2 부하(300)로 구성된 것으로 설명하였으나, 실시 형태에 따라 부하의 수는 증가 또는 감소할 수도 있다.
릴레이부(400, 500)는 배터리(100)와 제1 부하(200) 사이의 접속을 온 또는 오프하는 제1 릴레이(relay1, 400), 및 배터리(100)와 제2 부하(300) 사이의 접속을 온 또는 오프하는 제2 릴레이(relay2, 200)를 포함할 수 있다.
릴레이부(400, 500)는 부하 선택에 따라 배터리 전원의 공급 라인을 변경할 수 있다. 즉, 제1 부하(200) 및 제2 부하(300)에 공급되는 전원 공급 경로(path)를 제1 릴레이(400) 및 제2 릴레이(500)를 통해 선택할 수 있다. 예를 들어, 제1 부하(200)가 선택되면, 제1 릴레이(400)는 온(on)될 수 있고, 제2 릴레이(500)는 오프(off) 될 수 있다. 제2 부하(300)가 선택되면, 제2 릴레이(500)는 온 될 수 있고, 제1 릴레이(400)는 오프 될 수 있다. 제1 부하(200) 및 제2 부하(300)가 선택되지 않으면, 제1 릴레이(400) 및 제2 릴레이(500)는 오프 될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 전원 공급 경로를 선택하는 구성을 릴레이(400, 500)로 설명하였으나, 릴레이부(400, 500)는 스위칭 기능을 구현하는 타입의 스위치라면 어느 것이든 적용 가능함은 당연한 것이다.
전자 제어 장치(600)는 제1 부하(200) 또는 제2 부하(300)를 하나의 고전류 채널(622)로 구동시키기 위해 제1 릴레이(400) 및 제2 릴레이(500)의 온 또는 오프를 각각 제어할 수 있다.
본 실시예에서는 전자 제어 장치(600)가 제1 부하(200) 및 제2 부하(300)를 로우 사이드(low side) 제어를 수행하는 경우에 대해 설명하기로 한다. 제1 부하(200) 및 제2 부하(300)는 차량의 배터리(100)로부터 전원을 공급받고, 전자 제어 장치(600)로부터 그라운드를 공급받는다. 전자 제어 장치(600)는 다채널 출력 구동부(620)를 통해 제1 부하(200) 및 제2 부하(300)를 구동시킬 수 있다.
전자 제어 장치(600)는 마이콤(610), 다채널 출력 구동부(620), 및 플라이백(Flyback) 컨트롤 회로부(630)를 포함할 수 있다.
마이콤(610)은 동작시킬 부하를 선택하고, 선택된 부하를 동작시키기 위한 제어신호를 다채널 출력 구동부(620) 및 플라이백 컨트롤 회로부(630)로 전송할 수 있다.
즉, 마이콤(610)은 제1 부하(200) 및 제2 부하(300) 중 동작시킬 부하를 결정하고, 결정된 부하에 전원을 공급하기 위해 제1 릴레이 제어신호, 제2 릴레이 제어신호, 스위치 온/오프 제어신호, 및 PWM 제어신호 중 적어도 하나의 제어신호를 다채널 출력 구동부(620)로 전송할 수 있고, 하이신호 및 로우신호 중 하나의 구동 제어신호를 플라이백 컨트롤 회로부(630)로 전송할 수 있다.
구체적으로, 마이콤(610)은 제1 부하(200) 및 제2 부하(300) 중 동작시킬 부하를 결정하고, 결정된 부하에 전원을 공급하기 위해 제1 릴레이 제어신호를 다채널 출력 구동부(620)의 제1 저전류 채널(624a)로 전송할 수 있고, 제2 릴레이 제어 신호를 다채널 출력 구동부(620)의 제2 저전류 채널(624b)로 전송할 수 있다. 여기서, 제1 릴레이 제어신호는 제1 릴레이(400)를 온시키기 위한 제1 릴레이 온 신호 또는 제1 릴레이(400)를 오프시키기 위한 제1 릴레이 오프 신호일 수 있다. 제2 릴레이 제어신호는 제2 릴레이(500)를 온시키기 위한 제2 릴레이 온 신호 또는 제2 릴레이(500)를 오프시키기 위한 제2 릴레이 오프 신호일 수 있다. 예를 들어, 동작시킬 부하가 제1 부하(200)인 경우, 마이콤(610)은 제1 릴레이 온 신호를 제1 저전류 채널(624a)을 통해 제1 릴레이(400)로 전송되도록 할 수 있고, 제2 릴레이 오프 신호를 제2 저전류 채널(624b)을 통해 제2 릴레이(500)로 전송되도록 할 수 있다. 또한, 동작시킬 부하가 제2 부하(300)인 경우, 마이콤(610)은 제1 릴레이 오프 신호를 제1 저전류 채널(624a)을 통해 제1 릴레이(400)로 전송되도록 할 수 있고, 제2 릴레이 온 신호를 제2 저전류 채널(624b)을 통해 제2 릴레이(500)로 전송되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 마이콤(610)은 저전류 채널(624)을 통해 제1 릴레이(400) 및 제2 릴레이를 온 또는 오프 시켜, 제1 부하(200) 및 제2 부하(300) 중 하나를 동작시킬 수 있다.
또한, 마이콤(610)은 동작 부하에 따라 스위치 온/오프 제어신호 및 PWM 제어신호 중 하나의 제어신호를 고전류 채널(622)로 전송함으로써, 고전류 채널(622)을 온 또는 오프시킬 수 있다. 즉, 마이콤(610)은 제1 부하(200)를 구동시키기 위해 스위치 온/오프 제어신호를 고전류 채널(622)로 전송할 수 있고, 제2 부하(300)를 구동시키기 위해 PWM 제어신호를 고전류 채널(622)로 전송할 수 있다. 마이콤(610)으로부터의 스위치 온/오프 제어신호를 수신한 고전류 채널(622)은 스위치 온/오프 제어신호에 따라 온 또는 오프될 수 있다. 예를 들면, 스위치 온 제어신호 수신 시 고전류 채널(622)은 온될 수 있고, 스위치 오프 제어신호 수신 시 고전류 채널(622)은 오프될 수 있다. 또한, 마이콤(610)으로부터의 PWM 제어신호를 수신한 고전류 채널(622)은 PWM 제어신호에 따라 온 또는 오프될 수 있다.
또한, 마이콤(610)은 동작 부하에 따라 로우(low) 신호 또는 하이(high) 신호를 플라이백 컨트롤 회로부(630)로 전송하여, 프리휠링 경로(freewheeling path)를 차단하거나 프리휠링 경로를 생성할 수 있다. 즉, 마이콤(610)은 제1 부하(200)의 구동 시 로우(low) 신호를 플라이백 컨트롤 회로부(630)에 전송함으로써 프리휠링 경로를 차단할 수 있다. 또한, 마이콤(610)은 제2 부하(300)의 구동 시 하이(high) 신호를 플라이백 컨트롤 회로부(630)에 전송함으로써 프리휠링 경로를 생성할 수 있다.
또한, 마이콤(610)은 제1 릴레이(400) 및 제2 릴레이에 흐르는 전압에 기초하여 제1 부하(200) 및 제2 부하(300) 중 동작하는 부하를 모니터링 할 수 있다.
즉, 마이콤(610)은 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)에 흐르는 전압 값을 확인하여 제1 릴레이(400)의 온 또는 오프를 확인할 수 있고, 이를 통해 제1 부하(200)의 동작 여부를 모니터링 할 수 있다. 또한, 마이콤(610)은 제5 저항(R5) 및 제6 저항(R6)에 흐르는 전압 값을 확인하여 제2 릴레이(500)의 온 또는 오프를 확인할 수 있고, 이를 통해 제2 부하(300)의 동작 여부를 모니터링 할 수 있다.
이처럼 마이콤(610)은 제1 릴레이(400)를 사이에 두고 배치된 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)을 이용하여 제1 릴레이(400)의 온 또는 오프 상태를 모니터링 할 수 있다. 또한 마이콤(610)은 제2 릴레이(500)를 사이에 두고 배치된 제5 저항(R5) 및 제6 저항(R6)을 이용하여 제2 릴레이(500)의 온 또는 오프 상태를 모니터링 할 수 있다.
다채널 출력 구동부(620)는 하나의 고전류 채널(622) 및 복수의 저전류 채널(624)을 구비할 수 있다.
고전류 채널(622)은 제1 부하(200) 및 제2 부하(300)와 연결될 수 있고, 마이콤(610)으로부터의 제어신호에 따라 제1 부하(200) 및 제2 부하(300) 중 하나의 부하의 동작을 제어할 수 있다.
즉, 마이콤(610)으로부터 스위치 온/오프 제어신호를 수신한 경우, 고전류 채널(622)은 스위치 온/오프 제어신호에 따라 온 또는 오프됨으로써, 제1 부하(200)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 스위치 온 제어신호 수신 시 고전류 채널(622)은 온될 수 있고, 스위치 오프 제어신호 수신 시 고전류 채널(622)은 오프될 수 있다. 또한, 마이콤(610)으로부터 PWM 제어신호를 수신한 경우, 고전류 채널(622)은 PWM 제어신호에 따라 온 또는 오프됨으로써, 제2 부하(300)의 동작을 제어할 수 있다. 이처럼 전자 제어 장치(600)는 제1 부하(200) 및 제2 부하(300)를 하나의 고전류 채널(622)로 구동시킬 수 있다.
복수의 저전류 채널(624)은 릴레이부(400, 500)의 각 릴레이와 연결되어, 마이콤(610)으로부터의 릴레이 제어신호에 따라 각 릴레이를 온 또는 오프시킬 수 있다. 즉, 복수의 저전류 채널(624) 중 제1 저전류 채널(624a)은 제1 릴레이(400)와 연결될 수 있고, 제2 저전류 채널(624b)은 제2 릴레이(500)와 연결될 수 있다. 따라서, 제1 저전류 채널(624a)은 제1 릴레이 제어신호를 제1 릴레이(400)로 전송할 수 있고, 제1 릴레이(400)는 제1 릴레이 제어신호에 따라 온 또는 오프될 수 있다. 제2 저전류 채널(624b)은 제2 릴레이 제어신호를 제2 릴레이(500)로 전송할 수 있고, 제2 릴레이(500)는 제2 릴레이 제어신호에 따라 온 또는 오프될 수 있다.
플라이백(Flyback) 컨트롤 회로부(630)는 마이콤(610)으로부터의 구동 제어 신호에 따라 프리휠링 경로(freewheeling path)를 생성하거나 차단할 수 있다. 이때, 플라이백 컨트롤 회로부(630)는 제2 부하(300)의 구동 시 프리휠링 경로를 생성할 수 있고, 제1 부하(200)의 구동 시 프리휠링 경로를 차단할 수 있다.
구체적으로, 플라이백 컨트롤 회로부(630)는 제1 부하(200)의 동작 시, 스위칭 성능을 향상시키기 위해 프리휠링 경로를 생성하지 않을 수 있다. 또한, 플라이백 컨트롤 회로부(630)는 특정 전류 타겟 값을 가진 제2 부하(300)의 구동 시, 프리휠링 경로를 생성하고, 그 프리휠링 경로를 통해 PWM 듀티를 가변하여 제2 부하(300)에 흐르는 전류의 타겟 값을 맞추어 제어할 수 있다.
이러한 플라이백 컨트롤 회로부(630)에 대해 도 2를 참조하면, 플라이백 컨트롤 회로부(630)는 NOT 게이트(632), 제1 스위치(634), 제2 스위치(636) 및 다이오드(638)를 포함할 수 있다.
NOT 게이트(632)는 마이콤(610)에 연결되고, 마이콤(610)으로부터의 구동 제어신호를 반전하여 출력할 수 있다. 예컨대, NOT 게이트(632)는, 마이콤(610)으로부터 하이(high) 신호를 수신하면 로우(low) 신호를 출력할 수 있고, 로우 신호를 수신하면 하이 신호를 출력할 수 있다.
제1 스위치(634)는 NOT 게이트(632)의 출력에 응답하여 동작할 수 있다. 구체적으로 제1 스위치(634)는 NOT 게이트(632)에 연결되고, NOT 게이트(632)로부터 로우 신호를 수신함에 따라 턴 온될 수 있으며, 제2 스위치(636)로 로우 신호를 전달할 수 있다. 제1 스위치(634)는 예컨대, N채널 FET로 구현될 수 있다. 이 경우 제1 스위치(634)의 게이트는 NOT 게이트(632)에 연결될 수 있고, 드레인은 제2 스위치(636)의 베이스에 연결될 수 있다.
제2 스위치(636)는 제1 스위치(634)의 출력에 응답하여 동작할 수 있다. 구체적으로 제2 스위치(636)는 제1 스위치(634)에 연결될 수 있고, 제1 스위치(634)로부터 로우 신호를 수신함에 따라 턴 온될 수 있다. 제2 스위치(636)는 예컨대, P채널 BJT로 구현될 수 있다. 이 경우 제2 스위치(636)의 베이스는 제1 스위치(634)의 게이트에 연결되고, 콜렉터는 배터리(100)에 연결되며, 에미터는 다이오드(638)의 캐소드에 연결될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 제1 스위치(634)를 N채널 FET로 구현하고, 제2 스위치(636)를 P채널 BJT로 구현한 것으로 설명하였으나, 제1 스위치(634) 및 제2 스위치(636)는 스위칭 기능을 구현하는 타입의 스위치라면 어느 것이든 적용 가능함은 당연한 것이다.
다이오드(638)는 제2 스위치(636)와 고전류 채널(622) 사이에 연결되는 구성으로, 프리휠링 다이오드(638)로 칭할 수 있다. 구체적으로, 다이오드(638)의 애노드는 고전류 채널(622)의 출력을 연결할 수 있고, 캐소드는 제2 스위치(636)의 에미터를 연결할 수 있다. 따라서, 제2 스위치(636)가 턴 온 되여야 다이오드(638)를 통해 프리휠링 경로가 생성될 수 있다.
상기와 같이 구성된 플라이백 컨트롤 회로부(630)는 구동 부하에 따라 프리휠링 경로를 생성하거나 차단할 수 있다. 구체적으로, 스위칭 제어를 하는 제1 부하(200)를 고전류 채널(622)로 제어할 경우, 플라이백 컨트롤 회로부(630)는 스위칭 속도를 빠르게 하기 위해 로우 사이드 오프 시 발생하는 프리휠링 전류를 차단해야 한다. 이에, 플라이백 컨트롤 회로부(630)는 다이오드(638)를 턴 오프하여 프리휠링 경로(freewheeling path)로 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 이때 고전류 채널(622)은 온 또는 오프 동작을 수행할 수 있다.
또한, 제2 부하(300)를 고전류 채널(622)로 제어할 경우, 플라이백 컨트롤 회로부(630)는 프리휠링 다이오드(638)를 통하여 전류 경로(path)를 만들어 주어야, 타겟된 전류의 양이 제2 부하(300)를 통하여 계속 흐를 수 있다. 이에, 플라이백 컨트롤 회로부(630)는 다이오드(638)를 턴 온하여 프리휠링 경로로 전류가 흐르도록 할 수 있다. 이때 고전류 채널(622)은 PWM 제어 동작을 수행할 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 플라이백 컨트롤 회로부(630)의 동작에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 제1 부하(200)를 구동하는 경우에 대해 설명하기로 한다. 제1 부하(200)를 구동할 경우, 마이콤(610)은 로우 신호를 플라이백 컨트롤 회로부(630)로 출력할 수 있다. 마이콤(610)에서 로우 신호를 출력하면, NOT 게이트(632)는 로우 신호를 반전시킨 하이 신호를 제1 스위치(634)에 인가할 수 있다. 제1 스위치(634)는 하이 신호에 의해 턴 오프 되고, 하이 신호를 제2 스위치(636)의 베이스로 인가할 수 있다. 제2 스위치(636)는 하이 신호에 의해 턴 오프되고, 이로 인해 다이오드(638)도 턴 오프되어, 프리휠링 경로가 닫힐 수 있다. 이처럼 프리휠링 경로가 닫히면, 제1 부하(200)의 스위칭 속도를 더 빠르게 할 수 있다.
다음으로, 제2 부하(300)를 구동하는 경우에 대해 설명하기로 한다. 제2 부하(300)를 구동할 경우, 마이콤(610)은 하이 신호를 플라이백 컨트롤 회로부(630)로 출력할 수 있다. 마이콤(610)에서 하이 신호를 출력하면, NOT 게이트(632)는 하이 신호를 반전시킨 로우 신호를 제1 스위치(634)에 인가할 수 있다. 제1 스위치(634)는 로우 신호에 의해 턴 온되고, 로우 신호를 제2 스위치(636)의 베이스로 인가할 수 있다. 제2 스위치(636)는 로우 신호에 의해 온되어, 다이오드(638)를 통해 프리휠링 경로가 형성될 수 있다. 그러면, 마이콤(610)은 PWM 듀티의 값을 변경하며, 타겟 전류 값을 변경하면서 전류 타겟 부하를 구동할 수 있다.
상술한 바와 같이 플라이백 컨트롤 회로부(630)는 제2 부하(300)의 동작 시 프리휠링 경로를 생성하여 타겟 전류 값으로 제2 부하(300)를 제어할 수 있다. 또한 플라이백 컨트롤 회로부(630)는 제1 부하(200)의 동작 시 프리휠링 경로를 차단함으로써, 스위칭 속도를 빠르게 하여 제1 부하(200)의 제어 성능을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 차량이 시동 온하여 주행을 하면(S302), 제1 릴레이(400) 및 제2 릴레이(500)는 모두 오프 상태이다(S304). 즉, 차량의 주행 초기에는 제1 부하(200) 및 제2 부하(300)가 모두 동작을 하지 않으므로, 제1 릴레이(400) 및 제2 릴레이(500)는 모두 오프상태일 수 있다.
S304 단계의 상태에서, 마이콤(610)이 제1 부하(200)를 구동 부하로 선택하면(S306), 마이콤(610)은 제1 릴레이(400)를 온시키고, 제2 릴레이(500)를 오프시킨다(S308). 즉, 마이콤(610)은 제1 릴레이 온 신호를 제1 저전류 채널(624a)을 통해 제1 릴레이(400)로 전송하여 제1 릴레이(400)를 온시킬 수 있고, 제2 릴레이 오프 신호를 제2 저전류 채널(624b)을 통해 제2 릴레이(500)로 전송하여 제2 릴레이(500)를 오프시킬 수 있다.
S308 단계가 수행되면, 마이콤(610)은 플라이백 컨트롤 회로부(630)를 구동시켜 프리휠링 경로를 차단하고(S310), 고전류 채널(622)의 온/오프를 제어하여(S312), 제1 부하(200)를 동작시킨다(S314). 즉, 마이콤(610)은 로우(low) 신호를 플라이백 컨트롤 회로부(630)로 전송하여, 프리휠링 경로를 차단할 수 있다. 또한, 마이콤(610)은 스위치 온/오프 제어 신호를 고전류 채널(622)로 전송함으로써, 고전류 채널(622)의 온 또는 오프를 제어할 수 있다. 그러면, 제1 부하(200)는 고전류 채널(622)의 온/오프 제어에 따라 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
S314 단계의 수행 후, 제1 부하(200)가 동작을 정지하면(S316), 마이콤(610)은 시동 오프 상태인지를 판단하여(S318), 시동 오프 상태인 경우 단계를 종료한다.
만약, S306 단계의 판단결과, 마이콤(610)이 제2 부하(300)를 구동 부하로 선택하면(S320), 마이콤(610)은 제1 릴레이(400)를 오프시키고, 제2 릴레이(500)를 온시킨다(S322). 즉, 마이콤(610)은 제1 릴레이 오프 신호를 제1 저전류 채널(624a)을 통해 제1 릴레이(400)로 전송하여 제1 릴레이(400)를 오프시킬 수 있고, 제2 릴레이 온 신호를 제2 저전류 채널(624b)을 통해 제2 릴레이(500)로 전송하여 제2 릴레이(500)를 온시킬 수 있다.
S322 단계가 수행되면, 마이콤(610)은 플라이백 컨트롤 회로부(630)를 구동시켜 프리휠링 경로를 생성하고(S324), 고전류 채널(622)의 PWM 제어를 수행하여(S326), 제2 부하(300)를 동작시킨다(S328). 즉, 마이콤(610)은 하이(high) 신호를 플라이백 컨트롤 회로부(630)로 전송하여, 프리휠링 경로를 생성할 수 있다. 또한, 마이콤(610)은 PWM 제어 신호를 고전류 채널(622)로 전송할 수 있고, 고전류 채널(622)는 PWM 제어 동작을 수행할 수 있다. 그러면 제2 부하(300)는 PWM 제어에 따라 동작할 수 있다.
S328 단계의 수행 후, 제2 부하(300)가 동작을 정지하면(S330), 마이콤(610)은 시동 오프 상태인지를 판단하여(S318), 시동 오프 상태인 경우 단계를 종료한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자 제어 시스템 및 그의 제어방법은 고전류 스위칭 부하 및 고전류 타겟 부하를 다채널 출력 구동 IC의 고전류 채널 하나로 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 전자 제어 시스템 및 그의 제어방법은, 전자 제어 장치에서 고전류 부하를 여러 개 제어해야 하고 그 고전류 부하를 제어할 수 있는 IC의 채널이 부족할 경우, 신규 반도체 IC를 개발할 필요 없이 제어기 설계 레벨 및 자동차 레벨에서의 단순 설계 변경으로 대응이 가능하다.
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 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 배터리
200 : 제1 부하
300 : 제2 부하
400 : 제1 릴레이
500 : 제2 릴레이
600 : 전자 제어 장치
610 : 마이콤
620 : 다채널 출력 구동부
622 : 고전류 채널
624 : 저전류 채널
630 : 플라이백 컨트롤 회로부
632 : NOT 게이트
634 : 제1 스위치
636 : 제2 스위치
638 : 다이오드

Claims (16)

  1. 고전류에 의해 스위칭 동작을 수행하는 제1 부하;
    고전류 타겟 전류에 의해 구동하는 제2 부하;
    배터리와 상기 제1 부하 사이의 접속을 온/오프하는 제1 릴레이 및 상기 배터리와 제2 부하 사이의 접속을 온/오프하는 제2 릴레이를 구비하는 릴레이부; 및
    상기 제1 부하 및 제2 부하 중 하나의 부하를 하나의 고전류 채널로 구동시키기 위해 상기 제1 릴레이 및 제2 릴레이의 온 또는 오프를 제어하는 전자 제어 장치를 포함하되,
    상기 전자 제어 장치는,
    하나의 고전류 채널 및 복수의 저전류 채널을 구비하는 다채널 출력 구동부;
    마이콤으로부터의 제어신호에 따라 프리휠링 경로(freewheeling path)를 생성하거나 차단하는 플라이백(Flyback) 컨트롤 회로부; 및
    상기 제1 부하 및 제2 부하 중 동작시킬 부하를 선택하고, 상기 선택된 부하를 동작시키기 위한 제어신호를 상기 다채널 출력 구동부 및 플라이백 컨트롤 회로부로 전송하는 마이콤을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고전류 채널은, 상기 제1 부하 및 제2 부하와 연결되고,
    상기 복수의 저전류 채널 중 제1 저전류 채널은 상기 제1 릴레이와 연결되고, 제2 저전류 채널은 상기 제2 릴레이와 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플라이백 컨트롤 회로부는,
    상기 마이콤으로부터의 제어신호에 응답하여 동작하는 제1 스위치;
    상기 제1 스위치의 출력에 응답하여 동작하는 제2 스위치; 및
    상기 제2 스위치와 상기 고전류 채널 사이에 연결되는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 스위치는 상기 제어신호에 대한 반전에 응답하여 동작하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마이콤은,
    상기 제1 부하 및 제2 부하 중 동작시킬 부하로 제1 부하를 선택한 경우, 제1 릴레이 온 신호를 상기 다채널 출력 구동부의 제1 저전류 채널로 전송하고, 제2 릴레이 오프 신호를 상기 다채널 출력 구동부의 제2 저전류 채널로 전송하며, 스위치 온/오프 제어신호를 상기 다채널 출력 구동부의 고전류 채널로 전송하고, 로우(low) 신호를 상기 플라이백 컨트롤 회로부로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 저전류 채널은 상기 제1 릴레이 온 신호에 따라 상기 제1 릴레이를 온시키고,
    상기 제2 저전류 채널은 상기 제2 릴레이 오프 신호에 따라 상기 제2 릴레이를 오프시키며,
    상기 고전류 채널은 상기 스위치 온/오프 제어신호에 따라 온 또는 오프되어 상기 제1 부하의 동작을 제어하고,
    상기 플라이백 컨트롤 회로부는 상기 로우 신호에 의해 프리휠링 경로를 차단하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마이콤은,
    상기 제1 부하 및 제2 부하 중 동작시킬 부하로 제2 부하를 선택한 경우, 제1 릴레이 오프 신호를 상기 다채널 출력 구동부의 제1 저전류 채널로 전송하고, 제2 릴레이 온 신호를 상기 다채널 출력 구동부의 제2 저전류 채널로 전송하며, PWM 제어 신호를 상기 다채널 출력 구동부의 고전류 채널로 전송하고, 하이(high) 신호를 상기 플라이백 컨트롤 회로부로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 저전류 채널은 상기 제1 릴레이 오프 신호에 따라 상기 제1 릴레이를 오프시키고,
    상기 제2 저전류 채널은 상기 제2 릴레이 온 신호에 따라 상기 제2 릴레이를 온시키며,
    상기 고전류 채널은 상기 PWM 제어 신호에 따라 상기 제2 부하의 동작을 제어하고,
    상기 플라이백 컨트롤 회로부는 상기 하이 신호에 의해 프리휠링 경로를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 마이콤은,
    상기 제1 릴레이 및 제2 릴레이에 흐르는 전압에 기초하여 상기 제1 부하 및 제2 부하 중 동작하는 부하를 모니터링 하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 시스템.
  11. 마이콤이 고전류에 의해 스위칭 동작을 수행하는 제1 부하 및 고전류 타겟 전류에 의해 구동하는 제2 부하 중 동작시킬 부하를 선택하는 단계;
    상기 제1 부하를 선택한 경우, 상기 마이콤이 제1 릴레이를 온시키고, 제2 릴레이를 오프시키는 단계; 및
    상기 마이콤이 플라이백 컨트롤 회로부를 구동시켜 프리휠링 경로를 차단하고, 고전류 채널의 온/오프를 제어하여, 상기 제1 부하를 동작시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 릴레이를 온 시키고, 제2 릴레이를 오프 시키는 단계는,
    상기 마이콤이 제1 릴레이 온 신호를 다채널 출력 구동부의 제1 저전류 채널로 전송하고, 제2 릴레이 오프 신호를 상기 다채널 출력 구동부의 제2 저전류 채널로 전송하는 단계; 및
    상기 제1 저전류 채널이 상기 제1 릴레이 온 신호에 따라 상기 제1 릴레이를 온시키고, 상기 제2 저전류 채널이 상기 제2 릴레이 오프 신호에 따라 상기 제2 릴레이를 오프시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 부하를 동작시키는 단계는,
    상기 마이콤이 로우 신호를 상기 플라이백 컨트롤 회로부로 전송하고, 스위치 온/오프 제어 신호를 다채널 출력 구동부의 고전류 채널로 전송하는 단계; 및
    상기 플라이백 컨트롤 회로부가 상기 로우 신호에 의해 프리휠링 경로를 차단하고, 상기 고전류 채널이 상기 스위치 온/오프 제어 신호에 따라 온 또는 오프되어 상기 제1 부하의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 부하를 선택한 경우, 상기 마이콤이 상기 제1 릴레이를 오프시키고, 상기 제2 릴레이를 온시키는 단계; 및
    상기 마이콤이 플라이백 컨트롤 회로부를 구동시켜 프리휠링 경로를 생성하고, 고전류 채널의 PWM 제어를 수행하며, 상기 제2 부하를 동작시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 릴레이를 오프시키고, 제2 릴레이를 온시키는 단계는,
    상기 마이콤이 제1 릴레이 오프 신호를 다채널 출력 구동부의 제1 저전류 채널로 전송하고, 제2 릴레이 온 신호를 상기 다채널 출력 구동부의 제2 저전류 채널로 전송하는 단계; 및
    상기 제1 저전류 채널이 상기 제1 릴레이 오프 신호에 따라 상기 제1 릴레이를 오프시키고, 상기 제2 저전류 채널이 상기 제2 릴레이 온 신호에 따라 상기 제2 릴레이를 온시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 부하를 동작시키는 단계는,
    상기 마이콤이 하이 신호를 상기 플라이백 컨트롤 회로부로 전송하고, PWM 제어 신호를 다채널 출력 구동부의 고전류 채널로 전송하는 단계; 및
    상기 플라이백 컨트롤 회로부가 상기 하이 신호에 의해 프리휠링 경로를 생성하고, 상기 고전류 채널이 상기 PWM 제어 신호에 따라 PWM 제어를 수행하여 상기 제2 부하의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자 제어 방법.
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