KR20070008143A

KR20070008143A - 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치

Info

Publication number: KR20070008143A
Application number: KR1020050063146A
Authority: KR
Inventors: 전영창
Original assignee: 씨멘스브이디오한라 주식회사
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2007-01-17
Also published as: KR100670735B1; EP1743799A2; EP1743799A3; CN1897386A; CN100514787C; US20070013327A1; US7173386B1

Abstract

본 발명은 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치에 관한 것으로, 자동차용 DC 듀얼 모터의 과전류 상태를 검출함에 있어서, 각각의 사용 모터에 따른 구동 입력 조건별 각 모터의 정상전류와 구속전류 사이의 일정범위를 각각의 과전류 검출 기준전류로 설정하고, 션트저항 및 차동 증폭 회로를 통해 FET에 흐르는 각 모터의 전류를 검출하여 상기 설정된 과전류 검출 기준전류와의 비교를 통해 듀얼 모터의 전체 구동 영역에서 한 개의 모터는 물론 두 개의 모터에 대한 과전류 상태를 보다 정확히 검출함으로써 각각의 모터가 소손되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 하는 데에 그 특징이 있다.

자동차, 듀얼 DC 모터, 션트저항, 차동 증폭 회로, FET, 과전류

Description

자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치{OVER CURRENT DETECTION APPARATUS OF DUAL MOTOR FOR CAR}

도 1은 종래 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치의 회로 블록 구성도.

도 2A 및 도 2B는 종래의 과전류 검출장치에 따른 듀얼 모터의 정상 상태 및 과전류 상태시 해당 출력파형을 보인 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치의 회로 블록 구성도.

도 4A 및 도 4B는 본 발명의 과전류 검출장치에 따른 모터1의 정상 상태 및 과전류 상태시 해당 출력파형을 보인 도면.

도 5A 및 도 5B는 본 발명의 과전류 검출장치에 따른 모터2의 정상 상태 및 과전류 상태시 해당 출력파형을 보인 도면.

도 6은 본 발명의 타 실시예에 따른 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치의 회로 블록 구성도.

도 7A는 본 발명에 따른 과전류 검출장치내 마이크로 프로세서에서 과전류 검출 기준전류를 설정하기 위해 모터1의 정상전류, 구속전류, 과전류 검출 기준전류의 각 파형을 보인 도면.

도 7B는 본 발명에 따른 과전류 검출장치내 마이크로 프로세서에서 과전류 검출 기준전류를 설정하기 위해 모터2의 정상전류, 구속전류, 과전류 검출 기준전류의 각 파형을 보인 도면.

도 8은 본 발명에 따른 과전류 검출장치내 마이크로 프로세서에서 수행되는 과전류 검출 기준전류 설정동작과 듀얼 모터의 과전류 검출동작을 보인 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : 입력부 12 : 마이크로 프로세서

13,13',13" : FET 구동부1,2 14,14' : FET1,2

15,15' : 프리휠링 다이오드1,2 16,16' : 모터1,2

17,17' : 션트저항1,2 18,18' : 증폭부1,2

Amp1,Amp2 : 차동 증폭기1,2 19,19' : 평활부1,2

본 발명은 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치에 관한 것으로, 특히 자동차용 DC 듀얼 모터의 과전류 상태를 검출함에 있어서, 각각의 사용 모터에 따른 구동 입력 조건별 각 모터의 정상전류와 구속전류 사이의 일정범위를 각각의 과전류 검출 기준전류로 설정하고, 션트(Shunt)저항 및 차동 증폭 회로를 통해 FET에 흐르는 각 모터의 전류를 검출하여 상기 설정된 과전류 검출 기준전류와의 비교를 통해 듀얼 모터의 전체 구동 영역에서 한 개의 모터는 물론 두 개의 모터에 대한 과전류 상태를 보다 정확히 검출함으로써 각각의 모터가 소손되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 한 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 동작에 필요한 구동력을 제공하는 듀얼 모터는 마이크로 프로세서에서 제어하는 대로 회전력을 변경하여 자동차에 필요한 동력을 제공하게 되는데, 이러한 듀얼 모터에 구동중 내부, 외부 또는 구속 영향 등으로 인하여 과전류가 흐르게 되면, 이 과전류에 의해 듀얼 모터가 소손되게 된다.

이와 같이, 종래에는 듀얼 모터의 과전류를 정확히 검출하여 듀얼 모터의 구동을 정지시켜 듀얼 모터를 보호하지 못하면 과전류에 의해 듀얼 모터가 소손되므로, 이를 방지하기 위해 도 1에 도시된 과전류 검출장치를 통해 듀얼 모터의 과전류를 검출하도록 하였다.

도 1은 종래 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치의 회로 블록 구성도로서, 모터 구동 정보(듀티(Duty))를 포함하고 있는 외부 신호를 입력하는 입력부(1)와, 이 입력부(1)의 외부 신호내 모터 구동 정보에 따라 FET를 구동시키기 위한 FET 구동 제어신호를 출력하고, 후술될 비교부(9)의 출력에 따라 듀얼 모터의 과전류 상태를 판단하여 과전류 상태인 경우 듀얼 모터의 구동을 정지시키도록 제어하는 마이크로 프로세서(2)와, 이 마이크로 프로세서(2)의 FET 구동 제어신호에 따라 FET 구동신호를 출력하는 FET 구동부(3)와, 이 FET 구동부(3)의 FET 구동신호에 따라 온/오프 동작하여 듀얼 모터를 동시에 구동하는 듀얼 모터 구동 소자인 트랜지스터 FET(4)와, 이 FET(4)가 오프 동작하는 경우 듀얼 모터의 연속 동작을 위한 회생전류를 통과시키는 프리휠링 다이오드(5)와, 상기 FET(4)와 프리휠링 다이오드(5)의 동작에 따라 구동되어 자동차 동작에 필요한 구동력을 제공하는 듀얼 모터인 모터1(6) 및 모터2(6')와, 상기 FET(4)의 내부 저항에 흐르는 전류에 의해 발생되는 FET(4)의 양단전압인 검출전압을 검출하는 전압 검출부(7)와, 상기 모터1(6) 및 모터2(6')에 따른 과전류 검출전압을 기준전압으로 설정하는 기준전압 설정부(8)와, 상기 전압 검출부(7)의 검출전압과 상기 기준전압 설정부(8)의 기준전압을 비교하여 검출전압이 기준전압보다 작으면 정상 상태의 하이(High) 출력전압을, 크면 과전류 상태의 로우(Low) 출력전압을 각각 상기 마이크로 프로세서(2)에 출력하는 비교부(9)로 구성된다.

도 2A 및 도 2B는 종래의 과전류 검출장치에 따른 듀얼 모터의 정상 상태 및 과전류 상태시 해당 출력파형을 보인 도면으로서, 이를 참고하여 종래 과전류 검출장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

종래 과전류 검출장치내 마이크로 프로세서(2)가 외부 신호에 포함된 모터 구동 정보를 입력부(1)로부터 입력받아, 이 모터 구동 정보에 따라 FET 구동부(3)를 제어하여 듀얼 모터 구동 소자인 FET(4)를 구동시킨다. FET(4)의 온 동작시에는 모터1(6) 및 모터2(6')에 전원(POWER)이 인가되면서 구동하고, FET(4)의 오프 동작시에는 모터1(6) 및 모터2(6')에서 발생하는 회생전류가 프리휠링 다이오드(5)를 통해 흘러 듀얼 모터인 모터1(6) 및 모터2(6')가 연속적으로 구동한다.

이때, FET(4)는 내부 저항을 갖고 있으며, 모터 구동 정보에 따라 FET(4)의 온 동작이 변화하며, 이 FET(4)의 온 동작으로 인한 전류 변화에 따라 FET(4) 내부 저항 양단에 발생하는 전압이 변화하게 된다.

이후, 비교부(9)내 비교기는 FET(4)의 양단전압을 검출한 전압 검출부(7)의 검출전압과 기준전압 설정부(8)의 기준전압을 비교하여 검출전압이 기준전압보다 작으면 5V의 출력전압을, 크면 0V의 출력전압을 각각 마이크로 프로세서(2)에 출력한다.

그러면, 마이크로 프로세서(2)는 비교부(9)의 출력전압을 확인하여 5V의 하이 출력전압인 경우에는 모터1(6) 및 모터2(6')를 정상 상태로 판단하고, 0V의 로우 출력전압인 경우에는 모터1(6) 및/또는 모터2(6')에 과전류가 흐르는 것으로 판단하여 모터1(6) 및 모터2(6')의 구동을 정지시켜 모터1(6) 및/또는 모터2(6')가 과전류에 의해 소손되는 것을 방지한다.

그러나, 상기와 같은 종래 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 상기 FET의 내부 저항은 FET를 제조할 때마다 조금씩 차이가 발생하고, 동일한 FET라 하더라도 온도에 따라서 FET의 내부 저항이 변화하므로 FET에 흐르는 전류에 의해 발생되는 검출전압의 산포가 커지게 된다.

따라서, 기준전압과의 비교시 정상 상태인 경우에도 검출전압이 기준전압을 초과하여 듀얼 모터가 정지되어 자동차 동작에 필요한 동력을 제공하지 못하게 되는 문제점이 발생한다. 특히 엔진 쿨링 모터의 경우 엔진이 오버히팅(Overheating)되어 자동차가 움직이지 못하게 된다.

그리고, 과전류 발생 조건임에도 불구하고 검출전압이 기준전압보다 낮아 듀얼 모터가 연속적으로 구동되어 큰 전류가 흐르게 되면, 결국 듀얼 모터가 소손되는 경우가 발생하게 된다.

또한, 상기 기준전압 설정부에서 설정되는 과전류 검출을 위한 기준전압을 변경할 수 없어 낮은 전류 모터 구동 조건에서 모터 과전류 현상 발생시에도 검출전압이 기준전압 이하가 되어 듀얼 모터의 과전류 상태를 검출하지 못하여, 결국 듀얼 모터가 소손되고 마는 문제점이 있었다.

특히, 듀얼 모터를 동시에 구동하는 경우, 작은 용량의 한 모터가 구속 상태일 때 큰 용량의 다른 모터의 전류와 합해지므로 큰 모터의 정상 구동 최대 전류보다 낮은 범위에서는 작은 모터의 과전류 상태를 감지할 수 없어, 결국 작은 모터가 소손되고 만다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 자동차용 DC 듀얼 모터의 과전류 상태를 검출함에 있어서, 각각의 사용 모터에 따른 구동 입력 조건별 각 모터의 정상전류와 구속전류 사이의 일정범위를 각각의 과전류 검출 기준전류로 설정하고, 션트저항 및 차동 증폭 회로를 통해 FET에 흐르는 각 모터의 전류를 검출하여 상기 설정된 과전류 검출 기준전류와의 비교를 통해 듀얼 모터의 전체 구동 영역에서 한 개의 모터는 물론 두 개의 모터에 대한 과전류 상태를 보다 정확히 검출함으로써 각각의 모터가 소손되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 한 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치는, 모터 구동 정보(듀티)를 포함하고 있는 외부 구형파 신호를 후술될 마 이크로 프로세서에서 인식 가능한 전위로 변화시켜 입력하는 입력부와, 상기 입력부의 외부 구형파 신호내 모터 구동 정보에 따라 FET를 구동시키기 위한 FET 구동 제어신호를 출력하고, 듀얼 모터의 전체 구동 영역에서 각각의 사용 모터에 따른 구동 입력 조건별 각 모터의 정상전류와 구속전류 사이의 일정범위를 과전류 상태를 판단하기 위한 각각의 과전류 검출 기준전류1,2로 설정하며, 후술될 평활부1,2의 출력 전압에 해당하는 모터 검출전류1,2와 상기 설정된 기준전류1,2를 각각 비교하여 검출전류1이 기준전류1보다 작으면 모터1에 대해 정상 상태로 판단하고 크면 과전류 상태로 판단하며, 검출전류2가 기준전류2보다 작으면 모터2에 대해 정상 상태로 판단하고 크면 과전류 상태로 판단하여 두 개의 모터중 한 개의 모터가 과전류 상태로 판단되면 모터1 및 모터2의 구동을 정지시키도록 제어하는 마이크로 프로세서와, 상기 마이크로 프로세서의 FET 구동 제어신호에 따라 모터1의 구동을 위한 FET 구동신호를 증폭하여 출력하는 FET 구동부1과, 상기 FET 구동부1의 일단에 연결되어 FET 구동부1에 출력되는 마이크로 프로세서의 FET 구동 제어신호에 따라 모터2의 구동을 위한 FET 구동신호를 증폭하여 출력하는 FET 구동부2와, 상기 FET 구동부1,2의 각 FET 구동신호에 따라 온/오프 동작하는 FET1,2와, 상기 FET1,2가 오프 동작하는 경우 각 모터1,2의 연속 동작을 위한 회생전류를 통과시키는 프리휠링 다이오드1,2와, 상기 FET1,2와 프리휠링 다이오드1,2의 동작에 따라 구동되어 자동차 동작에 필요한 구동력을 제공하는 모터1,2와, 상기 FET1,2의 일단에 연결되어 각 FET1,2에 흐르는 모터1,2의 전류를 검출하기 위한 션트저항1,2와, 차동 증폭기를 이용하여 듀얼 모터 구동시 발생하는 모터 용량별 전류에 따라 변화하는 그라운드 전위 영향을 제거하면서 상기 각각의 션트저항1,2를 통해 흐르는 전류에 의해 발생하는 전압을 검출 및 증폭하는 증폭부1,2와, 상기 증폭부1,2에서 증폭된 각각의 전압을 평활시켜 상기 마이크로 프로세서에 출력하는 평활부1,2로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치의 회로 블록 구성도로서, 모터 구동 정보(듀티)를 포함하고 있는 외부 구형파 신호를 후술될 마이크로 프로세서(12)에서 인식 가능한 5V 전위로 변화시켜 입력하는 입력부(11)와, 이 입력부(11)의 외부 구형파 신호내 모터 구동 정보에 따라 FET를 구동시키기 위한 FET 구동 제어신호를 출력하고, 듀얼 모터의 전체 구동 영역에서 각각의 사용 모터에 따른 구동 입력 조건별 각 모터의 정상전류와 구속전류 사이의 일정범위를 과전류 상태를 판단하기 위한 각각의 과전류 검출 기준전류1,2로 설정하며, 후술될 평활부1,2(19,19')의 출력 전압에 해당하는 모터 검출전류1,2와 상기 설정된 기준전류1,2를 각각 비교하여 검출전류1이 기준전류1보다 작으면 모터1에 대해 정상 상태로 판단하고 크면 과전류 상태로 판단하며, 검출전류2가 기준전류2보다 작으면 모터2에 대해 정상 상태로 판단하고 크면 과전류 상태로 판단하여 두 개의 모터중 한 개의 모터라도 구속되어 과전류 상태로 판단되면 모터1 및 모터2의 구동을 정지시키도록 제어하는 마이크로 프로세서(12)와, 이 마이크로 프로세서(12)의 FET 구동 제어신호에 따라 모터1의 구동을 위한 FET 구동신호를 증폭하여 출력하는 FET 구동부1(13)과, 이 FET 구동부1(13)의 FET 구동신호에 따라 온/오프 동작하는 FET1(14)과, 이 FET1(14)이 오프 동작하는 경우 모터1의 연속 동작을 위한 회생전류를 통과시키는 프리휠링 다이오드1(15)과, 상기 FET1(14)과 프리휠링 다이오드1(15)의 동작에 따라 구동되어 자동차 동작에 필요한 구동력을 제공하는 모터1(16)과, 상기 FET1(14)의 일단에 연결되어 FET1(14)에 흐르는 모터1(16)의 전류를 검출하기 위한 션트저항1(17)과, 차동 증폭기(Amp1)를 이용하여 듀얼 모터 구동시 발생하는 모터 용량별 전류에 따라 변화하는 그라운드 전위 영향을 제거하면서 상기 션트저항1(17)을 통해 흐르는 전류에 의해 발생하는 전압을 검출 및 증폭하는 증폭부1(18)과, 이 증폭부1(18)에서 증폭된 전압을 평활시켜 상기 마이크로 프로세서(12)에 출력하는 평활부(19)와, 상기 FET 구동부1(13)의 일단에 연결되어 FET 구동부1(13)에 출력되는 마이크로 프로세서(12)의 FET 구동 제어신호에 따라 모터2의 구동을 위한 FET 구동신호를 증폭하여 출력하는 FET 구동부2(13')와, 이 FET 구동부2(13')의 FET 구동신호에 따라 온/오프 동작하는 FET2(14')와, 이 FET2(14')가 오프 동작하는 경우 모터2의 연속 동작을 위한 회생전류를 통과시키는 프리휠링 다이오드2(15')와, 상기 FET2(14')와 프리휠링 다이오드2(15')의 동작에 따라 구동되어 자동차 동작에 필요한 구동력을 제공하는 모터2(16')와, 상기 FET2(14')의 일단에 연결되어 FET2(14')에 흐르는 모터2(16')의 전류를 검출하기 위한 션트저항2(17')와, 차동 증폭기(Amp2)를 이용하여 듀얼 모터 구동시 발생하는 모터 용량별 전류에 따라 변화하는 그라운드 전위 영향을 제거하면서 상기 션트저항2(17')를 통해 흐르는 전류에 의해 발생하는 전압을 검출 및 증폭하는 증폭부 2(18')와, 이 증폭부2(18')에서 증폭된 전압을 평활시켜 상기 마이크로 프로세서(12)에 출력하는 평활부2(19')로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치는 상기 FET 구동부2(13')가 FET 구동부1(13)의 일단에 연결되어 듀얼 모터인 모터1(16)과 모터2(16')가 동시에 구동되는 상태에서 각각의 모터에 대한 과전류 상태를 검출하고, 그 검출 결과 한 개 또는 두 개의 모터에 대해 과전류 상태가 검출되면 두 개 모터 모두에 대한 구동을 정지시켜 해당 모터의 소손을 방지하도록 하기 위한 것이다.

상기 증폭부1,2(18,18')에서 션트저항1,2(17,17')을 통해 흐르는 전류에 의해 발생되는 전압을 각각 검출할 때 차동 증폭기(Amp1,Amp2)를 이용함에 따라 듀얼 모터 구동시 한 쪽의 모터에 흐르는 전류에 의해 다른 쪽 모터의 전류 검출에 미치는 영향을 제거하여, 즉 용량이 큰 모터에 전류가 흐를 때 작은 모터의 전류 검출에 미치는 영향을 없애 각각의 모터1,2(16,16')를 구동하는 FET1,2(14,14')에 흐르는 전류를 보다 정확히 검출할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치의 동작을 첨부도면을 참고하여 설명하도록 한다.

도 4A 및 도 4B는 본 발명의 과전류 검출장치에 따른 모터1의 정상 상태 및 과전류 상태시 해당 출력파형을 보인 도면이고, 도 5A 및 도 5B는 본 발명의 과전류 검출장치에 따른 모터2의 정상 상태 및 과전류 상태시 해당 출력파형을 보인 도면으로서, 이를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 듀얼 모터중 모터1(16)에 대한 구동 제어 및 과전류 검출동작에 있어서, 입력부(11)는 모터 구동 정보(듀티)가 포함된 외부 구형파 신호(SIGNAL)가 입력되면, 이 외부 구형파 신호를 마이크로 프로세서(12)에서 인식 가능한 5V 전위로 변화시켜 마이크로 프로세서(12)로 출력한다.

그러면, 마이크로 프로세서(12)는 입력부(11)로부터 입력된 외부 구형파 신호의 하이 또는 로우 신호의 시간을 계측하여 모터 구동 정보를 연산한다.

이어, 상기와 같이 연산된 모터 구동 정보(듀티)에 따라 20KHz 주파수로 모터1(16)을 구동시키기 위해 FET 구동부1(13)로 FET 구동 제어신호를 출력한다.

이에 따라, FET 구동부1(13)은 상기 FET 구동 제어신호에 따른 FET 구동신호를 증폭 및 FET1(14)로 출력하여 FET1(14)을 구동시킨다.

상기 FET1(14)의 온 동작시에는 모터1(16)에 전원이 인가되면서 구동하고, FET1(14)의 오프 동작시에는 모터1(16)에서 발생하는 회생전류가 프리휠링 다이오드1(15)을 통해 흘러 모터1(16)이 연속적으로 구동한다.

이때, 모터1(16)의 구동에 필요한 전원을 공급하는 FET1(14)이 온 동작되면 모터1(16)에 흐르는 전류가 FET1(14)과 FET1(14) 아래에 연결된 션트저항1(17)을 통해 흐르게 된다.

따라서, 증폭부1(18)은 차동 증폭기(Amp1)를 통해 모터 용량별 전류에 따라 변화하는 그라운드 전위 영향을 제거하면서 상기 션트저항1(17)을 통해 흐르는 전류에 의해 발생되는 전압을 검출 및 증폭하여 평활부1(19)로 출력한다.

이어, 평활부1(19)은 증폭부1(18)에서 증폭된 전압을 평활시켜 상기 마이크 로 프로세서(12)에 출력한다.

한편, 모터2(16')에 대한 구동 제어 및 과전류 검출동작은, 상기 FET 구동부1(13)의 일단에 연결된 상기 FET 구동부2(13')가 상기 FET 구동부1(13)에 출력되는 마이크로 프로세서(12)의 FET 구동 제어신호를 FET 구동부1(13)로부터 입력받아, 이에 따른 모터2(16')의 구동을 위한 FET 구동신호를 증폭 및 FET2(14')로 출력하여 FET2(14')를 구동시킨다.

그리고, 상기 모터1(16)에 대한 구동 제어 및 과전류 검출 동작과 동일하게 상기 FET2(14')의 온 동작시에는 모터2(16')에 전원이 인가되면서 구동하고, FET2(14')의 오프 동작시에는 모터2(16')에서 발생하는 회생전류가 프리휠링 다이오드2(15')를 통해 흘러 모터2(16')가 연속적으로 구동한다.

이때, 모터2(16')의 구동에 필요한 전원을 공급하는 FET2(14')가 온 동작되면 모터2(16')에 흐르는 전류가 FET2(14')와 FET2(14') 아래에 연결된 션트저항2(17')를 통해 흐르게 된다.

따라서, 증폭부2(18')는 차동 증폭기(Amp2)를 통해 모터 용량별 전류에 따라 변화하는 그라운드 전위 영향을 제거하면서 상기 션트저항2(17')를 통해 흐르는 전류에 의해 발생되는 전압을 검출 및 증폭하여 평활부2(19')로 출력한다.

이어, 평활부2(19')는 증폭부2(18')에서 증폭된 전압을 평활시켜 상기 마이크로 프로세서(12)에 출력한다.

이후, 마이크로 프로세서(12)는 상기 평활부1(19)에서 출력된 아날로그 전압을 입력하여 모터 검출전류1에 해당하는 디지털 데이터로 변환시킨 후, 이 변환된 디지털 데이터, 즉 상기 션트저항1(17) 및 증폭부1(18)에서 검출된 모터1(16)의 검출전류1과 기설정된 과전류 검출 기준전류1를 비교하여 도 4A에 도시된 바와 같이 검출전류1(VSen 전압)이 기준전류1(Vref 전압)보다 작으면 모터1(16)에 대해 정상 상태로 판단하고, 도 4B에 도시된 바와 같이 검출전류1(VSen 전압)이 기준전류1(Vref 전압)보다 크면 모터1(16)에 대해 과전류 상태로 판단한다.

또한, 마이크로 프로세서(12)는 상기 평활부2(19')에서 출력된 아날로그 전압을 입력하여 모터 검출전류2에 해당하는 디지털 데이터로 변환시킨 후, 이 변환된 디지털 데이터, 즉 상기 션트저항2(17') 및 증폭부2(18')에서 검출된 모터2(16')의 검출전류2와 기설정된 과전류 검출 기준전류2를 비교하여 도 5A에 도시된 바와 같이 검출전류2(VSen 전압)가 기준전류2(Vref)보다 작으면 모터2(16')에 대해 정상 상태로 판단하고, 도 5B에 도시된 바와 같이 검출전류2(VSen 전압)가 기준전류2(Vref)보다 크면 모터2(16')에 대해 과전류 상태로 판단한다.

상기와 같이, 마이크로 프로세서(12)는 듀얼 모터에 대하여 개별적으로 모터1(16) 및 모터2(16')에 대한 과전류 상태를 각각 판단하여 두 개의 모터중 한 개의 모터라도 구속되어 과전류 상태가 판단되면 듀얼 모터 구동신호를 오프하여 두 개의 모터 모두 전원을 차단시켜 구동을 정지시킴으로써 구속된 모터가 과전류에 의해 소손되는 것을 방지하도록 한다.

한편, 도 6은 본 발명의 타 실시예에 따른 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치의 회로 블록 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치의 회로 블록 구성과 거의 동일하다. 따라서 그 상세한 설명은 생략하도록 한다. 다만, FET 구동부2(13")가 도 3에 도시된 바와 같이 FET 구동부1(13)의 일단에 연결되지 않고 상기 마이크로 프로세서(12)로부터 직접 FET 구동 제어신호를 입력받도록 구성되어 있다.

즉, 상기와 같이 구성된 본 발명의 타 실시예에 따른 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치는 마이크로 프로세서(12)에서 FET 구동부1(13)과 FET 구동부2(13")로 개별적인 FET 구동 제어신호의 출력이 가능하므로, 듀얼 모터 구동시 각 모터에 대한 과전류 상태를 검출하여 그 결과 한 개의 모터에 과전류 상태가 발생하더라도 다른 모터가 정상 상태라면 그 정상 상태의 다른 모터를 구동시켜 줌으로써 최소한의 필요로 하는 동력을 제공할 수 있도록 한다.

한편, 상기 마이크로 프로세서(12)가 듀얼 모터의 전체 구동 영역에서 각각의 사용 모터에 따른 구동 입력 조건별 각 모터의 정상전류와 구속전류를 연산하고, 이 연산된 정상전류와 구속전류로부터 각각의 과전류 검출 기준전류를 설정하는 과정과 듀얼 모터의 상태를 검출하는 과정을 도 7A, 7B 및 도 8을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 7A는 마이크로 프로세서(12)에서 과전류 검출 기준전류1을 설정하기 위해 모터 구동 입력 듀티가 55%일 때의 모터1의 정상전류, 구속전류, 과전류 검출 기준전류1의 각 파형을 보인 도면이고, 도 7B는 마이크로 프로세서(12)에서 과전류 검출 기준전류2를 설정하기 위해 모터 구동 입력 듀티가 55%일 때의 모터2의 정상전류, 구속전류, 과전류 검출 기준전류2의 각 파형을 보인 도면이며, 도 8은 마이크로 프로세서(12)에서 수행되는 과전류 검출 기준전류1,2 설정동작과 모터1,2의 과전류 검출동작을 보인 흐름도이다.

먼저, 마이크로 프로세서(12)는 모터 구동 정보가 포함된 외부 구형파 신호를 입력부(11)로부터 입력받아, 이 외부 구형파 신호로부터 모터 구동 정보를 연산하고(S1), 이 연산된 모터 구동 정보에 따라 FET 구동부1,2(13,13') 및 FET1,2(14,14')를 구동시켜 모터1,2(16,16')를 구동시키기 위한 모터 구동신호, 즉 FET 구동 제어신호 및 FET 구동신호를 출력한다(S2).

이어, 모터1,2(16,16')에 인가되는 전압과 주위 온도를 측정한다(S3). 즉, 모터 전류는 모터에 인가되는 전압 및 온도에 따라 변동되므로, 듀얼 모터의 정상전류 및 구속전류 연산시 듀얼 모터 인가 전압 및 온도에 따른 변화량을 추가 및 보정하여 듀얼 모터 구동 입력 조건에 따라 듀얼 모터에 흐르는 정상전류와 구속전류를 연산함으로써 듀얼 모터에 흐르는 전류를 정확히 알 수 있도록 하고, 이후 검출전류와 과전류 검출 기준전류와의 비교 판단시에도 과전류 상태를 정확히 검출할 수 있도록 한다.

계속해서, 마이크로 프로세서(12)는 증폭부1,2(18,18') 및 평활부1,2(19,19')를 통해 모터1,2(16,16')와 FET1,2(14,14')에 흐르는 전류에 의해 션트저항1,2(17,17')에 발생되는 전압을 입력 및 디지털 데이터로 변환시켜 모터1,2(16,16')의 검출전류1,2를 측정한다(S4).

그리고 나서, 듀얼 모터 구동 입력 조건에 해당하는 모터1,2(16,16')의 정상전류를 연산하는데, 상기 단계(S3)에서 측정된 듀얼 모터 인가 전압 및 온도에 따른 변화량을 추가 및 보정하여 모터1,2(16,16')의 정상전류를 연산한다(S5).

또한, 듀얼 모터 구동 입력 조건에 해당하는 모터1,2(16.16')의 구속전류를 연산하는데, 상기 단계(S3)에서 측정된 듀얼 모터 인가 전압 및 온도에 따른 변화량을 추가 및 보정하여 모터1,2(16,16')의 구속전류를 연산한다(S6).

이어, 마이크로 프로세서(12)는 도 7A 및 7B에 도시된 바와 같이 상기 단계(S5)에서 연산된 모터1,2(16,16')의 정상전류와 상기 단계(S6)에서 연산된 모터1,2(16,16')의 구속전류 사이의 일정범위를 과전류 상태를 판단하기 위한 각 모터의 과전류 검출 기준전류1,2로 설정한다(S7).

즉, 듀얼 모터의 전체 구동 영역에서 사용 듀얼 모터에 따른 구동 입력 조건별 각 모터의 개별 정상전류와 개별 구속전류를 연산하고, 이 연산된 정상전류와 구속전류 사이의 일정범위, 예를 들면 정상전류와 구속전류 사이의 중간값을 과전류 검출 기준전류로 설정함으로써 모든 듀얼 모터의 구동 입력 조건에 대해 과전류 검출 기준전류의 변경이 가능함에 따라 결국 듀얼 모터의 과전류 상태를 보다 정확히 검출할 수 있게 되는 것이다.

이후, 마이크로 프로세서(12)는 상기 단계(S4)에서 측정된 모터1,2(16,16')의 검출전류1,2와 상기 단계(S7)에서 설정된 과전류 검출 기준전류1,2를 각각 비교하게 되는데, 즉 모터1(16)의 검출전류1과 과전류 검출 기준전류1을 먼저 비교하여(S8), 검출전류1이 기준전류1보다 크면 모터1(16)에 대해 과전류 상태로 판단하여 일정 시간(15초) 동안 모터1,2(16,16') 모두 구동을 정지시키도록 하고(S9,S10), 검출전류1이 기준전류1보다 작으면 모터1(16)에 대해 정상 상태로 판단하고 다음으로 모터2(16')의 검출전류2와 과전류 검출 기준전류2를 비교한다(S11).

상기 단계(S11)의 비교 결과, 모터2(16')의 검출전류2가 과전류 검출 기준전류2보다 작으면 모터2(16') 역시 정상 상태로 판단하여 모터1,2(16,16')를 정상적으로 구동시키고, 모터2(16')의 검출전류2가 과전류 검출 기준전류2보다 크면 모터2(16')에 대해 과전류 상태로 판단하여 일정 시간(15초) 동안 모터1,2(16,16') 모두 구동을 정지시키도록 한다(S9,S10).

상기와 같이 본 발명에서는 모든 모터의 구동 입력 조건에 대하여 듀얼 모터의 개별 정상전류와 개별 구속전류가 존재하므로 듀얼 모터 구동시 한 개의 모터 또는 두 개의 모터 모두 과전류 조건이 발생하는 경우에 이를 마이크로 프로세서에서 검출함으로써 과전류에 의한 듀얼 모터의 소손을 방지하고, 듀얼 모터를 안정된 상태로 구동시킬 수 있게 되는 것이다.

이상, 상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 자동차용 DC 듀얼 모터의 과전류 상태를 검출함에 있어서, 각각의 사용 모터에 따른 구동 입력 조건별 각 모터의 정상전류와 구속전류 사이의 일정범위를 각각의 과전류 검출 기준전류로 설정하고, 션트저항 및 차동 증폭 회로를 통해 FET에 흐르는 각 모터의 전류를 검출하여 상기 설정된 과전류 검출 기준전류와의 비교를 통해 듀얼 모터의 전체 구동 영역에서 한 개의 모터는 물론 두 개의 모터에 대한 과전류 상태를 보다 정확히 검출함으로써 각각의 모터가 소손되는 것을 미연에 방지할 수 있게 되는 있게 되는 효과가 있다.

즉, 듀얼 모터의 전체 구동 영역에서 사용 듀얼 모터에 따른 구동 입력 조건별 각 모터의 개별 정상전류와 개별 구속전류를 연산하고, 이 연산된 정상전류와 구속전류 사이의 일정범위, 예를 들면 정상전류와 구속전류 사이의 중간값을 과전류 검출 기준전류로 설정함으로써 모든 듀얼 모터의 구동 입력 조건에 대해 과전류 검출 기준전류의 변경이 가능함에 따라 듀얼 모터 구동시 한 개의 모터 또는 두 개의 모터 모두 과전류 조건이 발생하는 경우에도 이를 정확하게 검출하여 과전류에 의한 듀얼 모터의 소손을 방지하고, 듀얼 모터를 보다 안정된 상태로 구동시킬 수 있게 되는 것이다.

Claims

모터 구동 정보(듀티)를 포함하고 있는 외부 구형파 신호를 후술될 마이크로 프로세서에서 인식 가능한 전위로 변화시켜 입력하는 입력부와,

상기 입력부의 외부 구형파 신호내 모터 구동 정보에 따라 FET를 구동시키기 위한 FET 구동 제어신호를 출력하고, 듀얼 모터의 전체 구동 영역에서 각각의 사용 모터에 따른 구동 입력 조건별 각 모터의 정상전류와 구속전류 사이의 일정범위를 과전류 상태를 판단하기 위한 각각의 과전류 검출 기준전류1,2로 설정하며, 후술될 평활부1,2의 출력 전압에 해당하는 모터 검출전류1,2와 상기 설정된 기준전류1,2를 각각 비교하여 검출전류1이 기준전류1보다 작으면 모터1에 대해 정상 상태로 판단하고 크면 과전류 상태로 판단하며, 검출전류2가 기준전류2보다 작으면 모터2에 대해 정상 상태로 판단하고 크면 과전류 상태로 판단하여 두 개의 모터중 한 개의 모터가 과전류 상태로 판단되면 모터1 및 모터2의 구동을 정지시키도록 제어하는 마이크로 프로세서와,

상기 마이크로 프로세서의 FET 구동 제어신호에 따라 모터1의 구동을 위한 FET 구동신호를 증폭하여 출력하는 FET 구동부1과,

상기 FET 구동부1의 일단에 연결되어 FET 구동부1에 출력되는 마이크로 프로세서의 FET 구동 제어신호에 따라 모터2의 구동을 위한 FET 구동신호를 증폭하여 출력하는 FET 구동부2와,

상기 FET 구동부1,2의 각 FET 구동신호에 따라 온/오프 동작하는 FET1,2와,

상기 FET1,2가 오프 동작하는 경우 각 모터1,2의 연속 동작을 위한 회생전류를 통과시키는 프리휠링 다이오드1,2와,

상기 FET1,2와 프리휠링 다이오드1,2의 동작에 따라 구동되어 자동차 동작에 필요한 구동력을 제공하는 모터1,2와,

상기 FET1,2의 일단에 연결되어 각 FET1,2에 흐르는 모터1,2의 전류를 검출하기 위한 션트저항1,2와,

차동 증폭기를 이용하여 듀얼 모터 구동시 발생하는 모터 용량별 전류에 따라 변화하는 그라운드 전위 영향을 제거하면서 상기 각각의 션트저항1,2를 통해 흐르는 전류에 의해 발생하는 전압을 검출 및 증폭하는 증폭부1,2와,

상기 증폭부1,2에서 증폭된 각각의 전압을 평활시켜 상기 마이크로 프로세서에 출력하는 평활부1,2로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치.
제 1 항에 있어서,

상기 FET 구동부2가 상기 마이크로 프로세서로부터 직접 모터2의 구동을 위한 FET 구동 제어신호를 입력받도록 구성되어 있어, 듀얼 모터 구동시 각 모터에 대한 과전류 상태의 검출 결과에 따라 각 모터에 대한 구동 제어가 개별적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치.
제 1 항에 있어서,

상기 마이크로 프로세서에서 상기 모터1,2에 인가되는 전압과 온도를 측정하고, 이 측정된 모터 인가 전압 및 온도에 따른 변화량을 추가 및 보정하여 모터1,2의 정상전류와 구속전류를 각각 연산하는 것을 특징으로 하는 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 마이크로 프로세서에서 상기 연산된 모터1,2의 정상전류와 구속전류 사이의 중간값을 각각의 과전류 검출 기준전류1,2로 설정하는 것을 특징으로 하는 자동차용 듀얼 모터의 과전류 검출장치.