KR20100066119A - 모터 제어 시스템 - Google Patents

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KR20100066119A
KR20100066119A KR1020080124782A KR20080124782A KR20100066119A KR 20100066119 A KR20100066119 A KR 20100066119A KR 1020080124782 A KR1020080124782 A KR 1020080124782A KR 20080124782 A KR20080124782 A KR 20080124782A KR 20100066119 A KR20100066119 A KR 20100066119A
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오희석
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 모터 제어 시스템은, 모터가 포함된 모터 구동부를 구동시키기 위한 모터 프리 드라이버; 상기 모터에 연결 접속된 션트 저항의 양 단자에 걸리는 전압을 이용하여 모터 전류를 검출하기 위한 모터 전류 검출 회로; 상기 검출된 모터 전류에 따라, 상기 모터 프리 드라이버를 제어하기 위한 펄스폭변조(PWM) 신호를 출력하는 모터 컨트롤 유니트; 및 상기 모터에 흐르는 과전류를 검출하여, 즉시 모터를 중지시키기 위한 과전류 검출 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 모터 구동시, 배터리 쇼트 또는 그라운드 쇼트 등이 발생하여, 모터에 과전류가 흐르게 되면, 과전류 검출 회로에서, 이를 하드웨어적으로 신속하게 검출한 후, 모터 구동을 즉각 중지시킴으로써, 과전류 검출에 소요되는 시간 지연으로 인해, 모터 및 모터 구동부의 FET 등이 소손되는 것을 효율적으로 예방할 수 있게 된다.
모터 제어 시스템, 모터 컨트롤 유니트, 과전류 검출 회로, 하드웨어, 비교기

Description

모터 제어 시스템 {Motor control system}
본 발명은, 차량용 모터 컨트롤 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터에 과전류가 발생하여, 모터 및 모터 구동부의 FET 등이 소손되는 것을 방지할 수 있도록 하기 위한 모터 제어 시스템에 관한 것이다.
도 1은, 종래의 모터 제어 시스템을 도시한 것으로, 예를 들어, 상기 모터 제어 시스템에는, 모터 컨트롤 유니트(MCU: Motor Control Unit)(10)와, 모터 프리 드라이버(Motor Pre-driver)(11)와, 모터 전류 검출 회로(12)와, 모터 구동부(13)가 포함 구성된다.
한편, 상기 모터 구동부(13)에 포함된 모터에는, 션트 저항(Rs)이 연결 설치되는 데, 상기 션트 저항의 양 단자에 걸치는 전압은, 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이 구성되는 모터 전류 검출 회로(12)로 인가된다.
또한, 상기 모터 전류 검출 회로(12)에서는, 상기 검출된 전압을 이용하여, 모터에 흐르는 전류를 추정한 후, 상기 추정된 전류를, 상기 모터 컨트롤 유니 트(12)로 출력하게 된다.
그리고, 상기 모터 컨트롤 유니트(12)에서는, 상기 추정된 전류가, 소정의 목표 전류 값이 되도록, 펄스폭변조(PWM) 신호를 출력하여, 상기 모터 프리 드라이버(11)를 동작 제어하게 된다.
예를 들어, 상기 모터에, 배터리 쇼트(Battery Short) 또는 그라운드 쇼트(Ground Short) 등이 발생하여, 과전류가 흐르는 경우, 모터 구동을 위한 파워 FET에 과전류가 흘러 들어가게 된다.
한편, 상기 모터 전류 검출 회로(12)에 의해 검출되는 전압(VCM)은, 상기 모터 컨트롤 유니트(MCU)에 의해, A/D 변환되며, 상기 A/D 변환된 값에 의해 과전류라고 판별되면, 상기 모터 구동부의 FET 구동을 위한 펄스폭변조(PWM) 신호의 출력을 오프(OFF)하도록 소프트웨어(S/W)적으로 구현되어 있다.
그러나, 상기 모터 구동부(13)에, 배터리 쇼트 또는 그라운드 쇼트가 발생하여, 과전류가 흐르는 경우, 도 3에 도시한 바와 같이, 모터 구동을 위한 파워 FET에 과전류가 흘러 들어가게 되는 데, 이를 검출하기 위해서는, 상기 션트 저항을 이용하여 전압을 검출한 후, 상기 검출된 전압에 의해 모터 컨트롤 유니트가 과전류를 판단해야만 하기 때문에, 과전류 검출에 약 10ms의 시간이 소요되므로 모터 구동을 위한 파워 FET와 모터 등이, 과전류로 인해 소손되는 문제점이 발생하게 된다.
본 발명은, 하드웨어적으로 과전류를 신속하게 검출하여, 모터 구동을 즉각적으로 중지시킬 수 있는 과전류 검출 회로를 추가 설치함으로써, 과전류로 인해 모터와 모터 구동 FET 등이 소손되는 것을 방지할 수 있도록 하기 위한 모터 제어 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 모터 제어 시스템은, 모터가 포함된 모터 구동부를 구동시키기 위한 모터 프리 드라이버; 상기 모터에 연결 접속된 션트 저항의 양 단자에 걸리는 전압을 이용하여 모터 전류를 검출하기 위한 모터 전류 검출 회로; 상기 검출된 모터 전류에 따라, 상기 모터 프리 드라이버를 제어하기 위한 펄스폭변조(PWM) 신호를 출력하는 모터 컨트롤 유니트; 및 상기 모터에 흐르는 과전류를 검출하여, 즉시 모터를 중지시키기 위한 과전류 검출 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 모터 컨트롤 유니트는, 상기 모터 프리 드라이를 소프트웨어적으로 제어하는 반면, 상기 과전류 검출 회로는, 상기 모터 구동을 하드웨어적으로 즉각 중지시키는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 과전류 검출 회로에는, 상기 모터 전류 검출 회로에서 출력되는 신호와, 상기 모터 컨트롤 유니트에서 출력되는 기준 신호를 비교하는 비교기가 포함 구성되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 비교기의 출력 신호는, 과전류시, 모터의 FET를 오프(Off)시켜, 모터 구동을 즉각 중지시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 모터 구동시, 배터리 쇼트 또는 그라운드 쇼트 등이 발생하여, 모터에 과전류가 흐르게 되면, 과전류 검출 회로에서, 이를 하드웨어적으로 신속하게 검출한 후, 모터 구동을 즉각 중지시킴으로써, 과전류 검출에 소요되는 시간 지연으로 인해, 모터 및 모터 FET 등이 소손되는 것을 효율적으로 예방할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 모터 제어 시스템에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는, 본 발명에 따른 모터 제어 시스템에 대한 실시예의 구성을 도시한 것으로, 예를 들어, 상기 모터 제어 시스템에는, 모터 컨트롤 유니트(MCU)(10)와, 모터 프리 드라이버(11)와, 모터 전류 검출 회로(12)와, 모터 구동부(13) 등이 포함 구성됨과 아울러, 하드웨어의 과전류 검출 회로(14)가 추가로 포함 구성된다.
그리고, 상기 모터에는, 션트 저항(Rs)이 연결 설치되며, 상기 션트 저항의 양 단자에 걸치는 전압은, 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이 구성되는 모터 전류 검출 회로(12)로 인가된다.
또한, 상기 모터 전류 검출 회로(12)에서는, 상기 검출된 전압을 이용하여, 모터에 흐르는 전류를 추정한 후, 상기 추정된 전류를, 상기 모터 컨트롤 유니트(12)로 출력하게 된다.
그리고, 상기 모터 컨트롤 유니트(12)에서는, 상기 추정된 전류가, 소정의 목표 전류 값이 되도록, 상기 모터 프리 드라이버(11)를 동작 제어하게 되는 데, 예를 들어, 상기 모터에, 배터리 쇼트 또는 그라운드 쇼트 등이 발생하는 경우, 상기 모터 구동부의 모터와 파워 FET에 과전류가 흘러 들어가게 된다.
한편, 상기 모터 전류 검출 회로(12)에 의해 검출되는 전압(VCM)은, 상기 모터 컨트롤 유니트(MCU)에 의해, A/D 변환되며, 상기 A/D 변환된 값에 의해 과전류라고 판별되는 경우, 상기 FET 구동을 위한 펄스폭변조(PWM) 신호의 출력을 오프(OFF)하도록 소프트웨어(S/W)적으로 구현되어 있다.
그러나, 상기 모터에, 배터리 쇼트 또는 그라운드 쇼트가 발생하여, 모터 구동을 위한 파워 FET에 과전류가 흘러 들어가는 경우, 도 5에 도시한 바와 같이 구성되는 과전류 검출 회로(14)에서는, 상기와 같이 과전류를 하드웨어적으로 신속하게 검출하고, 그 즉시 모터 프리 드라이버로 인가되는 펄스폭변조(PWM)신호의 입력을 차단하여, 모터의 구동을 즉각 중지시키게 된다.
예를 들어, 모터 동작(Q1, Q4 PWM ON) 중인 상태에서, 배터리 쇼트 등이 발생하거나, 또는 모터 제어기의 고장, 또는 와이어링 하네스 쇼트 등으로 인해, 모터에 과전류가 흐를 경우, 상기 과전류 검출 회로(14)에서는, 하드웨어적으로 과전류를 신속하게 검출한 후, 그 즉시 모터 구동을 중지시킴으로써, 모터와 모터 FET 등을 보호하게 된다.
즉, 상기 모터 컨트롤 유니트(MCU)는, 모터 구동을 위해 펄스폭변조(PWM) 신호를 모터 프리 드라이버로 인가하고, 상기 모터 프리 드라이버는, 상기 모터 구동부를 구동시키기 위한 전압의 형태로 변환하여, 상기 모터 구동부의 FET에, 전압 형태로 변환된 PWM을 인가하여, 모터에 흐르는 전압을 조정하게 된다.
이때, 상기 모터 구동부의 FET Q1 및 Q4에 PWM이 인가된 상태로 모터가 동작하던 도중, 모터 내부 코어의 쇼트나, 모터 단자에 배터리 쇼트가 발생하여 과전류가 흐를 경우, 상기 FET(Q4)에 수백 암페어의 과전루가 흘러들어 가게 된다.
이에 따라, 상기 과전류는 모터와 FET(Q4)에 흐르게 되고, 이는 션트 저항을 거쳐 전압의 형태로 변형되는 데, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 과전류 검출 회로에 포함된 비교기(Comp)에서는, 미리 설정된 기준 전류 값(I_lim) 이상의 전류가 들어오면, 일정한 히스테리시스를 가지고 기준 전류 값(I_lim) 이상인 지 또는 이하인 지를 판별하게 된다.
그리고, 상기 기준 전류 값 이상인 경우, FET를 턴 온(Turn on)시킴으로써 모터에 인가된 PWM 신호를 O[v] 레벨로 OFF 하게 되며, 상기 PWM 신호가 OFF됨으로써, 사아기 FET(Q4)가 OFF되어 모터 및 FET에 인가되던 전류가 즉각 차단되어 과전류로부터, 모터와 모터 구동을 위한 FET를 하드웨어적으로 신속하게 보호할 수 있게 된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
도 1은 종래의 모터 제어 시스템에 대한 구성을 도시한 도면,
도 2는 종래의 모터 전류 검출 회로에 대한 구성을 도시한 도면,
도 3은 종래의 모터 구동부를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 모터 제어 시스템에 대한 구성을 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 과전류 검출 회로에 대한 구성을도시한 도면이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 모터 컨트롤 유니트 11 : 모터 프리 드라이버
12 : 모터 전류 검출 회로 13 : 모터 구동부
14 : 과전류 검출 회로

Claims (4)

  1. 모터가 포함된 구동부를 구동시키기 위한 모터 프리 드라이버;
    상기 모터에 연결 접속된 션트 저항의 양 단자에 걸리는 전압을 이용하여 모터 전류를 검출하기 위한 모터 전류 검출 회로;
    상기 검출된 모터 전류에 따라, 상기 모터 프리 드라이버를 제어하기 위한 펄스폭변조(PWM) 신호를 출력하는 모터 컨트롤 유니트; 및
    상기 모터에 흐르는 과전류를 검출하여, 즉시 모터를 중지시키기 위한 과전류 검출 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 모터 컨트롤 유니트는, 상기 모터 프리 드라이를 소프트웨어적으로 제어하는 반면, 상기 과전류 검출 회로는, 상기 모터 구동을 하드웨어적으로 즉각 중지시키는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 과전류 검출 회로에는, 상기 모터 전류 검출 회로에서 출력되는 신호와, 상기 모터 컨트롤 유니트에서 출력되는 기준 신호를 비교하는 비교기가 포함 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 비교기의 출력 신호는, 과전류시, 모터의 FET를 오프(Off)시켜, 모터 구동을 즉각 중지시키는 것을 특징으로 하는 모터 제어 시스템.
KR1020080124782A 2008-12-09 2008-12-09 모터 제어 시스템 KR20100066119A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103166185A (zh) * 2011-12-09 2013-06-19 现代自动车株式会社 脉宽调制控制器
KR101339205B1 (ko) * 2012-12-27 2013-12-09 기아자동차 주식회사 하이브리드 차량의 오일 펌프 제어 유닛의 과전류 진단 방법 및 시스템

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103166185A (zh) * 2011-12-09 2013-06-19 现代自动车株式会社 脉宽调制控制器
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