KR20120057860A - 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 연료펌프용 모터에 구동전원을 인가하는 전원공급부, 상기 모터의 입출력측 전압 및 전류를 감지하는 전압전류감지수단, 상기 구동전원을 스위칭하여 상기 모터를 구동하는 모터 구동부의 온도를 감지하는 온도감지부, 상기 모터의 구동에 의해 펌핑된 연료압력을 감지하는 연료압력 감지부, 상기 전압전류감지수단과 온도감지부 및 연료압력 감지부의 감지신호에 기초하여 상기 모터의 고장진단을 수행하는 중앙처리장치 및 상기 모터의 고장발생시 차량의 메인 제어부와 CAN 통신을 수행하여 고장진단정보를 송신하는 CAN 통신부를 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법을 이용하는 것에 의해, 본 발명은 모터 구속, 그라운드 단락, 전원 단락, 개방, 고전압, 저전압, 고온, CAN 타임아웃, CAN 버스 오프 및 연료압력 이상상태와 같은 다양한 조건의 고장진단을 수행하고, 고장진단시 진단된 정보를 CAN 통신을 통해 타 제어장치로 신속하게 통지하여 공유함으로써 연료펌프용 모터를 안전하고 정밀하게 제어할 수 있다.

Description

모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법{APPARATUS FOR MOTOR DRIVE CONTROL AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료펌프용 모터의 구동을 제어하는 제어장치의 고장진단을 수행하고 고장발생시 차량의 다른 제어장치로 전달하는 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 가스를 연료로 사용하는 자동차에서 연료탱크에 저장되어 있는 가스 연료를 연료펌프를 이용하여 엔진에 공급하였다.

즉, 종래의 연료펌프 제어장치는 자동차의 속도 등을 고려하여 연료펌프의 회전속도를 제어함으로써 엔진에 공급되는 가스의 양을 조절한다.

본 출원인은 대한민국 특허등록번호 제10-885683호(2009년 2월 26일 공고, 이하 '특허문헌 1'이라 함) 및 제10-0894657호(2009년 4월 24일 공고, 이하 '특허문헌 2'라 함)에 브러시형 직류 모터 구동 제어장치를 개시하여 등록받은 바 있다.

특허문헌 1은 역기전력을 이용해 브러시형 직류 모터의 알피엠(rpm)을 측정하여 연료펌프에 공급하는 유량을 일정하게 유지하고, 브러시형 직류 모터의 이상상태 여부를 진단하여 그에 따라 경보음 등으로 사용자에게 알려준다.

특허문헌 2는 브러시형 직류 모터에 공급되는 전류 또는 역기전력을 이용하여 브러시형 직류 모터의 알피엠을 측정하고, 이를 통해 브러시형 직류 모터에 공급되는 전압을 가변 제어하여 설정 속도를 유지한다.

한편, 특허문헌 1에는 모터 구동을 제어하는 기능과 함께 과전류 검출 유무와 모터의 회전수를 이용해 모터의 고장 여부를 판단하는 기능을 제공하고 있지만, 모터의 기계적인 정지상태, 모터에 전원을 공급하는 (+)단자나 (-)단자의 단락 여부, 단자의 개방 여부 등을 다양한 모터의 이상 발생을 진단하기에는 한계가 있었다.

일반적으로 차량에는 제어수단으로서 엔진 제어 유닛(Engine Control Unit, 이하 'ECU'라 함), 모터 제어 유닛(Motor Control Unit, 이하 'MCU'라 함), 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit, 이하 'TCU'라 함) 등을 구비한다.

하지만, 특허문헌 1 및 특허문헌 2는 차량의 TCU와 중앙처리장치 사이에서 하드 와이어로 구비되는 TCU 연결선를 이용한 PWM 제어신호의 송수신 기능만을 제공함에 따라, 상기한 타 제어장치들과의 통신기능을 제공하지 않아 오일펌프용 모터의 이상 발생을 진단하더라도 이를 타 제어장치로 전달할 수 있는 방법이 없었다.

또한 특허문헌 1 및 특허문헌 2가 적용된 차량에서는 연료구동 제어장치에서 연료압력을 감지하고 감지된 연료압력에 따라 연료장치를 제어함에 따라 연료펌프용 모터의 정밀한 제어를 수행할 수 없는 문제점이 있었다.

대한민국 특허등록번호 제10-885683호(2009년 2월 26일 공고) 대한민국 특허등록번호 제10-0894657호(2009년 4월 24일 공고)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 연료펌프용 모터의 입출력 전압 및 전류를 감지하여 고장진단을 수행하는 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 연료펌프로부터 펌핑된 연료압력을 직접 감지하고 감지된 연료압력에 기초하여 연료펌프의 이상 여부를 진단하는 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 연료펌프 및 모터의 고장 발생 여부를 진단하고 고장 발생시 차량의 타 제어장치로 전달하는 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 연료펌프용 모터에 구동전원을 인가하는 전원공급부, 상기 모터의 입출력측 전압 및 전류를 감지하는 전압전류감지수단, 상기 구동전원을 스위칭하여 상기 모터를 구동하는 모터 구동부의 온도를 감지하는 온도감지부, 상기 모터의 구동에 의해 펌핑된 연료압력을 감지하는 연료압력 감지부, 상기 전압전류감지수단과 온도감지부 및 연료압력 감지부의 감지신호에 기초하여 상기 모터의 고장진단을 수행하는 중앙처리장치 및 상기 모터의 고장발생시 차량의 메인 제어부와 CAN 통신을 수행하여 고장진단정보를 송신하는 CAN 통신부를 포함한다.

상기 전압전류감지수단은 상기 구동전원을 공급받는 모터의 입력측 전압 및 전류를 각각 감지하는 제 1전압감지부와 제 1전류감지부, 상기 모터의 출력측 전압 및 전류를 각각 감지하는 제 2전압감지부와 제 2전류감지부 및 상기 모터의 온/오프 구동시 발생하는 높은 서지 전압을 흡수하여 내부회로를 보호하는 보호회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전원공급부를 통해 입력된 전류는 상기 제 1전압감지부, 보호회로, 제 1전류감지부를 거쳐 상기 모터로 입력되고, 상기 제 2전류감지부, 보호회로, 제 2전압감지부 및 모터 구동부를 거쳐 기저전위라인으로 접지되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 연료펌프에 구비된 모터의 구동을 제어하는 제어방법에 있어서, (a) 상기 모터의 입력측과 출력측의 전압 및 전류를 감지하는 단계, (b) 상기 모터를 구동하는 모터 구동부의 온도를 감지하는 단계, (c) 상기 연료펌프에 의해 펌핑되어 엔진으로 공급되는 연료라인의 연료압력을 감지하는 단계, (d) 상기 제 (a)단계 내지 제 (c)단계에서 감지된 신호에 기초하여 상기 연료펌프용 모터의 고장진단을 수행하는 단계 및 (e) 상기 모터의 고장 발생시 상기 제 (d)단계에서 진단된 고장진단정보를 CAN 통신을 통해 메인 제어부로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (d)단계는 (d1) 상기 제 (a)단계에서 상기 모터의 입력측에서 감지된 제 1감지전류와 상기 모터의 출력측에서 감지된 제2감지전류를 미리 설정된 한계전류와 비교하는 단계, (d2) 상기 제 1 및 제 2감지전류가 상기 한계전류보다 크면, 상기 모터의 구속 상태로 판단하는 단계, (d3) 상기 제 1감지전류가 상기 한계전류보다 크고 상기 제 2감지전류가 상기 한계전류보다 작으면, 상기 모터의 그라운드 단락 상태로 판단하는 단계 및 (d4) 상기 제 1감지전류가 상기 한계전류보다 작고 상기 제 2감지전류가 상기 한계전류보다 크면, 상기 모터의 전원 단락 상태로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 (e) 상기 제 (d)단계에서 상기 모터의 구속, 그라운드 단락 또는 전원 단락 상태로 판단된 경우, 상기 모터의 구동을 제어하는 PWM 제어신호의 듀티값을 미리 설정된 시간 동안 반복적으로 상승, 하강 제어하는 단계와 (f) 상기 제 (e)단계의 듀티값 제어에 의해 상기 제 1 및 제 2감지전류가 상기 한계전류보다 작아지면 정상 상태로 회복된 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (d)단계는 (d5) 상기 제 (a)단계에서 상기 모터의 입력측에서 감지된 제 1감지전압과 상기 모터의 출력측에서 감지된 제 2감지전압을 비교하고, 상기 제 1감지전압이 상기 제 2감지전압보다 크면 상기 모터의 개방 상태로 판단하는 단계, (d6) 상기 제 1감지전압과 미리 설정된 기준전압범위를 비교하고 상기 제 1감지전압이 상기 기준전압범위를 초과하면 고전압 상태로 판단하는 단계 및 (d7) 상기 제 (d6)단계의 비교결과, 상기 제 1감지전압이 기준전압범위 미만이면 저전압 상태로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 (g) 상기 제 (d6)단계에서 고전압 상태로 판단되면, 상기 PWM 제어신호의 듀티값을 (미리 설정된 기준전압/제 1감지전압)*100%로 계산하고, 계산된 듀티값의 PWM 제어신호를 모터 구동부로 전달하여 상기 모터에 공급되는 전압을 상기 기준전압으로 일정하게 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (d6)단계와 제 (d7)단계에서 고전압 또는 저전압 상태로 판단된 이후에 상기 제 1감지전압이 기준전압범위 이내이면, 정상 상태로 회복된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (d)단계는 (d8) 상기 제 (b)단계에서 감지된 감지온도가 미리 설정된 한계온도 이상이면 상기 모터 구동부의 고온 상태로 판단하는 단계와 (d9) 상기 제 (c)단계에서 감지된 연료압력이 미리 설정된 기준압력범위를 일정시간 이상 초과하거나 미만이면 연료압력 이상 상태로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 (d8)단계에서 고온 상태로 판단한 이후에 상기 PWM 제어신호의 듀티값을 100%로 고정하고, 상기 감지온도가 상기 한계온도보다 낮으면 정상 상태로 회복된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 (h) 상기 CAN 통신을 수행하는 통신라인의 연결이 해제되면 CAN 버스 오프 상태로 판단하는 단계와 (i) 상기 CAN 통신을 통해 송수신되는 메시지 송수신 주기가 미리 설정된 기준주기를 초과하면 CAN 타임 아웃 상태로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 CAN 버스 오프 상태 또는 CAN 버스 아웃 상태로 판단되면, 연결선을 통해 전달되는 상기 메인 제어부의 제어신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 모터 구속, 그라운드 단락, 전원 단락, 개방, 고전압, 저전압, 고온, CAN 타임아웃, CAN 버스 오프 및 연료압력 이상상태와 같은 다양한 조건의 고장진단을 수행하고, 고장진단시 진단된 정보를 CAN 통신을 통해 타 제어장치로 신속하게 통지하여 공유함으로써 연료펌프용 모터를 안전하고 정밀하게 제어할 수 있다.

특히, 본 발명은 메인 제어부로부터 직접 연료펌프의 연료압력제어신호를 받는 종래기술과 달리, 메인 제어부로부터 목표압력을 수신하고 연료압력 감지부를 이용해 연료라인으로부터 직접 감지된 연료압력에 따라 연료펌프용 모터의 구동을 제어함에 따라, 연료펌프용 모터의 구동을 신속하고 정밀하게 제어할 수 있으며, 연료펌프의 고장 여부를 정확하게 진단할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터 구동 제어장치의 블록구성도.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터 구동 제어장치의 각 고장진단 항목별 고장진단 및 그에 따른 제어방법을 단계적으로 설명하는 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 실시 예에서 연료펌프용 모터(이하 '모터'라 약칭함)는 브러시형 직류모터임에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터 구동 제어장치의 블록구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터 구동 제어장치는 연료펌프용 모터(11)에 구동전원을 인가하는 전원공급부(10), 모터(11)의 입출력측 전압 및 전류를 감지하는 전압전류감지수단(20), 구동전원을 스위칭하여 모터(11)를 구동하는 모터 구동부(12)의 온도를 감지하는 온도감지부(30), 모터(11)의 구동에 의해 펌핑된 연료압력을 감지하는 연료압력 감지부(40), 전압전류감지수단(20)과 온도감지부(30) 및 연료압력 감지부(40)의 감지신호에 기초하여 모터(11)의 고장진단을 수행하는 중앙처리장치(50) 및 모터(11)의 고장발생시 차량의 메인 제어부(도면 미도시)와 CAN 통신을 통해 고장진단 정보를 송신하는 CAN 통신부(50)를 포함한다.

전원공급부(10)는 도 1에 미도시하고 있지만, 배터리로부터 인가되는 전원의 EMC 노이즈를 제거하는 EMC 필터와 높은 서지전압을 흡수하며 역전압을 차단하는 고전력 제너다이오드를 포함한다.

전압전류감지수단(20)은 모터(11)의 입력측 전압 및 전류를 각각 감지하는 제 1전압감지부(21)와 제 1전류감지부(22), 모터(11)의 출력측 전압 및 전류를 각각 감지하는 제 2전압감지부(24) 및 모터(11)의 온/오프 구동시 발생하는 높은 서지 전압을 흡수하여 상기 모터 구동 제어장치 내부의 회로를 보호하는 보호회로(25)를 포함한다.

보호회로(25)는 프리휠 다이오드(free-wheel diode)와 같은 정류다이오드 소자로 구비된다.

전원공급부(10)를 통해 입력된 전류는 제 1전압감지부(21), 보호회로(25), 제 1전류감지부(22)를 거쳐 모터(11)로 입력되고, 제 2전류감지부(23), 보호회로(25), 제 2전압감지부(24) 및 모터 구동부(12)를 거쳐 기저전위라인(GND)으로 접지된다.

온도감지부(30)는 모터 구동부(12)에서 발생하는 열을 감지할 수 있도록 모터 구동부(12)에 근접하여 설치되고, 연료압력 감지부(40)는 모터(11)의 구동을 이용한 연료펌프 작동에 의해 펌핑된 연료가 엔진으로 공급되는 연료공급라인에 설치된다.

CAN 통신부(60)는 ECU, TCU와 같은 메인 제어부(도면 미도시)와 CAN 통신라인으로 연결되어 중앙처리장치(50)의 제어에 따라 고장진단신호를 메인 제어부로 송신하고, 메인 제어부로부터 제어신호를 수신하여 중앙처리장치(50)로 전달한다.

그리고 CAN 통신부(60)는 상기 CAN 통신라인의 연결이 해제된 경우, 이를 감지하여 중앙처리장치(50)로 전달한다.

중앙처리장치(50)는 모터(11) 구동시 발생하는 각종 고장진단을 수행하는데, 고장진단 항목은 모터 구속 상태, 모터 그라운드 단락 상태, 모터 전원 단락 상태, 모터 개방 상태, 과전압 및 저전압 상태, 모터 구동부(12)의 고온 상태, CAN 타임아웃 상태, CAN 버스 오프 상태 및 연료압력 이상상태를 포함한다.

각 고장진단 항목을 상세하게 설명하면, 모터 구속 상태는 모터(11)에 과전류가 유입됨에 따라 모터(11)가 기계적으로 작동을 멈춘 상태를 말하고, 모터 그라운드 단락 상태는 모터(11)에 전류가 공급되는 공급단자가 기저전위라인과 단락되어 과전류가 유입되는 상태를 말한다.

모터 전원 단락 상태는 모터(11)로부터 전류가 출력되는 출력단자가 배터리와 단락되어 전류가 무한정 공급되는 상태를 말하고, 모터 개방 상태는 모터(11)의 공급단자 및 출력단자에 연결된 케이블이 개방(open)된 상태를 말한다.

그리고 과전압 상태는 모터(11)에 공급되는 구동전원의 전압이 미리 설정된 기준 전압범위를 초과하는 상태를 말하고, 저전압 상태는 구동전원의 전압이 상기 기준전압범위 미만인 상태를 말한다.

고온 상태는 모터(11) 구동시 모터 구동부(12)가 발열함에 따라 온도 감지부(30)로부터 감지된 모터 구동부(12)의 온도가 미리 설정된 한계 온도를 초과하여 과열된 상태를 한다.

CAN 타임아웃 상태는 CAN 통신부(60)에서 CAN 메시지를 송수신하도록 미리 설정된 주기값보다 지연되어 메시지가 송수신되는 경우를 말하고, CAN 버스오프 상태는 CAN 통신라인의 연결이 해제된 상태를 말한다.

연료압력 이상 상태는 연료펌프 작동에 의해 펌핑되어 엔진으로 공급되는 연료라인의 연료압력이 기준압력범위보다 높거나 낮은 상태를 말한다.

중앙처리장치(50)는 전압전류감지수단(20), 온도감지부(30), 연료압력 감지부(40)의 감지결과를 미리 프로그래밍된 진단방법에 따라 상기 고장진단 항목별 진단을 수행하고, 만일 어느 하나에 해당되는 경우, 미리 설정된 방식으로 모터 구동부(12)를 제어함과 동시에 CAN 통신부(60)를 통해 메인 제어부로 고장 발생 사실을 통지한다.

다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터 구동 제어장치의 제어방법을 각 고장진단 항목별로 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모터 구동 제어장치의 각 고장진단 항목별 고장진단 및 그에 따른 제어방법을 단계적으로 설명하는 흐름도이다.

도 2는 제 1 및 제 2전류감지부(22,23)를 이용한 고장진단 및 그에 따른 제어방법을 단계적으로 설명하고, 도 3은 제 1 및 제 2전압감지부를 이용한 고장진단 및 그에 따른 제어방법을 단계적으로 설명하며, 도 4는 온도감지부를 이용한 모터 구동부의 고장진단 및 그에 따른 제어방법을 설명한다. 그리고 도 5는 CAN 통신부의 고장진단 및 그에 따른 제어방법을 설명하며, 도 6은 연료압력 감지부를 이용한 연료펌프의 고장진단 및 그에 따른 제어방법을 설명한다.

먼저, 도 2를 참조하여 제 1 및 제 2전류감지부를 이용한 고장진단 및 그에 따른 제어방법을 설명한다.

전원공급부(10)로부터 구동전원을 공급받아 모터(11)의 구동이 시작되면, 중앙처리장치(50)는 CAN 통신을 통해 메인 제어부로부터 전달되는 제어신호에 따라 30% 이상 듀티값의 PWM 제어신호를 모터 구동부(12)에 송신하여 모터(11)의 구동을 정상적으로 제어한다(S10).

이와 같은 상태에서 제 1 및 제 2전류감지부(22,23)는 각각 모터(11)의 입력측 및 출력측 전류를 각각 감지한다(S11).

그러면, 중앙처리장치(50)는 제 1 및 제 2전류감지부(22,23)로부터 각각 감지된 제 1 및 제 2감지전류와 미리 설정된 한계전류를 비교하여 모터(11)의 고장진단을 수행한다(S12).

이때, 상기 한계전류는 과전류에 의한 모터 구속 상태를 판단하기 위해 실험치에 의해 설정되는 값으로, 약 15A 또는 20A로 설정될 수 있다.

상세하게 설명하면, 제 1 및 제 2감지전류와 상기 한계전류의 비교결과, 제 1 및 제 2감지전류가 상기 한계전류보다 크면(S13), 중앙처리장치(50)는 모터 구속 상태로 판단하고(S14), CAN 통신부(60)를 통해 메인 제어부로 모터 구속 폴트 플래그(FAULT FLAG)를 송신한다(S15).

그리고 제 1감지전류가 한계전류보다 크고 제 2감지전류가 한계전류보다 작으면(S16), 중앙처리장치(50)는 모터 그라운드 단락 상태로 판단하고(S17), CAN 통신부(60)를 통해 메인 제어부로 모터 그라운드 단락 폴트 플래그를 송신한다(S18).

또 제 1감지전류가 한계전류보다 크고 제 2감지전류가 한계전류보다 크면(S19), 중앙처리장치(50)는 모터 전원 단락 상태로 판단하고(S20), CAN 통신부(60)를 통해 메인 제어부로 모터 전원 단락 폴트 플래그를 송신한다(S21).

제 S15단계, 제 S18 단계 또는 제 S21단계를 수행한 후, 중앙처리장치(50)는 PWM 제어신호의 듀티값을 미리 설정된 시간 동안 반복적으로 상승 및 하강시켜 모터의 구동을 제어한다(S22).

만약, 제 1 및 제 2감지전류가 상기 한계전류보다 다시 작아지면(S23), 중앙처리장치(50)는 모터 구속 상태, 모터 그라운드 단락 상태 또는 모터 전원 단락상태로부터 정상 상태로 회복된 것으로 판단하고(S24), 제 S10단계로 진행하여 정상 상태에서의 제어방법에 따라 모터(11) 구동을 지속적으로 제어한다.

한편, 제 S12단계의 비교결과, 제 1 및 제 2감지전류가 한계전류보다 작으면(S25), 중앙처리장치(50)는 모터(11)의 정상 상태로 판단하고(S26), 제 S10단계로 진행하여 정상 상태에서의 제어방법에 따라 모터(11) 구동을 지속적으로 제어한다.

다음, 도 3을 참조하여 제 1 및 제 2전압감지부를 이용한 고장진단 및 그에 따른 제어방법을 설명한다.

도 2의 제 S10단계와 마찬가지로 모터(11)의 구동을 정상적으로 제어하는 상태에서 제 1 및 제 2전압감지부(21,24)는 각각 모터(11)의 입력측 및 출력측 전압을 감지한다(S30).

그러면, 중앙처리장치(50)는 제 1전압감지부(21)로부터 감지된 제 1감지전압을 제 2전압감지부(24)로부터 감지된 제 2감지전압 및 미리 설정된 기준전압범위와 비교하여 모터(11)의 고장진단을 수행한다.

이때, 상기 기준전압범위는 모터(11)에 공급하는 배터리전압 또는 발전기전압으로서, 배터리의 충방전 상태 또는 차량의 발전상태에 따라 설정되고, 예컨대 약 8 내지 17V로 설정될 수 있다.

상세하게 설명하면, 제 1감지전압과 제 2감지전류의 비교결과, 제 1감지전압기 제 2감지전압보다 크면(S31), 중앙처리장치(50)는 모터 개방 상태로 판단하고(S32), CAN 통신부(60)를 통해 메인 제어부로 모터 개방 폴트 플래그(FAULT FLAG)를 송신한다(S33).

만약, 제 1감지전압이 제 2감지전압보다 다시 작아지면(34), 중앙처리장치(50)는 모터 개방 상태로부터 정상 상태로 회복된 것으로 판단하고(S35), 제 S30단계로 진행하여 정상 상태에서의 제어방법에 따라 모터(11) 구동을 지속적으로 제어한다.

그리고 제 1감지전압이 기준전압범위를 초과하는 경우, 즉 제 1감지전압이 17V보다 높으면(S36), 중앙처리장치(50)는 고전압 상태로 판단하고(S37), CAN 통신부(60)를 통해 메인 제어부로 고전압 폴트 플래그를 송신한다(S38).

이어서 중앙처리장치(50)는 PWM 제어신호의 듀티값을 (미리 설정된 기준전압/제 1감지전압)*100%로 계산하고, 계산된 듀티값의 PWM 제어신호를 모터 구동부(12)로 전달하여 모터(11)에 공급되는 전압을 미리 설정된 기준전압, 예컨대 약 13V로 일정하게 유지하도록 제어한다.

만약, 제 1감지전압이 다시 기준전압범위 이내가 되면(S41), 중앙처리장치(50)는 고전압 상태로부터 정상 상태로 회복된 것으로 판단하고(S42), 제 S30단계로 진행하여 정상 상태에서의 제어방법에 따라 모터(11) 구동을 지속적으로 제어한다.

또 제 1감지전압이 기준전압범위 미만인 경우, 즉 제 1감지전압이 8V보다 낮으면(S43), 중앙처리장치(50)는 저전압 상태로 판단하고(S44), CAN 통신부(60)를 통해 메인 제어부로 저전압 폴트 플래그를 송신한다(S45).

만약, 제 1감지전압이 다시 기준전압범위 이내가 되면(S46), 중앙처리장치(50)는 저전압 상태로부터 정상 상태로 회복된 것으로 판단하고(S47), 제 S30단계로 진행하여 정상 상태에서의 제어방법에 따라 모터(11) 구동을 지속적으로 제어한다.

반면, 제 S30단계에서 감지된 제 1 및 제 2감지전압이 동일하고 기준전압범위 이내이면(S48), 중앙처리장치(50)는 모터(11)의 정상 상태로 판단하고(S49), 제 S30단계로 진행하여 정상 상태에서의 제어방법에 따라 모터(11) 구동을 지속적으로 제어한다.

다음, 도 4를 참조하여 온도감지부를 이용한 고장진단 및 그에 따른 제어방법을 설명한다.

도 2의 제 S10단계와 마찬가지로 모터(11)의 구동을 정상적으로 제어하는 상태에서 온도감지부(30)는 모터(11) 구동에 의해 발열하는 모터 구동부(12)의 온도를 감지한다(S50).

중앙처리장치(50)는 온도감지부(30)에서 감지된 감지온도와 미리 설정된 한계온도를 비교하여 모터(11)의 고장진단을 수행한다(S51).

이때, 상기 한계온도는 모터 구동부(12)의 과열 여부를 판단하기 위해 실험치에 의해 설정되는 온도로서, 예컨대 약 100℃로 설정될 수 있다.

따라서 감지온도가 한계온도보다 높으면, 중앙처리장치(50)는 모터 구동부(12)의 고온 상태로 판단하고(S52), CAN 통신부(60)를 통해 메인 제어부로 고온 폴트 플래그를 송신한다(S53).

이어서 중앙처리장치(50)는 듀티값을 100%로 설정한 PWM 제어신호를 모터 구동부(12)로 전달하여 모터(11)의 구동을 제어한다(S54).

만약, 감지온도가 다시 한계온도보다 낮아지면(S55), 중앙처리장치(50)는 고온 상태로부터 정상 상태로 회복된 것으로 판단하고(S56), 제 S50단계로 진행하여 정상 상태에서의 제어방법에 따라 모터(11) 구동을 지속적으로 제어한다.

다음, 도 5를 참조하여 CAN 통신부의 고장진단 및 그에 따른 제어방법을 설명한다.

도 2의 제 S10단계와 마찬가지로 모터(11)의 구동을 정상적으로 제어하는 상태에서 CAN 통신부(60)는 지속적으로 메인 제어부와 CAN 통신을 수행한다(S50).

만약, CAN 통신을 수행하는 도중, CAN 통신라인의 연결이 해제되면(S61), CAN 통신부(60)는 라인연결 해제 사실을 중앙처리장치(50)로 전달한다.

그러면, 중앙처리장치(50)는 CAN 통신라인 연결 해제로 인한 CAN 버스오프 상태로 판단한다(S62).

반면, CAN 통신라인이 정상적으로 연결된 상태이면, CAN 통신부(60)는 CAN 메시지를 송수신하고, 중앙처리장치(50)는 CAN 메시지 송수신 주기가 미리 설정된 기준주기 이내인지 비교하여 CAN 통신부(60)의 고장진단을 수행한다(S63).

이때, 상기 기준주기는 CAN 통신을 수행하기 위해 미리 설정되는 주기로, 예컨대 약 10ms로 설정될 수 있다.

만약, CAN 메시지 송수신 주기가 기준주기보다 지연되어 송수신되면(S63), 중앙처리장치(50)는 송수신 타이밍 지연에 따른 CAN 타임아웃 상태로 판단한다(S64).

따라서 제 S62단계와 제 S64단계에서 중앙처리장치(50)는 CAN 통신 불량시 사용하기 위해 구비되는 TCU 연결선을 통해 TCU로부터 수신되는 제어신호에 따라(S65) 모터(11)의 구동을 제어한다(S66).

반면, 제 S63단계에서 CAN 메시지 송수신 주기가 기준주기 이내이면, 중앙처리장치(50)는 정상 상태로 판단하고(S67), 제 S50단계로 진행하여 CAN 통신을 통해 수신된 제어신호에 따라 모터(11) 구동을 지속적으로 제어한다

다음, 도 6을 참조하여 연료압력 감지부를 이용해 연료펌프의 고장진단 및 그에 따른 제어방법을 상세하게 설명한다.

도 2의 제 S10단계와 마찬가지로 모터(11)의 구동을 정상적으로 제어하는 상태에서 연료압력 감지부(40)는 연료펌프에 의해 펌핑되어 엔진으로 공급되는 연료라인의 연료압력을 감지한다(S70).

중앙처리장치(50)는 감지된 연료압력과 미리 설정된 기준압력범위를 비교하여 연료펌프의 고장진단을 수행한다(S71).

이때, 상기 기준압력범위는 메인 제어부로부터 전달되는 기준압력, 예컨대 5bar를 전압으로 환산한 것으로, 약 0V 내지 5V로 설정될 수 있다.

따라서 감지된 연료압력이 기준압력범위 이내, 즉 0V 내지 5V 사이의 전압값을 갖는 경우, 중앙처리장치(50)는 연료펌프의 정상 상태로 판단하여 제 S70단계로 진행한다(S72).

반면, 감지된 연료압력이 기준압력범위를 벗어나 0V 또는 5V의 전압으로 미리 설정된 시간, 예컨대 5초 이상 지속되면, 중앙처리장치는 연료압력 이상 상태로 판단하고(S73), CAN 통신부를 통해 메인 제어부로 연료압력 폴트 플래그를 송신한다(S74).

이어서 중앙처리장치(50)는 모터(11)의 구동을 중지시키거나(S75), 메인 제어부로부터 전달되는 제어신호에 따라 모터(11)의 구동을 제어한다.

본 발명은 메인 제어부로부터 직접 연료펌프의 연료압력제어신호를 받는 종래기술과 달리, 메인 제어부로부터 목표압력을 수신하고 연료압력 감지부를 이용해 연료라인으로부터 직접 감지된 연료압력에 따라 연료펌프용 모터의 구동을 제어한다.

이에 따라, 본 발명은 연료펌프용 모터의 구동을 신속하고 정밀하게 제어할 수 있으며, 연료펌프의 고장 여부를 정확하게 진단할 수 있다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 다양한 조건의 모터의 고장진단을 수행하고, 모터 고장진단시 고장진단정보를 CAN 통신을 통해 타 제어장치로 신속하게 통지하여 공유함으로써 연료펌프용 모터를 안전하고 정밀하게 제어할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

한편, 상기의 실시 예에서는 설명의 편의를 위하여 도 2 내지 도 6에 도시된 각 항목별 고장진단 및 그에 따른 제어방법을 각각 구분하여 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

즉, 일반적으로 모터(11)는 반드시 어느 한 항목만 고장이 발생하는 것이 아니고, 여러 항목의 고장이 동시다발적으로 발생할 수도 있다. 따라서 도 2 내지 도 6에 도시된 각 항목별 고장진단 및 그에 따른 제어방법은 서로 혼합되어 동시다발적으로 수행되는 것임에 유의하여야 한다.

그리고 상기의 실시 예에서는 고장진단에 따른 플래그 신호를 메인 제어부로 송신하는 과정만을 기재하고 있으나, 메인 제어부로부터 별도의 제어신호가 송신되는 경우, 본 발명은 메인 제어부로부터 수신된 제어신호에 따라 모터의 구동을 제어하도록 변경될 수 있다.

또한 상기의 실시 예에서는 가스 연료 차량을 이용하여 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 가솔린 연료나 디젤 연료를 사용하는 가솔린 차량이나 디젤 차량에 적용되는 연료펌프용 모터의 구동을 제어하도록 변경될 수 있다.

10: 전원공급부 11: 모터
12: 모터 구동부 20: 전압전류감지수단
21: 제 1전압감지부 22: 제 1전류감지수단
23: 제 2전류감지부 24: 제 2전압감지부
25: 보호회로 30: 온도감지부
40: 연료압력 감지부 50: 중앙처리장치
60: CAN 통신부

Claims (13)

1. 연료펌프용 모터에 구동전원을 인가하는 전원공급부,
   상기 모터의 입출력측 전압 및 전류를 감지하는 전압전류감지수단,
   상기 구동전원을 스위칭하여 상기 모터를 구동하는 모터 구동부의 온도를 감지하는 온도감지부,
   상기 모터의 구동에 의해 펌핑된 연료압력을 감지하는 연료압력 감지부,
   상기 전압전류감지수단과 온도감지부 및 연료압력 감지부의 감지신호에 기초하여 상기 모터의 고장진단을 수행하는 중앙처리장치 및
   상기 모터의 고장발생시 차량의 메인 제어부와 CAN 통신을 수행하여 고장진단정보를 송신하는 CAN 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전압전류감지수단은
   상기 구동전원을 공급받는 모터의 입력측 전압 및 전류를 각각 감지하는 제 1전압감지부와 제 1전류감지부,
   상기 모터의 출력측 전압 및 전류를 각각 감지하는 제 2전압감지부와 제 2전류감지부 및
   상기 모터의 온/오프 구동시 발생하는 높은 서지 전압을 흡수하여 내부회로를 보호하는 보호회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 전원공급부를 통해 입력된 전류는 상기 제 1전압감지부, 보호회로, 제 1전류감지부를 거쳐 상기 모터로 입력되고, 상기 제 2전류감지부, 보호회로, 제 2전압감지부 및 모터 구동부를 거쳐 기저전위라인으로 접지되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치.
4. 연료펌프에 구비된 모터의 구동을 제어하는 제어방법에 있어서,
   (a) 상기 모터의 입력측과 출력측의 전압 및 전류를 감지하는 단계,
   (b) 상기 모터를 구동하는 모터 구동부의 온도를 감지하는 단계,
   (c) 상기 연료펌프에 의해 펌핑되어 엔진으로 공급되는 연료라인의 연료압력을 감지하는 단계,
   (d) 상기 제 (a)단계 내지 제 (c)단계에서 감지된 신호에 기초하여 상기 연료펌프용 모터의 고장진단을 수행하는 단계 및
   (e) 상기 모터의 고장 발생시 상기 제 (d)단계에서 진단된 고장진단정보를 CAN 통신을 통해 메인 제어부로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동제어장치의 제어방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제 (d)단계는
   (d1) 상기 제 (a)단계에서 상기 모터의 입력측에서 감지된 제 1감지전류와 상기 모터의 출력측에서 감지된 제2감지전류를 미리 설정된 한계전류와 비교하는 단계,
   (d2) 상기 제 1 및 제 2감지전류가 상기 한계전류보다 크면, 상기 모터의 구속 상태로 판단하는 단계,
   (d3) 상기 제 1감지전류가 상기 한계전류보다 크고 상기 제 2감지전류가 상기 한계전류보다 작으면, 상기 모터의 그라운드 단락 상태로 판단하는 단계 및
   (d4) 상기 제 1감지전류가 상기 한계전류보다 작고 상기 제 2감지전류가 상기 한계전류보다 크면, 상기 모터의 전원 단락 상태로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
6. 제 5항에 있어서,
   (e) 상기 제 (d)단계에서 상기 모터의 구속, 그라운드 단락 또는 전원 단락 상태로 판단된 경우, 상기 모터의 구동을 제어하는 PWM 제어신호의 듀티값을 미리 설정된 시간 동안 반복적으로 상승, 하강 제어하는 단계와
   (f) 상기 제 (e)단계의 듀티값 제어에 의해 상기 제 1 및 제 2감지전류가 상기 한계전류보다 작아지면 정상 상태로 회복된 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
7. 제 4항에 있어서, 상기 제 (d)단계는
   (d5) 상기 제 (a)단계에서 상기 모터의 입력측에서 감지된 제 1감지전압과 상기 모터의 출력측에서 감지된 제 2감지전압을 비교하고, 상기 제 1감지전압이 상기 제 2감지전압보다 크면 상기 모터의 개방 상태로 판단하는 단계,
   (d6) 상기 제 1감지전압과 미리 설정된 기준전압범위를 비교하고 상기 제 1감지전압이 상기 기준전압범위를 초과하면 고전압 상태로 판단하는 단계 및
   (d7) 상기 제 (d6)단계의 비교결과, 상기 제 1감지전압이 기준전압범위 미만이면 저전압 상태로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
8. 제 7항에 있어서,
   (g) 상기 제 (d6)단계에서 고전압 상태로 판단되면, 상기 PWM 제어신호의 듀티값을 (미리 설정된 기준전압/제 1감지전압)*100%로 계산하고, 계산된 듀티값의 PWM 제어신호를 모터 구동부로 전달하여 상기 모터에 공급되는 전압을 상기 기준전압으로 일정하게 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 제 (d6)단계와 제 (d7)단계에서 고전압 또는 저전압 상태로 판단된 이후에 상기 제 1감지전압이 기준전압범위 이내이면, 정상 상태로 회복된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
10. 제 4항에 있어서, 상기 제 (d)단계는
    (d8) 상기 제 (b)단계에서 감지된 감지온도가 미리 설정된 한계온도 이상이면 상기 모터 구동부의 고온 상태로 판단하는 단계와
    (d9) 상기 제 (c)단계에서 감지된 연료압력이 미리 설정된 기준압력범위를 일정시간 이상 초과하거나 미만이면 연료압력 이상 상태로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 (d8)단계에서 고온 상태로 판단한 이후에 상기 PWM 제어신호의 듀티값을 100%로 고정하고, 상기 감지온도가 상기 한계온도보다 낮으면 정상 상태로 회복된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
12. 제 4항에 있어서,
    (h) 상기 CAN 통신을 수행하는 통신라인의 연결이 해제되면 CAN 버스 오프 상태로 판단하는 단계와
    (i) 상기 CAN 통신을 통해 송수신되는 메시지 송수신 주기가 미리 설정된 기준주기를 초과하면 CAN 타임 아웃 상태로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 CAN 버스 오프 상태 또는 CAN 버스 아웃 상태로 판단되면, 연결선을 통해 전달되는 상기 메인 제어부의 제어신호에 따라 상기 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 제어장치의 제어방법.
    

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