KR20150054595A - 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치 - Google Patents

모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치가 개시된다. 본 발명의 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치는, 배터리로부터 공급되는 전압을 측정하는 과전압 감지부; 과전압 감지부에서 측정된 측정전압을 비교하여 과전압 상태를 판단하는 과전압 판단부; 및 과전압 판단부의 결과에 따라 모터 구동 드라이버로 공급되는 배터리의 전압을 차단하는 차단스위치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치{APPARATUS FOR PREVENTING MOTOR DRIVER BY OVER VOLTAGE}
본 발명은 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 전자 제어 장치에서 모터를 구동시키기 위한 모터 구동 드라이버로 인가되는 배터리의 과전압이나 역전압을 방지하여 모터 구동 드라이버의 내부 부품의 소손을 방지하는 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치에 관한 것이다.
전자식 주차 브레이크(Electronic Parking Brake; 이하, EPB라 한다)가 개발되었다. EPB는 간단한 스위치 조작을 통해 자동으로 주차 브레이크를 작동(Apply) 및 해제(Release)시키는 시스템으로, 운전자가 수동으로 주차 브레이크를 작동시키지 않더라도 차량이 정차한 경우나 경사로 출발시에 차량이 뒤로 밀릴 우려가 있는 경우, 자동으로 작동하여 차량의 주차 상태 또는 정차 상태를 유지시켜준다.
이러한 EPB 시스템은 비상 제동과 엔진 정지 시 주차 브레이크의 자동 체결 및 경사로에서의 밀림방지 등 여러 기능을 제공하며, 주차 브레이크가 작동(Apply)된 상태에서 가속 페달을 밟으면 주차 브레이크가 자동으로 해제(Release)되도록 하는 DAR(Drive Away Release) 기능을 가진다.
또한, 전자제어 주행안정장치(Electronic Stability Control; 이하, ESC라 한다)는 운전자의 스티어링 휠 조작과 차의 회전상태를 비교 판단하고 각 바퀴의 브레이크를 개별적으로 제어함으로써 차의 움직임을 안정시키는 장치이다.
ESC는 기본적으로 주행 중 차체 앞쪽이나 뒤쪽이 옆으로 미끄러지는 것을 억제해 차가 정상적인 주행 상태를 유지하도록 하는 것이 목적이다. 차체가 미끄러지면 운전자가 차의 움직임을 통제하기 어려워지므로 이를 억제함으로써 주행 안정성을 확보하는 것이다. 이를 위해 ESC는 주로 브레이크를 이용해 바퀴의 회전을 제어하는데, 시스템에 따라서는 엔진 출력을 낮추기도 한다.
이와 같이 전자식 주차 브레이크 시스템이나 전자제어 주행안정장치의 경우 모터를 구동하여 각 바퀴의 브레이크를 작동시키는 모터 구동 드라이버가 구비되어 전자 제어 장치에서 모터 구동 드라이버를 제어함으로써 위와 같은 기능을 수행한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2004-0027040호(2004. 04. 01. 공개, 발명의 명칭 : ABS 장치의 과전압에 의한 ECU 소손 방지를 위한 전원 입력회로)에 개시되어 있다.
이러한 전자 제어 장치에는 IC 소자를 비롯한 많은 부품이 장착되는데, 각 부품에는 부품의 안정성을 위해 정격전압이 규정되어 있다.
따라서, 정격전압 보다 높은 전압이 인가될 경우 해당 부품은 이상 동작을 하거나 심지어는 소손되어 정상적인 제어동작을 수행할 수 없게 된다.
또한, 차량의 배터리 단자가 오결선 될 경우 부품이 손상되어 해당 소자가 소손될 뿐만 아니라 전자 제어 장치의 오동작을 유발할 수 있다.
특히, 모터 구동 드라이버는 모터를 구동하면서 배터리로부터 이상 과전압이나 역전압이 인가되어 소손될 수 있어 정상적인 시스템 동작이 이루어지지 않아 차량의 안정성을 보장할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 전자 제어 장치에서 모터를 구동시키기 위한 모터 구동 드라이버로 인가되는 배터리의 과전압이나 역전압을 방지하여 모터 구동 드라이버의 내부 부품의 소손을 방지하는 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치는, 배터리로부터 공급되는 전압을 측정하는 과전압 감지부; 과전압 감지부에서 측정된 측정전압을 비교하여 과전압 상태를 판단하는 과전압 판단부; 및 과전압 판단부의 결과에 따라 모터 구동 드라이버로 공급되는 배터리의 전압을 차단하는 차단스위치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 모터 구동 드라이버의 접지단으로 인가되는 역전압을 차단하는 역전압 방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 역전압 방지부는 접지단에 역방향으로 연결된 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 모터 구동 드라이버로 공급되는 구동전압을 감지하는 구동감지부; 차단스위치를 작동시키기 위한 스위치 구동부; 및 과전압 감지부와 구동감지부에서 입력된 측정전압과 구동전압으로부터 과전압 판단부의 이상 동작여부를 판단하여 스위치 구동부를 작동시키는 마이컴을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 과전압 판단부는 기준전압과 과전압 감지부에서 측정된 측정전압을 비교하는 비교기; 및 비교기의 출력과 기준값을 비교하는 NAND 게이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치는 차량의 전자 제어 장치에서 모터를 구동시키기 위한 모터 구동 드라이버로 인가되는 배터리의 과전압이나 역전압을 방지하여 모터 구동 드라이버의 내부 부품의 소손을 방지하여 안정적인 시스템 구동이 가능하도록 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 하드웨어 구성으로 과전압을 방지함으로써 마이컴에 의한 페일세이프 구동 시 소프트웨어 구동에 의한 지연을 해소할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 하드웨어 구성으로 마이컴에 의한 페일세이프 구동시 마이컴의 이상으로 인한 오동작을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치를 나타낸 회로구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치에서 마이컴의 작동상태를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치를 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치를 나타낸 회로구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치에서 마이컴의 작동상태를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치는, 과전압 감지부(10), 과전압 판단부(20) 및 차단스위치(30)를 비롯하여 역전압 방지부(60)를 포함한다.
과전압 감지부(10)는 배터리(BAT)로부터 공급되는 전압을 측정한다.
과전압 판단부(20)는 과전압 감지부(10)에서 측정된 측정전압을 비교하여 과전압 상태를 판단한다.
이때, 과전압 판단부(20)는 기준전압과 과전압 감지부(10)에서 측정된 측정전압을 비교하는 비교기(22)와 비교기(22)의 출력과 기준값을 비교하는 NAND 게이트(24)를 포함하여 구성된다.
차단스위치(30)는 과전압 판단부(20)의 결과에 따라 모터 구동 드라이버(40)로 공급되는 배터리(BAT)의 전압을 차단한다.
즉, 과전압 감지부(10)에서 측정된 측정전압이 과전압일 경우 과전압 판단부(20)에 의해 차단스위치(30)를 작동시켜 배터리(BAT)의 과전압이 모터 구동 드라이버(40)로 공급되지 않도록 한다.
위와 같은 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치의 동작을 회로 동작을 통해 설명하면 다음과 같다.
배터리(BAT)로부터 공급되는 전압은 과전압 감지부(10)의 저항(R90)과 저항(R106)으로 분배되어 측정전압을 만든다.
과전압 감지부(10)에서 만들어진 측정전압은 과전압 판단부(20)의 비교기(22)로 입력된다.
비교기(22)는 5V의 전원전압을 저항(R43)과 저항(R80)으로 분배하여 결정한 기준전압과 측정전압을 비교하여 측정전압이 기준전압보다 갖거나 높을 경우 5V를 출력하고, 측정전압이 기준전압보다 낮을 경우에는 0V를 출력한다.
NAND 게이트(24)는 비교기(22)의 출력과 기준값을 비교하여 어느 하나라도 0V가 입력되면 5V를 출력하고, 비교기(22)의 출력이 5V일 경우 NAND 게이트(24)의 출력은 0V가 된다.
차단스위치(30)는 NAND 게이트(24)의 출력이 5V일 경우 트랜지스터(Q31)가 턴온 되어 모터 구동 드라이버(40)의 구동전압으로 배터리(BAT)의 전압이 공급되도록 한다.
이와 같이 모터 구동 드라이버(40)에 구동전압이 인가되면 모터 FET(90)를 구동시켜 모터(M)를 구동시킨다.
한편, 과전압 감지부(10)에서 측정된 측정전압이 비교기(22)의 기준전압보다 높을 경우 과전압 판단부(20)의 비교기(22)에서 5V가 출력됨에 따라 NAND 게이트(24)의 출력이 0V로 떨어진다. NAND 게이트(24)의 출력이 0V로 떨어지면 차단스위치(30)의 트랜지스터(Q31)가 턴오프 되면서 배터리(BAT)의 전압이 공급되지 않도록 차단함으로써 모터 구동 드라이버(40)를 과전압으로부터 보호할 수 있도록 작동된다.
역전압 방지부(60)는 모터 구동 드라이버(40)의 접지단으로 인가되는 역전압을 차단하기 위해 접지단에 역방향으로 연결된 다이오드(D41)를 포함한다.
위와 같이 하드웨어 구성을 통해 모터 구동 드라이버(40)를 과전압 및 역전압으로부터 보호한다.
또한, 본 실시예는 부가적으로 구동감지부(70), 스위치 구동부(80) 및 마이컴(50)을 포함하여 과전압 판단부(20)의 소자에 이상이 발생하여 과전압으로 오인식되어 모터 구동 드라이버(40)로 공급되는 전원이 차단될 경우 이를 보상한다.
구동감지부(70)는 모터 구동 드라이버(40)로 공급되는 구동전압을 감지한다. 즉, 차단스위치(30)의 작동상태를 감지한다.
스위치 구동부(80)는 차단스위치(30)가 턴오프 된 경우 턴온 시킨다.
마이컴(50)은 과전압 감지부(10)와 구동감지부(70)에서 입력된 측정전압과 구동전압으로부터 과전압 판단부(20)의 이상 동작여부를 판단하여 스위치 구동부(80)를 작동시킨다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 마이컴(50)이 과전압 감지부(10)로부터 측정전압을 입력받고, 구동감지부(70)로부터 구동전압을 입력받는다(S10).
이후 과전압 감지부(10)로부터 입력된 측정전압을 통해 과전압 상태를 판단한다(S20).
이때 과전압 상태인 경우에는 정상적인 동작으로 판단하고 종료한다.
그러나, 과전압 상태가 아닌 경우 구동전압을 통해 차단스위치(30)의 턴오프 상태를 판단한다(S30).
이때 차단스위치(30)가 턴오프 상태인 경우 마이컴(50)은 스위치구동부(80)를 작동시켜 차단스위치(30)를 턴온시킨다.
따라서, 과전압 상태가 아님에도 불구하고 차단스위치(30)가 작동된 경우 스위치 구동부(80)를 작동시켜 차단스위치(30)를 턴온 시킴으로써 모터 구동 드라이버(40)에 구동전압이 인가될 수 있도록 한다.
단계 S30에서 차단스위치(30)의 턴오프 상태를 판단하여 턴오프 상태가 아닌 경우 즉, 턴온 된 상태이면 정상인 경우로써 종료된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치에 따르면, 차량의 전자 제어 장치에서 모터를 구동시키기 위한 모터 구동 드라이버로 인가되는 배터리의 과전압이나 역전압을 방지하여 모터 구동 드라이버의 내부 부품의 소손을 방지하여 안정적인 시스템 구동이 가능하도록 할 뿐만 아니라 하드웨어 구성으로 과전압을 방지함으로써 마이컴에 의한 페일세이프 구동 시 소프트웨어 구동에 의한 지연을 해소할 수 있고, 마이컴의 이상으로 인한 오동작을 방지할 수 있다.
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 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 과전압감지부 20 : 과전압 판단부
22 : 비교기 24 : NAND 게이트
30 : 차단스위치 40 : 모터 구동 드라이버
50 : 마이컴 60 : 역전압 방지부
70 : 구동감지부 80 : 스위치구동부
90 : 모터 FET M : 모터

Claims (5)

  1. 배터리로부터 공급되는 전압을 측정하는 과전압 감지부;
    상기 과전압 감지부에서 측정된 측정전압을 비교하여 과전압 상태를 판단하는 과전압 판단부; 및
    상기 과전압 판단부의 결과에 따라 모터 구동 드라이버로 공급되는 상기 배터리의 전압을 차단하는 차단스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 모터 구동 드라이버의 접지단으로 인가되는 역전압을 차단하는 역전압 방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 역전압 방지부는 상기 접지단에 역방향으로 연결된 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 모터 구동 드라이버로 공급되는 구동전압을 감지하는 구동감지부;
    상기 차단스위치를 작동시키기 위한 스위치 구동부; 및
    상기 과전압 감지부와 상기 구동감지부에서 입력된 상기 측정전압과 상기 구동전압으로부터 상기 과전압 판단부의 이상 동작여부를 판단하여 상기 스위치 구동부를 작동시키는 마이컴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 과전압 판단부는
    기준전압과 상기 과전압 감지부에서 측정된 상기 측정전압을 비교하는 비교기; 및
    상기 비교기의 출력과 기준값을 비교하는 NAND 게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 드라이버의 과전압 보호장치.
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