KR20150072483A

KR20150072483A - 인젝터 드라이버

Info

Publication number: KR20150072483A
Application number: KR1020130159191A
Authority: KR
Inventors: 박충섭; 이지행; 조강희; 장두진
Original assignee: 현대자동차주식회사; 현대오트론 주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-06-30
Also published as: US9458788B2; DE102014203636B4; CN104727962B; KR101567165B1; CN104727962A; DE102014203636A1; US20150176517A1

Abstract

본 발명은 인젝터 드라이버에 관한 것으로서, 특히 대기 모드시 구동 반도체에서 채널별로 안전진단의 구별이 가능하도록 하여 구동 채널의 불량을 능동적으로 확인할 수 있도록 하는 기술이다. 이러한 본 발명은, 인젝터의 동작을 제어하기 위한 구동 스위치들, 및 구동 스위치들의 구동을 제어하며, 대기 모드에서 인젝터의 단락 불량을 판단하되 불량이 발생 된 단락을 채널 단위로 검출하여 저장하는 구동 반도체를 포함한다.

Description

인젝터 드라이버{Injector driver}

본 발명은 인젝터 드라이버에 관한 것으로서, 특히 대기 모드시 구동 반도체에서 채널별로 안전진단의 구별이 가능하도록 하여 구동 채널의 불량을 능동적으로 확인할 수 있도록 하는 기술이다.

근래의 자동차 엔진은 연료를 공급할 때, 엔진의 각종 센서로부터 데이터를 입력받는다. 그리고, 데이터를 바탕으로 제어유닛(ECU)이 연료의 공급량을 결정하고, 결정된 양의 연료 공급은 연료를 분사하는 인젝터(injector)에서 수행하게 된다.

차량의 엔진 계통에는 연료를 공급 분사하기 위한 연료 인젝터가 장착되는데, 특히 디젤 엔진 차량에는 연소실 내부로 직접 연료를 분사하도록 인젝터가 장착된다.

연료분사장치의 한 예로서 커먼 레일 시스템(common rail system)은 고압펌프에서 연료를 레일로 공급하게 된다. 그리고, 제어유닛(ECU)에서 레일의 압력을 압력센서로부터 받아 레일(rail)의 압력을 제어하게 되며, 연료분사신호를 보내 연료를 분사하게끔 되어 있다.

이 커먼 레일 시스템에서는 엔진 블록의 중앙에 진동계(Accelerometer)를 부착하고, 여기서 발생하는 신호를 매시간 마다 학습하여 파일럿(pilot) 연료량을 인젝터(injector) 상태에 맞게 조정하도록 되어 있다.

이러한 소량 분사는 동일 인젝터에서 수차례 반복적으로 분사하더라도 일정 편차 내에서 관리가 되어야 본래의 기능을 다 할 수 있기 때문에 파일럿 분사나 포스트 분사의 연료량 관리는 매우 중요한 요소이다.

그런데, 이러한 인젝터를 구동하는 기존의 드라이버에서는 대기(Idle) 모드시 전원 및 기준전위 단락에 대응하여 채널 단위의 진단이 불가능하다. 즉, 종래의 인젝터 드라이버는 전원전압단, 기준전압단과 인젝터 연결 채널 간의 단락 발생시 뱅크 단위의 불량 위치만 파악할 수 있었다.

메인 마이크로 컨트롤 유닛(MCU; Micro Control Unit)은 대기 상태에서 해당 뱅크의 불량이 발생하게 되면 불량 위치를 파악하기 위한 구동 모드에 진입하게 된다.

이러한 경우 메인 마이크로 컨트롤 유닛은 어느 위치에서 불량이 발생하였는지를 확인하기 위해 특정 시퀀스(Sequence)를 프로그래밍 한 후 불량의 위치를 일일이 확인해야만 한다. 이에 따라, 뱅크의 불량 상태를 인지하고 불량이 발생 된 위치를 파악하기까지 많은 지연 시간이 필요하게 된다.

본 발명은 대기(Idle) 모드시 구동 반도체에서 구동 채널별로 안전진단의 구별이 가능하도록 하여 구동 채널의 불량을 능동적으로 확인할 수 있도록 하는 특징을 갖는다.

또한, 본 발명은 구동 반도체에서 구동 채널별로 불량을 확인하여 안전 진단에 대한 결과를 메인 마이크로 컨트롤 유닛에 전달하여 불량 확인을 용이하게 수행할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 인젝터 드라이버는, 인젝터의 동작을 제어하기 위한 구동 스위치들; 및 구동 스위치들의 구동을 제어하며, 대기 모드에서 인젝터의 단락 불량을 판단하되 불량이 발생 된 단락을 채널 단위로 검출하여 저장하는 구동 반도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 인젝터 드라이버는, 인젝터의 동작을 제어하기 위한 구동 스위치들; 구동 스위치들의 구동을 제어하며, 대기 모드에서 인젝터의 단락 불량을 판단하되 불량이 발생 된 단락을 채널 단위로 검출하는 모니터링부; 모니터링부의 출력을 저장하는 레지스터; 및 레지스터에 저장된 정보를 리드하여 인젝터의 단락 불량 위치를 판별하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 대기(Idle) 모드시 구동 반도체에서 구동 채널별로 안전진단의 구별이 가능하도록 하여 구동 채널의 불량을 능동적으로 확인할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

아울러 본 발명의 실시예는 예시를 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1 본 발명의 실시예에 따른 인젝터 드라이버의 구성도.
도 2는 도 1의 구동 반도체에 관한 동작 흐름도.
도 3 내지 도 8은 대기 모드시 도 1의 구동 반도체에서 제 1모니터링부와 제 2모니터링부의 동작을 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인젝터 드라이버의 구성도이다.

본 발명의 실시예는 뱅크(100), 구동 반도체(200) 및 마이크로 컨트롤 유닛(MCU; Micro Control Unit)(300)을 포함한다.

뱅크(100)는 2개의 인젝터(110, 120)와 복수의 구동 스위치 SW1~SW4 및 저항 R을 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 뱅크(100)에 2개의 인젝터(110, 120)가 구비되는 것을 그 일 예로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 인젝터의 개수는 충분히 변경이 가능하다.

여기서, 복수의 구동 스위치 SW1~SW4는 구동 반도체(200)의 구동부(250, 260)에 따라 그 스위칭 상태가 제어된다. 복수의 구동 스위치 SW1~SW4는 대기(IDLE) 상태에서는 모두 턴 오프 상태를 유지한다.

이러한 구동 스위치 SW1는 고전압 HV을 인젝터(110, 120)에 공급하기 위한 구동 스위치이다. 구동 스위치 SW1는 고전압 HV 인가단과 노드 ND1 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 드라이버 D1의 출력이 인가되는 모스 트랜지스터를 포함할 수 있다.

그리고, 구동 스위치 SW2는 배터리로부터 인가되는 전원전압 VBAT을 인젝터(110, 120)로 공급하기 위한 구동 스위치이다. 구동 스위치 SW2는 전원전압 VBAT 인가단과 노드 ND1 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 드라이버 D2의 출력이 인가되는 모스 트랜지스터를 포함할 수 있다.

또한, 구동 스위치 SW3, SW4는 인젝터(110, 120)에 기준전압, 즉, 그라운드(GND) 전압을 공급하기 위한 구동 스위치이다.

구동 스위치 SW3는 노드 Node1와 노드 ND2 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 드라이버 D3의 출력이 인가되는 모스 트랜지스터를 포함할 수 있다. 그리고, 구동 스위치 SW4는 노드 Node2와 노드 ND2 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 드라이버 D4의 출력이 인가되는 모스 트랜지스터를 포함할 수 있다. 또한, 저항 R은 노드 ND2와 그라운드(GND) 전압 인가단 사이에 연결된다.

그리고, 구동 반도체(200)는 제 1모니터링부(210), 제 2모니터링부(220), 레지스터(230), 인터페이스부(240), 구동부(250, 260) 및 제어부(270)를 포함한다.

여기서, 제 1모니터링부(210)는 인젝터(110, 120)에 고전압 HV 또는 전원전압 VBAT을 공급하기 위한 구동 스위치 SW1, SW2와의 연결 채널의 상태를 모니터링한다. 그리고, 제 2모니터링부(220)는 인젝터(110, 120)에 기준전압을 공급하기 위한 구동 스위치 SW3, SW4와의 연결 채널의 상태를 모니터링한다.

이러한 제 1모니터링부(210)는 전원전압 측 구동 스위치 SW1, SW2의 각각의 양단 노드 신호를 비교하기 위한 비교기 A1, A2를 포함한다. 즉, 비교기 A1는 고전압 HV과 노드 ND1의 출력을 비교하여 레지스터(230)에 출력한다. 그리고, 비교기 A2는 전원전압 VBAT과 노드 ND1의 출력을 비교하여 레지스터(230)에 출력한다.

또한, 제 2모니터링부(220)는 기준전압 측 구동 스위치 SW3, SW4의 각각의 양단 노드 신호를 비교하기 위한 비교기 A3, A4를 포함한다. 즉, 비교기 A3는 노드 Node1의 출력과 그라운드(GND) 전압이 인가되는 노드 ND2의 출력을 비교하여 레지스터(230)에 출력한다. 그리고, 비교기 A4는 노드 Node2의 출력과 그라운드(GND) 전압이 인가되는 노드 ND2의 출력을 비교하여 레지스터(230)에 출력한다.

레지스터(230)는 제 1모니터링부(210)와 제 2모니터링부(220)에서 인가된 채널 단위의 불량 검출 결과를 저장한다. 그리고, 레지스터(230)는 채널 단위로 저장된 불량 검출 결과를 인터페이스부(240)에 전달한다.

즉, 레지스터(230)는 불량이 발생된 뱅크의 정보, 전원전압 측에서 단락 불량이 발생 되었는지 아니면 기준전압 측에서 단락 불량이 발생 되었는지에 대한 정보, 인젝터의 상측에서 단락 불량이 발생 되었는지 아니면 인젝터의 하측에서 단락 불량이 발생 되었는지에 대한 정보, 다수의 인젝터 중 어느 인젝터의 연결 채널에서 단락 불량이 발생 되었는지에 대한 정보 등을 저장하고 업데이트한다.

예를 들어, 레지스터(230)는 뱅크 1에서 GND 단락, 인젝터 기준으로 윗부분 노드(뱅크 1_GND_Short_Top)에 불량이 발생 된 경우를 나타낼 수 있다. 그리고, 레지스터(230)는 뱅크 1에서 GND 단락, 인젝터 기준으로 아랫부분 노드의 좌측 제 1채널 (뱅크 1_GND_Short_Bottom_Ch1)에 불량이 발생 된 경우를 나타낼 수 있다. 또한, 레지스터(230)는 뱅크 1에서 GND 단락, 인젝터 기준으로 아랫부분 노드의 우측 제 2채널(뱅크 1_GND_Short_Bottom_Ch2)에 불량이 발생 된 경우를 나타낼 수 있다.

또한, 레지스터(230)는 뱅크 1에서 배터리측 단락, 인젝터 기준으로 윗부분 노드(뱅크 1_VBattery_Short_Top)에 불량이 발생 된 경우를 나타낼 수 있다. 또한, 레지스터(230)는 뱅크 1에서 배터리측 단락, 인젝터 기준으로 아랫부분 노드의 좌측 제 1채널(뱅크 1_VBattery_Short_Bottom_Ch1)에 불량이 발생 된 경우를 나타낼 수 있다. 또한, 레지스터(230)는 뱅크 1에서 배터리측 단락, 인젝터 기준으로 아랫부분 노드의 우측 제 2채널(뱅크 1_VBattery_Short_Bottom_Ch2)에 불량이 발생 된 경우를 나타낼 수 있다.

인터페이스부(240)는 구동 반도체(200)의 레지스터(230)로부터 수신된 문제 발생 결과를 인터럽트 핀을 인에이블시켜 외부의 메인 MCU(300)에 출력한다. 즉, 인터페이스부(240)는 레지스터(230)에 저장된 데이터를 리드하여 외부의 메인 MCU(300)과 SPI(Serial Peripheral Interface) 통신을 수행한다.

그리고, 제어부(270)는 제 1모니터링부(210), 제 2모니터링부(220), 레지스터(230), 인터페이스부(240) 및 구동부(250, 260)의 동작을 제어한다.

여기서, 제어부(270)는 레지스터(230)에 저장된 정보를 리드하여 어느 뱅크(100)에서 불량이 발생하였는지를 판단한다. 그리고, 제어부(270)는 구동 반도체(200)의 제어 로직단을 의미하는 것이다. 이러한 제어부(270)는 메인 MCU(300)의 제어없이 능동적으로 뱅크(100)의 불량 위치를 파악하기 위하여 구동 반도체(200) 스스로 구동부(250, 260)에 특정 시컨스를 전달한다.

즉, 제어부(270)해당 뱅크(100)의 어느 위치에서 불량이 발생하였는지를 정확히 판단하기 위해 특정한 시컨스를 생성하여 구동부(250, 260)를 제어함으로써 복수의 구동 스위치 SW1~SW4의 동작을 선택적으로 제어한다.

그리고, MCU(300)는 구동 반도체(200)의 인터페이스부로부터 인터페이스 신호를 입력받고, 인젝터(110, 120)의 동작을 제어하기 위한 제어 펄스를 생성한다. 또한, MCU(300)는 뱅크(100)에서 단락의 발생시 구동 반도체(200)의 인터페이스부(240)에 인젝터 동작 정지 신호를 전송한다.

그리고, MCU(300)는 인터페이스부(240)를 통하여 불량 위치 정보가 저장되는 레지스터(230)에 액세스하여 불량 현상을 파악할 수 있도록 한다. MCU(300)와 구동 반도체(200)의 인터페이스부(240)는 데이터를 송수신하기 위한 인터럽트 핀과 통신을 수행하기 위한 SIP 핀으로 구성될 수 있다.

또한, 구동부(250, 260)는 구동 반도체(200)의 제어에 따라 뱅크(100)의 인젝터(110, 120) 구동 스위치들 SW1~SW4을 선택적으로 구동한다. 이러한 구동부(250)는 뱅크(100)의 전원전압 측 구동 스위치 SW1, SW2를 구동하기 위한 드라이버 D1, D2를 포함한다. 그리고, 구동부(260)는 뱅크(100)의 기준전압 측 구동 스위치 SW3, SW4를 구동하기 위한 드라이버 D3, D4를 포함한다.

먼저, 드라이버 D1는 구동 스위치 SW1의 게이트 단자에 연결되어 구동 스위치 SW1의 턴온/턴오프 동작을 제어한다. 구동 스위치 SW1는 드라이버 D1의 출력에 따라 스위칭되어 고전압 HV을 노드 ND1에 선택적으로 공급한다. 구동 스위치 SW1는 대기 모드시 턴 오프 상태를 유지한다.

그리고, 드라이버 D2는 구동 스위치 SW2의 게이트 단자에 연결되어 구동 스위치 SW2의 턴온/턴오프 동작을 제어한다. 구동 스위치 SW2는 드라이버 D2의 출력에 따라 스위칭되어 전원전압 VBAT을 노드 ND1에 선택적으로 공급한다. 구동 스위치 SW2는 대기 모드시 턴 오프 상태를 유지한다.

또한, 드라이버 D3는 구동 스위치 SW3의 게이트 단자에 연결되어 구동 스위치 SW3의 턴온/턴오프 동작을 제어한다. 구동 스위치 SW3는 드라이버 D3의 출력에 따라 스위칭되어 노드 ND2의 기준전압을 노드 Node1에 선택적으로 공급한다. 구동 스위치 SW3는 대기 모드시 턴 오프 상태를 유지한다.

또한, 드라이버 D4는 구동 스위치 SW4의 게이트 단자에 연결되어 구동 스위치 SW4의 턴온/턴오프 동작을 제어한다. 구동 스위치 SW4는 드라이버 D4의 출력에 따라 스위칭되어 노드 ND2의 기준전압을 노드 Node2에 선택적으로 공급한다. 구동 스위치 SW4는 대기 모드시 턴 오프 상태를 유지한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 인젝터 드라이버에 관한 동작 과정을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 구동 반도체(200)는 대기 상태에 진입한 경우인지의 여부를 판단한다.(단계 S1) 그리고, 대기 모드에 진입한 경우 불량 뱅크를 판정하고 분석하게 된다.(단계 S2)

만약, 해당 뱅크가 불량 뱅크로 판정되지 않은 경우 기준이 되는 프로파일대로 동작하게 된다.(단계 S3) 반면에, 해당 뱅크가 불량 뱅크로 판정된 경우 제어부(270)가 불량으로 판정된 정보를 레지스터(230)로부터 리드한다.(단계 S4) 예를 들어, 뱅크(100)의 배터리측 위치의 불량인지 아니면 뱅크(100)의 기준전압 측 위치의 불량인지를 제어부(270)가 확인하게 된다.

이후에, 제어부(270)는 새로운 프로파일을 수행하기 위한 커맨드를 생성하고(단계 S5), 새로운 프로파일에 대응하여 동작하게 된다.(단계 S6) 즉, 뱅크(100)에서 불량이 발생한 정확한 위치를 확인하기 위해 구동 반도체(200)가 특정한 시컨스를 자체적으로 수행하여 구동부(250, 260)를 제어하게 된다.

그리고, 구동 반도체(200)는 뱅크(100)의 모든 구동 스위치 SW1~SW4를 모니터링하여 단일 채널의 불량을 검출하게 된다.(단계 S7)

뱅크(100)의 구동 스위치 SW1~SW4가 전부 턴 오프된 대기 상태에서 그라운드(GND) 단락이 발생한 경우 구동 반도체(200)와 연결되는 외부 노드 전부가 그라운드(GND) 전압을 갖는다. 이에 따라, 뱅크(100)의 어느 노드에서 그라운(GND) 단락이 발생 되었는지를 확인하기 어렵다.

따라서, 본 발명의 실시예는, 구동 반도체(200) 측에서 복수의 구동 스위치 SW1~SW4의 양단 노드 전압을 측정하여 특정 시컨스를 수행한다. 그리고, 단락 불량이 발생 된 안전 진단 결과를 채널 단위로 구분하여 내부의 레지스터(230)에 저장한다.

만약, 복수의 구동 스위치 SW1~SW4 중 구동 스위치 SW1, SW2의 출력 채널에 이상이 생긴 경우 인젝터(110, 120)의 상부에 있는 전원전압 측에 단락이 발생한 경우라고 판단하게 된다. 반면에, 복수의 구동 스위치 SW1~SW4 중 구동 스위치 SW3, SW4의 출력 채널에 이상이 생긴 경우 인젝터(110, 120)의 하부에 있는 기준전압(그라운드 전압) 측에 단락이 발생한 경우라고 판단하게 된다.

이러한 본 발명은 뱅크(100)에서 불량이 발생한 경우 뱅크 단위로 불량을 판단하는 것이 아니라 채널 단위로 판단하여 안전 진단 결과를 레지스터(230)에 저장한다. 그리고, 구동 반도체(200)는 안전 진단 결과가 확인되면 불량이 발생 된 단락의 위치 정보를 레지스터(230)에 저장하고 저장 결과를 계속해서 업데이트 한다.

특히, 본 발명은 채널 단위로 불량을 판단하는 주체가 외부의 MCU(300)가 아니라 구동 반도체(200)이다. 이에 따라, 외부의 사용자가 구동 반도체(200)의 레지스터(230)에 저장된 정보를 리드하여 불량이 발생한 위치를 쉽고 정확하게 파악할 수 있게 된다.

도 3 내지 도 8은 대기 모드시 도 1의 구동 반도체(200)에서 제 1모니터링부(210)와 제 2모니터링부(220)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 3 및 도 4는 뱅크(100)의 단락 불량 발생을 진단하기 위한 구성 및 방법을 나타낸다.

대기 상태에서는(단계 S10) 인젝터(110, 120)에 연결된 모든 구동 스위치 SW1~SW4가 턴 오프 상태를 유지한다.(단계 S11) 노드 ND1, Node1, Node2는 배터리 전압 VBATT/2 으로 고정된 상태를 유지한다.(단계 S12)

인젝터(110, 120)와 제어 보드 사이의 연결 라인에 배터리 단락(또는, 그라운드(GND)) 단락이 발생한 경우 기준전압 이상 또는 이하의 전압 값이 구동 반도체(200)에서 검출된다.(단계 S13) 이때, 구동 반도체(200)는 인젝터(110, 120)가 로우 임피던스를 가진 경우 노드 ND1, Node1, Node2의 전압 레벨로 배터리 전압 레벨을 감지한다.(단계 S14)

이러한 경우 구동 반도체(200)는 단순히 뱅크(100)의 배터리 단락 불량으로 판단하게 된다.(단계 S15) 그리고, 구동 반도체(200)는 내부의 레지스터(230)에 배터리 단락을 등록하게 된다.(단계 S16)

그리고, MCU(300)는 인터페이스부(240)를 통해 레지스터(230)에 저장된 데이터를 리드하여 뱅크(100)의 배터리 단락 여부를 뱅크 단위로 확인할 수 있게 된다.(단락 S17)

본 발명의 실시예에서 구동 반도체(200)가 뱅크(100)를 진단하여 단락 불량의 위치를 파악해야 하는 부분은 노드 ND1, Node1, Node2 세 부분에 해당할 수 있다.

그런데, 위와 같은 방법은 구동 반도체(200)가 뱅크 단위로 단락 불량을 감지하기 때문에 단락 불량의 위치를 정확하게 판단할 수가 없다. 즉, 대기모드에서 노드 ND1, Node1, Node2 중 하나의 노드라도 단락 불량이 발생하게 되는 경우 세 노드 ND1, Node1, Node2의 전압이 단락 전압으로 모두 같은 전위 값을 가지게 된다.

이에 따라, 노드 ND1, Node1, Node2가 모두 쇼트 투 배터리(또는, 쇼트 투 그라운드) 상태로 나타난다. 즉, 노드 ND1의 하이 사이드(High side) 단락 불량인지, 노드 Node1, Node2의 로우 사이드(Low side) 단락 불량인지 구분이 안 된다. 특히, 로우 사이드 라인에서도 노드 Node1 쪽 단락 불량인지 노드 Node2 쪽 단락 불량인지 정확하게 판단할 수가 없다.

따라서, 레지스터(230)는 대기 모드시 단락 불량이 발생하게 되면 "쇼트 투 배터리(Short to battery)" 또는 "쇼트 투 그라운드(Short to ground)" 등의 두 종류의 단락 상태만을 저장할 수밖에 없다.

이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 채널 단위로 뱅크(100)의 단락 불량을 판단하게 된다.

먼저, 도 5 및 도 6은 대기 모드시 그라운드(GND) 단락의 불량 발생을 진단하기 위한 구성을 나타낸다.

대기 상태에서는 인젝터(110, 120)에 연결된 모든 구동 스위치 SW1~SW4가 턴 오프 상태를 유지한다. 노드 ND1, Node1, Node2는 배터리 전압 VBATT/2 으로 고정된 상태를 유지한다.

인젝터(110, 120)와 제어 보드 사이의 연결 라인에 그라운드(GND) 단락이 발생한 경우 기준전압 이하의 전압 값이 구동 반도체(200)에서 검출된다. 이때, 구동 반도체(200)는 인젝터(110, 120)가 로우 임피던스를 가진 경우 노드 ND1, Node1, Node2의 전압 레벨로 그라운드 전압 레벨을 감지한다.

이러한 경우 구동 반도체(200)는 그라운드 단락으로 판단하게 된다. 그리고, 구동 반도체(200)는 내부의 레지스터(230)에 그라운드 단락을 등록하게 된다.(단계 S20)

본 발명의 실시예에서는 구동 반도체(200)가 어느 뱅크(100)에 단락 불량이 발생 되었는지에 대한 정보가 감지되면 제어부(270)에 저장된 자체 시컨스를 수행하여 전원전압 측 단락 불량인지 기준전압 측 단락 불량인지의 채널 단위 단락 여부를 판단한다. 즉, 구동 반도체(200)는 사전에 정의된 최소 시간 동안 특정 시컨스로 구동부(250, 260)를 동작시켜 불량을 파악한 후 다시 대기 상태로 진입하게 된다.

이를 위해, 제어부(270)는 구동부(250)를 제어하여 전원전압 VBAT 인가단과 연결된 구동 스위치 SW2를 턴 온 시킨다.(단계 S21) 이에 따라, 비교기 A2의 비교 동작을 통해 배터리측 위치의 단락 불량인지 기준전압측 위치의 단락 불량인지의 여부를 검출할 수 있게 된다.

즉, 노드 ND1의 인젝터 출력 전압이 INJH라 하고, 비교기 A2의 출력신호가 Vds_VBAT라 가정한다. 그러면, 비교기 A2는 전압 INJH과 전원전압 VBAT을 비교하여 출력신호 Vds_VBAT를 출력한다.

이때, 비교기 A2의 일단에 인가되는 전압은 전원전압 VBAT 보다 문턱전압(Vthr) 만큼 작은 전압 VBAT-Vthr 에 해당한다. 여기서, 문턱전압(Vthr)은 대기 모드시 전원전압 단에 부하로 걸리는 문턱전압 값을 의미한다. 이때, 인젝터(110)에는 정상 상태의 기준 값을 만들기 위해 일정한 전압이 걸리도록 한다. 여기서, 일정한 전압은 전원전압 VBAT의 1/2 값이 인가될 수 있다.

따라서, 비교기 A2는 전압 INJH가 전압 VBAT-Vthr 보다 큰 경우 출력신호 Vds_VBAT를 로직 "0"으로 출력한다. 반면에, 비교기 A2는 전압 INJH가 전압 VBAT-Vthr 보다 작은 경우 출력신호 Vds_VBAT를 로직 "1"로 출력한다.

그리고, 비교기 A2에 출력된 출력신호 Vds_VBAT는 레지스터(230)에 저장된다. 즉, 비교기 A2의 출력신호 Vds_VBAT가 배터리 전압 VBAT 레벨이 아닌 경우 노드 ND1의 그라운드 단락을 레지스터(230)에 등록한다.(단계 S22)

한편, 전원전압측 단락 불량이 아닌 경우 기준전압 측 단락 불량 여부를 판단하게 된다. 그리고, 기준전압 측에서 인젝터(110) 노드의 단락인지 인젝터(120) 노드의 단락인지의 여부를 판단해야 한다. 즉, 기준전압 측 단락 불량으로 판정된 경우 노드 Node1, Node2 중 어느 노드에서 단락 불량이 발생 되었는지를 판단하게 된다.

이에 따라, 비교기 A2의 출력신호 Vds_VBAT가 배터리 전압 VBAT 레벨인 경우 기준전압 인가단과 노드 Node1 사이에 연결된 구동 스위치 SW3를 턴 온 시킨다.(단계 S23) 그러면, 비교기 A4의 비교 동작을 통해 기준전압측 위치의 단락 불량을 검출할 수 있게 된다.

기준전압 인가단과 노드 Node2 사이에 단락이 발생한 경우 비교기 A4의 비교 동작을 통해 하부 우측 채널의 단락 불량을 검출할 수 있게 된다. 즉, 노드 Node2의 인젝터(120) 전압이 INJL2이라 하고, 비교기 A4의 출력신호가 Vds_INJL2이라 가정한다. 그러면, 비교기 A4는 전압 INJL2과 노드 ND2의 출력 전압을 비교하여 출력신호 Vds_INJL2를 출력한다.

이때, 비교기 A4의 일단에 인가되는 전압은 그라운드 전압 GND 보다 문턱전압(Vthr) 만큼 큰 전압 GND+Vthr 에 해당한다. 여기서, 문턱전압(Vthr)은 대기 모드시 그라운드 전압 단에 부하로 작용하는 문턱전압 값을 의미한다. 이때, 인젝터(120)에는 정상 상태의 기준 값을 만들기 위해 일정한 전압이 걸리도록 한다. 여기서, 일정한 전압은 전원전압 VBAT의 1/2 값이 인가될 수 있다.

따라서, 비교기 A4는 전압 INJL2가 전압 GND+Vthr 보다 작은 경우 출력신호 Vds_INJL2를 로직 "0"으로 출력한다. 반면에, 비교기 A4는 전압 INJL2가 전압 GND+Vthr 보다 큰 경우 출력신호 Vds_INJL2를 로직 "1"로 출력한다.

그리고, 비교기 A4에 출력된 출력신호 Vds_INJL2는 레지스터(230)에 저장된다. 즉, 비교기 A4의 출력신호 Vds_INJL2가 그라운드(GND) 레벨이 아닌 경우 노드 Node2의 그라운드 단락을 레지스터(230)에 등록한다.(단계 S24) 반면에, 비교기 A4의 출력신호 Vds_INJL2가 그라운드(GND) 레벨인 경우 노드 Node1의 그라운드 단락을 레지스터(230)에 등록한다.(단계 S25)

그리고, MCU(300)는 인터페이스부(240)를 통해 레지스터(230)에 저장된 데이터를 리드하여 뱅크(100)의 그라운드(GND) 단락 여부를 채널 단위로 확인할 수 있게 된다.(단락 S26)

한편, 도 7 및 도 8은 대기 모드시 배터리 단락의 불량 발생을 진단하기 위한 구성을 나타낸다.

인젝터(110, 120)와 제어 보드 사이의 연결 라인에 배터리 단락이 발생한 경우 기준전압 이상의 전압 값이 구동 반도체(200)에서 검출된다. 이때, 구동 반도체(200)는 노드 ND1, Node1, Node2의 전압 레벨로 배터리 전압 레벨을 감지한다.

이러한 경우 구동 반도체(200)는 배터리 단락으로 판단하게 된다. 그리고, 구동 반도체(200)는 내부의 레지스터(230)에 배터리 단락을 등록하게 된다.(단계 S30)

본 발명의 실시예에서는 구동 반도체(200)가 어느 뱅크(100)에 단락 불량이 발생 되었는지에 대한 정보가 감지되면 제어부(270)에 저장된 자체 시컨스를 수행하여 전원전압 측 단락 불량인지 기준전압 측 단락 불량인지의 채널 단위 단락 여부를 판단한다.

이를 위해, 제어부(270)는 구동부(250)를 제어하여 고전압 HV 인가단과 연결된 구동 스위치 SW1를 턴 온 시킨다.(단계 S31) 이에 따라, 비교기 A1의 비교 동작을 통해 배터리측 위치의 단락 불량인지 기준전압측 위치의 단락 불량인지의 여부를 검출할 수 있게 된다.

즉, 노드 ND1의 인젝터 출력 전압이 INJH라 하고, 비교기 A1의 출력신호가 Vds_HV라 가정한다. 그러면, 비교기 A1는 전압 INJH과 고전압 HV을 비교하여 출력신호 Vds_HV를 출력한다.

이때, 비교기 A1의 일단에 인가되는 전압은 고전압 HV 보다 문턱전압(Vthr) 만큼 작은 전압 HV-Vthr 에 해당한다. 여기서, 문턱전압(Vthr)은 대기 모드시 고전압 단에 부하로 걸리는 문턱전압 값을 의미한다. 이때, 인젝터(120)에는 정상 상태의 기준 값을 만들기 위해 일정한 전압이 걸리도록 한다. 여기서, 일정한 전압은 전원전압 VBAT의 1/2 값이 인가될 수 있다.

따라서, 비교기 A1는 전압 INJH가 전압 HV-Vthr 보다 큰 경우 출력신호 Vds_HV를 로직 "0"으로 출력한다. 반면에, 비교기 A1는 전압 INJH가 전압 HV-Vthr 보다 작은 경우 출력신호 Vds_HV를 로직 "1"로 출력한다.

그리고, 비교기 A1에 출력된 출력신호 Vds_HV는 레지스터(230)에 저장된다. 즉, 비교기 A1의 출력신호 Vds_HV가 고전압 HV 레벨이 아닌 경우 노드 ND1의 배터리 단락을 레지스터(230)에 등록한다.(단계 S32)

이에 따라, 비교기 A1의 출력신호 Vds_HV가 고전압 HV 레벨인 경우 기준전압 인가단과 노드 Node1 사이에 연결된 구동 스위치 SW3를 턴 온 시킨다.(단계 S33) 그러면, 비교기 A3의 비교 동작을 통해 기준전압측 위치의 단락 불량을 검출할 수 있게 된다.

기준전압 인가단과 노드 Node2 사이에 단락이 발생한 경우 비교기 A3의 비교 동작을 통해 하부 좌측 채널의 단락 불량을 검출할 수 있게 된다. 즉, 노드 Node1의 인젝터(120) 전압이 INJL1이라 하고, 비교기 A3의 출력신호가 Vds_INJL1이라 가정한다. 그러면, 비교기 A3는 전압 INJL1과 노드 ND2의 출력 전압을 비교하여 출력신호 Vds_INJL1를 출력한다.

이때, 비교기 A3의 일단에 인가되는 전압은 그라운드 전압 GND 보다 문턱전압(Vthr) 만큼 큰 전압 GND+Vthr 에 해당한다. 여기서, 문턱전압(Vthr)은 대기 모드시 그라운드 전압 단에 부하로 작용하는 문턱전압 값을 의미한다. 이때, 인젝터(110)에는 정상 상태의 기준 값을 만들기 위해 일정한 전압이 걸리도록 한다. 여기서, 일정한 전압은 전원전압 VBAT의 1/2 값이 인가될 수 있다.

따라서, 비교기 A3는 전압 INJL1가 전압 GND+Vthr 보다 작은 경우 출력신호 Vds_INJL1를 로직 "0"으로 출력한다. 반면에, 비교기 A3는 전압 INJL1가 전압 GND+Vthr 보다 큰 경우 출력신호 Vds_INJL1를 로직 "1"로 출력한다.

그리고, 비교기 A3에 출력된 출력신호 Vds_INJL1는 레지스터(230)에 저장된다. 즉, 비교기 A3의 출력신호 Vds_INJL1가 그라운드(GND) 레벨이 아닌 경우 노드 Node1의 배터리 단락을 레지스터(230)에 등록한다.(단계 S34) 반면에, 비교기 A3의 출력신호 Vds_INJL1가 그라운드(GND) 레벨인 경우 노드 Node2의 배터리 단락을 레지스터(230)에 등록한다.(단계 S35)

그리고, MCU(300)는 인터페이스부(240)를 통해 레지스터(230)에 저장된 데이터를 리드하여 뱅크(100)의 배터리 단락 여부를 채널 단위로 확인할 수 있게 된다.(단락 S36)

구동 반도체(200)의 제어부(270)는 레지스터(230)에 저장된 채널별 안전진단 결과가 로직 "0"을 나타낸 경우 뱅크(100)의 해당 채널에서 불량이 발생되었다고 판단한다.

예를 들어, 상부 제 1모니터링부(210)의 비교기 A1에서 출력된 출력신호 Vds_HV가 로직 "0"인 경우 구동 스위치 SW1와 연결된 채널에서 단락이 발생 되었다고 판단할 수 있다.

그리고, 상부 제 1모니터링부(210)의 비교기 A2에서 출력된 출력신호 Vds_VBAT가 로직 "0"인 경우 구동 스위치 SW2와 연결된 채널에서 단락이 발생 되었다고 판단할 수 있다.

반면에, 하부 제 2모니터링부(220)의 비교기 A3에서 출력된 출력신호 Vds_INJL1가 로직 "0"인 경우 구동 스위치 SW3와 연결된 채널에서 단락이 발생 되었다고 판단할 수 있다. 즉, 인젝터(110)의 하측 위치에서 단락이 발생 되었다고 판단할 수 있다.

또한, 하부 제 2모니터링부(220)의 비교기 A4에서 출력된 출력신호 Vds_INJL2가 로직 "0"인 경우 구동 스위치 SW4와 연결된 채널에서 단락이 발생 되었다고 판단할 수 있다. 즉, 인젝터(120)의 하측 위치에서 단락이 발생 되었다고 판단할 수 있다.

즉, 구동 반도체(200)에서 파악된 뱅크(100)의 단락이 "쇼트 투 배터리"인 경우, 노드 ND1 배터리 단락(쇼트 투 배터리_ND1), 노드 Node1 배터리 단락(쇼트 투 배터리_Node1), 노드 Node2 배터리 단락(쇼트 투 배터리_Node2)으로 판정될 수 있다.

그리고, 구동 반도체(200)에서 파악된 뱅크(100)의 단락이 "쇼트 투 그라운드"인 경우, 노드 ND1 그라운드 단락(쇼트 투 그라운드_ND1), 노드 Node1 그라운드 단락(쇼트 투 그라운드_Node1), 노드 Node2 그라운드 단락(쇼트 투 그라운드_Node2)으로 판정될 수 있다.

따라서, 외부의 메인 MCU(300)는 인터페이스부(240)를 통해 레지스터(230)에 저장된 데이터를 리드하여 뱅크(100)의 정확한 단락 위치를 채널 단위로 확인할 수 있게 된다.

Claims

인젝터의 동작을 제어하기 위한 구동 스위치들; 및
상기 구동 스위치들의 구동을 제어하며, 대기 모드에서 상기 인젝터의 단락 불량을 판단하되 불량이 발생 된 단락을 채널 단위로 검출하여 저장하는 구동 반도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.
제 1항에 있어서, 상기 구동 반도체는
상기 구동 스위치들과 상기 인젝터 간의 연결 노드 단락을 모니터링하는 모니터링부;
상기 모니터링부의 출력을 저장하는 레지스터; 및
상기 레지스터에 저장된 정보를 리드하여 상기 인젝터의 단락 불량 위치를 판별하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.
제 2항에 있어서, 상기 구동 반도체는
상기 레지스터에 저장된 정보를 리드하여 외부의 마이크로 컨트롤 유닛에 전송하는 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.
제 2항에 있어서, 상기 구동 반도체는
상기 구동 스위치들의 동작을 선택적으로 제어하는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.
제 4항에 있어서, 상기 제어부는 상기 구동부를 제어하여 상기 구동 스위치들을 선택적으로 턴 온 시키는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.
제 2항에 있어서, 상기 모니터링부는
상기 구동 스위치들 중 전원전압 측에 위치한 구동 스위치들과 상기 인젝터와의 단락을 검출하는 제 1모니터링부; 및
상기 구동 스위치들 중 기준전압 측에 위치한 구동 스위치들과 상기 인젝터와의 단락을 검출하는 제 2모니터링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.
제 6항에 있어서, 상기 제 1모니터링부는
고전압 인가단과 상기 인젝터 간의 출력전압을 비교하는 제 1비교기; 및
전원전압 인가단과 상기 인젝터 단의 출력전압을 비교하는 제 2비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.
제 6항에 있어서, 상기 제 2모니터링부는
그라운드 전압단과 제 1인젝터 간의 출력전압을 비교하는 제 3비교기; 및
상기 그라운드 전압단과 제 2인젝터 간의 출력전압을 비교하는 제 4비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.
인젝터의 동작을 제어하기 위한 구동 스위치들;
상기 구동 스위치들의 구동을 제어하며, 대기 모드에서 상기 인젝터의 단락 불량을 판단하되 불량이 발생 된 단락을 채널 단위로 검출하는 모니터링부;
상기 모니터링부의 출력을 저장하는 레지스터; 및
상기 레지스터에 저장된 정보를 리드하여 상기 인젝터의 단락 불량 위치를 판별하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.
제 9항에 있어서, 상기 레지스터에 저장된 정보를 리드하여 외부의 마이크로 컨트롤 유닛에 전송하는 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.
제 9항에 있어서, 상기 구동 스위치들의 동작을 선택적으로 제어하는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.
제 11항에 있어서, 상기 제어부는 상기 구동부를 제어하여 상기 구동 스위치들을 선택적으로 턴 온 시키는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.
제 9항에 있어서, 상기 모니터링부는
상기 구동 스위치들 중 전원전압 측에 위치한 구동 스위치들과 상기 인젝터와의 단락을 검출하는 제 1모니터링부; 및
상기 구동 스위치들 중 기준전압 측에 위치한 구동 스위치들과 상기 인젝터와의 단락을 검출하는 제 2모니터링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.
제 13항에 있어서, 상기 제 1모니터링부는
고전압 인가단과 상기 인젝터 간의 출력전압을 비교하는 제 1비교기; 및
전원전압 인가단과 상기 인젝터 단의 출력전압을 비교하는 제 2비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.
제 13항에 있어서, 상기 제 2모니터링부는
그라운드 전압단과 제 1인젝터 간의 출력전압을 비교하는 제 3비교기; 및
상기 그라운드 전압단과 제 2인젝터 간의 출력전압을 비교하는 제 4비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 인젝터 드라이버.