KR20190049414A - 차량 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예는 배터리로부터 전원을 공급받는 차량 제어 모듈; 상기 배터리와 상기 차량 제어 모듈 사이에 배선되는 제1 전원 공급 라인; 상기 제1 전원 공급 라인 상의 제1 노드에서 분지되어 상기 제1 전원 공급 라인과 상기 차량 제어 모듈 사이에 연결되는 제2 전원 공급 라인; 상기 제2 전원 공급 라인 상에 배치되는 키 스위치부; 및 상기 제1 전원 공급 라인 상에서 상기 제1 노드와 상기 차량 제어 모듈 사이에 배치되는 충방전부;를 포함하고, 상기 차량 제어 모듈은, 상기 충방전부와 상기 차량 제어 모듈 사이의 제1 전압을 감지하는 제1 감지부; 상기 제2 전원 공급 라인 상의 제2 전압을 감지하는 제2 감지부; 상기 전원을 공급받아 모터를 제어하는 모터 제어부; 및 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이가 기 설정된 값보다 큰 경우 상기 제1 전원 공급 라인의 단선을 감지하는 제어부;를 포함하는 차량 제어 장치를 개시한다.

Description

차량 제어 장치{VEHICLE CONTROL APPARATUS}
실시예는 차량 제어 장치에 관한 것이다.
모터의 회전축은 액추에이터와 연결되어 구동력을 전달한다. 이때, 액추에이터의 특성에 따라 모터와 액추에이터는 일체로 제작될 수 있다. 예를 들어, 동일한 하우징에 모터와 액추에이터를 같이 구현하거나 튜브 형태의 로터를 이용하여 액추에이터의 구동축과 모터의 회전축이 일체화 되도록 형성할 수 있다. 그리고, 액추에이터의 상태에 따라 모터를 제어하는 제어유닛이 마련될 수 있다.
이 대, 배터리로부터 공급되는 전원과 관련하여 다양한 문제가 존재한다.
일예로, 배터리로부터 제공되는 전압으로 모터가 동작을 수행하나, 배터리 전압이 일정 전압 이하인 경우 차량 제어 장치 내의 전원 공급 장치가 배터리 전압을 각 유닛에 제공하지 못하는 문제가 존재한다. 이에 따라, 배터리 전압에 의존하여 차량 제어 장치의 구동이 결정되는 불안정한 전원 공급 상태가 유지되는 한계가 존재한다.
또한, 종래의 액추에이터는 전원을 공급하는 배터리 전원 라인이 단선 되면, 제어장치가 오프되고, 모터는 프리 휠링(freewheeling)될 수 있다. 또한, 제어장치가 오프되기 직전의 회전수(Turn count) 값 등의 정보가 손실될 수 있는 문제가 있다.
또한, 종래의 액추에이터는 전원을 공급하는 배터리 전원 라인이 단선되었지에 대한 정확한 판단이 어려운 문제가 존재한다.
또한, 사용자의 시동 오프와 배터리 전원 라인의 단선을 구분하기 어려운 한계점이 존재한다.
실시예에 따르면, 차량의 클러치 액추에이터를 제어하는 차량 제어 장치를 구현할 수 있다.
또한, 배터리 전압에 비의존적인 안정적인 전압을 출력하는 차량 제어 장치를 제작할 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 전원 라인이 단선 되어도 이그니션 라인에서 전원을 공급받아, 제어 장치 내의 주요 IC에 전원을 공급함으로써 클러치 액추에이터가 안전 상태(Safe state)가 될 때까지 브레이크 모드(Brake mode)로 진입, Turn count 값 저장, 차량의 상위 제어기와의 통신이 가능하도록 구현될 수 있다.
실시예에 따르면, 차량의 클러치 액추에이터를 제어하는 차량 제어 장치를 구현할 수 있다.
또한, 배터리 전원 라인의 단선을 감지하는 차량 제어 장치를 제작할 수 있다.
또한, 암전류를 방지하는 차량 제어 장치를 제작할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
실시예에 따른 차량 제어 장치는 배터리로부터 전원을 공급받는 전원 공급 장치; 상기 배터리와 상기 전원 공급 장치 사이에 배치되어 상기 전원의 레벨을 승압 또는 감압하여 제1 출력값을 출력하는 벅-부스트 컨버터; 상기 전원의 레벨에 따라 상기 벅-부스트 컨버터의 상기 승압 여부를 결정하는 전원제어부; 및 상기 제1 출력값을 강압하여 복수 개의 제2 출력값을 출력하는 레귤레이터;를 포함한다.
상기 제1 출력값은 상기 제2 출력값보다 클 수 있다.
상기 전원제어부는,
상기 전원 공급 라인 상의 전원의 레벨이 기준 전원 레벨보다 작은 경우에 상기 벅-부스트 컨버터의 승압할 수 있다.
상기 제1 출력값은,
상기 전원의 레벨이 기준 전원 레벨보다 큰 경우 상기 전원의 레벨에서 강압될 수 있다.
상기 제1 출력값은
상기 전원 공급 라인 상의 전원의 레벨이 기준 전원 레벨보다 작은 경우 상기 기준 전원 레벨에서 강압될 수 있다.
상기 벅-부스트 컨버터는,
상기 전원 공급 라인 상의 전원의 레벨을 승압하는 부스트부와 상기 제1 출력값을 출력하는 벅부를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 차량은 배터리; 상기 배터리로부터 전원을 공급 받는 차량 제어 장치; 및 상기 차량 제어 장치로부터 출력을 제공받는 모터;를 포함하고, 상기 차량 제어 장치는, 배터리로부터 전원을 공급받는 전원 공급 장치; 상기 배터리와 상기 전원 공급 장치 사이에 배치되어 상기 전원의 레벨을 승압 또는 감압하여 제1 출력값을 출력하는 벅-부스트 컨버터; 상기 전원의 레벨에 따라 상기 벅-부스트 컨버터의 상기 승압 여부를 결정하는 전원제어부; 상기 제1 출력값을 강압하여 복수 개의 제2 출력값을 출력하는 레귤레이터 를 포함한다.
실시예에 따른 차량 제어 장치는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU), 상기 마이크로 컨트롤 유닛의 온/오프를 제어하는 전원 구동부, 상기 전원 구동부에 시동 신호를 가하는 이그니션 라인, 상기 전원 구동부에 전원을 인가하는 배터리 라인 및 상기 전원 구동부 또는 상기 배터리 라인을 통해 전원을 인가받는 적어도 하나의 부품을 포함하고, 상기 배터리 라인이 단선(斷線) 되면, 상기 이그니션 라인을 통해 상기 전원 구동부 또는 상기 적어도 하나의 부품에 전원을 인가한다.
상기 적어도 하나의 부품은 모터의 회전수를 감지하여 액추에이터의 위치를 인식하는 MT(Multi-Turn) 센서를 포함할 수 있다.
상기 MT 센서는 휘발성 소자일 수 있다.
상기 적어도 하나의 부품은 상기 모터의 회전각 감지하는 ST(Single-Turn) 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 부품은 차량 내부의 시스템과 연결되어 데이터 통신을 수행하는 CAN 통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 이그니션 라인에 배치되는 제1 전압 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전압 센서에서 측정된 제1 전압 값에서 이상 피크가 발생할 경우, 상기 상기 배터리 라인이 단선(斷線)된 것으로 판단할 수 있다.
상기 이그니션 라인에 배치되는 제1 전류 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전류 센서에서 측정된 제1 전류 값에서 이상 피크가 발생할 경우, 상기 배터리 라인이 단선된 것으로 판단할 수 있다.
실시예에 따른 차량 제어 장치는 배터리로부터 전원을 공급받는 차량 제어 모듈; 상기 배터리와 상기 차량 제어 모듈 사이에 배선되는 제1 전원 공급 라인; 상기 제1 전원 공급 라인 상의 제1 노드에서 분지되어 상기 제1 전원 공급 라인과 상기 차량 제어 모듈 사이에 연결되는 제2 전원 공급 라인; 상기 제2 전원 공급 라인 상에 배치되는 키 스위치부; 및 상기 제1 전원 공급 라인 상에서 상기 제1 노드와 상기 차량 제어 모듈 사이에 배치되는 충방전부;를 포함하고, 상기 차량 제어 모듈은, 상기 충방전부와 상기 차량 제어 모듈 사이의 제1 전압을 감지하는 제1 감지부; 상기 제2 전원 공급 라인 상의 제2 전압을 감지하는 제2 감지부; 상기 전원을 공급받아 모터를 제어하는 모터 제어부; 및 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이가 기 설정된 값보다 큰 경우 상기 제1 전원 공급 라인의 단선을 감지하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는 상기 모터 제어부에 상기 모터의 동작을 중지하는 신호를 전송할 수 있다.
상기 제1 전원 공급 라인은 상기 차량 제어 모듈에 상시 전원을 공급할 수 있다.
상기 제2 전원 공급 라인은 상기 키 스위치부가 온되면 상기 차량 제어 모듈에 전원을 공급할 수 있다.
상기 제1 노드와 상기 충방전부 사이에 릴레이부가 배치될 수 있다.
상기 충방전부는, 상기 제1 전원 공급 라인 상에 상기 차량 제어 모듈과 상기 퓨즈 사이에 위치하는 커패시터; 및 상기 커패시터와 상기 차량 제어 모듈 사이에 배치되는 퓨즈 스위치를 더 포함하고, 상기 제1 전압은 상기 커패시터와 상기 차량 제어 모듈 사이의 전압일 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2 전압이 0V인 경우 상기 제1 전원 공급 라인의 단선이 아닌 것으로 판단할 수 있다.
실시예에 따른 차량은 배터리; 상기 배터리로부터 전원을 공급 받는 차량 제어 장치; 및 상기 차량 제어 장치로부터 출력을 제공받는 모터;를 포함하고, 상기 차량 제어 장치는, 상기 배터리로부터 상기 전원을 공급받는 차량 제어 모듈; 상기 배터리와 상기 차량 제어 모듈 사이에 배선되는 제1 전원 공급 라인; 상기 제1 전원 공급 라인 상의 제1 노드에서 분지되어 상기 제1 전원 공급 라인과 상기 차량 제어 모듈 사이에 연결되는 제2 전원 공급 라인; 상기 제2 전원 공급 라인 상에 배치되는 키 스위치부; 및 상기 제1 전원 공급 라인 상에서 상기 제1 노드와 상기 차량 제어 모듈 사이에 배치되는 충방전부;를 포함하고, 상기 차량 제어 모듈은, 상기 충방전부와 상기 차량 제어 모듈 사이의 제1 전압을 감지하는 제1 감지부; 상기 제2 전원 공급 라인 상의 제2 전압을 감지하는 제2 감지부; 상기 전원을 공급받아 모터를 제어하는 모터 제어부; 및 상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이가 기 설정된 값보다 큰 경우 상기 모터 제어부에 상기 모터의 동작을 중지하는 신호를 전송하는 제어부;를 포함한다.
실시예에 따르면, 차량의 클러치 액추에이터를 제어하는 차량 제어 장치를 구현할 수 있다.
또한, 배터리 전압에 비의존적인 안정적인 전압을 출력하는 차량 제어 장치를 제작할 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 전원 라인이 단선 되어도 이그니션 라인에서 전원을 공급받아, 제어 장치 내의 주요 IC에 전원을 공급함으로써 클러치 액추에이터가 안전 상태(Safe state)가 될 때까지 브레이크 모드(Brake mode)로 진입, Turn count 값 저장, 차량의 상위 제어기와의 통신이 가능하도록 구현될 수 있다.
실시예에 따르면, 차량의 클러치 액추에이터를 제어하는 차량 제어 장치를 구현할 수 있다.
또한, 배터리 전원 라인의 단선을 감지하는 차량 제어 장치를 제작할 수 있다.
또한, 암전류를 방지하는 차량 제어 장치를 제작할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 실시예에 따른 차량 제어 장치, 배터리 및 모터를 도시한 개념도이고,
도 2는 실시예에 따른 차량 제어 장치의 개념도이고,
도 3는 실시예에 따른 차량 제어 장치의 회로 구성도이고,
도 4는 실시예에 따른 전원 공급 장치의 구성 및 동작을 설명하는 도면이고,
도 5은 실시예에 따른 전원 공급 장치의 회로 구성도이고,
도 6은 실시예에 따른 벅-부스트 컨버터의 회로 구성도이고,
도 7은 실시예에 따른 벅-부스트 컨버터에서 동작하는 제어 신호를 도시한 도면이고,
도 8은 실시예에 따른 레귤레이터를 설명하는 회로 구성도이고,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치를 개략적으로 나타낸 회로 구성도이고,
도 10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 제어 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이고,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치를 이용한 제어 절차를 나타내는 그래프이고,
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치를 이용한 제어 결과를 나타내는 그래프이고,
도 13은 또 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치, 배터리 및 모터를 도시한 개념도이고,
도 14는 또 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 본 발명은 클러치 액추에이터에 적용되는 것으로, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분을 먼저 설명한다. 다만, 이러한 설명은 다양한 변형이 예상되며, 특정 설명에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
본 발명의 실시예에 따른 클러치 액추에이터는 모터(이하 도 1에서 (10)에 해당), 커버, 피스톤, 리드스크류을 포함할 수 있다.(이외 각 구성요소는 미도시됨) 모터가 작동하면, 리드스크류가 회전할 수 있다. 그리고 리드스크류가 회전함에 따라 피스톤은 직선 이동할 수 있다. 커버 내측에는 유체의 수용공간이 배치될 수 있으며, 피스톤은 수용공간에 위치할 수 있다. 여기서, 클러치 액추에이터는 차량 내에 장착되어 구동될 수 있으며, 이러한 종류에 한정되는 것이 아니라 구동력을 요하는 다양한 구동 장치에 적용될 수 있다.
모터는 하우징, 차량 제어 장치, 스테이터 조립체, 로터와, 회전축과, 외부 센서 연결부를 포함할 수 있다.
하우징은 원통 형상으로 형성되어 내부에 스테이터 조립체와 로터등이 장착될 수 있는 공간을 포함할 수 있다. 하우징은 커버와 체결될 수 있다. 이때, 하우징의 형상이나 재질은 다양하게 변형될 수 있으나 차량에 장착되는 특성상 고온에서도 잘 견딜 수 있는 금속재질이 선택될 수 있다. 예를 들어, 하우징의 일부 즉, 액추에이터가 연결되는 하우징의 전면 측이 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 또는 하우징 전체가 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
하우징의 전면 측에는 액추에이터가 결합되며, 하우징의 후면 측에는 클러치 액추에이터 차량 제어 장치가 결합될 수 있다. 그리고, 하우징 후면측에는 외부 센서 연결부가 탈착 가능하게 삽입되는 장착슬롯이 배치될 수 있다.
하우징의 중심에는 회전축이 위치하며 리드스크류가 연결되는 공간을 형성하는 중심홀이 마련되며, 장착슬롯은 이 중심홀의 아래쪽에 형성될 수 있다.
차량 제어 장치는 외부 센서 연결부에서 전송 받은 액추에이터의 상태와 외부 구동신호에 기초하여 모터의 구동을 제어한다. 이러한 클러치 액추에이터 차량 제어 장치는 하우징의 후방에 배치되어 하우징의 후면 덮개로 구성되어 하우징과 일체로 형성될 수 있다. 또한, 모터의 일측에는 마그넷과 전류 센서가 결합될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 차량 제어 장치, 배터리 및 모터를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 차량 제어 장치(200)는 배터리(90)와 모터(10) 사이에 배치될 수 있다. 차량 제어 장치(200)는 배터리(90)로부터 전원을 공급 받을 수 있다. 이를 위해, 차량 제어 장치(200)와 배터리(90) 사이에 복수 개의 라인을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 배터리(90)는 차량 내에서 클러치 액추에이터 외부에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 배터리(90)와 차량 제어 장치(200)는 전술한 외부 센서 연결부을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
차량 제어 장치(200)와 배터리(90) 사이에 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2) 및 제3 전원 공급 라인(L3)이 배치될 수 있다. 다만, 이러한 개수에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2) 및 제3 전원 공급 라인(L3)은 전기적 선로를 의미한다.
제1 전원 공급 라인(L1)은 배터리(90)로부터 제공된 전원을 차량 제어 장치(200)으로 공급할 수 있다. 제1 전원 공급 라인(L1) 상에 퓨즈 스위치(S1)가 배치될 수 있다. 퓨즈 스위치(S1)는 배터리(90)와 인터페이스부(210) 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 전원 공급 라인(L1)은 배터리(90)로부터 제공된 12V의 전압을 차량 제어 장치(200)로 공급할 수 있다. 예컨대, 제1 전원 공급 라인(L1)은 KL30일 수 있다. 또한, 제1 전원 공급 라인(L1)은 인터페이스부(210) 및 충방전부(230)를 통해 차량 제어 모듈(220)와 연결될 수 있다. 제1 전원 공급 라인(L1)은 차량 제어 장치(200)로 전원을 상시 공급하는 상시 전원 공급 라인일 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 배터리(90)는 제1 전원 공급 라인(L1)을 통해 차량 제어 모듈(220)에 전원을 공급하고, 차량 제어 모듈(220)는 공급 받은 전원을 승압 또는 감압하여 모터(10)를 구동하는 제어 회로(이하 모터 제어부)를 구동할 수 있다.
제2 전원 공급 라인(L2)은 제1 전원 공급 라인(L1)의 제1 노드(N1)에서 분지되어 차량 제어 모듈(220)와 제1 전원 공급 라인(L1) 사이에 배치될 수 있다. 제2 전원 공급 라인(L2) 상에 키 스위치부(미도시됨)가 배치될 수 있다. 키 스위치부(미도시됨)는 시동에 의해 점화(ignition)가 일어 날 수 있다. 예컨대, 차량의 운전자가 시동을 켜면, 배터리(90)에서 키 스위치부(미도시됨)는 전류가 흐를 수 있다. 그리고 키 스위치부(미도시됨)는 1, 2차 코일에 의해 고전류 및 고전압이 발생할 수 있다. 이로 인해, 고전압은 혼합기(미도시됨)를 점화할 수 있다. 예를 들어, 제2 전원 공급 라인(L2)은 KL15일 수 있다.
제2 전원 공급 라인(L2)은 제1 노드(N1)를 통해 공급된 배터리(90)의 전압을 차량 제어 장치(200)로 제공할 수 있다. 예컨대, 제2 전원 공급 라인(L2)은 키 스위치부(미도시됨)의 동작에 따라 차량 제어 장치(200)로 배터리로부터 제공된 전원을 공급할 수 있다.
제3 전원 공급 라인(L3)은 접지를 수행할 수 있다. 예컨대, 제3 전원 공급 라인(L3)은 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2)과 전기적으로 연결되고 그라운드(ground) 역할을 수행할 수 있다. 예컨대, 제3 전원 공급 라인(L3)은 KL31일 수 있다.
상기와 같이, 배터리(90)와 차량 제어 장치(200) 사이에는 복수 개의 전원 공급 라인이 배치될 수 있다. 또한, 복수 개의 전원 공급 라인(L1, L2, L3)은 인터페이스부(210)의 복수 개의 포트를 통해 배터리(90)와 전원 제어 장치(200) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 차량 제어 장치의 개념도이고, 도 3는 실시예에 따른 차량 제어 장치의 회로 구성도이다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 차량 제어 모듈(220)은 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2)을 통해 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있다.
그리고 차량 제어 장치(200)는 인터페이스부(210), 차량 제어 모듈(220), 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2) 및 제3 전원 공급 라인(L3)을 포함할 수 있다.
인터페이스부(210)는 앞서 설명한 바와 같이 배터리와 차량 제어 장치(200) 사이에 배치되고, 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2) 및 제3 전원 공급 라인(L3)과 연결될 수 있다.
제1 전원 공급 라인(L1)에서 차량 제어 모듈(220)와 인터페이스부 사이에 역극성 보호부(Reverse protection, PT), 충방전부(230)가 배치될 수 있다.
역극성 보호부(PT)는 제1 전원 공급 라인(L1)과 연결될 수 있다. 역극성 보호부(PT)는 차량 제어 모듈(220)로 공급되는 전압의 극성이 기 설정된 극성과 상이한 경우 회로를 보호하기 위해 단선을 수행할 수 있다. 예컨대, 제1 전원 공급 라인(L1)을 통해 양의 전압이 차량 제어 모듈(220)로 제공되어야 하나, 음의 전압이 제공되는 경우 단선이 수행되어 차량 제어 회로(220)을 보호할 수 있다.
충방전부(230)는 충전 소자를 포함할 수 있다. 예컨대, 충전 소자는 커패시터(capacitor)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 충방전부(230)는 배터리로부터 제공되는 전압을 충전할 수 있다. 또한, 다른 소자와 함께 사용되어 필터 역할을 수행할 수도 있다. 충방전부(230)는 일단이 배터리와 연결되고, 타단이 차량 제어 모듈(220)와 연결될 수 있다. 예컨대, 충방전부(230)의 타단은 전원 공급 장치(PMIC)와 연결될 수 있다.
제2 전원 공급 라인(L2)에서 앞서 설명한 바와 같이 키 스위치부(미도시됨)가 배치될 수 있다.
그리고 차량 제어 장치(200)는 차량 제어 모듈(220)을 포함하고, 구체적으로 전원 공급 장치(PMIC), 제1 감지부(221), 제2 감지부(222), 모터 제어부(223) 및 제어부(224)를 포함할 수 있다. 또한, 차량 제어 장치(200)는 내부 센서(225), 외부 센서 인터페이스부(226), 통신부(227), 모터 스위칭부(228), 인터페이스 모듈(229)을 포함할 수 있다.
전원 공급 장치(PMIC)는 차량 제어 장치(200) 내의 주요 소자들에게 전원 공급을 제어할 수 있다. 예컨대, 전원 공급 장치(PMIC)는 배터리로부터 제공된 전원을 차량 제어 모듈(220) 내의 각 소자에 맞게 전원을 제공할 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 자세히 설명한다.
제1 감지부(221)는 차량 제어 장치(200) 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 감지부(221)는 전원 공급 장치(PMIC) 내에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 감지부(221)는 제1 전원 공급 라인(L1) 상에서 충방전부(230) 후단에서 전압인 제1 전압을 감지할 수 있다. 제1 감지부(221)는 다양한 전압 측정 소자를 포함할 수 있다. 또한, 제1 감지부(221)는 충방전부(230) 제1 전원 공급 라인(L1) 상에서 충방전부(230) 후단에서 복수 회 제1 전압을 감지할 수 있다. 예컨대, 제1 감지부(221)는 제1 전원 공급 라인(L1) 상에서 복수 노드를 설정하고 각 노드 별 전압을 측정할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 복수 노드에서 측정된 제1 전압을 하기 제2 전압과 비교할 수 있어, 실시예에 따른 차량 제어 장치(200)는 안정성을 개선할 수 있다.
제2 감지부(222)는 제1 감지부(221)와 마찬가지로 차량 제어 장치(200) 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 제2 감지부(222)는 전원 공급 장치(PMIC) 내에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 감지부(222)는 제2 전원 공급 라인(L2) 상에서 키 스위치부(미도시됨) 후단에서 전압인 제2 전압을 감지할 수 있다. 제2 감지부(222)는 다양한 전압 측정 소자를 포함할 수 있다.
모터 제어부(223)는 차량 제어 장치(200) 내에 배치될 수 있다. 모터 제어부(223)는 제1 전원 공급 라인(L1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이로서, 모터 제어부(223)는 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있다. 예컨대, 모터 제어부(223)는 모터의 3상(U, V, W)을 제어하기 위한 모터 제어 신호를 모터 스위칭부(228)에 송신할 수 있다. 이에 따라, 모터 스위칭부(228)는 수신한 모터 제어 신호에 따라 내부에 배치된 복수 개의 스위치를 스위칭할 수 있다. 이에 따라, 원하는 출력만큼 모터의 구동이 이루어질 수 있다.
제어부(224)는 차량 제어 장치(200) 내에 배치될 수 있다. 제어부(224)는 전원 공급 장치(PMIC)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 전원 공급 장치(PMIC)는 제1 전원 공급 라인(L1)으로부터 제공된 배터리 전압을 승압 또는 감압하여 내부 센서(225) 또는 외부 센서 인터페이스(226), 통신부(227), 제어부(224), 모터 제어부(223)로 제공할 수 있다.
제어부(224)는 제1 감지부(221)와 제2 감지부(222)로부터 제1 전압(P1) 및 제2 전압(P2)을 수신할 수 있다.(도 13 참조) 그리고 제어부(224)는 제1 전압(P1)과 제2 전압(P2)의 차이가 기 설정된 값보다 큰 경우 모터 제어부(224)에 모터의 동작을 중지하는 신호를 송신할 수 있다.
또한, 제어부(224)는 제1 전압(P1)과 제2 전압(P2) 간의 전압 차가 기 설정된 값보다 크더라도, 제2 전압(P2)이 0V인 경우에 모터의 동작을 중지하는 제어 신호를 모터 제어부(223)에 송신하지 않을 수 있다. 제2 전압(P2)이 0V인 경우, 제어부(224)는 차량의 사용자가 전원을 오프(off)한 경우로 판단할 수 있다. 이에, 제어부(224)는 퓨즈 스위치(미도시됨)의 단선을 차량의 스위치가 온(on)된 경우에만 판단할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 차량 제어 장치(200)는 시동이 켜진 경우, 퓨즈 스위치의 단선을 감지하여 모터의 프리 휠링(freewheeling)을 차단할 수 있다.
또한, 제어부(224)은 인터페이스 모듈(229), 외부 센서 인터페이스부(226) 및 통신부(227)로부터 수신한 데이터를 이용하여 모터 및 클러치의 상태를 분석하고, 스위칭부(228)를 통하여 분석 결과에 따른 제어명령을 출력할 수 있다.
내부 센서(225)는 온도 센서, 압력 센서, 멀티 턴(multi-turn, MT) 센서(후술하는 MT 센서(204), 도 9), 싱글 턴(single-trun, ST) 센서(후술하는 ST 센서(205, 도 9)를 포함할 수 있다. 내부 센서(225)는 이에 한정되지 않고 다양한 센서를 포함할 수 있다. 내부 센서(225)는 전원 공급 회로(PMIC)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
예컨대, 온도 센서는 차량 제어 장치의 온도를 감지할 수 있고, 압력 센서는 차량 제어 장치의 압력을 감지할 수 있다. 또한, 멀티 턴(multi-turn) 센서는 모터의 회전수를 감지하는 신호를 제어부(224)로 송신할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제어부(224)는 액추에이터의 위치를 감지할 수 있다.
외부 센서 인터페이스부(226)는 외부 센서와 연결될 수 있다. 외부 센서 인터페이스부(226)는 전원 공급 장치(PMIC)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 그리고 외부 센서 인터페이스부(226)은 공급받은 전원을 외부 센서로 제공할 수 있다. 그리고 외부 센서 인터페이스부(226)는 인터페이스부(210)를 통해 외부 센서와 전기적으로 연결되어, 외부 센서에 전원을 공급할 수 있다.
통신부(227)는 차량 내부의 ABS시스템과 연결되어 데이터 통신을 수행할 수 있다. 또한, 통신부(227)는 제어부(224)와 전기적으로 연결될 수 있다. 통신부(227)는 외부로부터 수신한 제어 신호를 제어부(224)로 전송할 수 있다.
또한, 통신부(227)는 인터페이스부(210)를 통해 외부와 연결될 수 있다. 예컨대, 통신부(227)는 캔 통신이 수행할 수 있도록, 캔 통신을 위한 수신기와 송신기를 포함할 수 있다.
모터 스위칭부(228)는 모터 제어부(223)로부터 제어 신호를 수신하여, 모터에 원하는 3상 출력을 제공할 수 있다. 예컨대, 모터 스위칭부(228)는 복수 개의 스위칭 소자로 이루어질 수 있다. 예컨대, 모터 스위칭부(228)는 6개의 전계효과 트랜지스터(FET)을 포함할 수 있으나, 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다. 모터 스위칭부(228)는 제어 신호에 따라 복수 개의 스위칭 소자의 온/오프를 제어하여, 다양한 3상(U, V, W) 출력을 모터 제공하고, 모터는 제공된 출력에 따라 구동될 수 있다.
그리고 인터페이스 모듈(229)은 전류 센서로부터 수신한 전류 신호를 이용하여 주파수 신호 및 전압 신호를 제어부(224)으로 출력할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 전원 공급 장치의 구성 및 동작을 설명하는 도면이고, 도 5은 실시예에 따른 전원 공급 장치의 회로 구성도이고, 도 6은 실시예에 따른 벅-부스트 컨버터의 회로 구성도이고, 도 7은 실시예에 따른 벅-부스트 컨버터에서 동작하는 제어 신호를 도시한 도면이고, 도 8은 실시예에 따른 레귤레이터를 설명하는 회로 구성도이다.
도 4를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이 배터리(90)와 차량 제어 장치(200)는 전기적으로 연결되고, 차량 제어 장치(200)(또는 차량 제어 모듈(220) 내의) 내의 전원 공급 장치(PMIC)는 배터리(90)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
구체적으로, 실시예에 따른 차량 제어 모듈(220)은 벅-부스터 컨버터(2100), 레귤레이터(220), 전원 공급 장치(PMIC) 및 전원제어부(2300)를 포함할 수 있다.
벅-부스트 컨버터(2100)는 배터리(90)와 전기적으로 연결되어, 배터리(90)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 벅-부스트 컨버터(2100)는 차량 제어 모듈(220) 내부 또는 전원 공급 장치(PMIC) 내에 배치될 수 있다. 즉, 벅-부스트 컨버터(2100)는 이러한 위치에 한정되지 않으며, 차량 제어 장치(200)(또는 차량 제어 모듈(220)) 내에서 배터리(90)와 레귤레이터(2200) 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 벅-부스트 컨버터(2100)는 KL 30, KL 15를 통해 배터리(90)와 전기적으로 연결될 수 있다.
벅-부스트 컨버터(2100)는 배터리(90)로부터 제공받은 전원을 승압 또는 감압하여 제1 출력값을 출력할 수 있다. 예컨대, 벅-부스트 컨버터(2100)는 배터리(90)로부터 0V 내지 32V의 전원을 제공받을 수 있다. 다만, 이러한 전압 범위에 한정되는 것은 아니다.
벅-부스트 컨버터(2100)는 배터리(90)로부터 공급되는 전원의 레벨에 따라 승압 여부가 결정될 수 있다. 벅-부스트 컨버터(2100)는 배터리(90)로부터 공급되는 전원의 레벨이 기준 전원 레벨보다 작은 경우에 벅-부스트 컨버터는 기준 전원 레벨을 제1 출력값으로 출력하기 위하여 승압할 수 있다. 예컨대, 배터리(90)로부터 벅-부스트 컨버터(2100)에 공급되는 전원의 레벨이 3V이고 기준 전원 레벨이 8V인 경우, 벅-부스트 컨버터(2100)는 기준 전원 레벨을 제1 출력값인 8V로 승압할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 차량 제어 장치는 배터리(90)가 방전에 의해 제공하는 전압이 낮아지더라도 동작을 유지할 수 있다.
또한, 벅-부스트 컨버터(2100)는 배터리(90)로부터 공급되는 전원의 레벨이 기준 전원 레벨보다 큰 경우에 벅-부스트 컨버터(2100)는 공급되는 전원의 레벨을 제1 출력값으로 출력하기 위하여 승압을 수행하지 않을 수 있다. 예컨대, 배터리(90)로부터 벅-부스트 컨버터(2100)에 공급되는 전원의 레벨이 13V이고 기준 전원 레벨이 8V인 경우, 벅-부스트 컨버터(2100)는 배터리(90)로부터 공급되는 전원의 레벨인 13V를 제1 출력값으로 출력할 수 있다. 즉, 벅-부스트 컨버터(2100)는 승압을 수행하지 않을 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 차량 제어 장치는 배터리(90)의 방전 등의 경우에만 승압을 수행하여 소자의 수명 향상을 제공할 수 있다.
벅-부스트 컨버터(2100)는 배터리(90)로부터 전원 공급 라인을 통해 전원을 공급받을 수 있다. 즉, 전원 공급 라인은 앞서 설명한 바와 같이 제1 전원 공급 라인 및 제2 전원 공급라인을 포함할 수 있다. 예컨대, 전원 공급 라인은 KL 30 또는 KL 15일 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 벅-부스트 컨버터(2100)는 전원 공급 라인 상의 전원의 레벨을 승압하는 부스트부(Boost)(2110)와 상기 제1 출력값을 출력하는 벅부(Buck) (2120)를 포함할 수 있다.
일예로, 부스트부(2110)는 배터리와 전원 공급 장치(PMIC) 사이에 배치될 수 있다. 부스트부(2110)는 제1 충전부(2111), 승압스위칭부(2112) 및 제2 충전부(2113)을 포함할 수 있다. 제1 충전부(2111)와 제2 충전부(2113)는 승압스위칭부(2112)의 턴 온 또는 턴 오프에 따라 각각 전류가 흐르거나 전하를 충전할 수 있다.
부스트부(2110)는 전원단자(B+)를 통해 배터리(90)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 전원단자(B+)는 KL30과 전기적으로 연결될 수 있다. 이로써, 부스트부(2110)는 배터리(90)로부터 제공된 전원을 승압할 수 있다.
구체적으로, 제1 충전부(2211)는 일단이 전원단자(B+)와 연결될 수 있다. 그리고 제1 충전부(2211)는 타단이 승압스위칭부(2112)의 일단과 연결될 수 있다. 여기서, 승압스위칭부(2112)는 스위칭 소자로 트랜지스터를 포함할 수 있다. 예컨대, 스위칭 소자는 BJT(Bipolar Junction Transistor)일 수 있다. 다만, 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 제1 충전부(2211)는 타단이 승압스위칭부(2112)의 드레인 단자(NV1)와 연결될 수 있다.
그리고 제2 충전부(2213)는 일단이 그라운드 연결되고, 타단은 전원 공급 장치(PMIC)와 연결될 수 있다. 즉, 제2 충전부(2213)는 충전된 전하에 의한 전압을 전원 공급 장치로 제공하거나, 제1 충전부를 통과한 전원단자(B+)를 통해 배터리로부터 제공되는 전원을 제공할 수 있다. (여기서, 배터리로부터 제공되는 전원은 소자에 의한 전원 감소가 없는 경우 승압스위칭부(2112)의 드레인 단자(NV1)와 동일하다) 여기서, 제1 충전부(2111)는 인덕터를 포함할 수 있으며, 제2 충전부(2113)는 커패시터를 포함할 수 있다.
승압스위칭부(2112)의 소스 단자(NV2)는 전원 공급 장치(PMIC)와 연결될 수 있다. 승압스위칭부(2112)가 턴 온이 된 경우, 전원 공급 장치(PMIC)는 RSH 단자를 통해 배터리로부터 제공되는 전원의 레벨을 인지할 수 있다.
그리고 승압스위칭부(2112)의 게이트 단자(NV3)는 전원 공급 장치(PMIC)와 연결될 수 있다. 전원 공급 장치(PMIC)는 게이트 단자(NV3)에 인가되는 전압 레벨을 조절하여 승압스위칭부(2112)의 턴 온 또는 턴 오프를 제어할 수 있다. 예컨대, 전원 공급 장치(PMIC)는 전원제어부(2300)에서 출력되는 신호를 승압스위치부(2112)의 게이트 단자(NV3)에 제공할 수 있다. 전원제어부(2300)에서 출력되는 신호는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 신호일 수 있다. 여기서, 전원제어부(2300)는 전원공급장치(PMIC) 내 또는 차량 제어 모듈(220) 내에 배치될 수 있다. 전원제어부(2300)는 펄스 폭 변조 신호의 폭을 제어하여 벅-부스트 컨버터(2100)의 승압 여부를 제어할 수 있다. 이에 대해서는 이하 설명한다.
승압스위칭부(2112)는 턴 온 또는 턴 오프에 따라 배터리로부터의 전원의 레벨을 승압 또는 유지할 수 있다. 예컨대, 승압스위칭부(2112)는 전원단자(B+)를 통해 배터리로부터 제공되는 전원의 레벨이 기준 전원 레벨보다 작은 경우 턴 온 기간보다 턴 오프 기간이 긴 펄스 폭 변조 신호를 전원제어부(2300)로부터 수신할 수 있다. (도 7의 (a)를 참조하면, 전체 주기(Tt)에서 턴 온 기간(T1)이 턴 오프 기간(T2)보다 짧다) 이로써, 제1 충전부(2111)는 승압스위칭부(2112)가 턴 온인 경우보다 큰 전류가 긴 시간 동안 흐를 수 있다. 그리고 제1 충전부(2111)의 타단은 제2 충전부(2113)의 타단과 다이오드(D6)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 다이오드(D6)는 제1 충전부(2111)에 흐르는 큰 전류에 의해 오프될 수 있다. 이로써, 제2 충전부(2113)에 충전된 전하가 제2 충전부(2113)의 타단과 연결된 전원 공급 장치의 부스트 단자(VST)로 제공될 수 있다.
이와 달리, 승압스위칭부(2112)는 전원단자(B+)를 통해 배터리로부터 제공되는 전원의 레벨이 기준 전원 레벨보다 큰 경우 턴 오프 기간보다 턴 온 기간이 긴 펄스 폭 변조 신호를 전원제어부(2300)로부터 수신할 수 있다. (도 7의 (b) 참조하면, 전체 주기(Tt)에서 턴 온 기간(T1)이 턴 오프 기간(T2)보다 길다) 이로써, 제1 충전부(2111)는 승압스위칭부(2112)가 턴 온인 경우보다 큰 전류가 짧은 시간 동안 흐를 수 있다. 이로써, 제1 충전부(2111)의 타단은 제2 충전부(2113)의 타단과 다이오드(D6)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 다이오드(D6)는 제1 충전부(2111)에 흐르는 전류가 승압스위칭부(2112)가 턴 온인 경우보다 작은 전류가 오랜 시간 동안 흐를 수 있다. 이로써, 전원의 레벨이 전원 공급 장치의 부스트 단자(VST)로 제공될 수 있다.
그리고 벅부(2120)는 전원 공급 장치의 부스트 단자(VST)로부터 기준 전원 레벨 또는 전원의 레벨인 전원을 제공받을 수 있다. 그리고 벅부(2120)은 기준 전원 레벨 또는 전원의 레벨을 제1 출력값으로 강압할 수 있다. 즉, 부스트부(2120)을 통과한 전원의 레벨 또는 기준 전원 레벨은 제1 출력값보다 큰 전압값을 가질 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 차량 제어 장치는 기준 전원 레벨보다 낮은 전원이 배터리로부터 전원 공급 장치에 제공되더라도 전원 공급 장치의 전원 공급을 유지할 수 있다.
레귤레이터(2200)는 벅-부스트 컨버터(2100)으로부터 출력되는 제1 출력값을 강압하여 제2 출력값을 출력할 수 있다.
여기서, 제2 출력값은 복수 개일 수 있으며, 제1 출력값 보다 작을 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 8를 참조하면, 레귤레이터(2200)는 제2 출력값을 서로 다른 장치에 제공할 수 있다. 예컨대, 레귤레이터(2200)는 제1 출력값을 감압하여 제2 출력값을 제어부(224), 내부 센서(225), 외부 센서 인터페이스부(226), 통신부(227)에 제공할 수 있다. 그리고 레귤레이터(2200)는 제어부(224), 내부 센서(225), 외부 센서 인터페이스부(226), 통신부(227)의 각 동작 전압에 따라 다양한 제2 출력값을 출력할 수 있다. 예를 들어, 레귤레이터(2200)는 3V, 5V의 제2 출력값을 출력할 수 있다. 그리고, 레귤레이터(2200)는 3V의 전압을 제어부(224)에 제공할 수 있다. 뿐만 아니라, 레귤레이터(2200)는 5V의 전압을 제어부(224), 내부 센서(225), 외부 센서 인터페이스부(226) 및 통신부(227)에 각각 제공할 수 있다. 이로써, 제어부(224), 내부 센서(225), 외부 센서 인터페이스부(226) 및 통신부(227)는 전원에 의한 동작을 수행할 수 있다.
레귤레이터(2200)는 제어부(224), 내부 센서(225), 외부 센서 인터페이스부(226) 및 통신부(227)와 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 레귤레이터(2200)에서 제2 출력값을 제공하는 제2 출력 노드(TP73)가 분기되어 복수 개의 출력 채널에 각각 연결될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 차량 제어 장치는 각 소자에 안정적인 전원을 공급할 수 있다. 또한, 일부 소자에서 발열 등에 의해 발생한 물리적 손상은 이외 소자에 대해 독립적일 수 있다.
도 9는 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치를 개략적으로 나타낸 회로 구성도이고, 도 10는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치를 이용한 클러치 액추에이터 제어 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
먼저, 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치는 전술한 바와 같이 전원 공급 장치(PMIC), 제1 감지부(221), 제2 감지부(222), 모터 제어부(223) 및 제어부(224)를 포함할 수 있다. 또한, 차량 제어 모듈(220)는 내부 센서(225), 외부 센서 인터페이스부(226), 통신부(227), 모터 스위칭부(228), 인터페이스 모듈(229)을 포함할 수 있다.
또한, 추가적으로 제어부(224)은 인터페이스 모듈(229), 외부 센서 인터페이스부(226) 및 통신부(227)로부터 수신한 데이터를 이용하여 모터 및 클러치의 상태를 분석하고, 스위칭부(228)를 통하여 분석 결과에 따른 제어명령을 출력할 수 있다.
인터페이스 모듈(229)은 전류 센서로부터 수신한 전류 신호를 이용하여 주파수 신호 및 전압 신호를 제어부(224)으로 출력할 수 있다.
전원 공급 장치(PMIC)는 배터리로부터 공급되는 12V의 전압으로 구동될 수 있으며, 시동 신호에 따라 차량 제어 장치의 온/오프를 제어할 수 있다.
외부 센서 인터페이스부(226)는 기어 센서, 압력 센서, 변속 센서 등과 연결되어 다양한 센싱 신호를 수신할 수 있다.
통신부(227)는 차량 내부의 ABS시스템과 연결되어 데이터 통신을 수행할 수 있다.
도 9를 참조하면, 차량 제어 장치(200)는 이그니션 라인(201), 배터리 라인(202), 제어부(224), 전원 공급 장치(PMIC) 및 적어도 하나의 부품(204, 205, 227, 228, 223)을 포함할 수 있다.
이그니션 라인(201)은 이그니션(IGN; Ignition)에 연결되어 시동 신호 및 전원을 공급한다.
정상 상태에서 이그니션 라인(201)은 전원 공급 장치(PMIC)에 시동 신호를 인가할 수 있다. 즉, 이그니션 라인(201)을 통해 차량 제어 장치(200)는 온/오프될 수 있다.
여기서, 이그니션 라인(201)에는 제1 전압 센서(201a) 및 제1 전류 센서(201b)가 설치되어, 이그니션 라인(201)을 통과하는 전원의 제1 전압 값 및 제1 전류 값을 측정할 수 있다.
배터리 라인(202)은 차량의 배터리(미도시)에서 전원을 공급받는 전원 공급 라인으로 전원 공급 장치(PMIC)에 전원을 공급한다. 또한, 적어도 하나의 부품(204, 205, 227, 228, 223) 중 MT(Multi-Turn) 센서(204), 스위칭부(228) 및 모터 제어부(Gate driver IC)(223)에는 직접 전원을 공급할 수 있다.
여기서, MT 센서(204)는 모터(10)의 회전수(turn count)를 체크/감지하여 액추에이터의 위치를 감지하며, 종전의 회전수를 저장한다. 다만, MT 센서(204)는 휘발성 소자로 구성되어, 일정 기간 이상 전원 공급이 차단되면 저장된 회전수 정보는 손실될 수 있다.
한편, 배터리 라인(202)의 선단에는 퓨즈(미도시)가 설치될 수 있으며, 퓨즈가 설정된 특정 상황에 따라 끊어져 배터리 라인(202)을 단절할 수 있다. 또한, 배터리 라인(202)은 열 또는 충격에 의해 단선(斷線)될 수 있다.
여기서, 종래에는 배터리 라인(202)이 단선 되면 배터리 라인(202)으로부터 직접 전원을 공급받는 MT(Multi-Turn) 센서(204), 모터 스위칭부(B6 MOSET)(228) 및 모터 제어부(Gate driver IC)(223)는 의도치 않게 모두 오프(off) 되고, 전원 공급 장치(PMIC)도 오프(off) 되므로, 전원 공급 장치(PMIC)에서 변환된 전원을 공급받는 제어부(224), ST(Single-Turn) 센서(205), 통신부(CAN transceiver)(227)는 의도치 않게 모두 오프(off) 된다.
이로 인해, 회전하던 모터(10)는 프리 휠링(free-wheeling) 상태가 되며, 결국 클러치 액추에이터는 멈춘 상태(안전상태)가 아니라 의도치 않는 동작이 가능한 상태(불안전상태)가 된다.
하지만, 배터리 라인(202)이 의도치 않게 갑자기 단선 되더라도 안전 상태인"brake mode"로 진입하려면, 모터 제어부(223)의 전원이 온(on)되어 있어야 되며, 턴 카운트(turn count) 값을 감지하기 위해 MT 센서(204)의 전원이 온(on)되어 있어야 된다. 또한, 모든 연산/제어가 가능하도록 제어부(224)이 온(on)되어 있어야 함은 물론이며, 차량에 비상상황을 알리기 위해 CAN 통신을 하는 통신부(227)가 온(on)되어 있어야 한다. 물론, 상술한 바와 같이 상기 부품들이 동작하기 위해서는 이들에게 전원을 공급하는 전원 공급 장치(PMIC)가 온(on)되어야 된다.
한편, 이그니션 라인(201)과 배터리 라인(202)이 만나는 지점에는 제어 스위치(203)가 설치되어, 전원 공급 장치(PMIC)와 적어도 하나의 부품(204, 205, 227, 228, 223) 중 MT(Multi-Turn) 센서(204), 모터 스위칭부(B6 MOSET)(228) 및 모터 제어부(223)에 전원을 공급하는 메인 라인을 변경할 수 있다.
즉, 배터리 라인(202)이 의도치 않게 갑자기 단선 되더라도 제어 스위치(203)를 통해 전원 공급 라인을 변경하여, 이그니션 라인(201)의 전원을 전원 공급 장치(PMIC)와 적어도 하나의 부품(204, 205, 227, 228, 223) 중 MT(Multi-Turn) 센서(204), 모터 스위칭부(228) 및 모터 제어부(223)에 공급할 수 있다.
이로써, 차량 제어 장치 내의 주요 IC에 전원을 공급함으로써 클러치 액추에이터가 안전 상태(Safe state)가 될 때까지 브레이크 모드(Brake mode)로 진입, Turn count 값 저장, 차량의 상위 제어기와의 통신이 가능하도록 구현될 수 있다.
도 10을 참조하면, 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치를 이용한 제어 방법을 설명한다.
도 9 및 도 10을 함께 참조하면, 차량 제어 장치를 이용한 클러치 액추에이터 제어 방법은 배터리 전원을 공급하는 단계(S10), 제1 전압 및/또는 제1 전류를 센싱하는 단계(S20), 배터리 전원 라인의 끊어짐을 판단하는 단계(S30), 제1 전압이 0인지 판단하는 단계(S40), 제1 전압을 인가하는 단계(S50), 모터를 정지하는 단계(S60) 및 알림 단계(S70)를 포함한다.
배터리 전원을 공급하는 단계(S10)에서는 배터리 라인(202)을 전원 공급 장치(PMIC)와 적어도 하나의 부품(204, 205, 227, 228, 223) 중 MT(Multi-Turn) 센서(204), 모터 스위칭부(228) 및 모터 제어부(223)에는 직접 전원을 공급한다.
제1 전압 및/또는 제1 전류를 센싱하는 단계(S20)에서는 배터리 라인(202)을 통해 전원 공급 장치(PMIC)와 적어도 하나의 부품(204, 205, 227, 228, 223) 중 MT(Multi-Turn) 센서(204), 모터 스위칭부(B6 MOSET)(228) 및 모터 제어부(223)에 전원을 공급하는 과정에서, 이그니션 라인(201)에 설치된 제1 전압 센서(201a) 및 제1 전류 센서(201b)를 통해 이그니션 라인(201)을 통과하는 전원의 제1 전압 값 및 제1 전류 값을 센싱할 수 있다.
배터리 전원 라인의 끊어짐을 판단하는 단계(S30)에서는 제1 전압 및/또는 제1 전류를 측정하는 과정에서 이상 피크가 발생하면, 배터리 라인(202)이 단선 된 것이라 판단할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치를 이용한 제어 절차를 나타내는 그래프이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치를 이용한 제어 결과를 나타내는 그래프이다.
여기서, 도 11을 함께 참조하면, 제1 전압 값 및/또는 제1 전류 값에서 이상 피크가 발생하는 순간이 배터리 라인(202)의 퓨즈가 끊어져, 배터리 라인(202)이 단선 시점이라 판단할 수 있다.
제1 전압이 0인지 판단하는 단계(S40)에서는 제1 전압 센서(201a)에서 측정된 제1 전압 값이 0이면, 사용자가 차량의 전원을 고의로 오프(off)한 상황으로 판단할 수 있어, 배터리 라인(202)이 단선 된 것으로 판단한 상황과는 무관하게 판단하여 차량 제어 장치의 구동을 종료할 수 있다.
제1 전압을 인가하는 단계(S50)에서는 제1 전압 센서(201a)에서 측정된 제1 전압 값이 0이 아닌 것으로 판단하여, 제어 스위치(203)를 구동하여 배터리 라인(202)의 전원 공급 라인을 차단하고, 이그니션 라인(201)을 통해 전원 공급 장치(PMIC)와 적어도 하나의 부품(204, 205, 227, 228, 223) 중 MT(Multi-Turn) 센서(204), 모터 스위칭부(228) 및 모터 제어부(223)에 전원이 공급될 수 있도록 한다.
여기서, 도 12을 참조하면, 배터리 라인(202)을 통해 제어부(224)에 전원을 공급하는 상태와 배터리 라인(202)의 전원 공급 라인을 차단하고, 이그니션 라인(201)을 통해 제어부(224)에 전원을 공급하는 상태를 비교하면, 제어부(224)에 공급되는 전원 소스를 변경하여도 제어부(224)이 정상 동작함을 확인할 수 있다.
모터를 정지하는 단계(S60)에서는 전원 공급이 단절되지 않도록 하여, 클러치 액추에이터가 안전 상태(Safe state)가 될 때까지 제어부(224)을 구동하여 브레이크 모드(Brake mode)로 진입하며, MT(Multi-Turn) 센서(204)에서 검출된 회전수(Turn count) 값을 저장할 수 있도록 한다.
또한, 알림 단계(S70)에서는 전원 공급이 단절되지 않도록 하여, 클러치 액추에이터가 안전 상태(Safe state)가 될 때까지 제어부(224)을 구동하여 통신부(227)를 통해 상위 제어기에 클러치 액추에이터의 비상 상황을 전달할 수 있다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치, 배터리 및 모터를 도시한 개념도이다.
도 13은 실시예에 따른 차량 제어 장치, 배터리 및 모터를 도시한 개념도이다.
도 13를 참조하면, 실시예에 따른 차량 제어 장치(200)는 배터리(90)와 모터(10) 사이에 배치될 수 있다. 차량 제어 장치(200)는 배터리(90)로부터 전원을 공급 받을 수 있다. 이를 위해, 차량 제어 장치(200)와 배터리(90) 사이에 복수 개의 라인을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 배터리(90)는 차량 내에서 클러치 액추에이터 외부에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 배터리(90)와 차량 제어 장치(200)는 외부 센서 연결부을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
예컨대, 차량 제어 장치(200)와 배터리(90) 사이에 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2) 및 제3 전원 공급 라인(L3)이 배치될 수 있다. 다만, 이러한 개수에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2) 및 제3 전원 공급 라인(L3)은 전기적 선로를 의미한다.
제1 전원 공급 라인(L1)은 배터리(90)로부터 제공된 전원을 차량 제어 장치(200)으로 공급할 수 있다. 제1 전원 공급 라인(L1) 상에 퓨즈 스위치(S1)가 배치될 수 있다. 퓨즈 스위치(S1)는 배터리(90)와 인터페이스부(210) 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 전원 공급 라인(L1)은 배터리(90)로부터 제공된 12V의 전압을 차량 제어 장치(200)로 공급할 수 있다. 예컨대, 제1 전원 공급 라인(L1)은 KL30일 수 있다. 또한, 제1 전원 공급 라인(L1)은 인터페이스부(210) 및 충방전부(230)를 통해 차량 제어 모듈(220)와 연결될 수 있다. 제1 전원 공급 라인(L1)은 차량 제어 장치(200)로 전원을 상시 공급하는 상시 전원 공급 라인일 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 배터리(90)는 제1 전원 공급 라인(L1)을 통해 차량 제어 모듈(220)에 전원을 공급하고, 차량 제어 모듈(220)는 공급 받은 전원을 승압 또는 감압하여 모터(10)를 구동하는 제어 회로를 구동할 수 있다.
제2 전원 공급 라인(L2)은 제1 전원 공급 라인(L1)의 제1 노드(N1)에서 분지되어 차량 제어 모듈(220)와 제1 전원 공급 라인(L1) 사이에 배치될 수 있다. 제2 전원 공급 라인(L2) 상에 키 스위치부(S2)가 배치될 수 있다. 키 스위치부(S2)는 시동에 의해 점화(ignition)가 일어 날 수 있다. 예컨대, 차량의 운전자가 시동을 켜면, 배터리(90)에서 키 스위치부(S2)는 전류가 흐를 수 있다. 그리고 키 스위치부(S2)는 1, 2차 코일에 의해 고전류 및 고전압이 발생할 수 있다. 이로 인해, 고전압은 혼합기를 점화할 수 있다. 제2 전원 공급 라인(L2)은 KL15일 수 있다. 제2 전원 공급 라인(L2)은 제1 노드(N1)를 통해 배터리(90)의 전압을 차량 제어 장치(200)로 제공할 수 있다. 예컨대, 제2 전원 공급 라인(L2)은 키 스위치부(S2)의 동작에 따라 차량 제어 장치(200)로 배터리로부터의 전원을 공할 수 있다.
제3 전원 공급 라인(L3)은 접지를 수행할 수 있다. 예컨대, 제3 전원 공급 라인(L3)은 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2)과 전기적으로 연결되고 그라운드 역할을 수행할 수 있다. 예컨대, 제3 전원 공급 라인(L3)은 KL31일 수 있다.
상기와 같이, 배터리(90)와 차량 전원 제어부(200) 사이에는 복수 개의 전원 공급 라인이 배치될 수 있다. 또한, 복수 개의 전원 공급 라인은 인터페이스부(210)의 복수 개의 포트를 통해 배터리(90)와 전원 제어부(200) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다. 이하에서는 상기 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2) 및 제3 전원 공급 라인(L3)을 중심으로 본 발명의 내용을 설명한다.
그리고 전술한 도 2 및 도 3을 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 차량 제어 모듈(220)는 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2)을 통해 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있다.
차량 제어 장치(200)는 인터페이스부(210), 차량 제어 모듈(220), 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2) 및 제3 전원 공급 라인(L3)을 포함할 수 있다.
인터페이스부(210)는 앞서 설명한 바와 같이 배터리와 차량 제어 모듈(220) 사이에 배치되고, 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2) 및 제3 전원 공급 라인(L3)과 연결될 수 있다.
제1 전원 공급 라인(L1)에서 차량 제어 모듈(220)와 인터페이스부(210) 사이에 역극성 보호부(PT), 충방전부(230)가 배치될 수 있다.
역극성 보호부(PT)는 제1 전원 공급 라인(L1)과 연결될 수 있다. 역극성 보호부(PT)는 차량 제어 모듈(220)로 공급되는 전압의 극성이 기 설정된 극성과 상이한 경우 회로를 보호하기 위해 단선을 수행할 수 있다. 예컨대, 제1 전원 공급 라인(L1)을 통해 양의 전압이 차량 제어 모듈(220)로 제공되어야 하나, 음의 전압이 제공되는 경우 단선이 수행되어 차량 제어 장치(200)을 보호할 수 있다.
충방전부(230)는 충전 소자를 포함할 수 있다. 예컨대, 충전 소자는 커패시터(capacitor)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 충방전부(230)는 배터리로부터 제공되는 전압을 충전할 수 있다. 충방전부(230)는 일단이 인터페이스부(210)와 연결되고, 타단이 차량 제어 모듈(220)와 연결될 수 있다. 예컨대, 충방전부(230)의 타단은 전원 공급 회로(PMIC)와 연결될 수 있다.
제2 전원 공급 라인(L2)에서 앞서 설명한 바와 같이 키 스위치부(S2)가 배치될 수 있다.
그리고 차량 제어 모듈(220)는 제1 감지부(221), 제2 감지부(222), 모터 제어부(223) 및 제어부(224)를 포함할 수 있다. 또한, 차량 제어 모듈(220)는 내부 센서(225), 외부 센서 인터페이스부(226), 통신부(227), 모터 스위칭부(228)을 포함할 수 있다.
제1 감지부(221)는 차량 제어 모듈(220) 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 감지부(221)는 전원 공급 회로(PMIC) 내에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 감지부(221)는 제1 전원 공급 라인(L1) 상에서 충방전부(230) 후단에서 전압인 제1 전압(P1)을 감지할 수 있다. 제1 감지부(221)는 다양한 전압 측정 소자를 포함할 수 있다. 또한, 제1 감지부(221)는 충방전부(230) 제1 전원 공급 라인(L1) 상에서 충방전부(230) 후단에서 복수 회 제1 전압(P1)을 감지할 수 있다. 예컨대, 제1 감지부(221)는 제1 전원 공급 라인(L1) 상에서 복수 노드를 설정하고 각 노드 별 전압을 측정할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 복수 노드에서 측정된 제1 전압(P1)을 하기 제2 전압(P2)과 비교할 수 있어, 실시예에 따른 차량 제어 장치(200)는 안정성을 개선할 수 있다.
제2 감지부(222)는 제1 감지부(221)와 마찬가지로 차량 제어 모듈(220) 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 제2 감지부(222)는 전원 공급 회로(PMIC) 내에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 감지부(222)는 제2 전원 공급 라인(L2) 상에서 키 스위치부(S2) 후단에서 전압인 제2 전압(P2)을 감지할 수 있다. 제2 감지부(222)는 다양한 전압 측정 소자를 포함할 수 있다.
모터 제어부(223)는 차량 제어 모듈(220) 내에 배치될 수 있다. 차량 제어 모듈(223)은 제1 전원 공급 라인(L1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이로서, 모터 제어부(223)는 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있다. 예컨대, 모터 제어부(223)는 모터의 3상(U, V, W)를 제어하기 위한 모터 제어 신호를 모터 스위칭부(228)에 송신할 수 있다. 이에 따라, 모터 스위칭부(228)는 수신한 모터 제어 신호에 따라 내부에 배치된 복수 개의 스위치를 스위칭할 수 있다. 이에 따라, 원하는 출력만큼 모터의 구동이 이루어질 수 있다.
제어부(224)는 차량 제어 모듈(220) 내에 배치될 수 있다. 제어부(224)는 전원 공급 회로(PMIC)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 전원 공급 회로(PMIC)는 제1 전원 공급 라인(L1)으로부터 제공된 배터리 전압을 승압 또는 감압하여 내부 센서(225) 또는 외부 센서 인터페이스(226), 통신부(227), 제어부(224), 모터 제어부(223)로 제공할 수 있다.
제어부(224)는 제1 감지부(221)와 제2 감지부(222)로부터 제1 전압(P1) 및 제2 전압(P2)을 수신할 수 있다. 그리고 제어부(224)는 제1 전압(P1)과 제2 전압(P2)의 차이가 기 설정된 값보다 큰 경우 모터 제어부(224)에 모터의 동작을 중지하는 신호를 송신할 수 있다.
구체적으로, 제1 전압(P1)은 충방전부(230) 후단의 제1 전원 공급 라인(L1) 상의 전압이고, 제2 전압(P2)은 제2 전압 공급 라인(L2) 상에서의 전압이다. 제2 전원 공급라인(L2)은 제1 노드(N1)로부터 제1 전원 공급 라인(L1)에서 분지되므로, 제2 전압(P2)은 충방전부(230)의 전단과 동일한 전압을 가질 수 있다. 그리고 퓨즈 스위치(S1)가 단선이 된 경우, 충방전부(230) 전단은 전압은 단선에 따라 0V로 감소하나, 제1 전압(P1)은 충방전부(230)의 전하 방전이 지속되면서 감소할 수 있다. 이와 반면, 퓨즈 스위치(S1)가 제2 전원 공급 라인(L2) 상에 배치되지 않으므로, 제2 전압(P2)은 일정하게 유지될 수 있다. 이로써, 퓨즈 스위치(S1)의 단선 시, 제1 전압(P1)과 제2 전압(P2) 간의 차이는 제1 전압(P1)의 감소로 시간이 경과하면서 커질 수 있다. 이에, 제어부(224)는 기 설정된 값보다 제1 전압(P1)과 제2 전압(P2) 간의 차이가 커지는 경우 퓨즈 스위치(S1)가 단선된 경우로 판단할 수 있다. 제어부(224)는 제2 전원 공급 경로(L2) 상의 전압으로 제2 전압(P2)을 측정함에 따라 퓨즈 스위치(S1)와 연결된 충방전부(230) 전단의 전압과 동일한 전압을 측정하면서, 상시 구동되는 제1 전원 공급 라인(L1) 상의 충방전부(230)에 의한 누설 전류를 방지하여 퓨즈 스위치(S1)의 단선을 오류 없이 판단할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제어부(224)는 모터 제어부(223)로 모터의 구동을 중지하는 제어 신호를 제공할 수 있다. 이로써, 차량은 모터의 회전이 멈춘 안전 모드(safety mode)로 진입할 수 있다.
예컨대, 제1 전압(P1)은 충방전부(230)의 커패시터에 의해 12V에서 감소하나, 제2 전압(P2)은 퓨즈 스위치(S1) 단선과 무방하게 12V로 유지될 수 있다. 그리고 제어부(224)는 제1 전압(P1)이 10V보다 작은 경우, 제1 전압(P1)과 제2 전압(P2) 간의 전압 차가 2V보다 커진 것으로 판단하여 제1 전원 공급 라인(L-1) 상의 퓨즈 스위치(S1)가 단선됨을 판단할 수 있다.
또한, 제어부(224)는 제1 전압(P1)과 제2 전압(P2) 간의 전압 차가 기 설정된 값보다 크더라도, 제2 전압(P2)이 0V인 경우에 모터의 동작을 중지하는 제어 신호를 모터 제어부(223)에 송신하지 않을 수 있다. 제2 전압(P2)이 0V인 경우, 제어부(224)는 차량의 사용자가 전원을 오프한 경우로 판단할 수 있다. 이에, 제어부(224)는 퓨즈 스위치(S1)의 단선을 차량의 스위치가 온이된 경우에만 판단할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 차량 제어 장치(200)는 시동이 켜진 경우, 퓨즈 스위치의 단선을 감지하여 모터의 프리 휠링(freewheeling)을 차단할 수 있다.
내부 센서(225)는 온도 센서, 압력 센서, 멀티 턴(multi-turn, MT) 센서(전술한 MT 센서(204), 도 9), 싱글 턴(single-trun, ST) 센서(전술한 ST 센서(205, 도 9)를 포함할 수 있다. 내부 센서(225)는 이에 한정되지 않고 다양한 센서를 포함할 수 있다. 내부 센서(225)는 전원 공급 회로(PMIC)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
예컨대, 온도 센서는 차량 제어 장치의 온도를 감지할 수 있고, 압력 센서는 차량 제어 장치의 압력을 감지할 수 있다. 또한, 멀티 턴(multi-turn) 센서는 모터의 회전수를 감지하는 신호를 제어부(224)로 송신할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제어부(224)는 액추에이터의 위치를 감지할 수 있다.
외부 센서 인터페이스부(226)는 외부 센서와 연결될 수 있다. 외부 센서 인터페이스부(226)은 전원 공급 회로(PMIC)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 그리고 외부 센서 인터페이스부(226)은 공급받은 전원을 외부 센서로 제공할 수 있다.
통신부(227)는 차량 내부의 ABS시스템과 연결되어 데이터 통신을 수행할 수 있다.
모터 스위칭부(228)는 모터 제어부(223)로부터 제어 신호를 수신하여, 모터에 원하는 3상 출력을 제공할 수 있다. 예컨대, 모터 스위칭부(228)는 복수 개의 스위칭 소자로 이루어질 수 있다. 예컨대, 모터 스위칭부(228)는 6개의 전계효과 트랜지스터(FET)을 포함할 수 있으나, 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다. 모터 스위칭부(228)는 제어 신호에 따라 복수 개의 스위칭 소자의 온/오프를 제어하여, 다양한 3상(U, V, W) 출력을 모터 제공하고, 모터는 제공된 출력에 따라 구동될 수 있다.
도 14는 또 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어 방법을 설명하는 순서도이다. 도 다른 실시예에 다른 차량 제어 장치의 제어 방법은 전술한 내용을 바탕으로 설명한다.
도 14를 참조하면, 또 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어 방법은 배터리 전원을 차량 제어 장치로 공급하는 단계(S110), 제1 전압 및 제2 전압을 감지하는 단계(S120), 배터리 전원 라인의 단선을 판단하는 단계(S130), 제2 전압이 0인지 판단하는 단계(S140), 모터를 정지하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
배터리 전원을 공급하는 단계(S110)에서는 제1 전원 공급라인과 제2 전원 공급라인을 통해 차량 제어 장치로 전원을 공급할 수 있다. 구체적으로, 배터리 전원은 차량 제어 모듈의 전원 공급 회로, 제어부, 모터 제어부, 모터 스위칭부, 내부 센서, 외부 센서 인터페이스부, 통신부로 제공될 수 있다.
제1 전압 및 제2 전압을 감지하는 단계(S120)에서는 제1 감지부가 제1 전원 공급 라인의 충방전 회로부 후단의 전압을 감지할 수 있다. 또한, 제2 감지부는 제2 전원 공급 라인의 전압을 감지할 수 있다. 구체적으로, 제2 감지부는 키 스위치부 와 차량 제어 모듈 사이의 전압을 감지할 수 잇다. 제1 감지부와 제2 감지부는 제1 전압과 제2 전압을 각각 감지하여, 제어부로 송신할 수 있다.
배터리 전원 라인의 단선을 판단하는 단계(S130)에서는 제1 전압과 제2 전압의 차이가 기 설정된 전압값보다 큰 경우 배터리 전원 라인에 단선이 발생하였음을 판단할 수 있다. 예컨대, 제어부는 제1 전압과 제2 전압의 차이가 기 설정된 전압값보다 큰 경우, 제1 전원 공급 라인에서 배터리와 차량 제어 장치 사이에 단선이 발생하였다고 판단할 수 있다.
제2 전압이 0인지 판단하는 단계(S140)에서는 제2 감지부에서 감지한 제2 전압이 0V인 경우, 사용자가 차량의 전원을 고의로 오프한 상황으로 판단할 수 있어, 제1 전원 공급 라인이 단선된 것으로 판단한 상황과는 무관하게 판단하여 차량 제어 장치의 구동을 종료할 수 있다.
모터를 정지하는 단계(S150)에서는 전원 공급이 단절되지 않도록 하여, 클러치 액추에이터가 안전 상태(Safe state)가 될 때까지 제어부를 구동하여 브레이크 모드(Brake mode)로 진입하여 모터의 프리휠링을 방지할 수 있다.본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 커넥터부;
    상기 커넥터부를 통하여 전원을 공급받는 차량 제어 모듈;
    상기 커넥터부와 상기 차량 제어 모듈을 연결하는 제1 전원 공급 라인 및 제2 전원 공급 라인;
    상기 제1 전원 공급 라인 상에 배치되고, 상기 커넥터부와 연결되는 충방전부;
    상기 충방전부와 상기 차량 제어 모듈 사이에 상기 제1 전원 공급 라인의 제1 전압을 측정하는 제1 지점;
    상기 커넥터부와 상기 차량 제어 모듈 사이에 상기 제2 전원 공급 라인 상의 제2 전압을 측정하는 제2 지점; 및
    상기 제1 지점의 상기 제1 전압과 상기 제2 지점의 상기 제2 전압의 전압 차를 비교하는 제어부;를 포함하는 차량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전압 차를 이용하여 릴레이부의 단선을 판단하는 차량 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 릴레이부는 퓨즈를 포함하고, 상기 릴레이부의 off 여부는 상기 퓨즈의 손상 여부를 감지하는 차량 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 커넥터부는 전원 공급 장치와 전기적으로 연결되고,
    상기 릴레이부는 상기 전원 공급 장치와 상기 커넥터부 사이에 배치되고,
    상기 제1 전원 공급 라인은 상기 릴레이부의 출력단과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 전원 공급 라인은 상기 릴레이부의 입력단과 전기적으로 연결되는 차량 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부의 온/오프를 제어하는 전원 공급 장치;
    상기 전원 공급 장치에 시동 신호를 가하는 이그니션 라인;
    상기 전원 공급 장치에 전원을 인가하는 배터리 라인;
    상기 전원 공급 장치 또는 상기 배터리 라인을 통해 전원을 인가받는 적어도 하나의 부품; 및
    상기 배터리 라인이 단선되면, 상기 이그니션 라인을 통해 상기 전원 공급 장치 또는 상기 적어도 하나의 부품에 전원을 인가하는 제어 스위치;를 더 포함하는 차량 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이그니션 라인에 배치되는 제1 전압 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 전압 센서에서 측정된 제1 전압 값에서 이상 피크가 발생할 경우, 상기 배터리 라인이 단선 된 것으로 판단하는 차량 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어 모듈은,
    상기 커넥터부를 통해 전원을 공급받는 전원 공급 장치와 상기 커넥터부 사이에 배치되어 상기 전원의 레벨을 승압 또는 감압하여 제1 출력값을 출력하는 벅-부스트 컨버터;
    상기 전원의 레벨에 따라 상기 벅-부스트 컨버터의 상기 승압 여부를 결정하는 전원제어부; 및
    상기 제1 출력값을 강압하여 복수 개의 제2 출력값을 출력하는 레귤레이터;를 포함하는 차량 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 출력값은 상기 제2 출력값보다 크고,
    상기 전원제어부는,
    상기 전원 공급 라인 상의 전원의 레벨이 기준 전원 레벨보다 작은 경우에 상기 벅-부스트 컨버터의 승압하는 차량 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 지점은 상기 커넥터부의 출력단에 위치하고, 상기 제1 지점은 상기 충방전부의 출력단에 위치하고,
    상기 충방전부와 상기 차량 제어 모듈 사이에 배치되는 스위치부;를 포함하고,
    상기 제1 지점의 상기 제1 전압을 측정하기 위해 상기 스위치부를 온하는 차량 제어 장치.
  10. 배터리로부터 전원을 공급받는 차량 제어 모듈;
    상기 배터리와 상기 차량 제어 모듈 사이에 배선되는 제1 전원 공급 라인;
    상기 제1 전원 공급 라인 상의 제1 노드에서 분지되어 상기 제1 전원 공급 라인과 상기 차량 제어 모듈 사이에 연결되는 제2 전원 공급 라인;
    상기 제2 전원 공급 라인 상에 배치되는 키 스위치부; 및
    상기 제1 전원 공급 라인 상에서 상기 제1 노드와 상기 차량 제어 모듈 사이에 배치되는 충방전부;를 포함하고,
    상기 차량 제어 모듈은,
    상기 충방전부와 상기 차량 제어 모듈 사이의 제1 전압을 감지하는 제1 감지부;
    상기 제2 전원 공급 라인 상의 제2 전압을 감지하는 제2 감지부;
    상기 전원을 공급받아 모터를 제어하는 모터 제어부; 및
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이가 기 설정된 값보다 큰 경우 상기 제1 전원 공급 라인의 단선을 감지하는 제어부;를 포함하는 차량 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 모터 제어부에 상기 모터의 동작을 중지하는 신호를 전송하는 차량 제어 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 전원 공급 라인은 상기 차량 제어 모듈에 상시 전원을 공급하는 차량 제어 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2 전원 공급 라인은 상기 키 스위치부가 온되면 상기 차량 제어 모듈에 전원을 공급하는 차량 제어 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1 노드와 상기 충방전부 사이에 릴레이부가 배치되는 차량 제어 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 충방전부는,
    상기 제1 전원 공급 라인 상에 상기 차량 제어 모듈과 상기 제1 노드 사이에 위치하는 커패시터; 및
    상기 커패시터와 상기 차량 제어 모듈 사이에 배치되는 퓨즈 스위치를 더 포함하고,
    상기 제1 전압은 상기 커패시터와 상기 차량 제어 모듈 사이의 전압인 차량 제어 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 전압이 0V인 경우 상기 제1 전원 공급 라인의 단선이 아닌 것으로 판단하는 차량 제어 장치.
  17. 배터리;
    상기 배터리로부터 전원을 공급 받는 차량 제어 장치; 및
    상기 차량 제어 장치로부터 출력을 제공받는 모터;를 포함하고,
    상기 차량 제어 장치는,
    상기 배터리로부터 상기 전원을 공급받는 차량 제어 모듈;
    상기 배터리와 상기 차량 제어 모듈 사이에 배선되는 제1 전원 공급 라인;
    상기 제1 전원 공급 라인 상의 제1 노드에서 분지되어 상기 제1 전원 공급 라인과 상기 차량 제어 모듈 사이에 연결되는 제2 전원 공급 라인;
    상기 제2 전원 공급 라인 상에 배치되는 키 스위치부; 및
    상기 제1 전원 공급 라인 상에서 상기 제1 노드와 상기 차량 제어 모듈 사이에 배치되는 충방전부;를 포함하고,
    상기 차량 제어 모듈은,
    상기 충방전부와 상기 차량 제어 모듈 사이의 제1 전압을 감지하는 제1 감지부;
    상기 제2 전원 공급 라인 상의 제2 전압을 감지하는 제2 감지부;
    상기 전원을 공급받아 모터를 제어하는 모터 제어부; 및
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이가 기 설정된 값보다 큰 경우 상기 모터 제어부에 상기 모터의 동작을 중지하는 신호를 전송하는 제어부;를 포함하는 차량.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어부의 온/오프를 제어하는 전원 공급 장치;
    상기 전원 공급 장치에 시동 신호를 가하는 이그니션 라인;
    상기 전원 공급 장치에 전원을 인가하는 배터리 라인;
    상기 전원 공급 장치 또는 상기 배터리 라인을 통해 전원을 인가받는 적어도 하나의 부품; 및
    상기 배터리 라인이 단선되면, 상기 이그니션 라인을 통해 상기 전원 공급 장치 또는 상기 적어도 하나의 부품에 전원을 인가하는 제어 스위치;를 더 포함하는 차량.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 이그니션 라인에 배치되는 제1 전압 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 전압 센서에서 측정된 제1 전압 값에서 이상 피크가 발생할 경우, 상기 배터리 라인이 단선 된 것으로 판단하는 차량.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 차량 제어 모듈은,
    상기 배터리로부터 전원을 공급받는 전원 공급 장치와 상기 배터리 사이에 배치되어 상기 전원의 레벨을 승압 또는 감압하여 제1 출력값을 출력하는 벅-부스트 컨버터;
    상기 전원의 레벨에 따라 상기 벅-부스트 컨버터의 상기 승압 여부를 결정하는 전원제어부; 및
    상기 제1 출력값을 강압하여 복수 개의 제2 출력값을 출력하는 레귤레이터;를 포함하는 차량.
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