KR20240106520A - Apparatus and Method for dianosing disconnection and short of wire harness while motor is not working - Google Patents

Apparatus and Method for dianosing disconnection and short of wire harness while motor is not working Download PDF

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Abstract

제어기의 개발 원가를 절감할 수 있는 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치가 개시된다. 상기 단선 단락 진단 장치는, 모터에 대한 미구동 진단 명령 신호 및 상기 모터에 공급되는 전원을 차단하는 오프 제어 명령 신호를 생성하는 모터 제어기, 상기 미구동 진단 명령 신호에 따라 상기 모터로부터 모터 홀센서 신호를 확인하여 확인 결과, 상기 모터 홀센서 신호가 없으면, 상기 모터의 미구동중 상기 모터에 연결되는 와이어 하니스의 단선 또는 단락 진단을 위한 미구동 진단을 수행하는 게이트 드라이버, 및 상기 오프 제어 명령 신호에 따라 상기 단선 단락 진단의 수행을 위해 상기 모터에 공급되는 전원을 차단하는 모터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A wire harness disconnection/short circuit diagnosis device that can reduce the development cost of a controller is disclosed. The disconnection/short circuit diagnostic device includes a motor controller that generates a non-driving diagnostic command signal for a motor and an off control command signal for blocking power supplied to the motor, and a motor Hall sensor signal from the motor according to the non-driving diagnostic command signal. As a result of checking, if there is no motor Hall sensor signal, a gate driver that performs a non-driving diagnosis for diagnosing disconnection or short circuit of a wire harness connected to the motor while the motor is not running, and the off control command signal. Accordingly, it may include a motor driving unit that cuts off power supplied to the motor to perform the disconnection/short circuit diagnosis.

Description

모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치 및 방법{Apparatus and Method for dianosing disconnection and short of wire harness while motor is not working}Apparatus and method for diagnosing disconnection and short of wire harness while motor is not working}

본 발명은 와이어 하니스 단선 단락 진단 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 부트스트랩 커패시터 전압 모니터링을 통한 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치 및 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a wire harness disconnection and short circuit diagnosis technology, and more specifically, to an apparatus and method for diagnosing a wire harness disconnection and short circuit while a motor is not running through bootstrap capacitor voltage monitoring.

모터와 모터를 제어하는 제어기 사이에 전기적 연결을 위해 와이어 하니스가 구성된다. 와이어 하니스는 외부 환경에 노출되어 여러 원인에 의해 단선(open)되거나 단락(short) 될 수 있는 위험이 있다. A wire harness is constructed for electrical connection between the motor and the controller that controls the motor. There is a risk that the wire harness may be exposed to the external environment and become open or shorted due to various causes.

와이어 하니스에 단선이나 단락이 발생한 상태에서 모터 제어기를 통해 모터 구동을 시도할 시, 제어기가 소손되거나 사용자가 사전에 인지하지 못한 상태에서 제어 불능에 빠질 위험이 있다.When attempting to drive a motor through a motor controller while there is a disconnection or short circuit in the wire harness, there is a risk that the controller may be damaged or become uncontrollable without the user being aware of it in advance.

따라서, 모터 구동 시작전에 와이어 하니스에 단선이나 단락이 발생했는지 확인하는 진단 과정이 필요하다. Therefore, before starting the motor operation, a diagnostic process is necessary to check whether a break or short circuit has occurred in the wire harness.

일반적으로, 이러한 진단을 위해 진단 회로를 제어기에 구성하기도 하고, 제어기에 장착된 모터 제어 IC(Integrated Circuit)에 진단 회로가 내장되어 있기도 하다. 그러나, 이 경우, 하드웨어적으로 추가 구성해 됨에 따라 원가 비용이 상승하는 단점이 있다.Generally, for such diagnosis, a diagnostic circuit is configured in the controller, or the diagnostic circuit is built into a motor control IC (Integrated Circuit) mounted on the controller. However, in this case, there is a disadvantage that the cost increases as additional hardware is configured.

최근에는 미구동 진단 기능이 내장된 게이트 드라이버들이 출시되고 있다. 그러나, 이 경우, 미구동 진단에 대해 MCU(Micro Control Unit)가 컨트롤해줘야 하는 부분들이 많아 개발이 용이하지 않다는 단점이 있다. 또한, 게이트 드라이버 외부에 진단 회로를 구성해 주어야 하는 불편이 있다.Recently, gate drivers with built-in non-drive diagnostic functions have been released. However, in this case, there is a disadvantage that development is not easy because there are many parts that must be controlled by an MCU (Micro Control Unit) for non-running diagnostics. Additionally, there is the inconvenience of having to configure a diagnostic circuit outside the gate driver.

1. 일본등록특허번호 제6794877호(등록일자: 2020.11.16)1. Japanese Patent No. 6794877 (registration date: 2020.11.16)

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 제어기의 개발 원가를 절감할 수 있는 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was proposed to solve the problems caused by the above background technology, and its purpose is to provide a wire harness disconnection and short circuit diagnosis device and method that can reduce the development cost of the controller.

또한, 본 발명은 미구동 진단 기능에 필요한 부트스트랩 전압 진단 기능을 추가할 수 있는 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a wire harness disconnection and short circuit diagnosis device and method that can add a bootstrap voltage diagnosis function required for the non-driving diagnosis function.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 제어기의 개발 원가를 절감할 수 있는 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치를 제공한다.In order to achieve the above-mentioned problems, the present invention provides a wire harness disconnection/short circuit diagnosis device that can reduce the development cost of the controller.

상기 단선 단락 진단 장치는, The disconnection/short circuit diagnostic device,

모터에 대한 미구동 진단 명령 신호 및 상기 모터에 공급되는 전원을 차단하는 오프 제어 명령 신호를 생성하는 모터 제어기;a motor controller that generates a non-driving diagnostic command signal for a motor and an off control command signal that cuts off power supplied to the motor;

상기 미구동 진단 명령 신호에 따라 상기 모터로부터 모터 홀센서 신호를 확인하여 확인 결과, 상기 모터 홀센서 신호가 없으면, 상기 모터의 미구동중 상기 모터에 연결되는 와이어 하니스의 단선 또는 단락 진단을 위한 미구동 진단을 수행하는 게이트 드라이버; 및As a result of checking the motor Hall sensor signal from the motor according to the non-driving diagnosis command signal, if there is no motor Hall sensor signal, there is no need to diagnose disconnection or short circuit of the wire harness connected to the motor while the motor is not running. A gate driver that performs drive diagnostics; and

상기 오프 제어 명령 신호에 따라 상기 단선 단락 진단의 수행을 위해 상기 모터에 공급되는 전원을 차단하는 모터 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.and a motor driving unit that cuts off power supplied to the motor to perform the disconnection/short circuit diagnosis according to the off control command signal.

또한, 상기 게이트 드라이버는 상기 미구동 진단 명령 신호를 수신하면, 상기 미구동 진단을 시작하기전에 상기 모터의 구동이 멈춘 것과 상기 모터의 고정자 코일에 전류가 흐르지 않고 역기전력이 없는 상황임을 확인하는 것을 특징으로 한다.In addition, when the gate driver receives the non-driving diagnosis command signal, it is characterized in that it confirms that the driving of the motor has stopped before starting the non-driving diagnosis, that no current flows in the stator coil of the motor, and that there is no back electromotive force. Do it as

또한, 상기 미구동 진단 명령 신호를 감지하거나 상기 모터 구동부를 오프시켜 상기 모터에 공급되는 전원을 차단하는 오프 제어 명령 신호를 수신하거나 상기 오프 제어 명령 신호의 수신후 홀센서 신호 입력을 감지하는 입출력 유닛;Additionally, an input/output unit detects the non-driving diagnostic command signal, receives an off control command signal that turns off the motor drive unit to cut off power supplied to the motor, or detects a Hall sensor signal input after receiving the off control command signal. ;

상기 미구동 진단을 수행하여 상기 와이어 하니스의 단선 또는 단락을 판단하고, 상기 판단 결과를 상기 모터 제어기에 전송하는 코어; 및 a core that performs the non-driving diagnosis to determine whether the wire harness is disconnected or short-circuited, and transmits the determination result to the motor controller; and

상기 미구동 진단의 수행에 따라 차지 펌프의 승압 전원을 상기 모터 구동부에 배치되는 부트스트랩 커패시터에 전기적으로 연결하는 게이트 구동 블럭;을 포함하는 것을 특징으로 한다.and a gate driving block that electrically connects the boosted power of the charge pump to a bootstrap capacitor disposed in the motor driving unit according to the performance of the non-driving diagnosis.

또한, 상기 게이트 구동 블럭은, 차지 펌프의 상기 승압 전원을 온/오프하는 제 1 스위치; 및 3상(U/V/W)별로 병렬 구성되며 상기 제 1 스위치와 연결되는 상측 게이트 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Additionally, the gate driving block may include a first switch that turns on/off the boosted power of the charge pump; and an upper gate driver configured in parallel for each of the three phases (U/V/W) and connected to the first switch.

또한, 상기 상측 게이트 구동부는, 상기 제 1 스위치과 직렬로 연결되는 제 2 스위치; 상기 제 2 스위치와 병렬로 연결되는 제 3 스위치; 및 상기 제 2 스위치 및 상기 제 3 스위치에 연결되고, 상기 부트스트랩 커패시터의 전압을 센싱하는 BS(Bootstrap) 전압 센싱 회로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Additionally, the upper gate driver includes a second switch connected in series with the first switch; a third switch connected in parallel with the second switch; and a BS (Bootstrap) voltage sensing circuit connected to the second switch and the third switch and sensing the voltage of the bootstrap capacitor.

또한, 상기 BS 전압 센싱 회로는, 상기 3상(U/V/W) 중에서 한 개 이상의 상에서 단락중 그라운드 단락이 발생하면, 상기 부트스트랩 커패시터가 충전되었음을 인식하기 위해 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the BS voltage sensing circuit is installed to recognize that the bootstrap capacitor is charged when a ground short circuit occurs in one or more of the three phases (U/V/W).

또한, 상기 그라운드 단락이 발생하지 않으면, 상기 코어가 상기 3상 중 한개 상의 하측(LS:lowside) 반도체 소자를 미리 설정되는 시간 동안 온(ON)했다가 오프(OFF)시키는 것을 특징으로 한다.In addition, if the ground short circuit does not occur, the core turns on and then turns off the lowside (LS) semiconductor device of one of the three phases for a preset time.

또한, 상기 3상중 한 개의 상의 하측 반도체 소자을 차례로 ON/OFF 구동한 이후, 상기 부트스트랩 커패시터가 충전이 되지 않으면, 상기 코어는 상기 단락중 배터리 단락이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, if the bootstrap capacitor is not charged after sequentially turning ON/OFF the lower semiconductor device of one of the three phases, the core determines that a battery short circuit has occurred during the short circuit.

또한, 배터리 단락 판단되지 않았을 때, 상기 3상 중 나머지 상에서 상기 부트스트랩 커패시터가 충전되지 않으면, 상기 코어는 단선이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, when it is not determined that the battery is short-circuited, if the bootstrap capacitor is not charged in the remaining of the three phases, the core determines that a disconnection has occurred.

또한, 상기 게이트 구동 블럭은, 배터리 단락이 발생한 상에서 회로 소손을 방지하기 위해 VDS 센싱 회로가 상기 상측 게이트 구동부와 병렬로 배치되는 VDS 센싱 회로를 갖는 하측 게이트 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the gate driving block may include a lower gate driver having a VDS sensing circuit in which the VDS sensing circuit is disposed in parallel with the upper gate driver to prevent circuit damage when a battery short circuit occurs.

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 모터 제어기가 모터에 대한 미구동 진단 명령 신호 상기 모터에 공급되는 전원을 차단하는 오프 제어 명령 신호를 생성하는 단계; 게이트 드라이버가 상기 미구동 진단 명령 신호 및 상기 오프 제어 명령 신호를 확인하는 단계; 상기 게이트 드라이버가 상기 오프 제어 명령 신호에 따라 모터 구동부를 통해 상기 모터에 전원을 공급하지 않는 단계; 및 상기 게이트 드라이버가 상기 모터로부터 모터 홀센서 신호를 확인하여 확인 결과, 상기 모터 홀센서 신호가 없으면, 상기 모터의 미구동중 상기 모터에 연결되는 와이어 하니스의 단선 또는 단락 진단을 위한 미구동 진단을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 방법을 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention includes the steps of a motor controller generating a non-driving diagnostic command signal for a motor and an off control command signal for blocking power supplied to the motor; A gate driver checking the non-driving diagnostic command signal and the off control command signal; the gate driver not supplying power to the motor through a motor driver according to the off control command signal; And the gate driver checks the motor Hall sensor signal from the motor, and if there is no motor Hall sensor signal, performs a non-driving diagnosis for diagnosing disconnection or short circuit of the wire harness connected to the motor while the motor is not running. It provides a method for diagnosing wire harness disconnection and short circuit while the motor is not running, including the step of performing.

또한, 상기 미구동 진단을 수행하는 단계는, 상기 모터의 고정자 코일에 남아있는 전류가 있는지 확인하는 단계; 및 상기 전류가 없으면 상기 게이트 드라이버가 상기 미구동 진단을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Additionally, performing the non-driving diagnosis may include checking whether there is a current remaining in the stator coil of the motor; and performing the non-driving diagnosis by the gate driver if there is no current.

또한, 상기 미구동 진단을 수행하는 단계는, 제 1 스위치를 OFF하여 차지 펌프의 승압 전원과 부트스트랩 커패시터의 전기적 연결을 차단하는 단계; 제 2 스위치와 제 3 스위치을 온(ON)하여 상기 부트스트랩 커패시터를 모두 방전시키는 단계; 상기 부트스트랩 커패시터가 모두 방전되면, 제 3 스위치을 오프(OFF)시켜 상기 부트스트랩 커패시터의 방전 경로를 차단하는 단계; 및 그라운드 단락을 진단하기 위해 상기 제 2 스위치는 온을 유지한 채 오프되어 있던 상기 제 1 스위치를 온하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, performing the non-driving diagnosis may include turning off the first switch to cut off the electrical connection between the boosting power of the charge pump and the bootstrap capacitor; discharging all of the bootstrap capacitors by turning on a second switch and a third switch; When all of the bootstrap capacitors are discharged, turning off a third switch to block the discharge path of the bootstrap capacitors; and turning on the first switch, which was turned off, while maintaining the second switch on, in order to diagnose a short circuit to ground.

또한, 상기 미구동 진단을 수행하는 단계는, 상기 제 1 스위치를 온하는 단계이후, 3상 중 한 상 이상에서 상기 와이어 하니스에 그라운드 단락이 발생하였다면 상기 제 1 스위치을 온한 이후, 상기 한상 이상에서 상기 부트스트랩 커패시터의 전압이 하이 레벨인지 모니터링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of performing the non-driving diagnosis may include, if a ground short circuit occurs in the wire harness in one or more of the three phases after turning on the first switch, the step of turning on the first switch, It is characterized in that it includes; monitoring whether the voltage of the bootstrap capacitor is at a high level.

또한, 상기 미구동 진단을 수행하는 단계는, 3상 모두 상기 부트스트랩 커패시터의 전압이 하이 레벨로 인식되지 않으면, 3상 중 하나의 하측 반도체 소자을 온에서 오프로 동작을 수행하는 단계; 상기 하측 반도체 소자을 동작했던 상기 부트스트랩 커패시터의 전압을 측정하는 단계; 및 상기 부트스트랩 커패시터의 전압이 하이 레벨이 아니라면 상기 3상 중에 하나 이상의 상에서 배터리 단락이 발생한 것이라 진단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, performing the non-driving diagnosis may include, if the voltage of the bootstrap capacitor in all three phases is not recognized as high level, turning the lower semiconductor device of one of the three phases from on to off; measuring the voltage of the bootstrap capacitor that operated the lower semiconductor device; and, if the voltage of the bootstrap capacitor is not at a high level, diagnosing that a battery short circuit has occurred in one or more of the three phases.

또한, 상기 미구동 진단을 수행하는 단계는, 상기 배터리 단락이 발생하지 않았다면, 상기 3상중 특정상의 상기 부트스트랩 커패시터의 전압이 하이 레벨이 아니라면 단선이 발생한 것으로 진단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of performing the non-driving diagnosis may include, if the battery short circuit has not occurred, diagnosing that a disconnection has occurred if the voltage of the bootstrap capacitor on a specific phase among the three phases is not at a high level. do.

본 발명에 따르면, 게이트 드라이버에 미구동 진단 기능을 내재화함으로써 제어기 개발 원가 절감 효과를 기대할 수 있다. According to the present invention, a reduction in controller development costs can be expected by internalizing a non-driving diagnostic function in the gate driver.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 미구동 진단 기능에 필요한 핵심 구성 요소들인 부트스트랩 커패시터, VDS 진단 및 보호 기능, 션트 저항 센싱 기능을 BLDC(brushless DC) 모터 구동을 위한 게이트 드라이버에 내장시킬 수 있는 점을 들 수 있다. In addition, another effect of the present invention is that the key components required for the undriven diagnostic function, such as a bootstrap capacitor, VDS diagnostic and protection function, and shunt resistance sensing function, can be built into a gate driver for driving a BLDC (brushless DC) motor. can be mentioned.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 본래 내장되어 있는 기능에 부트스트랩 커패시터 전압 진단 기능을 추가함으로써 미구동 진단 기능을 구현할 수 있다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is that a non-driving diagnostic function can be implemented by adding a bootstrap capacitor voltage diagnostic function to the originally built-in function.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치의 구성 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모터 제어기의 세부 구성 블럭도이다.
도 3은 도 2에 도시된 입출력 유닛, 게이트 구동 블럭, 및 모터 구동부의 세부 구성 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일시예에 따른 미구동 진단 과정을 보여주는 흐름도이다.Figure 1 is a block diagram of a device for diagnosing wire harness disconnection and short circuit while the motor is not running according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed block diagram of the motor controller shown in FIG. 1.
FIG. 3 is a detailed block diagram of the input/output unit, gate driving block, and motor driving unit shown in FIG. 2.
Figure 4 is a flowchart showing a non-driving diagnosis process according to an embodiment of the present invention.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described in detail later with reference to the attached drawings, so that those skilled in the art will be able to easily implement the technical idea of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of known techniques related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In the drawings, identical reference numerals are used to indicate identical or similar components.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치(100)의 구성 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치(100)는, 모터(140)에 대한 미구동 진단 명령 신호를 생성하는 모터 제어기(110), 미구동 진단 명령 신호에 따라 모터(140)의 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단을 수행하는 게이트 드라이버(120), 단선 단락 진단의 수행을 위해 상기 모터(140)에 전원을 공급하지 않는 모터 구동부(130), 모터 구동부(130)로부터 전원을 공급받아 회전하는 모터(140) 등을 포함하여 구성될 수 있다.Figure 1 is a block diagram of a wire harness disconnection short circuit diagnosis device 100 while the motor is not running according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the wire harness disconnection short circuit diagnostic device 100 includes a motor controller 110 that generates a non-driving diagnostic command signal for the motor 140, and a motor controller 110 that generates a non-driving diagnostic command signal for the motor 140 according to the non-driving diagnostic command signal. A gate driver 120 that performs wire harness disconnection and short-circuit diagnosis during operation, a motor driver 130 that does not supply power to the motor 140 to perform disconnection and short-circuit diagnosis, and a motor driver 130 that receives power from the motor driver 130. It may be configured to include a rotating motor 140, etc.

모터(140)는 BLDC 모터가 주로 사용되나 이에 한정되는 것은 아니며 3상 AC(Alternating Current) 모터, 3상 DC 모터 등이 될 수 있다.The motor 140 is mainly used as a BLDC motor, but is not limited thereto and may be a three-phase AC (Alternating Current) motor, a three-phase DC motor, etc.

모터 제어기(110)는 모터(140)의 상황을 판단하고 제어 신호를 출력하는 기능을 수행한다.The motor controller 110 determines the status of the motor 140 and outputs a control signal.

게이트 드라이버(120)는 모터(140)의 구동 전에 와이어 하니스의 단선/단락 발생 여부를 판단(미구동 진단)해야 한다. 미구동 진단 시작 시점은 모터 제어기(110)에 구성되는 소프트웨어(Software)에서 판단하여 게이트 드라이버(120)에 미구동 진단 시작하라는 신호를 보내는 것으로 한다. 따라서 게이트 드라이버(120)는 모터 제어기(110)의 미구동 진단 명령 신호 신호를 인식할 수 있는 회로를 구성한다.Before driving the motor 140, the gate driver 120 must determine whether a wire harness is disconnected or short-circuited (non-driving diagnosis). The time to start the non-driving diagnosis is determined by the software included in the motor controller 110 and sends a signal to the gate driver 120 to start the non-driving diagnosis. Accordingly, the gate driver 120 constitutes a circuit capable of recognizing the non-driving diagnostic command signal signal of the motor controller 110.

모터 구동부(130)는 게이트 드라이버(120)의 게이트 전압 인가에 따라 모터(140)에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 모터 구동부(130)는 반도체 소자로 구성될 수 있으며, 반도체 소자는 FET(Field Effect Transistor), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FET), IGBT(Insulated Gate Bipolar Mode Transistor), 파워 정류 다이오드 등이 사용될 수 있다.The motor driver 130 functions to supply power to the motor 140 according to the gate voltage applied by the gate driver 120. For this purpose, the motor driver 130 may be composed of a semiconductor device, and the semiconductor device may be a field effect transistor (FET), a metal oxide semiconductor FET (MOSFET), an insulated gate bipolar mode transistor (IGBT), or a power rectifier diode. You can.

도 1에서는 모터 제어기(110)와 모터 구동부(130)가 분리되어 구성되어 있으나, 모터 구동부(130)가 모터 제어기(110)에 병합되어 구성될 수도 있다.In FIG. 1 , the motor controller 110 and the motor driver 130 are configured separately, but the motor driver 130 may be configured by being merged with the motor controller 110.

도 2는도 1에 도시된 게이트 드라이버(120)의 세부 구성 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 게이트 드라이버(120)는, 입출력 신호를 처리하는 입출력 처리 유닛(210), 입출력 신호에 따라 제어를 수행하는 코어(220), 코어(220)의 제어 동작에 따라 모터 구동부(130)에 게이트 전압을 인가하는 게이트 구동 블럭(230) 등을 포함하여 구성될 수 있다. FIG. 2 is a detailed block diagram of the gate driver 120 shown in FIG. 1. Referring to FIG. 2, the gate driver 120 includes an input/output processing unit 210 that processes input/output signals, a core 220 that performs control according to the input/output signals, and a motor driver (220) according to the control operation of the core 220. It may be configured to include a gate driving block 230 that applies a gate voltage to 130).

입출력 처리 유닛(210)은 모터 제어기(110)로부터 미구동 진단 명령 신호를 수신하고 이를 코어(220)에 전송하는 기능을 수행한다.The input/output processing unit 210 receives a non-driving diagnostic command signal from the motor controller 110 and transmits it to the core 220.

코어(220)는 모터 제어기(110)로부터 미구동 진단 명령 신호를 받은 후, 모터(140)의 구동이 멈춘 것과 고정자 코일에 전류가 흐르지 않고, 역기전력이 없는 상황임을 인지하는 기능을 수행한다. 코어(220)가 인지하면, 이후 차지 펌프 승압 전원을 부트스트랩 커패시터에 전기적으로 연결하는 스위치를 온하는 기능을 수행한다.After receiving a non-driving diagnosis command signal from the motor controller 110, the core 220 performs a function of recognizing that the driving of the motor 140 has stopped, that no current flows in the stator coil, and that there is no back electromotive force. When the core 220 recognizes it, it then performs the function of turning on a switch that electrically connects the charge pump boosting power to the bootstrap capacitor.

게이트 구동 블럭(230)은 모터 구동부(130)에 게이트 전압을 인가하는 기능을 수행한다. 또한, 모터(140)의 구동이 멈춘 것과 고정자 코일에 전류가 흐르지 않고, 역기전력이 없는 상황임을 인지하는 기능을 수행한다.The gate driving block 230 performs the function of applying a gate voltage to the motor driving unit 130. In addition, it performs a function of recognizing that the driving of the motor 140 has stopped, that no current flows in the stator coil, and that there is no back electromotive force.

코어(220)는 마이크로프로세서, 마이콤 등으로 구성될 수 있다.The core 220 may be composed of a microprocessor, microcomputer, etc.

모터(140)에는 제 1 내지 제 3 와이어 하니스(240-1 내지 240-3)가 연결된다. 즉, 3상(U,V,W)을 위해 3개의 와이어 하니스(240-1 내지 240-3)가 구성된다.First to third wire harnesses 240-1 to 240-3 are connected to the motor 140. That is, three wire harnesses (240-1 to 240-3) are configured for three phases (U, V, W).

도 3은 도 2에 도시된 입출력 유닛(210), 게이트 구동 블럭(230), 및 모터 구동부(130)의 세부 구성 블럭도이다. 도 3을 참조하면, 입출력 유닛(210)은 차지 펌프(311), 미구동 진단 명령 감지부(312), 게이트 제어 신호 입력 감지부(313), 홀센서 신호 입력 감지부(314), 션트 전압 증폭부(315), 미구동 진단 결과 출력부(316) 등을 포함하여 구성될 수 있다.FIG. 3 is a detailed block diagram of the input/output unit 210, gate driving block 230, and motor driving unit 130 shown in FIG. 2. Referring to FIG. 3, the input/output unit 210 includes a charge pump 311, a non-driving diagnostic command detection unit 312, a gate control signal input detection unit 313, a Hall sensor signal input detection unit 314, and a shunt voltage. It may be configured to include an amplification unit 315, a non-driving diagnosis result output unit 316, etc.

차지 펌프(311)는 차지 펌프 출력단 커패시터로 승압 또는 강압을 실행하는 스위칭 전원의 입력 여부를 감지하는 기능을 수행한다.The charge pump 311 performs a function of detecting whether a switching power source that increases or decreases voltage is input to the charge pump output stage capacitor.

미구동 진단 명령 감지부(312)는 미구동 진단 명령 신호를 모터 제어기(MCU)(110)로부터 수신하는 기능을 수행한다. 미구동 진단 시작 시점은 모터 제어기(110)에 설치되는 소프트웨어(SW)에서 판단하여 게이트 드라이버(120)에 미구동 진단 시작하라는 신호를 보내는 것으로 한다. The non-driving diagnostic command detection unit 312 performs a function of receiving a non-driving diagnostic command signal from the motor controller (MCU) 110. The time to start the non-driving diagnosis is determined by the software (SW) installed in the motor controller 110 and sends a signal to the gate driver 120 to start the non-driving diagnosis.

게이트 제어 신호 입력 감지부(313)는 모터 제어기(110)로부터 모터 구동부(130)에 구성되는 6개의 반도체 소자(즉, MOSFET) 모두를 오프시키는 오프 제어 명령 신호를 수신하는 기능을 수행한다.The gate control signal input detection unit 313 performs a function of receiving an off control command signal from the motor controller 110 to turn off all six semiconductor elements (i.e., MOSFETs) included in the motor driving unit 130.

홀센서 신호 입력 감지부(314)는 게이트 제어 신호 입력 감지부(313)가 오프 제어 명령 신호를 수신한후, 모터(140)가 물리적으로 회전하면 와이어 하니스에 역기전력이 발생하여 미구동 진단(즉, 단선 또는 단락 진단)이 불가하므로, 모터(140)가 회전하고 있는 상황인지 판단하기 위해 홀센서 신호 입력을 감지하는 기능을 수행한다. 물론, 홀센서(미도시)는 모터(140)의 고정자(미도시)에 내장되어 설치된다.After the gate control signal input detection unit 313 receives the off control command signal, the Hall sensor signal input detection unit 314 generates back electromotive force in the wire harness when the motor 140 physically rotates to diagnose non-driving (i.e. , disconnection or short circuit diagnosis) is not possible, so a function of detecting the Hall sensor signal input is performed to determine whether the motor 140 is rotating. Of course, the Hall sensor (not shown) is built into and installed in the stator (not shown) of the motor 140.

션트 전압 증폭부(315)는 반도체 소자가 게이트 구동을 하지 않는 상태에서 모터(140)의 고정자 코일에 에너지가 남아있다면 반도체 소자(즉 MOSFET)의 바디-다이오드(body-diode)를 통해 션트 저항에 전류가 흐르기 때문에 션트 저항의 전압을 감지하는 기능을 수행한다.If there is energy remaining in the stator coil of the motor 140 when the semiconductor device is not driving the gate, the shunt voltage amplifier 315 provides energy to the shunt resistor through the body-diode of the semiconductor device (i.e. MOSFET). Because current flows, it performs the function of detecting the voltage of the shunt resistor.

미구동 진단 결과 출력부(316)는 미구동 진단(즉, 단선 또는 단락 진단)에 따른 결과 신호를 모터 제어기(110)측으로 출력하는 기능을 수행한다.The non-driving diagnosis result output unit 316 performs the function of outputting a result signal according to the non-driving diagnosis (i.e., disconnection or short circuit diagnosis) to the motor controller 110.

코어(220)는 미구동 진단을 수행하여 상기 와이어 하니스(240-1 내지 240-3)의 단선 또는 단락을 판단하고, 판단 결과를 상기 모터 제어기(110)에 전송하는 기능을 수행한다. The core 220 performs a non-driving diagnosis to determine whether the wire harnesses 240-1 to 240-3 are disconnected or short-circuited, and transmits the determination result to the motor controller 110.

부연하면, 모터 제어기(110)로부터 미구동 진단 명령 신호를 받은 후, 모터(140)의 구동이 멈춘 것과 고정자 코일에 전류가 흐르지 않고, 역기전력이 없는 상황임을 인지하면, 이후 차지 펌프의 승압 전원을 부트스트랩 커패시터에 전기적으로 연결하는 스위치를 ON한다. To elaborate, after receiving the non-driving diagnosis command signal from the motor controller 110, if it is recognized that the driving of the motor 140 has stopped, that no current flows in the stator coil, and that there is no back electromotive force, then the boosting power of the charge pump is turned on. Turn on the switch electrically connected to the bootstrap capacitor.

이 때 U/V/W 상중에 한 개 이상의 상에서 그라운드 단락이 발생하면, 단락이 발생한 상에서 부트스트랩 커패시터가 순간적으로 충전된다. At this time, if a ground short circuit occurs in one or more of the U/V/W phases, the bootstrap capacitor in the phase where the short circuit occurred is momentarily charged.

게이트 구동 블럭(230)은 미구동 진단의 수행에 따라 차지 펌프(210)의 승압 전원을 모터 구동부(130)에 배치되는 부트스트랩 커패시터(343)에 전기적으로 연결하는 기능을 수행한다. The gate driving block 230 performs the function of electrically connecting the boosted power of the charge pump 210 to the bootstrap capacitor 343 disposed in the motor driving unit 130 according to the performance of the non-driving diagnosis.

부연하면, 모터(140)의 구동이 멈춘 것과 모터(140)의 고정자 코일에 전류가 흐르지 않고, 역기전력이 없는 상황임이 확인되면, 이 후 차지 펌프 승압 전원을 부트스트랩 커패시터(343)에 전기적으로 연결한다. 이를 위해, 제 1 내지 3 상측(HS: High side) 게이트 구동부(331)가 구성된다. To elaborate, when it is confirmed that the driving of the motor 140 has stopped, that no current flows in the stator coil of the motor 140, and that there is no back electromotive force, the charge pump boosting power is then electrically connected to the bootstrap capacitor 343. do. For this purpose, first to third high side (HS) gate drivers 331 are configured.

이를 위해, 게이트 구동 블럭(230)은 차지 펌프(210)의 승압 전원을 온/오프하는 제 1 스위치(331-1), 상(phase)별로 병렬 구성되며 제 1 스위치(331-1)와 연결되는 게이트 구동부(331)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 게이트 구동부(331)는 각 U,V,W상마다 구성된다. For this purpose, the gate driving block 230 is configured in parallel for each phase with a first switch 331-1 that turns on/off the boosting power of the charge pump 210 and is connected to the first switch 331-1. It may be configured to include a gate driver 331. At this time, the gate driver 331 is configured for each U, V, and W phase.

제 1 내지 3 상측 게이트 구동부(331)는 차지 펌프(210)의 승압 전원을 온/오프하는 제 1 스위치(331-1)과 직렬로 연결되는 제 2 스위치(331-2), 제 2 스위치(331-2)와 병렬로 연결되는 제 3 스위치(331-3), 제 2 스위치(331-2)와 제 3 스위치(331-3)에 연결되고, 부트스트랩 커패시터(343)의 전압을 센싱하는 BS 전압 센싱 회로(331-4) 등을 포함하여 구성될 수 있다.The first to third upper gate drivers 331 include a second switch 331-2 connected in series with a first switch 331-1 that turns on/off the boost power of the charge pump 210, and a second switch ( A third switch 331-3 connected in parallel with 331-2), connected to the second switch 331-2 and the third switch 331-3, and sensing the voltage of the bootstrap capacitor 343 It may be configured to include a BS voltage sensing circuit (331-4), etc.

BS 전압 센싱 회로(331-4)는 U/V/W 상중에 한 개 이상의 상에서 그라운드 단락이 발생하면, 단락이 발생한 상에서 부트스트랩 커패시터가 순간적으로 충전된다. 그라운드 단락을 게이트 드라이버(120)의 코어(220)가 인식할 수 있도록 부트스트랩 커패시터(343)가 충전되었음을 인식하기 위해 BS 전압 센싱 회로(331-4)가 구성된다.In the BS voltage sensing circuit 331-4, when a ground short circuit occurs in one or more of the U/V/W phases, the bootstrap capacitor in the short-circuited phase is momentarily charged. The BS voltage sensing circuit 331-4 is configured to recognize that the bootstrap capacitor 343 is charged so that the core 220 of the gate driver 120 can recognize the ground short circuit.

그라운드 단락 발생이 확인되지 않았다면, 코어(220)가 이후 3상 중 한개 상의 하측(LS:lowside) 반도체 소자(341-3)(예를 들면, MOSFET임)를 잠깐동안(미리 설정되는 시간 동안) 온(ON)했다가 오프(OFF)시킨다.If the occurrence of a ground short is not confirmed, the core 220 then connects the lowside (LS) semiconductor device 341-3 (e.g., a MOSFET) on one of the three phases for a short time (for a preset time). Turn it on and then turn it off.

배터리 단락이 발생한 상의 하측 반도체 소자(LS MOSFET)을 ON시키면 회로가 소손될 수 있기 때문에 제1 내지 3 하측 게이트 구동부(332)에 VDS 센싱 회로(332-1)를 구성한다. VDS 센싱 회로(332-1)는 게이트 구동부(331)와 병렬로 배치된다.Since the circuit may be damaged when the lower semiconductor element (LS MOSFET) of the battery short circuit occurs is turned on, the VDS sensing circuit 332-1 is formed in the first to third lower gate drivers 332. The VDS sensing circuit 332-1 is arranged in parallel with the gate driver 331.

VDS 센싱 회로를 통해 코어(220)가 회로 보호 작동을 하여 배터리 단락에 의한 회로 소손을 방지한다.The core 220 performs a circuit protection operation through the VDS sensing circuit to prevent circuit damage due to battery short circuit.

한편, 한상의 하측 반도체 소자(341-3)을 차례로 ON/OFF 구동한 이후, 해당 상의 부트스트랩 커패시터(343)가 충전이 되지 않았으면, 코어(220)는 배터리 단락이 발생했다고 판단한다. BS 전압 센싱 회로(331-4)는 배터리 단락 판단에도 사용된다. Meanwhile, after the lower semiconductor elements 341-3 of one phase are sequentially turned ON/OFF, if the bootstrap capacitor 343 of the corresponding phase is not charged, the core 220 determines that a battery short circuit has occurred. The BS voltage sensing circuit 331-4 is also used to determine battery short circuit.

배터리 단락 판단되지 않았을 때, 3상 중 나머지 상에서 부트스트랩 커패시터 역시 충전이 되었는지 확인하고, 충전이 되어 있지 않다면 단선이 발생했다고 판단한다. BS 전압 센싱 회로(331-4)는 단선 판단에도 사용된다.When it is not determined that the battery is short-circuited, it is checked whether the bootstrap capacitor is also charged in the remaining three phases, and if it is not charged, it is determined that a disconnection has occurred. The BS voltage sensing circuit 331-4 is also used to determine disconnection.

모터 구동부(130)는 반도체 소자(341-1,341-2)가 구성되어 전원을 모터(140)에 공급한다. 또한, 부트스트랩 커패시터(343)가 구성된다.The motor driving unit 130 is composed of semiconductor elements 341-1 and 341-2 and supplies power to the motor 140. Additionally, a bootstrap capacitor 343 is configured.

도 4는 본 발명의 일시예에 따른 미구동 진단 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 모터 제어기(MCU)(110)는 게이트 드라이버(120)에 미구동 진단을 수행하라 명령을 내린다(단계 S410).Figure 4 is a flowchart showing a non-driving diagnosis process according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the motor controller (MCU) 110 commands the gate driver 120 to perform a non-driving diagnosis (step S410).

이후, 게이트 드라이버(120)는 미구동 진단을 수행하기 전에 현재 주변 조건이 미구동 진단을 내릴 수 있는 환경인지 판단한다(단계 S421 내지 S425).Thereafter, the gate driver 120 determines whether the current surrounding conditions are an environment in which a non-driving diagnosis can be made before performing the non-driving diagnosis (steps S421 to S425).

먼저, 모터 제어기(110)로부터 게이트 구동 명령 신호를 접수받는 입력 상태를 확인하여 모터(140)를 구동하는 6개 MOSFET 모두 OFF하는 오프 제어 명령 신호가 들어왔는지 확인한다(단계 S421). First, the input state of receiving the gate drive command signal from the motor controller 110 is checked to check whether an off control command signal that turns off all six MOSFETs driving the motor 140 has been received (step S421).

단계 S421에서, 확인 결과, 모두 OFF하는 명령이 들어오지 않았다면 6개 MOSFET 중에 하나 이상의 MOSFET이 ON 되어 있는 상태이므로 미구동 진단 불가하다고 모터 제어기(110)에 신호를 보내고 미구동 진단 과정을 종료한다(단계 S450).In step S421, as a result of checking, if no command to turn off all is received, a signal is sent to the motor controller 110 that non-drive diagnosis is not possible because one or more MOSFETs among the six MOSFETs are turned on, and the non-drive diagnosis process is terminated (step S450).

이와 달리, 단계 S421에서, 확인 결과, 6개 MOSFET을 모두 OFF하는 명령이 들어왔다면, 이후 모터 홀센서 신호를 확인하여 모터(140)가 관성이나 외부의 기계적 힘에 의해 회전 중인지 확인한다(단계 S423). On the other hand, in step S421, if a command to turn off all six MOSFETs is received as a result of confirmation, then the motor Hall sensor signal is checked to determine whether the motor 140 is rotating due to inertia or external mechanical force (step S423 ).

확인 결과, 모터가 회전중이라면 모터 회전에 의해 U/V/W 상에 역기전력 발생하여 미구동 진단 불가하다고 MCU에 신호를 보내고 미구동 진단 과정을 종료한다(단계 S450).As a result of the confirmation, if the motor is rotating, a back electromotive force is generated on U/V/W due to the rotation of the motor, so a signal is sent to the MCU that non-drive diagnosis is not possible, and the non-drive diagnosis process is terminated (step S450).

이와 달리, 단계 S423에서, 모터(140)가 회전중이 아니라면 고정자 코일에 남아있는 전류가 있는지 확인한다(단계 S425). 고정자 코일에 전류가 흐르고 있는 중이라면 MOSFET body diode를 통해 션트 저항으로 전류가 흐르게 되므로, 션트 저항 양단에 전압 차가 발생한다면 모터 전류가 남아 있다고 판단한다. 모터 전류가 남아 있다면 미구동 진단 불가하다고 모터 제어기(110)에 신호를 보내고 미구동 진단 과정을 종료한다(단계 S450).On the other hand, in step S423, if the motor 140 is not rotating, it is checked whether there is a current remaining in the stator coil (step S425). If current is flowing in the stator coil, current flows through the MOSFET body diode to the shunt resistor, so if a voltage difference occurs across the shunt resistor, it is determined that motor current remains. If the motor current remains, a signal is sent to the motor controller 110 that non-drive diagnosis is not possible, and the non-drive diagnosis process is terminated (step S450).

단계 S426에서, 확인결과, 모터 전류가 존재하지 않는다면 미구동 진단 과정을 시작한다(단계 S426,S427,S428,S429,S431). In step S426, if the motor current does not exist as a result of confirmation, the non-driving diagnosis process is started (steps S426, S427, S428, S429, and S431).

부트스트랩 커패시터 전압을 모니터링하여 미구동 진단을 수행할 것이므로 먼저 3상 부트스트랩 커패시터 모두 방전 동작을 실시한다. 방전 동작을 위해 먼저 제 1 스위치(331-1)을 OFF하여 차지 펌프(311)의 승압 전원과 부트스트랩 커패시터(343)의 전기적 연결을 차단한다. Since we will perform a non-driving diagnosis by monitoring the bootstrap capacitor voltage, first perform a discharging operation on all three-phase bootstrap capacitors. For the discharging operation, the first switch 331-1 is first turned off to block the electrical connection between the boosted power supply of the charge pump 311 and the bootstrap capacitor 343.

이후 제 2 스위치(331-2)와 제 3 스위치(331-3)을 ON하여 3상 부트스트랩 커패시터(343)를 모두 방전시킨다. 부트스트랩 커패시터가 모두 방전되면 제 3 스위치(331-3)을 OFF시켜 부트스트랩 커패시터 방전 경로를 차단한다. 이후 그라운드 단락을 진단하기 위해 제 2 스위치(331-2)는 ON을 유지한 채 OFF되어 있던 제 1 스위치(331-2)를 ON한다.Afterwards, the second switch 331-2 and the third switch 331-3 are turned on to discharge all three-phase bootstrap capacitors 343. When all bootstrap capacitors are discharged, the third switch 331-3 is turned off to block the bootstrap capacitor discharge path. Thereafter, in order to diagnose a ground short circuit, the second switch 331-2 is kept ON and the first switch 331-2, which was OFF, is turned ON.

3상 중 한 상 이상에서 와이어 하니스에 그라운드 단락 발생하였다면 제 1 스위치(331-1)을 ON한 이후 한 상 이상에서 부트스트랩 커패시터의 전압이 high 레벨로 모니터링된다. 이유는 그라운드 단락이 발생하면 부트스트랩 커패시터 한쪽은 그라운드로 다른 한쪽은 차지펌프 승압 전원에 연결되기 때문이다.If a ground short circuit occurs in the wire harness in one or more of the three phases, the voltage of the bootstrap capacitor in one or more phases is monitored at a high level after the first switch 331-1 is turned on. The reason is that when a ground short occurs, one side of the bootstrap capacitor is connected to ground and the other side is connected to the charge pump boost power supply.

U/V/W 3상 중 하나라도 부트스트랩 커패시터의 전압이 high 레벨로 모니터링 된다면 그라운드 단락으로 진단하고, 모터 제어기(110)에 해당 정보를 전달한 후 미구동 진단 과정을 종료한다(단계 S433,S435,S437,S460). If the voltage of the bootstrap capacitor of any of the three phases U/V/W is monitored at a high level, a ground short is diagnosed, the corresponding information is transmitted to the motor controller 110, and the non-driving diagnosis process is terminated (steps S433 and S435). ,S437,S460).

3상 모두 부트스트랩 전압이 high 레벨로 인식되지 않았다면 3상 모두에서 그라운드 단락은 발생하지 않았다고 판단한다. If the bootstrap voltage of all three phases is not recognized as high level, it is determined that a ground short has not occurred in all three phases.

이 경우, 그라운드 단락이 발생하지 않았다 판단하면 U/V/W 3상 중 하나의 하측 반도체 소자(lowside MOSFET)을 ON에서 OFF로 동작을 수행한다(단계 S441). In this case, if it is determined that a ground short circuit has not occurred, the lowside semiconductor element (lowside MOSFET) of one of the three U/V/W phases is switched from ON to OFF (step S441).

이해를 돕기 위해 U상의 lowside MOSFET을 ON→OFF 동작 수행했다 가정하고 이어 작동 방식을 기술한다. U상 lowside MOSFET을To facilitate understanding, we assume that the lowside MOSFET on U is operated from ON to OFF, and then describe the operation method. U-phase lowside MOSFET

ON→OFF 동작 수행한 후, lowside MOSFET을 동작했던 U상의 부트스트랩 커패시터 전압을 측정한다. U상 부트스트랩 커패시터의 전압이 high 레벨이 아니라면 U/V/W 상 중에 하나 이상의 상에서 배터리 단락이 발생한 것이라 진단하고, 모터 제어기(110)에 해당 정보를 전달한 후 미구동 진단 과정을 종료한다(단계 S443,S470). After performing the ON→OFF operation, measure the bootstrap capacitor voltage on U phase that operated the lowside MOSFET. If the voltage of the U-phase bootstrap capacitor is not at a high level, it is diagnosed that a battery short circuit has occurred in one or more of the U/V/W phases, the corresponding information is transmitted to the motor controller 110, and the non-driving diagnosis process is terminated (step S443,S470).

참조로 와이어 하니스가 정상이라면 U상의 lowside MOSFET을 ON하였을 때, 모터 내부 고정자 권선은 저항이 매우 낮기 때문에 U/V/W상 부트스트랩 커패시터For reference, if the wire harness is normal, when the U-phase lowside MOSFET is turned on, the motor's internal stator winding has very low resistance, so the U/V/W-phase bootstrap capacitor

한쪽은 그라운드 전위 나머지 한쪽은 차지펌프의 승압 전위가 되어 U/V/W상 부트스트랩 커패시터 모두 충전 동작이 일어난다. One side becomes the ground potential and the other side becomes the boost potential of the charge pump, and charging occurs in all U/V/W phase bootstrap capacitors.

U상 부트스트랩 커패시터 전압이 high 레벨이라면 3상 모두에서 배터리 단락은 발생하지 않았다 판단한다.If the U-phase bootstrap capacitor voltage is at a high level, it is determined that a battery short circuit has not occurred in all three phases.

이 경우, U상 부트스트랩 커패시터 전압 레벨이 high라면 나머지 상중에 하나의 부트스랩 커패시터 전압을 측정한다. 이해를 돕기 위해 V상 부트스트랩 커패시터 전압을 측정하였다 가정하겠다. In this case, if the U-phase bootstrap capacitor voltage level is high, the bootstrap capacitor voltage of one of the remaining phases is measured. To aid understanding, we will assume that the V-phase bootstrap capacitor voltage was measured.

V상에 단선 발생하지 않았다면 앞서 U상 lowside MOSFET ON 동작으로 V상 역시 그라운드 레벨 전위가 될 것이기에 부트스트랩 커패시터가 충전되어야 한다. If there is no disconnection in the V phase, the V phase will also become ground level due to the U-phase lowside MOSFET ON operation, so the bootstrap capacitor must be charged.

V상 부트스트랩 커패시터 전압이 high 레벨이 아니라면 단선이 발생한 것이라 진단하고, MCU에 해당 정보를 전달한 후, 미구동 진단 과정을 종료한다(단계 S445,S480).If the V-phase bootstrap capacitor voltage is not at a high level, it is diagnosed that a disconnection has occurred, the corresponding information is transmitted to the MCU, and the non-driving diagnosis process is terminated (steps S445 and S480).

V상 부트스트랩 커패시터의 전압 레벨이 high 레벨이라면 W상 부트스트랩 커패시터 전압 레벨을 측정한다. W상 부트스트랩 커패시터의 전압 레벨이 high 레벨이 아니라면 V상과 동일한 이유로 단선 발생한 것이라 진단하고, 모터 제어기(110)에 해당 정보를 전달한 후 미구동 진단 과정을 종료한다.If the voltage level of the V-phase bootstrap capacitor is high level, measure the voltage level of the W-phase bootstrap capacitor. If the voltage level of the W-phase bootstrap capacitor is not at a high level, it is diagnosed that a disconnection has occurred for the same reason as the V-phase, and the corresponding information is transmitted to the motor controller 110 and the non-driving diagnosis process is terminated.

W상 부트스트랩 커패시터 전압이 high 레벨이라면 단선/단락 발생하지 않았다 진단하고, MCU에 해당 정보를 전달한 후 미구동 진단 과정을 종료한다(단계 S447,S490).If the W-phase bootstrap capacitor voltage is at a high level, it is diagnosed that a disconnection/short circuit has not occurred, the corresponding information is transmitted to the MCU, and the non-driving diagnosis process is terminated (steps S447 and S490).

100: 모터 제어기 120: 게이트 드라이버
130: 모터 구동부 140: 모터
210: 입출력 유닛 220: 코어
230: 게이트 블럭 240-1 내지 240-3: 제 1 내지 제 3 와이어 하니스
331-1: 제 1 스위치 331-2: 제 2 스위치
331-3: 제 3 스위치 343: 부트스트랩 커패시터100: motor controller 120: gate driver
130: motor driving unit 140: motor
210: input/output unit 220: core
230: Gate blocks 240-1 to 240-3: First to third wire harnesses
331-1: first switch 331-2: second switch
331-3: third switch 343: bootstrap capacitor

Claims (16)

모터에 대한 미구동 진단 명령 신호 및 상기 모터에 공급되는 전원을 차단하는 오프 제어 명령 신호를 생성하는 모터 제어기;
상기 미구동 진단 명령 신호에 따라 상기 모터로부터 모터 홀센서 신호를 확인하여 확인 결과, 상기 모터 홀센서 신호가 없으면, 상기 모터의 미구동중 상기 모터에 연결되는 와이어 하니스의 단선 또는 단락 진단을 위한 미구동 진단을 수행하는 게이트 드라이버; 및
상기 오프 제어 명령 신호에 따라 상기 단선 단락 진단의 수행을 위해 상기 모터에 공급되는 전원을 차단하는 모터 구동부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치.
a motor controller that generates a non-driving diagnostic command signal for a motor and an off control command signal that cuts off power supplied to the motor;
As a result of checking the motor Hall sensor signal from the motor according to the non-driving diagnosis command signal, if there is no motor Hall sensor signal, there is no need to diagnose disconnection or short circuit of the wire harness connected to the motor while the motor is not running. A gate driver that performs drive diagnostics; and
a motor driver that cuts off power supplied to the motor to perform the disconnection/short circuit diagnosis according to the off control command signal;
A wire harness disconnection/short circuit diagnosis device while the motor is not running, comprising:
 제 1 항에 있어서,
상기 게이트 드라이버는 상기 미구동 진단 명령 신호를 수신하면, 상기 미구동 진단을 시작하기전에 상기 모터의 구동이 멈춘 것과 상기 모터의 고정자 코일에 전류가 흐르지 않고 역기전력이 없는 상황임을 확인하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치.
According to claim 1,
When the gate driver receives the non-driving diagnosis command signal, the gate driver confirms that the driving of the motor has stopped before starting the non-driving diagnosis, that no current flows in the stator coil of the motor, and that there is no back electromotive force. Diagnostic device for wire harness disconnection or short circuit while the motor is not running.
 제 1 항에 있어서,
상기 미구동 진단 명령 신호를 감지하거나 상기 모터 구동부를 오프시켜 상기 모터에 공급되는 전원을 차단하는 오프 제어 명령 신호를 수신하거나 상기 오프 제어 명령 신호의 수신후 홀센서 신호 입력을 감지하는 입출력 유닛;
상기 미구동 진단을 수행하여 상기 와이어 하니스의 단선 또는 단락을 판단하고, 상기 판단 결과를 상기 모터 제어기에 전송하는 코어; 및
상기 미구동 진단의 수행에 따라 차지 펌프의 승압 전원을 상기 모터 구동부에 배치되는 부트스트랩 커패시터에 전기적으로 연결하는 게이트 구동 블럭;을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치.
According to claim 1,
An input/output unit that detects the non-driving diagnostic command signal, receives an off control command signal that turns off the motor drive unit to cut off power supplied to the motor, or detects a Hall sensor signal input after receiving the off control command signal;
a core that performs the non-driving diagnosis to determine whether the wire harness is disconnected or short-circuited, and transmits the determination result to the motor controller; and
A gate driving block that electrically connects the boosted power of the charge pump to a bootstrap capacitor disposed in the motor driving unit in accordance with the performance of the non-driving diagnosis.
 제 3 항에 있어서,
상기 게이트 구동 블럭은,
차지 펌프의 상기 승압 전원을 온/오프하는 제 1 스위치; 및
3상별로 병렬 구성되며 상기 제 1 스위치와 연결되는 상측 게이트 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치.
According to claim 3,
The gate driving block is,
a first switch for turning on/off the boosting power of the charge pump; and
An upper gate driver configured in parallel for each of the three phases and connected to the first switch. A device for diagnosing a wire harness disconnection short circuit while the motor is not running.
 제 4 항에 있어서,
상기 상측 게이트 구동부는,
상기 제 1 스위치과 직렬로 연결되는 제 2 스위치;
상기 제 2 스위치와 병렬로 연결되는 제 3 스위치; 및
상기 제 2 스위치 및 상기 제 3 스위치에 연결되고, 상기 부트스트랩 커패시터의 전압을 센싱하는 BS(Bootstrap) 전압 센싱 회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치.
According to claim 4,
The upper gate driver,
a second switch connected in series with the first switch;
a third switch connected in parallel with the second switch; and
A BS (Bootstrap) voltage sensing circuit connected to the second switch and the third switch and sensing the voltage of the bootstrap capacitor. A wire harness disconnection short circuit diagnosis device while the motor is not running.
 제 5 항에 있어서,
상기 BS 전압 센싱 회로는, 상기 3상 중에서 한 개 이상의 상에서 단락중 그라운드 단락이 발생하면, 상기 부트스트랩 커패시터가 충전되었음을 인식하기 위해 설치되는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치.
According to claim 5,
The BS voltage sensing circuit is installed to recognize that the bootstrap capacitor is charged when a short circuit to ground occurs in one or more of the three phases.
 제 6 항에 있어서,
상기 그라운드 단락이 발생하지 않으면, 상기 코어가 상기 3상 중 한개 상의 하측 반도체 소자를 미리 설정되는 시간 동안 온(ON)했다가 오프(OFF)시키는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치.
According to claim 6,
If the ground short circuit does not occur, the core turns on the lower semiconductor device on one of the three phases for a preset time and then turns it off. Wire harness disconnection short circuit diagnosis while the motor is not running. Device.
 제 5 항에 있어서,
상기 3상중 한 개의 상의 하측 반도체 소자을 차례로 ON/OFF 구동한 이후, 상기 부트스트랩 커패시터가 충전이 되지 않으면, 상기 코어는 상기 단락중 배터리 단락이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치.
According to claim 5,
Wire harness while the motor is not being driven, characterized in that if the bootstrap capacitor is not charged after sequentially turning ON/OFF the lower semiconductor device of one of the three phases, the core determines that a battery short circuit has occurred during the short circuit. Open circuit diagnostic device.
 제 8 항에 있어서,
배터리 단락 판단되지 않았을 때, 상기 3상 중 나머지 상에서 상기 부트스트랩 커패시터가 충전되지 않으면, 상기 코어는 단선이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치.
According to claim 8,
When it is not determined that the battery is short-circuited, if the bootstrap capacitor is not charged in the remaining of the three phases, the core determines that a disconnection has occurred. A wire harness disconnection short circuit diagnosis device while the motor is not running.
 제 8 항에 있어서,
상기 게이트 구동 블럭은,
배터리 단락이 발생한 상에서 회로 소손을 방지하기 위해 VDS 센싱 회로가 상기 상측 게이트 구동부와 병렬로 배치되는 VDS 센싱 회로를 갖는 하측 게이트 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 장치.
According to claim 8,
The gate driving block is,
A lower gate driver having a VDS sensing circuit in which the VDS sensing circuit is arranged in parallel with the upper gate driver to prevent circuit damage in the phase where a battery short circuit occurs. A wire harness disconnection short circuit diagnosis device while the motor is not running, comprising: .
 모터 제어기가 모터에 대한 미구동 진단 명령 신호 상기 모터에 공급되는 전원을 차단하는 오프 제어 명령 신호를 생성하는 단계;
게이트 드라이버가 상기 미구동 진단 명령 신호 및 상기 오프 제어 명령 신호를 확인하는 단계;
상기 게이트 드라이버가 상기 오프 제어 명령 신호에 따라 모터 구동부를 통해 상기 모터에 전원을 공급하지 않는 단계; 및
상기 게이트 드라이버가 상기 모터로부터 모터 홀센서 신호를 확인하여 확인 결과, 상기 모터 홀센서 신호가 없으면, 상기 모터의 미구동중 상기 모터에 연결되는 와이어 하니스의 단선 또는 단락 진단을 위한 미구동 진단을 수행하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 방법.
A motor controller generating a non-driving diagnostic command signal for a motor and an off control command signal for blocking power supplied to the motor;
A gate driver checking the non-driving diagnostic command signal and the off control command signal;
the gate driver not supplying power to the motor through a motor driver according to the off control command signal; and
The gate driver checks the motor Hall sensor signal from the motor, and if there is no motor Hall sensor signal, performs a non-driving diagnosis to diagnose disconnection or short circuit of the wire harness connected to the motor while the motor is not running. steps;
A method for diagnosing wire harness disconnection and short circuit while the motor is not running, comprising:
 제 11 항에 있어서,
상기 미구동 진단을 수행하는 단계는,
상기 모터의 고정자 코일에 남아있는 전류가 있는지 확인하는 단계; 및
상기 전류가 없으면 상기 게이트 드라이버가 상기 미구동 진단을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 방법.
According to claim 11,
The step of performing the non-driving diagnosis is,
checking whether there is remaining current in the stator coil of the motor; and
If there is no current, the gate driver performs the non-driving diagnosis.
 제 11 항에 있어서,
상기 미구동 진단을 수행하는 단계는,
제 1 스위치을 OFF하여 차지 펌프의 승압 전원과 부트스트랩 커패시터의 전기적 연결을 차단하는 단계;
제 2 스위치와 제 3 스위치을 온(ON)하여 상기 부트스트랩 커패시터를 모두 방전시키는 단계;
상기 부트스트랩 커패시터가 모두 방전되면, 제 3 스위치를 오프(OFF)시켜 상기 부트스트랩 커패시터의 방전 경로를 차단하는 단계; 및
그라운드 단락을 진단하기 위해 상기 제 2 스위치는 온을 유지한 채 오프되어 있던 상기 제 1 스위치를 온하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 방법.
According to claim 11,
The step of performing the non-driving diagnosis is,
Turning off the first switch to block the electrical connection between the boosting power of the charge pump and the bootstrap capacitor;
discharging all of the bootstrap capacitors by turning on a second switch and a third switch;
When all of the bootstrap capacitors are discharged, turning off a third switch to block the discharge path of the bootstrap capacitors; and
A method for diagnosing a wire harness disconnection short circuit while the motor is not running, comprising: turning on the first switch, which has been turned off, while maintaining the second switch on, in order to diagnose a ground short circuit.
 제 13 항에 있어서,
상기 미구동 진단을 수행하는 단계는,
상기 제 1 스위치를 온하는 단계이후, 3상 중 한 상 이상에서 상기 와이어 하니스에 그라운드 단락이 발생하였다면 상기 제 1 스위치을 온한 이후, 상기 한상 이상에서 상기 부트스트랩 커패시터의 전압이 하이 레벨인지 모니터링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 방법.
According to claim 13,
The step of performing the non-driving diagnosis is,
After turning on the first switch, if a ground short occurs in the wire harness in one or more of the three phases, after turning on the first switch, monitoring whether the voltage of the bootstrap capacitor is at a high level in one or more of the three phases. A method for diagnosing wire harness disconnection and short circuit while the motor is not running, comprising:
 제 14 항에 있어서,
상기 미구동 진단을 수행하는 단계는,
3상 모두 상기 부트스트랩 커패시터의 전압이 하이 레벨로 인식되지 않으면, 3상 중 하나의 하측 반도체 소자을 온에서 오프로 동작을 수행하는 단계;
상기 하측 반도체 소자을 동작했던 상기 부트스트랩 커패시터의 전압을 측정하는 단계; 및
상기 부트스트랩 커패시터의 전압이 하이 레벨이 아니라면 상기 3상 중에 하나 이상의 상에서 배터리 단락이 발생한 것이라 진단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 방법.
According to claim 14,
The step of performing the non-driving diagnosis is,
If the voltage of the bootstrap capacitor in all three phases is not recognized as high level, turning the lower semiconductor device of one of the three phases from on to off;
measuring the voltage of the bootstrap capacitor that operated the lower semiconductor device; and
If the voltage of the bootstrap capacitor is not at a high level, diagnosing that a battery short circuit has occurred in at least one of the three phases. A method for diagnosing a wire harness disconnection short circuit while the motor is not running.
 제 15 항에 있어서,
상기 미구동 진단을 수행하는 단계는,
상기 배터리 단락이 발생하지 않았다면, 상기 3상중 특정상의 상기 부트스트랩 커패시터의 전압이 하이 레벨이 아니라면 단선이 발생한 것으로 진단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 미구동중 와이어 하니스 단선 단락 진단 방법.According to claim 15,
The step of performing the non-driving diagnosis is,
If the battery short circuit has not occurred, diagnosing that a disconnection has occurred if the voltage of the bootstrap capacitor in a specific phase among the three phases is not at a high level. A method for diagnosing a wire harness disconnection short circuit while the motor is not running.
KR1020220189417A 2022-12-29 Apparatus and Method for dianosing disconnection and short of wire harness while motor is not working KR20240106520A (en)

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