KR100335938B1 - 차량용 팬 모터 구동 장치 - Google Patents

Abstract

차량 배터리의 부하를 고려한 팬 모터 구동을 펄스 폭 변조 방식에 의해 제어하여 최적의 모터 제어를 구현할 목적으로,

엔진의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하고, 소정의 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 제어수단과; 상기 제어수단에서 출력되는 소정의 펄스 폭 변조신호에 따라 소정의 구동신호를 출력하는 모터 구동부와; 상기 모터 구동부에서 출력되는 구동신호에 따라 제어되는 구동모터와; 상기 모터 구동부에 흐르는 전류를 검출하여 출력하는 전류 검출부와; 상기 전류 검출부에서 검출되어 출력되는 신호에 의해 모터 구동을 위한 최소 기준전압을 검출하여 상기 모터 구동부로 출력하는 최소전압 검출부로 구비되어 이루어져 있어, 상기 차량용 팬 모터 구동 장치는 전체 파형중 진폭에 해당하는 에너지를 인가하는 것이며 이때 배터리 전압을 보상하게되면 보다 효율적인 모터 제어가 가능하고, 온/오프로 제어되는 릴레이 장치보다 안정성과 릴레이 작동 소음에 대한 노이즈 제거에 따른 편이성이 향상되며, 조립작업이 단순화됨과 동시에 부품수가 줄어들어 원가절감의 효과가 있다.

Description

차량용 팬 모터 구동 장치{FAN MOTER DRIVE DEVICE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 팬 모터 구동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신호파의 진폭에 따라 펄스폭을 변화시키는 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM)방식을 이용하여 팬 모터의 구동시 차량 배터리에 걸리는 부하를 고려하여 최적화된 팬 모터를 제어하기 위한 차량용 팬 모터 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 각 전기장치를 작동하게 하는 전원으로는 배터리와 충전장치의 2계통이 있고, 엔진 운전중에는 알터네이터에서 전력을 공급하나, 엔진 정지시나 시동시에는 배터리에 의해 전력이 공급된다.

상기 배터리에서 공급되는 전원으로 동작하는 여러 장치중 하나인 팬 모터는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 제어장치(10)에서 출력되는 제어신호에 의해 릴레이 제어장치(21)가 제어되어 배터리에서 공급되는 전원을 팬 모터로 공급하여 줌으로써, 상기 팬 모터의 동작상태가 제어된다.

즉, 제어장치(10)에서 출력된 제1 팬 제어신호인 '온','오프'신호가 릴레이 제어장치(21)의 도면에 도시되어 있지 않은 인터페이스 회로에 인가되어 제어함에 따라 제1 팬 모터(30)와 제2 팬 모터(31)는 각각 배터리 전원으로 제어된다.

또한 상기 제어장치(10)에서 출력되는 제2 팬 제어신호인 '온','오프'신호가 릴레이 제어장치(21)의 도면에 도시되어 있지 않은 인터페이스에 인가되어 제어함에 따라 제2 팬 모터(31)로 연결된 배터리 전원으로 상기 제2 팬 모터(31)를 제어하고, 직렬로 제1 팬 모터(30)를 제어한다.

그러나, 상기한 종래의 팬 모터 제어동작은 배터리 전원이 공급되는 제1,2 팬 모터의 '온','오프'동작이 현재의 배터리 전압을 무시하고 제어되므로 팬 모터 과부하에 따른 배터리가 쉽게 방전되는 문제점과, 냉각 팬 모터 제어시 현재의 배터리 상태를 무시하므로 에어콘 작동이 많은 여름에는 배터리 수명이 단축되는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량 배터리의 부하를 고려한 팬 모터 구동을 펄스 폭 변조 방식에 의해 제어하여 최적의 모터 제어를 구현하기 위한 차량용 팬 모터 제어장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 팬 모터 구동장치의 회로도,

도 2는 본 발명에 따른 파형도,

도 3은 종래의 차량용 팬 모터 구동장치 구성도이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은, 엔진의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하고, 소정의 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 제어수단과;

상기 제어수단에서 출력되는 소정의 펄스 폭 변조신호에 따라 소정의 구동신호를 출력하는 모터 구동부와;

상기 모터 구동부에서 출력되는 구동신호에 따라 회전하는 구동모터와;

상기 모터 구동부에 흐르는 전류를 검출하여 출력하는 전류 검출부와;

상기 전류 검출부에서 검출되어 출력되는 신호에 의해 모터 구동을 위한 최소 기준전압을 검출하여 상기 모터 구동부로 출력하는 최소전압 검출부로 구비되어 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 적용되는 차량용 팬 모터 구동장치 구성 회로도로써, 엔진의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하고, 소정의 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 제어장치(10)와, 상기 제어장치(10)에서 출력되는 소정의 펄스 폭 변조신호에 따라 소정의 구동신호를 출력하는 모터 구동부(20)와, 상기 모터 구동부(10)에서 출력되는 구동신호에 따라 회전하는 구동모터(30)와, 상기 모터 구동부(20)에 흐르는 전류를 검출하여 출력하는 전류 검출부(40)와, 상기 전류 검출부(40)에서 검출되어 출력되는 신호에 의해 모터 구동을 위한 최소 기준전압을 검출하여 상기 모터 구동부(20)로 피드 백 출력하는 최소전압 검출부(50)로 구비되어 있다.

상기 모터 구동부(20)는 제1 ~ 제6 저항(R1~R6)과 제1 ~ 제3 트랜지스터(Q1~Q3)와, 제1 오아 게이트(IC1)와 제1 릴레이(RLY1)로 구비되어 있다.

상기 전류 검출부(40)는 제7 및 제8저항(R7,R8)과, 제1 증폭기(IC2)로 구비되어 있다.

상기 최소전압 검출부(50)는 제9 ~ 제15저항(R9~R15)과 제1 비교기(IC3) 및 제1 버퍼(IC4)로 구비되어 있다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 차량용 팬 모터 구동 장치의 동작상태를 설명한다.

차량에 전원이 인가되어 주행을 시작하면, 제어장치(10)는 주행중인 차량의 엔진 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.

이어서, 제어장치(10)에서 소정의 펄스 폭 변조 제어신호(PWM)를 출력하면, 모터 구동부(20)는 출력되는 소정의 펄스 폭 변조 제어신호는 제1 오아 게이트(IC1)의 일측 입력단자에 입력되고, 타측 입력단자에는 피드 백 신호가 입력되게된다.

이 때, 제1 오아 게이트(IC1)의 일측 단자에 입력된 펄스 폭 변조 제어신호는 피드 백 상태에 무관하게 입력신호가 그대로 출력된다.

따라서, 제1 트랜지스터(Q1)은 턴 온된다.

그러므로, 제1 트랜지스터(Q1)의 출력단자는 '로우'상태가 되어 제2 트랜지스터(Q2)로 인가된다.

제2 트랜지스터(Q2)는 상기 제1 트랜지스터(Q1)에 의해 '온','오프' 되어져 펄스 폭 변조 신호는 원래의 신호로 출력되어지고, V_IG레벨로 반전된 출력은 제3트랜지스터(Q3)에 의해 제1 릴레이(RLY1)의 동작을 제어하여 구동모터(30)의 구동/차단 동작을 제어한다.

이 때, 제1 릴레이(RLY1)에 걸리는 전압은 상기 제1 릴레이(RLY1)의 코일(RL)과 제6 저항(R6)및 제3 트랜지스터(Q3)에 연결되어 Vs값을 얻는다.

상기 Vs는 하기의 수학식 1에 의해 산출할 수 있다.

여기서, IG는 이그니션(Ignition)을 나타내며, Q3sat는 제3 트랜지스터의 포화상태(Saturation)를 나타낸다.또한, 상기 Vo1의 전압은 하기의 수학식 2에 의해 산출할 수 있다.

Vo1의 전압은 제1 연산 증폭기(IC2)를 통해 전압이득이 2배(Av=2)로 증폭되어 Vo1의 전압을 얻는다.

단, 상기 전압 이득(Av=2)은 제7 저항(R7)과 제8저항(R8)의 값이 같은 조건에서 얻어진다.따라서, Vo1 = 2Vs 이다.

상기에서 얻어진 Vo1값은 최소전압 검출부(50)의 제1 비교기(IC3)로 인가된다.

상기 제1 비교기(IC)에서는 V_REF에서 V_BL과 V_BH의 히스테리시스 값으로 필터링하여 기준 전압값 이상의 값이 인가되면 '로우'신호를 출력하고, 기준전압 이하의 값이 인가되면 '하이'신호를 출력한다.

상기 V_REF에 대한 히스테리시스 선정방법은 하기의 수학식 3에 의해 결정된다.

따라서,이다.

상기 최소전압 검출부(50)의 제1 비교기(IC3)의 출력이 '로우'이면 정상상태로 판정하여 펄스 폭 변조 제어신호를 그대로 모터 구동부(20)의 오아 게이트(IC1)로 출력하고, 제1 비교기(IC3)의 출력이 '하이'이면 비정상 상태로 판정하여 펄스 폭 변조 제어신호와 무관하게 모터 구동부(20)의 제1 오아 게이트(IC1)의 출력을 '하이'로 만들어 구동 모터(30)를 강제로 구동시킨다.

즉, 제어장치(10)에서 펄스 폭 변조 신호가 도 2(A)에 도시된 출력 신호가 제1 오아 게이트(IC1)의 일측단자에 인가되어지고, 피드 백 되어져 인가되는 신호가 도 2(B)에 도시된 신호로 타측 단자에 인가되어 질 때, 제3 트랜지스터(Q3)의 출력단자에서는 도 2(C)에 도시되어 있는바와 같은 신호가 출력되어진다.

따라서, 제1 릴레이(RLY1)는 도 2(C)에 도시되어 있는 제3 트랜지스터(Q3)의출력신호에 의해 '온','오프'상태가 가변되어져 구동 모터(30)의 구동상태를 제어한다.

이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 팬 모터 구동 장치는 전체 파형중 진폭에 해당하는 에너지를 인가하는 것이며 이때 배터리 전압을 보상하게되면 보다 효율적인 모터 제어가 가능하고, 온/오프로 제어되는 릴레이 장치보다 안정성과 릴레이 작동 소음에 대한 노이즈 제거에 따른 편이성이 향상되며, 조립작업이 단순화됨과 동시에 부품수가 줄어들어 원가절감의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 엔진의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하고, 소정의 펄스 폭 변조 신호를 출력하는 제어수단과;

   상기 제어수단에서 출력되는 소정의 펄스 폭 변조신호에 따라 소정의 구동신호를 출력하는 모터 구동부와;

   상기 모터 구동부에서 출력되는 구동신호에 따라 제어되는 구동모터와;

   상기 모터 구동부에 흐르는 전류를 검출하여 출력하는 전류 검출부와;

   상기 전류 검출부에서 검출되어 출력되는 신호에 의해 모터 구동을 위한 최소 기준전압을 검출하여 상기 모터 구동부로 출력하는 최소전압 검출부로 구비되어 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 차량용 팬 모터 구동 장치.
2. 제 1항에 있어서, 모터 구동부는 제1 ~ 제6 저항과 제1 ~ 제3 트랜지스터와, 제1 오아 게이트와 제1 릴레이로 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 팬 모터 구동 장치.
3. 제 1항에 있어서, 전류 검출부는 제7 및 제8저항과, 제1 연산 증폭기로 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 팬 모터 구동 장치.
4. 제 1항에 있어서, 최소전압 검출부는 제9 ~ 제15저항과 제1 비교기 및 제1버퍼로 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 팬 모터 구동 장치.