KR101895866B1 - Apparatus and Method for Detecting Switching Element Breakdown - Google Patents

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Abstract

본 발명은 각각의 스위칭 소자의 온/오프 시간이 상이하도록 펄스 폭 변조파의 듀티(Duty)를 변경하여, 저항값에 의한 전압 레벨 차이를 측정하여 스위칭 소자의 고장을 검출하는 스위칭 소자 고장 검출 장치 및 방법에 관한 발명이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치는 차량 브레이크 제동에 이용되는 스마트 부스터의 3상 모터 구동부에서 복수개의 스위칭 소자의 고장을 검출하는 장치에 있어서, 듀티(Duty)를 서로 상이하게 상기 스위칭 소자 각각 온(On) 또는 오프(Off)하도록 제어하는 스위칭제어부; 상기 스위칭 소자 각각에 연결된 저항소자로 구성된 저항소자부; 상기 3상 모터가 서로 연결된 중심부분에서의 전압값을 측정하는 전압측정부; 및 상기 전압측정부에서 측정된 전압을 이용하여 상기 스위칭 소자의 고장 여부를 검출하는 고장검출부를 포함할 수 있다.The present invention relates to a switching element failure detecting apparatus for detecting a failure of a switching element by changing the duty of a pulse width modulation wave so that the on / off times of the respective switching elements are different from each other, And a method. The switching device failure detecting device according to a preferred embodiment of the present invention is a device for detecting a failure of a plurality of switching devices in a three-phase motor driving part of a smart booster used for braking a vehicle, A switching controller for controlling each of the switching elements to be on or off; A resistive element part composed of resistive elements connected to each of the switching elements; A voltage measuring unit for measuring a voltage value at a central portion of the three-phase motor connected to each other; And a failure detection unit for detecting a failure of the switching device using the voltage measured by the voltage measurement unit.

Description

스위칭 소자 고장 검출 장치 및 방법{Apparatus and Method for Detecting Switching Element Breakdown}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for detecting a switching element,

본 발명은 스위칭 소자 고장 검출 장치 및 방법에 관한 발명이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 각각의 스위칭 소자의 온/오프 시간이 상이하도록 펄스 폭 변조파의 듀티(Duty)를 변경하여, 저항값에 의한 전압 레벨 차이를 측정하여 스위칭 소자의 고장을 검출하는 스위칭 소자 고장 검출 장치 및 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to an apparatus and a method for detecting a switching element failure. More specifically, according to the present invention, a duty of a pulse width modulated wave is changed so that the on / off times of the respective switching elements are different, and a voltage level difference due to the resistance value is measured to detect a failure of the switching element An apparatus and method for detecting a switching element failure.

기존 차량의 제동 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 발생하는 압력을 증가시켜 차량을 제동하는 원리를 이용한다.The braking system of the existing vehicle utilizes the principle of braking the vehicle by increasing the pressure generated when the driver depresses the brake pedal.

최근에는 제동 시스템에 전동기 기반의 부스터를 이용하는 스마트 부스터가 장착되어, 차량의 회생제동 시 협조제어가 가능한 능동형 제동 시스템을 이용한다.In recent years, a smart booster using a motor-based booster is installed in the braking system, and an active braking system capable of cooperative control in regenerative braking of the vehicle is used.

스마트 부스터 제동 시스템은 모터로 구동되는 전기적 브레이크인 바, 모터의 신뢰성 있는 동작이 매우 중요하다. 하지만, 마이크로 컨트롤 유니트(MCU, Micro Control Unit)의 제어 불량, 제조불량, 높은 소모 전류에 의한 발열 딜레이 타임 발생, 구동간 누적되는 스트레스로 인한 반도체 출력 불량 등의 다양한 이유로 인하여, 모터 권선의 고장(Short)가 발생될 수 있다. 모터의 권선이 고장되는 경우, 제동 시스템의 회로에 대전류가 흐르게 되어, 스위칭 소자의 고장 또는 전자제어장치(ECU, Electronic Control Unit)의 소손 등을 야기는 문제가 발생한다.The smart booster braking system is a motor-driven electric brake. Reliable operation of the motor is very important. However, due to various reasons such as control failure of microcontrol unit (MCU), manufacturing defect, generation of heat delay time due to high consumption current, and semiconductor output failure due to accumulated stress between drives, Short can be generated. When the winding of the motor is broken, a large current flows in the circuit of the braking system, causing a problem of causing a malfunction of the switching element or an electronic control unit (ECU).

이러한 문제점이 발생하는 경우가 일어남에도 불구하고, 현재 스마트 부스터 제동 시스템에서 전계 효과 트랜지스터(FET, Field Effect Transistor)과 같은 스위칭 소자의 고장 등의 고장을 검출하는 방법이 존재하지 않는다.There is no method for detecting a failure such as a failure of a switching element such as a field effect transistor (FET) in a smart booster braking system at present.

따라서, 스마트 부스터 제동 시스템에서 전계 효과 트랜지스터(FET, Field Effect Transistor)과 같은 스위칭 소자의 고장을 검출하는 방안이 필요하다.Therefore, there is a need for a method of detecting a failure of a switching element such as a field effect transistor (FET) in a smart booster braking system.

본 발명은 고장 검출, 고장 알림 또는 페일 세이프(Fail Safe) 대응 등의 조치를 취할 수 있도록 차량 브레이크 제동에 이용되는 스마트 부스터의 모터 구동 회로의 복수개의 스위칭 소자에서 고장을 검출하는 스위칭 소자 고장 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a switching device failure detecting device for detecting a failure in a plurality of switching devices of a motor driving circuit of a smart booster used for braking a vehicle so as to take measures such as failure detection, failure notification, or fail- And a method thereof.

상기한 문제점을 해결하기 위한 스위칭 소자 고장 검출 장치는 차량 브레이크 제동에 이용되는 스마트 부스터의 3상 모터 구동부에서 복수개의 스위칭 소자의 고장을 검출하는 장치에 있어서, 듀티(Duty)를 서로 상이하게 상기 스위칭 소자 각각 온(On) 또는 오프(Off)하도록 제어하는 스위칭제어부; 상기 스위칭 소자 각각에 연결된 저항소자로 구성된 저항소자부; 상기 3상 모터가 서로 연결된 중심부분에서의 전압값을 측정하는 전압측정부; 및 상기 전압측정부에서 측정된 전압을 이용하여 상기 스위칭 소자의 고장 여부를 검출하는 고장검출부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting a failure of a plurality of switching devices in a three-phase motor driving unit of a smart booster used for braking a vehicle, A switching control unit for controlling each of the devices to be on or off; A resistive element part composed of resistive elements connected to each of the switching elements; A voltage measuring unit for measuring a voltage value at a central portion of the three-phase motor connected to each other; And a failure detection unit for detecting a failure of the switching device using the voltage measured by the voltage measurement unit.

바람직하게는, 상기 스위칭 소자는 전계 효과 트랜지스터(FET, Field Effect Transistor)이며, 상기 저항소자는 전계 효과 트랜지스터의 소스(Source)단 또는 드레인(Drain)단에 연결될 수 있다.Preferably, the switching element is a field effect transistor (FET), and the resistance element may be connected to a source terminal or a drain terminal of the field effect transistor.

바람직하게는, 상기 스위칭 소자는, 상단 스위칭 소자와 하단 스위칭 소자로 구분되며, 상기 스위칭제어부는, 상기 특정 구간에서는 상기 상단 스위칭 소자 또는 상기 하단 스위칭 소자 중 어느 하나가 온(On)되거나 상기 상단 스위칭 소자 및 상기 하단 스위칭 소자 모두가 오프(Off)되어 상기 모터에는 전류가 인가되지 않는 무효구간이 존재하도록 상기 듀티를 가변할 수 있다.Preferably, the switching device is divided into a top switching device and a bottom switching device. In the specific period, either the top switching device or the bottom switching device is turned on or the top switching The duty factor may be varied such that both the element and the lower stage switching element are off and there is an invalid period in which the current is not applied to the motor.

바람직하게는, 상기 고장검출단계는, 상기 3상 모터 구동부의 정상동작 시 상기 전압측정부에서 측정되는 전압 범위를 기 설정하고, 상기 전압측정부에서 측정된 전압이 상기 기 설정된 전압 범위가 아닌 경우, 상기 스위칭 소자가 고장난 것으로 검출할 수 있다.
Preferably, the failure detecting step may include a step of detecting a voltage range of the three-phase motor driving unit when the three-phase motor driving unit is operating normally, and if the voltage measured by the voltage measuring unit is not the predetermined voltage range , It can be detected that the switching element has failed.

상기한 목적을 달성하기 위한 스위칭 소자 고장 검출 방법은, 차량 브레이크 제동에 이용되는 스마트 부스터의 3상 모터 구동부에서 복수개의 스위칭 소자의 고장을 검출하는 방법에 있어서, 듀티(Duty)를 서로 상이하게 상기 스위칭 소자 각각 온(On) 또는 오프(Off)되도록 제어하는 스위칭제어단계; 상기 3상 모터가 서로 연결된 중심부분에서의 전압값을 측정하는 전압측정단계; 상기 전압측정부에서 측정된 전압을 이용하여 상기 스위칭 소자의 고장 여부를 검출하는 고장검출부를 포함할 수 있다.A method for detecting a failure of a switching device for achieving the above object is a method for detecting a failure of a plurality of switching devices in a three-phase motor driving unit of a smart booster used for braking a vehicle, A switching control step of controlling each of the switching elements to be on or off; A voltage measuring step of measuring a voltage value at a central portion where the three-phase motors are connected to each other; And a failure detection unit for detecting a failure of the switching device using the voltage measured by the voltage measurement unit.

바람직하게는, 상기 스위칭 소자는, 상기 스위칭 소자 각각에 저항소자가 연결될 수 있다.Preferably, the switching element may be connected to each of the switching elements.

바람직하게는, 상기 스위칭 소자는 전계 효과 트랜지스터(FET, Field Effect Transistor)이며, 상기 저항소자는 전계 효과 트랜지스터의 소스(Source)단 또는 드레인(Drain)단에 연결될 수 있다.Preferably, the switching element is a field effect transistor (FET), and the resistance element may be connected to a source terminal or a drain terminal of the field effect transistor.

바람직하게는, 상기 스위칭 소자는, 상단 스위칭 소자와 하단 스위칭 소자로 구분되며, 상기 스위칭제어단계는, 상기 특정 구간에서는 상기 상단 스위칭 소자 또는 상기 하단 스위칭 소자 중 어느 하나가 온(On)되거나 상기 상단 스위칭 소자 및 상기 하단 스위칭 소자 모두가 오프(Off)되어 상기 모터에는 전류가 인가되지 않는 무효구간이 존재하도록 상기 듀티를 가변할 수 있다.Preferably, the switching device is divided into a top switching device and a bottom switching device. In the switching control step, either one of the top switching device and the bottom switching device is turned on or the top switching device The duty can be varied such that both the switching element and the lower switching element are turned off so that there is an invalid period in which the current is not applied to the motor.

바람직하게는, 상기 고장검출단계는, 상기 3상 모터 구동부의 이상 동작 시 상기 전압측정단계에서 측정되는 전압 범위를 기 설정하고, 상기 전압측정단계에서 측정된 전압이 상기 기 설정된 전압 범위인 경우, 상기 스위칭 소자가 고장난 것으로 검출할 수 있다.Preferably, the failure detecting step may include: setting a voltage range to be measured in the voltage measuring step during abnormal operation of the three-phase motor driving unit; and if the voltage measured in the voltage measuring step is the preset voltage range, It can be detected that the switching element has failed.

바람직하게는, 상기 기 설정된 전압 범위는 상기 스위칭 소자 각각에 연결된 저항소자의 값에 따라 달리 설정될 수 있다.
Preferably, the predetermined voltage range may be set differently according to the value of the resistance element connected to each of the switching elements.

본 발명은 스마트 부스터의 모터 구동회로의 스위칭 소자의 고장을 검출할 수 있다. 특히, 본 발명은 스마트 부스터 제동 시스템의 3상 모터 구동부에서 발생하는 전계 효과 트랜지스터(FET, Field Effect Transistor)의 고장을 검출할 수 있다.The present invention can detect a failure of a switching element of a motor driving circuit of a smart booster. In particular, the present invention can detect a failure of a field effect transistor (FET) generated in a three-phase motor driving unit of a smart booster braking system.

또한, 본 발명은 스위칭 소자의 고장을 검출하여 미연에 모터에 인가되는 전원을 단속하여 전자제어장치를 보호할 수 있으며, 스위칭 소자의 고장에 대하여 운전자에게 알리고 페일 세이프 대응을 통하여 사고를 방지할 수 있다.
In addition, the present invention can protect the electronic control device by detecting the failure of the switching element and interrupting the power applied to the motor in advance, informing the driver of the failure of the switching element, and preventing the accident through fail- have.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치에 관한 도면이다.
도 2a는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 스위칭 소자를 제어하기 위한 펄스 폭 변조 신호의 제1예를 나타내는 도면이다.
도 2b는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 스위칭 소자를 제어하기 위한 펄스 폭 변조 신호의 제2예를 나타내는 도면이다.
도 2c는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 스위칭 소자를 제어하기 위한 펄스 폭 변조 신호의 제3예를 나타내는 도면이다.
도 2d는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 스위칭 소자를 제어하기 위한 펄스 폭 변조 신호의 제4예를 나타내는 도면이다.
도 3a는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 도2a와 같은 펄스 폭 변조 신호인가 시 ⓑ와 ⓕ구간에서 발생하는 전류의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3b는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 도2a와 같은 펄스 폭 변조 신호인가 시 ⓒ와 ⓔ구간에서 발생하는 전류의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3c는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 도2b와 같은 펄스 폭 변조 신호인가 시 ⓑ와 ⓕ구간 에서 발생하는 전류의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3d는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 도2c와 같은 펄스 폭 변조 신호인가 시 ⓒ와 ⓔ구간에서 발생하는 전류의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3e는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 도2c와 같은 펄스 폭 변조 신호인가 시 ⓑ와 ⓕ구간에서 발생하는 전류의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3f는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 도2d와 같은 펄스 폭 변조 신호인가 시 ⓒ와 ⓔ구간에서 발생하는 전류의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3g는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 도2a 내지 도2d와 같은 펄스 폭 변조 신호인가 시 ⓐ, ⓓ, ⓖ구간에서 발생하는 전류의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 고장검출부가 스위칭 소자의 고장을 검출하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스위칭 소자 검출 방법에 관한 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a switching element failure detecting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.
2A is a diagram showing a first example of a pulse width modulation signal for controlling a switching device in a switching control unit of a switching device failure detection apparatus according to the present invention.
2B is a diagram illustrating a second example of a pulse width modulation signal for controlling a switching element in a switching control unit of a switching element failure detection apparatus according to the present invention.
2C is a diagram showing a third example of a pulse width modulation signal for controlling a switching element in a switching controller of the switching element failure detecting apparatus according to the present invention.
FIG. 2D is a diagram illustrating a fourth example of a pulse width modulation signal for controlling a switching element in a switching control unit of a switching element failure detection apparatus according to the present invention.
3A is a diagram showing a current flow occurring in a switching control section of the switching device failure detecting apparatus according to the present invention in a period of b & cir &
FIG. 3B is a diagram illustrating a current flow generated in the switching control unit of the switching device failure detecting apparatus according to the present invention in a period of c and e when a pulse width modulation signal as shown in FIG. 2A is applied.
FIG. 3C is a diagram illustrating a current flow occurring in the switching control section of the switching device failure detecting apparatus according to the present invention in a period of b and l during the application of the pulse width modulation signal as shown in FIG. 2B.
FIG. 3D is a diagram showing a current flow occurring in the switching control section of the switching device failure detecting apparatus according to the present invention in a period of c and e when a pulse width modulation signal as shown in FIG. 2C is applied.
FIG. 3E is a diagram showing the flow of currents occurring in the b & cir & period when the pulse width modulation signal shown in Fig. 2C is applied in the switching control unit of the switching device failure detection apparatus according to the present invention.
FIG. 3F is a diagram illustrating a current flow in the switching control unit of the switching device failure detecting apparatus according to the present invention in a period of c and e when a pulse width modulation signal as shown in FIG. 2D is applied.
FIG. 3G is a view showing a current flow occurring in the switching control section of the switching device failure detecting apparatus according to the present invention in a period of a, d, and l when applying the pulse width modulation signal as shown in FIGS. 2A to 2D.
4 is a diagram showing an example in which a failure detection unit of a switching element failure detection apparatus according to the present invention detects a failure of a switching element.
5 is a flowchart of a switching element detection method according to a preferred embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and the accompanying drawings, substantially the same components are denoted by the same reference numerals, respectively, and redundant description will be omitted. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

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.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
In this specification, a singular form may include plural forms unless specifically stated in the phrase. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.

본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치(100)는 스마트 부스터의 정상 동작간, 모터 구동 스위칭 소자의 고장을 검출하고, 페일 세이프(Fail-Safe)를 강화하여 차량의 스마트 부스터 시스템 안전성 향상을 도모하고자 한다. 스위칭 소자로는 전계 효과 트랜지스터(FET, Field Effect Transistor) 등이 있다.The switching device failure detecting apparatus 100 according to the present invention detects the failure of the motor driving switching device during the normal operation of the smart booster and enhances the safety of the smart booster system of the vehicle by enhancing the fail- do. The switching element includes a field effect transistor (FET) and the like.

본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치(100)는 차량의 스마트 부스터 시스템에서 브러쉬가 없는 AC모터인 BLAC(Brushless AC Motor)나 3상 모터 구동부 등에 적용될 수 있다. 이하, 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치에 관하여 설명한다.
The switching device failure detecting apparatus 100 according to the present invention can be applied to a brushless AC motor such as a brushless AC motor (BLAC) or a three-phase motor driving unit in a smart booster system of a vehicle. Hereinafter, a switching element failure detecting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치에 관한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a switching element failure detecting apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.

도 1을 참조하면, 스위칭 소자 고장 검출 장치(100)는 스위칭제어부(110), 저항소자부(120), 전압측정부(130) 및 고장검출부(140)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the switching device failure detecting apparatus 100 includes a switching control unit 110, a resistance device unit 120, a voltage measuring unit 130, and a failure detecting unit 140.

스마트 부스터의 3상 모터(160) 구동 회로는 여섯 개의 스위칭 소자(150)가 있을 수 있다. 일반적인 스마트 부스터의 3상 모터(160) 구동 회로는 여섯 개의 스위칭 소자(150)가 존재하나, 반드시 여섯 개의 스위칭 소자(150)일 필요는 없다. 스위칭 소자(150)는 FET을 이용하여 구현될 수 있다. 본 발명에서는 발명의 이해를 돕기 위하여 여섯 개의 FET으로 구현된 3상 모터(160) 구동 회로에 적용된 스위칭 소자 검출 장치를 예로 들어 설명한다.The three-phase motor 160 driving circuit of the smart booster may have six switching elements 150. [ The three-phase motor 160 driving circuit of the general Smart Booster includes six switching devices 150, but it is not necessarily six switching devices 150. The switching element 150 may be implemented using a FET. In order to facilitate the understanding of the invention, the present invention will be described taking a switching element detecting apparatus applied to a three-phase motor 160 driving circuit implemented with six FETs as an example.

여섯 개의 스위칭 소자(150)는 각각 S1, S2, S3, S4, S5 및 S6가 되며, 도 1과 같이 연결될 수 있다. S1, S2 및 S3는 상단 스위칭 소자(152)가 되고, S4, S5 및 S6는 하단 스위칭 소자(152)가 된다. 하단 스위칭 소자(152)는 그라운드 되어 있다.
The six switching elements 150 are S1, S2, S3, S4, S5 and S6, respectively, and can be connected as shown in FIG. S1, S2 and S3 become the upper switching element 152, and S4, S5 and S6 become the lower switching element 152. [ And the lower switching element 152 is grounded.

본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치(100)는 미리 설정된 3상 모터(160) 구동부가 정상 동작 중일 때의 정상 전압 테이블과 전압측정부(130)에서 검출된 전압을 비교하여 스위칭 소자의(150)의 검출 여부를 판단한다. 따라서, 본 발명에 따른 스위칭 소자 검출 장치(100)의 설명을 위하여 3상 모터(160) 구동부의 정상 동작을 먼저 설명한다.The switching device failure detecting apparatus 100 according to the present invention compares the normal voltage table when the predetermined three-phase motor 160 driving unit is operating normally and the voltage detected by the voltage measuring unit 130, ) Is detected. Therefore, for the description of the switching element detecting apparatus 100 according to the present invention, the normal operation of the driving unit of the three-phase motor 160 will be described first.

정상 동작 상황에서 스위칭제어부(110)는 여섯 개의 스위칭 소자(150) 각각의 동작을 제어한다. 즉, 스위칭제어부(110)는 펄스 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation) 신호를 이용하여 스위칭 소자(150)의 온(On) 또는 오프(Off)를 제어한다.In a normal operation state, the switching control unit 110 controls the operation of each of the six switching elements 150. [ That is, the switching controller 110 controls ON or OFF of the switching element 150 using a pulse width modulation (PWM) signal.

스위칭제어부(110)는 각각의 스위칭 소자(150)를 제어하는 신호의 듀티(Duty)를 상이하게 하여 특정 구간에서는 상단 스위칭 소자(152) 또는 하단 스위칭 소자(152) 중 어느 하나가 온(On)되거나 상단 스위칭 소자(152) 및 하단 스위칭 소자(152) 모두가 오프(Off)되어 3상 모터(160)에는 전류가 인가되지 않는 무효구간이 존재하도록 함이 바람직하다.The switching control unit 110 may change the duty of the signals for controlling the respective switching devices 150 so that either the top switching device 152 or the bottom switching device 152 is on, Or both of the upper switching element 152 and the lower switching element 152 are turned off so that the three-phase motor 160 has an invalid period in which no current is applied.

도 2a는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 스위칭 소자를 제어하기 위한 펄스 폭 변조 신호의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 2b는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 스위칭 소자를 제어하기 위한 펄스 폭 변조 신호의 다른 일 예를 나타내는 도면이며, 도 2c는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 스위칭 소자를 제어하기 위한 펄스 폭 변조 신호의 또 다른 일 예를 나타내는 도면이다.2A is a diagram illustrating an example of a pulse width modulation signal for controlling a switching device in a switching control unit of a switching device failure detection apparatus according to the present invention. 2C is a diagram showing another example of a pulse width modulation signal for controlling a switching element in the switching control section of the switching element failure detection apparatus according to the present invention. Fig.

도 3a는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 도2a와 같은 펄스 폭 변조 신호인가 시 ⓑ와 ⓕ구간에서 발생하는 전류의 흐름을 나타내는 도면이고, 도 3b는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 도2a와 같은 펄스 폭 변조 신호인가 시 ⓒ와 ⓔ구간에서 발생하는 전류의 흐름을 나타내는 도면이고, 도 3c는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 도2b와 같은 펄스 폭 변조 신호인가 시 ⓑ와 ⓕ구간 에서 발생하는 전류의 흐름을 나타내는 도면이고, 도 3d는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 도2c와 같은 펄스 폭 변조 신호인가 시 ⓒ와 ⓔ구간에서 발생하는 전류의 흐름을 나타내는 도면이고, 도 3e는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 도2c와 같은 펄스 폭 변조 신호인가 시 ⓑ와 ⓕ구간에서 발생하는 전류의 흐름을 나타내는 도면이고, 도 3f는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 도2d와 같은 펄스 폭 변조 신호인가 시 ⓒ와 ⓔ구간에서 발생하는 전류의 흐름을 나타내는 도면이고,도 3g는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 스위칭제어부에서 도2a, 도2b 또는 도2c와 같은 펄스 폭 변조 신호인가 시 ⓐ, ⓓ, ⓖ구간에서 발생하는 전류의 흐름을 나타내는 도면이다.3A is a diagram illustrating a current flow generated in a b & tilde & ≤ section when a pulse width modulation signal is applied in the switching control unit of the switching device failure detection apparatus according to the present invention. FIG. 3C is a diagram showing the flow of currents generated in the switching control section of the fault detection apparatus in the period of c and e when applying the pulse width modulation signal as shown in FIG. 2A. And FIG. 3D is a diagram showing the flow of currents occurring in the b & tilde & & cir & during the application of the pulse width modulation signal as shown in FIG. FIG. 3E is a diagram showing the flow of currents generated in the switching device failure detection device according to the present invention. FIG. 3F is a diagram showing the flow of currents occurring in the b & cir & & tilde & during the application of the pulse width modulation signal as shown in FIG. FIG. 3G is a diagram showing the flow of currents generated in the sections C and E when a modulation signal is applied, and FIG. 3G is a diagram illustrating a pulse width modulation signal as shown in FIG. 2A, FIG. 2B or FIG. 2C in the switching control section of the switching element failure detection apparatus according to the present invention Fig. 5 is a diagram showing the flow of currents occurring in the periods of ⓐ, ⓓ, ⓖ.

스위칭제어부(110)가 각각의 스위칭 소자(150)를 제어하는 신호의 듀티를 상이하게 하여 특정 구간에서 무효구간이 존재하도록 하는 일 예를 도 2a 내지 도 2d 및 도 3a 내지 도 3g를 참조하여 설명한다.An example in which the switching controller 110 causes the duty of the signal controlling each switching element 150 to be different so that there is an invalid section in a specific section will be described with reference to FIGS. 2A to 2D and FIGS. 3A to 3G do.

도 2a 내지 도 2d는 S1 내지 S3에 인가되는 신호만 도시하고 있으나, S4 내지 S6에 인가되는 펄스 폭 변조 신호는 S1 내지 S3에 인가되는 각각의 신호의 역상이다. 즉, S1에 인가되는 신호가 스위칭 소자(150) S1을 온 시키기 위한 신호라면, S4에 인가되는 신호는 스위칭 소자(150) S4를 오프 시키기 위한 신호이며, S1에 인가되는 신호가 스위칭 소자(150) S1을 오프 시키기 위한 신호라면, S4에 인가되는 신호는 스위칭 소자(150) S4를 온 시키기 위한 신호이다. S2와 S5가 매칭되어 서로 역상이고, S3와 S6가 매칭되어서 서로 역상의 신호가 인가 된다.FIGS. 2A to 2D show only the signals applied to S1 to S3, but the pulse width modulation signals applied to S4 to S6 are the inverse of the signals applied to S1 to S3. That is, if the signal applied to S1 is a signal for turning on the switching element S150, the signal applied to S4 is a signal for turning off the switching element 150 S4, and the signal applied to S1 is applied to the switching element 150 ) If the signal is for turning off S1, the signal applied to S4 is a signal for turning on the switching element 150 S4. S2 and S5 are matched and are in opposite phases, and S3 and S6 are matched and signals of opposite phases are applied to each other.

스위칭제어부(110)에서 인가되는 신호의 예를 나타내는 도 2a 내지 도2d의 신호의 넓이, 즉 가로 축은 시간 축이다. 즉, 도 2a 내지 도2d 각각의 신호를 살펴보면, S1, S2 및 S3에 인가되는 듀티가 상이한 것을 알 수 있다.2A to 2D showing an example of a signal applied from the switching control unit 110, i.e., the horizontal axis is the time axis. In other words, referring to the signals of FIGS. 2A to 2D, it can be seen that the duties applied to S1, S2, and S3 are different.

듀티가 상이하게 되면, 특정 구간에서는 상단 스위칭 소자(152) 또는 하단 스위칭 소자(152) 중 어느 하나가 온(On)되거나 상단 스위칭 소자(152) 및 하단 스위칭 소자(152) 모두가 오프(Off)되어 3상 모터(160)에는 전류가 인가되지 않는 무효구간이 존재하게 된다. 도 3g가 무효구간의 예를 나타내고 있다.When either one of the upper switching element 152 or the lower switching element 152 is turned on or the upper switching element 152 and the lower switching element 152 are both turned off in a specific period, And the three-phase motor 160 has an invalid period in which no current is applied. FIG. 3G shows an example of the invalid interval.

구체적으로, 스위칭제어부(110)에서 도2a와 같은 신호가 스위칭 소자(150) S1, S2 및 S3에 인가되고, 도2a의 역상의 신호가 스위칭 소자(150) S4, S5 및 S6에 인가되면 ⓑ와 ⓕ구간에서는 스위칭 소자(150) S3, S4 및 S5가 온 되고, 스위칭 소자(150) S1, S2 및 S6는 오프가 된다. 이 때, 3상 모터(160)에 전류를 인가하면 도 3a와 같은 전류의 흐름이 발생한다.2A is applied to the switching elements S1, S2, and S3, and when a signal of the opposite phase in FIG. 2A is applied to the switching elements 150, S4, S5, and S6, The switching elements S1, S2, and S6 are turned off, and the switching elements 150, S3, S4, and S5 are turned on. At this time, when a current is applied to the three-phase motor 160, current flows as shown in Fig. 3A.

스위칭제어부(110)에서 도2a와 같은 신호가 스위칭 소자(150) S1, S2 및 S3에 인가되고, 도2a의 역상의 신호가 스위칭 소자(150) S4, S5 및 S6에 인가되면 ⓒ와 ⓔ구간에서는 스위칭 소자(150) S2, S3 및 S4가 온 되고, 스위칭 소자(150) S1, S5 및 S6는 오프가 된다. 이 때, 3상 모터(160)에 전류를 인가하면 도 3b와 같은 전류의 흐름이 발생한다. 2A is applied to the switching elements S1, S2, and S3, and when a signal of the opposite phase in FIG. 2A is applied to the switching elements 150, S4, S5, and S6, The switching elements 150, S2, S3 and S4 are turned on and the switching elements 150, S5 and S6 are turned off. At this time, when a current is applied to the three-phase motor 160, current flows as shown in Fig. 3B.

스위칭제어부(110)에서 도2b와 같은 신호가 스위칭 소자(150) S1, S2 및 S3에 인가되고, 도2b의 역상의 신호가 스위칭 소자(150) S4, S5 및 S6에 인가되면 ⓑ와 ⓕ구간에서는 스위칭 소자(150) S1, S4 및 S5가 온 되고, 스위칭 소자(150) S2, S3 및 S6는 오프가 된다. 이 때, 3상 모터(160)에 전류를 인가하면 도 3c와 같은 전류의 흐름이 발생한다.When a signal as shown in FIG. 2B is applied to the switching elements S1, S2 and S3 in the switching control section 110 and a signal of opposite phase in FIG. 2B is applied to the switching elements 150, S4, S5 and S6, The switching elements S1, S4, and S5 are turned on and the switching elements 150, S2, S3, and S6 are turned off. At this time, when a current is applied to the three-phase motor 160, a current flow as shown in Fig. 3C occurs.

스위칭제어부(110)에서 도2c와 같은 신호가 스위칭 소자(150) S1, S2 및 S3에 인가되고, 도2c의 역상의 신호가 스위칭 소자(150) S4, S5 및 S6에 인가되면 ⓒ와 ⓔ구간에서는 스위칭 소자(150) S1, S2 및 S6가 온 되고, 스위칭 소자(150) S3, S4 및 S5는 오프가 된다. 이 때, 3상 모터(160)에 전류를 인가하면 도 3d와 같은 전류의 흐름이 발생한다.When a signal as shown in FIG. 2C is applied to the switching elements S1, S2 and S3 in the switching control section 110 and a signal of opposite phases in FIG. 2C is applied to the switching elements S1, S5 and S6, The switching elements S1, S2, and S6 are turned on and the switching elements 150, S4, and S5 are turned off. At this time, when a current is applied to the three-phase motor 160, a current flow as shown in Fig.

스위칭제어부(110)에서 도2c와 같은 신호가 스위칭 소자(150) S1, S2 및 S3에 인가되고, 도2c의 역상의 신호가 스위칭 소자(150) S4, S5 및 S6에 인가되면 ⓑ와 ⓕ구간에서는 스위칭 소자(150) S2, S4 및 S6가 온 되고, 스위칭 소자(150) S1, S3 및 S5는 오프가 된다. 이 때, 3상 모터(160)에 전류를 인가하면 도 3e와 같은 전류의 흐름이 발생한다.When a signal as shown in FIG. 2C is applied to the switching elements S1, S2, and S3 in the switching control section 110 and a signal in the opposite phase in FIG. 2C is applied to the switching elements S1, S5, and S6, The switching elements 150 S2, S4 and S6 are turned on and the switching elements 150, S3 and S5 are turned off. At this time, when a current is applied to the three-phase motor 160, current flows as shown in Fig. 3E.

스위칭제어부(110)에서 도2d와 같은 신호가 스위칭 소자(150) S1, S2 및 S3에 인가되고, 도2c의 역상의 신호가 스위칭 소자(150) S4, S5 및 S6에 인가되면 ⓒ와 ⓔ구간에서는 스위칭 소자(150) S1, S3 및 S5가 온 되고, 스위칭 소자(150) S2, S4 및 S6는 오프가 된다. 이 때, 3상 모터(160)에 전류를 인가하면 도 3f와 같은 전류의 흐름이 발생한다.2d are applied to the switching elements S1, S2, and S3 in the switching control section 110. When signals of opposite phases in FIG. 2C are applied to the switching elements 150, S4, S5, and S6, The switching elements 150, S1, S3, and S5 are turned on, and the switching elements 150, S2, S4, and S6 are turned off. At this time, when a current is applied to the three-phase motor 160, a current flow as shown in Fig. 3F occurs.

도 3a 내지 도 3f에서 나타나는 전류의 흐름은 3상 모터(160)가 전류에 흐르는 것을 볼 수 있다.It can be seen that the flow of current shown in Figs. 3A to 3F flows in the current of the three-phase motor 160. Fig.

그러나, 도 3g의 경우, 스위칭제어부(110)에서 도2a 내지 도2c와 그 역상의 신호와 같은 신호가 각각의 스위칭에 인가될 때, ⓐ와 ⓖ의 구간에서는 스위칭 소자(150)가 모두 오프가 되고, ⓓ구간에서는 스위칭 소자(150)가 모두 온이 되어 3상 모터(160)에는 전류가 흐르지 않게 된다. 즉, 도 2a 내지 도 2c에서는 ⓐ, ⓓ 및 ⓖ구간이 무효구간이 된다.However, in the case of FIG. 3G, when signals such as the signals of FIGS. 2A to 2C and opposite signals are applied to the respective switches in the switching controller 110, the switching elements 150 are all off And the switching element 150 is turned on in the period of ⓓ, so that the current does not flow in the three-phase motor 160. That is, in Figs. 2A to 2C, the intervals a, d, and l are invalid.

스위칭제어부(110)가 인가하는 신호는 도 2a 내지 도 2d에 한정되는 것은 아니며 무효구간이 존재하도록 듀티를 조절하여 다양한 신호를 인가할 수 있으며, 인가한 신호에 따라서 도 3a 내지 도 3g의 전류의 흐름은 변경된다.
The signals applied by the switching control unit 110 are not limited to those shown in FIGS. 2A to 2D, and various signals may be applied by adjusting the duty so that there is an invalid period. Depending on the applied signals, The flow is changed.

본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치(100)는 각각의 스위칭 소자(150)에 저항소자를 연결한다. 스위칭 소자(150)가 FET인 경우, 저항소자는 도 1과 같이 연결될 수 있다. 즉, 저항소자는 상단 스위칭 소자(152)인 상단 FET의 소스(Source)단 또는 하단 스위칭 소자(154)인 하단 FET의 드레인(Drain)단에 각각 연결될 수 있다. 도 1을 참조하면, S1, S2 및 S3의 소스단에 각각 R1, R2 및 R3가 연결되어 있고, S4, S5 및 S6의 드레인단에 각각 R4, R5 및 R6가 연결되어 있음을 볼 수 있다. S1 내지 S6는 스위칭 소자(150)이고, R1 내지 R6는 저항소자부(120)의 저항소자들이다.The switching element failure detecting apparatus 100 according to the present invention connects a resistance element to each switching element 150. [ When the switching element 150 is an FET, the resistance element can be connected as shown in FIG. That is, the resistance element may be connected to the source terminal of the upper FET which is the upper switching element 152 or the drain terminal of the lower FET which is the lower switching element 154, respectively. Referring to FIG. 1, R1, R2 and R3 are connected to the source terminals of S1, S2 and S3, respectively, and R4, R5 and R6 are connected to the drain terminals of S4, S5 and S6, respectively. S1 to S6 are the switching elements 150, and R1 to R6 are the resistance elements of the resistance element portion 120. [

연결된 저항소자로 구성된 저항소자부(120)는 각각의 FET에 연결됨으로써 전압측정부(130)에서 고정 전압이 인가되어 있는 상태에서 전압의 변화를 인지 할 수 있다.The resistance element part 120 constituted by the connected resistance elements is connected to each FET so that the voltage measuring part 130 can recognize the change of the voltage while the fixed voltage is applied.

즉, 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치(100)는 상단 스위칭 소자(152)와 하단 스위칭 소자(154)의 각각에 저항소자가 연결됨으로써, 앞서 설명한 도 2와 도 3과 함께 설명한 6가지 전류 패턴에서 저항값에 의한 전압 레벨의 차이가 발생하고, 그 차이를 이용하여 스위칭 소자(150)의 고장을 검출할 수 있다.That is, in the switching device failure detecting apparatus 100 according to the present invention, the resistance element is connected to each of the upper switching element 152 and the lower switching element 154, and thereby the six currents A difference in voltage level due to the resistance value occurs in the pattern, and the failure of the switching element 150 can be detected using the difference.

구체적으로 설명하면, 도 1을 참조하면, 3상 모터(160) u, v 및 w 각각마다 매칭되는 상단 FET과 하단 FET이 존재하며, 매칭되는 상단 FET과 하단 FET 사이에 연결된 저항으로 인하여 6가지 전류 패턴으로 전류 인가 시 저항값에 의한 전압 레벨의 차이가 발생한다. 고장검출부(140)는 이 전압 레벨의 차이를 이용하여 3상 모터(160)의 FET의 고장을 검출할 수 있다.More specifically, referring to FIG. 1, there are an upper FET and a lower FET matched for each of the three-phase motors u, v and w, and a resistor connected between the matching upper FET and the lower FET, A difference in voltage level due to the resistance value occurs when a current is applied to the current pattern. The failure detection unit 140 can detect the failure of the FET of the three-phase motor 160 using the difference of the voltage levels.

전압검출부는 도 1과 같이 3상 모터(160)의 중심점의 전압을 측정하는 것이 바람직하다.The voltage detector preferably measures the voltage at the center of the three-phase motor 160 as shown in FIG.

스위칭 소자(150)의 단선 또는 단락 등의 고장으로 3상 모터(160)가 이상 동작 중이면, 전압검출부의 전압값이 정상 동작 상태의 전압값과 상이해진다.When the three-phase motor 160 is in an abnormal operation due to a failure such as disconnection or short-circuit of the switching element 150, the voltage value of the voltage detecting section is different from the voltage value of the normal operating state.

따라서, 고장검출부(140)는 전압검출부(130)에서 측정되는 전압값과 기 설정된 정상 동작 상태의 전압 범위를 비교하여 스위칭 소자(150)의 고장 여부를 검출할 수 있다. 스위칭 소자(150)의 고장은 스위칭 소자(150)의 단선 또는 스위칭 소자(150)의 단락 등이 존재한다.Accordingly, the failure detecting unit 140 can detect whether the switching device 150 is in failure by comparing the voltage value measured by the voltage detecting unit 130 with a predetermined normal operating voltage range. The failure of the switching element 150 is caused by a disconnection of the switching element 150 or a short-circuit of the switching element 150 or the like.

고장검출부(140)가 고장을 검출한 경우, 고장검출부(140)는 3상 모터(160) 동작을 중단하고 페일 세이프(Fail-Safe) 모드로 동작되도록 할 수 있다.When the failure detection unit 140 detects a failure, the failure detection unit 140 can stop the operation of the three-phase motor 160 and operate in a fail-safe mode.

페일 세이프 모드로는 압력 증폭을 이용한 기계적 브레이크 제동 방식 등의 다른 브레이크 제동 시스템 방식으로 차량의 제동 모드가 있다.Fail-safe mode is the braking mode of the vehicle in other brake braking systems, such as mechanical braking using pressure boost.

기 설정된 정상 동작 상태의 전압 범위는 스위칭 소자(150)의 종류, 스위칭 소자(150)의 성능, 저항의 크기, 스위칭 소자(150)의 수, 입력전원의 크기, 3상 모터(160)의 성능 등에 따라서 변경될 수 있다.The voltage range of the predetermined normal operation state includes the type of the switching device 150, the performance of the switching device 150, the size of the resistor, the number of the switching devices 150, the size of the input power, And the like.

또는 고장검출부(140)는 전압검출부(130)에서 측정되는 전압값에 따라서 고장 여부를 미리 설정할 수 있다. 즉, 고장검출부(140)는 전압검출부(130)에서 측정되는 전압값의 레벨에 따라서 스위칭 소자(150)의 고장 여부를 결정할 수 있으며, 어떠한 레벨일 때 스위칭 소자(150)가 고장난 것으로 검출할 것인지를 미리 설정할 수 있다.Or the failure detection unit 140 may preset the failure according to the voltage value measured by the voltage detection unit 130. [ That is, the failure detecting unit 140 can determine whether the switching device 150 is faulty or not according to the level of the voltage value measured by the voltage detecting unit 130, and determines whether the switching device 150 is detected as having failed at any level Can be set in advance.

저항소자부(120)를 구성하고 있는 각각의 저항값은 서로 상이할 수 있으며, 따라서, 고장검출부(140)는 어느 스위칭 소자(150)가 고장난 것인지 검출 가능할 수 있다.
The resistance values of the resistance elements 120 may be different from each other. Therefore, the failure detector 140 can detect which of the switching elements 150 has failed.

도 4는 본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치의 고장검출부가 스위칭 소자의 고장을 검출하는 일 예를 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing an example in which a failure detection unit of a switching element failure detection apparatus according to the present invention detects a failure of a switching element.

도 4를 참고하여, 고장검출부(140)가 스위칭 소자(150)의 고장을 검출하는 일 예를 설명하면, 도 4의 (A) 내지 (F)는 S1, S5 및 S6의 스위칭 소자(150)인 FET이 온(ON)되는 경우, 6개의 FET 중 어느 하나가 단선 또는 단락되는 경우 전압측정부(130)에서 측정되는 전압값에 관하여 설정해둔 것이다.4A to 4F illustrate an example in which the failure detection unit 140 detects a failure of the switching device 150. The switching device 150 of S1, S5, And the voltage value measured by the voltage measuring unit 130 when any one of the six FETs is disconnected or short-circuited.

도 4의 (A)를 보면, S1이 고장난 경우이다. 전압측정부(130)의 측정값이 0V인 경우, 고장검출부(140)는 S1스위치를 단선된 것으로 판단하여, 스위칭 소자(150)의 고장 또는 단선을 검출할 수 있다. 또는, 고장검출부(140)는 전압측정부(130)의 측정값이 9.17V인 경우, 스위칭 소자(150)의 단락을 검출할 수 있다.In Fig. 4 (A), S1 is broken. When the measured value of the voltage measuring unit 130 is 0 V, the failure detecting unit 140 can determine that the S1 switch is disconnected and detect the failure or disconnection of the switching device 150. [ Alternatively, the failure detection unit 140 may detect a short circuit of the switching device 150 when the measured value of the voltage measurement unit 130 is 9.17V.

도 4의 (B)를 참조하면 S2가 고장난 경우, 고장검출부(140)는 전압측정부(130)의 값이 D.C. 라면 스위칭 소자(150)가 단선된 것으로 검출하고, 13V라면 스위칭 소자(150)가 단락된 것으로 검출 할 수 있다.Referring to FIG. 4B, in the event that S2 fails, the failure detection unit 140 detects that the value of the voltage measurement unit 130 is D.C. It is detected that the switching element 150 is disconnected, and if the voltage is 13 V, the switching element 150 can be detected as being short-circuited.

도 4의 (C)를 참조하면 S3가 고장난 경우, 고장검출부(140)는 전압측정부(130)의 값이 D.C. 라면 스위칭 소자(150)가 단선된 것으로 검출하고, 9.17V 내지 13V라면 스위칭 소자(150)가 단락된 것으로 검출 할 수 있다.Referring to FIG. 4C, if S3 fails, the failure detector 140 detects that the value of the voltage measuring unit 130 is D.C. It can be detected that the switching element 150 is disconnected if it is in the range of 9.17 to 13 V, and it can be detected that the switching element 150 is short-circuited.

도 4의 (D)를 참조하면 S4가 고장난 경우, 고장검출부(140)는 전압측정부(130)의 값이 D.C. 라면 스위칭 소자(150)가 단선된 것으로 검출하고, 0V라면 스위칭 소자(150)가 단락된 것으로 검출 할 수 있다.Referring to FIG. 4 (D), if S4 fails, the failure detector 140 detects that the value of the voltage measuring unit 130 is D.C. It can be detected that the switching element 150 is disconnected, and if it is 0 V, it can be detected that the switching element 150 is short-circuited.

도 4의 (E)를 참조하면 S5가 고장난 경우, 고장검출부(140)는 전압측정부(130)의 값이 0V 내지 9.17V라면 스위칭 소자(150)가 단선된 것으로 검출하고, D.C.라면 스위칭 소자(150)가 단락된 것으로 검출 할 수 있다.Referring to FIG. 4E, when S5 is broken, the failure detecting unit 140 detects that the switching device 150 is disconnected when the voltage measuring unit 130 has a value of 0 V to 9.17 V, It can be detected that the battery 150 is short-circuited.

도 4의 (F)를 참조하면 S6가 고장난 경우, 고장검출부(140)는 전압측정부(130)의 값이 0V 내지 9.17V라면 스위칭 소자(150)가 단선된 것으로 검출하고, D.C.라면 스위칭 소자(150)가 단락된 것으로 검출 할 수 있다.Referring to FIG. 4 (F), when S6 fails, the failure detector 140 detects that the switching device 150 is disconnected if the voltage measuring unit 130 has a value of 0 V to 9.17 V, It can be detected that the battery 150 is short-circuited.

도 4에서 예로 제시한 전압값의 수치는, 저항소자부(120)를 구성하고 있는 저항소자들의 저항값에 따라서 상이하게 설정될 수 있으며, 스위칭 소자(150), 3상 모터(160) 등의 종류에 따라서도 상이할 수 있다. 정상상태에서 전압측정부(130)에서 측정되는 전압도 저항소자부(120)의 각 저항소자들의 저항값 등에 따라서 상이할 수 있다.The numerical values of the voltage values shown in FIG. 4 may be set differently depending on the resistance values of the resistance elements constituting the resistance element section 120, It may be different depending on the kind. The voltage measured by the voltage measuring unit 130 in a steady state may be different according to the resistance value of each resistance element of the resistance element unit 120 and the like.

본 발명에 따른 스위칭 소자 고장 검출 장치(100)는, 저항소자부(120)의 저항소자들의 저항값을 각각 달리하여 특정 스위칭 소자(150)의 검출을 판단할 수 있으며, 하나의 스위칭 소자의 고장으로도 사고의 위험이 있는바, 다수의 스위칭 소자(150) 중 어느 하나가 고장난 경우를 검출 할 수도 있다.The switching element failure detecting apparatus 100 according to the present invention can determine the detection of the specific switching element 150 by varying the resistance values of the resistance elements of the resistance element section 120, It is also possible to detect a failure of any one of the plurality of switching elements 150 due to the risk of an accident.

고장검출부(140)가 스위칭 소자(150)가 고장을 검출한 경우, 고장검출부(140)는 운전자에게 경고등, 소리, 진동 등으로 스마트 부스터의 고장 여부 또는 스위칭 소자(150)의 고장 여부를 알릴 수 있다.
When the failure detection unit 140 detects a failure of the switching device 150, the failure detection unit 140 informs the driver whether the smart booster is faulty due to a warning lamp, sound, vibration, or the failure of the switching device 150 have.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스위칭 소자 검출 방법에 관한 흐름도이다.5 is a flowchart of a switching element detection method according to a preferred embodiment of the present invention.

도 5를 참조하여 바람직한 실시예에 따른 스위칭 소자 검출 방법에 관하여 설명하면, 스위칭제어부(110)가 듀티(Duty)를 서로 상이하게 스위칭 소자(150) 각각이 온(ON) 또는 오프(OFF)되도록 제어한다(S510 단계).5, the switching control unit 110 controls the switching elements 150 to be turned on or off so that the duty of the switching elements 150 is different from each other. (Step S510).

저항소자부는 측정되는 전압의 레벨 차이가 발생되도록 스위칭 소자(150)에 저항 소자를 연결한다(S520 단계). 전압측정부(130)가 3상 모터 중심에서 전압을 측정한다(S530 단계).The resistance element connects the resistance element to the switching element 150 so that a level difference of the voltage to be measured is generated (operation S520). The voltage measuring unit 130 measures the voltage at the center of the three-phase motor (step S530).

고장검출부(140)가 측정된 전압을 이용하여 스위칭 소자(150)의 고장을 검출한다(S540 단계). 고장검출부(140)는 스위칭 소자(150)의 고장 검출 시, 페일 세이프 모드로 대응할 수 있도록 하고(S550 단계), 운전자에게 소리, 진동, 불빛 등으로 스위칭 소자(150)의 고장을 경고할 수도 있다.The failure detection unit 140 detects a failure of the switching device 150 using the measured voltage (step S540). The failure detection unit 140 may be capable of responding to a fail-safe mode when detecting a failure of the switching device 150 (step S550), and may warn the driver of failure of the switching device 150 due to sound, vibration, .

본 발명에 따른 스위칭 소자 검출 장치(100) 및 방법은 스마트 부스터의 모터 구동회로의 스위칭 소자(150)의 고장을 검출할 수 있다. 특히, 본 발명은 스마트 부스터 제동 시스템의 3상 모터(160) 구동부에서 발생하는 전계 효과 트랜지스터(FET, Field Effect Transistor)의 고장을 검출할 수 있다.The switching element detecting apparatus 100 and method according to the present invention can detect a failure of the switching element 150 of the motor driving circuit of the smart booster. Particularly, the present invention can detect a failure of a field effect transistor (FET) generated in the driving unit of the three-phase motor 160 of the smart booster braking system.

또한, 본 발명에 따른 스위칭 소자 검출 장치(100) 및 방법은 스위칭 소자(150)의 고장을 검출하여 미연에 3상 모터(160)에 인가되는 전원을 단속하여 전자제어장치를 보호할 수 있으며, 스위칭 소자(150)의 고장에 대하여 운전자에게 알리고 페일 세이프 대응을 통하여 사고를 방지할 수 있다.
Also, the switching device detecting apparatus 100 and method according to the present invention can protect the electronic control device by interrupting the power applied to the three-phase motor 160 by detecting a failure of the switching device 150, It is possible to inform the driver of the failure of the switching element 150 and to prevent the accident through the fail-safe countermeasure.

본 발명의 바람직한 실시예에 스위칭 소자 고장 검출 장치(100)의 도면은 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 개념적 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도는 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the drawing of the switching element failure detection device 100 in the preferred embodiment of the present invention represents exemplary conceptual aspects embodying the principles of the invention. Similarly, all of the flowcharts should be understood to represent various processes that may be substantially represented on a computer-readable medium and executed by a computer or processor, whether the computer or processor is explicitly shown.

프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블록을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다. The functions of the various elements shown in the drawings, including the functional blocks shown in a processor or similar concept, may be provided by use of dedicated hardware as well as hardware capable of executing software in connection with appropriate software. When provided by a processor, the functions may be provided by a single dedicated processor, a single shared processor, or a plurality of individual processors, some of which may be shared.

또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.Also, the explicit use of terms such as processor, control, or similar concepts should not be interpreted exclusively as hardware capable of running software, and may be used without limitation as a digital signal processor (DSP) (ROM), random access memory (RAM), and non-volatile memory. Other hardware may also be included.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.


100 : 스위칭 소자 고장 검출 장치
110 : 스위칭제어부 120 : 저항소자부
130 : 전압측정부 140 : 고장검출부
150 : 스위칭 소자 152 : 상단 스위칭 소자
154 : 하단 스위칭 소자 160 : 3상 모터100: Switching element failure detection device
110: switching control unit 120:
130: voltage measuring unit 140:
150: switching element 152: upper switching element
154: lower switching element 160: three-phase motor

Claims (10)

차량 브레이크 제동에 이용되는 스마트 부스터의 3상 모터 구동부에서 복수개의 스위칭 소자의 고장을 검출하는 장치에 있어서,
듀티(Duty)를 서로 상이하게 상기 스위칭 소자 각각 온(On) 또는 오프(Off)하도록 제어하는 스위칭제어부;
상기 스위칭 소자 각각에 연결된 저항소자로 구성된 저항소자부;
상기 3상 모터가 서로 연결된 중심부분에서의 전압값을 측정하는 전압측정부; 및
상기 전압측정부에서 측정된 전압을 이용하여 상기 스위칭 소자의 고장 여부를 검출하고, 상기 스위칭 소자의 고장이 검출된 경우, 상기 3상 모터의 동작을 중단하고 압력 증폭을 이용한 기계적 브레이크 제공 방식을 포함하는 페일 세이프 모드로 동작되도록 하는 고장검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 고장 검출 장치.
An apparatus for detecting a failure of a plurality of switching elements in a three-phase motor driving unit of a smart booster used for vehicle brake braking,
A switching controller for controlling each of the switching elements to be on or off according to duty different from each other;
A resistive element part composed of resistive elements connected to each of the switching elements;
A voltage measuring unit for measuring a voltage value at a central portion of the three-phase motor connected to each other; And
And a method of providing a mechanical brake using pressure amplification when the failure of the switching element is detected by detecting the failure of the switching element using the voltage measured by the voltage measuring unit and stopping the operation of the three- And a failure detection unit operable to operate in a fail-safe mode in which the fail-safe mode is established.
제 1 항에 있어서,
상기 스위칭 소자는 전계 효과 트랜지스터(FET, Field Effect Transistor)이며,
상기 저항소자는 전계 효과 트랜지스터의 소스(Source)단 또는 드레인(Drain)단에 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 고장 검출 장치.
The method according to claim 1,
The switching device is a field effect transistor (FET)
Wherein the resistance element is connected to a source terminal or a drain terminal of the field effect transistor.
제 1 항에 있어서,
상기 스위칭 소자는,
상단 스위칭 소자와 하단 스위칭 소자로 구분되며,
상기 스위칭제어부는,
상기 듀티의 특정 구간에서는 상기 상단 스위칭 소자 또는 상기 하단 스위칭 소자 중 어느 하나가 온(On)되거나 상기 상단 스위칭 소자 및 상기 하단 스위칭 소자 모두가 오프(Off)되어 상기 모터에는 전류가 인가되지 않는 무효구간이 존재하도록 상기 듀티를 가변하는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 고장 검출 장치.
The method according to claim 1,
The switching device includes:
The upper switching element and the lower switching element,
Wherein the switching control unit comprises:
Wherein either one of the upper switching element or the lower switching element is turned on or the upper switching element and the lower switching element are turned off in a specific period of the duty so that no current is applied to the motor, The duty of the switching element is varied.
제 1 항에 있어서,
상기 고장검출부는,
상기 3상 모터 구동부의 정상동작 시 상기 전압측정부에서 측정되는 전압 범위를 기 설정하고,
상기 전압측정부에서 측정된 전압이 상기 기 설정된 전압 범위가 아닌 경우, 상기 스위칭 소자가 고장난 것으로 검출하는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 고장 검출 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the failure detection unit comprises:
A voltage range measured by the voltage measuring unit during a normal operation of the three-phase motor driving unit,
And detects that the switching element has failed if the voltage measured by the voltage measuring unit is not within the preset voltage range.
차량 브레이크 제동에 이용되는 스마트 부스터의 3상 모터 구동부에서 복수개의 스위칭 소자의 고장을 검출하는 방법에 있어서,
듀티(Duty)를 서로 상이하게 상기 스위칭 소자 각각 온(On) 또는 오프(Off)되도록 제어하는 스위칭제어단계;
상기 3상 모터가 서로 연결된 중심부분에서의 전압값을 측정하는 전압측정단계;
상기 전압측정단계에서 측정된 상기 전압값을 이용하여 상기 스위칭 소자의 고장 여부를 검출하는 고장검출단계; 및
상기 스위칭 소자의 고장이 검출된 경우, 상기 3상 모터의 동작을 중단하고 압력 증폭을 이용한 기계적 브레이크 제공 방식을 포함하는 페일 세이프 모드로 동작되도록 하는 페일 세이프 모드 동작 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 고장 검출 방법.
A method of detecting a failure of a plurality of switching elements in a three-phase motor driving section of a smart booster used for braking a vehicle brake,
A switching control step of controlling each of the switching elements to be on or off according to duty different from each other;
A voltage measuring step of measuring a voltage value at a central portion where the three-phase motors are connected to each other;
A failure detecting step of detecting a failure of the switching element by using the voltage value measured in the voltage measuring step; And
And a fail safe mode operation step of stopping the operation of the three-phase motor and operating in a fail safe mode including a mechanical brake providing method using pressure amplification when a failure of the switching element is detected A method for detecting a switching element failure.
제 5 항에 있어서,
상기 스위칭 소자는,
상기 스위칭 소자 각각에 저항소자가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 고장 검출 방법.
6. The method of claim 5,
The switching device includes:
And a resistance element is connected to each of the switching elements.
제 6 항에 있어서,
상기 스위칭 소자는 전계 효과 트랜지스터(FET, Field Effect Transistor)이며,
상기 저항소자는 전계 효과 트랜지스터의 소스(Source)단 또는 드레인(Drain)단에 연결되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 고장 검출 방법.
The method according to claim 6,
The switching device is a field effect transistor (FET)
Wherein the resistance element is connected to a source terminal or a drain terminal of the field effect transistor.
제 5 항에 있어서,
상기 스위칭 소자는,
상단 스위칭 소자와 하단 스위칭 소자로 구분되며,
상기 스위칭제어단계는,
상기 듀티의 특정 구간에서는 상기 상단 스위칭 소자 또는 상기 하단 스위칭 소자 중 어느 하나가 온(On)되거나 상기 상단 스위칭 소자 및 상기 하단 스위칭 소자 모두가 오프(Off)되어 상기 모터에는 전류가 인가되지 않는 무효구간이 존재하도록 상기 듀티를 가변하는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 고장 검출 방법.
6. The method of claim 5,
The switching device includes:
The upper switching element and the lower switching element,
Wherein the switching control step comprises:
Wherein either one of the upper switching element or the lower switching element is turned on or the upper switching element and the lower switching element are turned off in a specific period of the duty so that no current is applied to the motor, The duty of the switching element is varied.
제 5 항에 있어서,
상기 고장검출단계는,
상기 3상 모터 구동부의 이상 동작 시 상기 전압측정단계에서 측정되는 전압 범위를 기 설정하고,
상기 전압측정단계에서 측정된 전압이 상기 기 설정된 전압 범위인 경우, 상기 스위칭 소자가 고장난 것으로 검출하는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 고장 검출 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the failure detection step comprises:
A voltage range to be measured in the voltage measuring step in an abnormal operation of the three-phase motor driving unit,
Wherein when the voltage measured in the voltage measuring step is in the predetermined voltage range, the switching element is detected as having failed.
제 9 항에 있어서,
상기 기 설정된 전압 범위는 상기 스위칭 소자 각각에 연결된 저항소자의 값에 따라 달리 설정되는 것을 특징으로 하는 스위칭 소자 고장 검출 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the predetermined voltage range is differently set according to a value of a resistance element connected to each of the switching elements.
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