KR102462269B1

KR102462269B1 - 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102462269B1
Application number: KR1020200175689A
Authority: KR
Inventors: 조범철
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2022-11-02
Also published as: KR20220085539A; KR102462269B9

Abstract

피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치는, 외부 부하(load)를 구동하기 위한 구동부, 상기 부하에 흐르는 구동 전류를 감지하는 전류 감지부, 상기 전류 감지부에서 감지된 구동 전류를 상기 부하의 피크 앤드 홀드(Peak And Hold) 구동 제어를 위해 미리 설정된 하나 이상의 임계 레벨과 각각 비교하는 비교부, 및 상기 비교부를 통해 상기 구동 전류가 상기 임계 레벨에 도달할 때까지 걸리는 시간인 온 상태 시간을 측정하고, 상기 온 상태 시간을 기 설정된 기준 온 상태 시간과 비교하며, 그 비교결과에 기초하여 과전류를 진단하는 제어부를 포함한다.

Description

피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING OVER CURRENT OF PEAK AND HOLD INJECTOR DRIVER}

본 발명은 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피크 앤 홀드 인젝터 드라이버의 피크 앤드 홀드 전류 제어에서 과전류를 진단할 수 있는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에서, 전자 제어 연료 분사 장치에 속하는 각종 엑츄에이터들(actuator)은 엔진 제어기(Engine Control Unit)를 통하여 전자적으로 제어되며, 엔진의 사용 환경 또는 운전 조건에 따라 혼합기의 공연비를 변화시켜서 연소 상태를 최적화하는 기능을 수행한다. 이러한 엑츄에이터는 구동회로를 통하여 전류를 제어하고 공급하는 방식으로 구동되며, 엑츄에이터의 안정적인 구동은 차량 안전에 상당히 중요한 영향을 미친다.

따라서, 엑츄에이터를 정확하게 제어하기 위하여 전류가 정밀하게 모니터링되고 제어되는 것이 중요하다.

하지만 최근 엔진 제어기(ECU) 및 엑츄에이터 등 차량 내 전자 부품들의 증가로 과전류 고장 등의 문제 등이 빈번하게 발생하여 차량 안전에 영향을 줄 수 있는 경우가 증가하고 있다. 특히, 배터리 단락(SCB, Short Circuit to Battery) 고장으로 인하여 엑츄에이터의 구동전류가 정해진 사양 대비 이상적으로 많이 공급되는 경우에 문제가 될 수 있다.

피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 피크 앤드 홀드(Peak & Hold) 전류 제어에서 과전류(SCB)가 발생하게 되면, 구동 전류가 과전류 임계 레벨에 도달하기 전에 피크(Peak) 상태에서 피크 임계 레벨에 먼저 도달하고, 홀드(Hold) 상태에서 홀드 임계 레벨에 먼저 도달함으로써 구동부가 오프되며, 이로 인해 과전류를 감지하지 못하는 문제가 있다. 즉, 외부 부하와 연결된 와이어에 과전류가 발생할 경우, 과전류 레벨까지 전류가 증가하기 전에 구동부를 오프 함으로써, 과전류를 감지하지 못하는 문제가 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1030958호(2011.04.18. 공고, 발명의 명칭 : 저전압 레귤레이터의 과전류 보호회로)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 피크 앤 홀드 인젝터 드라이버의 피크 앤드 홀드 전류 제어에서 과전류를 진단할 수 있도록 하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치는, 외부 부하(load)를 구동하기 위한 구동부, 상기 부하에 흐르는 구동 전류를 감지하는 전류 감지부, 상기 전류 감지부에서 감지된 구동 전류를 상기 부하의 피크 앤드 홀드(Peak And Hold) 구동 제어를 위해 미리 설정된 하나 이상의 임계 레벨과 각각 비교하는 비교부, 및 상기 비교부를 통해 상기 구동 전류가 상기 임계 레벨에 도달할 때까지 걸리는 시간인 온 상태 시간을 측정하고, 상기 온 상태 시간을 기 설정된 기준 온 상태 시간과 비교하며, 그 비교결과에 기초하여 과전류를 진단하는 제어부를 포함한다.

본 발명에서 상기 제어부는, 상기 온 상태 시간이 상기 기준 온 상태 시간 이하인지를 판단하고, 상기 온 상태 시간이 연속으로 상기 기준 온 상태 시간 이하가 되는 횟수를 카운트하며, 상기 카운트한 횟수가 기 설정된 기준 횟수 이상인 경우, 과전류 발생을 가진단할 수 있다.

본 발명에서 상기 제어부는, 상기 과전류 발생이 가진단된 경우, 기 설정된 최대 온 상태 시간 동안 상기 구동부를 턴온시키고, 상기 최대 온 상태 시간 동안 상기 구동 전류의 기 설정된 과전류 임계 레벨 초과 여부를 판단하며, 그 판단결과에 기초하여 과전류 발생을 최종 진단할 수 있다.

본 발명에서 상기 제어부는, 상기 구동 전류가 상기 과전류 임계 레벨을 초과하는 경우, 그 초과 시간을 측정하고, 상기 초과 시간이 기 설정된 과전류 감지 기준 시간을 초과하는 경우, 과전류로 최종 진단할 수 있다.

본 발명에서 상기 과전류 감지 기준 시간은, 상기 최대 온 상태 시간 미만일 수 있다.

본 발명에서 상기 제어부는, 상기 과전류로 최종 진단 시, 상기 구동부를 턴오프시킬 수 있다.

본 발명에서 상기 구동부는, 상기 부하와 접속되어 상기 부하에 흐르는 구동 전류를 단속하는 로우사이드 스위치(Low-Side Switch)일 수 있다.

본 발명에서 상기 제어부는, 미리 설정된 피크 홀드 시간 동안, 미리 설정된 베이스 주파수에 따라 상기 구동 전류가 피크 임계 레벨로 유지되도록 상기 구동부를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하는 피크 페이즈(peak phase), 및 상기 베이스 주파수에 따라 상기 구동 전류가 상기 피크 임계 레벨보다 작은 값으로 미리 설정된 홀드 임계 레벨로 유지되도록 상기 구동부를 PWM 제어하는 홀드 페이즈(hold phase) 중 적어도 하나에서 과전류를 진단할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 방법은, 감지부가 부하에 흐르는 구동 전류를 감지하는 단계, 비교부가 상기 감지된 구동 전류를 상기 부하의 피크 앤드 홀드(Peak And Hold) 구동 제어를 위해 미리 설정된 하나 이상의 임계 레벨과 각각 비교하는 단계, 제어부가 상기 구동 전류가 상기 임계 레벨에 도달할 때까지 걸리는 시간인 온 상태 시간을 측정하는 단계, 및 상기 제어부가 상기 온 상태 시간을 기 설정된 기준 온 상태 시간과 비교하고, 그 비교결과에 기초하여 과전류를 진단하는 단계를 포함한다.

본 발명은 상기 과전류를 진단하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 온 상태 시간이 상기 기준 온 상태 시간 이하인지를 판단하고, 상기 온 상태 시간이 연속으로 상기 기준 온 상태 시간 이하가 되는 횟수를 카운트하며, 상기 카운트한 횟수가 기 설정된 기준 횟수 이상인 경우, 과전류 발생을 가진단할 수 있다.

본 발명은 상기 과전류를 진단하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 과전류 발생이 가진단된 경우, 기 설정된 최대 온 상태 시간 동안 상기 구동부를 턴온시키고, 상기 최대 온 상태 시간 동안 상기 구동 전류의 기 설정된 과전류 임계 레벨 초과 여부를 판단하며, 그 판단결과에 기초하여 과전류 발생을 최종 진단할 수 있다.

본 발명은 상기 과전류를 진단하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 구동 전류가 상기 과전류 임계 레벨을 초과하는 경우, 그 초과 시간을 측정하고, 상기 초과 시간이 기 설정된 과전류 감지 기준 시간을 초과하는 경우, 과전류로 최종 진단할 수 있다.

본 발명은 상기 과전류를 진단하는 단계 이후, 상기 제어부가 구동부를 턴오프시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 상기 과전류를 진단하는 단계에서, 상기 제어부는, 미리 설정된 피크 홀드 시간 동안, 미리 설정된 베이스 주파수에 따라 상기 구동 전류가 피크 임계 레벨로 유지되도록 상기 구동부를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하는 피크 페이즈(peak phase), 및 상기 베이스 주파수에 따라 상기 구동 전류가 상기 피크 임계 레벨보다 작은 값으로 미리 설정된 홀드 임계 레벨로 유지되도록 상기 구동부를 PWM 제어하는 홀드 페이즈(hold phase) 중 적어도 하나에서 과전류를 진단할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치 및 방법은 구동 전류가 피크 앤드 홀드(Peak & Hold) 구동 제어를 위해 미리 설정된 임계 레벨에 도달할 때까지 걸리는 시간인 온 상태 시간(ON time)을 측정하여 과전류를 진단함으로써, 피크 앤 홀드 전류 제어에서 과전류 발생 시, 이를 빠르고 정확하게 감지하여 인젝터 드라이버의 구동을 오프(OFF)시켜 회로의 소손을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치를 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치에서 피크 앤드 홀드 구동 제어가 수행되는 과정을 도시한 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀드 페이즈에서 과전류가 발생한 경우를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 과전류 진단 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치 및 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치를 나타낸 회로도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치에서 피크 앤드 홀드 구동 제어가 수행되는 과정을 도시한 타이밍도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀드 페이즈에서 과전류가 발생한 경우를 설명하기 위한 타이밍도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 과전류 진단 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치는 구동부(100), 전류 감지부(200), 비교부(300), 및 제어부(400)를 포함한다.

구동부(100)는 부하(load)로 전원을 스위칭하기 위한 구성으로, 예컨대, FET으로 구현되는 로우 사이드 스위치(Low-Side Switch)일 수 있다. 이때, 구동부(100)의 게이트에는 제어부(400)가 연결되고, 드레인에는 부하가 연결되며, 소스에는 션트 저항(Shunt Res)이 연결될 수 있다. 여기서, 부하는 인젝터 구동을 위한 솔레노이드, 모터, 가변 솔레노이드 밸브 등 다양한 차량용 엑추에이터일 수 있고, 구동부(100)는 엑츄에이터와 접속되어 엑츄에이터에 흐르는 구동 전류를 단속할 수 있다.

전류 감지부(200)는 부하에 흐르는 구동 전류를 감지할 수 있다.

즉, 전류 감지부(200)는 로우 사이드(Low Side) 구동 스위치(100) 하단의 션트 저항에 흐르는 전류를 감지할 수 있다. 이러한 전류 감지부(200)는 예컨대, 연산 증폭기(Operational amplifier)로 구현될 수 있다.

비교부(300)는 전류 감지부(200)에서 감지된 구동 전류를 부하의 피크 앤드 홀드(Peak And Hold) 구동 제어를 위해 미리 설정된 하나 이상의 임계 레벨과 각각 비교할 수 있다. 예를 들면, 피크 페이즈(peak phase)에서 비교부(300)는 구동 전류를 피크 임계 레벨과 비교할 수 있다. 또한 홀드 페이즈(hold phase)에서 비교부(300)는 구동 전류를 홀드 임계 레벨과 비교할 수 있다.

제어부(400)는 피크 앤드 홀드 전류 제어를 수행할 수 있고, 피크 앤드 홀드 전류 제어 시 과전류를 진단할 수 있다. 이때, 제어부(400)는 피크 페이즈(peak phase) 및 홀드 페이즈(hold phase) 중 적어도 하나에서 과전류를 진단할 수 있다.

제어부(400)는 도 2에 도시된 것과 같이 제1 내지 제4 페이즈(Phase)를 통해 인젝터의 피크 앤드 홀드 구동 제어를 수행할 수 있다.

제1 페이즈에서, 제어부(400)는 구동 전류(Load Current)가 미리 설정된 피크 임계 레벨(PEAK_th)에 도달할 때까지 구동부(100)를 턴온시킬 수 있다. 즉, 제어부(400)는 제1 페이즈에서 구동부(100)를 턴온시키고, 이에 따라 부하에 흐르는 구동 전류가 증가하게 되며, 비교부(300)를 통해 구동 전류가 피크 임계 레벨에 도달한 것으로 판단되면 다음의 제2 페이즈를 진행하게 된다. 도 2에 도시된 'Charging'가 제1 페이즈에 대응된다.

제2 페이즈에서, 제어부(400)는 미리 설정된 피크 홀드 시간 동안, 미리 설정된 베이스 주파수에 따라 구동 전류가 피크 임계 레벨(PEAK_th)로 유지되도록 구동부(100)를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어할 수 있다. 도 2에 도시된 'PEAK pahse'가 제2 페이즈에 대응된다.

구체적으로, 제2 페이즈에서 제어부(400)는 구동부(100)를 턴오프시키고, 베이스 주파수가 반영된 클락 신호(CLK_HOLD, 이하 홀드 클락 신호로 표기한다)의 라이징 엣지(Rising Edge)와 동기되는 시점에 구동부(100)를 턴온시키는 동작을 피크 홀드 시간 동안 반복적으로 수행하는 방식을 통해 구동부(100)를 PWM 제어할 수 있다. 즉, 제어부(400)는 비교부(300)를 통해 구동 전류가 피크 임계 레벨(Peak_th)를 초과하는 것으로 판단되면 구동부(100)를 턴오프시키고, 홀드 클락 신호(CLK_HOLD)의 라이징 엣지와 동기되는 시점에 구동부(100)를 다시 턴온시키는 동작을 피크 홀드 시간 동안 반복적으로 수행할 수 있다. 이에 따라, 베이스 주파수에 따라 구동 전류가 피크 임계 레벨(Peak_th)로 유지될 수 있으며, 즉 도 2의 'Peak Phase'에 도시된 것과 같이 홀드 클락 신호의 한 주기에서 승강하는 구동 전류가 피크 임계 레벨(Peak_th)로 유지될 수 있다. 제2 페이즈가 개시된 시점으로부터 피크 홀드 시간이 경과하면 제어부(400)는 다음의 제3 페이즈를 진행하게 된다.

제3 페이즈에서, 제어부(400)는 구동 전류가 감소되도록 미리 설정된 피크 오프 시간 동안 구동부(100)를 턴오프시킬 수 있다. 즉, 제어부(400)는 제3 페이즈에서 피크 오프 시간 동안 구동부(100)를 턴오프시켜 구동 전류가 감소되도록 하며, 피크 오프 시간이 경과하면 다음의 제4 페이즈를 진행하게 된다. 도 2에 도시된 'Discharging'가 제3 페이즈에 대응된다.

제4 페이즈에서, 제어부(400)는 베이스 주파수에 따라 구동 전류가 피크 임계 레벨(PEAK_th)보다 작은 값으로 미리 설정된 홀드 임계 레벨(HOLD_th)로 유지되도록 구동부(100)를 PWM 제어할 수 있다.

구체적으로, 제4 페이즈에서 제어부(400)는 홀드 클락 신호의 라이징 엣지와 동기되는 시점에 구동부(100)를 턴온시키고, 비교부(300)를 통해 구동 전류가 홀드 임계 레벨(Hold_th)을 초과하는 것으로 판단되면 구동부(100)를 턴오프시킴으로써, 구동부(100)를 PWM 제어할 수 있다. 이에 따라, 베이스 주파수에 따라 구동 전류가 홀드 임계 레벨(Hold_th)로 유지될 수 있으며, 즉 도 2의 'Hold Phase'(제4 페이즈에 대응)에 도시된 것과 같이 홀드 클락 신호(CLK_HOLD)의 한 주기에서 승강하는 구동 전류의 상한치가 홀드 임계 레벨(Hold_th)로 유지될 수 있다.

상술한 바와 같이 제어부(400)는 구동 전류가 미리 설정된 피크 임계 레벨에 도달할 때까지 구동부(100)를 턴온시키는 제1 페이즈, 미리 설정된 피크 홀드 타임 동안, 미리 설정된 베이스 주파수에 따라 구동 전류가 피크 임계 레벨로 유지되도록 구동부(100)를 PWM 제어하는 제2 페이즈, 구동 전류가 감소되도록 미리 설정된 피크 오프 시간 동안 구동부(100)를 턴오프시키는 제3 페이즈, 및 베이스 주파수에 따라 구동 전류가 피크 임계 레벨보다 작은 값으로 미리 설정된 홀드 임계 레벨로 유지되도록 구동부(100)를 PWM 제어하는 제4 페이즈를 통해 인젝터의 피크 앤드 홀드 구동 제어를 수행한다.

한편, 피크 앤드 홀드 전류 제어에서 과전류가 발생할 수 있다. 피크 앤드 홀드 제어에서 과전류(SCB)가 발생하게 되면, 구동 전류가 과전류 임계 레벨에 도달하기 전에 피크(peak) 페이즈에서 피크 임계 레벨에 먼저 도달하고, 홀드 페이즈에서 홀드 임계 레벨에 먼저 도달하여 구동부(100)가 턴오프됨으로써, 과전류 감지가 불가능하다.

예를 들어, 도 3에 도시된 것과 같이 홀드 페이즈(HOLD phase)에서 과전류(SCB)가 발생했을 경우, 구동 전류가 짧은 시간 안에 홀드 임계 레벨(Hold_th)을 넘었기 때문에 과전류 임계 레벨(SCB_th)을 넘지 못하고 구동부(100)가 턴오프됨으로써, 과전류 감지가 불가능하다.

이에, 본 발명의 실시예에서는 구동 전류가 피크 앤드 홀드 구동 제어를 위해 미리 설정된 임계 레벨에 도달할 때까지 걸리는 시간인 온 상태 시간(ON time)을 측정하여 과전류를 진단할 수 있다.

구동 전류는 구동부(100)(또는 부하)의 온 상태 시간(ON time)과 오프 상태 시간(OFF time)에 따라 변화하게 되는데, 오프 상태 시간은 주기적으로 고정되어 있다. 그러나 온 상태 시간의 경우, 구동부(100)(또는 부하)가 오프 상태에서 온 상태로 변하며 구동 전류가 임계 레벨에 도달하기까지 걸리는 시간이므로 가변적일 수 있다. 만약, 과전류(SCB)가 발생하면 구동 전류의 Slew rate가 올라가 피크 임계 레벨이나 홀드 임계 레벨까지 도달하는데 걸리는 시간이 정상 동작일 때보다 짧아지게 된다. 따라서, 정상 동작일 경우의 온 상태 시간보다 과전류(SCB) 상태의 온 상태 시간이 짧아지게 된다. 이를 활용하여 제어부(400)는 온 상태 시간을 이용하여 과전류를 진단할 수 있다.

제어부(400)는 비교부(300)를 통해 구동 전류가 임계 레벨에 도달할 때까지 걸리는 시간인 온 상태 시간을 측정하고, 온 상태 시간을 기 설정된 기준 온 상태 시간과 비교하며, 그 비교결과에 기초하여 과전류를 진단할 수 있다. 여기서, 기준 온 상태 시간은 정상 동작 시 구동 전류가 임계 레벨에 도달할 때까지 걸리는 시간으로, 미리 저장된 값일 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 제어부(400)는 정상 동작 시 구동 전류가 임계 레벨에 도달할 때까지 걸리는 시간인 ON time을 기준 온 상태 시간으로 설정할 수 있다.

구체적으로, 제어부(400)는 피크 페이즈 또는 홀드 페이즈에서 온 상태 시간을 측정하고, 온 상태 시간을 기준 온 상태 시간과 비교하여, 온 상태 시간이 기준 온 상태 시간 이하인지를 판단할 수 있다. 그런 후, 제어부(400)는 피크 페이즈 또는 홀드 페이즈에서 온 상태 시간이 기준 온 상태 시간 이하인 횟수를 카운트하고, 그 카운트한 횟수가 기 설정된 기준 횟수 이상인 경우, 제어부(400)는 과전류 발생을 가진단할 수 있다.

과전류 발생이 가진단되면, 제어부(400)는 기 설정된 최대 온 상태 시간 동안 구동부(100)를 턴온시키고, 최대 온 상태 시간 동안 구동 전류의 과전류 임계 레벨 초과 여부를 판단하며, 그 판단결과에 기초하여 과전류를 진단할 수 있다. 여기서, 최대 온 상태 시간은 구동부(100)를 강제적으로 턴온시키기 위해 임의로 설정된 시간일 수 있고, 과전류 임계 레벨은 과전류 진단을 위해 임의로 설정된 값일 수 있다.

구체적으로, 제어부(400)는 최대 온 상태 시간 동안 구동 전류가 과전류 임계 레벨을 초과하는지 판단할 수 있다.

구동 전류가 과전류 임계 레벨을 초과하면, 제어부(400)는 구동 전류가 과전류 임계 레벨을 초과하는 초과 시간을 측정하고, 그 초과 시간이 기 설정된 과전류 감지 기준 시간을 초과하는지를 판단할 수 있다. 여기서, 과전류 감지 기준 시간은 최대 온 상태 시간 미만인 값으로 설정될 수 있다. 초과 시간이 과전류 감지 기준 시간을 초과하면, 제어부(400)는 과전류 발생을 최종 진단할 수 있다. 과전류로 최종 진단되면, 제어부(400)는 구동부(100)를 턴오프시킬 수 있다.

만약, 최대 온 상태 시간 동안 구동 전류가 과전류 임계 레벨을 초과하지 않으면, 제어부(400)는 과전류 가진단을 과전류 발생이 아닌 것으로 판단할 수 있다.

예를 들어, 도 4를 참조하면, SCB 가진단 영역에서 온 상태 시간(B)이 기준 온 상태 시간(A) 미만인 횟수가 '3'이므로, 제어부(400)는 과전류가 발생한 것으로 가진단할 수 있다. 이러한 과전류 가진단을 확정하기 위해 제어부(400)는 최대 온 상태 시간 동안 구동부(100)를 턴온시키고, 최대 온 상태 시간 동안 구동 전류가 과전류 임계 레벨을 초과하는 시간을 측정하여 과전류 여부를 확정할 수 있다. SCB 진단 영역과 같이 구동 전류가 과전류 임계 레벨을 초과하는 시간(C)이 과전류 감지 기준 시간(SCB_FILTER_TIME) 이상이면, 제어부(400)는 과전류 가진단을 과전류라고 확정할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 제어부(400)는 피크 앤드 홀드 전류 제어를 수행하면서(S500), 기준 온 상태 시간을 측정하고(S501), 횟수를 초기화한다(S502). 이때, 제어부(400)는 기준 온 상태 시간 및 횟수를 저장할 수 있다.

S502 단계가 수행되면, 제어부(400)는 구동 전류가 임계 레벨에 도달할 때까지 걸리는 시간인 온 상태 시간을 측정하고(S504), 온 상태 시간이 기 설정된 기준 온 상태 시간 이하인지를 판단한다(S506). 이때, 제어부(400)는 피크 페이즈(peak phase)에서 구동 전류가 피크 임계 레벨에 도달할 때까지 걸리는 시간인 온 상태 시간을 측정할 수 있다. 또한, 홀드 페이즈(hold phase)에서 제어부(400)는 구동 전류가 홀드 임계 레벨에 도달할 때까지 걸리는 시간인 온 상태 시간을 측정할 수 있다.

S506 단계의 판단결과, 온 상태 시간이 기준 온 상태 시간 이하이면, 제어부(400)는 피크 페이즈 또는 홀드 페이즈 동안 온 상태 시간이 기준 온 상태 시간 미만인 횟수를 카운트하고(S508), 그 카운트한 횟수가 기 설정된 기준 횟수 이상인지를 판단한다(S510).

S510 단계의 판단결과, 카운트한 횟수가 기준 횟수 이상이면, 제어부(400)는 최대 온 상태 시간 동안 구동부(100)를 턴온시키고(S512), 최대 온 상태 시간 동안 구동 전류가 과전류 임계 레벨을 초과하는지를 판단한다(S514).

S514 단계의 판단결과, 구동 전류가 과전류 임계 레벨을 초과하면, 제어부(400)는 구동 전류가 과전류 임계 레벨을 초과하는 초과 시간을 측정하고, 그 초과 시간이 기 설정된 과전류 감지 기준 시간 이상인지를 판단한다(S516).

S516 단계의 판단결과, 초과 시간이 과전류 감지 기준 시간을 초과하면, 제어부(400)는 과전류 예측을 과전류로 최종 진단한다(S518). 과전류로 최종 진단되면, 제어부(400)는 구동부(100)를 턴오프시킬 수 있다.

만약, S514 단계의 판단결과, 최대 온 상태 시간 동안 구동 전류가 과전류 임계 레벨을 초과하지 않으면, 제어부(400)는 과전류가 발생하지 않은 것으로 판단하고, 최대 온 상태 시간이 종료되는지를 판단한다(S520).

S520 단계의 판단결과, 최대 온 상태 시간이 종료되면, 제어부(400)는 S501 단계를 수행한다. 만약, S520 단계의 판단결과, 최대 온 상태 시간이 종료되지 않으면, 제어부(400)는 S512 단계를 수행한다.

S516 단계의 판단결과, 초과 시간이 과전류 감지 기준 시간을 초과하지 않으면, 제어부(400)는 S512 단계를 수행한다.

S510 단계의 판단결과, 카운트한 횟수가 기준 횟수 이상이 아니면, 제어부(400)는 S504 단계를 수행한다.

S506 단계의 판단결과, 온 상태 시간이 기준 온 상태 시간 이하가 아니면, 제어부(400)는 S502 단계를 수행한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치 및 방법은 구동 전류가 피크 앤드 홀드(Peak & Hold) 구동 제어를 위해 미리 설정된 임계 레벨에 도달할 때까지 걸리는 시간인 온 상태 시간(ON time)을 측정하여 과전류를 진단함으로써, 피크 앤 홀드 전류 제어에서 과전류 발생 시, 이를 빠르고 정확하게 감지하여 인젝터 드라이버의 구동을 오프(OFF)시켜 회로의 소손을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 구동부
200 : 전류 감지부
300 : 비교부
400 : 제어부

Claims

외부 부하(load)를 구동하기 위한 구동부;
상기 부하에 흐르는 구동 전류를 감지하는 전류 감지부;
상기 전류 감지부에서 감지된 구동 전류를 상기 부하의 피크 앤드 홀드(Peak And Hold) 구동 제어를 위해 미리 설정된 하나 이상의 임계 레벨과 각각 비교하는 비교부; 및
상기 비교부를 통해 상기 구동 전류가 상기 임계 레벨에 도달할 때까지 걸리는 시간인 온 상태 시간을 측정하고, 상기 온 상태 시간을 기 설정된 기준 온 상태 시간과 비교하며, 그 비교결과에 기초하여 과전류를 진단하는 제어부
를 포함하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 온 상태 시간이 상기 기준 온 상태 시간 이하인지를 판단하고, 상기 온 상태 시간이 연속으로 상기 기준 온 상태 시간 이하가 되는 횟수를 카운트하며, 상기 카운트한 횟수가 기 설정된 기준 횟수 이상인 경우, 과전류 발생을 가진단하는 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 과전류 발생이 가진단된 경우, 기 설정된 최대 온 상태 시간 동안 상기 구동부를 턴온시키고, 상기 최대 온 상태 시간 동안 상기 구동 전류의 기 설정된 과전류 임계 레벨 초과 여부를 판단하며, 그 판단결과에 기초하여 과전류 발생을 최종 진단하는 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 구동 전류가 상기 과전류 임계 레벨을 초과하는 경우, 그 초과 시간을 측정하고, 상기 초과 시간이 기 설정된 과전류 감지 기준 시간을 초과하는 경우, 과전류로 최종 진단하는 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치.
제4항에 있어서,
상기 과전류 감지 기준 시간은, 상기 최대 온 상태 시간 미만인 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 과전류로 최종 진단 시, 상기 구동부를 턴오프시키는 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 부하와 접속되어 상기 부하에 흐르는 구동 전류를 단속하는 로우사이드 스위치(Low-Side Switch)인 것을 특징으로 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
미리 설정된 피크 홀드 시간 동안, 미리 설정된 베이스 주파수에 따라 상기 구동 전류가 피크 임계 레벨로 유지되도록 상기 구동부를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하는 피크 페이즈(peak phase), 및 상기 베이스 주파수에 따라 상기 구동 전류가 상기 피크 임계 레벨보다 작은 값으로 미리 설정된 홀드 임계 레벨로 유지되도록 상기 구동부를 PWM 제어하는 홀드 페이즈(hold phase) 중 적어도 하나에서 과전류를 진단하는 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 장치.
감지부가 부하에 흐르는 구동 전류를 감지하는 단계;
비교부가 상기 감지된 구동 전류를 상기 부하의 피크 앤드 홀드(Peak And Hold) 구동 제어를 위해 미리 설정된 하나 이상의 임계 레벨과 각각 비교하는 단계;
제어부가 상기 구동 전류가 상기 임계 레벨에 도달할 때까지 걸리는 시간인 온 상태 시간을 측정하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 온 상태 시간을 기 설정된 기준 온 상태 시간과 비교하고, 그 비교결과에 기초하여 과전류를 진단하는 단계
를 포함하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 방법.
제9항에 있어서,
상기 과전류를 진단하는 단계에서,
상기 제어부는, 상기 온 상태 시간이 상기 기준 온 상태 시간 이하인지를 판단하고, 상기 온 상태 시간이 연속으로 상기 기준 온 상태 시간 이하가 되는 횟수를 카운트하며, 상기 카운트한 횟수가 기 설정된 기준 횟수 이상인 경우, 과전류 발생을 가진단하는 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 방법.
제10항에 있어서,
상기 과전류를 진단하는 단계에서,
상기 제어부는, 상기 과전류 발생이 가진단된 경우, 기 설정된 최대 온 상태 시간 동안 구동부를 턴온시키고, 상기 최대 온 상태 시간 동안 상기 구동 전류의 기 설정된 과전류 임계 레벨 초과 여부를 판단하며, 그 판단결과에 기초하여 과전류 발생을 최종 진단하는 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 방법.
제11항에 있어서,
상기 과전류를 진단하는 단계에서,
상기 제어부는, 상기 구동 전류가 상기 과전류 임계 레벨을 초과하는 경우, 그 초과 시간을 측정하고, 상기 초과 시간이 기 설정된 과전류 감지 기준 시간을 초과하는 경우, 과전류로 최종 진단하는 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 방법.
제12항에 있어서,
상기 과전류 감지 기준 시간은, 상기 최대 온 상태 시간 미만인 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 방법.
제9항에 있어서,
상기 과전류를 진단하는 단계 이후,
상기 제어부가 구동부를 턴오프시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 방법.
제9항에 있어서,
상기 과전류를 진단하는 단계에서,
상기 제어부는, 미리 설정된 피크 홀드 시간 동안, 미리 설정된 베이스 주파수에 따라 상기 구동 전류가 피크 임계 레벨로 유지되도록 구동부를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하는 피크 페이즈(peak phase), 및 상기 베이스 주파수에 따라 상기 구동 전류가 상기 피크 임계 레벨보다 작은 값으로 미리 설정된 홀드 임계 레벨로 유지되도록 상기 구동부를 PWM 제어하는 홀드 페이즈(hold phase) 중 적어도 하나에서 과전류를 진단하는 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 인젝터 드라이버의 과전류 진단 방법.