KR102471029B1 - Apparatus for DC motor of cooling fan - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PWM 출력 전압 보상 속도를 향상시키기 위한 냉각팬용 직류 모터 제어 장치에 관한 것으로,
상기 냉각팬용 직류 모터 제어 장치는 배터리 전압을 모니터링하는 배터리 모니터링부; 모터 출력 전압을 모니터링하는 모터 출력 모니터링부; ECU(Electric Control Unit)로부터 전송되는 기 설정된 듀티를 가지는 PWM 신호를 수신하고, 상기 배터리 전압을 기반으로 상기 PWM 신호의 듀티를 1차 조정한 후, 상기 모터 출력 전압에 따라 상기 PWM 신호의 듀티를 2차 조정하는 MCU(Micro Control Unit); 및 상기 MCU로부터 출력되는 상기 PWM 신호의 듀티에 따라 상기 배터리 전압을 PWM 출력 전압으로 변환하여 직류 모터에 제공하는 게이트 드라이버를 포함할 수 있다. The present invention relates to a DC motor control device for a cooling fan for improving a PWM output voltage compensation speed,
The DC motor control device for the cooling fan includes a battery monitoring unit for monitoring a battery voltage; Motor output monitoring unit for monitoring the motor output voltage; After receiving a PWM signal having a preset duty transmitted from an ECU (Electric Control Unit) and firstly adjusting the duty cycle of the PWM signal based on the battery voltage, the duty cycle of the PWM signal is determined according to the motor output voltage. Secondary adjusting MCU (Micro Control Unit); and a gate driver converting the battery voltage into a PWM output voltage according to the duty cycle of the PWM signal output from the MCU and supplying the converted PWM output voltage to a DC motor.

Description

냉각팬용 직류 모터 제어 장치{Apparatus for DC motor of cooling fan}DC motor control device for cooling fan {Apparatus for DC motor of cooling fan}

본 발명은 보다 신뢰성 있는 PWM 출력 전압의 보상 동작을 수행함과 동시에 과전류 발생에 따른 직류 모터 보호 동작을 수행할 수 있도록 하는 냉각팬용 직류 모터 제어 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a DC motor control device for a cooling fan capable of performing a more reliable compensation operation of a PWM output voltage and at the same time performing a DC motor protection operation according to an overcurrent occurrence.

일반적으로 냉각팬(Cooling Fan)은 차량의 엔진을 냉각시키는 장치로 냉각팬의 구동에는 모터가 사용되며 모터는 직류 모터를 이용하여 냉각팬을 구동한다. 직류 모터는 AC 모터에 비해 소형으로 고출력 구동이 가능하며, 관성이 작아 응답속도가 빠르고 유지비용이 적게 드는 장점이 있기 때문이다. In general, a cooling fan is a device for cooling the engine of a vehicle, and a motor is used to drive the cooling fan, and the motor drives the cooling fan using a DC motor. This is because DC motors are smaller than AC motors and can drive high power, and have small inertia, so they have a fast response speed and low maintenance costs.

종래의 차량에 장착되는 냉각팬의 구동은 엔진 제어부로부터 전달된 신호가 팬 콘트롤러(Fan Controller)에 입력되면, 듀티(DUTY) 조건에 따른 출력 전압을 MCU(Micro Control Unit)에서 듀티(Duty)를 변조하여 구동단에 출력하는 피드포워드(Feed forward) 방식으로 직류모터의 구동을 제어 하였다.When a signal transmitted from an engine control unit is input to a fan controller, the driving of a cooling fan mounted on a conventional vehicle converts the output voltage according to a duty condition into a duty in a micro control unit (MCU). The driving of the DC motor was controlled by a feed forward method that modulates and outputs it to the driving stage.

이때 고온이나 저온으로 인하여 소자의 특성 변화나 직류 모터의 이상이 발생될 수 있으며 이로 인한 전압 출력이 변경되는 경우 냉각팬의 동작에 문제가 발생될 수 있으며 또한 엔진 시스템의 냉각에 문제가 발생될 수 있다.At this time, due to high or low temperature, a change in the characteristics of the device or an abnormality of the DC motor may occur, and if the voltage output is changed due to this, a problem may occur in the operation of the cooling fan and also in the cooling of the engine system. have.

이에 국내공개특허 제10-2008-0092688호 등에서는 직류모터(DC Motor)의 동작 제어시에 모터단의 전류를 검출하여 출력 전압을 보상하고 과전류의 유입을 차단시켜 일정하고 안정적으로 구동시키는 차량의 냉각팬 모터 제어 장치를 제안한 바 있다. Accordingly, Korean Patent Publication No. 10-2008-0092688, etc. detects the current of the motor stage when controlling the operation of a DC motor, compensates for the output voltage, and cuts off the inflow of overcurrent to drive a vehicle constantly and stably. A cooling fan motor control device has been proposed.

그러나 출력 전압 보상 동작을 수행하는 MCU(Micro Control Unit)는 모터단의 출력 전류를 직접 인가받을 수 없으며, 모터단에 연결된 스위치의 소스단에 연결되어 전류를 정밀하게 파악하도록 하는 저항, 상기 저항에 연결되어 전류를 검출 증폭하여 제공하는 전류센싱부를 거치면서 MCU가 인지 및 프로세싱 가능한 신호 형태로 변환된 후에 MCU에 인가될 수 있다. However, the MCU (Micro Control Unit) performing the output voltage compensation operation cannot directly receive the output current of the motor stage, and is connected to the source terminal of the switch connected to the motor stage to accurately determine the current. It can be applied to the MCU after being converted into a signal form that can be recognized and processed by the MCU while passing through a current sensing unit that is connected to detect and amplify the current and provide the current.

이에 종래의 기술에 따른 MCU의 출력 전압 보상 속도에 소정이 지연이 필연적으로 발생하게 되는 문제가 있다. Accordingly, there is a problem that a predetermined delay inevitably occurs in the output voltage compensation speed of the MCU according to the prior art.

또한 국내공개특허 제10-2008-0092688호에서는 과전류의 유입을 차단하도록 하는 기술만을 제공하도록 하나, 그럼에도 불구하고 과전류가 발생하는 경우 이에 대한 후속 조치를 취할 수 있도록 하는 구성에 대해서는 제안하지 못하고 있다. In addition, Korean Patent Publication No. 10-2008-0092688 provides only a technique for blocking the inflow of overcurrent, but does not suggest a configuration for taking follow-up measures when overcurrent occurs.

국내공개특허 제10-2008-0092688호Korean Patent Publication No. 10-2008-0092688

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 직류 모터의 출력 전압과 배터리 전압을 통해 PWM 출력 전압 보상 동작을 다단 수행함으로써, PWM 출력 전압 보상 속도가 보다 향상될 수 있도록 하는 냉각팬용 직류 모터 제어 장치를 제공하고자 한다. In order to solve the above problems, the present invention is a DC motor for a cooling fan that can further improve the PWM output voltage compensation speed by performing a PWM output voltage compensation operation in multiple stages through the output voltage of the DC motor and the battery voltage. We want to provide a control device.

또한 과전류 발생을 검출하고, 이로부터 직류 모터를 보다 안전하고 효과적으로 보호할 수 있도록 하는 냉각팬용 직류 모터 제어 장치를 제공하고자 한다. Another object of the present invention is to provide a DC motor control device for a cooling fan that detects the occurrence of overcurrent and more safely and effectively protects the DC motor therefrom.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 배터리 전압을 모니터링하는 배터리 전압 모니터링부; 모터 출력 전압 및 전류를 모니터링하는 모터 출력 전류 모니터링부; 상기 배터리 전압과 모터 출력 전류에 따라 PWM 신호의 출력 듀티를 다단 조정하고, 상기 모터 출력 전류가 과전류이면 상기 PWM 신호의 출력을 일시 중지하는 MCU(Micro Control Unit); 및 상기 MCU로부터 출력되는 상기 PWM 신호의 출력 듀티에 따라 상기 배터리 전압을 PWM 출력 전압으로 변환하여 직류 모터에 제공하는 게이트 드라이버를 포함하는 냉각팬용 직류 모터 제어 장치를 제공한다. As a means for solving the above problems, according to an embodiment of the present invention, the battery voltage monitoring unit for monitoring the battery voltage; Motor output current monitoring unit for monitoring the motor output voltage and current; an MCU (Micro Control Unit) which adjusts the output duty of the PWM signal in multiple steps according to the battery voltage and the motor output current, and temporarily suspends the output of the PWM signal when the motor output current is overcurrent; and a gate driver converting the battery voltage into a PWM output voltage according to an output duty of the PWM signal output from the MCU and supplying the converted PWM output voltage to a DC motor.

상기 MCU는 상기 PWM 신호의 출력 중지 횟수가 기 설정된 횟수가 되면, 모터 구속 상태를 사용자 안내하기 위한 진단 신호를 생성 및 출력하는 것을 특징으로 한다. The MCU generates and outputs a diagnostic signal for guiding a user of a motor restraint state when the number of times the output of the PWM signal is stopped reaches a preset number.

상기 MCU는 상기 모터 출력 전류가 기 설정된 시간 이상 동안 정상 상태이면, 상기 PWM 신호의 출력 중지 횟수를 초기화시키는 것을 특징으로 한다.The MCU initializes the number of times the output of the PWM signal is stopped when the motor output current is in a normal state for a predetermined time or more.

본 발명의 냉각팬용 직류 모터 제어 장치에 따르면, 모니터링에 소정의 시간이 소요되는 모터 출력 전압 이외에 빠른 모니터링 속도를 보장하는 배터리 전압을 이용하여 PWM 출력 전압 보상을 다단 수행할 수 있도록 함으로써, PWM 출력 전압 보상 속도가 보다 향상될 수 있도록 하는 냉각팬용 직류 모터 제어 장치를 제공하고자 한다. According to the DC motor control device for a cooling fan of the present invention, PWM output voltage compensation can be performed in multiple stages using a battery voltage that guarantees a fast monitoring speed in addition to the motor output voltage, which requires a predetermined amount of time to monitor, so that the PWM output voltage An object of the present invention is to provide a DC motor control device for a cooling fan that can further improve the compensation speed.

또한 모터 출력 전압을 기반으로 직류 모터의 제조 공정 및 구동 환경의 변수에 따른 PWM 출력 전압 변동을 최소화할 수 있도록 함과 동시에, 배터리 전압을 기반으로 배터리 전압 변동에 따른 PWM 출력 전압 변동도 최소화할 수 있도록 한다. In addition, based on the motor output voltage, it is possible to minimize the PWM output voltage fluctuation according to the DC motor manufacturing process and driving environment variables, and at the same time, based on the battery voltage, the PWM output voltage fluctuation according to the battery voltage fluctuation can also be minimized. let it be

더하여 과전류 발생이 일정 시간 동안 반복적으로 검출되면, 사용자에게 과전류 발생 현황을 시청각적으로 안내함으로써, 사용자가 적절한 후속조치를 신속하게 취할 수 있도록 하는 냉각팬용 직류 모터 제어 장치를 제공하고자 한다. In addition, when overcurrent is repeatedly detected for a certain period of time, it is intended to provide a DC motor control device for a cooling fan that notifies the user of the occurrence of overcurrent audibly and visually so that the user can quickly take appropriate follow-up measures.

도1는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬용 직류 모터 제어 장치를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬용 직류 모터 제어 장치의 MCU의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬용 직류 모터 제어 장치의 PWM 출력 전압 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬용 직류 모터 제어 장치의 PWM 과전류 보호 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬용 직류 모터 제어 장치의 PWM 과전류 검출 기준의 일례를 도시한 도면이다. 1 is a diagram showing a DC motor control device for a cooling fan according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining functions of an MCU of a DC motor control device for a cooling fan according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a method of compensating a PWM output voltage of a DC motor control device for a cooling fan according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a PWM overcurrent protection method of a DC motor control device for a cooling fan according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing an example of a PWM overcurrent detection criterion of a DC motor control device for a cooling fan according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Objects and effects of the present invention, and technical configurations for achieving them will become clear with reference to the embodiments described later in detail in conjunction with the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in a variety of different forms. Only these embodiments are provided to complete the disclosure of the present invention and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention, and the present invention is defined by the scope of the claims. only become Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

도1는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬용 직류 모터 제어 장치를 도시한 도면이다. 1 is a diagram showing a DC motor control device for a cooling fan according to an embodiment of the present invention.

도1을 참고하면, 본 발명의 냉각팬용 직류 모터 제어 장치(100)는 배터리 모니터링부(110), 모터 전류 모니터링부(120), MCU(Micro Control Unit)(130), 게이트 드라이버(140), 스위치(150) 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a DC motor control device 100 for a cooling fan of the present invention includes a battery monitoring unit 110, a motor current monitoring unit 120, a micro control unit (MCU) 130, a gate driver 140, A switch 150 and the like may be included.

ECU(Electric Control Unit)(10)는 엔진 운전을 컨트롤 하며, 엔진 출력의 향상, 연소 소비량의 향상, 주행성능, 배출가스의 제어, 공전속도, 점화시기 등을 정밀 제어하고, 이와 동시에 차량내 각종 센서들과 연동하여 각종회로와 시스템을 가동하고, 자동차의 엔진, 변속기, 현가 장치, 오디오/비디오 등의 컨트롤을 한다.ECU (Electric Control Unit) (10) controls engine operation, improves engine output, improves combustion consumption, driving performance, controls exhaust gas, idle speed, ignition timing, etc. It operates various circuits and systems in conjunction with sensors, and controls the engine, transmission, suspension system, audio/video, etc. of the vehicle.

특히, 본 발명의 ECU(10)는 온도 센서와 같은 각종 차량 센서들과 연동하여 차량 냉각량을 산출하고, 이를 기반으로 미리 설정된 가변의 듀티를 갖는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성하여 직류 모터 제어 장치(100)에 제공할 수 있다. In particular, the ECU 10 of the present invention calculates the vehicle cooling amount in conjunction with various vehicle sensors such as a temperature sensor, and generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal having a preset variable duty based on this, thereby generating a DC motor It can be provided to the control device 100.

본 발명의 직류 모터 제어 장치(100)는 표1과 같은 PWM 신호의 입력 듀티와 PWM 출력 전압간 상관관계 정보를 구비한다. 그리고 PWM 신호의 입력 듀티에 따라 PWM 출력 전압, 즉직류 모터(30)로의 배터리 전압 공급량을 조정함으로써, 직류 모터(30)가 냉각팬을 필요량만큼 회전시키고, 이에 따라 냉각팬이 차량을 적정하게 냉각할 수 있도록 한다. The DC motor control device 100 of the present invention includes correlation information between the input duty of the PWM signal and the PWM output voltage as shown in Table 1. In addition, by adjusting the PWM output voltage, that is, the battery voltage supply amount to the DC motor 30 according to the input duty of the PWM signal, the DC motor 30 rotates the cooling fan by a required amount, and accordingly the cooling fan cools the vehicle appropriately. make it possible

PWM 신호의 입력 듀티Input duty of PWM signal 모터 입력 전압motor input voltage 10%10% 0V(직류 모터 오프) 0V (DC motor off) 30%30% 4.1V±0.65V4.1V±0.65V 60%60% 8.2V±0.65V8.2V±0.65V 70%70% 9.57V±0.65V9.57V±0.65V 90%90% 12.5V 이상12.5V or higher

참고로, 직류 모터(30)의 제조 공정 및 구동 환경의 변수로 인해 직류 모터 제어 장치(100)가 동일한 배터리 전압을 제공하더라고, 실제 직류 모터(30)가 공급받는 전압량이 상이해질 수 있다. For reference, due to variables in the manufacturing process and driving environment of the DC motor 30, even if the DC motor control device 100 provides the same battery voltage, the actual amount of voltage supplied to the DC motor 30 may be different.

이에 본 발명의 직류 모터 제어 장치(100)는 직류 모터(30)의 출력 전압을 파악하고, 모터 입력 전압의 이상 유무와 편차를 판단하여 직류 모터(30)로 공급되는 PWM 출력 전압을 보상하도록 한다. 즉, 모터 출력 전압을 기반으로, 직류 모터(30)에 실제 제공되는 출력 전압을 수시로 보상하도록 한다. Therefore, the DC motor control apparatus 100 of the present invention grasps the output voltage of the DC motor 30, determines whether or not there is an abnormality in the motor input voltage and the deviation, and compensates for the PWM output voltage supplied to the DC motor 30. . That is, based on the motor output voltage, the output voltage actually provided to the DC motor 30 is frequently compensated.

다만, 이와 같은 모터 출력 피드백 방식으로 PWM 출력 전압을 제어하는 경우, 소정의 응답 지연이 발생할 수 있다. 이는 PWM 출력 전압 보상을 수행하는 MCU(130)가 모터 출력 전압을 인지하고, 이에 따른 PWM 출력 전압 보상을 동작을 수행하기 위해서는, 모터 출력 전압을 전압 분배한 후 커패시터를 통해 전압 평활화하고, 평활화된 전압을 디지털 신호 형태로 변환하는 등의 일련의 과정을 거쳐야 하기 때문이다. However, when the PWM output voltage is controlled using such a motor output feedback method, a predetermined response delay may occur. In order for the MCU 130 performing the PWM output voltage compensation to recognize the motor output voltage and perform the corresponding PWM output voltage compensation operation, after voltage dividing the motor output voltage, the voltage is smoothed through a capacitor, and the smoothed This is because it has to go through a series of processes, such as converting voltage into a digital signal form.

이에 본 발명에서는 직류 모터 출력 전압 이외에 배터리 전압 모니터링 결과를 추가적으로 이용하도록 하고, 배터리 전압을 통해서는 PWM 출력 전압 보상을 1차적으로, 모터 출력 전압을 통해서는 PWM 출력 전압 보상을 2차적으로 수행하도록 함으로써, 상기의 응답 지연이 상쇄될 수 있도록 하고, 결과적으로 PWM 출력 전압 보상 속도가 향상될 수 있도록 한다. Therefore, in the present invention, the battery voltage monitoring result is additionally used in addition to the DC motor output voltage, and PWM output voltage compensation is primarily performed through the battery voltage and PWM output voltage compensation is performed secondarily through the motor output voltage. , so that the above response delay can be offset, and as a result, the PWM output voltage compensation speed can be improved.

그리고 모터 출력 전류가 과전류이면 직류 모터로의 전압 공급을 잠시 중단함으로써, 과전류에 의해 직류 모터 및 내부 소자가 손상되는 것을 사전에 방지하도록 해준다. In addition, when the motor output current is overcurrent, the supply of voltage to the DC motor is temporarily stopped, thereby preventing the DC motor and internal components from being damaged by the overcurrent.

또한, 직류 모터로의 전압 공급 중지 횟수가 기 설정된 횟수가 되면, 사용자에게 차량 점검을 요청하는 진단 신호를 생성한 후 ECU(10) 등에 제공함으로써, 사용자가 현재의 차량 상태를 인지하고, 적절한 후속 조치를 취할 수 있도록 한다. In addition, when the number of times the voltage supply to the DC motor is stopped reaches a predetermined number of times, a diagnostic signal requesting the user to inspect the vehicle is generated and provided to the ECU 10, etc. so that the user recognizes the current vehicle state and follows appropriate follow-up. enable action to be taken.

계속하여, 본 발명의 냉각팬용 직류 모터 제어 장치(100)의 구성요소별 기능을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. Subsequently, the function of each component of the DC motor control device 100 for a cooling fan according to the present invention will be described in more detail below.

배터리 모니터링부(110)는 배터리의 +/- 출력 단자 중 하나에 연결된 저항(R)을 구비하고, 이를 통해 직류 모터(30)에 인가되는 전압 일부를 획득하도록 한다. 즉, 직류 모터(30)에 제공되는 배터리 전압을 모니터링하여 MCU(130)에 통보하는 역할을 한다. The battery monitoring unit 110 includes a resistor R connected to one of the +/− output terminals of the battery and obtains a portion of the voltage applied to the DC motor 30 through the resistor R. That is, it serves to monitor the battery voltage provided to the DC motor 30 and notify the MCU 130.

또한, 필요한 경우 배터리 모니터링부(110)는 배터리의 +/- 출력 단자 중 하나와 저항(R) 사이에 배치되는 역접속 보호용 다이오드를 추가 구비함으로써, 배터리와 MCU(130)의 역접속이 사전에 방지될 수 있도록 한다. 이때, 역접속 보호용 다이오드의 접속 방향은 배터리의 출력 단자에 따라 변화될 수 있음은 물론 당연할 것이다. In addition, if necessary, the battery monitoring unit 110 further includes a reverse connection protection diode disposed between one of the +/- output terminals of the battery and the resistor R, so that reverse connection between the battery and the MCU 130 is prevented in advance. so that it can be prevented. At this time, it will be natural that the connection direction of the diode for reverse connection protection can be changed according to the output terminal of the battery.

모터 출력 모니터링부(120)는 직류 모터(30)의 +/- 출력 단자 중 하나, 또는 스위치(150)의 소스 단자에 연결된 전압 분배부(121)와 전압 평활부(122)를 구비하고, 이를 통해 모터 출력 전압 및 전류를 모니터링하여 MCU(130)에 통보하도록 한다. The motor output monitoring unit 120 includes a voltage distribution unit 121 and a voltage smoothing unit 122 connected to one of the +/- output terminals of the DC motor 30 or to the source terminal of the switch 150, which Through this, the motor output voltage and current are monitored and notified to the MCU 130.

이를 위해, 전압 분배부(121)는 스위치(150)의 소스 단자(또는 직류 모터(30)의 + 출력 단자, 또는 직류 모터(30)의 - 출력 단자)와 MCU(130) 사이에 연결된 제1 저항(R1)과, MCU(130)와 접지 사이에 연결된 제2 저항(R2)을 구비하고, 이들을 통해 직류 모터(30)의 출력 전압을 "R2/R1+R2" 만큼 분압하도록 한다. To this end, the voltage divider 121 is a first connected between the source terminal of the switch 150 (or the + output terminal of the DC motor 30, or the - output terminal of the DC motor 30) and the MCU (130). A resistor R1 and a second resistor R2 connected between the MCU 130 and the ground are provided, and the output voltage of the DC motor 30 is divided by “R2/R1+R2” through them.

전압 평활화부(122)는 제1 및 제2 저항의 접점과 접지 사이에 연결된 캐패시터(C)를 구비하고, 이를 통해 전압 분배부(121)를 통해 분압된 전압을 평활화한 후 MCU(130)에 인가하도록 한다. The voltage smoothing unit 122 includes a capacitor (C) connected between the contact point of the first and second resistors and the ground, and smoothes the voltage divided through the voltage dividing unit 121 through the capacitor, and then transmits the signal to the MCU 130. to authorize

MCU(130)는 제1 ADC(131), 제2 ADC(132), 입력 듀티 추출부(133) 및 출력 전압 조정부(134) 및 과전류 보호부(135) 등을 포함할 수 있다. The MCU 130 may include a first ADC 131 , a second ADC 132 , an input duty extraction unit 133 , an output voltage adjusting unit 134 , an overcurrent protection unit 135 , and the like.

제1 ADC(131)는 배터리 모니터링부(110)의 출력 전압을 아날로그-디지털 변환하여 출력하고, 제2 ADC(132)는 모터 전류 모니터링부(120)의 출력 전압을 아날로그-디지털 변환하여 출력하도록 한다. The first ADC 131 analog-digital converts the output voltage of the battery monitoring unit 110 and outputs it, and the second ADC 132 analog-digital converts the output voltage of the motor current monitoring unit 120 and outputs it. do.

입력 듀티 추출부(133)는 내부 타이머를 구비하고, 이를 통해 PWM의 펄스폭을 카운트하여 PWM 신호의 입력 듀티를 추출한다. The input duty extractor 133 includes an internal timer, and counts the pulse width of PWM through the internal timer to extract the input duty of the PWM signal.

출력 전압 조정부(134)는 앞서 설명된 표1의 PWM 신호의 입력 듀티와 PWM 출력 전압간 상관관계 정보를 구비하고, 이를 기반으로 ECU(10)로부터 전송된 PWM 신호의 입력 듀티에 대응되는 PWM 출력 전압을 파악하도록 한다. 그리고 모터 출력 전압을 피드백받는 데에 소정의 시간이 걸림을 고려하여, PWM 출력 전압과 배터리 전압간의 전압차를 기반으로 PWM 신호의 입력 듀티를 우선적으로 조정하도록 한다. 그리고 소정의 시간이 경과하여 모터 출력 전압이 피드백되면, 이를 해당 시점에서의 배터리 전압과 비교 분석하고, 배터리 전압과 모터 출력 전압간 전압차를 기반으로 PWM 신호의 입력 듀티를 2차 조정하는 방식으로, PWM 출력 전압 보상 동작을 수행하도록 한다. The output voltage adjusting unit 134 has correlation information between the input duty of the PWM signal and the PWM output voltage of Table 1 described above, and based on this, the PWM output corresponding to the input duty of the PWM signal transmitted from the ECU 10 to figure out the voltage. Also, considering that it takes a predetermined time to receive feedback of the motor output voltage, the input duty of the PWM signal is preferentially adjusted based on the voltage difference between the PWM output voltage and the battery voltage. And when the motor output voltage is fed back after a predetermined time, it is compared and analyzed with the battery voltage at that time, and the input duty of the PWM signal is secondarily adjusted based on the voltage difference between the battery voltage and the motor output voltage. , PWM output voltage compensation operation is performed.

또한, 본 발명의 모터 제어부(134)는 도2와 같은 과전압 보호 기능을 추가적으로 수행할 수 있다. 즉, 배터리 전압이 이하의 표2에서와 같이 배터리 전압이 기 설정된 정상 동작 전압 범위를 벗어나는 경우에는 상기 직류 모터를 동작 정지시키되, 다시 정상 동작 전압범위로 복귀되는 경우에는 상기 직류 모터를 다시 정상 동작시키도록 하는 과전압 보호 기능도 추가적으로 수행할 수 있다. In addition, the motor controller 134 of the present invention may additionally perform an overvoltage protection function as shown in FIG. 2 . That is, as shown in Table 2 below, when the battery voltage is out of the preset normal operating voltage range, the DC motor is stopped, but when it returns to the normal operating voltage range, the DC motor is normally operated again. An over-voltage protection function to enable it can be additionally performed.

배터리 전압(V)Battery voltage (V) 상태situation V ≤ 7.5(±0.5V)V ≤ 7.5 (±0.5V) VOLTAGE ERROR(모터 정지)VOLTAGE ERROR 7.5 < V < 8.0 (±0.5V)7.5 < V < 8.0 (±0.5V) HYSTERESIS (모터 이전 상태 유지)(*1)HYSTERESIS (Maintain previous state of motor)(*1) 8.0 < V < 16.5 (±0.5V)8.0 < V < 16.5 (±0.5V) 정상 동작Normal operation 16.5 < V < 17.0 (±0.5V)16.5 < V < 17.0 (±0.5V) HYSTERESIS (모터 이전 상태 유지)(*1)HYSTERESIS (Maintain previous state of motor)(*1) V ≥ 17.0 (±0.5V)V ≥ 17.0 (±0.5V) VOLTAGE ERROR(정지)VOLTAGE ERROR

과전류 보호부(135)는 제2 ADC(132)의 출력을 기 설정된 과전류 검출값과 비교하여 과전류 발생 여부를 확인한 후, 과전류 발생 확인시에는 게이트 드라이버(140)에 이를 통보하여 게이트 드라이버(140)가 직류 모터로의 전압 공급 동작을 일시 중지하도록 한다. The overcurrent protection unit 135 compares the output of the second ADC 132 with a preset overcurrent detection value to check whether an overcurrent has occurred, and then notifies the gate driver 140 of the occurrence of overcurrent to the gate driver 140 causes the voltage supply operation to the DC motor to be temporarily suspended.

과전류 보호부(135)는 직류 모터로의 전압 공급 중지 횟수 즉, PWM 신호 출력 중지 횟수를 카운팅하고, 직류 모터로의 전압 공급 중지 횟수가 기 설정된 횟수가 되면, 사용자에게 차량 점검을 요청하는 진단 신호를 생성하여 ECU(10) 등에 제공하도록 한다. 즉, 일정 기간내에 직류 모터로의 전압 공급 동작이 반복적으로 수행되면, 사용자가 현재의 차량 상태를 시청각적으로 인지하고, 적절한 후속 조치를 취할 수 있도록 한다. The overcurrent protection unit 135 counts the number of times the voltage supply to the DC motor is stopped, that is, the number of times the PWM signal output is stopped, and when the number of times the voltage supply to the DC motor is stopped reaches a predetermined number, a diagnostic signal requesting the user to check the vehicle is generated and provided to the ECU 10 or the like. That is, if the voltage supply operation to the DC motor is repeatedly performed within a certain period of time, the user can visually and audibly recognize the current vehicle state and take appropriate follow-up measures.

게이트 드라이버(140)는 MCU(130)에 의해 다단 조정된 PWM 신호의 출력 듀티에 따라 스위치(150)의 턴온 또는 턴오프시켜, 목표하는 전압값을 가지는 배터리 전압이 직류 모터(30)에 인가되도록 한다. The gate driver 140 turns on or turns off the switch 150 according to the output duty of the PWM signal adjusted in multiple stages by the MCU 130 so that the battery voltage having a target voltage value is applied to the DC motor 30. do.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬용 직류 모터 제어 장치의 PWM 출력 전압 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram for explaining a method of compensating a PWM output voltage of a DC motor control device for a cooling fan according to an embodiment of the present invention.

먼저, ECU(10)는 상위 제어장치가 요청한 냉각량에 비례하는 입력 듀티를 가지는 PWM 신호를 생성하여 출력하면, 직류 모터 제어 장치(100)내 입력 듀티 추출부(133)를 PWM 신호를 수신 및 분석하여 PWM 신호의 입력 듀티를 추출하도록 하도록 한다(S11).First, when the ECU 10 generates and outputs a PWM signal having an input duty proportional to the cooling amount requested by the upper control device, the input duty extractor 133 in the DC motor control device 100 receives and outputs the PWM signal. Analyze and extract the input duty of the PWM signal (S11).

그러면, 직류 모터 제어 장치(100)내 출력 전압 보상부(134)는 기 설정된 PWM 신호의 입력 듀티와 PWM 출력 전압간 상관관계 정보를 기반으로 PWM 신호의 입력 듀티를 분석하여 PWM 출력 전압을 파악하도록 한다(S12). Then, the output voltage compensator 134 in the DC motor control device 100 analyzes the input duty of the PWM signal based on the correlation information between the preset input duty of the PWM signal and the PWM output voltage to determine the PWM output voltage. Do (S12).

그리고 출력 전압 보상부(134)는 배터리 모니터링부(110)를 통해 배터리 전압을 모니터링한 후 단계 S12를 통해 파악된 PWM 출력 전압을 비교하여, 배터리 전압과 PWM 출력 전압간 전압차를 파악하도록 한다(S13). In addition, the output voltage compensator 134 monitors the battery voltage through the battery monitoring unit 110 and compares the PWM output voltage identified through step S12 to determine the voltage difference between the battery voltage and the PWM output voltage ( S13).

그리고 배터리 전압과 PWM 출력 전압간 전압차를 고려하여 PWM 신호의 출력 듀티를 1차 보상하도록 한다. 즉, PWM 출력 전압이 배터리 전압보다 큰 경우에는 PWM 신호의 입력 듀티를 증가시키고, 작은 경우에는 PWM 신호의 출력 듀티를 감소시키고, 동일한 경우에는 PWM 신호의 출력 듀티를 그대로 유지시키는 방식으로 PWM 신호의 출력 듀티를 조정하도록 한다(S14). 그러면 게이트 드라이버(140)는 PWM 신호의 출력 듀티에 응답하여 배터리 전압을 기 설정된 전압값을 가지는 PWM 출력 전압으로 변환하여 제공하고, 직류 모터(30)가 이에 응답하여 PWM 출력 전압을 기반으로 냉각 팬을 회전시키기 시작한다. In addition, the output duty of the PWM signal is primarily compensated in consideration of the voltage difference between the battery voltage and the PWM output voltage. That is, when the PWM output voltage is greater than the battery voltage, the input duty of the PWM signal is increased; when it is less, the output duty of the PWM signal is decreased; Adjust the output duty (S14). Then, the gate driver 140 converts the battery voltage into a PWM output voltage having a preset voltage value in response to the output duty of the PWM signal and provides the converted PWM output voltage, and the DC motor 30 responds to the converted PWM output voltage and provides the cooling fan based on the PWM output voltage. start to rotate

그리고 직류 모터(30)가 구동됨에 따라 직류 모터(30)의 여분 전류가 직류 모터(30) 및 스위치(150)를 거쳐 접지로 흐르기 시작하면, 모터 출력 모니터링부(120)는 이로부터 모터 출력 전압을 검출하여 MCU(130)에 통보하도록 한다(S15).When the DC motor 30 is driven and the extra current of the DC motor 30 starts flowing to the ground via the DC motor 30 and the switch 150, the motor output monitoring unit 120 determines the motor output voltage therefrom. is detected and notified to the MCU 130 (S15).

그러면, 출력 전압 보상부(134)는 단계 S15를 통해 통보받은 모터 출력 전압을 배터리 전압과 비교하고, 모터 출력 전압과 배터리 전압간의 차이를 기반으로 PWM 신호의 출력 듀티를 2차 보상하도록 한다(S16). Then, the output voltage compensator 134 compares the motor output voltage notified through step S15 with the battery voltage, and secondarily compensates the output duty of the PWM signal based on the difference between the motor output voltage and the battery voltage (S16 ).

이와 같이, 본 발명에서는 모터 출력 모니터링에 소요되는 시간이 상대적으로 많이 걸림을 고려하여, 모터 출력 전압에 기반한 PWM 출력 전압 보상 동작 이전에 배터리 전압에 기반한 PWM 출력 전압 보상이 우선적으로 수행되도록 함을 알 수 있다. As such, in the present invention, considering the relatively long time required for motor output monitoring, it can be seen that the PWM output voltage compensation based on the battery voltage is preferentially performed before the PWM output voltage compensation operation based on the motor output voltage. can

도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각팬용 직류 모터 제어 장치의 PWM 과전류 보호 방법을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for explaining a PWM overcurrent protection method of a DC motor control device for a cooling fan according to an embodiment of the present invention.

먼저, 직류 모터 제어 장치(100)내 과전류 보호부(135)는 모터 출력 모니터링부(120)를 파악된 모터 출력 전류를 파악하고, 이를 사전에 설정된 구속 기준값과 비교하여 과전류 발생 여부를 확인하도록 한다(S21). 이때, 구속 기준값은 도5에 도시된 바와 같이 모터 출력 전압에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 모터 출력 전압에 비례하여 과전류 판단용 기준값이 증가될 수 있다. First, the overcurrent protection unit 135 in the DC motor control device 100 detects the motor output current determined by the motor output monitoring unit 120, and compares it with a previously set constraint reference value to check whether overcurrent occurs. (S21). In this case, the constraint reference value may vary according to the motor output voltage as shown in FIG. 5, and for example, the reference value for overcurrent determination may be increased in proportion to the motor output voltage.

단계 S21을 통해 과전류 발생이 확인되면, 과전류 보호부(135)는 PWM 신호의 출력을 중지하는 락킹 신호를 발생하여 제1 시간(예를 들어, 15초) 동안 게이트 드라이버(140)에 제공함으로써, 직류 모터(30)로의 PWM 전압 공급이 일시 중지되도록 한다(S22). When the occurrence of overcurrent is confirmed through step S21, the overcurrent protection unit 135 generates a locking signal for stopping the output of the PWM signal and provides it to the gate driver 140 for a first time (eg, 15 seconds), The PWM voltage supply to the DC motor 30 is temporarily stopped (S22).

그리고 직류 모터로의 전압 공급 중지 횟수(LOCK)가 사전에 설정된 기준 횟수(예를 들어, 3) 이상인지를 확인한 후(S23), 그렇지 않으면 직류 모터로의 전압 공급 중지 횟수(LOCK)를 1회 추가한 후 다시 단계 S21로 재진입하도록 한다(S24). After checking whether the number of times the voltage supply to the DC motor is stopped (LOCK) is equal to or greater than the preset reference number (for example, 3) (S23), if not, the number of times the voltage supply to the DC motor is stopped (LOCK) is set once. After adding, re-enter step S21 (S24).

단계 S3의 확인 결과, 직류 모터로의 전압 공급 중지 횟수(LOCK)가 사전에 설정된 기준 횟수(예를 들어, 3)이면, 진단 신호를 발생하여 제2 시간(예를 들어, 10초) 동안 ECU (10) 등을 출력함으로써, 사용자가 현재 직류 모터에 반복적으로 과전류가 흐름을 시청각적으로 인지할 수 있도록 한다(S25). As a result of checking in step S3, if the number of times LOCK of voltage supply to the DC motor is stopped is a preset reference number (eg, 3), a diagnostic signal is generated and the ECU for a second time (eg, 10 seconds) (10), etc., so that the user can visually and audibly recognize the current overcurrent flowing repeatedly in the current DC motor (S25).

한편, 과전류가 제3 시간(예를 들어, 40초) 이상 발생하지 않으면(S26) 이전에 카운팅된 직류 모터로의 전압 공급 중지 횟수(LOCK)을 초기화하도록 한다(S27). On the other hand, if the overcurrent does not occur for more than the third time (eg, 40 seconds) (S26), the previously counted voltage supply stop count (LOCK) to the DC motor is initialized (S27).

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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (3)

배터리 전압을 모니터링하는 배터리 전압 모니터링부;
모터 출력 전압 및 전류를 모니터링하는 모터 출력 전류 모니터링부;
상기 배터리 전압과 모터 출력 전류에 따라 PWM 신호의 출력 듀티를 다단 조정하고, 상기 모터 출력 전류가 과전류이면 상기 PWM 신호의 출력을 일시 중지하는 MCU(Micro Control Unit); 및
상기 MCU로부터 출력되는 상기 PWM 신호의 출력 듀티에 따라 상기 배터리 전압을 PWM 출력 전압으로 변환하여 직류 모터에 제공하는 게이트 드라이버를 포함하며,
상기 MCU는
기 설정된 PWM 신호의 입력 듀티와 PWM 출력 전압간 상관관계 정보를 기반으로 상기 PWM 신호의 입력 듀티를 분석하여 PWM 출력 전압을 파악하고, 상기 PWM 출력 전압과 상기 배터리 전압간의 전압차를 기반으로 상기 PWM 신호의 입력 듀티를 1차 조정하고, 상기 배터리 전압과 상기 모터 출력 전압간의 전압차를 기반으로 상기 PWM 신호의 입력 듀티를 2차 조정하는 것을 특징으로 하는 냉각팬용 직류 모터 제어 장치. Battery voltage monitoring unit for monitoring the battery voltage;
Motor output current monitoring unit for monitoring the motor output voltage and current;
an MCU (Micro Control Unit) which adjusts the output duty of the PWM signal in multiple steps according to the battery voltage and the motor output current, and temporarily suspends the output of the PWM signal when the motor output current is overcurrent; and
A gate driver converting the battery voltage into a PWM output voltage according to an output duty of the PWM signal output from the MCU and providing the converted PWM output voltage to a DC motor;
The MCU is
The input duty of the PWM signal is analyzed based on the correlation information between the input duty of the PWM signal and the PWM output voltage to determine the PWM output voltage, and the PWM output voltage is determined based on the voltage difference between the PWM output voltage and the battery voltage. The DC motor control device for a cooling fan, characterized in that the first adjustment of the input duty of the signal and the second adjustment of the input duty of the PWM signal based on the voltage difference between the battery voltage and the motor output voltage. 제1항에 있어서, 상기 MCU는
상기 PWM 신호의 출력 중지 횟수가 기 설정된 횟수가 되면, 모터 구속 상태를 사용자 안내하기 위한 진단 신호를 생성 및 출력하는 것을 특징으로 하는 냉각팬용 직류 모터 제어 장치. The method of claim 1, wherein the MCU
A DC motor control device for a cooling fan, characterized in that generating and outputting a diagnostic signal for guiding a user of a motor restraint state when the number of times the output of the PWM signal is stopped reaches a preset number. 제1항에 있어서, 상기 MCU는
상기 모터 출력 전류가 기 설정된 시간 이상 동안 정상 상태이면, 상기 PWM 신호의 출력 중지 횟수를 초기화시키는 것을 특징으로 하는 냉각팬용 직류 모터 제어 장치. The method of claim 1, wherein the MCU
If the motor output current is in a normal state for a predetermined time or more, the DC motor control device for a cooling fan, characterized in that to initialize the number of times the output of the PWM signal is stopped.
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