KR102539784B1 - 차량 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예는 모터의 복수 개의 상에 각각 연결된 복수 개의 스위칭 소자를 포함하는 모터 스위칭부; 상기 복수 개의 스위칭 소자를 제어하는 모터 제어 신호를 상기 모터 스위칭부로 송신하는 모터 제어부; 상기 모터 제어부와 복수 개의 라인에 의해 연결된 제어부; 및 상기 복수 개의 라인 상에 각각 배치되는 복수 개의 출력 조절 소자;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 라인으로 상기 모터 제어 신호를 결정하는 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호 중 어느 하나를 제공하는 신호 발생부; 상기 신호 발생부로 상기 복수 개의 라인 중 적어도 하나의 라인에 플로팅 신호를 제공하고 나머지 라인에 동일한 펄스 신호를 제공하는 조절부; 상기 복수 개의 라인을 통해 상기 모터 제어부로 제공되는 출력 신호를 감지하는 감지부; 및 상기 복수 개의 라인의 상기 출력 신호가 동일한지에 따라 상기 출력 조절 소자의 이상을 판단하는 판단부;를 포함하는 차량 제어 장치를 개시한다.

Description

차량 제어 장치{VEHICLE CONTROL APPARATUS}
본 발명의 실시예는 차량 제어 장치에 관한 것이다.
모터의 회전축은　액츄에이터와 연결되어 구동력을 전달한다. 이때,　액츄에이터의 특성에 따라 모터와　액츄에이터는 일체로 제작될 수 있다. 예를 들어, 동일한 하우징에 모터와　액츄에이터를 같이 구현하거나 튜브 형태의 로터를 이용하여　액츄에이터의 구동축과 모터의 회전축이 일체화 되도록 형성할 수 있다. 그리고,　액츄에이터의 상태에 따라 모터를 제어하는 제어유닛이 마련될 수 있다.
종래, 액츄에이터는 인풋 샤프트 센서(Input Shaft Sensor)의 출력이 전류 상태로 제공되며, 전류 신호의 펄스 폭을 기준으로 모터의 상태를 판단하였으나, 센서의 단선 여부에 대한 정보는 제공되지 않는다는 문제점이 있다.
또한, 배터리로부터 제공되는 전압으로 모터가 동작을 수행하며, 모터의 브레이크 동작을 수행할 수 있다. 다만, 브레이크 동작이 수행되지 않는 경우 프리휠링이 발생하는 한계가 존재한다. 또한, 브레이크 동작이 수행되는지 여부에 대한 검사가 어려운 문제가 존재한다.
한편, 종래에는 단일 온도 센서를 통해 모터의 온도를 측정하며, 온도 센서의 불량 여부 및 잠재적 결함에 따른 고장률에 대한 신뢰성을 확보하지 못하는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 모터의 전류 신호를 이용하여 모터의 주파수 신호와 전압 레벨을 동시에 감지할 수 있는 차량 제어 장치를 제공하는데 있다.
또한, 실시예는 차량의 클러치 액추에이터를 제어하는 차량 제어 장치를 제공한다.
또한, 프리 휠링을 방지하는 차량 제어 장치를 제공한다. 실시예에 따르면, 출력 조절 소자의 이상을 감지하는 차량 제어 장치를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 온도와 관련된 안전 목표를 만족하기 위해 온도 센서를 추가하지 않고 기존 회로를 이용하여 온도 비교 세이프티 메커니즘을 구현하는 차량 제어 장치를 제공한다.
또한, 복수 채널을 통해 획득한 온도를 비교하여 고장 진단 커버리지를 높일 수 있으며, 이로 인해 할당된 ASIL(Automotive Safety Integrity Level) 내에서 단일점 결함 및 잠재 결함의 고장률을 낮추는 차량 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 모터에 배치되는 전류 센서로부터 입력되는 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 전류-전압 변환부; 비교기를 포함하며, 변환된 전압 신호를 주파수 신호로 변환하는 주파수 신호 변환부; 변환된 주파수 신호를 강압하는 전압 분배부; 강압된 주파수 신호를 제어부의 제1 포트로 출력하는 제1 출력부 및 변환된 전압 신호를 상기 제어부의 제2 포트로 출력하는 제2 출력부를 포함하는 인터페이스 모듈을 제공한다.
상기 비교기는 변환된 전압 신호와 기 설정된 기준 신호를 비교하여 하이 또는 로우 신호를 출력할 수 있다.
변환된 전압 신호의 노이즈를 필터링하는 필터링부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 필터링부의 출력단에 배치되며, 서지 전압으로부터 회로를 보호하기 위한 클램핑 소자를 포함하는 보호부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제어부; 및 모터에 배치된 전류 센서로부터 입력되는 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 전류-전압 변환부; 비교기를 포함하며, 변환된 전압 신호를 주파수 신호로 변환하는 주파수 신호 변환부; 변환된 주파수 신호를 강압하는 전압 분배부; 강압된 주파수 신호를 상기 제어부의 주파수 포트로 출력하는 제1 출력부 및 변환된 전압 신호를 상기 제어부의 AD포트로 출력하는 제2 출력부를 포함하는 인터페이스 모듈;을 포함하는 차량 제어 장치를 제공한다.
상기 제어부는 상기 주파수 포트로 입력된 주파수 신호를 이용하여 모터의 회전 수를 감지하고, 상기 AD포트로 입력된 전압 신호를 이용하여 상기 모터의 전압 레벨을 감지할 수 있다.
상기 제어부는 상기 AD포트로 입력된 전압 신호를 이용하여 상기 IPS센서의 단선 여부를 감지할 수 있다.
상기 비교기는 변환된 전압 신호와 기 설정된 기준 신호를 비교하여 하이 또는 로우 신호를 출력할 수 있다.
상기 인터페이스 모듈은 변환된 전압 신호의 노이즈를 필터링하는 필터링부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 인터페이스 모듈은 변환된 전압 신호의 노이즈를 필터링하는 필터링부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
실시예에 따른 차량 제어 장치는 모터의 복수 개의 상에 각각 연결된 복수 개의 스위칭 소자를 포함하는 모터 스위칭부; 상기 복수 개의 스위칭 소자를 제어하는 모터 제어 신호를 상기 모터 스위칭부로 송신하는 모터 제어부; 상기 모터 제어부와 복수 개의 라인에 의해 연결된 제어부; 및 상기 복수 개의 라인 상에 각각 배치되는 복수 개의 출력 조절 소자;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 라인으로 상기 모터 제어 신호를 결정하는 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호 중 어느 하나를 제공하는 신호 발생부; 상기 신호 발생부로 상기 복수 개의 라인 중 적어도 하나의 라인에 플로팅 신호를 제공하고 나머지 라인에 동일한 펄스 신호를 제공하는 조절부; 상기 복수 개의 라인을 통해 상기 모터 제어부로 제공되는 출력 신호를 감지하는 감지부; 및 상기 복수 개의 라인의 상기 출력 신호가 동일한지에 따라 상기 출력 조절 소자의 이상을 판단하는 판단부;를 포함한다.
상기 제1 펄스 신호는 로우 신호이고, 상기 제2 펄스 신호는 하이 신호이고, 상기 출력 조절 소자는 풀업 소자일 수 있다.
상기 신호 발생부는 상기 나머지 라인에 상기 제1 펄스 신호를 제공하고, 상기 판단부는 상기 출력 신호 중가 모두 동일한 경우 상기 선택된 하나의 라인에 배치된 출력 조절 소자를 고장으로 판단할 수 있다.
상기 복수 개의 스위칭 소자는 상기 모터에 제1 전압 레벨을 제공하는 제1 스위칭 소자; 상기 모터에 제2 전압 레벨을 제공하는 제2 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
상기 출력 조절 소자는, 상기 제1 스위칭 소자와 연결된 전원 공급 라인 및 상기 제2 스위칭 소자와 연결된 전원 공급 라인 중 어느 하나에 배치될 수 있다.
상기 제1 전압 레벨은 상기 제2 전압 레벨보다 높을 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자는 상기 모터의 각 상에 연결되고, 상기 제2 스위칭 소자는 상기 모터의 각 상에 연결될 수 있다.
실시예에 따른 차량은 배터리; 상기 배터리로부터 전원을 공급 받는 차량 제어 장치; 및 상기 차량 제어 장치로부터 출력을 제공받는 모터;를 포함하고, 상기 차량 제어 장치는, 모터의 복수 개의 상에 각각 연결된 복수 개의 스위칭 소자를 포함하는 모터 스위칭부; 상기 복수 개의 스위칭 소자를 제어하는 모터 제어 신호를 상기 모터 스위칭부로 송신하는 모터 제어부; 상기 모터 제어부와 복수 개의 라인에 의해 연결된 제어부; 및 상기 복수 개의 라인 상에 각각 배치되는 복수 개의 출력 조절 소자;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 복수 개의 라인으로 상기 모터 제어 신호를 결정하는 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호 중 어느 하나를 제공하는 신호 발생부; 상기 신호 발생부로 상기 복수 개의 라인 중 적어도 하나의 라인에 플로팅 신호를 제공하고 나머지 라인에 동일한 펄스 신호를 제공하는 조절부; 상기 복수 개의 라인을 통해 상기 모터 제어부로 제공되는 출력 신호를 감지하는 감지부; 및 상기 복수 개의 라인의 상기 출력 신호가 동일한지에 따라 상기 출력 조절 소자의 이상을 판단하는 판단부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 장치는 모터의 온도를 측정하여 제1 온도 값을 출력하는 온도 센서, 상기 제1 온도 값을 전달받는 제어부(224) 및 배터리 전압 또는 시동 전압을 입력받아 제1 전압을 출력하는 전압 조정 유닛을 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 전압을 기초로 제2 온도 값을 연산하며, 상기 제1 온도 값과 상기 제2 온도 값 차이가 제3 온도 값 이상이면 상기 온도 센서가 불량인 것으로 판단한다.
상기 제어부는 상기 제1 온도 값이 미리 설정된 임계 온도를 초과하면, 상기 모터를 정지할 수 있다.
상기 온도 센서가 불량인 경우, 상기 제어부는 상기 제2 온도 값이 미리 설정된 임계 온도를 초과하면, 상기 모터를 정지할 수 있다.
상기 전압 조정 유닛은 LDO(Low Drop Out Regulator)일 수 있다.
상기 제어부는 다음의 [수식 1]을 통해, 상기 제2 온도 값을 연산할 수 있다.
[수식 1]
Figure 112018065931951-pat00001
(여기서, Tj2는 제2 온도 값, Vref는 LDO 기준 전압 값, V1은 제1 전압 값, 는 온도 변화에 따른 전압 강하 변화 기울기, VdropA는 A 온도에서의 감압 값, VdropB는 B 온도에서의 감압 값, TjA는 A 온도 값 및 TjB는 B 온도 값을 나타낸다.)
상기 LDO는 전력 관리 집적 회로(Power Management IC, PMIC) 외에 배치될 수 있다.
상기 LDO는 전력 관리 집적 회로(Power Management IC, PMIC) 내에 배치될 수 있다.
상기 전압 조정 유닛은 전력 관리 집적 회로에서 출력되는 전압을 분배하는 전압 분배 회로를 포함하고, 전압 분배 회로에는 전압 분배 저항 및 서미스터가 배치될 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1 온도 값과 상기 서미스터로 측정된 제2 온도 값 차이가 제3 온도 값 이상이면 상기 온도 센서가 불량인 것으로 판단할 수 있다.
상기 서미스터는 NTC 서미스터일 수 있다.
본 발명인 차량 제어 장치는 IPS에서 감지한 전류 신호를 이용하여 모터의 회전 속도, 회전 방향을 감지할 수 있으며, IPS의 단선 여부를 감지할 수 있다.
또한, 차량의 클러치 액추에이터를 제어하는 차량 제어 장치를 구현할 수 있다.
또한, 프리 휠링을 방지하는 차량 제어 장치를 제작할 수 있다.
또한, 출력 조절 소자의 이상을 감지하는 차량 제어 장치를 제작할 수 있다.
또한, 실시예에 따르면, 온도와 관련된 안전 목표를 만족하기 위해 온도 센서를 추가하지 않고 기존 회로를 이용하여 온도 비교 세이프티 메커니즘을 구현할 수 있다.
또한, 복수 채널을 통해 획득한 온도를 비교하여 고장 진단 커버리지를 높일 수 있으며, 이로 인해 할당된 ASIL(Automotive Safety Integrity Level) 내에서 단일점 결함 및 잠재 결함의 고장률을 낮출 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 차량 제어 장치, 배터리 및 모터를 도시한 개념도이고,
도 2는 실시예에 따른 차량 제어 장치의 개념도이고,
도 3은 실시예에 따른 인터페이스 모듈의 구성블록도이고,
도 4는 실시예에 따른 인터페이스 모듈의 회로 구성도이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 그래프이고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인터페이스 모듈의 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 7은 실시예에 따른 제어부의 블록도이고,
도 8 내지 도 10는 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어를 설명하는 도면이고,
도 11은 다른 실시예에 다른 차량 제어 장치의 제어를 설명하는 도면이고,
도 12는 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어 방법을 설명하는 순서도이고,
도 13은 또 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어 방법을 설명하는 순서도이고,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 장치에서 온도 비교를 위한 구성들의 연결 관계를 개략적으로 나타낸 블럭도이고,
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 장치의 LDO에서 온도 변화와 전압 강하 변화의 상관 관계를 나타내는 그래프이고,
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치에서 온도 비교를 위한 구성들의 연결 관계를 개략적으로 나타낸 블럭도이고,
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 장치를 이용한 차량 제어 방법을 순차적으로 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 본 발명은 클러치 액추에이터에 적용되는 것으로, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분을 먼저 설명한다. 다만, 이러한 설명은 다양한 변형이 예상되며, 특정 설명에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.
본 발명의 실시예에 따른 클러치 액추에이터는 모터(이하 도 1에서 (10)에 해당), 커버, 피스톤, 리드스크류을 포함할 수 있다.(이외 각 구성요소는 미도시됨) 모터가 작동하면, 리드스크류가 회전할 수 있다. 그리고 리드스크류가 회전함에 따라 피스톤은 직선 이동할 수 있다. 커버 내측에는 유체의 수용공간이 배치될 수 있으며, 피스톤은 수용공간에 위치할 수 있다. 여기서, 클러치 액추에이터는 차량 내에 장착되어 구동될 수 있으며, 이러한 종류에 한정되는 것이 아니라 구동력을 요하는 다양한 구동 장치에 적용될 수 있다.
모터는 하우징, 차량 제어 장치, 스테이터 조립체, 로터와, 회전축과, 외부 센서 연결부를 포함할 수 있다.
하우징은 원통 형상으로 형성되어 내부에 스테이터 조립체와 로터등이 장착될 수 있는 공간을 포함할 수 있다. 하우징은 커버와 체결될 수 있다. 이때, 하우징의 형상이나 재질은 다양하게 변형될 수 있으나 차량에 장착되는 특성상 고온에서도 잘 견딜 수 있는 금속재질이 선택될 수 있다. 예를 들어, 하우징의 일부 즉, 액추에이터가 연결되는 하우징의 전면 측이 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 또는 하우징 전체가 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
하우징의 전면 측에는 액추에이터가 결합되며, 하우징의 후면 측에는 클러치 액추에이터의 차량 제어 장치가 결합될 수 있다. 그리고, 하우징 후면측에는 외부 센서 연결부 가 탈착 가능하게 삽입되는 장착슬롯이 배치될 수 있다.
하우징의 중심에는 회전축이 위치하며 리드스크류가 연결되는 공간을 형성하는 중심홀이 마련되며, 장착슬롯은 이 중심홀의 아래쪽에 형성될 수 있다.
차량 제어 장치는 외부 센서 연결부에서 전송 받은 액추에이터의 상태와 외부 구동신호에 기초하여 모터의 구동을 제어한다. 이러한 클러치 액추에이터의 차량 제어 장치는 하우징의 후방에 배치되어 하우징의 후면 덮개로 구성되어 하우징과 일체로 형성될 수 있다. 또한, 모터의 일측에는 마그넷과 전류 센서가 결합될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 차량 제어 장치, 배터리 및 모터를 도시한 개념도이다.
도 1를 참조하면, 실시예에 따른 차량 제어 장치(200)는 배터리(90)와 모터(10) 사이에 배치될 수 있다. 차량 제어 장치(200)는 배터리(90)로부터 전원을 공급 받을 수 있다. 이를 위해, 차량 제어 장치(200)와 배터리(90) 사이에 복수 개의 라인을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 배터리(90)는 차량 내에서 클러치 액추에이터 외부에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 배터리(90)와 차량 제어 장치(200)는 외부 센서 연결부을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
차량 제어 장치(200)와 배터리(90) 사이에 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2) 및 제3 전원 공급 라인(L3)이 배치될 수 있다. 다만, 이러한 개수에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2) 및 제3 전원 공급 라인(L3)은 전기적 선로를 의미한다.
제1 전원 공급 라인(L1)은 배터리(90)로부터 제공된 전원을 차량 제어 장치(200)으로 공급할 수 있다. 제1 전원 공급 라인(L1) 상에 퓨즈 스위치(S1)가 배치될 수 있다. 퓨즈 스위치(S1)는 배터리(90)와 인터페이스부(210) 사이에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 전원 공급 라인(L1)은 배터리(90)로부터 제공된 12V의 전압을 차량 제어 장치(200)로 공급할 수 있다. 예컨대, 제1 전원 공급 라인(L1)은 KL30일 수 있다. 또한, 제1 전원 공급 라인(L1)은 인터페이스부(210) 및 충방전부(230)를 통해 차량 제어 장치(200)와 연결될 수 있다. 제1 전원 공급 라인(L1)은 차량 제어 장치(200)로 전원을 상시 공급하는 상시 전원 공급 라인일 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 배터리(90)는 제1 전원 공급 라인(L1)을 통해 차량 제어 장치(200)에 전원을 공급하고, 차량 제어 장치(200)는 공급 받은 전원을 승압 또는 감압하여 모터(10)를 구동하는 제어 회로(이하 모터 제어부)를 구동할 수 있다.
제2 전원 공급 라인(L2)은 제1 전원 공급 라인(L1)의 제1 노드(N1)에서 분지되어 차량 제어 장치(200)와 제1 전원 공급 라인(L1) 사이에 배치될 수 있다. 제2 전원 공급 라인(L2) 상에 키 스위치부(미도시됨)가 배치될 수 있다. 키 스위치부(미도시됨)는 시동에 의해 점화(ignition)가 일어 날 수 있다. 예컨대, 차량의 운전자가 시동을 켜면, 배터리(90)에서 키 스위치부(미도시됨)는 전류가 흐를 수 있다. 그리고 키 스위치부(미도시됨)는 1, 2차 코일에 의해 고전류 및 고전압이 발생할 수 있으며, 이에 따라 발생한 고전압은 혼합기(미도시됨)를 점화할 수 있다. 예를 들어, 제2 전원 공급 라인(L2)은 KL15일 수 있다.
제2 전원 공급 라인(L2)은 제1 노드(N1)를 통해 공급된 배터리(90)의 전압을 차량 제어 장치(200)로 제공할 수 있다. 예컨대, 제2 전원 공급 라인(L2)은 키 스위치부(미도시됨)의 동작에 따라 차량 제어 장치(200)로 배터리로부터 제공된 전원을 공급할 수 있다.
제3 전원 공급 라인(L3)은 접지를 수행할 수 있다. 예컨대, 제3 전원 공급 라인(L3)은 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2)과 전기적으로 연결되고 그라운드(ground) 역할을 수행할 수 있다. 예컨대, 제3 전원 공급 라인(L3)은 KL31일 수 있다.
상기와 같이, 배터리(90)와 차량 제어 장치(200) 사이에는 복수 개의 전원 공급 라인이 배치될 수 있다. 또한, 복수 개의 전원 공급 라인(L1, L2, L3)은 인터페이스부(210)의 복수 개의 포트를 통해 배터리(90)와 차량 제어 장치(200) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 차량 제어 장치의 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 차량 제어 장치(200)는 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2)을 통해 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있다.
차량 제어 장치(200)는 인터페이스부(210), 차량 제어 장치(200), 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2) 및 제3 전원 공급 라인(L3)을 포함할 수 있다.
인터페이스부(210)는 앞서 설명한 바와 같이 배터리와 차량 제어 장치(200) 사이에 배치되고, 제1 전원 공급 라인(L1), 제2 전원 공급 라인(L2) 및 제3 전원 공급 라인(L3)과 연결될 수 있다.
제1 전원 공급 라인(L1)에서 차량 제어 장치(200)와 인터페이스부 사이에 역극성 보호부(Reverse protection, PT), 충방전부(230)가 배치될 수 있다.
역극성 보호부(PT)는 제1 전원 공급 라인(L1)과 연결될 수 있다. 역극성 보호부(PT)는 차량 제어 장치(200)로 공급되는 전압의 극성이 기 설정된 극성과 상이한 경우 회로를 보호하기 위해 단선을 수행할 수 있다. 예컨대, 제1 전원 공급 라인(L1)을 통해 양의 전압이 차량 제어 장치(200)로 제공되어야 하나, 음의 전압이 제공되는 경우 단선이 수행되어 차량 제어 모듈(220)을 보호할 수 있다.
충방전부(230)는 충전 소자를 포함할 수 있다. 예컨대, 충전 소자는 커패시터(capacitor)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 충방전부(230)는 배터리로부터 제공되는 전압을 충전할 수 있다. 또한, 다른 소자와 함께 사용되어 필터 역할을 수행할 수도 있다. 충방전부(230)는 일단이 배터리와 연결되고, 타단이 차량 제어 장치(200)와 연결될 수 있다. 예컨대, 충방전부(230)의 타단은 전원 공급 장치(PMIC)와 연결될 수 있다.
제2 전원 공급 라인(L2)에서 앞서 설명한 바와 같이 키 스위치부(미도시됨)가 배치될 수 있다.
그리고 차량 제어 장치(200)는 차량 제어 모듈(220)을 포함하고, 구체적으로 전원 공급 장치(PMIC), 제1 감지부(221), 제2 감지부(222), 모터 제어부(223) 및 제어부(224)를 포함할 수 있다. 또한, 차량 제어 장치(200)는 내부 센서(225), 외부 센서 인터페이스부(226), 통신부(227), 모터 스위칭부(228), 인터페이스 모듈(229)을 포함할 수 있다.
전원 공급 장치(PMIC)는 차량 제어 장치(200) 내의 주요 소자들에게 전원 공급을 제어할 수 있다. 예컨대, 전원 공급 장치(PMIC)는 배터리로부터 제공된 전원을 차량 제어 장치(200) 내의 각 소자에 맞게 전원을 제공할 수 있다. 이에 대해서는 이하도 5에서 자세히 설명한다.
제1 감지부(221)는 차량 제어 장치(200) 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 감지부(221)는 전원 공급 장치(PMIC) 내에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 감지부(221)는 제1 전원 공급 라인(L1) 상에서 충방전부(230) 후단에서 전압인 제1 전압을 감지할 수 있다. 제1 감지부(221)는 다양한 전압 측정 소자를 포함할 수 있다. 또한, 제1 감지부(221)는 충방전부(230) 제1 전원 공급 라인(L1) 상에서 충방전부(230) 후단에서 복수 회 제1 전압을 감지할 수 있다. 예컨대, 제1 감지부(221)는 제1 전원 공급 라인(L1) 상에서 복수 노드를 설정하고 각 노드 별 전압을 측정할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 복수 노드에서 측정된 제1 전압을 하기 제2 전압과 비교할 수 있어, 실시예에 따른 차량 제어 장치(200)는 안정성을 개선할 수 있다.
제2 감지부(222)는 제1 감지부(221)와 마찬가지로 차량 제어 장치(200) 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 제2 감지부(222)는 전원 공급 장치(PMIC) 내에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 감지부(222)는 제2 전원 공급 라인(L2) 상에서 키 스위치부(미도시됨) 후단에서 전압인 제2 전압을 감지할 수 있다. 제2 감지부(222)는 다양한 전압 측정 소자를 포함할 수 있다.
또한, 전원 공급 장치(PMIC)는 복수의 LDO(Low Drop Out Regulator)(231, 232) 등이 구비되며, 각 회로 부품 등에 정해진 전압이 각각 분배되도록 이들을 제어한할 수 있다.
모터 제어부(223)는 차량 제어 장치(200) 내에 배치될 수 있다. 모터 제어부(223)는 제1 전원 공급 라인(L1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이로서, 모터 제어부(223)는 배터리로부터 전원을 공급받을 수 있다. 예컨대, 모터 제어부(223)는 모터의 3상(U, V, W)을 제어하기 위한 모터 제어 신호를 모터 스위칭부(228)에 송신할 수 있다. 이에 따라, 모터 스위칭부(228)는 수신한 모터 제어 신호에 따라 내부에 배치된 복수 개의 스위치를 스위칭할 수 있다. 이에 따라, 원하는 출력만큼 모터의 구동이 이루어질 수 있다.
제어부(224)는 차량 제어 장치(200) 내에 배치될 수 있다. 제어부(224)는 전원 공급 장치(PMIC)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 전원 공급 장치(PMIC)는 제1 전원 공급 라인(L1)으로부터 제공된 배터리 전압을 승압 또는 감압하여 내부 센서(225) 또는 외부 센서 인터페이스(226), 통신부(227), 제어부(224), 모터 제어부(223)로 제공할 수 있다.
제어부(224)는 제1 감지부(221)와 제2 감지부(222)로부터 제1 전압 및 제2 전압을 수신할 수 있다. 그리고 제어부(224)는 제1 전압과 제2 전압의 차이가 기 설정된 값보다 큰 경우 모터 제어부(224)에 모터의 동작을 중지하는 신호를 송신할 수 있다.
또한, 제어부(224)는 제1 전압과 제2 전압 간의 전압 차가 기 설정된 값보다 크더라도, 제2 전압이 0V인 경우에 모터의 동작을 중지하는 제어 신호를 모터 제어부(223)에 송신하지 않을 수 있다. 제2 전압이 0V인 경우, 제어부(224)는 차량의 사용자가 전원을 오프(off)한 경우로 판단할 수 있다. 이에, 제어부(224)는 퓨즈 스위치(미도시됨)의 단선을 차량의 스위치가 온(on)된 경우에만 판단할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 차량 제어 장치(200)는 시동이 켜진 경우, 퓨즈 스위치의 단선을 감지하여 모터의 프리 휠링(freewheeling)을 차단할 수 있다.
또한, 제어부(224)은 인터페이스 모듈(229), 외부 센서 인터페이스부(226) 및 통신부(227)로부터 수신한 데이터를 이용하여 모터 및 클러치의 상태를 분석하고, 스위칭부(228)를 통하여 분석 결과에 따른 제어명령을 출력할 수 있다.
내부 센서(225)는 온도 센서(201), 압력 센서, 멀티 턴(multi-turn) 센서, 싱글 턴(single-trun) 센서를 포함할 수 있다. 내부 센서(225)는 이에 한정되지 않고 다양한 센서를 포함할 수 있다. 내부 센서(225)는 전원 공급 장치(PMIC)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
예컨대, 온도 센서(201)는 차량 제어 장치의 온도를 감지할 수 있고, 압력 센서는 차량 제어 장치의 압력을 감지할 수 있다. 또한, 멀티 턴(multi-turn) 센서는 모터의 회전수를 감지하는 신호를 제어부(224)로 송신할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제어부(224)는 전술한 액츄에이터의 위치를 감지할 수 있다.
외부 센서 인터페이스부(226)는 외부 센서와 연결될 수 있다. 외부 센서 인터페이스부(226)는 전원 공급 장치(PMIC)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 그리고 외부 센서 인터페이스부(226)은 공급받은 전원을 외부 센서로 제공할 수 있다. 그리고 외부 센서 인터페이스부(226)는 인터페이스부(210)를 통해 외부 센서와 전기적으로 연결되어, 외부 센서에 전원을 공급할 수 있다. 또한, 외부 센서 인터페이스부(226)는 기어 센서, 압력 센서, 변속 센서 등과 연결되어 다양한 센싱 신호를 수신할 수 있다.
통신부(227)는 차량 내부의 ABS시스템과 연결되어 데이터 통신을 수행할 수 있다. 또한, 통신부(227)는 제어부(224)와 전기적으로 연결될 수 있다. 통신부(227)는 외부로부터 수신한 제어 신호를 제어부(224)로 전송할 수 있다.
또한, 통신부(227)는 인터페이스부(210)를 통해 외부와 연결될 수 있다. 예컨대, 통신부(227)는 캔 통신이 수행할 수 있도록, 캔 통신을 위한 수신기와 송신기를 포함할 수 있다.
모터 스위칭부(228)는 모터 제어부(223)로부터 제어 신호를 수신하여, 모터에 원하는 3상 출력을 제공할 수 있다. 예컨대, 모터 스위칭부(228)는 복수 개의 스위칭 소자로 이루어질 수 있다. 예컨대, 모터 스위칭부(228)는 6개의 전계효과 트랜지스터(FET)을 포함할 수 있으나, 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다. 모터 스위칭부(228)는 제어 신호에 따라 복수 개의 스위칭 소자의 온/오프를 제어하여, 다양한 3상(U, V, W) 출력을 모터 제공하고, 모터는 제공된 출력에 따라 구동될 수 있다.
그리고 인터페이스 모듈(229)은 전류 센서로부터 수신한 전류 신호를 이용하여 주파수 신호 및 전압 신호를 제어부(224)으로 출력할 수 있다.
인터페이스 모듈(229)은 전류 센서로부터 수신한 전류 신호를 이용하여 주파수 신호 및 전압 신호를 제어부(224)으로 출력할 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 인터페이스 모듈의 구성블록도이고, 도 4는 실시예에 따른 인터페이스 모듈의 회로 구성도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인터페이스 모듈(229)은 전류-전압 변환부(229a), 필터링부(229b), 보호부(229c), 주파수 신호 변환부(229d), 전압 분배부(229e), 제1 출력부(229f) 및 제2 출력부(229g)를 포함하여 구성될 수 있다.
전류-전압 변환부(229a)는 모터에 배치되는 전류 센서로부터 입력되는 전류 신호를 전압 신호로 변환할 수 있다. 모터에 배치되는 전류 센서는 인풋 샤프트 센서를 의미하며, 정전류 센서로서 마그넷 신호를 변조한 PWM(Pulse Width Modulation)신호를 출력할 수 있다. 전류-전압 변환부(229a)는 저항소자를 포함하여 구성될 수 있으며, 저항소자 양단에 인가되는 전압 신호를 통하여 입력되는 전류 신호를 전압 신호로 변환할 수 있다.
필터링부(229b)는 변환된 전압 신호의 노이즈를 필터링할 수 있다. 필터링부(229b)는 전류-전압 변환부(229a)의 출력단에 배치되며 예를 들면, 저항소자와 캐패시터 소자로 구성되는 RC회로로 이루어질 수 있다.
보호부(229c)는 필터링부(229b)의 출력단에 배치되며, 서지 전압으로부터 회로를 보호하기 위한 클램핑 소자를 포함할 수 있다. 보호부(229c)는 예를 들면, 직렬로 연결되는 2개의 다이오드와 일단은 다이오드의 애노드단에 연결되며, 타단은 그라운드에 연결되는 캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 보호부(229c)는 일정 레벨 이상의 전압이 인가되는 경우, 전압의 크기를 소자에 의하여 설정되는 전압의 크기로 제한함으로써 회로를 보호할 수 있다.
주파수 신호 변환부(229d)는 비교기를 포함하며, 변환된 전압 신호를 주파수 신호로 변환할 수 있다. 주파수 신호 변환부(229d)의 비교기는 변환된 전압 신호와 기 설정된 기준 신호를 비교하여 하이 또는 로우 신호를 출력할 수 있다. 비교기의 비반전 입력단에는 변환된 전압 신호가 입력되며, 반전 입력단에는 기준 신호가 입력될 수 있다. 기준 신호는 변환된 전압 신호의 최대치와 최소치에 의하여 결정될 수 있으며, 예를 들어 최대치가 3.080V이고, 최소치가 1.540V일 때 기준 신호는 2.14V일 수 있다. 주파수 신호 변환부(229d)는, 변환된 전압 신호의 크기가 기준 신호보다 크거나 같은 경우 5V의 신호를 출력하고, 변환된 전압 신호의 크기가 기준 신호보다 작은 경우에는 0V의 신호를 출력할 수 있다.
전압 분배부(229e)는 변환된 주파수 신호를 강압할 수 있다. 전압 분배부(229e)는 복수개의 저항소자를 포함하는 전압 분배 회로로 구성될 수 있다. 전압 분배부(229e)는 주파수 신호 변환부(229d)에서 출력되는 주파수 신호의 크기를 제어부(224)의 주파수 포트의 규격에 맞도록 강압하는 기능을 수행할 수 있다. 전압 분배부(229e)는 주파수 신호 분배부(224)에서 출력되는 주파수 신호의 최대 크기가 3.3V이하가 되도록 신호를 강압할 수 있다.
제1 출력부(229f)는 강압된 주파수 신호를 제어부(224)의 제1 포트로 출력할 수 있다. 제1 포트는 예를 들면 제어부(224)의 주파수 포트일 수 있다.
제2 출력부(229g)는 변환된 전압 신호를 제어부(224)의 제2 포트로 출력할 수 있다. 제2 포트는 예를 들면 제어부의 AD(anlalog to digital)포트일 수 있다.
제어부(224)은 제1 포트로 입력된 주파수 신호를 이용하여 모터의 회전 수를 감지하고, 제2 포트로 입력된 전압 신호를 이용하여 모터의 전압 레벨을 감지할 수 있다.
예를 들어, 제어부(224)은 모터 평균 회전 주파수가 100Hz이고 주파수 신호가 10KHz일 경우, 카운트값이 100회에 도달하게 되면 모터는 1회전한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어부(224)은 제2 포트로 입력된 전압 신호를 이용하여 전류 센서의 단선 여부를 감지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인터페이스 모듈의 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 5(a) 및 도 6은 인터페이스 모듈의 제1 출력부로부터 출력되는 주파수 신호이고, 도 5(b)는 인터페이스 모듈의 제2 출력부로부터 출력되는 전압 신호이다. 주파수 신호의 최대 전압는 제어부의 제1 포트의 규격에 따라 최대 전압이 3.3V로 제한되어 있다.
삭제
도 7은 실시예에 따른 제어부의 블록도이고, 도 8 내지 도 10는 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어를 설명하는 도면이다.
도 7 및 도 8를 참조하면, 전술한 바와 같이 실시예에 따른 차량 제어 장치는 제어부(224), 모터 제어부(223), 모터 스위칭부(228) 및 출력 조절 소자를 포함할 수 있다. 그리고 실시예에 따른 제어부(224)는 신호 발생부(1100), 조절부(1200), 감지부(1300) 및 판단부(1400)를 포함할 수 있다.
먼저, 제어부(224), 모터 제어부(223), 모터 스위칭부(228)는 앞서 설명한 내용이 동일하게 적용될 수 있다. 그리고 제어부(224)는 모터 제어부(223)와 복수 개의 라인(C1 내지 C6)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
먼저, 모터(10)는 앞서 설명한 바와 같이 모터 스위칭부(228)의 6개의 스위칭 소자(FE1 내지 FE6)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 6개의 스위칭 소자(FE1 내지 FE6)의 온/오프를 제어하는 신호는 모터 제어부(223)(모터 내 게이트 드라이버 제어부에 해당) 의 6개의 단자(GHA, GHB, GHC, GLA, GLB, GLC)로부터 제공될 수 있다. 예컨대, 6개의 단자는 제1 단자(GHA) 내지 제6 단자(GLC)를 포함할 수 있다.
그리고 제1 단자(GHA)는 제1 스위칭 소자(FE1)과 연결되고, 제2 단자(GHB)는 제2 스위칭 소자(FE2)과 연결되고, 제3 단자(GHC)는 제3 스위칭 소자(FE3)과 연결되고, 제4 단자(GLA)는 제4 스위칭 소자(FE4)과 연결되고, 제5 단자(GLB)는 제5 스위칭 소자(FE5)과 연결되고, 제6 단자(GLC)는 제6 스위칭 소자(FE6)과 연결될 수 있다. 그리고 제1 단자(GHA) 내지 제6 단자(GLC)는 각 스위칭 소자로 전달하는 신호에 따라 스위칭 소자의 온/오프가 제어될 수 있다.
또한, 제1 스위칭 소자(FE1)는 일단이 배터리(B+) 전압이 연결되고, 타단이 모터(10)의 U상과 연결될 수 있다. 제2 스위칭 소자(FE2)는 일단이 배터리(B+) 전압이 연결되고, 타단이 모터(10)의 V상과 연결될 수 있다. 제3 스위칭 소자(FE3)는 일단 배터리(B+) 전압이 연결되고, 타단이 모터(10)의 W상과 연결될 수 있다.
그리고 제4 스위칭 소자(FE4)는 일단이 접지와 연결되고, 타단이 모터(10)의 U상과 연결될 수 있다. 제5 스위칭 소자(FE5)는 일단이 접지와 연결되고, 타단이 모터(10)의 V상과 연결될 수 있다. 제6 스위칭 소자(FE6)는 일단이 접지와 연결되고, 타단이 모터(10)의 W상과 연결될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 제1 스위칭 소자(FE1) 내지 제6 스위칭 소자(FE6)는 온/오프 조절될 수 있고, 제1 스위칭 소자(FE1) 내지 제6 스위칭 소자(FE6)의 온/오프 제어에 따라 모터(10)는 각 상에 상이한 전압이 제공될 수 있다.
모터 제어부(223)는 앞서 설명한 바와 같이 복수 개의 스위칭 소자(FE1 내지 FE6)를 제어하는 모터(10) 제어 신호를 모터 스위칭부(228)로 제공할 수 있다. 그리고 모터 제어부(223)는 모터(10) 제어 신호를 제어부(224)로부터 제공되는 출력 신호에 따라 모터(10) 제어 신호를 결정할 수 있다. 예컨대, 제어부(224)는 모터 제어부(223)로 PWM 신호를 제공할 수 있다. PWM신호는 복수 개의 라인(C1 내지 C6)를 통해 전달될 수 있다. 그리고 앞서 설명한 바와 같이 모터 스위칭부(228)의 6개의 스위칭 소자(FE1 내지 FE6)에 대응하여 모터 제어부(223)는 6개의 출력 신호(HA 내지 LC)를 수신할 수 있다. 그리고 6개의 출력 신호(HA 내지 LC)는 6개의 라인(C1 내지 C6)통해 제어부(224)로부터 모터 제어부(223)에 전달될 수 있다. 예를 들어, 제어부(224)는 제1 라인(C1)을 통해 로우 신호를 모터 제어부(223)로 전달할 수 있다. 이 경우, 제1 출력 신호(HA)는 로우 신호가 되며, 제1 스위칭 소자(FE1)는 오프가 될 수 있다. 이를 위해, 모터 제어부(223)는 제1 단자(GHA)를 통해 제1 스위칭 소자(FE1)의 게이트 전극과 연결되어, 제1 스위칭 소자(FE1)가 오프되도록 적정한 전압 레벨 신호를 제1 스위칭 소자(FE1)로 제공할 수 있다. 이러한 제어 방식은 제2 라인(C2) 내지 제6 라인(C6)에 모두 동일하게 적용되어, 제2 스위칭 소자(FE2) 내지 제6 스위칭 소자(FE6)도 동일하게 동작한다.
모터 스위칭부(228)는 앞서 설명한 바와 같이 제1 단자(GHA) 내지 제6 단자(GLC)로부터 전달된 복수 개의 모터(10) 제어 신호에 의해 복수 개의 스위칭 소자(FE1 내지 FE6)가 온/오프를 수행할 수 있다.
그리고 복수 개의 출력 조절 소자는 복수 개의 라인 상에 배치될 수 있다. 복수 개의 출력 조절 소자(PU1 내지 PU3)는 일단이 동일한 전압과 연결된 복수 개의 스위칭 소자와 연결된 라인에 배치될 수 있다. 예컨대, 복수 개의 출력 조절 소자(PU1 내지 PU3)은 제4 라인(C4) 내지 제6 라인(C6)에 각각 배치될 수 있다. 그리고 도 7에서 제4 라인(C4) 내지 제6 라인(C6)은 제4 스위칭 소자(FE4) 내지 제6 스위칭 소자(FE6)과 연결되며, 제4 스위칭 소자(FE4) 내지 제6 스위칭 소자(FE6)는 일단이 모두 접지 연결될 수 있다.
다른 실시예로, 이하 도 11과 같이 복수 개의 출력 조절 소자(PU4 내지 PU6)는 제1 라인(C1) 내지 제3 라인(C3) 상에 배치될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 라인(C1) 내지 제3 라인(C3)은 제1 스위칭 소자(FE1) 내지 제3 스위칭 소자(FE3)과 연결되며, 제1 스위칭 소자(FE1) 내지 제3 스위칭 소자(FE3)는 일단이 모두 배터리 전압과 연결될 수 있다. (여기서 배터리 전압은 앞서 설명한 배터리의 일단으로 배터리로부터 공급받는 전입이다)
다시 도 7 및 도 8를 참조하면, 각각 제어부(224)로부터 로우 신호 또는 하이 신호가 아닌 플로팅 신호가 제4 라인(C4) 내지 제6 라인(C6)로 제공되면 제1 출력 조절 소자(PU1) 내지 제3 출력 조절 소자(PU3)를 통해 제공된 제4 출력 신호(LA) 내지 제6 출력 신호(LC)는 하이 신호일 수 있다. (이 경우, 출력 조절 소자는 풀업 소자일 수 있다. 다만, 출력 조절 소자가 풀 다운 소자인 경우에는 출력 신호는 로우 신호일 수 있다. 이하에서는 출력 조절 소자는 풀업 소자로 설명한다) 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 출력 조절 소자는 로우 또는 하이 신호가 아닌 신호에 대해 노이즈 성분을 제거하여 명확한 신호를 제공할 수 있다. 다만, 출력 조절 소자(PU1 내지 PU3)는 이상이 있으면 플로팅 신호에 대해 출력 신호는 로우 신호일 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제어부(224)는 출력 조절 소자의 이상을 감지할 수 있다. 이에 대해서는 이하 자세히 설명한다.
먼저, 도 8에서 제어부(224)의 신호 발생부(1100)는 제4 라인(C4) 내지 제6 라인(C6) 중 제4 라인(C4)에 플로팅 신호를 발생하고, 나머지 제5 라인(C5) 및 제6 라인(C6)에 제1 펄스 신호 또는 제2 펄스 신호를 제공할 수 있다. 예컨대, 제1 펄스 신호는 로우 신호이고, 제2 펄스 신호는 하이 신호일 수 있다. 반대로, 제1 펄스 신호는 하이 신호이고, 제2 펄스 신호는 로우 일 수 있다. 동일한 펄스 신호 예컨대, 로우 신호를 발생할 수 있다. 또한, 제1 라인(C1) 내지 제3 라인(C3)에 동일한 펄스 신호인 로우 신호를 발생할 수 있다.
조절부(1200)는 제어부(224) 내에 배치되고, 신호 발생부(1100)에서 발생한 신호를 복수 개의 라인(C1 내지 C6)으로 제공할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제4 라인(C4)에 플로팅 신호를 제공하고, 나머지 제1 라인(C1) 내지 제3 라인(C3), 제5 라인(C5) 및 제6 라인(C6)에 동일한 펄스 신호 예컨대, 로우 신호를 제공할 수 있다.
감지부(1300)는 제1 라인(C1) 내지 제6 라인(C6)을 통해 모터 제어부(223)로 인가되는 제1 출력 신호(HA) 내지 제6 출력 신호(LC)를 감지할 수 있다.
감지부(1300)는 제1 출력 신호(HA)를 로우 신호로 감지할 수 있다. 또한, 감지부(1300)는 제2 출력 신호(HB)를 로우 신호로 감지할 수 있으며, 감지부(1300)는 제3 출력 신호(HC)를 로우 신호로 감지할 수 있고, 감지부(1300)는 제4 출력 신호(LA)를 로우 신호로 감지할 수 있으며, 감지부(1300)는 제5 출력 신호(LB)를 로우 신호로 감지할 수 있고, 감지부(1300)는 제6 출력 신호(LC)를 로우 신호로 감지할 수 있다. 다만, 실시예에 따른 제4 출력 조절 소자가 이상이 있다면, 제4 출력 신호(LA)는 하이 신호일 수 있다.
판단부(1400)는 감지부(1300)에서 감지한 복수 개의 출력 신호가 모두 동일한지 여부에 따라 출력 감지 소자의 이상을 판단할 수 있다. 예컨대, 판단부(1400)는 감지부(1300)에서 감지한 제1 출력 신호(HA) 내지 제6 출력 신호(LC)가 모두 동일하지 않은 경우 플로팅 신호를 인가한 출력 조절 소자 즉, 제1 출력 조절 소자(PU1)에서 이상이 발생함을 판단할 수 있다.
그리고 앞서 설명한 바와 같이, 일단이 동일한 전극과 연결된 스위칭 소자와 연결된 단자에 대해 모터 제어부(223)에 동일한 출력 신호가 인가되면 모터(10)는 멈춤을 수행할 수 있다. 예컨대, 제1 스위칭 소자(FE1) 내지 제3 스위칭 소자(FE3) 또는 제4 스위칭 소자(FE4) 내지 제6 스위칭 소자(FE6)로 동일한 모터(10) 제어 신호가 인가되면, 모터(10)에는 접지 또는 배터리 전압이 동일하게 인가되어 모터(10)는 브레이크 상태가 될 수 있다. 예를 들어, 제1 스위칭 소자(FE1) 내지 제3 스위칭 소자(FE3)가 동일한 모터(10) 제어 신호에 의해 온이 되는 경우 모터(10)는 배터리 전압(B+)가 인가되어 브레이크 상태가 될 수 있다. 또한, 제4 스위칭 소자(FE4) 내지 제6 스위칭 소자(FE6)가 동일한 모터(10) 제어 신호에 의해 온이 되는 경우 모터(10)는 접지되어 브레이크 상태가 될 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 풀업 조절 소자에서 이상이 발생하면, 모터(10)의 브레이크 상태 제어가 어려워질 수 있다. 이로써, 실시예에 따른 차량 제어 장치는 출력 조절 소자의 이상을 용이하게 감지하여 제어에 의해 모터(10)가 브레이크 상태로 제어될 수 있다. 이로써, 실시예에 따른 차량 제어 장치는 출력 조절 소자의 이상에 의해 모터(10)가 브레이크 상태로 되지 못하는 경우, 모터(10)가 프리 휠링(freewheeling)되는 것을 방지할 수 있다.
도 9을 참조하면, 제5 라인(C5) 상의 제2 출력 조절 소자(PU2)의 이상을 감지할 수 있다. 앞서 도 8에서 설명한 바와 같이, 신호 발생부(1100)는 제4 라인(C4) 내지 제6 라인(C6) 중 제5 라인(C5)에 플로팅 신호를 발생하고, 나머지 제4 라인(C4) 및 제6 라인(C6)에 동일한 펄스 신호 예컨대, 로우 신호를 발생할 수 있다. 또한, 제1 라인(C1) 내지 제3 라인(C3)에 동일한 펄스 신호인 로우 신호를 발생할 수 있다.
조절부(1200)는 신호 발생부(1100)에서 발생한 신호를 복수 개의 라인(C1 내지 C6)으로 제공할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제5 라인(C5)에 플로팅 신호를 제공하고, 나머지 제1 라인(C1) 내지 제4 라인(C4) 및 제6 라인(C6)에 동일한 펄스 신호 예컨대, 로우 신호를 제공할 수 있다.
감지부(1300)는 제1 라인(C1) 내지 제6 라인(C6)을 통해 모터 제어부(223)로 인가되는 제1 출력 신호(HA) 내지 제6 출력 신호(LC)를 감지할 수 있다.
감지부(1300)는 제1 출력 신호(HA)를 로우 신호로 감지할 수 있다. 또한, 감지부(1300)는 제2 출력 신호(HB)를 로우 신호로 감지할 수 있으며, 감지부(1300)는 제3 출력 신호(HC)를 로우 신호로 감지할 수 있고, 감지부(1300)는 제4 출력 신호(LA)를 로우 신호로 감지할 수 있으며, 감지부(1300)는 제5 출력 신호(LB)를 로우 신호로 감지할 수 있고, 감지부(1300)는 제6 출력 신호(LC)를 로우 신호로 감지할 수 있다. 다만, 실시예에 따른 제5 출력 조절 소자가 이상이 있다면, 제5 출력 신호(LB)는 하이 신호일 수 있다.
판단부(1400)는 감지부(1300)에서 감지한 복수 개의 출력 신호가 모두 동일한지 여부에 따라 출력 감지 소자의 이상을 판단할 수 있다. 예컨대, 판단부(1400)는 감지부(1300)에서 감지한 제1 출력 신호(HA) 내지 제6 출력 신호(LC)가 모두 동일하지 않은 경우 플로팅 신호를 인가한 출력 조절 소자 즉, 제2 출력 조절 소자(PU2)에서 이상이 발생함을 판단할 수 있다.
마찬가지로, 도 10을 참조하면, 제6 라인(C6) 상의 제3 출력 조절 소자(PU3)의 이상을 감지할 수 있다. 앞서 도 8 내지 도 9에서 설명한 바와 같이, 신호 발생부(1100)는 제4 라인(C4) 내지 제6 라인(C6) 중 제6 라인(C6)에 플로팅 신호를 발생하고, 나머지 제4 라인(C4) 및 제6 라인(C6)에 동일한 펄스 신호 예컨대, 로우 신호를 발생할 수 있다. 또한, 제1 라인(C1) 내지 제3 라인(C3)에 동일한 펄스 신호인 로우 신호를 발생할 수 있다.
조절부(1200)는 신호 발생부(1100)에서 발생한 신호를 복수 개의 라인(C1 내지 C6)으로 제공할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제6 라인(C6)에 플로팅 신호를 제공하고, 나머지 제1 라인(C1) 내지 제5 라인(C5) 에 동일한 펄스 신호 예컨대, 로우 신호를 제공할 수 있다.
감지부(1300)는 제1 라인(C1) 내지 제6 라인(C6)을 통해 모터 제어부(223)로 인가되는 제1 출력 신호(HA) 내지 제6 출력 신호(LC)를 감지할 수 있다.
감지부(1300)는 제1 출력 신호(HA)를 로우 신호로 감지할 수 있다. 또한, 감지부(1300)는 제2 출력 신호(HB)를 로우 신호로 감지할 수 있으며, 감지부(1300)는 제3 출력 신호(HC)를 로우 신호로 감지할 수 있고, 감지부(1300)는 제4 출력 신호(LA)를 로우 신호로 감지할 수 있으며, 감지부(1300)는 제5 출력 신호(LB)를 로우 신호로 감지할 수 있고, 감지부(1300)는 제6 출력 신호(LC)를 로우 신호로 감지할 수 있다. 다만, 실시예에 따른 제3 출력 조절 소자(PU3)가 이상이 있다면, 제6 출력 신호(LC)는 하이 신호일 수 있다.
판단부(1400)는 감지부(1300)에서 감지한 복수 개의 출력 신호가 모두 동일한지 여부에 따라 출력 감지 소자의 이상을 판단할 수 있다. 예컨대, 판단부(1400)는 감지부(1300)에서 감지한 제1 출력 신호(HA) 내지 제6 출력 신호(LC)가 모두 동일하지 않은 경우 플로팅 신호를 인가한 출력 조절 소자 즉, 제3 출력 조절 소자(PU3)에서 이상이 발생함을 판단할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 차량 제어 장치는 복수 개의 라인 상에 배치된 복수 개의 출력 조절 소자의 이상을 용이하게 감지할 수 있다. 이러한 이상 검지는 제어부(224)에 전원이 공급되는 경우마다 수행될 수 있다. 이로써, 제어부(224) 및 모터 제어부(223)에 의해 모터(10)가 회전을 수행하기 전에 출력 조절 소자의 이상을 감지하여 모터(10)의 프리 휠링(free-wheeling)을 감지할 수 있다.
도 11은 다른 실시예에 다른 차량 제어 장치의 제어를 설명하는 도면이다.
도 11을 참조하면, 제4 출력 조절 소자(PU4) 내지 제6 출력 조절 소자(PU6)는 제1 라인(C1) 내지 제3 라인(C3) 상에 배치될 수 있다. 마찬가지로, 신호 발생부(1100)는 제1 라인(C1) 내지 제3 라인(C3) 중 선택된 어느 하나의 라인에 플로팅 신호를 발생하고, 조절부(1200)는 해당 라인에 플로팅 신호를 제공할 수 있다. 그리고 나머지 라인에 동일한 신호(예컨대, 로우 신호)를 제공할 수 있다.
그리고 감지부(1300)는 앞서 설명한 바와 같이 출력 신호를 감지하고, 판단부(1400)는 출력 신호의 동일 여부에 따라 선택된 어느 하나의 라인 상에 배치된 출력 조절 소자(PU4 내지 PU6 중 어느 하나)의 이상을 판단할 수 있다.
이로써, 실시예에 따른 차량 제어 장치는 프리 휠링 상태를 방지하고, 출력 조절 소자의 이상을 감지할 수 있다.
도 12는 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
먼저, 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어 방법은 신호를 발생 시키는 단계, 선택된 라인에 플로팅 신호를 인가하고 나머지 라인에 동일 신호를 인가하는 단계, 출력 신호를 감지하는 단계, 출력신호가 동일한지 비교하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 도 12를 참조하면, 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어 방법에서 신호를 발생 시키는 단계(S1001)는 앞서 설명한 바와 같이 신호 발생기가 복수 개의 라인 중 하나의 라인에 플로팅 신호를 발생시키고, 나머지 라인에 로우 신호(또는 하이 신호)를 발생시킬 수 있다. 그리고 선택된 라인에 플로팅 신호를 인가하고 나머지 라인에 동일 신호를 인가하는 단계(S1002)에서 조절부가 발생된 신호를 모터 제어부로 제공할 수 있다.
그리고 출력 신호를 감지하는 단계(S1003)에서 감지부는 모터 제어부로 인가되는 복수 개의 라인의 출력 신호를 감지할 수 있다.
그리고 출력신호가 동일한지 비교하는 단계(S1004)에서 판단부는 출력신호가 동일한지 여부를 비교할 수 있다.
그리고 출력신호가 동일하지 않은 경우에 판단부는 출력 조절 소자에 이상이 있음을 판단하고(S1005), 출력 신호가 동일한 경우, 선택된 라인에 배치된 출력 조절 소자가 이상이 없음으로 판단하고, 복수 개의 라인 중 다른 하나의 라인에 플로팅 신호를 발생시키고, 나머지 라인에 로우 신호(또는 하이 신호)를 발생할 수 있다(S1006). 예컨대, 도 7와 같이 판단부는 제1 출력 조절 소자의 이상이 없음을 판단할 수 있다. 이하 앞서 설명한 바와 같이 각 라인 별로 신호를 인가한 뒤 출력 신호를 감지하여 출력 조절 소자의 이상을 판단하는 단계가 반복 수행될 수 있다.
구체적으로, 감지부는 출력 신호를 감지할 수 있다(S1007). 그리고 출력 신호가 동일한지(S1008) 판단하고, 출력 신호가 동일하지 않은 경우 판단부는 출력 조절 소자에 이상이 있음을 판단할 수 있다(S1010). 예컨대, 도 8와 같이 판단부는 제2 출력 조절 소자에 이상이 있음을 판단할 수 있다. 그리고 출력 신호가 동일한 경우, 선택된 다른 하나의 라인에 배치된 출력 조절 소자에 이상이 있음을 판단할 수 잇다. (S1009)
그리고 출력 신호가 동일하지 않은 경우에 판단부는 출력 조절 소자에 이상이 있음을 판단한 뒤, 복수 개의 라인 중 다른 하나의 라인에 플로팅 신호를 발생시키고, 나머지 라인에 로우 신호(또는 하이 신호)를 발생할 수 있다(S1010).
그리고 감지부는 출력 신호를 감지할 수 있다(S1011). 그리고 출력 신호가 동일한지(S1012) 판단하고, 출력 신호가 동일하지 않은 경우 판단부는 출력 조절 소자에 이상이 있음을 판단할 수 있다(S1013). 또한, 출력 신호가 동일한 경우, 판단부는 예를 들어, 제3 출력 조절 소자에 이상이 없음을 판단할 수 있다. 이러한 방법을 통해, 복수 개의 출력 조절 소자의 이상을 용이하게 검출할 수 있다.
여기서, 제1 내지 제3 출력 조절 소자는 도 7와 같이 제4 라인 내지 제6 라인에 각각 배치된 경우로 설명하였다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 13을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어 방법은 출력 조절 소자가 배치된 라인에 모두 플로팅 신호를 제공하는 단계, 출력 신호를 감지하는 단계, 출력신호가 동일한지 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 신호 발생기 및 조절부는 출력 조절 소자가 배치된 라인에 모두 플로팅 신호를 발생시켜 복수 개의 라인을 통해 모터 제어부로 제공할 수 있다. (S2001)
그리고 감지부는 출력 신호를 감지할 수 있다.(S2002) 그리고 판단부는 출력 신호가 동일한지(S2003)를 판단하고, 출력 신호가 동일한 경우 출력 조절 소자가 모두 이상이 없음을 감지할 수 있다(S2005). 이와 달리, 출력 신호가 동일하지 않은 경우 판단부는 출력 조절 소자 중 어느 하나의 출력 조절 소자에 이상이 발생함을 감지할 수 있다(S2004). 이 경우, 상기 도 12에서 설명한 방법을 통해 이상이 발생한 출력 조절 소자를 검출할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 장치에서 온도 비교를 위한 구성들의 연결 관계를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 장치의 LDO에서 온도 변화와 전압 강하 변화의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
도 14를 참조하면, 차량 제어 장치(200)는 온도 센서(201), LDO(Low Drop Out Regulator, 전압 조정 유닛)(202)를 포함할 수 있다.
먼저, 온도 센서(201)는 차량 내, 바람직하게는 모터 내의 온도를 측정하며, 측정된 제1 온도 값을 제어부(224)에 전송한다.
여기서, 제어부(224)는 온도 센서(201)를 통해 전달받은 제1 온도 값을 미리 설정된 임계 온도와 비교하여, 제1 온도 값이 임계 온도를 초과하면 클러치 액추에이터가 안전 상태(Safe state)가 될 때까지 브레이크 모드(Brake mode)로 진입한다. 여기서, 임계 온도는 각 회로 부품들의 내열성 및 온도에 따른 효율 등을 고려하여 100℃ 내지 150℃ 범위에서 설정될 수 있으며, 주변 조건 및 환경에 따라 다양한 범위로 설정될 수 있음은 물론이다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 임계 온도 125℃인 것으로 설명한다.
LDO(202) 및 상술한 LDO(231, 232)는 입력단의 전압을 레귤레이팅하여, 기준 전압 대비 소정 레벨 강하된 전압을 출력한다.
여기서, 도 15를 참조하면, 각각의 LDO(202, 231, 232)는 동일한 전류 조건에서 온도 변화에 따라 전압 강하(Vdrop)가 선형의 1차 방정식에 따라 변화한다.
상세히는, 온도 값이 증가할수록 전압 강하 값이 증가하는 경향을 보이며, 이에 따라 출력되는 전압은 점차 감소한다.
도 2 및 도 14 내지 도 15를 참조하면, LDO(202)는 제어부(224)에 전압을 인가할 수 있어, 제어부(224)은 LDO(202)를 통해 인가되는 출력 전압 값을 읽어 LDO(202)의 출력 전압(이하, 제1 전압(V-1))으로 온도 값을 연산할 수 있다.
여기서, 도 14에서는 차량 제어 장치의 회로 구성도의 LDO(202, 231, 232) 중 LDO(202)가 제어부(224)에 연결된 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐, LDO(231, 232)의 제1 전압(V-1) 정보를 이용해, 차량의 온도(이하, 제2 온도(Tj2)) 값을 연산할 수 있다.
상술한 바와 같이, LDO(202)는 주변의 온도 값이 증가할수록 전압 강하 값이 증가하는 선형 1차 방정식 경향을 보인다. 이를 통해 제어부(224)에서는 다음의 [수학식 1]과 같이, 제2 온도(Tj2) 값을 연산할 수 있다.
Figure 112018065931951-pat00002
여기서, Tj2는 제2 온도 값, Vref는 LDO 기준 전압 값, V1은 제1 전압 값, VdropA는 A 온도에서의 감압 값, 는 온도 변화에 따른 전압 강하 변화 기울기, TjA는 A 온도 값을 나타낸다.
여기서, 는 도 15의 선형 기울기이며, 다음의 [수학식 2]와 같이 정의될 수 있다.
Figure 112018065931951-pat00003
여기서, VdropB는 B 온도에서의 감압 값을 나타내고, TjB는 B 온도 값을 나타낸다.
예컨대, 도 15를 참조하여, 출력 전류가 125ml인 경우, A온도는 -25℃, B온도는 75℃로 설정하면, VdropA는 0.3이며, VdropB는 0.4으로 검출할 수 있다.
즉, 는 0.001로 정의될 수 있다. 또한, 예컨대, LDO 기준 전압 값(Vref)은 5V이며, 검출된 제1 전압 값(V1)이 4.575V이면, 이를 통해 제어부(224)에서는 제2 온도 값(Tj2)이 100℃ 인 것으로 연산할 수 있다.
또한, 제어부(224)은 LDO(202)의 출력 전압(V1)을 통해 연산한 제2 온도 값(Tj2)과 온도 센서(201)에서 수신된 제1 온도 값을 비교하여, 제1 온도 값과 제2 온도 값(Tj2)의 차이가 미리 설정된 제3 온도를 초과하는 경우, 온도 센서(f) 또는 온도 센서(201)와 제어부(224)이 연결되는 통신 라인이 불량인 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 제3 온도는 3℃ 내지 10℃로 설정될 수 있으며, 바람직하게 5℃ 로 설정될 수 있다.
한편, 제어부(224)은 온도 센서(201)의 제1 온도 값을 기준으로 모터의 구동 및 정지를 주관하였으나 온도 센서(201)가 불량인 것으로 판단하면, LDO(202)의 출력 전압(V1)을 통해 연산한 제2 온도 값(Tj2)을 기준으로 모터의 구동 및 정지를 주관할 수 있다.
여기서, 상술한 예시 조건에서, LDO 기준 전압 값(Vref)은 5V이며, 검출된 제1 전압 값(V1) 4.55V이면 제2 온도 값(Tj2)이 임계 온도(125℃)에 도달한 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(224)는 온도와 관련된 안전 목표를 만족하기 위해 온도 센서를 추가하지 않고 기존 회로를 이용하여 온도 비교 세이프티 메커니즘을 구현할 수 있다. 또한, 복수 채널을 통해 획득한 온도를 비교하여 고장 진단 커버리지를 높일 수 있으며, 이로 인해 할당된 ASIL(Automotive Safety Integrity Level) 내에서 단일점 결함 및 잠재 결함의 고장률을 낮출 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치에서 온도 비교를 위한 구성들의 연결 관계를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
다음은 도 2 및 도 16을 함께 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 제어 장치를 설명한다.
도 2 및 도 16을 함께 참조하면, 상술한 전원 공급 장치(PMIC)에서 출력되는 전압을 분배하는 전압 분배 회로(235)가 연결되며, 전압 분배 회로(235)에서 분배된 제1 전압은 제어부(224)에 인가된다.
전압 분배 회로(235)에는 전압 분배 저항(235a) 및 서미스터(235b)가 배치되어 있어, 고정 저항인 전압 분배 저항(235a)과 온도에 따른 가변 저항인 서미스터(235b)의 저항값 정보와 출력되는 제1 전압(V1) 값을 통해 제2 온도(T2)를 연산할 수 있다.
여기서, 서미스터(235b)는 온도 증가에 따라 저항값이 감소하는 NTC 서미스터인 것이 바람직하다.
또한, 제어부(224)은 전압 분배 회로(235)의 출력 전압(V1)을 통해 연산한 제2 온도 값과 온도 센서(201)에서 수신된 제1 온도 값을 비교하여, 제1 온도 값과 제2 온도 값의 차이가 미리 설정된 제3 온도를 초과하는 경우, 온도 센서(201) 또는 온도 센서(201)와 제어부(224)이 연결되는 통신 라인이 불량인 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 제3 온도는 3℃ 내지 10℃로 설정될 수 있으며, 바람직하게 5℃로 설정될 수 있다.
한편, 제어부(224)는 온도 센서(201)의 제1 온도 값을 기준으로 모터의 구동 및 정지를 주관하였으나 온도 센서(201)가 불량인 것으로 판단하면, 전압 분배 회로(235)의 출력 전압(V1)을 통해 연산한 제2 온도 값을 기준으로 모터의 구동 및 정지를 주관할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(224)은 온도와 관련된 안전 목표를 만족하기 위해 온도 센서를 추가하지 않고 기존 회로를 이용하여 온도 비교 세이프티 메커니즘을 구현할 수 있다. 또한, 복수 채널을 통해 획득한 온도를 비교하여 고장 진단 커버리지를 높일 수 있으며, 이로 인해 할당된 ASIL(Automotive Safety Integrity Level) 내에서 단일점 결함 및 잠재 결함의 고장률을 낮출 수 있다.
다음은 도 17을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 장치를 이용한 차량 제어 방법을 설명한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 장치를 이용한 차량 제어 방법을 순차적으로 나타내는 흐름도이다.
일 실시예로, 도 2 및 도 14 내지 도 17을 함께 참조하면, 차량 제어 장치를 이용한 차량 제어 방법은 제1 온도를 측정하는 단계(S10), 제2 온도를 연산하는 단계(S20), 제1 온도와 제2 온도를 비교하는 단계(S30), 제1 온도와 임계 온도를 비교하는 단계(S40) 및 모터를 정지하는 단계(S50)를 포함한다.
제1 온도를 측정하는 단계(S10)에서는 온도 센서(201)를 통해 검출한 제1 온도 값을 제어부(224)에서 수신하여 데이터화 한다.
제2 온도를 연산하는 단계(S20)에서는 LDO(202) 또는 전압 분배 회로(235)에서 출력되는 제1 전압(V1)을 통해, 제어부(224)에서 제2 온도를 연산한다. 여기서, 제어부(224)에서 제2 온도를 연산하는 과정은 상술한 바와 같은 바, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
제1 온도와 제2 온도를 비교하는 단계(S30)에서는 제어부(224)에서 데이터화된 제1 온도 값과 제2 온도 값의 차이를 연산한다.
여기서, 제1 온도 값과 제2 온도 값의 차이가 미리 설정된 제3 온도를 초과하면 온도 센서(201)를 통해 검출한 제1 온도 값이 이상이며, 이에 따라 온도 센서(201) 또는 온도 센서(201)와 제어부(224)이 연결되는 통신 라인이 불량인 것으로 판단한다(S31).
제1 온도와 임계 온도를 비교하는 단계(S40)에서는 제1 온도와 제2 온도를 비교하는 단계(S30)에서 비교한 제1 온도 값과 제2 온도 값의 차이가 미리 설정된 제3 온도 이하인 경우, 제1 온도 값과 미리 설정된 임계 온도 값을 비교한다. 여기서, 임계 온도는 각 회로 부품들의 내열성 및 온도에 따른 효율 등을 고려하여 100℃ 내지 150℃ 범위에서 설정될 수 있으며, 주변 조건 및 환경에 따라 다양한 범위로 설정될 수 있음은 물론이다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 임계 온도 125℃인 것으로 설명한다.
모터를 정지하는 단계(S50)에서는 제1 온도와 임계 온도를 비교하는 단계(S40)에서 제1 온도 값이 임계 온도 값을 초과하는 경우, 클러치 액추에이터가 안전 상태(Safe state)가 될 때까지 브레이크 모드(Brake mode)로 진입하여, 모터를 정지한다.
여기서, 상술한 바와 같이, 온도 센서(201)가 불량인 것으로 판단하면, 브레이크 모드(Brake mode)로 진입하여 모터를 정지할 수 있으며, 제1 전압(V1)을 통해 연산된 제2 온도가 임계 온도 값을 초과하는 경우, 모터를 정지할 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

  1. 모터의 복수 개의 상에 각각 연결된 복수 개의 스위칭 소자를 포함하는 모터 스위칭부;
    상기 복수 개의 스위칭 소자를 제어하는 모터 제어 신호를 상기 모터 스위칭부로 송신하는 모터 제어부;
    상기 모터 제어부와 복수 개의 라인에 의해 연결된 제어부; 및
    상기 복수 개의 라인 상에 각각 배치되는 복수 개의 출력 조절 소자;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 복수 개의 라인으로 상기 모터 제어 신호를 결정하는 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호 중 어느 하나를 제공하는 신호 발생부;
    상기 신호 발생부로 상기 복수 개의 라인 중 적어도 하나의 라인에 플로팅 신호를 제공하고 나머지 라인에 동일한 펄스 신호를 제공하는 조절부;
    상기 복수 개의 라인을 통해 상기 모터 제어부로 제공되는 출력 신호를 감지하는 감지부; 및
    상기 복수 개의 라인의 상기 출력 신호가 동일한지에 따라 상기 출력 조절 소자의 이상을 판단하는 판단부;를 포함하는 차량 제어 장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 펄스 신호는 로우 신호이고,
    상기 제2 펄스 신호는 하이 신호이고,
    상기 출력 조절 소자는 풀업 소자인 차량 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신호 발생부는 상기 나머지 라인에 상기 제1 펄스 신호를 제공하고,
    상기 판단부는 상기 출력 신호가 동일하지 않은 경우 선택된 상기 적어도 하나의 라인에 배치된 출력 조절 소자를 고장으로 판단하는 차량 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 스위칭 소자는
    상기 모터에 제1 전압 레벨을 제공하는 제1 스위칭 소자;
    상기 모터에 제2 전압 레벨을 제공하는 제2 스위칭 소자;를 포함하고,
    상기 제1 전압 레벨은 상기 제2 전압 레벨보다 큰 차량 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 출력 조절 소자는,
    상기 제1 스위칭 소자와 연결된 전원 공급 라인 및 상기 제2 스위칭 소자와 연결된 전원 공급 라인 중 어느 하나에 배치되는 차량 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모터의 온도를 측정하여 제1 온도 값을 출력하는 온도 센서; 및
    배터리 전압 또는 시동 전압을 입력받아 제1 전압을 출력하는 전압 조정 유닛;을 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 온도 값을 수신하고, 상기 제1 전압을 기초로 제2 온도 값을 연산하며, 상기 제1 온도 값과 상기 제2 온도 값 차이가 제3 온도 값 이상이면 상기 온도 센서가 불량인 것으로 판단하는 차량 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 온도 값이 미리 설정된 임계 온도를 초과하면, 상기 모터를 정지하는 차량 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    제어부는,
    상기 온도 센서가 불량인 경우, 상기 제2 온도 값이 미리 설정된 임계 온도를 초과하면, 상기 모터를 정지하는 차량 제어 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전압 조정 유닛은 전력 관리 집적 회로에서 출력되는 전압을 분배하는 전압 분배 회로; 및
    상기 전압 분배 회로에 배치되는 전압 분배 저항 및 서미스터를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 온도 값과 상기 서미스터로 측정된 제2 온도 값 차이가 제3 온도 값 이상이면 상기 온도 센서가 불량인 것으로 판단하는 차량 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    모터에 배치된 전류 센서로부터 입력되는 전류 신호를 전압 신호로 변환하는 전류-전압 변환부; 비교기를 포함하며, 변환된 전압 신호를 주파수 신호로 변환하는 주파수 신호 변환부; 변환된 주파수 신호를 강압하는 전압 분배부; 강압된 주파수 신호를 상기 제어부의 제1 포트로 출력하는 제1 출력부 및 변환된 전압 신호를 상기 제어부의 제2 포트로 출력하는 제2출력부를 포함하는 인터페이스 모듈;을 포함하고,
    상기 비교기는 변환된 전압 신호와 기 설정된 기준 신호를 비교하여 하이 또는 로우 신호를 출력하고,
    상기 인터페이스 모듈은 변환된 전압 신호의 노이즈를 필터링하는 필터링부를 더 포함하는 차량 제어 장치.
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