KR20200022647A - 모터 제어 장치 및 이 장치를 이용한 모터의 오동작 검출 방법 - Google Patents

모터 제어 장치 및 이 장치를 이용한 모터의 오동작 검출 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시 예에 의한 모터의 오동작 검출 방법은, 입력 신호를 수신하는 단계; 상기 입력 신호에 상응하여 상기 모터를 구동하는 단계; 상기 모터의 구동 시 발생하는 전류의 리플 변동에 대한 감지 신호를 수신하는 단계; 및 상기 입력 신호 및 상기 감지 신호에 기반하여 상기 모터의 오동작 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

모터 제어 장치 및 이 장치를 이용한 모터의 오동작 검출 방법{MOTOR CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING MALFUNCTION USING THE APPARATUS}
본 발명은 모터 제어 장치 및 이 장치를 이용한 모터의 오동작 검출 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 다수 개의 모터가 장착되고, 모터의 구동을 보다 정밀하게 제어하기 위하여 각 모터의 회전 수를 감지하는 홀센서가 장착된다.
그러나 차량 내 위치 제어를 위해 사용되는 홀센서 방식의 모터 감지 회로는 사용자의 의도하지 않은 동작을 검출하기 위하여 다음의 제약 사항이 존재한다.
첫째, 홀센서 방식의 모터 감지 회로는 모터의 회전 방향을 알 수 없으므로 주변에 방향성 확인을 위한 추가적인 센싱 소자가 구비되며, 센싱 소자의 제어를 위한 와이어 연결 등에 추가적인 비용 상승이 유발된다.
둘째, 모터의 회전 수를 검출하는 홀센서의 고장이나 신호라인의 단선, 단락으로 인해 신호가 정상적으로 전달되지 않는 경우 모터의 회전 수 계산 내지 센싱 소자의 위치가 파악되지 않아서 모터의 제어에 심각한 문제가 발생되며, 주행 중 사용자의 의도하지 않은 동작으로 인하여 차량 제어가 불가능한 상태에 도달한다.
이에, 실시 예는 모터에 구비되는 별도의 홀센서를 생략하고, 모터 구동 시 발생되는 전류의 리플 변동을 이용하여 모터의 오동작을 미리 검출할 수 있는 모터 제어 장치 및 이 장치를 이용한 모터의 오동작 검출 방법을 제공하기 위한 것이다.
실시 예에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시 예는, 모터의 오동작 검출 방법에 있어서, 입력 신호를 수신하는 단계; 상기 입력 신호에 상응하여 상기 모터를 구동하는 단계; 상기 모터의 구동 시 발생하는 전류의 리플 변동에 대한 감지 신호를 수신하는 단계; 및 상기 입력 신호 및 상기 감지 신호에 기반하여 상기 모터의 오동작 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시 예는, 모터의 오동작을 검출하기 위한 모터 제어 장치에 있어서, 상기 모터의 구동을 위한 입력 신호를 감지하는 입력부; 상기 입력 신호에 상응하여 상기 모터의 구동을 제어하기 위한 적어도 하나의 제어 신호를 생성하는 제어부; 상기 적어도 하나의 제어 신호에 따라 스위칭되어 상기 모터를 순방향 또는 역방향으로 구동시키는 구동부; 상기 모터의 구동 시 발생하는 전류의 리플 변동에 대한 감지 신호를 생성하는 리플 검출부; 및 상기 입력 신호 및 상기 감지 신호에 기반하여 상기 모터의 오동작 여부를 판단하는 고장 진단부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 리플 검출부는, 상기 모터의 순방향 동작을 감지하기 위한 제1 감지 신호를 상기 고장 진단부로 전달하는 제1 감지 회로; 및 상기 모터의 역방향 동작을 감지하기 위한 제2 감지 신호를 상기 고장 진단부로 전달하는 제2 감지 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고 상기 구동부는, 상기 모터의 일단과 타단에 연결된 복수의 릴레이 소자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고장 진단부는, 상기 입력 신호가 상기 모터의 순방향 구동을 위한 제1 신호이고, 상기 제2 감지 신호가 수신되면 오동작으로 판단할 수 있다.
또는, 상기 고장 진단부는, 상기 입력 신호가 상기 모터의 역방향 구동을 위한 제2 신호이고, 상기 제1 감지 신호가 수신되면 오동작으로 판단할 수 있다.
상기 제1 감지 회로는, 상기 제1 신호가 입력될 때, 상기 복수의 릴레이 소자가 스위칭 제어 됨에 따라 상기 모터의 일단과 상기 고장 진단부 사이에 연결되어 폐회로를 구성하는 제1 션트 저항; 상기 제1 션트 저항에 흐르는 제1 리플 전류의 노이즈를 제거하는 제1 필터부; 및 상기 노이즈가 제거된 제1 리플 전류를 증폭하고 전압으로 변환하는 제1 증폭부를 포함할 수 있다.
상기 제2 감지 회로는, 상기 제2 신호가 입력될 때, 상기 복수의 릴레이 소자가 스위칭 제어 됨에 따라 상기 모터의 타단과 상기 고장 진단부 사이에 연결되어 폐회로를 구성하는 제2 션트 저항; 상기 제2 션트 저항에 흐르는 제2 리플 전류의 노이즈를 제거하는 제2 필터부; 및 상기 노이즈가 제거된 제2 리플 전류를 증폭하고 전압으로 변환하는 제2 증폭부를 포함할 수 있다.
상기 고장 진단부는, 오동작으로 판단되면 안전 상태 진입을 위한 고장 신호를 생성하고, 상기 제어부는, 상기 고장 신호를 수신함에 따라 순방향 구동과 역방향 구동을 동시에 출력하여 상기 모터를 강제로 정지할 수 있다.
상기 제어부는, 기 설정된 조건에 따라 차량이 주행 상태로 판단되지 아니하면 상기 고장 신호를 해제할 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시 예에 의하면, 모터 구동 시 발생되는 전류의 리플 변동을 이용하여 모터의 오동작을 미리 검출하므로, 모터에 구비되는 별도의 홀센서를 생략하는 효과를 가져올 수 있다.
본 실시 예에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 오동작 검출 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모터 제어 장치를 보다 상세히 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어 장치의 개략적인 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴레이 연결 상태에 따른 모터의 구동을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어 장치에 기초하여 모터의 오동작 검출 내지 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 실시 예를 상세히 설명한다. 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 또한, 실시 예의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 실시 예를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 실시 예의 범위를 한정하는 것이 아니다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시 예에 의한 차량 제어 오동작 검출 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 오동작 검출 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 차량 제어 오동작 검출 시스템(100)은 사용자 인터페이스(10, UI; User Interface), 모터 제어 장치(20), 모터(30), 및 제어 대상부(40)를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(10)는 사용자의 조작에 의하여 제어 대상부(40)의 이동을 조정하기 위한 소정의 명령을 생성할 수 있다. 여기서, 사용자 인터페이스(10)는 차량의 운전석, 클러스터(cluster), AVN(Audio, Video, Navigation) 등에 노출된 스위치를 포함할 수 있다.
예를 들어, 사용자 인터페이스(10)는 사용자의 체형 또는 운전 습관에 따라 최적의 위치를 기억하는 IMS(Integrated Memory System) 메모리 스위치(12) 또는 수동 스위치(14)를 포함할 수 있으며, 상기 스위치의 형태는 버튼형, 터치형, 토글형 또는 지문 감지형 등의 방식이 적용될 수 있다.
모터 제어 장치(20)는 사용자 인터페이스(10)로부터 수신한 소정의 명령에 대응하는 제어 신호를 생성하고, 상기 제어 신호에 기초하여 모터(30)를 순방향 또는 역방향으로 구동시키거나, 미리 설정된 위치로 제어 대상부(40)를 이동시킬 수 있다.
또한, 모터 제어 장치(20)는 상기 제어 신호에 따라 구동되는 적어도 하나의 모터(30)의 회전 상황을 인식하고, 상기 모터(30)의 회전에 따라 발생하는 출력 신호를 감지하여 모터(300)의 오동작 여부를 판단할 수 있다.
모터(300)는 모터 제어 장치(20)로부터의 제어 신호에 따라 회전할 수 있으며, 도 1에는 하나의 모터(30)만이 도시되어 있으나 제어 대상부(40) 각각의 구동 목적에 따라 슬라이드(Slide), 틸트(Tilt), 헤이트(Height), 리클라이너(Recliner) 등을 위한 모터를 포함할 수 있다.
제어 대상부(40)는 모터(30)의 회전에 따라 실질적으로 사용자가 의도하는 위치 또는 각도로 이동될 수 있다. 여기서, 제어 대상부(40)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전동 시트(41, Power Seat Module), 스티어링 휠(42, Steering Column Module), 파워 윈도우(43, Safety Power Window), 선루프(44, Sunroof Control Unit) 및 리어 커튼(45, Rear Curtain) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다만, 이에 한정되지 아니하고, 모터의 구동에 따라 위치 또는 각도가 변동되는 이동부재를 포함하는 모듈 또는 유닛이라면 본 발명의 제어 대상부에 적용될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다.
도 2는 도 1에 도시된 모터 제어 장치를 보다 상세히 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 모터 제어 장치(20)는 입력부(210), 제어부(220), 구동부(230), 리플 검출부(240), 및 고장 진단부(250)를 포함할 수 있다.
입력부(210)는 사용자 인터페이스(10)의 조작에 따라 발생되는 소정의 입력 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 입력 신호는 IMS 메모리 스위치(110)의 조작에 따라 제어 대상부(40)를 미리 설정된 위치로 이동시키기 위한 제어 명령 또는 수동 스위치(120)의 조작에 따라 제어 대상부(40)를 순방향(전진 또는 상향) 또는 역방향(후진 또는 하향)으로 이동시키기 위한 제어 명령을 포함할 수 있다.
또한, 입력부(210)는 주행 상태를 판단하기 위하여 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 차량의 점화 정보 및/또는 차속 정보를 수신할 수 있다. 예컨대, 입력부(210)는 CAN 버스(60)로 연결된 차량 내 점화제어장치(62, Ignition Control Uint; ICU)로부터 전송되는 점화 정보(예컨대, 차량의 시동이 걸린 상태를 나타내는 IGN1 신호) 및/또는 전자제어장치(64, Electric Control Unit; ECU)로부터 전송되는 차속 정보를 수신할 수 있다.
입력부(210)는 상기 입력 신호, 점화 정보, 및 차속 정보 중 적어도 하나를 제어부(220) 및 고장 진단부(250)로 전송할 수 있다.
제어부(220)는 입력부(210)를 통해 수신하는 입력 신호에 따라 모터(30)의 구동을 위한 적어도 하나의 제어 신호를 출력할 수 있다. 다시 말해서, 제어부(220)는 상기 입력 신호에 기초하여 적어도 하나의 모터(30)를 순방향 또는 역방향으로 구동시킬지 여부를 결정하며, 순방향 구동의 경우 제1 제어 신호(모터 전진 또는 상향 신호, M_FW)를 생성하고, 역방향 구동의 경우 제2 제어 신호(모터 후진 또는 하향 신호, M_BW)를 생성할 수 있다.
구동부(230)는 적어도 하나의 제어 신호에 따라, 모터(30)가 순방향 또는 역방향으로 구동되도록 릴레이를 스위칭 제어하여 동작 전원을 공급할 수 있다. 다시 말해서, 구동부(230)의 스위칭 제어에 따라 모터(30)의 구동 방향이 제어될 수 있다. 예를 들어, 구동부(230)는 제1 제어 신호(M_FW)가 인가되면 모터(30)에 순방향 전류가 공급되도록 릴레이를 스위칭 제어하고, 제2 제어 신호(M_BW)가 인가되면 모터(30)에 역방향 전류가 공급되도록 릴레이를 스위칭 제어할 수 있다.
리플 검출부(240)는 모터(30)의 회전으로 발생되는 리플 전류(ripple current)를 검출하여 적어도 하나의 제어 신호에 상응하는 적어도 하나의 감지 신호를 고장 진단부(250)로 전송할 수 있다. 여기서, 리플 전류는 모터(30)의 회전에 따라 모터(30)의 정류자, 브러쉬 간의 접촉으로 모터(30)의 저항이 변화됨에 따라, 흐르는 방향은 일정하나 크기의 변화가 계속되는 전류로 정의할 수 있다.
고장 진단부(250)는 입력부(210)에서 입력되는 입력 신호와 리플 검출부(240)에서 출력되는 감지 신호를 이용하여 모터(30)의 오동작 여부를 결정할 수 있다. 다시 말해서, 고장 진단부(250)는 입력 신호와 감지 신호에 기초하여 의도하지 아니한 모터(30)의 움직임이 발생되는지 여부를 결정할 수 있다.
모터(30)의 오동작은 사용자가 의도하지 아니한 모터(30)의 회전 방향 또는 회전 수가 출력되는 경우로 구분할 수 있으며, 고장 진단부(250)는 적어도 하나의 감지 신호를 통해 구동부(230)의 스위칭 제어 상태에 대응하는 구동 방향의 모터(30) 회전 수를 산출함으로써, 사용자가 의도하지 아니한 모터(30)의 회전 방향 또는 회전 수가 출력되는지를 판단할 수 있다.
고장 진단부(250)는 모터(30)의 오동작이 판정되면 안전 상태 진입을 위한 고장 신호(breakdown signal)를 생성하여 제어부(220)로 전송하고, 상기 고장 신호를 수신한 제어부(220)는 모터(30)를 강제로 정지시킬 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여, 모터 제어 장치(100)가 구동되는 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 설명의 편의를 위하여 전술한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어 장치의 개략적인 회로도이다.
입력부(210)는 사용자 인터페이스(10)의 조작에 따라 발생되는 입력 신호, 점화 정보, 및 차속 정보 중 적어도 하나를 제어부(220) 및 고장 진단부(250)로 전송할 수 있다.
제어부(220)는 상기 입력 신호에 상응하는 적어도 하나의 제어 신호-예컨대, 모터(30)의 순방향 구동에 상응하는 제1 제어 신호(모터 전진 또는 상향 신호, M_FW) 및 모터(30)의 역방향 구동에 상응하는 제2 제어 신호(모터 후진 또는 하향 신호, M_BW)-를 생성할 수 있다.
구동부(230)는 구동 전원(232, Battery) 및 적어도 하나의 릴레이(234, 236)를 포함하고, 제어부(220)로부터 적어도 하나의 제어 신호를 수신함에 따라 릴레이(234, 236)의 스위칭을 제어하여 모터(30)에 동작 전원을 공급할 수 있다.
릴레이(234, 236)는 모터(30)의 일단과 타단에 구비된 제1 및 제2 릴레이(234, 236)를 포함하고, 모터(30)를 구동하기 위하여 제어부(220)가 출력하는 적어도 하나의 제어 신호에 따라 순방향 전류 또는 역방향 전류를 모터(30)로 출력할 수 있다.
이때, 모터(30)는 그 일단에서 그 타단으로 순방향 전류 인가 시에 순방향으로 구동되고, 그 타단에서 그 일단으로 역방향 전류 인가 시에 역방향으로 구동될 수 있다.
본 실시 예에서는 릴레이와 같은 스위칭 소자를 이용하여 구동부(230)를 구성하는 일 예를 설명하고 있으나, 모터(30)에서 출력되는 전류의 방향을 바꿀 수 있는 회로라면 이에 한정되지 아니함은 통상의 기술자에게 자명하다.
제1 릴레이(234)는 하나의 고정 접점(1)이 모터(30)의 일단과 연결되고, 두 개의 선택 접점(2, 3)이 구동 전원 단자(232)와 제1 출력 단자(235, FORWARD)에 연결될 수 있다.
제2 릴레이(236)는 하나의 고정 접점(4)이 모터(30)의 타단과 연결되고, 두 개의 선택 접점(5, 6)이 구동 전원 단자(232)와 제2 출력 단자(237, BACKWARD)에 연결될 수 있다.
구동부(230)로 제1 제어 신호가 입력되면, 제1 릴레이(234)는 모터(30)의 일단과 제1 출력 단자(235)를 연결하고, 제2 릴레이(236)는 모터(30)의 타단과 구동 전원 단자(232)를 연결할 수 있다. 이에 따라, 구동 전원(232)이 모터(30)를 구동한 후 제1 출력 단자(235)를 거쳐 리플 검출부(240)의 제1 입력 단자(242A, Rip_1)에 인가될 수 있다.
구동부(230)로 제2 제어 신호가 입력되면, 제1 릴레이(234)는 모터(30)의 일단과 구동 전원 단자(232)를 연결하고, 제2 릴레이(236)는 모터(30)의 타단과 제2 출력 단자(237)를 연결할 수 있다. 이에 따라, 구동 전원(232)이 모터(30)를 구동한 후 제2 출력 단자(237)를 거쳐 리플 검출부(240)의 제2 입력 단자(242B, Rip_2)에 인가될 수 있다.
리플 검출부(240)는 제1 감지 회로(240A) 및 제2 감지 회로(240B)를 포함하며, 각각의 감지 회로(240A, 240B)는 제1 제어 신호 또는 제2 제어 신호에 따라 구동되는 모터(30)의 전류의 리플(ripple) 변동을 검출하여 출력 전압 파형을 고장 진단부(250)로 전송할 수 있다.
제1 감지 회로(240A)는 모터(30)에서 출력되는 순방향 리플 전류(Ir_1)를 감지하며, 제1 션트 저항(244A), 제1 필터부(246A), 및 제1 증폭부(248A)를 포함할 수 있다.
제2 감지 회로(240B)는 모터(30)에서 출력되는 역방향 리플 전류(Ir_2)를 감지하며, 제2 션트 저항(244B), 제2 필터부(246B), 및 제2 증폭부(248B)를 포함할 수 있다.
제1 션트 저항(244A)은 일단이 제1 입력 단자(242A)를 통해 구동부(230)의 제1 출력 단자(235)와 연결되고, 타단이 접지 단자에 연결될 수 있다. 이로 인해, 구동부(230)로 제1 제어 신호가 입력되면 구동 전원(232)이 모터(30)를 순방향으로 구동한 후, 모터(30)의 순방향 리플 전류(Ir_1)가 제1 션트 저항(244A)을 거쳐 접지 단자로 흐를 수 있다. 다시 말해서, 제1 제어 신호가 입력되면, 모터(30)의 양단과 제1 션트 저항(244A)이 폐회로를 형성할 수 있다.
제2 션트 저항(244B)은 일단이 제2 입력 단자(242B)를 통해 구동부(230)의 제2 출력 단자(237)와 연결되고, 타단이 접지 단자에 연결될 수 있다. 이로 인해, 구동부(230)로 제2 제어 신호가 입력되면 구동 전원(232)이 모터(30)를 역방향으로 구동한 후, 모터(30)의 역방향 리플 전류(Ir_2)가 제2 션트 저항(244B)을 거쳐 접지 단자로 흐를 수 있다. 다시 말해서, 제3 제어 신호가 입력되면, 모터(30)의 양단과 제2 션트 저항(244B)이 폐회로를 형성할 수 있다.
여기서, 제1 및 제2 션트 저항(244A, 244B)은 단일 저항으로 구현될 수 있으며, 모터(30)의 회전 수 검출의 정확도를 높이기 위해 오차율이 낮은 저항일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 아니한다.
제1 필터부(246A)는 제1 션트 저항(244A)에 흐르는 순방향 리플 전류(Ir_1)의 노이즈를 제거할 수 있다.
제2 필터부(246B)는 제2 션트 저항(244B)에 흐르는 역방향 리플 전류(Ir_2)의 노이즈를 제거할 수 있다.
제1 및 제2 필터부(246A, 246B)는 제1 및 제2 션트 저항(244A, 244B)에 흐르는 순방향 또는 역방향 리플 전류(Ir_1, Ir_2)의 기본 주파수 이외의 노이즈 성분을 제거할 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 필터부(246A, 246B)는 구동하는 모터(30)에서 발생된 리플의 주파수 대역만을 통과시키는 대역통과필터(Band Pass Filter)일 수 있다.
또는, 제1 및 제2 필터부(246A, 246B)는 구동하는 모터(30)에서 발생된 리플의 고주파 노이즈를 제거시키는 저역통과필터(Low Pass Filter)일 수도 있다. 고주파 노이즈를 제거시키는 이유는, 리플 전류의 크기를 불필요하게 가변시켜 시스템 성능을 저하시킬 우려가 있기 때문이다.
제1 증폭부(248A)는 노이즈가 제거된 순방향 리플 전류(Ir_1)를 기 설정된 증폭률로 증폭하고, 전압으로 변환한 제1 감지 신호를 출력할 수 있다.
제2 증폭부(248B)는 노이즈가 제거된 역방향 리플 전류(Ir_2)를 기 설정된 증폭률로 증폭하고, 전압으로 변환한 제2 감지 신호를 출력할 수 있다.
제1 및 제2 증폭부(248A, 248B)는 아날로그 신호를 증폭하고, 전류-전압 변환회로를 포함하는 오피 앰프(OP-AMP)일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 아니한다.
그리고, 기 설정된 증폭률은 제1 및 제2 감지 신호가 고장 진단부(250)에 의해 감지 가능한 범위-예컨대, 동작 전압(5V)과 접지 전압(0V) 사이의 범위- 내에 있도록 설정될 수 있으며, 출력 전압을 안정화시킬 수 있다. 그 이유는 모터(30)에서 출력되는 순방향 또는 역방향 리플 전류는 매우 작은 크기를 가지므로, 기 설정된 증폭률로 증폭되지 아니한 리플 전류를 검출할 경우 모터(30)의 회전 수를 정확히 측정하기가 곤란하기 때문이다.
고장 진단부(250A)는 감지부(252), 판단부(254), 및 통신부(256)를 포함할 수 있다.
감지부(252)는 적어도 하나의 ADC 포트-예컨대, 제1 및 제2 감지 포트(252A, 252B)-를 포함하며, 상기 제1 및 제2 감지 포트(252A, 252B)를 통해서 제1 및 제2 감지 신호를 각각 수신하고, 출력되는 전압의 변화 및 파형의 형태를 확인할 수 있다.
제1 감지 포트(252A, ADC_1)는 모터(30)에 순방향 구동 전원이 인가 시에 출력되는 제1 감지 신호의 전압 변화 및 파형 형태를 이용하여 순방향으로 구동되는 모터(30)의 회전 수를 산출할 수 있다.
제2 감지 포트(252B, ADC_2)는 모터(30)에 역방향 구동 전원이 인가 시에 출력되는 제2 감지 신호의 전압 변화 및 파형 형태를 이용하여 역방향으로 구동되는 모터(30)의 회전 수를 산출할 수 있다.
판단부(254)는 입력부(210)에서 입력되는 입력 신호와 리플 검출부(240)에서 출력되는 감지 신호에 기초하여 모터(30)의 오동작 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 의도하지 아니한 모터(30)의 회전 방향 또는 회전 수가 출력되는 경우, 판단부(254)는 모터(30) 오동작으로 결정하고 구동부(230)가 고장 상태인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 판단부(254)는 입력 신호에 상응하는 모터(30)의 회전 수를 회전 방향 별로 맵핑(mapping)한 테이블을 저장 및 관리할 수 있으며, 상기 테이블을 기초로 모터(30)의 오동작을 검출할 수 있다.
한편, 판단부(254)가 모터(30)의 회전 방향 오동작을 결정하는 일 례를 하기의 표 1을 참조하여 설명하기로 한다.
표 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 판단부(254)가 입력 신호와 감지 신호에 기초하여 모터(30)의 회전 방향 오동작을 결정하는 일 례를 나타낸다.
제1 감지 신호 출력 제2 감지 신호 출력
순방향 제어 명령 입력 정상 고장
역방향 제어 명령 입력 고장 정상

제어 명령 미입력		 고장 고장
고장 고장
고장 고장
표 1을 참조하면 판단부(254)는, 사용자 인터페이스(10)의 스위치 조작에 따라 입력부(210)에서 각각 순방향 또는 역방향 제어 명령이 인가되고, 리플 검출부(230)에서 각각 순방향 리플 전류 또는 역방향 리플 전류에 대한 출력 전압 파형인 제1 또는 제2 감지 신호가 출력되면, 구동부(230)가 정상 상태인 것으로 판단할 수 있다.
한편, 사용자 인터페이스(10)의 스위치 조작에 따라 입력부(210)에서 각각 순방향 또는 역방향 제어 명령이 인가되는 반면에, 리플 검출부(240)에서 각각 역방향 리플 전류 또는 순방향 리플 전류에 대한 출력 전압 파형인 제2 또는 제1 감지 신호가 감지되면, 판단부(254)는 구동부(230)가 고장 상태인 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 사용자 인터페이스(10)의 스위치 조작이 입력되지 아니한 상태에서, 리플 검출부(230)로부터 순방향 리플 전류 및/또는 역방향 리플 전류에 대한 출력 전압 파형인 제1 및/또는 제2 감지 신호가 출력되면, 판단부(254)는 구동부(230)가 고장 상태인 것으로 판단할 수 있다.
판단부(254)는 구동부(230)의 고장으로 모터(30)의 오동작이 판정되면 안전상태 진입을 위한 고장 신호(breakdown signal)를 생성할 수 있다.
통신부(256)는 입력부(210) 및 제어부(220) 각각과 차량 제어 신호를 송수신하는 역할을 수행할 수 있고, 일 례로 CAN 통신 네트워크를 포함할 수 있다. 여기서, 차량 제어 신호는 입력부(210)로부터 수신하는 입력 신호 내지 제어부(220)로 송신하는 고장 신호를 포함할 수 있다.
제어부(220)는 고장 진단부(250)로부터 안전상태 진입을 위한 고장 신호를 수신하면, 구동부(230)의 스위칭을 강제로 제어하여 모터(30)의 구동을 정지시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(220)는 구동부(230)로 제1 제어 신호-예컨대, 순방향 제어 명령-와 제2 제어 신호-예컨대, 역방향 제어 명령-를 동시에 출력함으로써 모터(30)에 인가되는 구동 전원을 차단할 수 있다.
제어부(220)의 고장 신호에 따라 구동부(230)의 제1 릴레이(234)는 모터(30)의 일단과 제1 션트 저항(244A)을 연결하고, 제2 릴레이(236)는 모터(30)의 타단과 제2 션트 저항(244B)을 연결할 수 있다. 이에 따라, 모터(30)에 인가되는 구동 전원을 차단하여 모터(30)를 정지시킬 수 있다.
한편, 제어부(200)는 고장 진단부(250)로부터 고장 신호를 수신하더라도, 소정의 조건을 만족하면 고장 해제 판단을 통하여 모터(30)를 정지시키지 아니할 수 있다.
여기서, 소정의 조건은 주행 상태로 판단되지 아니하거나 또는 리플 검출부(240)로부터 제1 및 제2 감지 신호를 수신하지 아니한 경우를 포함할 수 있다.
주행 상태로 판단되지 아니하는 경우란, 점화제어장치(62, Ignition Control Uint; ICU)로부터 점화 정보(예컨대, 차량의 시동이 걸린 상태를 나타내는 IGN1 신호)를 수신하지 아니하거나 또는 전자제어장치(64, Electric Control Unit; ECU)로부터 전송 받은 차속 정보가 기 설정된 속도 이하인 경우를 포함할 수 있다. 여기서, 기 설정된 속도는 3km/h일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 아니한다.
전술한 바와 같이, 구동부(230)가 고장 상태인 것과 별개로, 차량이 현재 주행 상태로 판단되지 아니한 경우-예컨대, 점화 정보(IGN1 신호) 미수신 또는 3km/h 이하의 차속 정보 수신- 또는 출력 신호를 수신하지 아니한 경우-예컨대, 제1 및 제2 감지 신호 미수신-라면 안전 매커니즘 측면에서 모터(30)의 오동작으로 인하여 사용자에게 미치는 영향이 극히 미미하므로 안전한 상태로 인식할 수 있다.
한편, 전술한 실시 예에서는 제어부(220)와 고장 진단부(250)가 별도로 구비되어 고장 진단과 강제 정지 동작이 서로 다른 구성 요소에서 수행되는 경우를 예로 들어 설명하였다. 이와 달리, 고장 진단부(250)가 제어부(220) 내에 통합되어 고장 진단과 강제 정지 동작이 하나의 구성 요소-예컨대, 고장 진단 로직이 구비된 제어부-에서 수행되는 경우도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.
이하에서는 도 4를 참조하여, 릴레이 연결 상태에 따른 모터(30)의 구동에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 릴레이 연결 상태에 따른 모터의 구동을 나타내는 도면이다.
모터(30)의 순방향 구동 시, 제어부(220)의 제1 제어 신호에 따라 제1 릴레이(234)는 모터(30)의 일단과 제1 션트 저항(244A)을 연결하고, 제2 릴레이(236)는 모터(30)의 타단과 구동 전원(232)을 연결할 수 있다. 이에 따라, 모터(30)의 출력 전류는 모터(30)의 타단에서 모터(30)의 일단으로-예컨대, 모터(30)의 순방향으로- 흐른 후 제1 션트 저항(244A)을 거쳐 접지로 흐를 수 있다.
모터(30)의 역방향 구동 시, 제어부(220)의 제2 제어 신호에 따라 제1 릴레이(234)는 모터(30)의 일단과 구동 전원(232)을 연결하고, 제2 릴레이(236)는 모터(30)의 타단과 제2 션트 저항(244B)을 연결할 수 있다. 이에 따라, 모터(30)의 출력 전류는 모터(30)의 일단에서 모터(30)의 타단으로-예컨대, 모터(30)의 역방향으로- 흐른 후 제2 션트 저항(244B)을 거쳐 접지로 흐를 수 있다.
모터(30)의 정지 시, 제어부(220)의 고장 신호에 따라 제1 릴레이(234)는 모터(30)의 일단과 제1 션트 저항(244A)을 연결하고, 제2 릴레이(236)는 모터(30)의 타단과 제2 션트 저항(244B)을 연결할 수 있다. 이에 따라, 모터(30)에 인가되는 구동 전원을 차단하여 모터(30)를 정지시킬 수 있다.
이하에서는, 전술한 모터 제어 장치(100)에 기초하여 모터(30)의 오동작 검출 내지 구동 방법(S500)을 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모터 제어 장치에 기초하여 모터의 오동작 검출 내지 구동 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 제어부(220)는 입력부(210)로부터 사용자 인터페이스(10)의 조작에 따라 발생되는 소정의 입력 신호, 점화 정보(예컨대, 차량의 시동이 걸린 상태를 나타내는 IGN1 신호) 및 차속 정보 중 적어도 하나를 수신할 수 있다(S510).
구동부(230)는 상기 소정의 입력 신호에 상응하는 적어도 하나의 제어 신호-예컨대, 제1 및 제2 제어 신호-에 따라 릴레이를 스위칭 제어하여 모터(30)에 동작전원을 공급함으로써, 모터(30)를 순방향 또는 역방향으로 구동할 수 있다(S520).
리플 검출부(240)는 모터(30)의 회전으로 발생되는 순방향 및 역방향 리플 전류에 대한 출력 전압 파형인 제1 및 제2 감지 신호를 고장 진단부(250)로 전송할 수 있다.
이후, 고장 진단부(250)는 리플 검출부(240)에서 출력하는 제1 및 제2 감지 신호를 수신하는지 여부를 판단할 수 있다(S530).
고장 진단부(250)가 제1 및 제2 감지 신호를 수신하면(S530 단계의 YES 경로), 입력부(210)로부터 수신한 소정의 입력 신호와 리플 검출부(240)로부터 출력된 제1 및 제2 감지 신호에 기초하여 의도하지 아니한 모터(30)의 움직임이 발생되는지를 결정하고, 구동부(230)의 고장 여부를 판단할 수 있다(S540).
S540 단계에서, 고장 진단부(200)는 입력부(210)에서 각각 순방향 또는 역방향 제어 명령이 인가되는 반면에, 리플 검출부(240)에서 각각 역방향 리플 전류 또는 순방향 리플 전류에 따른 출력 전압 파형인 제2 또는 제1 감지 신호가 감지되면, 모터(30)가 오동작 상태인 것으로 판단하고, 제어부(220)로 고장 신호를 전송할 수 있다.
만일, 고장 진단부(250)가 제1 및 제2 감지 신호를 수신하지 아니하면(S530 단계의 NO 경로), 구동부(230)의 고장 여부와 상관없이 고장신호 해제 판단을 수행할 수 있다(S570).
S540 단계 이후, 제어부(220)는 입력부(210)로부터 수신한 점화 정보 및 차속 정보에 기초하여 차량의 주행 상태를 판단할 수 있다(S550).
만일, 제어부(220)가 입력부(210)로부터 점화 정보(예컨대, 차량의 시동이 걸린 상태를 나타내는 IGN1 신호)를 수신하지 아니하거나 또는 전송 받은 차속 정보가 기 설정된 속도 이하인 경우, 차량이 현재 주행 상태가 아닌 것으로 판단하고(S550 단계의 NO 경로), 구동부(230)의 고장 여부와 상관없이 고장신호 해제 판단을 수행할 수 있다(S570). 여기서, 기 설정된 속도는 3km/h일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 아니한다.
한편, S550 단계에서 차량이 현재 주행 상태인 것으로 판단되면(S550 단계의 YES 경로), 제어부(220)는 모터(30)에 인가되는 구동 전원을 차단하여 모터(30)를 정지시킬 수 있다(S560). 예를 들어, 제어부(220)는 구동부(230)로 제1 제어 신호-예컨대, 순방향 제어 명령-와 제2 제어 신호-예컨대, 역방향 제어 명령-를 동시에 출력함으로써 모터(30)에 인가되는 구동 전원을 차단할 수 있다.
상술한 실시예에 따른 모터의 오동작 검출 내지 구동 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 포함될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
실시 예와 관련하여 전술한 바와 같이 몇 가지만을 기술하였지만, 이외에도 다양한 형태의 실시가 가능하다. 앞서 설명한 실시 예들의 기술적 내용들은 서로 양립할 수 없는 기술이 아닌 이상은 다양한 형태로 조합될 수 있으며, 이를 통해 새로운 실시 형태로 구현될 수도 있다.
한편, 전술한 실시 예에 의한 모터 제어 장치 및 이 장치를 이용한 모터의 오동작 검출 방법은 전동 시트, 스티어링 휠, 파워 윈도우, 선루프, 리어 커튼 등 모터의 구동에 따라 위치 또는 각도가 변동되는 이동부재를 포함하는 모듈 또는 유닛 등에 적용할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 모터의 오동작 검출 방법에 있어서,
    입력 신호를 수신하는 단계;
    상기 입력 신호에 상응하여 상기 모터를 구동하는 단계;
    상기 모터의 구동 시 발생하는 전류의 리플 변동에 대한 감지 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 입력 신호 및 상기 감지 신호에 기반하여 상기 모터의 오동작 여부를 판단하는 단계를 포함하는 모터의 오동작 검출 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 감지 신호를 수신하는 단계는
    제1 감지 신호를 수신하는 단계; 및
    제2 감지 신호를 수신하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 모터의 오동작 검출 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 감지 신호는 상기 모터의 순방향 제어 여부를 감지하기 위한 신호인, 모터의 오동작 검출 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 감지 신호는 상기 모터의 역방향 제어 여부를 감지하기 위한 신호인, 모터의 오동작 검출 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 오동작 여부를 판단하는 단계는
    상기 입력 신호가 상기 모터의 순방향 구동을 위한 제1 신호이고, 상기 제2 감지 신호가 수신되면 오동작으로 판단하는, 모터의 오동작 검출 방법.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 오동작 여부를 판단하는 단계는
    상기 입력 신호가 상기 모터의 역방향 구동을 위한 제2 신호이고, 상기 제1 감지 신호가 수신되면 오동작으로 판단하는, 모터의 오동작 검출 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 모터의 오동작으로 판단되면, 안전 상태 진입을 위한 고장 신호를 생성하고, 상기 고장 신호에 따라 순방향 구동과 역방향 구동을 동시에 출력하여 상기 모터를 강제로 정지하는 단계를 더 포함하는, 모터의 오동작 검출 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 정지하는 단계는, 기 설정된 조건에 따라 차량이 주행 상태로 판단되지 아니하면 상기 고장 신호를 해제하는 단계를 포함하는, 모터의 오동작 검출 방법.
  9. 프로세서에 의해 실행되는 것을 통하여, 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 기재된 모터의 오동작 검출 방법을 실현하는 응용 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  10. 모터의 오동작을 검출하기 위한 모터 제어 장치에 있어서,
    상기 모터의 구동을 위한 입력 신호를 감지하는 입력부;
    상기 입력 신호에 상응하여 상기 모터의 구동을 제어하기 위한 적어도 하나의 제어 신호를 생성하는 제어부;
    상기 적어도 하나의 제어 신호에 따라 스위칭되어 상기 모터를 순방향 또는 역방향으로 구동시키는 구동부;
    상기 모터의 구동 시 발생하는 전류의 리플 변동에 대한 감지 신호를 생성하는 리플 검출부; 및
    상기 입력 신호 및 상기 감지 신호에 기반하여 상기 모터의 오동작 여부를 판단하는 고장 진단부를 포함하는, 모터 제어 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 리플 검출부는,
    상기 모터의 순방향 동작을 감지하기 위한 제1 감지 신호를 상기 고장 진단부로 전달하는 제1 감지 회로; 및
    상기 모터의 역방향 동작을 감지하기 위한 제2 감지 신호를 상기 고장 진단부로 전달하는 제2 감지 회로 중 적어도 하나를 포함하는, 모터 제어 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 구동부는, 상기 모터의 일단과 타단에 연결된 복수의 릴레이 소자를 포함하는, 모터 제어 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 고장 진단부는, 상기 입력 신호가 상기 모터의 순방향 구동을 위한 제1 신호이고, 상기 제2 감지 신호가 수신되면 오동작으로 판단하는, 모터 제어 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 고장 진단부는, 상기 입력 신호가 상기 모터의 역방향 구동을 위한 제2 신호이고, 상기 제1 감지 신호가 수신되면 오동작으로 판단하는, 모터 제어 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 감지 회로는,
    상기 제1 신호가 입력될 때, 상기 복수의 릴레이 소자가 스위칭 제어 됨에 따라 상기 모터의 일단과 상기 고장 진단부 사이에 연결되어 폐회로를 구성하는 제1 션트 저항을 포함하는, 모터 제어 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 감지 회로는,
    상기 제2 신호가 입력될 때, 상기 복수의 릴레이 소자가 스위칭 제어 됨에 따라 상기 모터의 타단과 상기 고장 진단부 사이에 연결되어 폐회로를 구성하는 제2 션트 저항을 포함하는, 모터 제어 장치.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 감지 회로는,
    상기 제1 션트 저항에 흐르는 제1 리플 전류의 노이즈를 제거하는 제1 필터부; 및
    상기 노이즈가 제거된 제1 리플 전류를 증폭하고 전압으로 변환하는 제1 증폭부를 더 포함하는, 모터 제어 장치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 제2 감지 회로는,
    상기 제2 션트 저항에 흐르는 제2 리플 전류의 노이즈를 제거하는 제2 필터부; 및
    상기 노이즈가 제거된 제2 리플 전류를 증폭하고 전압으로 변환하는 제2 증폭부를 더 포함하는, 모터 제어 장치.
  19. 제10 항에 있어서,
    상기 고장 진단부는, 오동작으로 판단되면 안전 상태 진입을 위한 고장 신호를 생성하고,
    상기 제어부는, 상기 고장 신호를 수신함에 따라 순방향 구동과 역방향 구동을 동시에 출력하여 상기 모터를 강제로 정지하는, 모터 제어 장치.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제어부는, 기 설정된 조건에 따라 차량이 주행 상태로 판단되지 아니하면 상기 고장 신호를 해제하는, 모터 제어 장치.
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