KR102831329B1 - Motor driving apparatus, and motor emergency breaking method - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치는 배터리 전원 또는 이그니션 전원을 입력받아 제어부에 전원을 공급하는 전원 공급부, 배터리 전원 또는 이그니션 전원을 입력받아 모터 구동부의 스위치를 동작시키는 게이트 드라이버, 전원 공급부로부터 전원을 공급받고, 게이트 드라이버를 제어하는 제어부, 및 배터리 전원을 공급받아 모터를 구동시키는 모터 구동부를 포함하고, 전원 공급부 및 게이트 드라이버는 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 이그니션 전원을 입력받는 것을 특징으로 한다.A motor driving device according to one embodiment of the present invention includes a power supply unit that receives battery power or ignition power and supplies power to a control unit, a gate driver that receives battery power or ignition power and operates a switch of the motor driving unit, a control unit that receives power from the power supply unit and controls the gate driver, and a motor driving unit that receives battery power and drives a motor, wherein the power supply unit and the gate driver are characterized in that they receive ignition power when an abnormality occurs in the supply of battery power.
Description
본 발명은 모터 구동 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 비상시 이그니션 전원을 이용하여 모터를 구동하는 모터 구동 장치 및 모터 비상 제동 방법에 관한 발명이다. The present invention relates to a motor driving device, and more specifically, to a motor driving device for driving a motor using ignition power in an emergency, and a motor emergency braking method.
일반적으로, ECU(Electronic Control Unit)는, 차량의 내부적인 동작을 다양하게 제어하는 전자제어장치로서, MCU, PMIC, 게이트 드라이버 IC 등을 포함한다. ECU는 이그니션(Ignition, IGN)을 통해 시동이 온(ON)된 상태에서, 배터리로부터 전원을 공급받아 동작한다.In general, an ECU (Electronic Control Unit) is an electronic control device that controls various internal operations of a vehicle, and includes MCU, PMIC, gate driver IC, etc. The ECU operates by receiving power from the battery when the ignition (IGN) is turned on.
외부요인이나 ECU 내부요인으로 인해 배터리로부터 전원이 중단되는 경우, PMIC 및 Gate Driver 등 ECU 내부가 갑자기 셧 다운(Shut Down) 되며 모터 구동 중인 경우, 모터 제어가 불가능하여 안정적으로 모터를 제동할 수 없다. 또한 해당 고장 상황에 대한 정보를 상위제어기에 전달 할 수 없는 문제가 있다.If the power from the battery is cut off due to external factors or internal factors of the ECU, the internal parts of the ECU, such as the PMIC and Gate Driver, are suddenly shut down, and if the motor is being driven, the motor control is impossible, making it impossible to stably brake the motor. In addition, there is a problem in that information about the corresponding failure situation cannot be transmitted to the upper controller.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 비상시 이그니션 전원을 이용하여 모터를 구동하는 모터 구동 장치 및 모터 비상 제동 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a motor driving device and a motor emergency braking method for driving a motor using ignition power in an emergency.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the tasks mentioned above, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치는 배터리 전원 또는 이그니션 전원을 입력받아 제어부에 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 배터리 전원 또는 상기 이그니션 전원을 입력받아 모터 구동부의 스위치를 동작시키는 게이트 드라이버; 상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받고, 상기 게이트 드라이버를 제어하는 제어부; 및 상기 배터리 전원을 공급받아 모터를 구동시키는 모터 구동부를 포함하고, 상기 전원 공급부 및 상기 게이트 드라이버는 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 이그니션 전원을 입력받는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, a motor driving device according to one embodiment of the present invention includes a power supply unit which receives battery power or ignition power and supplies power to a control unit; a gate driver which receives the battery power or the ignition power and operates a switch of a motor driving unit; a control unit which receives power from the power supply unit and controls the gate driver; and a motor driving unit which receives the battery power and drives a motor, wherein the power supply unit and the gate driver are characterized in that they receive the ignition power when an abnormality occurs in the supply of the battery power.
또한, 상기 배터리 전원 공급 라인 및 상기 이그니션 전원 공급 라인은 결선되어 상기 전원 공급부 및 상기 게이트 드라이버와 연결될 수 있다.Additionally, the battery power supply line and the ignition power supply line can be wired and connected to the power supply unit and the gate driver.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부가 모터 제동 모드로 동작하도록 상기 게이트 드라이버를 제어할 수 있다.Additionally, the control unit can control the gate driver so that the motor driving unit operates in motor braking mode when an abnormality occurs in the supply of the battery power.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부를 형성하는 상측 스위치 또는 하측 스위치에 단락 회로가 형성되도록 상기 게이트 드라이버를 제어할 수 있다.Additionally, the control unit can control the gate driver so that a short circuit is formed in the upper switch or the lower switch forming the motor driving unit when an abnormality occurs in the supply of the battery power.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부를 형성하는 상측 스위치를 제1 전압으로 풀-업 시키고 하측 스위치는 오프시킬 수 있다.In addition, the control unit can pull up the upper switch forming the motor driving unit to the first voltage and turn off the lower switch when an abnormality occurs in the supply of the battery power.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부를 형성하는 하측 스위치를 그라운드 전압으로 풀-다운 시키고 상측 스위치는 오프시킬 수 있다.In addition, the control unit can pull down the lower switch forming the motor driving unit to ground voltage and turn off the upper switch when an abnormality occurs in the supply of the battery power.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 게이트 드라이버에서 출력되는 펄스폭 변조 신호를 제어할 수 있다.Additionally, the control unit can control a pulse width modulation signal output from the gate driver when an abnormality occurs in the supply of the battery power.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상위 제어기 또는 차량 시스템에 알람을 전달할 수 있다.Additionally, the control unit can transmit an alarm to a higher controller or vehicle system if an abnormality occurs in the supply of battery power.
또한, 상기 모터 구동부는, 3개의 상측 스위치와 3개의 하측 스위치로 형성되고, 상기 상측 스위치와 하측 스위치는 상보적으로 도통될 수 있다.In addition, the motor driving unit is formed of three upper switches and three lower switches, and the upper switches and the lower switches can be complementarily conducted.
또한, 상기 배터리 전원을 감지하는 배터리 전원 감지부를 포함할 수 있다.Additionally, it may include a battery power detection unit that detects the battery power.
또한, 상기 전원 공급부 및 상기 게이트 드라이버는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 소정의 시간 동안 상기 이그니션 전원을 입력받을 수 있다.Additionally, the power supply unit and the gate driver can receive the ignition power for a predetermined period of time when an abnormality occurs in the supply of the battery power.
또한, 상기 이그니션 전원과 상기 전원 공급부 및 상기 게이트 드라이버를 연결하는 다이오드를 포함할 수 있다.Additionally, it may include a diode connecting the ignition power source, the power supply, and the gate driver.
또한, 상기 모터 구동 장치는 차량의 기어를 동작시키는 모터를 구동할 수 있다.Additionally, the motor drive device can drive a motor that operates the gears of the vehicle.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 비상 제동 방법은 배터리 전원의 공급 이상여부를 감지하는 단계; 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 이그니션 전원을 공급받아 동작하는 단계; 제어부가 모터 구동부를 형성하는 복수의 스위치가 모터 제동 모드로 동작하도록 게이트 드라이버를 제어하는 단계; 상기 게이트 드라이버가 상기 모터 구동부의 스위치를 모터 제동 모드로 동작시키는 단계; 및 상기 모터 구동부의 상측 스위치 또는 하측 스위치에 단락 회로가 형성되어 모터를 제동하는 단계를 포함한다.In order to solve the above technical problem, a motor emergency braking method according to another embodiment of the present invention includes the steps of: detecting whether there is an abnormality in the supply of battery power; operating by receiving ignition power when an abnormality occurs in the supply of the battery power; the step of controlling a gate driver so that a plurality of switches forming a motor drive unit operate in a motor braking mode; the step of causing the gate driver to operate the switches of the motor drive unit in the motor braking mode; and the step of forming a short circuit in an upper switch or a lower switch of the motor drive unit to brake the motor.
또한, 상기 게이트 드라이버를 제어하는 단계는, 상기 게이트 드라이버에서 출력되는 펄스폭 변조 신호를 제어할 수 있다.Additionally, the step of controlling the gate driver can control a pulse width modulation signal output from the gate driver.
또한, 상기 모터 구동부의 스위치를 모터 제동 모드로 동작시키는 단계는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부를 형성하는 상측 스위치를 제1 전압으로 풀-업 시키고 하측 스위치는 오프시키거나, 상기 하측 스위치를 그라운드 전압으로 풀-다운 시키고 상기 상측 스위치는 오프시킬 수 있다.In addition, the step of operating the switch of the motor driving unit in the motor braking mode may, when an abnormality occurs in the supply of the battery power, pull up the upper switch forming the motor driving unit to the first voltage and turn off the lower switch, or pull down the lower switch to the ground voltage and turn off the upper switch.
또한, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 정보를 상위 제어기 또는 차량 시스템에 전달하는 단계를 포함할 수 있다.Additionally, it may include a step of transmitting information that an abnormality has occurred in the supply of the battery power to a higher controller or vehicle system.
본 발명의 실시예들에 따르면, 배터리 전원 공급이 차단되는 상황에서 고장여부를 판단하고 안정적인 비상 제동이 가능하다. 또한, 해당 정보를 상위 제어기 또는 차량 시스템에 전달할 수 있다. According to embodiments of the present invention, it is possible to determine whether there is a failure and perform stable emergency braking in a situation where the battery power supply is cut off. In addition, the information can be transmitted to a higher controller or vehicle system.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited to those exemplified above, and further diverse effects are included in the present specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 구동 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 구현예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 비교예를 도시한 것이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 비상 제동 방법의 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 비상 제동 방법의 흐름도이다.Figure 1 is a block diagram of a motor driving device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a motor driving device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 illustrates an implementation example of a motor driving device according to an embodiment of the present invention.
Fig. 4 illustrates a comparative example of a motor driving device according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 5 to 8 are drawings for explaining the operation of a motor driving device according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a flow chart of a motor emergency braking method according to one embodiment of the present invention.
Figure 10 is a flow chart of a motor emergency braking method according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical idea of the present invention is not limited to some of the embodiments described, but can be implemented in various different forms, and within the scope of the technical idea of the present invention, one or more of the components among the embodiments can be selectively combined or substituted for use.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention can be interpreted as having a meaning that can be generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs, unless explicitly and specifically defined and described, and terms that are commonly used, such as terms defined in a dictionary, can be interpreted in consideration of the contextual meaning of the relevant technology.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. Additionally, the terms used in the embodiments of the present invention are for the purpose of describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In this specification, the singular may also include the plural unless specifically stated otherwise in the phrase, and when it is described as "A and (or at least one) of B, C", it may include one or more of all combinations that can be combined with A, B, C.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.In addition, when describing components of embodiments of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only intended to distinguish the components from other components, and are not intended to limit the nature, order, or sequence of the components.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.And, when a component is described as being 'connected', 'coupled', or 'connected' to another component, it may include not only cases where the component is 'connected', 'coupled', or 'connected' directly to the other component, but also cases where the component is 'connected', 'coupled', or 'connected' by another component between the component and the other component.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다. In addition, when described as being formed or arranged "above" or "below" each component, "above" or "below" includes not only the case where the two components are in direct contact with each other, but also the case where one or more other components are formed or arranged between the two components. In addition, when expressed as "above" or "below", the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component may be included.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치의 블록도이다.Figure 1 is a block diagram of a motor driving device according to one embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치(100)는 전원 공급부(110), 게이트 드라이버(120), 제어부(130), 모터 구동부(140)로 구성되고, 배터리 전원 감지부(150) 및 다이오드(160)를 포함할 수 있다.A motor driving device (100) according to one embodiment of the present invention is composed of a power supply unit (110), a gate driver (120), a control unit (130), a motor driving unit (140), and may include a battery power detection unit (150) and a diode (160).
전원 공급부(110)는 배터리 전원(210) 또는 이그니션 전원(220)을 입력받아 제어부(130)에 전원을 공급한다.The power supply unit (110) receives battery power (210) or ignition power (220) and supplies power to the control unit (130).
보다 구체적으로, 전원 공급부(110)는 제어부(130)에 전원을 공급한다. 이때, 전원 공급부(110)는 배터리 전원(210) 또는 이그니션전원(220)으로부터 전원을 공급받고, 제어부(130)에 맞게 전원을 변환하고, 변환된 전원을 제어부(130)에 공급할 수 있다. 정상적인 동작시에는 배터리 전원(210)을 입력받아 제어부(130)에 전원을 공급하고, 배터리 전원(210)을 정상적으로 입력받아 제어부(130)에 공급하기 어려운 경우, 이그니션 전원(220)으로부터 전원을 입력받아 제어부(130)에 전원을 공급할 수 있다. 배터리 전원은 배터리로부터 입력받는 전원이다. 이그니션(Ignition)은 점화장치로, 이그니션 전원은 차량의 시동을 위한 전원이며, 얼터네이트를 돌리기 위한 전원을 공급한다. 또한, 이그니션 전원은 다른 부품들을 Enable시켜 차량의 부품들이 동작하도록 한다. 이그니션 전원은 키가 키박스에 위치하거나 차량이 시동을 키기 직전의 상황에서 턴 온 된다. 차량의 경우, 배터리 전원은 KL30 및 KL31 라인을 통해 입력되고, 이그니션 전원은 KL15를 통해 입력된다.More specifically, the power supply unit (110) supplies power to the control unit (130). At this time, the power supply unit (110) can receive power from the battery power (210) or the ignition power (220), convert the power to suit the control unit (130), and supply the converted power to the control unit (130). During normal operation, the battery power (210) is input to supply power to the control unit (130), and when it is difficult to normally receive the battery power (210) and supply it to the control unit (130), the power can be input from the ignition power (220) and supply power to the control unit (130). The battery power is power input from the battery. The ignition is an ignition device, and the ignition power is power for starting the vehicle and supplies power for turning the alternator. In addition, the ignition power enables other components to operate the components of the vehicle. Ignition power is turned on when the key is placed in the key fob or just before the vehicle is started. For vehicles, battery power is supplied through lines KL30 and KL31, and ignition power is supplied through KL15.
전원 공급부(110)는 PMIC(Power Management IC, 전력관리칩)일 수 있다. PMIC는 최적의 전원 성능을 위해 장치 내에서 필요한 전력을 변환, 배분 및 제어하는 역할을 하는 장치이다. PMIC를 통해 다양한 부하 변동에 따라 능동적으로 대처하여 전원을 효율적으로 관리할 수 있다.The power supply unit (110) may be a PMIC (Power Management IC). A PMIC is a device that converts, distributes, and controls the power required within a device for optimal power performance. Through the PMIC, power can be efficiently managed by actively responding to various load fluctuations.
게이트 드라이버(120)는 배터리 전원(210) 또는 이그니션 전원(220)을 입력받아 모터 구동부(140)의 스위치를 동작시킨다.The gate driver (120) receives battery power (210) or ignition power (220) and operates the switch of the motor drive unit (140).
보다 구체적으로, 모터 구동부(140)는 스위치를 포함하고, 스위치 동작에 의해 모터(230)를 구동시킨다. 게이트 드라이버는 모터 구동부(140)를 구성하는 스위치를 온오프시키는 신호를 생성하여 모터 구동부(140)에 전송하는데, 모터 구동부(140)를 구성하는 스위치들 중 어떤 스위치를 온시키고, 어떤 스위치를 오프시킬 지를 제어부(130)로부터 제어 신호를 수신하고, 그에 따라 해당 스위치에 스위치를 온시키거나 오프시켜 모터 구동부(140)의 스위치를 동작시킨다.More specifically, the motor driving unit (140) includes a switch and drives the motor (230) by the operation of the switch. The gate driver generates a signal for turning on and off the switch constituting the motor driving unit (140) and transmits the signal to the motor driving unit (140). The gate driver receives a control signal from the control unit (130) for determining which switch among the switches constituting the motor driving unit (140) is to be turned on and which switch is to be turned off, and accordingly turns the corresponding switch on or off to operate the switch of the motor driving unit (140).
게이트 드라이버는 Gate Driver IC일 수 있다. 게이트 드라이버 IC는 스위칭 소자인 IGBT 또는 MOSFET으로 구성되는 스위치의 게이트에 전압을 인가하거나 차단하여 스위치를 온/오프 제어하는 장치로, 로직 레벨 전압을 수신하여 그보다 높은 전력 출력을 제공할 수 있다.The gate driver can be a Gate Driver IC. A gate driver IC is a device that controls the on/off of a switch by applying or blocking voltage to the gate of a switch composed of a switching element, such as an IGBT or MOSFET, and can receive a logic level voltage and provide a higher power output.
제어부(130)는 전원 공급부(110)로부터 전원을 공급받고, 게이트 드라이버(120)를 제어한다.The control unit (130) receives power from the power supply unit (110) and controls the gate driver (120).
보다 구체적으로, 제어부(130)는 전원 공급부(110)로부터 전원을 공급받아 동작하되, 모터(230)가 구동시킴에 있어서, 모터 구동부(140)의 스위치의 동작을 제어하기 위하여, 모터 구동부(140)의 각 스위치들에 대한 온/오프 신호를 송신하도록 게이트 드라이버(120)를 제어한다. 제어부(130)는 게이트 드라이버(120) 이외에도 모터 구동 장치(100) 내 다양한 구성들에 대한 제어를 수행할 수 있고, 모터 구동 장치(100)에서 발생하는 다양한 정보들을 감지하여 그에 따른 동작이 수행되도록 제어하거나 상위 제어기 또는 차량 시스템에 알람을 생성할 수 있다. More specifically, the control unit (130) receives power from the power supply unit (110) to operate, and controls the gate driver (120) to transmit on/off signals for each switch of the motor drive unit (140) in order to control the operation of the switches of the motor drive unit (140) when the motor (230) is driven. In addition to the gate driver (120), the control unit (130) can perform control on various components within the motor drive device (100), and can detect various pieces of information generated from the motor drive device (100) and control operations to be performed accordingly or generate an alarm to an upper controller or vehicle system.
제어부(130)는 MCU(Micro Controller unit)일 수 있다. MCU는 마이크로프로세서와 입출력을 하나의 칩으로 만들어 정해진 기능을 수행하는 장치로, 모터 구동 장치(100) 내 필요한 다양한 기능들을 제어하는 역할을 한다.The control unit (130) may be an MCU (Micro Controller unit). The MCU is a device that performs a set function by making a microprocessor and input/output into a single chip, and plays a role in controlling various functions required in the motor driving device (100).
모터 구동부(140)는 배터리 전원(210)을 공급받아 모터(230)를 구동시킨다.The motor drive unit (140) receives battery power (210) and drives the motor (230).
보다 구체적으로, 모터 구동부(140)는 배터리 전원을 공급받아, 모터(230)에 공급함으로써 모터(230)를 구동시킨다. 모터 구동부(140)는 복수의 스위치로 구성될 수 있고, 게이트 드라이버(120)의 신호에 따라 스위치가 동작함으로써 모터(230)를 구동시킬 수 있는 전원을 공급한다. 여기서, 모터(230)는 차량의 기어를 동작시키는 모터일 수 있다. 즉, 모터 구동 장치(100)는 차량의 기어를 동작시키는 모터를 구동하는 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다. 이외에도 다양한 모터(230)를 구동하는 장치일 수 있다.More specifically, the motor driving unit (140) receives battery power and supplies it to the motor (230) to drive the motor (230). The motor driving unit (140) may be composed of a plurality of switches, and supplies power to drive the motor (230) by operating the switches according to the signal of the gate driver (120). Here, the motor (230) may be a motor that operates the gear of the vehicle. That is, the motor driving device (100) may be an ECU (Electronic Control Unit) that drives the motor that operates the gear of the vehicle. In addition, it may be a device that drives various motors (230).
모터 구동부(140)는 3개의 상측(High Side) 스위치와 3개의 하측(Low Side) 스위치로 형성될 수 있다. 하나의 상측 스위치와 하나의 하측 스위치는 서로 연결되어 하나의 쌍을 이루어 하나의 하프 브릿지 회로를 형성할 수 있다. 즉, 모터 구동부(140)는 3개의 하프 브릿지 회로 형성될 수 있다. 이때, 상기 상측 스위치와 하측 스위치는 상보적으로 도통될 수 있다. 하프 브릿지를 형성하는 상측 스위치와 하측 스위치가 서로 상보적으로 도통하며, 모터(230)에 전원을 공급할 수 있다. 모터 구동부(140)의 각 스위치는 게이트 드라이버(120)의 신호에 따라 상측 스위치와 하측 스위치가 상보적으로 도통할 수 있다. 이때, 제어부(130)는 게이트 드라이버(120)에서 출력되는 신호의 각 스위치에 대한 시비율을 제어하여, 스위치의 동작을 제어할 수 있다. 3 개의 하프 브릿지 회로는 서로 다른 위상을 가지는 3상 전원을 모터(230)에 공급할 수 있다. 모터 구동부(140)는 DC 전원을 6 개의 스위치 동작을 통해 3상 AC 전원으로 변환하여 모터(230)에 공급할 수 있고, DC 전원을 AC 전원으로 변환하는바, 인버터(inverter)라고 할 수 있다.The motor driving unit (140) may be formed by three high side switches and three low side switches. One high side switch and one low side switch may be connected to each other to form a pair and form one half bridge circuit. That is, the motor driving unit (140) may be formed by three half bridge circuits. At this time, the high side switch and the low side switch may be complementarily conductive. The high side switch and the low side switch forming the half bridge may be complementarily conductive to each other and supply power to the motor (230). Each switch of the motor driving unit (140) may be complementarily conductive between the high side switch and the low side switch according to the signal of the gate driver (120). At this time, the control unit (130) may control the duty ratio of each switch of the signal output from the gate driver (120) to control the operation of the switch. Three half-bridge circuits can supply three-phase power with different phases to the motor (230). The motor drive unit (140) can convert DC power into three-phase AC power through six switch operations and supply it to the motor (230), and can be called an inverter because it converts DC power into AC power.
전원 공급부(110) 및 게이트 드라이버(120)는 배터리 전원(210)의 공급에 이상이 발생한 경우, 이그니션 전원(220)을 입력받는다, 배터리 전원(210)은 배터리로부터 전원을 입력받는 배터리 전원(KL30) 입력단일 수 있고, 이그니션 전원(220)은 이그니션으로부터 전원을 입력받는 이그니션 전원(KL15) 입력단일 수 있다. 전원 공급부(110) 및 게이트 드라이버(120)는 정상적인 상황에서는 배터리 전원(210)으로부터 전원을 공급받되, 배터리 전원(210)의 공급에 이상이 발생한 경우, 배터리 전원(210)으로부터 정상적으로 전원을 공급받기 어려운바, 배터리 전원(210)이 아닌 이그니션 전원(220)으로부터 전원을 입력받아 동작한다. 즉, 배터리 전원(210)을 공급받기 어려운 비상시에 이그니션 전원(220)을 입력받아 비상 동작을 한다.The power supply unit (110) and the gate driver (120) receive ignition power (220) when there is an abnormality in the supply of battery power (210). The battery power (210) may be a battery power (KL30) input terminal that receives power from the battery, and the ignition power (220) may be an ignition power (KL15) input terminal that receives power from the ignition. The power supply unit (110) and the gate driver (120) receive power from the battery power (210) under normal circumstances. However, when there is an abnormality in the supply of the battery power (210), it is difficult to receive power normally from the battery power (210), so they receive power from the ignition power (220) instead of the battery power (210) and operate. That is, in an emergency where it is difficult to receive power from the battery power (210), they receive ignition power (220) and perform emergency operation.
이를 위하여, 배터리 전원 공급 라인 및 이그니션 전원 공급 라인은 결선되어 전원 공급부(110) 및 게이트 드라이버(120)와 연결될 수 있다. 전원 공급부(110) 및 게이트 드라이버(120)는 배터리 전원(210)을 공급받는 배터리 전원 공급 라인과 연결될뿐만 아니라, 이그니션 전원(220)을 공급받는 이그니션 전원 공급 라인과 연결되되, 정상 동작시에는 배터리 전원(210)을 공급받고 비상시 이그니션 전원(220)을 공급받기 위하여, 배터리 전원(210)과 이그니션 전원(220)의 공급라인 서로 결선되어 전원 공급부(110) 및 게이트 드라이버(120)와 연결된다. For this purpose, the battery power supply line and the ignition power supply line can be connected to the power supply unit (110) and the gate driver (120). The power supply unit (110) and the gate driver (120) are connected not only to the battery power supply line that receives the battery power (210), but also to the ignition power supply line that receives the ignition power (220). In order to receive the battery power (210) during normal operation and the ignition power (220) during an emergency, the supply lines of the battery power (210) and the ignition power (220) are connected to each other and connected to the power supply unit (110) and the gate driver (120).
이그니션 전원(220)과 전원 공급부(110) 및 게이트 드라이버(120)를 연결하는 다이오드를 포함할 수 있다. 배터리 전원 공급 라인과 이그니션 전원 공급 라인이 결선됨에 있어서, 이그니션 전원 공급 라인에 다이오드(160)가 형성될 수 있다. 정상 동작시에는 배터리 전원 공급 라인에 흐르는 전류가 크기 때문에, 이그니션 전원 공급 라인과 배터리 전원 공급 라인이 결선됨으로 인해 배터리 전원 공급 라인의 전류가 이그니션 전원 공급 라인으로 흐를 수 있고, 이 경우, 이그니션 전원(220)을 공급받는 다른 부품들에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 다이오드(160)는 배터리 전원 공급 라인에 흐르는 전류가 이그니션 전원 공급 라인으로 흘러가지 않도록 역방향 접속을 방지하는 역할을 한다. 또한, 정상 동작시에는 배터리 전원(210)만 전원 공급부(110) 및 게이트 드라이버(120)에 공급되어야 하는데, 다이오드(160)를 형성함으로써 배터리 전원 공급 라인에 흐르는 전류가 큰 경우, 다이오드에 의해 이그니션 전원 공급 라인에서의 입력을 차단할 수 있어, 전원 공급부(110) 및 게이트 드라이버(120)에 배터리 전원(210)만 공급되도록 할 수 있다. 배터리 전원(210)을 이용할 수 없는 비상시에는 배터리 전원 공급 라인에 흐르는 전류가 없거나 이그니션 전원 공급 라인에 흐르는 전류보다 작은 전류가 흐르기 때문에, 이때는 이그니션 전원 공급 라인으로부터 전류가 공급되도록 할 수 있다. 다이오드(160)를 이용함으로써 다른 구성없이 배터리 전원(210) 및 이그니션 전원(220)을 전원 공급부(110) 및 게이트 드라이버(120)에 안정적으로 제공할 수 있다. It may include a diode connecting the ignition power (220) and the power supply unit (110) and the gate driver (120). When the battery power supply line and the ignition power supply line are connected, a diode (160) may be formed in the ignition power supply line. Since the current flowing in the battery power supply line is large during normal operation, the current of the battery power supply line may flow to the ignition power supply line due to the connection of the ignition power supply line and the battery power supply line, and in this case, other components supplied with the ignition power (220) may be affected. Therefore, the diode (160) serves to prevent reverse connection so that the current flowing in the battery power supply line does not flow to the ignition power supply line. In addition, during normal operation, only the battery power (210) should be supplied to the power supply unit (110) and the gate driver (120), but by forming the diode (160), when the current flowing in the battery power supply line is large, the input from the ignition power supply line can be blocked by the diode, so that only the battery power (210) can be supplied to the power supply unit (110) and the gate driver (120). In an emergency where the battery power (210) cannot be used, since there is no current flowing in the battery power supply line or a current smaller than the current flowing in the ignition power supply line flows, in this case, the current can be supplied from the ignition power supply line. By using the diode (160), the battery power (210) and the ignition power (220) can be stably provided to the power supply unit (110) and the gate driver (120) without any other configuration.
이때, 다이오드는 복수의 다이오드를 이용할 수 있다. 하나의 다이오드를 이용하는 경우보다 복수의 다이오드를 직렬로 연결하여 이용함으로써 역접속 방지의 안정성을 높일 수 있어, 안정적인 동작이 가능해진다.At this time, multiple diodes can be used. By connecting multiple diodes in series, the stability of preventing reverse connection can be increased, enabling stable operation, compared to using a single diode.
제어부(130)는 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 모터 구동부(140)가 모터 제동 모드로 동작하도록 게이트 드라이버(120)를 제어할 수 있다. 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 즉 비상시에는 모터 구동부(140)에도 배터리 전원의 공급에 이상이 발생할 수 있고, 이 경우, 모터(230)를 정상적으로 동작시키기 어려운 상황을 의미한다. 배터리 전원(210)의 공급이 어려운 상황에서 배터리 전원(210)을 이용한 모터(230) 구동이 어려워, 모터(230)가 스스로 멈출 때까지 기다리는 경우, 모터(230)가 안정적인 정지되지 않기 때문에 안전에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 모터(230)가 안전하게 안정적으로 정지할 수 있도록 게이트 드라이버(120)를 제어하여 모터 구동부(140)가 모터 제동 모드로 동작하도록 할 수 있다. 모터 구동부(140)가 모터 제동 모드로 동작함으로써 비상시에도 모터(230)가 제어없이 동작하지 않고, 모터 제동 모드에 의해 안정적으로 동작을 정지할 수 있다.The control unit (130) can control the gate driver (120) so that the motor driving unit (140) operates in the motor braking mode when there is a problem with the battery power supply. When there is a problem with the battery power supply, that is, in an emergency, there may also be a problem with the battery power supply to the motor driving unit (140), and in this case, it means a situation in which it is difficult to operate the motor (230) normally. In a situation in which it is difficult to supply the battery power (210), it is difficult to drive the motor (230) using the battery power (210), and if you wait until the motor (230) stops by itself, the motor (230) will not stop stably, which may cause a safety problem. Therefore, the control unit (130) can control the gate driver (120) so that the motor (230) can stop safely and stably, thereby allowing the motor driving unit (140) to operate in the motor braking mode. Since the motor drive unit (140) operates in motor braking mode, the motor (230) does not operate without control even in an emergency, and can be stably stopped by the motor braking mode.
제어부(130)는 배터리 전원(210)의 공급에 이상이 발생하여 모터(230)를 안정적으로 정지시켜야 할 때, 모터 구동부(140)를 형성하는 상측 스위치 또는 하측 스위치에 단락 회로가 형성되도록 게이트 드라이버(120)를 제어할 수 있다. 모터 구동부(140)는 상측 스위치에 단락 회로가 형성되거나 하측 스위치에 단락 회로가 형성될 때, 모터 제동 모드로 동작하여 모터(230)의 동작을 정지시킬 수 있다. 상측 스위치에서의 단락 회로는 모터 구동부(140)의 상측 스위치들을 모두 온시키고, 하측 스위치들을 모두 오프시켜 형성할 수 있고, 하측 스위치에서의 단락 회로는 모터 구동부(140)의 하측 스위치들을 모두 온시키고, 상측 스위치들을 모두 오프시켜 형성할 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 모터 구동부(140)가 모터 제동 모드로 동작할 수 있도록 모터 구동부(140)를 형성하는 상측 스위치들 또는 하측 스위치들만 온시키기 위하여 게이트 드라이버(120)를 제어할 수 있다.When an abnormality occurs in the supply of battery power (210) and the motor (230) needs to be stably stopped, the control unit (130) can control the gate driver (120) so that a short circuit is formed in the upper switch or the lower switch forming the motor driving unit (140). When a short circuit is formed in the upper switch or the lower switch, the motor driving unit (140) can operate in the motor braking mode to stop the operation of the motor (230). The short circuit in the upper switch can be formed by turning on all the upper switches of the motor driving unit (140) and turning off all the lower switches, and the short circuit in the lower switch can be formed by turning on all the lower switches of the motor driving unit (140) and turning off all the upper switches. Accordingly, the control unit (130) can control the gate driver (120) to turn on only the upper switches or lower switches forming the motor drive unit (140) so that the motor drive unit (140) can operate in motor braking mode.
제어부(130)는 배터리 전원(210)의 공급에 이상이 발생한 경우, 모터 구동부(140)를 형성하는 상측 스위치를 제1 전압으로 풀-업 시키고 하측 스위치는 오프시키거나, 모터 구동부(140)를 형성하는 하측 스위치를 그라운드 전압으로 풀-다운 시키고 상측 스위치는 오프시킬 수 있다. 제어부(130)에서 게이트 드라이버(120)로 신호를 전달하는 연결라인 중 상측 스위치에 대한 연결라인 각각은 전원 공급부(110)에서 공급되는 제1 전압 출력라인에 연결될 수 있고, 하측 스위치에 대한 연결라인 각각은 그라운드(GND)에 연결될 수 있다. 여기서, 제1 전압은 그라운드와 구별되는 전압으로 예를 들어, 3.3 V 일 수 있다. 풀-업(Pull-up)은 강제로 소정의 값으로 올리는 것을 의미하며, 풀-다운(Pull-down)은 강제로 소정의 값으로 내리는 것을 의미한다. 제어부(130)는 비상시에는 상측 스위치들을 상기 제1 전압으로 모두 풀-업 시키고, 하측 스위치를 모두 오프시켜 상측 스위치에 단락 회로를 형성하여 모터(230)를 정지시킬 수 있다. 또는 비상시에 하측 스위치들을 그라운드로 모두 풀-다운 시키고, 상측 스위치들을 모두 오프시켜 하측 스위치에 단락 회로를 형성하여 모터(230)를 정지시킬 수 있다.If an abnormality occurs in the supply of battery power (210), the control unit (130) can pull up the upper switch forming the motor driving unit (140) to the first voltage and turn off the lower switch, or pull down the lower switch forming the motor driving unit (140) to the ground voltage and turn off the upper switch. Among the connection lines transmitting a signal from the control unit (130) to the gate driver (120), each connection line for the upper switch can be connected to the first voltage output line supplied from the power supply unit (110), and each connection line for the lower switch can be connected to ground (GND). Here, the first voltage is a voltage that is distinct from the ground, and can be, for example, 3.3 V. Pull-up means forcibly raising to a predetermined value, and pull-down means forcibly lowering to a predetermined value. In an emergency, the control unit (130) can pull up all the upper switches to the first voltage and turn off all the lower switches to form a short circuit in the upper switches, thereby stopping the motor (230). Alternatively, in an emergency, the control unit (130) can pull down all the lower switches to ground and turn off all the upper switches to form a short circuit in the lower switches, thereby stopping the motor (230).
제어부(130)는 배터리 전원(210)의 공급에 이상이 발생한 경우, 게이트 드라이버(120)에서 출력되는 펄스폭 변조 신호를 제어할 수 있다. 게이트 드라이버(120)는 펄스폭 변조(PWM, Pulse-Width Modulation) 신호를 통해 모터 구동부(140)의 스위치를 동작시키는데, 정상 동작시, 모터 구동부(140)가 모터(230)에 3상 전원을 공급할 수 있도록 모터 구동부(140)의 각 스위치들에 대한 펄스폭을 변조하여 신호를 송신한다. 하지만, 비상시에는 모터(230)를 정지시키기 위해서 모터 구동부(140)의 각 스위치들을 정상 동작시와 다르게 동작시켜야 하고, 이를 위하여, 제어부(130)는 게이트 드라이버(120)에서 출력되는 펄스폭 변조 신호를 제어할 수 있다. 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이, 모터 구동부(140)가 모터 제동 모드로 동작하기 위하여, 상측 스위치 또는 하측 스위치를 모두 온 시키도록 게이트 드라이버(120)의 펄스폭 변조 신호를 제어할 수 있다.The control unit (130) can control the pulse width modulation signal output from the gate driver (120) when an abnormality occurs in the supply of battery power (210). The gate driver (120) operates the switch of the motor driving unit (140) through a pulse width modulation (PWM) signal. During normal operation, the motor driving unit (140) transmits a signal by modulating the pulse width of each switch of the motor driving unit (140) so that the motor driving unit (140) can supply three-phase power to the motor (230). However, in an emergency, in order to stop the motor (230), the switches of the motor driving unit (140) must be operated differently from during normal operation, and for this purpose, the control unit (130) can control the pulse width modulation signal output from the gate driver (120). For example, as described above, the pulse width modulation signal of the gate driver (120) can be controlled to turn on both the upper switch and the lower switch so that the motor driving unit (140) operates in motor braking mode.
제어부(130)는 배터리 전원(210)의 공급에 이상이 발생한 경우, 상위 제어기 또는 차량 시스템에 알람을 전달할 수 있다. 제어부(130)는 비상시, 모터(230)를 정지시키는 동작을 수행함과 동시에 또는 그 이후에 비상이 발생한 정보를 상위 제어기 또는 차량 시스템에 알람을 전달할 수 있다. 모터(230)를 정지시켰다는 정보를 함께 전달할 수도 있다. 배터리 전원(210)의 공급에 이상이 발생하였다는 정보를 상위 제어기 또는 차량 시스템에 전달함으로써 그에 따른 상위 제어기의 동작을 수행하도록 할 수 있고, 이후, 고장의 원인을 파악하는데 도움을 줄 수도 있다. The control unit (130) can transmit an alarm to the upper controller or vehicle system when an abnormality occurs in the supply of battery power (210). In an emergency, the control unit (130) can transmit information about the occurrence of an emergency to the upper controller or vehicle system at the same time as or after performing an operation to stop the motor (230). Information about stopping the motor (230) can also be transmitted together. By transmitting information about an abnormality in the supply of battery power (210) to the upper controller or vehicle system, the upper controller can perform an operation accordingly, and can also help identify the cause of the failure thereafter.
배터리 전원 감지부(150)는 배터리 전원(210)을 감지할 수 있다. 배터리 전원 감지부(150)가 배터리 전원을 감지하고, 배터리 전원 감지 정보를 제어부(130)에 전달함으로써 제어부(130)가 배터리 전원(210)을 모니터링하도록 할 수 있다. 배터리 전원 감지부(150)는 전압 분배회로, 트랜지스터 등을 이용해 다양한 방식으로 구성이 가능하다.The battery power detection unit (150) can detect the battery power (210). The battery power detection unit (150) detects the battery power and transmits the battery power detection information to the control unit (130), thereby allowing the control unit (130) to monitor the battery power (210). The battery power detection unit (150) can be configured in various ways using a voltage distribution circuit, a transistor, etc.
배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 전원 공급부(110) 및 게이트 드라이버(120)는 이그니션 전원(220)으로부터 전원을 공급받아 동작을 수행하되, 모터(230)를 정지시키는 동작을 수행해야 한다. 비상시에 빠르게 대응하기 위하여, 제어부(130)가 배터리 전원 감지부(150)로부터 전달받은 신호에 따라 빠르게 배터리 전원(210)의 공급에 이상이 있음을 판단할 수 있고, 빠르게 모터(230)를 안정적으로 정지시키는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 배터리 전원(210)에 이상이 있음을 정확히 알 수 있는 바, 해당 정보를 상위 제어기 또는 차량 시스템에 제공하여 모니터링 및 고장 원인 파악이 가능하도록 할 수 있다.In the event of a problem in the supply of battery power, the power supply unit (110) and the gate driver (120) receive power from the ignition power supply (220) to perform operations, but must perform an operation to stop the motor (230). In order to respond quickly in an emergency, the control unit (130) can quickly determine that there is a problem in the supply of battery power (210) based on a signal received from the battery power detection unit (150), and can quickly perform an operation to stably stop the motor (230). In addition, since it can accurately determine that there is a problem in the battery power (210), the corresponding information can be provided to the upper controller or the vehicle system to enable monitoring and identification of the cause of the failure.
전원 공급부(110) 및 게이트 드라이버(120)는 배터리 전원(210)의 공급에 이상이 발생한 경우, 소정의 시간 동안 이그니션 전원(220)을 입력받을 수 있다. 전원 공급부(110) 및 게이트 드라이버(120)는 비상시 이그니션 전원(220)을 입력받아 동작할 수 있으나, 이그니션 전원(220)은 비상 전원으로 공급되는 것으로, 이그니션 전원(220)은 다른 장치에도 제공되고 있는바, 이그니션 전원(220)을 계속 이용하기 어려울 수 있다. 따라서, 이그니션 전원(220)은 모터(230)를 안정적으로 정지시킬 때까지만 공급받고 소정의 시간이 경과되면 이그니션 전원(220)의 공급을 차단할 수 있다. 이그니션 전원(220)을 공급받는 시간은 모터(230) 제동하는데 필요한 시간이거나 사용자에 의해 미리 설정되어 있을 수 있다. 또는, 모터(230)가 정지하거나, 모터(230)의 속도가 소정의 속도 이하가 될 때까지 이그니션 전원(220)을 입력받을 수 있다. The power supply unit (110) and the gate driver (120) can receive the ignition power (220) for a predetermined period of time when an abnormality occurs in the supply of the battery power (210). The power supply unit (110) and the gate driver (120) can operate by receiving the ignition power (220) in an emergency, but the ignition power (220) is supplied as an emergency power source, and the ignition power (220) is also provided to other devices, so it may be difficult to continuously use the ignition power (220). Therefore, the ignition power (220) is supplied only until the motor (230) is stably stopped, and the supply of the ignition power (220) can be cut off after a predetermined period of time has elapsed. The time for which the ignition power (220) is supplied may be the time required to brake the motor (230) or may be preset by the user. Alternatively, the ignition power (220) may be input until the motor (230) stops or the speed of the motor (230) becomes lower than a predetermined speed.
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치는 도 3과 같이 구현될 수 있다. 배터리 전원은 KL30(210)으로 입력되고, 그라운드는 KL31(240)으로 연결될 수 있다. 이그니션 전원은 KL15(220)로 입력될 수 있다. 배터리 전원(210)은 역접속 보호 회로(Reverse protection Circuit)을 통해 입력되어 B+ 단에서 분기되어 B6 브릿지로 구성되는 모터 구동부(140), PMIC인 전원 공급부(110), 및 게이트 드라이버(120)에 공급된다. 배터리 전원 즉, KL30의 전원이 공급되지 않는 경우, 이그니션 전원 즉 , KL15 라인에서 전원을 공급하기 위하여, B+(KL30) 라인과 KL15 라인이 결선되어 전원 공급부(110) 및 게이트 드라이버(120)에 전원을 공급한다. 전원 공급부(110) 및 게이트 드라이버(120)는 정상 동작시 B+단으로부터 입력되는 배터리 전원(210)을 입력받고, 배터리 전원(210)의 공급에 이상이 발생한 경우, 이그니션 전원(220)을 입력받는다. 정상 동작시 이그니션 전원을 공급받지 않고, 역전압 및 전류가 흐르지 않도록 다이오드(160)가 형성된다. 전원 공급부(110)는 MCU인 제어부(130)에 적합하도록 전압을 3.3 V로 변압하여 전원을 제공한다. 제어부(130)는 게이트 드라이버(120)가 모터 구동부(140)의 스위치들을 동작시키는 신호를 전달하도록 게이트 드라이버(120)를 제어한다. 이때, 제어부(130)는 상측 스위치는 3.3 V로 풀-업 시킬 수 있고, 하측 스위치는 그라운드로 풀-다운 시킬 수 있다. 각 신호라인은 전원 공급부(110)에서 출력되는 3.3 V 출력라인에 연결되거나, 그라운드에 연결될 수 있다. 게이트 드라이버(120)는 제어부(130)의 제어 신호에 따라 공급되는 전원을 해당 모터 구동부(140)의 각 스위치에 인가하여 모터 구동부(140)를 동작시키고, 모터 구동부(140)는 그에 따라 3상 전원을 모터(230)에 인가하여 모터(230)를 구동한다. KL30 측정 회로인 배터리 전원 감지부(150)는 B+ 단에서 배터리 전원을 감지하여 제어부(130)로 전송한다. 제어부(130)는 배터리 전원을 감지하여 비상시 모터(230)를 안정적으로 정지시키기 위하여, 모터 구동부(140)의 스위치가 모터 제동 모드로 동작하도록 게이트 드라이버(120)를 제어한다. 이를 통해, 배터리 전원 공급이 중단되어도 모터 구동 장치는 동작을 정지하지 않을 수 있고, 제어부(130)는 고장(fault)상황을 인지할 수 있고, 게이트 드라이버(120)에 PWM 지형을 플로팅(floating)tㅣ켜 상측(high side) 또는 하측(low side) 제동 모드(break mode)를 50ms 이상 동작시켜 모터(230)를 안정적으로 제동시킬 수 있다. 구체적으로, 모터 구동부의 상측 또는 하측 3개의 MOSFET 스위치를 도통시키고 반대 측 MOSFET 스위치는 오프시켜 B6 브릿지를 단락회로로 동작시켜 제동 모드를 수행할 수 있다.A motor driving device according to an embodiment of the present invention can be implemented as shown in FIG. 3. Battery power can be input to KL30 (210), and ground can be connected to KL31 (240). Ignition power can be input to KL15 (220). Battery power (210) is input through a reverse protection circuit, branched from the B+ terminal, and supplied to a motor driving unit (140) configured as a B6 bridge, a power supply unit (110) which is a PMIC, and a gate driver (120). When battery power, i.e., power of KL30, is not supplied, in order to supply power from the ignition power, i.e., the KL15 line, the B+ (KL30) line and the KL15 line are connected to supply power to the power supply unit (110) and the gate driver (120). The power supply unit (110) and the gate driver (120) receive battery power (210) input from the B+ terminal during normal operation, and receive ignition power (220) when an abnormality occurs in the supply of the battery power (210). When the ignition power is not supplied during normal operation, a diode (160) is formed to prevent reverse voltage and current from flowing. The power supply unit (110) provides power by converting the voltage to 3.3 V to be suitable for the control unit (130), which is an MCU. The control unit (130) controls the gate driver (120) so that the gate driver (120) transmits a signal to operate the switches of the motor driving unit (140). At this time, the control unit (130) can pull up the upper switch to 3.3 V and pull down the lower switch to ground. Each signal line can be connected to a 3.3 V output line output from a power supply unit (110) or connected to ground. The gate driver (120) applies power supplied according to a control signal of the control unit (130) to each switch of the corresponding motor driving unit (140) to operate the motor driving unit (140), and the motor driving unit (140) accordingly applies three-phase power to the motor (230) to drive the motor (230). The battery power detection unit (150), which is a KL30 measurement circuit, detects battery power at the B+ terminal and transmits it to the control unit (130). The control unit (130) detects battery power and controls the gate driver (120) so that the switch of the motor driving unit (140) operates in motor braking mode in order to stably stop the motor (230) in an emergency. Through this, the motor driving device can be kept from stopping operation even when the battery power supply is cut off, the control unit (130) can recognize a fault situation, and the gate driver (120) can be made to float the PWM topography to operate the high side or low side break mode for 50 ms or more to stably brake the motor (230). Specifically, the three MOSFET switches on the upper or lower side of the motor driving unit can be turned on and the MOSFET switch on the opposite side can be turned off to operate the B6 bridge as a short circuit to perform the braking mode.
도 3과 다르게, 도 4와 같이, PMIC(11) 및 Gate Driver IC(12)가 배터리 전원인 KL30(21) 및 KL31(24)라인을 통해서만 전원을 입력받는다. B6 브릿지(14)는 KL30 라인과 연결되어 모터(23)를 구동한다. 이그니션 라인인 KL15(22)는 PMIC(11)를 Enable해주는 신호로만 이용되며, KL15(22) 신호가 온 되면 PMIC(11)는 ECU 내부 요소(component)에 전원을 공급하여 MCU(13)가 온 되고, MCU(13) 제어에 따라 다른 부품들이 동작한다. 외부요인 또는 내부요인에 의해 KL30(B+)의 공급이 중단되면, PMIC(11) 및 Gate Driver IC(12)는 동작하지 못하고, 갑자기 셧 다운(Shut Down) 되며 모터(23)가 구동중인 상황에서 모터(23) 제어가 불가능하여 안정적으로 모터(23)를 제동할 수 없다. 또한 해당 Fault 상황에 대한 정보를 상위 제어기에 전달 할 수 없다.Unlike Fig. 3, as shown in Fig. 4, the PMIC (11) and Gate Driver IC (12) receive power only through the battery power lines KL30 (21) and KL31 (24). The B6 bridge (14) is connected to the KL30 line and drives the motor (23). The ignition line KL15 (22) is used only as a signal to enable the PMIC (11), and when the KL15 (22) signal is turned on, the PMIC (11) supplies power to the internal components of the ECU, so that the MCU (13) is turned on, and other components operate according to the control of the MCU (13). When the supply of KL30(B+) is interrupted due to external or internal factors, the PMIC(11) and Gate Driver IC(12) do not operate and are suddenly shut down, and the motor(23) cannot be controlled while it is in operation, so the motor(23) cannot be stably braked. In addition, information about the corresponding fault situation cannot be transmitted to the upper controller.
앞서 설명한 바와 같이, 모터 구동부(140)가 모터 제동 모드로 동작하기 위하여, 모터 구동부(140)의 상측 스위치 또는 하측 스위치에 단락 회로가 형성되어야 하는데, 제어부(130)는 모터 구동부(140)가 도 5 또는 도 6과 같이 동작하도록 게이트 드라이버(120)를 제어할 수 있다. 도 5는 모터 구동부(140)의 상측 스위치에 단락 회로가 형성되는 예를 나타낸 것으로, 상측 스위치(141)는 모두 온 되고, 하측 스위치(142) 모두 오프되어, 상측 스위치들에 의해 모터(230)로의 전류 경로가 형성되어 단락회로 형성되고, 이를 통해 모터(230)는 제동될 수 있다. 도 6은 모터 구동부(140)의 하측 스위치에 단락 회로가 형성되는 예를 나타낸 것으로, 상측 스위치(141)는 모두 오프 되고, 하측 스위치(142) 모두 온 되어, 하측 스위치들에 의해 모터(230)로의 전류 경로가 형성되어 단락회로 형성되고, 이를 통해 모터(230)는 제동될 수 있다.As described above, in order for the motor driving unit (140) to operate in the motor braking mode, a short circuit must be formed in the upper switch or the lower switch of the motor driving unit (140). The control unit (130) can control the gate driver (120) so that the motor driving unit (140) operates as in FIG. 5 or FIG. 6. FIG. 5 shows an example in which a short circuit is formed in the upper switch of the motor driving unit (140). All upper switches (141) are turned on, all lower switches (142) are turned off, and a current path to the motor (230) is formed by the upper switches to form a short circuit, through which the motor (230) can be braked. Figure 6 shows an example in which a short circuit is formed in the lower switch of the motor drive unit (140). All upper switches (141) are turned off, all lower switches (142) are turned on, a current path to the motor (230) is formed by the lower switches, and a short circuit is formed, through which the motor (230) can be braked.
도 7은 배터리 전원의 공급이 차단된 상황의 파형으로 B+ 전원이 내려간 이후 이그니션 전원을 이용하여 전원을 공급하는 파형이다. 배터리 전원이 차단된 이후 이그니션 전류가 증가하며 전원을 공급하는 것을 확인할 수 있다.Figure 7 is a waveform of a situation where the battery power supply is cut off, and power is supplied using the ignition power after the B+ power is turned off. It can be confirmed that the ignition current increases and power is supplied after the battery power is cut off.
도 8은 하측 스위치에 단락 회로를 형성하는 Low Side Break 동작을 나타낸 것으로, 배터리 전원이 차단(Fuse break)된 경우, 약 6 ms 이후 상측 MOSFET 스위치 H1, H2, H3는 오프(Off)되고, 하측 MOSFET 스위치 L1, L2, L3는 온(ON)되어 하측 스위치에 단락 회로(Short Circuit)을 형성하며 제동 동작(Break Operation)을 수행하는 것을 확인할 수 있다.Figure 8 shows a low side break operation that forms a short circuit in the lower switch. When the battery power is cut off (fuse break), it can be confirmed that the upper MOSFET switches H1, H2, and H3 are turned off after about 6 ms, and the lower MOSFET switches L1, L2, and L3 are turned on to form a short circuit in the lower switch and perform a break operation.
배터리 전원(KL 30) 전원 공급이 중단되면, 배터리 전원 감지부를 통해 배터리 전원 전압 모니터링 후 고장(Fault) 상황을 제어부(MCU)가 인지하고, 게이트 드라이버로 출력되는 PWM 신호를 플로팅(Floating)하여 PWM 신호를 풀-업 또는 풀-다운함으로써 모터 구동부(B6 브릿지)에 단락 회로를 형성함으로써 모터 제동 모드로 동작하고 차량 시스템 또는 상위 제어기에 상황을 전달할 수 있다.When the battery power (KL 30) power supply is cut off, the control unit (MCU) recognizes the fault situation after monitoring the battery power voltage through the battery power detection unit, and forms a short circuit in the motor drive unit (B6 bridge) by floating the PWM signal output to the gate driver and pulling up or pulling down the PWM signal, thereby operating in motor braking mode and transmitting the situation to the vehicle system or upper controller.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 비상 제동 방법의 흐름도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 비상 제동 방법의 흐름도이다. 도 9 및 도 10의 각 단계에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 8의 모터 구동 장치에 대한 상세한 설명에 대응되는바, 이하 중복되는 설명은 생략하도록 한다.Fig. 9 is a flow chart of a motor emergency braking method according to one embodiment of the present invention, and Fig. 10 is a flow chart of a motor emergency braking method according to another embodiment of the present invention. Detailed descriptions of each step of Figs. 9 and 10 correspond to the detailed descriptions of the motor driving devices of Figs. 1 to 8, and thus, any duplicate descriptions will be omitted below.
S11 단계에서 배터리 전원의 공급 이상여부를 감지하고, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, S12 단계에서 이그니션 전원을 공급받아 동작한다. S13 단계에서 제어부가 모터 구동부를 형성하는 복수의 스위치가 모터 제동 모드로 동작하도록 게이트 드라이버를 제어하고, S14 단계에서 상기 게이트 드라이버가 상기 모터 구동부의 스위치를 모터 제동 모드로 동작시킨다. 이때, 상기 게이트 드라이버에서 출력되는 펄스폭 변조 신호를 제어할 수 있다. 이를 통해, S15 단계에서 상기 모터 구동부의 상측 스위치 또는 하측 스위치에 단락 회로가 형성되어 모터를 제동한다.At step S11, an abnormality in the supply of battery power is detected, and if an abnormality occurs in the supply of the battery power, ignition power is supplied at step S12 to operate. At step S13, the control unit controls the gate driver so that a plurality of switches forming the motor driving unit operate in the motor braking mode, and at step S14, the gate driver operates the switches of the motor driving unit in the motor braking mode. At this time, a pulse width modulation signal output from the gate driver can be controlled. Through this, a short circuit is formed in the upper switch or the lower switch of the motor driving unit at step S15 to brake the motor.
상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부를 형성하는 상측 스위치를 제1 전압으로 풀-업 시키고 하측 스위치는 오프시키거나, 상기 하측 스위치를 그라운드 전압으로 풀-다운 시키고 상기 상측 스위치는 오프시켜 상기 모터 구동부의 스위치를 모터 제동 모드로 동작시킬 수 있다.If there is an abnormality in the supply of the above battery power, the upper switch forming the motor drive unit can be pulled up to the first voltage and the lower switch can be turned off, or the lower switch can be pulled down to the ground voltage and the upper switch can be turned off to operate the switch of the motor drive unit in the motor braking mode.
모터가 정지되면, S21 단계에서 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 정보를 상위 제어기 또는 차량 시스템에 전달할 수 있다.When the motor stops, information that there is a problem with the supply of battery power at step S21 can be transmitted to the upper controller or vehicle system.
한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.Meanwhile, embodiments of the present invention can be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all types of recording devices that store data that can be read by a computer system.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc., and further, the computer-readable recording media can be distributed over network-connected computer systems, so that computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention belongs.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. Although the present invention has been described with specific details such as specific components and limited examples and drawings, these have been provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above examples, and those with common knowledge in the field to which the present invention pertains can make various modifications and variations from this description.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the idea of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all things that are equivalent or equivalent to the claims described below as well as the claims are included in the scope of the idea of the present invention.
100: 모터 구동 장치
110: 전원 공급부
120: 게이트 드라이버
130: 제어부
140: 모터 구동부
141: 상측 스위치
142: 하측 스위치
150: 배터리 전원 감지부
160: 다이오드
210: 배터리 전원
220: 이그니션 전원
230: 모터100: Motor drive device
110: Power supply
120: Gate Driver
130: Control Unit
140: Motor drive unit
141: Top switch
142: Lower switch
150: Battery power detection unit
160: Diode
210: Battery Power
220: Ignition power
230: Motor
Claims (17)
상기 배터리 전원 또는 상기 이그니션 전원을 입력받아 모터 구동부의 스위치를 동작시키는 게이트 드라이버;
상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받고, 상기 게이트 드라이버를 제어하는 제어부; 및
상기 배터리 전원을 공급받아 모터를 구동시키는 모터 구동부를 포함하고,
상기 전원 공급부 및 상기 게이트 드라이버는 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 이그니션 전원을 입력받고,
상기 제어부는,
상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부가 모터 제동 모드로 동작하도록 상기 게이트 드라이버를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.A power supply unit that supplies power to the control unit by receiving battery power or ignition power;
A gate driver that operates a switch of a motor drive unit by receiving the battery power or the ignition power;
A control unit that receives power from the power supply unit and controls the gate driver; and
It includes a motor driving unit that drives a motor by receiving power from the above battery,
The above power supply unit and the gate driver receive the ignition power when there is an abnormality in the supply of the battery power,
The above control unit,
A motor driving device characterized in that the gate driver is controlled so that the motor driving unit operates in motor braking mode when an abnormality occurs in the supply of the battery power.
상기 배터리 전원의 공급 라인 및 상기 이그니션 전원의 공급 라인은 결선되어 상기 전원 공급부 및 상기 게이트 드라이버와 연결되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.In the first paragraph,
A motor driving device, characterized in that the supply line of the battery power and the supply line of the ignition power are connected to the power supply unit and the gate driver.
상기 제어부는,
상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부를 형성하는 상측 스위치 또는 하측 스위치에 단락 회로가 형성되도록 상기 게이트 드라이버를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.In the first paragraph,
The above control unit,
A motor driving device characterized in that, when an abnormality occurs in the supply of the battery power, the gate driver is controlled so that a short circuit is formed in the upper switch or the lower switch forming the motor driving unit.
상기 제어부는,
상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부를 형성하는 상측 스위치를 제1 전압으로 풀-업 시키고 하측 스위치는 오프시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.In the first paragraph,
The above control unit,
A motor driving device characterized in that, when an abnormality occurs in the supply of the above battery power, the upper switch forming the motor driving unit is pulled up to the first voltage and the lower switch is turned off.
상기 제어부는,
상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부를 형성하는 하측 스위치를 그라운드 전압으로 풀-다운 시키고 상측 스위치는 오프시키는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.In the first paragraph,
The above control unit,
A motor driving device characterized in that, when an abnormality occurs in the supply of the above battery power, the lower switch forming the motor driving unit is pulled down to ground voltage and the upper switch is turned off.
상기 제어부는,
상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 게이트 드라이버에서 출력되는 펄스폭 변조 신호를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.In the first paragraph,
The above control unit,
A motor driving device characterized in that, when an abnormality occurs in the supply of the above battery power, the pulse width modulation signal output from the gate driver is controlled.
상기 제어부는,
상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상위 제어기 또는 차량 시스템에 알람을 전달하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.In the first paragraph,
The above control unit,
A motor drive device characterized in that it transmits an alarm to a higher controller or vehicle system when an abnormality occurs in the supply of the above battery power.
상기 모터 구동부는,
3개의 상측 스위치와 3개의 하측 스위치로 형성되고,
상기 상측 스위치와 하측 스위치는 상보적으로 도통되는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.In the first paragraph,
The above motor driving unit,
It is formed by three upper switches and three lower switches,
A motor driving device characterized in that the upper switch and the lower switch are complementarily conductive.
상기 배터리 전원을 감지하는 배터리 전원 감지부를 포함하는 모터 구동 장치.In the first paragraph,
A motor driving device including a battery power detection unit for detecting the battery power.
상기 전원 공급부 및 상기 게이트 드라이버는,
상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 소정의 시간 동안 상기 이그니션 전원을 입력받는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.In the first paragraph,
The above power supply unit and the above gate driver,
A motor driving device characterized in that the ignition power is input for a predetermined period of time when an abnormality occurs in the supply of the battery power.
상기 이그니션 전원과 상기 전원 공급부 및 상기 게이트 드라이버를 연결하는 다이오드를 포함하는 모터 구동 장치.In the first paragraph,
A motor driving device comprising a diode connecting the ignition power source and the power supply unit and the gate driver.
상기 모터 구동 장치는 차량의 기어를 동작시키는 모터를 구동하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 장치.In the first paragraph,
A motor drive device characterized in that the above motor drive device drives a motor that operates the gear of the vehicle.
상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 이그니션 전원을 공급받아 동작하는 단계;
제어부가 모터 구동부를 형성하는 복수의 스위치가 모터 제동 모드로 동작하도록 게이트 드라이버를 제어하는 단계;
상기 게이트 드라이버가 상기 모터 구동부의 스위치를 모터 제동 모드로 동작시키는 단계; 및
상기 모터 구동부의 상측 스위치 또는 하측 스위치에 단락 회로가 형성되어 모터를 제동하는 단계를 포함하는 모터 비상 제동 방법.Step for detecting whether there is an abnormality in the supply of battery power;
A step for operating by supplying ignition power when there is a problem with the supply of the above battery power;
A step of controlling a gate driver so that a plurality of switches forming a motor driving unit operate in a motor braking mode;
The step of the gate driver operating the switch of the motor driving unit in the motor braking mode; and
A motor emergency braking method comprising a step of forming a short circuit in an upper switch or a lower switch of the motor driving unit to brake the motor.
상기 게이트 드라이버를 제어하는 단계는,
상기 게이트 드라이버에서 출력되는 펄스폭 변조 신호를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 비상 제동 방법.In Article 14,
The step of controlling the above gate driver is:
A motor emergency braking method characterized by controlling a pulse width modulation signal output from the above gate driver.
상기 모터 구동부의 스위치를 모터 제동 모드로 동작시키는 단계는,
상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부를 형성하는 상측 스위치를 제1 전압으로 풀-업 시키고 하측 스위치는 오프시키거나, 상기 하측 스위치를 그라운드 전압으로 풀-다운 시키고 상기 상측 스위치는 오프시키는 것을 특징으로 하는 모터 비상 제동 방법.In Article 14,
The step of operating the switch of the above motor driving unit in motor braking mode is:
A motor emergency braking method characterized in that, when an abnormality occurs in the supply of the battery power, the upper switch forming the motor driving unit is pulled up to the first voltage and the lower switch is turned off, or the lower switch is pulled down to the ground voltage and the upper switch is turned off.
상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 정보를 상위 제어기 또는 차량 시스템에 전달하는 단계를 포함하는 모터 비상 제동 방법. In Article 14,
A motor emergency braking method comprising a step of transmitting information that an abnormality has occurred in the supply of the above battery power to a higher controller or vehicle system.
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