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KR20200094376A - Apparatus for driving motor for a vehicle - Google Patents

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KR20200094376A
KR20200094376A KR1020190011783A KR20190011783A KR20200094376A KR 20200094376 A KR20200094376 A KR 20200094376A KR 1020190011783 A KR1020190011783 A KR 1020190011783A KR 20190011783 A KR20190011783 A KR 20190011783A KR 20200094376 A KR20200094376 A KR 20200094376A
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side switching
voltage
low
preset
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조경철
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만도헬라일렉트로닉스(주)
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Abstract

Disclosed is a motor driving device for a vehicle. According to one embodiment of the present invention, the motor driving device for a vehicle comprises: a motor driving circuit installed between a DC power source mounted on the vehicle and an electric motor which generates driving force to a load, including at least one pair of high-side switching elements and low-side switching elements, and supplying a driving current to the electric motor; a voltage detection unit detecting a voltage between the at least one pair of high-side switching elements and low-side switching elements; and a control unit alternatively switching any one pair of high-side switching elements of the at least one pair with a low-side switching element, detecting a voltage between the switched high-side switching element with the low-side switching element, and using at least one of a rise time approaching a preset on-voltage and a fall time approaching a preset off-voltage to determine whether a switching operation of the switched high-side switching element and the low-side switching element is normal or abnormal.

Description

차량용 모터 구동장치{APPARATUS FOR DRIVING MOTOR FOR A VEHICLE}Vehicle motor driving device {APPARATUS FOR DRIVING MOTOR FOR A VEHICLE}

본 발명은 차량용 모터 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터 구동회로에 의해 차량에 탑재된 전동 모터를 구동시키는 차량용 모터 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motor drive device for a vehicle, and more particularly, to a motor drive device for a vehicle that drives an electric motor mounted on the vehicle by a motor drive circuit.

일반적으로, 차량에 탑재된 각종 시스템 중 부하를 작동시키는 전동 모터를 구동시키는 시스템이 있다.Generally, there is a system for driving an electric motor operating a load among various systems mounted on a vehicle.

이러한 시스템은 모터 구동회로에 의해 전동 모터를 구동시킨다. 따라서, 시스템을 안정적으로 동작시키기 위해서는 모터 구동회로의 고장을 검출하는 것이 중요하다.Such a system drives an electric motor by a motor driving circuit. Therefore, it is important to detect a failure of the motor driving circuit in order to operate the system stably.

모터 구동회로는 인버터를 포함할 수 있다.The motor driving circuit may include an inverter.

모터 구동회로는 다양한 소자가 복잡하게 구성되어 있기 때문에, 모터 구동회로에 이상이 발생하면, 이것을 육안으로 확인할 수 없어 고장 부위를 검출하기 어렵다.Since the motor drive circuit is composed of a variety of elements, if an abnormality occurs in the motor drive circuit, it cannot be confirmed with the naked eye and it is difficult to detect a failure site.

모터 구동회로에서 고장 빈도가 가장 높은 것이 스위칭 소자이다.In the motor driving circuit, a switching element has the highest frequency of failure.

기존에는 스위칭 소자의 양단 전압과 한계 전압을 비교하여 스위칭 소자의 단선 혹은 단락 등의 불량을 검출한다.Conventionally, a fault such as a short circuit or a short circuit of the switching element is detected by comparing the voltage at both ends of the switching element with the limit voltage.

하지만, 기존에는 스위칭 소자의 양단 전압과 한계 전압을 비교하는 방식만을 이용하기 때문에 스위칭 소자에 이미 발생한 불량은 검출할 수 있지만 스위칭 소자에 잠재적인 불량을 사전에 판단할 수 없다. 스위칭 소자의 잠재적인 불량을 사전에 판단할 수 없기 때문에 스위칭 소자의 스위칭 기능이 멈추기 전에는 비정상 증상을 사전에 알 수 없어 스위칭 소자가 갑자기 동작을 정지할 우려가 있다.However, in the past, since only a method of comparing the voltages at the both ends of the switching element and the limiting voltage is used, defects that have already occurred in the switching element can be detected, but potential defects in the switching element cannot be determined in advance. Since the potential failure of the switching element cannot be determined in advance, there is a risk that the switching element suddenly stops operating because the abnormal symptom cannot be known in advance before the switching function of the switching element is stopped.

미국특허공보 US 5,409,238(1994.07.12.등록)United States Patent Publication US 5,409,238 (Registration on July 12, 1994)

본 발명의 실시예는 모터 구동회로의 스위칭 소자의 잠재적인 불량을 사전에 판단할 수 있는 차량용 모터 구동장치를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a motor drive device for a vehicle capable of determining in advance the potential failure of a switching element of a motor drive circuit.

본 발명의 일 측면에 따르면, 차량에 탑재된 직류 전원과 부하에 구동력을 발생시키는 전동 모터 사이에 설치되고 적어도 한 쌍의 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자를 포함하고, 상기 전동 모터에 구동 전류를 공급하는 모터 구동회로; 상기 적어도 한 쌍의 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자 사이의 전압을 검출하는 전압 검출부; 및 상기 적어도 한 쌍 중 어느 한 쌍의 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자를 교번적으로 스위칭시키고, 상기 스위칭된 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자 사이의 전압을 검출하고, 상기 검출된 전압이 미리 설정된 온 전압에 도달하는 상승시간과 미리 설정된 오프 전압에 도달하는 하강시간 중 적어도 하나를 이용하여 상기 스위칭된 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자의 스위칭 동작이 정상인지 비정상인지를 판단하는 제어부를 포함하는 차량용 모터 구동장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, installed between a DC motor mounted on a vehicle and an electric motor that generates a driving force to a load, includes at least a pair of high-side switching elements and low-side switching elements, and a driving current to the electric motor A motor driving circuit for supplying; A voltage detector configured to detect a voltage between the at least one pair of high-side switching elements and low-side switching elements; And alternately switching the high-side switching element and the low-side switching element of any one pair of the at least one pair, detecting a voltage between the switched high-side switching element and the low-side switching element, and detecting the detected voltage. A control unit for determining whether the switching operation of the switched high-side switching element and the low-side switching element is normal or abnormal using at least one of a rising time reaching a preset on voltage and a falling time reaching a preset off voltage. A motor drive device for a vehicle may be provided.

또한, 상기 제어부는 상기 검출된 전압의 상승시간이 미리 설정된 상승시간보다 길면, 상기 하이 사이드 스위칭 소자의 온 작동 또는 상기 로우 사이드 스위칭 소자의 오프 동작이 비정상인 것으로 판단할 수 있다.In addition, when the rise time of the detected voltage is longer than a preset rise time, the control unit may determine that the on-side switching element on or off-side switching element off operation is abnormal.

또한, 상기 제어부는 상기 검출된 전압의 하강시간이 미리 설정된 하강시간보다 길면 상기 하이 사이드 스위칭 소자의 오프 작동 또는 상기 로우 사이드 스위칭 소자의 온 작동이 비정상인 것으로 판단할 수 있다.In addition, when the fall time of the detected voltage is longer than a preset fall time, the controller may determine that the off operation of the high side switching element or the on operation of the low side switching element is abnormal.

또한, 상기 제어부는 상기 차량용 모터 구동장치가 장착된 제품 동작 초기 상기 인버터의 스위칭 소자 검사시 상기 스위칭 소자의 양단 전압을 이용하여 단선과 단락 고장을 체크한 후 단선과 단락 고장이 아닌 경우, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작이 정상인지 비정상인지를 판단할 수 있다.In addition, the controller checks for a disconnection and short-circuit failure by using the voltage across both sides of the switching element when inspecting the switching element of the inverter during the operation of the product in which the motor driving device for the vehicle is mounted, and if it is not a disconnection and short-circuit failure, the switching It is possible to determine whether the switching operation of the device is normal or abnormal.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 차량에 탑재된 직류 전원과 부하에 구동력을 발생시키는 전동 모터 사이에 설치되고 직렬 연결된 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자를 포함하고, 상기 전동 모터에 구동 전류를 공급하는 모터 구동회로; 상기 하이 사이드 스위칭 소자와 상기 로우 사이드 스위칭 소자 사이의 전압을 검출하는 전압 검출부; 및 상기 하이 사이드 스위칭 소자와 상기 로우 사이드 스위칭 소자를 교번적으로 스위칭시키고, 상기 스위칭된 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자 사이의 전압을 검출하고, 상기 검출된 전압이 미리 설정된 온 전압에 도달하는 상승시간과 미리 설정된 오프 전압에 도달하는 하강시간을 산출하고, 상기 산출된 상승시간이 미리 설정된 상승시간보다 길고 상기 산출된 하강시간이 미리 설정된 하강시간보다 길면 상기 하이 사이드 스위칭 소자와 상기 로우 사이드 스위칭 소자의 스위칭 불량으로 판단하는 제어부를 포함하는 차량용 모터 구동장치가 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a high-side switching element and a low-side switching element installed and connected in series between a DC power source mounted on a vehicle and an electric motor generating a driving force to a load, and supplying a driving current to the electric motor A motor driving circuit; A voltage detector configured to detect a voltage between the high side switching element and the low side switching element; And alternately switching the high-side switching element and the low-side switching element, detecting a voltage between the switched high-side switching element and the low-side switching element, and the detected voltage reaching a preset on voltage. When the rise time and the fall time reaching the preset off voltage are calculated, and the calculated rise time is longer than the preset rise time and the calculated fall time is longer than the preset fall time, the high-side switching element and the low-side switching A motor driving apparatus for a vehicle including a control unit for determining that the switching of the device is defective may be provided.

본 발명의 실시예에 의하면, 모터 구동회로의 스위칭 소자의 스위칭 기능이 멈추기 전에 비정상 증상을 사전에 판단하여 스위칭 소자의 잠재적인 불량을 사전에 검출할 수 있어 갑작스러운 동작 정지를 사전에 예방할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, before the switching function of the switching element of the motor driving circuit is stopped, abnormal symptoms can be determined in advance to detect potential failure of the switching element in advance, thereby preventing sudden stoppage of operation. .

본 발명의 실시예에 의하면, 모터 제어의 잠재적 불량 발생 가능 요소를 사전에 점검하여 모터 운전 중 갑자기 발생할 수 있는 자동 정지를 사전에 인식하고 예방할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to recognize and prevent an automatic stop that may suddenly occur during motor operation in advance by checking in advance a potential defective element of motor control.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 모터 구동장치의 제어블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 모터 구동장치에서 인버터의 Q1 온 / Q2 오프 동작이 정상인지 비정상인지를 판단하는 것을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 모터 구동장치에서 인버터의 Q1 온 / Q2 오프 작동시 Q1과 Q2 사이의 전압이 미리 설정된 온 전압에 도달하는 상승시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 모터 구동장치에서 인버터의 Q1 오프 / Q2 온 동작이 정상인지 비정상인지를 판단하는 것을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 모터 구동장치에서 인버터의 Q1 오프 / Q2 온 작동시 Q1과 Q2 사이의 전압이 미리 설정된 오프 전압에 도달하는 하강시간을 설명하기 위한 도면이다.1 is a control block diagram of a motor driving apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a control flow chart for explaining whether the Q1 on / Q2 off operation of the inverter is normal or abnormal in the motor driving apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining a rise time when a voltage between Q1 and Q2 reaches a preset on voltage when Q1 on / Q2 off operation of an inverter in a motor driving apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a control flow chart for explaining whether the Q1 off / Q2 on operation of the inverter is normal or abnormal in the motor driving apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a fall time when the voltage between Q1 and Q2 reaches a preset off voltage when Q1 off / Q2 on of the inverter in the motor driving apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 예로서 제공하는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화할 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장하여 표현할 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In order to clearly describe the present invention, parts not related to the description are omitted in the drawings, and in the drawings, the width, length, and thickness of components may be exaggerated for convenience. Throughout the specification, the same reference numbers refer to the same components.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 모터 구동장치의 제어블록도이다.1 is a control block diagram of a motor driving apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 차량용 모터 구동장치는 전반적인 제어를 수행하는 제어부(10)의 출력측에는 모터 구동회로(20)가 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 1, a motor driving device for a vehicle is electrically connected to a motor driving circuit 20 on an output side of a control unit 10 that performs overall control.

모터 구동회로(20)는 인버터(21)를 포함할 수 있다. 인버터(21)는 3상 모터를 구동시키는 6개의 스위칭 소자(3개의 하이 사이드(High side) 스위칭 소자와 3개의 로우 사이드(Low side) 스위칭 소자)를 포함할 수 있다. 또한, 인버터(21)는 단상 모터를 구동시키는 4개의 스위칭 소자(2개의 하이 사이드(High side) 스위칭 소자와 2개의 로우 사이드(Low side) 스위칭 소자)를 가진 H-브리지(H-bridge)를 포함할 수 있다.The motor driving circuit 20 may include an inverter 21. The inverter 21 may include six switching elements (three high side switching elements and three low side switching elements) for driving a three-phase motor. In addition, the inverter 21 has an H-bridge having four switching elements (two high side switching elements and two low side switching elements) for driving a single-phase motor. It can contain.

모터 구동회로(20)는 직류 전원인 차량용 배터리(B)에 병렬 접속되어 차량용 배터리(B)로부터 공급된 전력을 평활하는 콘덴서를 포함할 수 있다. 이 콘덴서에 의해 평활된 전력은 인버터(21)에 공급될 수 있다.The motor driving circuit 20 may include a capacitor connected in parallel to the vehicle battery B, which is a DC power source, to smooth the power supplied from the vehicle battery B. The electric power smoothed by this condenser can be supplied to the inverter 21.

인버터(21)는 차량용 배터리(B)의 직류 전원을 펄스 폭 변조(Pulse Width Modualation; PWM)를 통해 임의의 가변주파수를 가진 펄스 형태의 3상 교류로 바꾸어 모터(40)를 구동하기 위한 것으로, 복수 개의 스위칭 소자를 포함한다. 설명의 편의를 위해, 인버터(21)가 6개의 스위칭 소자(Q1-Q6)를 포함하는 것을 예를 들어 설명한다.The inverter 21 is for driving the motor 40 by converting the DC power of the vehicle battery B into pulse-shaped three-phase alternating current having an arbitrary variable frequency through pulse width modulation (PWM), It includes a plurality of switching elements. For convenience of description, it will be described, for example, that the inverter 21 includes six switching elements Q1-Q6.

6개의 스위칭 소자(Q1-Q6)는 제어부(10)의 제어신호에 의해 온 또는 오프된다.The six switching elements Q1-Q6 are turned on or off by a control signal from the control unit 10.

6개의 스위칭 소자(Q1-Q6)는 절연 게이트 바이폴러 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor; IGBT), 금속산화물반도체 전계효과트랜지스터(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor; MOS FET) 또는 트랜지스터(Transistor; Tr) 등을 포함할 수 있다.The six switching elements Q1-Q6 include an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a metal oxide semiconductor field-effect transistor (MOS FET), or a transistor (transistor; Tr). It may include.

6개의 스위칭 소자(Q1-Q6)는 2개가 직렬로 한 쌍을 이루어 모터(40)의 위상단자에 각각 접속된다. 하이 사이드(High side) 스위칭 소자인 상부 스위칭 소자(Q1, Q3, Q5)는 직류 전원의 (+) 단자에 연결되고, 로우 사이드(Low side) 스위칭 소자인 하부 스위칭 소자(Q2, Q4, Q6)는 직류 전원의 (-) 단자에 연결되어 있다. 즉, a상, b상, c상의 각 상과 대응하도록 제1 스위칭 소자(Q1)와 제2 스위칭 소자(Q2)가, 제3 스위칭 소자(Q3)와 제4 스위칭 소자(Q4)가, 제5 스위칭 소자(Q5)와 제6 스위칭 소자(Q6)가, 각각 직렬로 접속되어 있다.Two of the six switching elements Q1-Q6 are connected in series to each of the phase terminals of the motor 40. The upper switching elements Q1, Q3, Q5, which are high-side switching elements, are connected to the (+) terminal of the DC power supply, and the lower switching elements Q2, Q4, Q6, which are low-side switching elements. Is connected to the (-) terminal of the DC power supply. That is, the first switching element (Q1) and the second switching element (Q2), the third switching element (Q3) and the fourth switching element (Q4), so as to correspond to each phase of the a-phase, b-phase, c-phase, The 5th switching element Q5 and the 6th switching element Q6 are connected in series, respectively.

인버터(21)는 제어부(10)에 의해 출력된 제어신호에 따라 각 스위칭 소자(Q1-Q6)를 턴 온 또는 턴 오프 시킴으로써 차량용 배터리(B)로부터 공급된 전류를, 직류 전류로부터 교류 전류로 변환하여 모터(40)에 공급한다. 이때, 차량용 배터리(B)의 전압을 컨버터에 의해 승압하여 인버터(21)에 공급할 수 있다.The inverter 21 turns on or off each switching element Q1-Q6 according to the control signal output by the control unit 10 to convert the current supplied from the vehicle battery B to direct current to alternating current. And supply it to the motor 40. At this time, the voltage of the vehicle battery B can be boosted by a converter and supplied to the inverter 21.

모터(40)는 3상 모터로서, 고정자와 회전자를 가진다. 모터(40)의 각 위상단자는 인버터(21)에 연결되어 있다.The motor 40 is a three-phase motor, and has a stator and a rotor. Each phase terminal of the motor 40 is connected to the inverter 21.

모터(40)는 a상 코일, b상 코일 및 c상 코일의 3개의 코일을 가진다. 이 a상 코일, b상 코일 및 c상 코일은 Y 결선을 구성할 수 있다. 모터(40)는 120도 위상 차이를 가진 교류 전류가 각 코일에 통전된다. 이것에 의해, 모터(40)의 회전축이 회전한다.The motor 40 has three coils: a-phase coil, b-phase coil, and c-phase coil. The a-phase coil, the b-phase coil, and the c-phase coil can form a Y connection. In the motor 40, an alternating current having a phase difference of 120 degrees is applied to each coil. Thereby, the rotating shaft of the motor 40 rotates.

제어부(10)는 인버터(21)를 작동시켜 모터(40)를 구동시킨다.The control unit 10 operates the inverter 21 to drive the motor 40.

제어부(10)는 인버터(21)의 각 스위칭 소자(Q1-Q6)의 턴 온과 턴 오프를 제어하여 모터(40)를 제어한다. 이때, 제어부(10)는 PWM 제어에 의해 각 스위칭 소자(Q1-Q6)의 턴온 또는 턴오프를 제어한다.The control unit 10 controls the motor 40 by controlling turn-on and turn-off of each switching element Q1-Q6 of the inverter 21. At this time, the controller 10 controls turn-on or turn-off of each switching element Q1-Q6 by PWM control.

제어부(10)의 입력측에는 전압 검출부(30)가 전기적으로 연결된다.The voltage detection unit 30 is electrically connected to the input side of the control unit 10.

전압 검출부(30)는 각 쌍별로 직렬 연결된 하이 사이드 스위칭 소자(Q1, Q3, Q5)와 로우 사이드 스위칭 소자(Q2, Q4, Q6) 사이의 전압을 각각 검출한다.The voltage detector 30 detects voltages between the high-side switching elements Q1, Q3, and Q5 connected in series for each pair and the low-side switching elements Q2, Q4, and Q6, respectively.

전압 검출부(30)는 검출된 각각의 전압정보를 제어부(10)에 전송한다.The voltage detector 30 transmits each detected voltage information to the controller 10.

직렬 연결된 제1 스위칭 소자(Q1)의 소스단과 제2 스위칭 소자(Q2)의 드레인단이 만나는 점의 전압을 검출한다. 직렬 연결된 제3 스위칭 소자(Q3)의 소스단과 제4 스위칭 소자(Q4)의 드레인단이 만나는 점의 전압을 검출한다. 직렬 연결된 제5 스위칭 소자(Q5)의 소스단과 제6 스위칭 소자(Q6)의 드레인단이 만나는 점의 전압을 검출한다.The voltage at the point where the source terminal of the first switching element Q1 connected in series and the drain terminal of the second switching element Q2 meet is detected. The voltage of the point where the source terminal of the third switching element Q3 connected in series and the drain terminal of the fourth switching element Q4 meet is detected. The voltage at the point where the source terminal of the fifth switching element Q5 connected in series and the drain terminal of the sixth switching element Q6 meet is detected.

제어부(10)와 전압 검출부(30)는 별개의 모듈로 구성될 수 있고 일체형의 모듈로 구성될 수도 있다.The control unit 10 and the voltage detection unit 30 may be configured as separate modules or may be configured as an integrated module.

제어부(10)는 차량용 모터 구동장치가 장착된 제품의 동작 초기 인버터(21)의 스위칭 소자 검사시 6개의 스위칭 소자(Q1-Q6) 중에서 각 쌍의 스위칭 소자(Q1, Q2)(Q3, Q4)(Q5, Q6)를 선택적으로 스위칭시킨다. 이때, 스위칭되는 한 쌍의 스위칭 소자는 교번적으로(혹은 선택적으로) 온 또는 오프시킨다(예를 들면, Q1 온 / Q2 오프 또는 Q1 오프 / Q2 온). 이때, 제품의 동작 초기 뿐만 아니라 상시도 가능하다.The control unit 10 is a pair of switching elements (Q1, Q2) (Q3, Q4) among six switching elements (Q1-Q6) when inspecting the switching elements of the inverter 21 during the initial operation of a product equipped with a vehicle motor driving device (Q5, Q6) is selectively switched. At this time, the pair of switching elements that are switched alternately (or selectively) are turned on or off (eg, Q1 on / Q2 off or Q1 off / Q2 on). At this time, not only the initial operation of the product, but also always possible.

한 쌍의 스위칭 소자를 교번적으로 스위칭할 때 스위칭된 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자 사이의 전압을 검출하고, 검출된 전압이 미리 설정된 온 전압에 도달하는 상승시간과 미리 설정된 오프 전압에 도달하는 하강시간 중 적어도 하나를 이용하여 스위칭된 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자의 스위칭 동작이 정상인지 비정상인지를 판단한다. 이때, 제어부(10)는 제품 동작 초기 인버터(21)의 스위칭 소자 검사시 스위칭 소자의 양단 전압(배터리의 전원을 이용하여 검출 가능)을 이용하여 단선과 단락 고장을 체크한 후 단선과 단락 고장이 아닌 경우, 스위칭 소자의 스위칭 동작이 정상인지 비정상인지를 판단할 수 있다.When alternately switching a pair of switching elements, the voltage between the switched high-side switching element and the low-side switching element is detected, and the rise time at which the detected voltage reaches a preset on voltage and a preset off voltage are reached. It is determined whether the switching operation of the switched high-side switching element and the low-side switching element is normal or abnormal using at least one of the falling times. At this time, when the switching element of the inverter 21 is inspected at the initial stage of product operation, the control unit 10 checks for a disconnection and a short circuit failure using a voltage across both ends of the switching element (which can be detected using the power of the battery) and then the disconnection and short circuit failure occurs. If not, it may be determined whether the switching operation of the switching element is normal or abnormal.

제품의 동작 초기 FET 검사시 FET가 켜지고 꺼지는 동안 전압의 상승, 하강 시간을 측정한다. 정상 대비 동작에 잠재적 불량 가능성이 있는 제품의 경우, 전압 변동값 대비 전압 상승/하강 시간이 정상 제품 대비 달라진다. 정상 전압 변동값 대비 시간 변화를 기준으로 잠재적 불량을 사전에 검출할 수 있다. 제품의 매 동작 시마다 상기한 FET 검사 동작을 수행할 수 있다.During the initial FET inspection of the product operation, the voltage rise and fall times are measured while the FET is on and off. In the case of a product having a potential defect in normal operation, the voltage rise/fall time is different from the normal product. Potential defects can be detected in advance based on a change in time compared to a normal voltage fluctuation value. The FET inspection operation described above may be performed at every operation of the product.

제어부(10)는 6개의 스위칭 소자(Q1-Q6)를 선택적으로 온 시키고, 온 작동된 스위칭 소자의 출력전압을 검출하고, 검출된 출력전압의 상승시간이 미리 설정된 상승시간보다 길면 스위칭 소자의 온 스위칭 동작이 비정상인 것으로 판단한다.The control unit 10 selectively turns on the six switching elements Q1-Q6, detects the output voltage of the on-operated switching element, and turns on the switching element when the detected rise time of the output voltage is longer than a preset rise time. It is determined that the switching operation is abnormal.

제어부(10)는 검출된 전압의 상승시간이 미리 설정된 상승시간보다 길면, 하이 사이드 스위칭 소자의 온 작동 또는 로우 사이드 스위칭 소자의 오프 동작이 비정상인 것으로 판단한다.If the rise time of the detected voltage is longer than the preset rise time, the controller 10 determines that the on-side switching element or the low-side switching element off operation is abnormal.

제어부(10)는 검출된 전압의 하강시간이 미리 설정된 하강시간보다 길면, 하이 사이드 스위칭 소자의 오프 작동 또는 로우 사이드 스위칭 소자의 온 작동이 비정상인 것으로 판단한다.If the falling time of the detected voltage is longer than the preset falling time, the controller 10 determines that the off operation of the high side switching element or the on operation of the low side switching element is abnormal.

제어부(10)의 출력측에는 경고부(50)가 전기적으로 연결된다.The warning unit 50 is electrically connected to the output side of the control unit 10.

제어부(10)는 3쌍의 스위칭 소자(Q1-Q6) 중 스위칭 동작이 비정상인 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자를 판단하고, 판단된 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자를 잠재적인 불량으로 판단하고, 이 스위칭 소자들이 잠재적인 불량을 가졌음을 경고부(50)를 통해 경고한다.The control unit 10 determines a high-side switching element and a low-side switching element having abnormal switching operation among the three pairs of switching elements Q1-Q6, and determines the determined high-side switching element and low-side switching element as potential defects. It judges, and warns through the warning part 50 that these switching elements have a potential defect.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 모터 구동장치에서 인버터의 Q1 온 / Q2 오프 동작이 정상인지 비정상인지를 판단하는 것을 설명하기 위한 제어흐름도이다.2 is a control flow chart for explaining whether the Q1 on / Q2 off operation of the inverter is normal or abnormal in the motor driving apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 제어부(10)는 Q1을 온 시키고, Q2를 오프시킨다(100).Referring to FIG. 2, the control unit 10 turns on Q1 and turns off Q2 (100).

제어부(10)는 전압 검출부(30)를 통해 Q1과 Q2 사이의 전압을 검출한다(110). 이 Q1과 Q2 사이의 전압은 Q1의 소스단 전압 혹은 Q2의 드레인단 전압일 수 있다.The control unit 10 detects the voltage between Q1 and Q2 through the voltage detection unit 30 (110). The voltage between Q1 and Q2 may be the source end voltage of Q1 or the drain end voltage of Q2.

제어부(10)는 검출된 전압이 Q1 오프 / Q2 온 일 때의 전압값(Vml)에서 Q1 온 / Q2 오프 일 때의 전압값(Vmh)까지 상승하는 상승시간(Tmr)과 미리 설정된 상승시간(Trising)을 비교하여 상승시간(Tmr)이 미리 설정된 상승시간(Trising) 이상인지를 판단한다(120).The control unit 10 increases the rising time Tmr and the preset rising time (Tmr) rising from the voltage value (Vml) when the detected voltage is Q1 off / Q2 on to the voltage value (Vmh) when Q1 is on / Q2 off. Trising) to determine whether the rising time Tmr is equal to or greater than a preset rising time Trising (120).

만약, 작동모드 120의 판단결과 상승시간(Tmr)이 미리 설정된 상승시간(Trising) 미만이면, 제어부(10)는 Q1 온 / Q2 오프 동작이 정상인 것으로 판단한다(130).If, as a result of the determination of the operation mode 120, the rising time Tmr is less than the preset rising time Tris, the controller 10 determines that the Q1 on / Q2 off operation is normal (130).

한편, 작동모드 120의 판단결과 상승시간(Tmr)이 미리 설정된 상승시간(Trising) 이상이면, 제어부(10)는 Q1 온 / Q2 오프 동작이 비정상인 것으로 판단한다(140).On the other hand, as a result of the determination of the operation mode 120, if the rising time Tmr is equal to or greater than a preset rising time Tris, the controller 10 determines that the Q1 on / Q2 off operation is abnormal (140).

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 모터 구동장치에서 인버터의 Q1 온 / Q2 오프 작동시 Q1과 Q2 사이의 전압이 미리 설정된 온 전압에 도달하는 상승시간을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a view for explaining a rise time when a voltage between Q1 and Q2 reaches a preset on voltage when Q1 on / Q2 off operation of an inverter in a motor driving apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, Q1을 온 시키고 Q2를 오프시키면, Q1과 Q2 사이의 전압(Vm)은 Q1 오프일 때의 전압값인 Vml에서 Q1 온 일 때의 전압값인 Vmh까지 상승한다.Referring to FIG. 3, when Q1 is turned on and Q2 is turned off, the voltage Vm between Q1 and Q2 rises from Vml, which is the voltage value when Q1 is off, to Vmh, which is the voltage value when Q1 is on.

검출전압(Vm)이 Vml에서 Vmh까지 상승할 때까지의 시간을 Tmr로 나타낼 수 있다.The time until the detection voltage Vm rises from Vml to Vmh can be represented by Tmr.

이 Tmr이 Q1 온 / Q2 오프 동작이 정상인지 비정상인지를 판단하기 위해 미리 설정된 상승시간(Trising)보다 길면, Q1 온 / Q2 오프 동작이 비정상인 것으로 판단할 수 있다.If the Tmr is longer than a preset rising time (Trising) to determine whether the Q1 on / Q2 off operation is normal or abnormal, it may be determined that the Q1 on / Q2 off operation is abnormal.

다시, 도 2를 참조하면, 제어부(10)는 Q1 온 / Q2 오프 동작이 비정상인 것으로 판단되면, Q1 혹은/및 Q2가 잠재적 불량상태이므로 이를 사용자가 알 수 있도록 경고부(50)를 통해 Q1 / Q2가 잠재적 불량상태임을 경고한다(150).Referring to FIG. 2 again, when it is determined that the Q1 on / Q2 off operation is abnormal, the control unit 10 may perform Q1 through the warning unit 50 so that the user knows that Q1 or/and Q2 are potentially defective. / Warn that Q2 is a potential bad condition (150).

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 모터 구동장치에서 인버터의 Q1 오프 / Q2 온 동작이 정상인지 비정상인지를 판단하는 것을 설명하기 위한 제어흐름도이다.4 is a control flow chart for explaining whether the Q1 off / Q2 on operation of the inverter is normal or abnormal in the motor driving apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 제어부(10)는 온 작동된 Q1 오프시키고 오프 작동된 Q2를 온 작동시킨다(200).Referring to FIG. 4, the control unit 10 turns on the turned on Q1 and turns on the turned off Q2 (200).

제어부(10)는 전압 검출부(30)를 통해 Q1과 Q2 사이의 전압을 검출한다(210). 이 Q1과 Q2 사이의 전압은 Q1의 소스단 전압 혹은 Q2의 드레인단 전압일 수 있다.The control unit 10 detects the voltage between Q1 and Q2 through the voltage detection unit 30 (210 ). The voltage between Q1 and Q2 may be the source end voltage of Q1 or the drain end voltage of Q2.

제어부(10)는 검출된 전압이 Q1 온 / Q2 오프 일 때의 전압값(Vmh)에서 Q1 오프 / Q2 온 일 때의 전압값(Vml)까지 하강하는 하강시간(Tmf)과 미리 설정된 하강시간(Tfalling)을 비교하여 하강시간(Tmf)이 미리 설정된 하강시간(Tfalling) 이상인지를 판단한다(220).The control unit 10 includes a falling time Tmf and a preset falling time (Tmf) for falling from the voltage value (Vmh) when the detected voltage is Q1 on / Q2 off to the voltage value (Vml) when Q1 is off / Q2 on. Tfalling) is compared to determine whether the fall time Tmf is equal to or greater than a preset fall time (Tfalling) (220).

만약, 작동모드 220의 판단결과 하강시간(Tmf)이 미리 설정된 하강시간(Tfalling) 미만이면, 제어부(10)는 Q1 오프 / Q2 온 작동이 정상인 것으로 판단한다(230).If, as a result of the determination of the operation mode 220, the fall time Tmf is less than a preset fall time Tfalling, the controller 10 determines that the Q1 off / Q2 on operation is normal (230).

한편, 작동모드 220의 판단결과 하강시간(Tmf)이 미리 설정된 하강시간(Tfalling) 이상이면, 제어부(10)는 Q1 오프 / Q2 온 동작이 비정상인 것으로 판단한다(240).Meanwhile, as a result of the determination of the operation mode 220, if the fall time Tmf is equal to or greater than a preset fall time, the control unit 10 determines that the Q1 off / Q2 on operation is abnormal (240).

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 모터 구동장치에서 인버터의 Q1 오프 / Q2 온 작동시 Q1과 Q2 사이의 전압이 미리 설정된 오프 전압에 도달하는 하강시간을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a fall time when the voltage between Q1 and Q2 reaches a preset off voltage when Q1 off / Q2 on of the inverter in the motor driving apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, Q1 오프 / Q2 온 시키면, Q1과 Q2 사이의 전압(Vm)은 Q1 온 일 때의 전압값인 Vmh에서 Q1 오프일 때의 전압값인 Vml까지 하강한다.Referring to FIG. 5, when Q1 off / Q2 on, the voltage Vm between Q1 and Q2 falls from Vmh, which is the voltage value when Q1 is on, to Vml, which is the voltage value when Q1 is off.

검출전압(Vm)이 Vmh에서 Vml까지 하강할 때까지의 시간을 Tmf로 나타낼 수 있다.The time until the detection voltage Vm falls from Vmh to Vml can be represented by Tmf.

이 Tmf이 Q1 오프 / Q2 온 동작이 정상인지 비정상인지를 판단하기 위해 미리 설정된 하강시간(Tfalling)보다 길면, Q1 오프 / Q2 오프 동작이 비정상인 것으로 판단할 수 있다.If the Tmf is longer than a preset falling time to determine whether the Q1 off / Q2 on operation is normal or abnormal, it may be determined that the Q1 off / Q2 off operation is abnormal.

다시, 도 4를 참조하면, 제어부(10)는 Q1 오프 / Q2 온 동작이 비정상인 것으로 판단되면, Q1 또는/및 Q2가 잠재적 불량상태이므로 이를 사용자가 알 수 있도록 경고부(50)를 통해 Q1 / Q2가 잠재적 불량상태임을 경고한다(250).Referring again to FIG. 4, when it is determined that the Q1 off / Q2 on operation is abnormal, the control unit 10 is Q1 or/and Q2 through the warning unit 50 so that the user can know it because the Q1 or/and Q2 are potentially defective. / Warn that Q2 is potentially bad (250).

10 : 제어부 20 : 모터 구동회로
21 : 인버터 30 : 전압 검출부
40 : 모터 50 : 경고부10: control unit 20: motor driving circuit
21: inverter 30: voltage detection unit
40: motor 50: warning unit

Claims (5)

차량에 탑재된 직류 전원과 부하에 구동력을 발생시키는 전동 모터 사이에 설치되고 적어도 한 쌍의 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자를 포함하고, 상기 전동 모터에 구동 전류를 공급하는 모터 구동회로;
상기 적어도 한 쌍의 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자 사이의 전압을 검출하는 전압 검출부; 및
상기 적어도 한 쌍 중 어느 한 쌍의 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자를 교번적으로 스위칭시키고, 상기 스위칭된 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자 사이의 전압을 검출하고, 상기 검출된 전압이 미리 설정된 온 전압에 도달하는 상승시간과 미리 설정된 오프 전압에 도달하는 하강시간 중 적어도 하나를 이용하여 상기 스위칭된 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자의 스위칭 동작이 정상인지 비정상인지를 판단하는 제어부를 포함하는 차량용 모터 구동장치.A motor driving circuit installed between a DC power source mounted on the vehicle and an electric motor generating a driving force to a load, and including at least one pair of high-side switching elements and low-side switching elements, and supplying drive current to the electric motor;
A voltage detector configured to detect a voltage between the at least one pair of high-side switching elements and low-side switching elements; And
The high-side switching element and the low-side switching element of any one pair of the at least one pair are alternately switched, and the voltage between the switched high-side switching element and the low-side switching element is detected, and the detected voltage is preset. And a control unit for determining whether the switching operation of the switched high-side switching element and the low-side switching element is normal or abnormal using at least one of a rising time reaching a set on voltage and a falling time reaching a preset off voltage. Vehicle motor driving device. 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 검출된 전압의 상승시간이 미리 설정된 상승시간보다 길면, 상기 하이 사이드 스위칭 소자의 온 작동 또는 상기 로우 사이드 스위칭 소자의 오프 동작이 비정상인 것으로 판단하는 차량용 모터 구동장치.According to claim 1,
The control unit determines that if the rising time of the detected voltage is longer than a preset rising time, the on-side switching element or the low-side switching element off operation is abnormal. 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 검출된 전압의 하강시간이 미리 설정된 하강시간보다 길면, 상기 하이 사이드 스위칭 소자의 오프 작동 또는 상기 로우 사이드 스위칭 소자의 온 작동이 비정상인 것으로 판단하는 차량용 모터 구동장치.According to claim 1,
When the fall time of the detected voltage is longer than a preset fall time, the controller determines that an off operation of the high side switching element or an on operation of the low side switching element is abnormal. 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 차량용 모터 구동장치가 장착된 제품 동작 초기 상기 인버터의 스위칭 소자 검사시 상기 스위칭 소자의 양단 전압을 이용하여 단선과 단락 고장을 체크한 후 단선과 단락 고장이 아닌 경우, 상기 스위칭 소자의 스위칭 동작이 정상인지 비정상인지를 판단하는 차량용 모터 구동장치.According to claim 1,
The controller checks for a disconnection and short-circuit failure using a voltage across both sides of the switching element when inspecting the switching element of the inverter during the operation of the product in which the motor driving device for the vehicle is mounted, and if it is not a disconnection or short-circuit failure, the switching element A motor drive device for a vehicle that determines whether a switching operation is normal or abnormal. 차량에 탑재된 직류 전원과 부하에 구동력을 발생시키는 전동 모터 사이에 설치되고 직렬 연결된 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자를 포함하고, 상기 전동 모터에 구동 전류를 공급하는 모터 구동회로;
상기 하이 사이드 스위칭 소자와 상기 로우 사이드 스위칭 소자 사이의 전압을 검출하는 전압 검출부; 및
상기 하이 사이드 스위칭 소자와 상기 로우 사이드 스위칭 소자를 교번적으로 스위칭시키고, 상기 스위칭된 하이 사이드 스위칭 소자와 로우 사이드 스위칭 소자 사이의 전압을 검출하고, 상기 검출된 전압이 미리 설정된 온 전압에 도달하는 상승시간과 미리 설정된 오프 전압에 도달하는 하강시간을 산출하고, 상기 산출된 상승시간이 미리 설정된 상승시간보다 길고 상기 산출된 하강시간이 미리 설정된 하강시간보다 길면 상기 하이 사이드 스위칭 소자와 상기 로우 사이드 스위칭 소자의 스위칭 불량으로 판단하는 제어부를 포함하는 차량용 모터 구동장치.A motor driving circuit installed between a DC power source mounted on a vehicle and an electric motor generating a driving force to a load, the motor driving circuit including a high side switching element and a low side switching element connected in series and supplying a driving current to the electric motor;
A voltage detector configured to detect a voltage between the high side switching element and the low side switching element; And
The high side switching element and the low side switching element are alternately switched, the voltage between the switched high side switching element and the low side switching element is detected, and the detected voltage rises to reach a preset on voltage. The high side switching element and the low side switching element are calculated when a time and a fall time reaching a preset off voltage are calculated, and the calculated rise time is longer than a preset rise time and the calculated fall time is longer than a preset fall time. The vehicle motor driving apparatus comprising a control unit for determining that the switching is defective.
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