전류 피드백의 자체보정을 위한 장치 및 방법 document_id A220623037097

자동차는 점점 복잡해지고 있으며, 특히 다양한 온보드 시스템을 위한 전자 제어기에 대해서는 더욱 그러하다. 이러한 많은 시스템을 위한 기계적 인터페이스로의 전기부는 밸브 전기자와 같은 기계적 장치를 변위시키는데 사용되는 코일을 포함하며, 상기 전기자의 변위는 밸브를 통과하는 전류의 함수가 된다. 여러가지 실시예는 안티로크 브레이크, 트랙션 제어 및 차량 안정성 제어 시스템의 차량 브레이크를 제어하는 솔레노이드 밸브와, 능동 현가시스템에서 토션 로드를 제어하는 솔레노이드 밸브와, 전자유압 조향 시스템에서 조향 도움을 제어하는 코일을 포함한다. 또한, 솔레노이드와 DC 모터와 자동차 서브시스템에서의 기타 다른 유도 부하를 구동하기 위해 다양한 전류가 사용되고 있다. 또한, 선형 솔레노이드의 위치와 DC 모터에서의 토오크는 정밀한 위치조정을 위한 정밀한 전류측정을 필요로 하는 전류 드라이브와 직접적으로 연관되어 있다. 도1에 도시된 전형적인 종래기술의 차량 제어시스템(10)은 부하(14)를 통과하는 전류 흐름을 제어하기 위해 스위치(12)를 사용한다. 도1에 도시된 바와 같이, 부하(14)는 스위치(12)의 제1측과 전원공급부(V+) 사이에 연결된다. 스위치(12)의 제2측은 스위치가 파손되었을 경우 전원공급부에 단락회로 방지를 제공하기 위하여 접지된다. 도1에 도시된 바와 같이, 제어기(16)는 스위치를 개폐하도록 작동되는 위치(12)에 연결된다. 제어기(16)는 전형적으로 작동 알고리즘을 저장하는 메모리가 구비된 마이크로프로세서를 포함한다. 또한, 상기 제어기(16)는 통상적으로 차량의 작동변수를 관찰하는 하나이상의 센서에 연결된다. 상기 마이크로프로세서는 작동 알고리즘에 따라 스위치(12)를 선택적으로 개폐하여 부하(14)를 작동 및 정지시키도록, 센서 신호에 응답한다. 상술한 바와 같이, 부하(14)는 도2에 도시된 바와 같은 코일(20) 이다. 또한, 스위치(12)는 코일(20)의 한쪽 단부에 연결된 드레인과 지면에 연결되는 소스를 갖는, 필드 효과 트랜지스터(field effect transistor; FET)(22) 등과 같은 반도체 장치이다. 또한, 코일(20)의 다른쪽 단부는 전원공급부(V+)에 연결된다. FET(22)의 게이트는 통상적으로 상술한 바와 같은 제어기(16)로서 작용하는 전자 제어유니트(ECU)(24)의 제어 포트에 연결된다. 전형적으로, ECU 제어 포트는 지면 포텐셜에서 "낮거나" 또는 5볼트 등과 같은 고정 전압에서 "높아질" 것이다. 제어 포트가 낮을 때, FET(22)는 비도전 상태이고, 코일(20)을 통한 전류 흐름을 차단하는 반면에; 제어 포트가 높을 때, FET는 도전 상태로서, 잠재적으로 높은 전류가 코일을 통해 흐르게 한다. 시스템의 폐쇄 루프 제어를 제공하기 위해서는 피드백이 요구된다. 도2에 도시된 부하(20)에 대하여, 코일을 통과하는 실제 전류의 피드백은 제어가 원하는 전류를 얻고 있는지를 확인할 것이 요구된다. 높은 전류 회로에서 전류 피드백을 제공하기 위한 장치는 전형적으로 전류 션트(shunt)로 불리우며; 금속 바아, 저항, 또는 반도체 장치를 포함하여 여러가지 형태로 올 수 있다. 저항성 션트는 도전성 부하(20)와 스위치(22)(도시않음) 사이에 연결된다. 전류는 전압을 전류로 변환하기 위하여, 션트를 횡단하는 편차 전압을 측정하고 오옴의 법칙을 인가하므로써 측정된다. 이것은 솔레노이드 코일 또는 DC 모터를 통과하는 전류를 측정하는 공통적인 방법이다. 이러한 장치의 이용에 따른 단점은 상기 장치가 고가이고, 넓은 공간을 요구하며, 전류 흐름에 의해 생성되는 열을 분산시키는 수단을 필요로 한다는 점이다. 최근, 전류 피드백 신호를 제공하는 내부 회로를 포함하는 저가의 집적형 FET 칩이 개발되었다. 이러한 특징부는 전형적으로 "진단 피드백", "전류 검출 출력", 또는 "거울 FET"로 언급된다. 이러한 집적형 FET는 하기의 설명에서 "피드백 FET"로 언급된다. 도2에 도시된 부품과 유사한 부품에 동일한 도면부호가 부여된 도3에는 피드백 FET(32)가 도시되어 있다. 도3에서, 피드백 FET(32)이 도전상태일 때, FET 에서 전류 피드백 터미널(34)에는 FET(32)의 소스와 드레인 사이를 흐르는 전류에 비례하는 전압이 발생된다. 전류 피드백 터미널(34)은 전류 피드백 라인(36)에 의해 ECT(24)에서 대응의 전류 피드백 포트(38)에 연결된다. 상술한 바와 같이, 피드백 FET는 회로를 위한 전류 피드백을 얻는 수단이 아니지만, 그러나 이제 서술될 설명은 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서의 피드백 FET 장치를 사용할 것이다. 일부 어플리케이션에서 단일의 FET로부터의 파워에는 멀티플 부하가 공급되지만 각각의 제어 FET로 제어되며, 이러한 제어 FET중 하나는 각각의 부하와 연관되어 있다. 이것은 예를 들어 다수의 솔레노이드 코일이 안티로크 브레이크 시스템, 트랙션 제어 시스템 및/또는 차량 안정성 제어 시스템 등과 같은 차량 전자 브레이크 시스템에서 유압의 인가를 제어하는데 사용될 때 발생된다. 다른 어플리케이션은 엔진 제어시스템에서 멀티플 연료 분사기의 제어와, 능동 현가시스템 및 전기식 파워 조향 시스템에서의 솔레노이드 밸브의 제어를 포함한다. 전형적인 멀티플 부하 제어 어플리케이션이 도4에 도시되어 있으며, 이전의 도면에 도시된 부품들과 유사한 부품들은 동일한 도면부호가 부여되었다. 도4에 도시된 바와 같이, 코일로 도시된 바와 같은 다수의 부하(L1 내지 Ln)의 각각의 높은 단부는 피드백-FET(32)의 소스 터미널에 각각 연결된다. 피드백-FET 드레인 터미널은 전원공급부(V+)에 연결되지만, 피드백-FET 게이트는 ECU(24)에 연결된다. 피드백-FET(32)는 전류 피드백 라인(36)에 의해 ECU(24)의 대응의 전류 피드백 포트(38)에 연결되는 전류 피드백 터미널(34)을 갖는다. 도4에 도시된 바와 같이, 각각의 부하(L1 내지 Ln)의 낮은 단부는 관련의 제어부 또는 드라이버(FET, T1 내지 Tn)의 드레인 터미널에 연결된다. 제어 FET의 각각의 소스 터미널은 지면에 연결되는 반면, 드라이버 FET의 각각의 게이트는 ECU(24)에 연결된다. 도4에 도시된 제어 회로의 작동중, 피드백-FET(32)는 각각의 부하(L1 내지 Ln)에 파워를 제공하기 위하여 도전 상태로 배치된다. 각각의 부하는 대응의 드라이버 FET(T1 내지 Tn)을 도전 상태로 선택적으로 배치하므로써 개별적으로 작동된다. 간혹 한번에 오직 하나의 부하만 작동되기도 하며, 이 경우 피드백-FET(32)에 의해 검출된 전류는 부하 전류와 동일할 것이다. 따라서, 단일 피드백-FET(32)의 사용은 부품 비용을 최소화하면서 다수의 부하를 관찰할 수 있게 한다. 피드백-FET(32)의 사용은 ECT(24)에 유용한 피드백 정보를 제공할 수 있지만, 각각의 어플리케이션은 정보를 위해 높은 레벨의 정밀도를 필요로 한다. 불행하게도, 이러한 장치내의 빌트인 증폭기는 특정 어플리케이션에 대해 원하는 레벨의 정밀도를 제공하지 못한다. 따라서, 피드백-FET를 위한 자체보정 능력을 제공하는 것이 바람직하다.