KR101988589B1 - Device and method for generating a faulty hall sensor signal using a phase shift circuit - Google Patents
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Abstract
본 발명은 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치로서, 고정자와 회전자를 구비하는 BLDC 모터; 상기 BLDC 모터의 상기 회전자 위치를 검출하기 위한 3개의 홀 센서를 구비하는 위치 검출부; 상기 BLDC 모터의 역기전압 정보와 상기 위치 검출부의 3개의 홀 센서를 통한 회전자 위치 정보를 기반으로 상기 BLDC 모터의 구동 제어를 수행하는 모터 제어부; 상기 모터 제어부의 구동 제어에 대응하여 상기 BLDC 모터가 구동될 수 있도록 복수의 스위칭 제어신호를 생성하여 출력하는 PWM 구동부; 상기 PWM 구동부의 복수의 스위칭 제어신호에 따라 상기 BLDC 모터의 구동을 위한 3상 전압을 출력하는 인버터; 및 상기 모터 제어부의 제어 하에, 상기 위치 검출부의 3개의 홀 센서 중 하나의 홀 센서가 고장으로 판단되는 경우, 정상 작동하는 2개의 홀 센서의 위치 정보를 이용하여 고장으로 판단된 해당 홀 센서의 고장신호를 생성하여 상기 모터 제어부로 출력하는 홀 센서 신호발생부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치 및 그 방법에 따르면, BLDC 모터의 구동에 필요한 회전자의 위치 정보를 검출하는 3개의 홀 센서 중 하나가 고장난 경우 기존의 센서리스 제어 방식이 아닌 위상천이 회로를 이용한 하드웨어적으로 고장난 홀 센서의 신호를 생성할 수 있도록 하는 홀 센서 신호발생부를 더 포함하여 구성함으로써, 전동기 구동 시스템에서 홀 센서의 고장 발생에 따른 구동시스템의 신뢰성 저하를 최소화함은 물론, 고속 운전 중인 동기전동기에서 홀 센서의 고장으로 발생되는 동기전동기의 탈조 등의 위험한 상황이 방지될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 홀 센서 신호발생부를 통해 정상 동작하는 홀 센서 2개의 신호를 이용하여 위상 지연 및 지연된 홀 센서 신호와 다른 한 개의 홀 센서의 신호를 조합하여 고장난 홀 센서의 고장신호를 생성하여 출력함으로써, 정상 동작하는 홀 센서의 구동을 이용함에 따라 기존의 센서 리스 제어방식보다 신뢰성이 향상됨은 물론, 알고리즘의 단순화와 함께 간단한 소자만으로 회로 구성이 가능하도록 할 수 있다.The present invention relates to an apparatus and method for generating a faulty hall sensor signal using a phase shift circuit, and more particularly, to a faulty hall sensor signal generator using a phase shift circuit, comprising: a BLDC motor having a stator and a rotor; A position detector having three Hall sensors for detecting the rotor position of the BLDC motor; A motor control unit for performing drive control of the BLDC motor based on back electromotive voltage information of the BLDC motor and rotor position information through three Hall sensors of the position detection unit; A PWM driving unit for generating and outputting a plurality of switching control signals so that the BLDC motor can be driven in response to the driving control of the motor control unit; An inverter for outputting a three-phase voltage for driving the BLDC motor according to a plurality of switching control signals of the PWM driver; And a control unit for controlling the motor control unit so that when one of the three hall sensors of the position detecting unit is determined to be in failure, the position information of the two normally operating Hall sensors is used to determine the failure And a hall sensor signal generating unit for generating a signal and outputting the signal to the motor control unit.
According to the apparatus and method for generating a faulty hall sensor signal using the phase shift circuit proposed in the present invention, when one of the three hall sensors for detecting the position information of the rotor necessary for driving the BLDC motor is broken, And a hall sensor signal generating unit for generating a signal of a hall sensor failed in hardware using a phase shift circuit other than the control method, thereby reducing the reliability of the driving system caused by the failure of the Hall sensor in the motor drive system And it is also possible to prevent a dangerous situation such as a step-out of the synchronous motor caused by a failure of the hall sensor in the synchronous motor operating at a high speed.
According to another aspect of the present invention, a fault signal of a failed hall sensor is generated by combining signals of a Hall sensor signal delayed by phase delay and another Hall sensor by using signals of two normally operating Hall sensors through a Hall sensor signal generating unit By using the driving of the hall sensor which operates normally, the reliability is improved as compared with the existing sensorless control method, and the circuit configuration can be made simple with the simple device together with the simplification of the algorithm.
Description
본 발명은 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 BLDC 모터의 구동에 필요한 회전자의 위치 정보를 검출하는 3개의 홀 센서 중 하나가 고장난 경우 기존의 센서리스 제어 방식이 아닌 위상천이 회로를 이용한 하드웨어적으로 고장난 홀 센서의 신호를 생성할 수 있도록 하는 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for generating a faulty hall sensor signal using a phase shift circuit and more particularly to an apparatus and method for generating a faulty hall sensor signal using a phase shift circuit, The present invention relates to an apparatus and method for generating a faulty Hall sensor signal using a phase shift circuit capable of generating a signal of a hardware faulty Hall sensor using a phase shift circuit other than the sensorless control method.
일반적으로 BLDC 모터는 DC 모터 중에서 브러시가 없는 전동기를 의미한다. 이러한 BLDC 모터는 회전자가 전자석으로 되어 있고, 그 외곽의 고정자가 영구자석으로 구성되는 일반적인 DC 모터와는 달리, 회전자가 영구자석으로 구성되고, 외곽의 고정자가 전자석으로 구성되어 있다. 특히, BLDC 모터는 일반 DC 모터의 특성을 그대로 유지하고 있으므로, 기동토크가 크고, 회전특성이 인가전압에 대해 선형적으로 비례하며, 출력효율이 양호하게 나타나는 반면, 브러시로 인해 회전자와 고정자의 자속 위치가 일정하게 유지되는 일반 DC 모터와는 달리 회전자의 자속위치를 알 수 없다. 따라서 BLDC 모터는 고정자의 내주면 일측에 원주방향으로 연속해서 배치되는 복수의 홀 센서를 설치하고, 복수의 홀 센서를 통해 회전자의 회전을 감지하고, 회전자의 정확한 위치를 파악하여 고정자 코어의 전류를 제어함으로써, 회전자와 고정자의 자속 위치를 맞추어 회전자와 고정자 사이에 회전토크가 발생되도록 하고 있다.
Generally, a BLDC motor means a brush-less motor among DC motors. Unlike a general DC motor in which a rotor is an electromagnet and a stator is a permanent magnet, the BLDC motor is composed of a permanent magnet and the outer stator is an electromagnet. In particular, since the BLDC motor maintains the characteristics of a general DC motor, the starting torque is large, the rotation characteristic is linearly proportional to the applied voltage, and the output efficiency is good. On the other hand, The position of the magnetic flux of the rotor can not be known, unlike a general DC motor in which the magnetic flux position is kept constant. Therefore, the BLDC motor is provided with a plurality of Hall sensors disposed continuously in the circumferential direction on one side of the inner circumferential surface of the stator, sensing the rotation of the rotor through a plurality of Hall sensors, So that a rotational torque is generated between the rotor and the stator by matching the magnetic flux positions of the rotor and the stator.
즉, BLDC 모터는 전자적으로 제어되는 정류 시스템을 갖고, 직류 전기에 의해 전력을 공급받는 동기 전동기 유형으로 구성된다. 이러한 BLDC 모터는 회전자를 한 쪽 방향으로 계속해서 회전시키기 위해 회전자의 위치를 복수의 홀 센서를 통해 검출하고, 검출된 회전자의 위치에 따라 고정자 코일의 각 상에 흐르는 전류의 방향을 전환시키기 위한 스위칭 소자들을 순차적으로 온/오프 시켜야 하며, 이를 위해 회전자는 자계에 의해 형성되는 위상차 120도의 3상 신호가 복수의 홀 센서에 의해 검출됨으로써 정확한 위치가 파악될 수 있게 된다. 이때, 복수의 홀 센서들은 파손이 쉽게 발생할 뿐만 아니라, 온도 등의 외부 요인에 의해 쉽게 에러를 발생시키는바, 이러한 홀 센서들의 에러는 BLDC 모터의 고장 또는 오동작으로 쉽게 이어지는 문제가 있었다. 즉, 전동기 구동 시스템에서 홀 센서의 고장은 구동시스템의 신뢰성을 떨어뜨리게 되는 문제가 있으며, 또한, 고속 운전 중인 동기전동기에서 홀 센서의 고장은 동기전동기의 탈조 등 매우 위험한 상황을 야기할 수 있다는 문제가 있었다. 기존의 홀 센서에 관련된 연구들은 홀 센서가 고장 났을 때 얼마나 빠르게 고장을 검출하여 센서리스 제어로 전환하는가에 대한 발명 및 연구가 대부분이다. 대한민국 등록특허공보 제10-1796948호는 BLDC 모터의 센서리스 제어방법을 선행기술 문헌으로 개시하고 있다.That is, a BLDC motor has an electronically controlled rectification system and is composed of a synchronous motor type that is powered by direct current. In order to continuously rotate the rotor in one direction, such a BLDC motor detects the position of the rotor through a plurality of Hall sensors and switches the direction of the current flowing on each phase of the stator coil according to the detected position of the rotor Phase signals of 120 degrees phase difference formed by the magnetic field are detected by a plurality of Hall sensors, so that accurate position can be grasped. At this time, a plurality of Hall sensors are easily broken, and an error is easily caused by an external factor such as a temperature. Such an error of the hall sensors is easily caused by failure or malfunction of the BLDC motor. That is, the failure of the Hall sensor in the motor drive system lowers the reliability of the drive system, and the failure of the Hall sensor in the synchronous motor in high-speed operation may cause a very dangerous situation such as a synchronous motor break- . Researches related to existing Hall sensors have been mostly invented and researched how quickly the failure is detected and switched to sensorless control when Hall sensor is broken. Korean Patent Registration No. 10-1796948 discloses a sensorless control method of a BLDC motor in the prior art.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, BLDC 모터의 구동에 필요한 회전자의 위치 정보를 검출하는 3개의 홀 센서 중 하나가 고장난 경우, 위상천이 회로를 이용한 하드웨어적으로 고장난 홀 센서의 신호를 생성할 수 있도록 하는 홀 센서 신호발생부를 더 포함하여 구성함으로써, 전동기 구동 시스템에서 홀 센서의 고장 발생에 따른 구동시스템의 신뢰성 저하를 최소화함은 물론, 고속 운전 중인 동기전동기에서 홀 센서의 고장으로 발생되는 동기전동기의 탈조 등의 위험한 상황이 방지될 수 있도록 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems of the conventional methods. When one of three Hall sensors for detecting position information of a rotor necessary for driving a BLDC motor is broken, And a Hall sensor signal generating unit for generating a signal of a Hall sensor that is broken down in hardware, thereby minimizing the reliability degradation of the drive system due to the failure of the hall sensor in the motor drive system, And it is an object of the present invention to provide a faulty hall sensor signal generating device using a phase shift circuit and a method thereof, which can prevent a dangerous situation such as a step-out of a synchronous motor caused by a fault of a hall sensor in a synchronous motor.
또한, 본 발명은, 홀 센서 신호발생부를 통해 정상 동작하는 홀 센서 2개의 신호를 이용하여 위상 지연 및 지연된 홀 센서 신호와 다른 한 개의 홀 센서의 신호를 조합하여 고장난 홀 센서의 고장신호를 생성하여 출력함으로써, 정상 동작하는 홀 센서의 구동을 이용함에 따른 신뢰성이 향상됨은 물론, 알고리즘의 단순화가 가능하도록 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In the present invention, a fault signal of a failed hall sensor is generated by combining signals of a Hall sensor signal delayed by phase delay and another Hall sensor by using signals of two normally operating Hall sensors through a Hall sensor signal generating unit Output of the Hall-effect sensor is improved, reliability can be improved by using the driving of the Hall-effector operating normally, and the algorithm can be simplified. Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for generating a Hall- do.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치는,According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for generating a faulty hall sensor signal using a phase shift circuit,
위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치로서,A faulty Hall sensor signal generator using a phase shift circuit,
고정자와 회전자를 구비하는 BLDC 모터;A BLDC motor having a stator and a rotor;
상기 BLDC 모터의 상기 회전자 위치를 검출하기 위한 3개의 홀 센서를 구비하는 위치 검출부;A position detector having three Hall sensors for detecting the rotor position of the BLDC motor;
상기 BLDC 모터의 역기전압 정보와 상기 위치 검출부의 3개의 홀 센서를 통한 회전자 위치 정보를 기반으로 상기 BLDC 모터의 구동 제어를 수행하는 모터 제어부;A motor control unit for performing drive control of the BLDC motor based on back electromotive voltage information of the BLDC motor and rotor position information through three Hall sensors of the position detection unit;
상기 모터 제어부의 구동 제어에 대응하여 상기 BLDC 모터가 구동될 수 있도록 복수의 스위칭 제어신호를 생성하여 출력하는 PWM 구동부;A PWM driving unit for generating and outputting a plurality of switching control signals so that the BLDC motor can be driven in response to the driving control of the motor control unit;
상기 PWM 구동부의 복수의 스위칭 제어신호에 따라 상기 BLDC 모터의 구동을 위한 3상 전압을 출력하는 인버터; 및An inverter for outputting a three-phase voltage for driving the BLDC motor according to a plurality of switching control signals of the PWM driver; And
상기 모터 제어부의 제어 하에, 상기 위치 검출부의 3개의 홀 센서 중 하나의 홀 센서가 고장으로 판단되는 경우, 정상 작동하는 2개의 홀 센서의 위치 정보를 이용하여 고장으로 판단된 해당 홀 센서의 고장신호를 생성하여 상기 모터 제어부로 출력하는 홀 센서 신호발생부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
If it is determined that one of the three hall sensors of the position detecting unit is malfunctioning under the control of the motor control unit, the position information of the two normally operating hall sensors is used to detect a failure signal And outputs the generated Hall signal to the motor control unit.
바람직하게는, 상기 BLDC 모터는,Preferably, the BLDC motor includes:
상기 고정자와 회전자를 포함하되, 상기 회전자는 영구자석으로 구성되고, 상기 고정자는 3상 전압을 공급받고, 공급되는 전원에 의해 순차적으로 자화되는 코일을 감은 고정자 권선을 포함하는 구조로 구성될 수 있다.
The stator includes a stator and a rotor. The stator includes a permanent magnet, and the stator includes stator windings that are supplied with a three-phase voltage and wound coils sequentially magnetized by a supplied power source. have.
더욱 바람직하게는, 상기 BLDC 모터는,More preferably, the BLDC motor includes:
60도 간격의 위치 신호를 기반으로 하는 동작될 수 있다.
And can be operated based on the position signal at intervals of 60 degrees.
더욱 더 바람직하게는, 상기 BLDC 모터는,Still more preferably, the BLDC motor includes:
상용차용 엔진 쿨링팬을 구동시키는데 사용될 수 있다.
Can be used to drive an engine cooling fan for a commercial vehicle.
바람직하게는, 상기 위치 검출부는,Preferably, the position detecting unit includes:
상기 BLDC 모터의 회전자의 위치를 검출하기 위한 3개의 홀 센서를 구비하되, 상기 3개의 홀 센서는, 전기각으로 120도 간격으로 배치 구성될 수 있다.
Three Hall sensors for detecting the position of the rotor of the BLDC motor, and the three Hall sensors may be arranged at intervals of an electrical angle of 120 degrees.
더욱 바람직하게는, 상기 위치 검출부는,More preferably, the position detecting unit includes:
상기 3개의 홀 센서로부터 검출되는 신호로부터 상기 회전자의 위치를 6개 구간으로 구별하여 검출할 수 있다.
The position of the rotor can be distinguished from the signals detected from the three Hall sensors by six sections.
더욱 더 바람직하게는, 상기 3개의 홀 센서는,Still more preferably, the three hall sensors are arranged such that,
상기 회전자의 회전에 따라 변화하는 자기장의 세기를 측정하는 자속 검출 센서로 구성될 수 있다.
And a magnetic flux sensor that measures the intensity of the magnetic field that varies with the rotation of the rotor.
더욱 더 바람직하게는, 상기 모터 제어부는,Still more preferably, the motor control unit includes:
상기 위치 검출부의 3개의 홀 센서로부터 구한 상기 회전자의 위치 정보에 기초하여 상기 6개의 구간 중 연속적인 회전을 위해 현재 요구되는 동작 구간을 결정하고, 이에 대응하여 전류를 공급할 2개의 상(phase)을 선정한 구동 제어신호를 출력할 수 있다.
And a controller for determining a current required operation interval for continuous rotation among the six sections based on the position information of the rotor obtained from the three Hall sensors of the position detector, And outputs the drive control signal.
바람직하게는, 상기 인버터는,Preferably, the inverter includes:
상기 PWM 구동부의 스위칭 제어신호에 대응하여 3상 전압을 출력하기 위한 6개의 전력반도체 스위칭 소자를 포함하여 구성할 수 있다.
And six power semiconductor switching elements for outputting a three-phase voltage in response to the switching control signal of the PWM driver.
더욱 바람직하게는, 상기 인버터는,More preferably, the inverter includes:
상기 PWM 구동부의 스위칭 제어신호에 응답하여 6개의 전력반도체 스위칭 소자들의 스위칭 제어를 통한 3상 전압들을 출력하되,And outputs three-phase voltages through switching control of six power semiconductor switching elements in response to a switching control signal of the PWM driver,
상기 6개의 전력반도체 스위칭 소자는, 2개의 전력반도체 스위칭 소자들이 직렬로 쌍을 이루는 방식으로 세 쌍이 서로 병렬연결 접속될 수 있다.
The six power semiconductor switching elements can be connected in parallel to each other in a manner that two power semiconductor switching elements are paired in series.
더욱 더 바람직게는, 상기 전력반도체 스위칭 소자는,Still more preferably, the power semiconductor switching element is a power semiconductor switching element,
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), GTO(Gate Turn-Off thyristor), 및 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
An IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a GTO (Gate Turn-Off Thyristor), and a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
더욱 바람직하게는, 상기 홀 센서 신호발생부는,More preferably, the Hall sensor signal generating unit includes:
정상 작동하는 2개의 홀 센서 중 위상이 빠른 해당하는 홀 센서의 신호를 입력받고, 입력신호의 특정 주파수 성분을 지연시켜 출력하는 위상천이 회로부; 및A phase shift circuit part for receiving a signal of a Hall sensor corresponding to a fast phase among two normally operating Hall sensors and for delaying and outputting a specific frequency component of the input signal; And
상기 위상천이 회로부의 지연된 홀 센서 출력 신호와 나머지 1개의 홀 센서의 신호를 조합하여 상기 고장난 홀 센서의 고장신호를 생성하는 비교기를 포함하여 구성할 수 있다.
And a comparator for generating a failure signal of the failed Hall sensor by combining the delayed hall sensor output signal of the phase shift circuit part and the signal of the remaining one hall sensor.
더욱 더 바람직하게는, 상기 위상천이 회로부는,Still more preferably, the phase shift circuit section includes:
복수의 저항과 커패시터 및 OP 앰프의 조합으로 구성할 수 있다.
A combination of a plurality of resistors, a capacitor, and an OP amplifier.
더욱 더 바람직하게는, 상기 비교기는,Even more preferably, the comparator comprises:
상기 위상천이 회로부의 지연된 홀 센서 출력 신호와 나머지 1개의 홀 센서의 신호를 비교 처리할 수 있다.
The delayed Hall sensor output signal of the phase shift circuit section and the signal of the remaining one Hall sensor can be compared.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 방법은,According to an aspect of the present invention, there is provided a method of generating a faulty hall sensor signal using a phase shift circuit,
위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 방법으로서,A method of generating a failed hall sensor signal using a phase shift circuit,
(1) 모터 제어부가 BLDC 모터의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출부의 3개의 홀 센서들의 고장 여부를 검출하는 단계;(1) detecting whether or not three hall sensors of the position detecting unit, which detects the position of the rotor of the BLDC motor, are malfunctioning in the motor control unit;
(2) 상기 모터 제어부가 상기 위치 검출부의 3개의 홀 센서 중 1개의 홀 센서의 고장이 검출되면, 홀 센서 신호발생부로 고장난 홀 센서의 고장신호 생성을 위한 제어를 수행하는 단계; 및(2) when the motor controller detects a failure of one of the three hall sensors of the position detecting unit, performing a control for generating a failure signal of the failed hall sensor as the hall sensor signal generating unit; And
(3) 상기 홀 센서 신호발생부가 상기 단계 (2)에서의 모터 제어부의 제어 하에, 정상 작동하는 2개의 홀 센서의 위치 정보를 이용하여 고장으로 판단된 해당 홀 센서의 고장신호를 생성하여 상기 모터 제어부로 출력하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
(3) The hall sensor signal generator generates a failure signal of the hall sensor determined as a failure by using the position information of the two normally operating hall sensors under the control of the motor control unit in the step (2) And outputting it to the control unit.
바람직하게는, 상기 단계 (3)에서는,Preferably, in the step (3)
(3-1) 상기 홀 센서 신호발생부의 위상천이 회로부가 정상 작동하는 2개의 홀 센서 중 위상이 빠른 해당하는 홀 센서의 신호를 입력받고, 입력된 신호의 특정 주파수 성분을 지연시켜 출력하는 단계; 및(3-1) receiving a signal of the Hall sensor corresponding to a phase of the two Hall sensors, the phase shift circuit of the Hall sensor signal generator being in a normal operation, delaying a specific frequency component of the input signal and outputting the signal; And
(3-2) 상기 홀 센서 신호발생부의 비교기가 상기 위상천이 회로부의 지연된 홀 센서 출력 신호와 나머지 1개의 홀 센서의 신호를 조합하여 상기 고장난 홀 센서의 고장신호를 생성하는 단계를 포함하여 구성할 수 있다.
(3-2) The comparator of the hall sensor signal generating unit is configured to generate a failure signal of the failed hall sensor by combining the delayed hall sensor output signal of the phase shift circuit unit and the signal of the remaining one hall sensor .
더욱 바람직하게는, 상기 위상천이 회로부는,More preferably, the phase shift circuit portion includes:
복수의 저항과 커패시터 및 OP 앰프의 조합으로 구성할 수 있다.
A combination of a plurality of resistors, a capacitor, and an OP amplifier.
더욱 바람직하게는, 상기 비교기는,More preferably, the comparator comprises:
상기 위상천이 회로부의 지연된 홀 센서 출력 신호와 나머지 1개의 홀 센서의 신호를 비교 처리할 수 있다.
The delayed Hall sensor output signal of the phase shift circuit section and the signal of the remaining one Hall sensor can be compared.
바람직하게는, 상기 BLDC 모터는,Preferably, the BLDC motor includes:
고정자와 회전자를 포함하되, 상기 회전자는 영구자석으로 구성되고, 상기 고정자는 3상 전압을 공급받고, 공급되는 전원에 의해 순차적으로 자화되는 코일을 감은 고정자 권선을 포함하는 구조로 구성될 수 있다.
The stator includes a stator and a rotor, wherein the stator is composed of a permanent magnet, and the stator includes a stator winding that receives a three-phase voltage and winds a coil sequentially magnetized by a supplied power source .
더욱 바람직하게는, 상기 BLDC 모터는,More preferably, the BLDC motor includes:
60도 간격의 위치 신호를 기반으로 하는 동작하되, 상용차용 엔진 쿨링팬을 구동시키는데 사용될 수 있다.And can be used to drive an engine cooling fan for a commercial vehicle while operating based on a position signal at intervals of 60 degrees.
본 발명에서 제안하고 있는 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치 및 그 방법에 따르면, BLDC 모터의 구동에 필요한 회전자의 위치 정보를 검출하는 3개의 홀 센서 중 하나가 고장난 경우 기존의 센서리스 제어 방식이 아닌 위상천이 회로를 이용한 하드웨어적으로 고장난 홀 센서의 신호를 생성할 수 있도록 하는 홀 센서 신호발생부를 더 포함하여 구성함으로써, 전동기 구동 시스템에서 홀 센서의 고장 발생에 따른 구동시스템의 신뢰성 저하를 최소화함은 물론, 고속 운전 중인 동기전동기에서 홀 센서의 고장으로 발생되는 동기전동기의 탈조 등의 위험한 상황이 방지될 수 있도록 할 수 있다.
According to the apparatus and method for generating a faulty hall sensor signal using the phase shift circuit proposed in the present invention, when one of the three hall sensors for detecting the position information of the rotor necessary for driving the BLDC motor is broken, And a hall sensor signal generating unit for generating a signal of a hall sensor failed in hardware using a phase shift circuit other than the control method, thereby reducing the reliability of the driving system caused by the failure of the Hall sensor in the motor drive system And it is also possible to prevent a dangerous situation such as a step-out of the synchronous motor caused by a failure of the hall sensor in the synchronous motor operating at a high speed.
또한, 본 발명에 따르면, 홀 센서 신호발생부를 통해 정상 동작하는 홀 센서 2개의 신호를 이용하여 위상 지연 및 지연된 홀 센서 신호와 다른 한 개의 홀 센서의 신호를 조합하여 고장난 홀 센서의 고장신호를 생성하여 출력함으로써, 정상 동작하는 홀 센서의 구동을 이용함에 따라 기존의 센서 리스 제어방식보다 신뢰성이 향상됨은 물론, 알고리즘의 단순화와 함께 간단한 소자만으로 회로 구성이 가능하도록 할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a fault signal of a failed hall sensor is generated by combining signals of a Hall sensor signal delayed by phase delay and another Hall sensor by using signals of two normally operating Hall sensors through a Hall sensor signal generating unit By using the driving of the hall sensor which operates normally, the reliability is improved as compared with the existing sensorless control method, and the circuit configuration can be made simple with the simple device together with the simplification of the algorithm.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치의 전체 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치의 3개의 홀 센서의 배치 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치의 인버터의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치의 홀 센서 신호발생부의 구성을 기능블록으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치의 홀 센서 신호발생부의 구성을 회로로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 방법에 따른 동작 흐름을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 방법에 따른 고장신호 생성 단계의 세부 흐름을 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a functional block diagram showing the entire configuration of a faulty hall sensor signal generating apparatus using a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention; FIG.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus for generating a faulty hall sensor signal using a phase shift circuit,
3 is a diagram illustrating a configuration of an inverter of a faulty hall sensor signal generator using a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention.
4 is a functional block diagram illustrating a configuration of a hall sensor signal generating unit of a faulty hall sensor signal generating apparatus using a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention;
5 is a circuit diagram showing a configuration of a hall sensor signal generating unit of a faulty hall sensor signal generating apparatus using a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of generating a faulty hall sensor signal using a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention.
7 is a detailed flowchart illustrating a fault signal generation step according to a method of generating a faulty hall sensor signal using a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치의 전체 구성을 기능블록으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치의 3개의 홀 센서의 배치 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치의 인버터의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치의 홀 센서 신호발생부의 구성을 기능블록으로 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치의 홀 센서 신호발생부의 구성을 회로로 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 5에 각각 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치(100)는, BLDC 모터(110), 위치 검출부(120), 모터 제어부(130), PWM 구동부(140), 인버터(150), 및 홀 센서 신호발생부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
FIG. 1 is a functional block diagram showing the entire configuration of a faulty Hall sensor signal generating apparatus using a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a Hall sensor signal generating apparatus using a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a view showing a configuration of an inverter of a faulty hall sensor signal generating apparatus using a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention; FIG. FIG. 4 is a functional block diagram illustrating a Hall sensor signal generating unit of a faulty hall sensor signal generating apparatus using a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of a hall sensor signal generating unit of a faulty hall sensor signal generating apparatus using a phase shift circuit according to the present invention. 1 to 5, a faulty hall sensor
BLDC(Brushless Direct Current) 모터(110)는, 고정자와 회전자를 구비하는 전동기의 구성이다. 이러한 BLDC 모터(110)는 고정자와 회전자를 포함하되, 회전자는 영구자석으로 구성되고, 고정자는 3상 전압을 공급받고, 공급되는 전원에 의해 순차적으로 자화되는 코일을 감은 고정자 권선을 포함하는 구조로 구성될 수 있다. 여기서, BLDC 모터(110)는 60도 간격의 위치 신호를 기반으로 하는 동작될 수 있다. 또한, BLDC 모터(110)는 상용차용 엔진 쿨링팬을 구동시키는데 사용될 수 있다. 이러한 BLDC 모터(110)는 브러시가 없는 통상의 동기전동기의 구성에 해당하므로 불필요한 설명은 생략하기로 한다.
A brushless direct current (BLDC)
위치 검출부(120)는, BLDC 모터(110)의 회전자 위치를 검출하기 위한 3개의 홀 센서(121)를 구비하는 위치 검출의 구성이다. 이러한 위치 검출부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, BLDC 모터(110)의 회전자의 위치를 검출하기 위한 3개의 홀 센서(121)를 구비하되, 3개의 홀 센서(121)는 전기각으로 120도 간격으로 배치 구성될 수 있다. 여기서, 위치 검출부(120)는 3개의 홀 센서(121)로부터 검출되는 신호로부터 회전자의 위치를 6개 구간으로 구별하여 검출할 수 있다. 즉, BLDC 모터(110)의 회전자의 위치를 6개 구간(0~60, 60~120, 120~180, 180~240, 240~300, 300~360)으로 구별하여 검출하게 된다. 또한, 3개의 홀 센서(121)는 회전자의 회전에 따라 변화하는 자기장의 세기를 측정하는 자속 검출 센서로 구성될 수 있다.
The
모터 제어부(130)는, BLDC 모터(110)의 위치 검출부(120)의 3개의 홀 센서(121)를 통한 회전자 위치 정보를 기반으로 BLDC 모터(110)의 구동 제어를 수행하는 제어 구성이다. 이러한 모터 제어부(130)는 위치 검출부(120)의 3개의 홀 센서(121)로부터 구한 회전자의 위치 정보에 기초하여 6개의 구간 중 연속적인 회전을 위해 현재 요구되는 동작 구간을 결정하고, 이에 대응하여 전류를 공급할 2개의 상(phase)을 선정한 구동 제어신호를 출력할 수 있다.
The
PWM 구동부(140)는, 모터 제어부(130)의 구동 제어에 대응하여 BLDC 모터(110)가 구동될 수 있도록 복수의 스위칭 제어신호를 생성하여 출력하는 구성이다. 이러한 PWM 구동부(140)는 BLDC 모터(110)의 구동을 위한 스위칭 제어신호를 생성하여 출력하는 통상의 구성에 해당하므로 불필요한 설명은 생략하기로 한다.
The
인버터(150)는, PWM 구동부(140)의 복수의 스위칭 제어신호에 따라 BLDC 모터(110)의 구동을 위한 3상 전압을 출력하는 구성이다. 이러한 인버터(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, PWM 구동부(140)의 스위칭 제어신호에 대응하여 3상 전압을 출력하기 위한 6개의 전력반도체 스위칭 소자(S1~S6)를 포함하여 구성할 수 있다. 여기서, 인버터(150)는 PWM 구동부(140)의 스위칭 제어신호에 응답하여 6개의 전력반도체 스위칭 소자(S1~S6)들의 스위칭 제어를 통한 3상 전압들을 출력하되, 6개의 전력반도체 스위칭 소자(S1~S6)는 2개의 전력반도체 스위칭 소자들이 직렬로 쌍을 이루는 방식으로 세 쌍이 서로 병렬연결 접속될 수 있다. 또한, 전력반도체 스위칭 소자(S1~S6)들은 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), GTO(Gate Turn-Off thyristor), 및 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
The
홀 센서 신호발생부(160)는, 모터 제어부(130)의 제어 하에, 위치 검출부(120)의 3개의 홀 센서(121) 중 하나의 홀 센서가 고장으로 판단되는 경우, 정상 작동하는 2개의 홀 센서의 위치 정보를 이용하여 고장으로 판단된 해당 홀 센서의 고장신호를 생성하여 모터 제어부(130)로 출력하는 회로의 구성이다. 이러한 홀 센서 신호발생부(160)는 도 4에 도시된 바와 같이, 정상 작동하는 2개의 홀 센서 중 위상이 빠른 해당하는 홀 센서의 신호를 입력받고, 입력신호의 특정 주파수 성분을 지연시켜 출력하는 위상천이 회로부(161)와, 위상천이 회로부(161)의 지연된 홀 센서 출력 신호와 나머지 1개의 홀 센서의 신호를 조합하여 고장난 홀 센서의 고장신호를 생성하는 비교기(162)를 포함하여 구성할 수 있다. 여기서, 위상천이 회로부(161)는 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 저항(R)과 커패시터(C) 및 OP 앰프(OP Amp)의 조합으로 구성할 수 있다. 또한, 비교기(162)는 위상천이 회로부(161)의 지연된 홀 센서 출력 신호와 나머지 1개의 홀 센서의 신호를 비교 처리할 수 있다.
Under the control of the
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 방법에 따른 동작 흐름을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 방법에 따른 고장신호 생성 단계의 세부 흐름을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 방법은, 위치 검출부의 3개의 홀 센서들의 고장 여부를 검출하는 단계(S110), 고장난 홀 센서의 고장신호 생성을 위한 제어를 수행하는 단계(S120), 및 고장으로 판단된 해당 홀 센서의 고장신호를 생성하는 단계(S130)를 포함하여 구현될 수 있다.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of generating a faulty Hall sensor signal using a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of generating a faulty hall sensor signal using a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a detailed flowchart of a fault signal generating step according to a sensor signal generating method. FIG. As shown in FIG. 6, a faulty hall sensor signal generating method using a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention includes detecting (S110) whether three hall sensors of a position detecting unit are faulty, (S120) of generating a fault signal of the hall sensor (S120), and generating a fault signal of the hall sensor determined as a fault (S130).
단계 S110에서는, 모터 제어부(130)가 BLDC 모터(110)의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출부(120)의 3개의 홀 센서(121)들의 고장 여부를 검출할 수 있다. 이때, BLDC 모터(110)는 고정자와 회전자를 포함하되, 회전자는 영구자석으로 구성되고, 고정자는 3상 전압을 공급받고, 공급되는 전원에 의해 순차적으로 자화되는 코일을 감은 고정자 권선을 포함하는 구조로 구성될 수 있다. 또한, BLDC 모터(110)는 60도 간격의 위치 신호를 기반으로 하는 동작하되, 상용차용 엔진 쿨링팬을 구동시키는데 사용될 수 있다. 이와 같이, BLDC 모터(110)의 구동을 제어하기 위한 위치 검출부(120)와 모터 제어부(130)와 PWM 구동부(140)와 인버터(150)의 구성에 대해서는 도 1 내지 도 5를 통해 상세히 설명하였는바, 이에 대한 구체적인 구성 및 기능의 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
In step S110, the
단계 S120에서는, 모터 제어부(130)가 위치 검출부(120)의 3개의 홀 센서(121) 중 1개의 홀 센서의 고장이 검출되면, 홀 센서 신호발생부(160)로 고장난 홀 센서의 고장신호 생성을 위한 제어를 수행하게 된다.
In step S120, when the
단계 S130에서는, 홀 센서 신호발생부(160)가 단계 S120에서의 모터 제어부(130)의 제어 하에, 정상 작동하는 2개의 홀 센서의 위치 정보를 이용하여 고장으로 판단된 해당 홀 센서의 고장신호를 생성하여 모터 제어부(130)로 출력할 수 있다. 이러한 단계 S130에서는 도 7에 도시된 바와 가팅, 홀 센서 신호발생부(160)의 위상천이 회로부(161)가 정상 작동하는 2개의 홀 센서 중 위상이 빠른 해당하는 홀 센서의 신호를 입력받고, 입력된 신호의 특정 주파수 성분을 지연시켜 출력하는 단계(S131)와, 홀 센서 신호발생부(160)의 비교기(162)가 위상천이 회로부(161)의 지연된 홀 센서 출력 신호와 나머지 1개의 홀 센서의 신호를 조합하여 고장난 홀 센서의 고장신호를 생성하는 단계(S132)를 포함하여 구현될 수 있다. 여기서, 위상천이 회로부(161)는 복수의 저항(R)과 커패시터(C) 및 OP 앰프(OP Amp)의 조합으로 구성할 수 있다. 또한, 비교기(162)는 위상천이 회로부(161)의 지연된 홀 센서 출력 신호와 나머지 1개의 홀 센서의 신호를 비교 처리할 수 있다.
In step S130, under the control of the
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치 및 그 방법은, BLDC 모터의 구동에 필요한 회전자의 위치 정보를 검출하는 3개의 홀 센서 중 하나가 고장난 경우 기존의 센서리스 제어 방식이 아닌 위상천이 회로를 이용한 하드웨어적으로 고장난 홀 센서의 신호를 생성할 수 있도록 하는 홀 센서 신호발생부를 더 포함하여 구성함으로써, 전동기 구동 시스템에서 홀 센서의 고장 발생에 따른 구동시스템의 신뢰성 저하를 최소화함은 물론, 고속 운전 중인 동기전동기에서 홀 센서의 고장으로 발생되는 동기전동기의 탈조 등의 위험한 상황이 방지될 수 있도록 할 수 있게 된다. 또한, 홀 센서 신호발생부를 통해 정상 동작하는 홀 센서 2개의 신호를 이용하여 위상 지연 및 지연된 홀 센서 신호와 다른 한 개의 홀 센서의 신호를 조합하여 고장난 홀 센서의 고장신호를 생성하여 출력함으로써, 정상 동작하는 홀 센서의 구동을 이용함에 따라 기존의 센서 리스 제어방식보다 신뢰성이 향상됨은 물론, 알고리즘의 단순화와 함께 간단한 소자만으로 회로 구성이 가능하도록 할 수 있게 된다.
As described above, an apparatus and method for generating a faulty hall sensor signal using a phase shift circuit according to an embodiment of the present invention includes one of three Hall sensors for detecting position information of a rotor necessary for driving a BLDC motor And a Hall sensor signal generating unit for generating a signal of a failed Hall sensor using a phase shift circuit instead of the conventional sensorless control method when the motor is in failure, It is possible to minimize the deterioration of the reliability of the drive system according to the present invention and to prevent a dangerous situation such as a step-out of the synchronous motor caused by the failure of the Hall sensor in the high speed running synchronous motor. In addition, a fault signal of the failed hall sensor is generated by combining the hall sensor signals of phase delay and delay and the signals of one hall sensor by using the signals of two Hall sensors normally operating through the Hall sensor signal generating unit, By using the driving of the Hall sensor, it is possible to improve the reliability of the sensorless control method, simplify the algorithm, and configure the circuit with simple devices.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.
100: 본 발명의 일실시예에 따른 고장난 홀센서 신호 발생 장치
110: BLDC 모터
120: 위치 검출부
121: 3개의 홀 센서
130: 모터 제어부
140: PWM 구동부
150: 인버터
160: 홀 센서 신호발생부
161: 위상천이 회로부
162: 비교기
S110: 위치 검출부의 3개의 홀 센서들의 고장 여부를 검출하는 단계
S120: 고장난 홀 센서의 고장신호 생성을 위한 제어를 수행하는 단계
S130: 고장으로 판단된 해당 홀 센서의 고장신호를 생성하는 단계
S131: 정상 작동하는 2개의 홀 센서 중 위상이 빠른 해당하는 홀 센서의 신호를 입력받고, 입력된 신호의 특정 주파수 성분을 지연시켜 출력하는 단계
S132: 지연된 홀 센서 출력 신호와 나머지 1개의 홀 센서의 신호를 조합하여 고장난 홀 센서의 고장신호를 생성하는 단계100: A faulty hall sensor signal generator according to an embodiment of the present invention
110: BLDC motor
120:
121: Three Hall sensors
130:
140: PWM driver
150: Inverter
160: Hall sensor signal generating unit
161: Phase shift circuit
162: comparator
S110: Detecting failure of three Hall sensors of the position detecting unit
S120: Performing control for generating a failure signal of the failed Hall sensor
S130: a step of generating a failure signal of the hall sensor judged as a failure
S131: receiving a signal of a corresponding hall sensor having a high phase out of two normally operating hall sensors, delaying a specific frequency component of the inputted signal and outputting
S132: a step of generating a failure signal of the failed hall sensor by combining the delayed hall sensor output signal and the remaining one hall sensor signal
Claims (20)
고정자와 회전자를 구비하는 BLDC 모터(110);
상기 BLDC 모터(110)의 상기 회전자 위치를 검출하기 위한 3개의 홀 센서(121)를 구비하는 위치 검출부(120);
상기 BLDC 모터(110)의 역기전압 정보와 상기 위치 검출부(120)의 3개의 홀 센서(121)를 통한 회전자 위치 정보를 기반으로 상기 BLDC 모터(110)의 구동 제어를 수행하는 모터 제어부(130);
상기 모터 제어부(130)의 구동 제어에 대응하여 상기 BLDC 모터(110)가 구동될 수 있도록 복수의 스위칭 제어신호를 생성하여 출력하는 PWM 구동부(140);
상기 PWM 구동부(140)의 복수의 스위칭 제어신호에 따라 상기 BLDC 모터(110)의 구동을 위한 3상 전압을 출력하는 인버터(150); 및
상기 모터 제어부(130)의 제어 하에, 상기 위치 검출부(120)의 3개의 홀 센서(121) 중 하나의 홀 센서가 고장으로 판단되는 경우, 정상 작동하는 2개의 홀 센서의 위치 정보를 이용하여 고장으로 판단된 해당 홀 센서의 고장신호를 생성하여 상기 모터 제어부(130)로 출력하는 홀 센서 신호발생부(160)를 포함하되,
상기 홀 센서 신호발생부(160)는,
정상 작동하는 2개의 홀 센서 중 위상이 빠른 해당하는 홀 센서의 신호를 입력받고, 입력신호의 특정 주파수 성분을 지연시켜 출력하는 위상천이 회로부(161); 및
상기 위상천이 회로부(161)의 지연된 홀 센서 출력 신호와 나머지 1개의 홀 센서의 신호를 조합하여 상기 고장난 홀 센서의 고장신호를 생성하는 비교기(162)를 포함하여 구성하고,
상기 위상천이 회로부(161)는,
복수의 저항(R)과 커패시터(C) 및 OP 앰프(OP Amp)의 조합으로 구성하는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치.
A faulty hall sensor signal generating apparatus (100) using a phase shift circuit,
A BLDC motor 110 having a stator and a rotor;
A position detector 120 having three Hall sensors 121 for detecting the rotor position of the BLDC motor 110;
A motor controller 130 for controlling the driving of the BLDC motor 110 based on back electromotive voltage information of the BLDC motor 110 and rotor position information through three Hall sensors 121 of the position detector 120 );
A PWM driving unit 140 for generating and outputting a plurality of switching control signals so that the BLDC motor 110 can be driven in response to the driving control of the motor control unit 130;
An inverter 150 for outputting a three-phase voltage for driving the BLDC motor 110 according to a plurality of switching control signals of the PWM driving unit 140; And
Under the control of the motor control unit 130, when it is determined that one of the three hall sensors 121 of the position detecting unit 120 is malfunctioning, And a hall sensor signal generator 160 for generating a fault signal of the hall sensor judged to be output to the motor controller 130,
The hall sensor signal generator 160 generates a Hall signal,
A phase shift circuit 161 for receiving a signal of a corresponding Hall sensor having a fast phase among two normally operating Hall sensors and for delaying and outputting a specific frequency component of the input signal; And
And a comparator 162 for generating a failure signal of the failed Hall sensor by combining the delayed hall sensor output signal of the phase shift circuit unit 161 and the signal of the remaining one hall sensor,
The phase-shift circuit unit 161 includes:
And a plurality of resistors (R), a capacitor (C), and an operational amplifier (OP Amp).
상기 고정자와 회전자를 포함하되, 상기 회전자는 영구자석으로 구성되고, 상기 고정자는 3상 전압을 공급받고, 공급되는 전원에 의해 순차적으로 자화되는 코일을 감은 고정자 권선을 포함하는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치.
The motor control apparatus according to claim 1, wherein the BLDC motor (110)
The stator includes a stator and a rotor, the stator includes a permanent magnet, and the stator includes a stator winding that receives a three-phase voltage and winds a coil sequentially magnetized by a supplied power source Wherein the Hall sensor signal generator is a faulty Hall sensor using a phase shift circuit.
60도 간격의 위치 신호를 기반으로 하는 동작되는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치.
[3] The apparatus of claim 2, wherein the BLDC motor (110)
Wherein the phase shift circuit is operated based on a position signal at intervals of 60 degrees.
상용차용 엔진 쿨링팬을 구동시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치.
4. The apparatus of claim 3, wherein the BLDC motor (110)
Wherein the motor is used to drive an engine cooling fan for a commercial vehicle.
상기 BLDC 모터(110)의 회전자의 위치를 검출하기 위한 3개의 홀 센서(121)를 구비하되, 상기 3개의 홀 센서(121)는, 전기각으로 120도 간격으로 배치 구성되는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the position detector (120)
And three hall sensors 121 for detecting the position of the rotor of the BLDC motor 110. The three hall sensors 121 are arranged at an electrical angle of 120 degrees, , A faulty Hall sensor signal generator using a phase shift circuit.
상기 3개의 홀 센서(121)로부터 검출되는 신호로부터 상기 회전자의 위치를 6개 구간으로 구별하여 검출하는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치.
6. The apparatus of claim 5, wherein the position detector (120)
Wherein a position of the rotor is discriminated in six sections from a signal detected from the three hall sensors (121), thereby detecting the failure.
상기 회전자의 회전에 따라 변화하는 자기장의 세기를 측정하는 자속 검출 센서인 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치.
7. The hall sensor according to claim 6, wherein the three hall sensors (121)
Wherein the flux sensor is a magnetic flux sensor that measures the intensity of a magnetic field that varies with rotation of the rotor.
상기 위치 검출부(120)의 3개의 홀 센서(121)로부터 구한 상기 회전자의 위치 정보에 기초하여 상기 6개의 구간 중 연속적인 회전을 위해 현재 요구되는 동작 구간을 결정하고, 이에 대응하여 전류를 공급할 2개의 상(phase)을 선정한 구동 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치.
The motor control apparatus according to claim 6, wherein the motor control unit (130)
The current operation period required for continuous rotation of the six sections is determined based on the position information of the rotor obtained from the three Hall sensors 121 of the position detector 120, And outputs a drive control signal in which two phases are selected.
상기 PWM 구동부(140)의 스위칭 제어신호에 대응하여 3상 전압을 출력하기 위한 6개의 전력반도체 스위칭 소자(S1~S6)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치.
9. The inverter according to any one of claims 1 to 8, wherein the inverter (150)
And six power semiconductor switching elements (S1 to S6) for outputting a three-phase voltage in response to the switching control signal of the PWM driver (140). Generating device.
상기 PWM 구동부(140)의 스위칭 제어신호에 응답하여 6개의 전력반도체 스위칭 소자(S1~S6)들의 스위칭 제어를 통한 3상 전압들을 출력하되,
상기 6개의 전력반도체 스위칭 소자(S1~S6)는, 2개의 전력반도체 스위칭 소자들이 직렬로 쌍을 이루는 방식으로 세 쌍이 서로 병렬연결 접속되는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치.
10. The inverter according to claim 9, wherein the inverter (150)
In response to the switching control signal of the PWM driver 140, outputs three-phase voltages through switching control of six power semiconductor switching elements S1 to S6,
The six power semiconductor switching elements S1 to S6 are connected in parallel to each other in such a manner that two power semiconductor switching elements are paired in series so that a faulty hall sensor signal using a phase shift circuit Device.
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), GTO(Gate Turn-Off thyristor), 및 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치.
11. The power semiconductor switching device according to claim 10, wherein the power semiconductor switching elements (S1 to S6)
Wherein the gate signal generator comprises any one of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a GTO (Gate Turn-Off Thyristor), and a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
상기 위상천이 회로부(161)의 지연된 홀 센서 출력 신호와 나머지 1개의 홀 센서의 신호를 비교 처리하는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 장치.
The apparatus of claim 9, wherein the comparator (162)
And comparing the delayed hall sensor output signal of the phase shift circuit unit (161) with the signal of the remaining one hall sensor.
(1) 모터 제어부(130)가 BLDC 모터(110)의 회전자의 위치를 검출하는 위치 검출부(120)의 3개의 홀 센서(121)들의 고장 여부를 검출하는 단계;
(2) 상기 모터 제어부(130)가 상기 위치 검출부(120)의 3개의 홀 센서(121) 중 1개의 홀 센서의 고장이 검출되면, 홀 센서 신호발생부(160)로 고장난 홀 센서의 고장신호 생성을 위한 제어를 수행하는 단계; 및
(3) 상기 홀 센서 신호발생부(160)가 상기 단계 (2)에서의 모터 제어부(130)의 제어 하에, 정상 작동하는 2개의 홀 센서의 위치 정보를 이용하여 고장으로 판단된 해당 홀 센서의 고장신호를 생성하여 상기 모터 제어부(130)로 출력하는 단계를 포함하되,
상기 단계 (3)에서는,
(3-1) 상기 홀 센서 신호발생부(160)의 위상천이 회로부(161)가 정상 작동하는 2개의 홀 센서 중 위상이 빠른 해당하는 홀 센서의 신호를 입력받고, 입력된 신호의 특정 주파수 성분을 지연시켜 출력하는 단계; 및
(3-2) 상기 홀 센서 신호발생부(160)의 비교기(162)가 상기 위상천이 회로부(161)의 지연된 홀 센서 출력 신호와 나머지 1개의 홀 센서의 신호를 조합하여 상기 고장난 홀 센서의 고장신호를 생성하는 단계를 포함하여 구성하고,
상기 위상천이 회로부(161)는,
복수의 저항(R)과 커패시터(C) 및 OP 앰프(OP Amp)의 조합으로 구성하는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 방법.
A method of generating a failed hall sensor signal using a phase shift circuit,
(1) detecting whether or not three hall sensors 121 of the position detecting unit 120, which detects the position of the rotor of the BLDC motor 110, are malfunctioning in the motor control unit 130;
(2) When the motor control unit 130 detects a failure of one of the three hall sensors 121 of the position detecting unit 120, the hall sensor signal generating unit 160 generates a failure signal Performing a control for generation of the data; And
(3) When the Hall sensor signal generating unit 160 detects the position of the Hall sensor, which is determined as a failure, using the position information of the normally operating two Hall sensors under the control of the motor control unit 130 in the step (2) And outputting the fault signal to the motor control unit 130,
In the step (3)
(3-1) The phase shift circuit unit 161 of the Hall sensor signal generator 160 receives the signal of the Hall sensor corresponding to the fast phase of the two Hall sensors, And outputting the delayed signal; And
(3-2) The comparator 162 of the hall sensor signal generating unit 160 combines the delayed hall sensor output signal of the phase shift circuit unit 161 and the signal of the remaining one Hall sensor, And generating a signal,
The phase-shift circuit unit 161 includes:
A method for generating a failed Hall sensor signal using a phase shift circuit, comprising the step of: combining a plurality of resistors (R), a capacitor (C), and an operational amplifier (OP Amp).
상기 위상천이 회로부(161)의 지연된 홀 센서 출력 신호와 나머지 1개의 홀 센서의 신호를 비교 처리하는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 방법.
16. The apparatus of claim 15, wherein the comparator (162)
And comparing the delayed hall sensor output signal of the phase shift circuit unit (161) with the signal of the remaining one hall sensor.
고정자와 회전자를 포함하되, 상기 회전자는 영구자석으로 구성되고, 상기 고정자는 3상 전압을 공급받고, 공급되는 전원에 의해 순차적으로 자화되는 코일을 감은 고정자 권선을 포함하는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 방법.
19. The method of claim 15 or 18, wherein the BLDC motor (110)
The stator includes a stator and a rotor, wherein the stator comprises a permanent magnet, and the stator includes a stator winding wound with a coil which is supplied with a three-phase voltage and sequentially magnetized by a supplied power source Of the Hall sensor signal.
60도 간격의 위치 신호를 기반으로 하는 동작하되, 상용차용 엔진 쿨링팬을 구동시키는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 위상천이 회로를 이용한 고장난 홀센서 신호 발생 방법.20. The method of claim 19, wherein the BLDC motor (110)
Wherein the motor is driven based on a position signal at intervals of 60 degrees, and is used to drive an engine cooling fan for a commercial vehicle.
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