KR20170090314A - 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치는 마그넷을 포함하는 모터, 모터 회전시 마그넷에서 발생되는 자기장을 탐지하여 회전신호를 산출하는 위치센서, 펄스 폭 변조신호를 기초로 상기 모터를 제어하는 전자제어유닛을 포함하고, 전자제어유닛은 펄스 폭 변조신호 기초로 추정된 모터의 회전수와 위치센서에서 산출된 모터의 회전신호를 기초로 모터 구동을 제어한다.

Description

모터 제어 장치 및 모터 제어 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MOTOR CONTROL}

본 발명은 모터에 관한 것으로 구체적으로는 펄스 폭 변조 신호를 이용하여 모터의 위치센서 고장 여부를 판단하는 모터 제어 장치에 관한 것이다.

펄스 폭 변조(PWM)는 On 시간과 Off 시간을 조절하여 주로 모터구동 또는 LED 조명 인버터 제어 등에 적용되어 다양한 산업 분야에서 이용되고 있다. 또한, 모터의 속도는 펄스 폭 변조 신호의 듀티(duty)값을 조절함으로써 제어할 수 있다.

이러한 펄스 폭 변조 신호로 모터를 제어하기 위해서는 모터의 회전 위치를 정확하게 산출해내야 효과적인 제어를 해야 한다. 따라서, 종래에는 홀 센서 등을 사용하여 모터에 장착되어 있는 마그넷에서 발생되는 자기장을 탐지하여 모터의 회전 위치를 산출하였다.

다만, 홀 센서에 이상이 있거나 홀 센서와 마그넷 간 기계적 갭 및 온도 조건에 의하여 홀 센서가 오류 값을 산출할 경우, 홀 센서 독자적으로 이와 같은 이상 혹은 오류 여부를 판단하기 어렵다는 단점이 있다.

하기 선행기술문헌은 모터 속도 제어 장치 및 방법에 관한 것으로 PWM변환부, 듀티 검출부, 오차 연사부, 속도 제어부에 관련된 기술이 개시되어 있으며, 본 발명의 기술적 요지는 포함하고 있지 않다.

한국등록특허공보 제10-1343154호

본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법은 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.

첫째, 위치 센서의 고장 여부를 판별하는 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법을 제공하고자 한다.

둘째, 전류 센서 없이 모터 회전 수를 추정하는 모터 장치 및 모터 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정하지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치는 마그넷을 포함하는 모터, 모터 회전시 마그넷에서 발생되는 자기장을 탐지하여 회전신호를 산출하는 위치센서, 펄스 폭 변조신호를 기초로 상기 모터를 제어하는 전자제어유닛을 포함하고, 전자제어유닛은 펄스 폭 변조신호 기초로 추정된 모터의 회전수와 위치센서에서 산출된 모터의 회전신호를 기초로 모터 구동을 제어한다.

전자제어유닛은 위치센서에서 회전신호를 받아 모터의 회전수를 산출하는 회전수산출부. 모터를 제어하기 위하여 펄스 폭 변조 신호를 발생시키는 모터구동부, 펄스 폭 변조 신호의 듀티를 기초로 모터 회전수를 추정하는 제어부를 포함한다.

제어부는 산출된 모터 회전수 및 추정된 모터 회전수의 차이값을 산출하는 비교부, 차이값이 미리 설정된 제1값 이상일 경우 에러카운트값을 증가시키고, 차이값이 미리 설정된 제1값 미만일 경우 에러카운트값을 감소시키는 카운트부를 포함한다.

전자제어유닛은 카운트부의 카운트값이 제어부에 미리 설정된 제2값 이상일 경우, 에러플레그를 발생시켜 상기 모터(10)를 고장으로 판단한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법은 마그넷을 포함하는 모터, 마그넷의 자기장을 탐지하는 위치센서, 모터를 제어하는 전자제어유닛을 포함하고, 전자제어유닛은 모터를 제어하는 모터 제어 방법에 있어서, 전자제어부에서 펄스 폭 변조 신호를 발생시켜 모터를 구동시키는 단계, 위치센서에서 자기장을 기초로 모터의 회전신호를 산출하는 단계, 전자제어부가 펄스 폭 변조 신호를 기초 모터의 회전수를 추정하고, 회전신호를 기초로 모터의 회전수를 산출하는 회전수 추정 및 산출 단계, 추정된 회전수 및 산출된 회전수를 기초로 모터 구동을 제어하는 단계를 포함한다.

회전수 추정 및 산출 단계는 펄스 폭 변조 신호를 기초로 모터의 회전수를 추정하는 단계, 회전신호를 기초로 모터의 회전수를 산출하는 단계를 포함한다.

회전수 추정 및 산출 단계는 회전신호를 기초로 모터의 회전수를 산출하는 단계, 펄스 폭 변조 신호를 기초로 모터의 회전수를 추정하는 단계를 포함한다.

모터 구동을 제어하는 단계는 산출된 모터 회전수 및 추정된 모터 회전수의 차이값을 산출하는 단계, 차이값과 미리 설정된 제1값을 비교하여 에러카운트값을 증감시키는 단계를 포함한다.

에러카운트값을 증감시키는 단계는 차이값이 제1값 이상일 경우 에러카운트값을 증가시키고, 차이값이 제1값 미만일 경우 에러카운트값을 감소시칸다.

전자제어유닛은 에러카운트값이 미리 설정된 제2값 이상일 경우 에러플레그를 발생시켜 상기 모터를 고장으로 판단한다.

본 발명의 실시 예에 따른 모터 제어 장치 및 모터 제어 방법은 모터의 펄스 폭 변조 신호로 기초로 모터의 회전 수를 전류 센서 없이 추정할 수 있다.

또한, 위치 센세를 기초로 산출된 모터의 회전 수 및 펄스 폭 변조 신호에 의하여 추정된 모터의 회전 수를 비교함으로써 위치센서의 고장 여부를 효과적으로 판단할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치를 나타낸 블럭도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치를 구체화하여 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치의 에러카운트값을 나타낸 그래프이다.
도4은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치의 위치센서 2개를 나타낸 도면이다.
도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법의 회전수 추정 및 산출 단계를 구체화한 플로우 차트이다.
도7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법의 회전수 추정 및 산출 단계를 구체화한 플로우 차트이다.
도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법의 펄스 폭 변조 신호 제어하는 단계를 구체화한 플로우 차트이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하겠다. 첨부한 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사항이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도1 및 도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치는 모터(10), 위치센서(20), 전자제어유닛(30)을 포함한다.

모터(10)는 마그넷을 포함하고, 위치센서(20)는 모터(10) 회전시 마그넷에서 발생되는 자기장을 탐지하여 회전신호를 산출한다. 위치센서는 홀 센서로 형성될 수 있다.

전자제어유닛(30)은 펄스 폭 변조신호를 기초로 모터를 제어한다.

또한, 전자제어유닛(30)은 펄스 폭 변조신호 기초로 추정된 모터(10)의 회전수와 위치센서(20)에서 산출된 상기 모터(10)의 회전신호를 기초로 상기 모터(10) 구동을 제어한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치의 전자제어유닛(30)은 회전수산출부(40), 모터구동부(50), 제어부(60)를 포함할 수 있다.

회전수산출부(40)는 위치센서(20)에서 회전신호를 받아 모터(10)의 회전수를 산출한고, 모터구동부(50)는 모터(10)를 제어하기 위하여 펄스 폭 변조 신호를 발생시킨다.

회전수산출부(40)는 회전신호를 기초로 모터의 회전수를 산출하기 위한 필터를 더 포함할 수 있다.

제어부(60)는 펄스 폭 변조 신호의 듀티를 기초로 모터(10) 회전수를 추정한다. 따라서, 제어부(60)는 모터구동부에서 출력된 펄스 폭 변조 신호를 입력받고 이 펄스 폭 변조 신호의 듀티를 기초로 모터(10)의 회전수를 추정한다.

종래에는 모터의 회전신호를 추정하기 위하여 전류센서를 구비하였지만 본 발명에서는 전류센서 없이 모터구동부에서 출력되는 펄스 폭 변조 신호를 이용하므로 종래에 비해 개발 비용이 감소 되고, 전류센서를 기초로 추정된 모터의 회전수보다 오차를 줄일 수 있으므로 효과적으로 모터를 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치의 제어부(60)는 비교부와 카운트부(80)를 포함할 수 있다.

비교부(70)는 상기 산출된 모터(10) 회전수 및 상기 추정된 모터(10) 회전수의 차이값을 산출하고, 카운트부(80)는 차이값이 미리 설정된 제1값 이상일 경우 에러카운트값을 증가시키고, 상기 차이값이 미리 설정된 상기 제1값 미만일 경우 에러카운트값을 감소시킨다.

이에 따라, 전자제어유닛(30)은 상기 카운트부(80)의 카운트값이 상기 제어부(60)에 미리 설정된 제2값 이상일 경우, 에러플레그(Error Flag)를 발생시켜 상기 모터(10)를 고장으로 판단하여 모터 제어를 중지시킬 수 있다.

또한, 전자제어유닛은 에러플레그를 발생시켜 외부 신호의 진입을 차단하거나 내부에서 모터에 진입하는 신호를 차다하게 할 수 있다.

결국, 펄스 폭 변조 신호를 기초로 추정된 모터의 회전수 및 회전수산출부에서 산출된 모터의 회전수를 서로 비교하여 에러카운트값을 증감시킴에 따라 위치센서의 고장여부를 판단하므로 모터를 효과적으로 제어할 수 있다.

구체적으로, 도3에 도시된 그래프에서 미리 설정된 제1값이 RPM 임계값이고, PWM Duty에 따른 모터RPM이 추정된 회전수값이고, Hall Counter 센서가 위치센서에서 산출된 회전수값일 경우, 추정된 회전수값과 산출된 회전수값 차이가 RPM 임계값보다 크게 산출되면 도3에 도시된 바와 같이 에러카운트값(Error Counter)가 증가 되어 미리 설정된 제2값에 도달하게 되면 전자제어유닛에서 에러플레그를 설정하게되고, 모터구동부 모터 제동을 중지하도록 한다.

또한, 도4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치에는 두개의 위치센서가 구비될 수 있다. 이 경우 하나의 위치센서가 펄스 폭 변조신호에 기초로 에러카운트값 증가에 따른 비정상으로 판별될 경우 나머지 하나만으로 모터가 정상구동 하도록 할 수 있다.

이하 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법에 대하여 설명하도록 하며, 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치에서의 설명과 중복되는 내용은 생략하도록 한다.

도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법은 모터(10)를 구동시키는 단계(S100), 회전신호를 산출하는 단계(S200), 회전수 추정 및 산출 단계(S300), 모터 구동을 제어하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.

모터(10)를 구동시키는 단계(S100)는 전자제어유닛(30)에서 펄스 폭 변조 신호를 발생시켜 모터(10)를 구동시키는 단계이다.

회전신호를 산출하는 단계(S200)는 위치센서(20)에서 자기장을 기초로 모터(10)의 회전신호를 산출하는 단계이다.

회전수 추정 및 산출 단계(S300)는 전자제어유닛(30)이 펄스 폭 변조 신호를 기초 모터(10)의 회전수를 추정하고, 회전신호를 기초로 모터(10)의 회전수를 산출하는 회전수 추정 및 산출 단계이다.

모터 구동을 제어하는 단계(S400)는 추정된 회전수 및 산출된 회전수를 기초로 모터 구동을 제어하는 단계이다.

도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법의 회전수 추정 및 산출 단계(S300)는 모터 회전수 추정 단계(S310a)(S320b), 모터 회전수 산출 단계(S310b)(S320a)를 포함할 수 있다.

모터 회전수 추정 단계(S310a)(S320b)는 상기 펄스 폭 변조 신호를 기초로 상기 모터(10)의 회전수를 추정하는 단계이다.

모터 회전수 산출 단계(S310b)(S320a)는 회전신호를 기초로 상기 모터(10)의 회전수를 산출하는 단계이다.

이러한 모터 회전수 추정 단계(S310a)(S320b) 및 모터 회전수 산출 단계(S310b)(S320a)는 동시에 진행될 수 있다. 또한, 모터 회전수 추정 단계(S310a)이후에 모터 회전수 산출 단계(S320a)가 진행될 수 있고, 모터 회전수 산출 단계(S310b)이후에 모터 회전수 추정 단계(S320a)가 진행될 수 있다.

도8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법의 모터 구동을 제어하는 단계(S400)는 회전수의 차이값을 산출하는 단계(S410), 에러카운트값을 증감시키는 단계(S420)를 포함할 수 있다.

회전수의 차이값을 산출하는 단계(S410)는 산출된 모터(10) 회전수 및 추정된 모터(10) 회전수의 차이값을 산출하는 단계이다.

에러카운트값을 증감시키는 단계(S420)는 차이값과 미리 설정된 제1값을 비교하여 에러카운트값을 증감시키는 단계이다.

또한, 에러카운트값을 증감시키는 단계(S420)는 차이값이 제1값 이상일 경우 에러카운트값을 증가시키고, 차이값이 제1값 미만일 경우 에러카운트값을 감소시킨다.

또한, 전자제어유닛(30)은 에러카운트값이 미리 설정된 제2값 이상일 경우 에러플레그를 발생시켜 상기 모터(10)를 고장으로 판단하여 모터 제어를 중할 수 있다. 또한, 전자제어유닛(30)은 에러플레그를 발생시켜 외부 신호의 진입을 차단하거나 내부에서 모터에 진입하는 신호를 차다하게 할 수 있다.

결국, 펄스 폭 변조 신호를 기초로 추정된 모터의 회전수 및 회전수산출부에서 산출된 모터의 회전수를 서로 비교하여 에러카운트값을 증감시킴에 따라 위치센서의 고장여부를 판단하므로 모터를 효과적으로 제어할 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 모터 20 : 위치센서
30 : 전자제어유닛 40 : 회전수 산출부
50 : 모터 구동부 60 : 제어부
70 : 비교부 80 : 카우트부

Claims (10)

1. 마그넷을 포함하는 모터(10);
   상기 모터(10) 회전시 상기 마그넷에서 발생되는 자기장을 탐지하여 회전신호를 산출하는 위치센서(20);
   펄스 폭 변조신호를 기초로 상기 모터를 제어하는 전자제어유닛(30);
   를 포함하고,
   상기 전자제어유닛(30)은 상기 펄스 폭 변조신호 기초로 추정된 상기 모터(10)의 회전수와 상기 위치센서(20)에서 산출된 상기 모터(10)의 회전신호를 기초로 상기 모터(10) 구동을 제어하는 모터 제어 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전자제어유닛(30)은;
   상기 위치센서(20)에서 상기 회전신호를 받아 상기 모터(10)의 회전수를 산출하는 회전수산출부(40);
   상기 모터(10)를 제어하기 위하여 상기 펄스 폭 변조 신호를 발생시키는 모터구동부(50);
   상기 펄스 폭 변조 신호의 듀티를 기초로 상기 모터(10) 회전수를 추정하는 제어부(60);
   를 포함하는 모터 제어 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제어부(60)는
   상기 산출된 모터(10) 회전수 및 상기 추정된 모터(10) 회전수의 차이값을 산출하는 비교부(70);
   상기 차이값이 미리 설정된 제1값 이상일 경우 에러카운트값을 증가시키고, 상기 차이값이 미리 설정된 상기 제1값 미만일 경우 에러카운트값을 감소시키는 카운트부(80);
   을 포함하는 모터 제어 장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 전자제어유닛(30)은 상기 카운트부(80)의 카운트값이 상기 제어부(60)에 미리 설정된 제2값 이상일 경우, 에러플레그를 발생시켜 상기 모터(10)를 고장으로 판단하는 모터 제어 장치.
   
5. 마그넷을 포함하는 모터(10), 상기 마그넷의 자기장을 탐지하는 위치센서(20), 상기 모터(10)를 제어하는 전자제어유닛을(30) 포함하고, 상기 전자제어유닛(30)은 상기 모터(10)를 제어하는 모터 제어 방법에 있어서,
   상기 전자제어유닛(30)에서 펄스 폭 변조 신호를 발생시켜 상기 모터(10)를 구동시키는 단계(S100);
   상기 위치센서(20)에서 상기 자기장을 기초로 상기 모터(10)의 회전신호를 산출하는 단계(S200);
   상기 전자제어유닛(30)이 상기 펄스 폭 변조 신호를 기초 상기 모터(10)의 회전수를 추정하고, 상기 회전신호를 기초로 상기 모터(10)의 회전수를 산출하는 회전수 추정 및 산출 단계(S300);
   상기 추정된 회전수 및 상기 산출된 회전수를 기초로 상기 모터 구동을 제어하는 단계(S400);
   를 포함하는 모터 제어 방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 회전수 추정 및 산출 단계(S300)는
   상기 펄스 폭 변조 신호를 기초로 상기 모터(10)의 회전수를 추정하는 단계(S310a);
   상기 회전신호를 기초로 상기 모터(10)의 회전수를 산출하는 단계(S320a);
   를 포함하는 모터 제어 방법.
   
7. 제 5항에 있어서,
   상기 회전수 추정 및 산출 단계(S300)는
   상기 회전신호를 기초로 상기 모터의 회전수를 산출하는 단계(S310b);
   상기 펄스 폭 변조 신호를 기초로 상기 모터(10)의 회전수를 추정하는 단계(S320b);
   를 포함하는 모터 제어 방법.
   
8. 제 5항에 있어서,
   상기 상기 모터(10) 구동을 제어하는 단계(S400)는
   상기 산출된 모터(10) 회전수 및 상기 추정된 모터(10) 회전수의 차이값을 산출하는 단계(S410);
   상기 차이값과 미리 설정된 제1값을 비교하여 에러카운트값을 증감시키는 단계(S420);
   를 포함하는 모터 제어 방법.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 에러카운트값을 증감시키는 단계(S420)는
   상기 차이값이 상기 제1값 이상일 경우 상기 에러카운트값을 증가시키고, 상기 차이값이 상기 제1값 미만일 경우 상기 에러카운트값을 감소시키는 모터 제어 방법.
   
10. 제 8항에 있어서,
    상기 전자제어유닛(30)은 상기 에러카운트값이 미리 설정된 제2값 이상일 경우 상기 에러플레그를 발생시켜 상기 모터(10)를 고장으로 판단하는 모터 제어 방법.

Images