KR20150145634A - Quadrature incremental position signal error detection method - Google Patents

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KR20150145634A KR1020140075993A KR20140075993A KR20150145634A KR 20150145634 A KR20150145634 A KR 20150145634A KR 1020140075993 A KR1020140075993 A KR 1020140075993A KR 20140075993 A KR20140075993 A KR 20140075993A KR 20150145634 A KR20150145634 A KR 20150145634A
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Abstract

The present invention relates to a method for detecting an error of a quadrature incremental position (QIP) signal mainly used to transmit a location of a motor rotor. The method for detecting an error of a QIP signal comprising a location A signal and a location B signal includes the following steps: detecting an edge input time of the location A signal (TA), an edge input time of the location B signal (TB), and an edge input time between the location A signal and the location B signal (TAB); detecting a signal error by using the edge input times (TA, TB, TAB).

Description

QIP 신호이상 검출방법{QUADRATURE INCREMENTAL POSITION SIGNAL ERROR DETECTION METHOD}[0001] QUADRATURE INCREMENTAL POSITION SIGNAL ERROR DETECTION METHOD [0002]

본 발명은 모터 로터의 위치를 송출하는데 주로 사용되는 QIP 신호의 이상을 검출하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting an abnormality of a QIP signal which is mainly used for transmitting a position of a motor rotor.

QIP(Quadrature Incremental Position) 신호는 모터 로터(rotor)의 위치를 송출하는데 주로 사용된다. QIP 신호는 위치(position)A 신호, 위치B 신호로 나뉘며, 위치A 신호와 위치B 신호는 90도(degree)의 위상차를 가지며 사각파 신호를 송출한다. 위치A 신호와 위치B 신호 각각의 엣지(edge)를 카운트하면 로터의 위치를 알 수 있고, 이들 엣지의 상관관계를 통해서 로터가 움직이는 방향을 알 수 있다.The QIP (Quadrature Incremental Position) signal is mainly used to transmit the position of the motor rotor. The QIP signal is divided into a position A signal and a position B signal. The position A signal and the position B signal have a phase difference of 90 degrees and output a square wave signal. The position of the rotor can be known by counting the edges of the position A signal and the position B signal, and the direction in which the rotor moves can be known through the correlation of these edges.

모터가 고속 회전할 경우, QIP 신호는 MCU(Micro Control Unit)에서 하드웨어적으로 처리를 하는데, 이는 모터가 고속 회전하면 소프트웨어를 통한 처리가 매우 어렵기 때문이다. QIP를 처리하기 위한 QDU(Quadrature Incremental Position Decoding Unit)은 MCU 하드웨어 내에 구현되어 있다. QDU는 상술한 로터의 위치와 방향을 계산하여 정수값으로 변환해준다.When the motor rotates at a high speed, the QIP signal is processed by the MCU (Micro Control Unit) in a hardware manner, which is very difficult to process through the software when the motor rotates at a high speed. QDU (Quadrature Incremental Position Decoding Unit) for QIP processing is implemented in MCU hardware. The QDU calculates the position and direction of the rotor and converts it into an integer value.

모터 컨트롤러는 로터 위치와 방향을 QDU를 통해서 전달받아 모터의 방향, 스피드 토크(speed torque)를 제어한다. 만약 QDU나 QIP 신호 자체에 이상이 생길 경우 모터가 이상 작동할 수 있는데, 특히 전동식 조향장치(EPS: Electronic Power Steering system)와 같은 시스템에서 모터가 이상 작동할 경우에는 운전자가 핸들을 조작할 수 없게 되어 위험한 상황에 처해질 수도 있다.The motor controller receives the rotor position and direction through the QDU to control the direction of the motor and the speed torque. If an abnormality occurs in the QDU or QIP signal itself, the motor may malfunction. Especially, if the motor malfunctions in a system such as an EPS (Electronic Power Steering System), the driver can not operate the steering wheel It can be a dangerous situation.

도 1은 종래 기술에 의한 QIP 신호이상 검출방법이 적용된 시스템에 대한 블록도이다. 도 1에서 알 수 있듯이, 종래 기술에 의한 QIP 신호이상 검출방법이 적용된 시스템은 QEU(Quadrature Incremental Position Encoding Unit, 10), 위치2 신호 인코딩 유닛(Position2 Encoding Unit, 50), MCU 하드웨어(70)를 포함하고, MCU 하드웨어(70)는 QDU(Quadrature Incremental Position Decoding Unit, 20), 위치2 신호 디코딩 유닛(Position2 Decoding Unit, 30), 및 QIP 신호 에러검출기(40)를 포함한다. 1 is a block diagram of a system to which a QIP signal abnormality detection method according to the related art is applied. As shown in FIG. 1, a system to which a QIP signal abnormality detection method according to the related art is applied includes a Quadrature Incremental Position Encoding Unit (QEU) 10, a Position 2 Encoding Unit 50, and an MCU hardware 70 And the MCU hardware 70 includes a Quadrature Incremental Position Decoding Unit 20, a Position 2 Decoding Unit 30, and a QIP signal error detector 40.

종래에는 QIP 신호의 이상을 검출함에 있어서, QDU가 보통 하나의 출력(output)만을 가지므로, 별도의 위치2 신호를 이용하여, 위치A 신호와 위치B 신호의 이상을 체크한다. 따라서, QDU에 부가하여 위치2 신호를 생성하는 위치2 신호 인코딩 유닛(Position2 Encoding Unit)가 별도로 필요하게 되어, 시스템 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.Conventionally, in detecting an abnormality of a QIP signal, since the QDU has only one output, an abnormal position A signal and a position B signal are checked using a separate position 2 signal. Therefore, a position 2 encoding unit (Position 2 Encoding Unit) for generating a position 2 signal in addition to the QDU is separately required, thus complicating the system configuration.

대한민국 특허등록번호 제10-1240140Korean Patent Registration No. 10-1240140

이러한 배경에서, 본 발명은, 별도의 위치2 신호를 이용할 필요 없이, QIP 신호를 이용하여 모터의 이상 작동 여부를 검출하는 것을 목적으로 한다.In view of the above, it is an object of the present invention to detect abnormal operation of a motor using a QIP signal without using a separate position 2 signal.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 위치A 신호와 위치B 신호로 이루어지는 QIP(Quadrature Incremental Position) 신호의 이상을 검출하는 방법에 있어서, 상기 위치A 신호의 엣지 입력 시간(TA), 상기 위치B 신호의 엣지 입력 시간(TB), 및 상기 위치A 신호와 상기 위치B 신호 사이의 엣지 입력 시간(TAB)을 검출하는 단계; 및 상기 엣지 입력 시간(TA, TB, TAB)을 이용하여 신호 이상을 검출하는 단계를 포함하는 QIP 신호이상 검출방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of detecting an abnormality of a Quadrature Incremental Position (QIP) signal comprising a position A signal and a position B signal, the method comprising the steps of: Detecting an edge input time (TB) of the B signal and an edge input time (TAB) between the position A signal and the position B signal; And detecting a signal abnormality using the edge input times TA, TB, and TAB.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기존의 QIP 신호의 엣지 입력 시간을 측정하여 비교함으로써 모터의 이상 작동 여부를 검출할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to detect abnormal operation of the motor by measuring and comparing the edge input time of the existing QIP signal.

도 1은 종래 기술에 의한 QIP 신호이상 검출방법이 적용된 시스템에 대한 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 QIP 신호이상 검출방법이 적용된 시스템에 대한 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 QIP 신호이상 검출방법에 대한 흐름도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 QIP 신호이상 검출방법이 적용된 시스템에서 측정되는 신호 파형들을 나타낸 도면.1 is a block diagram of a system to which a QIP signal abnormality detection method according to the related art is applied.
2 is a block diagram of a system to which a QIP signal abnormality detection method according to an embodiment of the present invention is applied.
3 is a flowchart of a QIP signal abnormality detection method according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating signal waveforms measured in a system to which a QIP signal abnormality detection method according to an embodiment of the present invention is applied.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 QIP 신호이상 검출방법이 적용된 시스템에 대한 블록도이다.2 is a block diagram of a system to which a QIP signal abnormality detection method according to an embodiment of the present invention is applied.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 QIP 신호이상 검출방법이 적용된 시스템은 QEU(Quadrature Incremental Position Encoding Unit, 100), MCU 하드웨어(700)를 포함하고, MCU 하드웨어(700)는 QDU(Quadrature Incremental Position Decoding Unit, 200), ICU(Input Capture Unit, 300), 및 QIP 신호 에러검출기(400)를 포함한다. 2, a system to which a QIP signal abnormality detection method according to an embodiment of the present invention is applied includes a Quadrature Incremental Position Encoding Unit (QEU) 100 and an MCU hardware 700. The MCU hardware 700 includes a QDU A Quadrature Incremental Position Decoding Unit 200, an Input Capture Unit (ICU) 300, and a QIP signal error detector 400.

QEU(100)는 모터 로터의 위치 정보를 송신하는 유닛으로서, QIP(Quadrature Incremental Position) 신호를 송신한다. QIP 신호는 모터 로터(rotor)의 위치를 송출하는데 주로 사용된다. QIP 신호는 위치(position)A 신호, 위치B 신호로 나뉘며, 위치A 신호와 위치B 신호는 90도(degree)의 위상차를 가지며 사각파 신호를 송출한다. 위치A 신호와 위치B 신호 각각의 엣지(edge)를 카운트하면 로터의 위치를 알 수 있고, 이들 엣지의 상관관계를 통해서 로터가 움직이는 방향을 알 수 있다.The QEU 100 is a unit for transmitting position information of a motor rotor and transmits a Quadrature Incremental Position (QIP) signal. The QIP signal is mainly used to transmit the position of the motor rotor. The QIP signal is divided into a position A signal and a position B signal. The position A signal and the position B signal have a phase difference of 90 degrees and output a square wave signal. The position of the rotor can be known by counting the edges of the position A signal and the position B signal, and the direction in which the rotor moves can be known through the correlation of these edges.

MCU 하드웨어(700)는 차량의 조향시스템에서 제어기능을 수행한다. MCU 하드웨어(700)는 조향시스템에 포함되는 전자제어장치(Electronic Contorl Unit, ECU)에 포함되는 모듈일 수 있다.The MCU hardware 700 performs control functions in the steering system of the vehicle. The MCU hardware 700 may be a module included in an electronic control unit (ECU) included in the steering system.

QDU(200)는 MCU 하드웨어(700) 내부에 설치되어 있는 유닛이다. QEU(100)로부터 수신되는 위치A 신호와 위치B 신호가 QDU(200)에서 연산된다. QDU(200)는 위치A 신호와 위치B 신호의 엣지의 개수를 카운트한다.The QDU 200 is a unit installed in the MCU hardware 700. The position A signal and the position B signal received from the QEU 100 are calculated in the QDU 200. The QDU 200 counts the number of edges of the position A signal and the position B signal.

ICU(Input Capture Unit: 300)는 QDU(200)처럼 MCU 하드웨어(700) 내부에 설치되어 있다. QEU(100)처럼 위치A 신호와 위치B 신호는 ICU(300)에도 수신된다. 이는 위치A 신호와 위치B 신호는 독립된 하드웨어 신호를 통해서 전달되기 때문이다. ICU(300)는 위치A 신호와 위치B 신호의 엣지 입력시간(Edge capture time)을 측정한다. An ICU (Input Capture Unit) 300 is installed in the MCU hardware 700 like the QDU 200. Like the QEU 100, the position A signal and the position B signal are also received by the ICU 300. This is because the position A signal and the position B signal are transmitted through independent hardware signals. The ICU 300 measures the edge capture time of the position A signal and the position B signal.

QIP 신호 에러검출기(400)는 모터 로터의 위치 이상을 검출한다. QIP 신호 에러검출기(400)는 QDU(200)로부터 위치A 신호와 위치B 신호의 엣지의 카운트 개수를, ICU(300)로부터 위치A 신호와 위치B 신호의 엣지 입력시간을 수신한다. 특히, QIP 신호 에러검출기(400)는 QIP 신호의 엣지 입력시간이 정상상태와 다른 경우를 검출하여 신호 이상 유무를 판단한다.The QIP signal error detector 400 detects an abnormal position of the motor rotor. The QIP signal error detector 400 receives the number of counts of the edges of the position A signal and the position B signal from the QDU 200 and the edge input time of the position A signal and the position B signal from the ICU 300. In particular, the QIP signal error detector 400 detects a case where the edge input time of the QIP signal is different from the normal state, and determines whether there is a signal abnormality.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 QIP 신호이상 검출방법에 대한 흐름도이다.3 is a flowchart of a QIP signal abnormality detection method according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 위치A 신호의 엣지 입력 시간 TA의 평균값과 위치B 신호의 엣지 입력 시간 TB의 평균값을 비교하는 단계가 수행된다(S10).Referring to FIG. 3, a step of comparing the average value of the edge input time TA of the position A signal and the average value of the edge input time TB of the position B signal is performed (S10).

비교 결과, 위치A 신호의 엣지 입력시간 TA의 평균값과 위치B 신호의 엣지 입력시간 TB의 평균값이 동일하지 않다고 판단된 경우에는 QIP 신호에 이상이 있다고 판단된다.As a result of the comparison, when it is determined that the average value of the edge input time TA of the position A signal and the average value of the edge input time TB of the position B signal are not equal, it is judged that there is an abnormality in the QIP signal.

이와 반대로, 위치A 신호의 엣지 입력시간 TA의 평균값과 위치B 신호의 엣지 입력시간 TB의 평균값이 동일하다고 판단된 경우에는, 위치A 신호와 위치B 신호의 엣지 입력 시간 TAB의 평균값을 None 0과 비교하는 단계가 수행된다(S20).Conversely, when it is determined that the average value of the edge input time TA of the position A signal is equal to the average value of the edge input time TB of the position B signal, the average value of the edge input time TAB of the position A signal and the position B signal is set to None 0 A comparing step is performed (S20).

비교 결과, 위치A 신호와 위치B 신호의 엣지 입력시간 TAB의 평균값이 None 0과 동일하지 않다고 판단된 경우에는 QIP 신호에 이상이 있다고 판단된다.As a result of comparison, when it is determined that the average value of the edge input time TAB of the position A signal and the position B signal is not equal to None 0, it is judged that there is an abnormality in the QIP signal.

이와 반대로, 위치A 신호와 위치B 신호의 엣지 입력시간 TAB의 평균값과 None 0이 동일하다고 판단된 경우에는 QIP 신호가 정상적이라고 판단된다.On the other hand, when it is determined that the average value of the edge input time TAB of the position A signal and the position B signal is equal to None 0, it is determined that the QIP signal is normal.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 QIP 신호이상 검출방법이 적용된 시스템에서 측정되는 신호 파형들을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating signal waveforms measured in a system to which a QIP signal abnormality detection method according to an embodiment of the present invention is applied.

도 4에서 알 수 있듯이, 신호 X, Y, Z의 파형들이 도시되어 있다.As can be seen in Figure 4, the waveforms of the signals X, Y, Z are shown.

먼저, 신호 X를 보면 알 수 있듯이, 위치A 신호의 엣지 입력시간 TA의 평균값과 위치B 신호의 엣지 입력시간 TB의 평균값을 비교하면, 양 평균값이 동일하다. 또한, 위치A 신호와 위치B 신호의 엣지 입력시간 TAB의 평균값은 None 0이다. 따라서, X는 정상 신호로 판단된다.First, as can be seen from the signal X, when the average value of the edge input time TA of the position A signal and the average value of the edge input time TB of the position B signal are compared, the both average values are the same. In addition, the average value of the edge input time TAB of the position A signal and the position B signal is None 0. Therefore, X is judged as a normal signal.

다음, 신호 Y를 보면 알 수 있듯이, 위치A 신호의 엣지 입력시간 TA의 평균값과 위치B 신호의 엣지 입력시간 TB의 평균값을 비교하면, 위치A 신호의 엣지 입력시간 TA의 평균값보다 위치B 신호의 엣지 입력시간 TB의 평균값이 더 크다. 또한, 위치A 신호와 위치B 신호의 엣지 입력시간 TAB의 평균값은 None 0이다. 따라서, Y는 이상 신호로 판단된다. 이런 경우는 위치B 신호가 접지되었거나, VDD 값에 단락되었음을 나타낸다.As can be seen from the signal Y, when the average value of the edge input time TA of the position A signal and the average value of the edge input time TB of the position B signal are compared with each other, The average value of the edge input time TB is larger. In addition, the average value of the edge input time TAB of the position A signal and the position B signal is None 0. Therefore, Y is judged as an abnormal signal. This indicates that the position B signal is grounded or shorted to the VDD value.

다음, 신호 Z를 보면 알 수 있듯이, 위치A 신호의 엣지 입력시간 TA의 평균값과 위치B 신호의 엣지 입력시간 TB의 평균값을 비교하면, 양 평균값이 동일하다. 또한, 위치A 신호와 위치B 신호의 엣지 입력시간 TAB의 평균값은 거의 0에 가깝다. 따라서, Z는 이상 신호로 판단된다. 이런 경우는 위치A 신호와 위치B 신호가 단락되었음을 나타낸다.Next, as can be seen from the signal Z, when the average value of the edge input time TA of the position A signal and the average value of the edge input time TB of the position B signal are compared, the both average values are the same. In addition, the average value of the edge input time TAB of the position A signal and the position B signal is nearly zero. Therefore, Z is judged as an abnormal signal. In this case, the position A signal and the position B signal are short-circuited.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.

또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It should be noted that the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. Therefore, the scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same shall be construed as being included in the scope of the present invention.

100: QEU 200: QDU
300: ICU 400: QIP 신호 에러검출기
700: MCU 하드웨어100: QEU 200: QDU
300: ICU 400: QIP signal error detector
700: MCU hardware

Claims (1)

위치A 신호와 위치B 신호로 이루어지는 QIP(Quadrature Incremental Position) 신호의 이상을 검출하는 방법에 있어서,
상기 위치A 신호의 엣지 입력 시간(TA), 상기 위치B 신호의 엣지 입력 시간(TB), 및 상기 위치A 신호와 상기 위치B 신호 사이의 엣지 입력 시간(TAB)을 검출하는 단계; 및
상기 엣지 입력 시간(TA, TB, TAB)을 이용하여 신호 이상을 검출하는 단계를 포함하는 QIP 신호이상 검출방법.A method for detecting an abnormality of a Quadrature Incremental Position (QIP) signal comprising a position A signal and a position B signal,
Detecting an edge input time (TA) of the position A signal, an edge input time (TB) of the position B signal, and an edge input time (TAB) between the position A signal and the position B signal; And
And detecting a signal abnormality using the edge input times (TA, TB, TAB).
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