KR101408838B1

KR101408838B1 - 모터전류 검출회로

Info

Publication number: KR101408838B1
Application number: KR1020070118554A
Authority: KR
Inventors: 오희석
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2014-06-26
Also published as: KR20090052043A

Abstract

본 발명은 모터전류 검출회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동모터에 인가되는 전류를 감지할 때 저전류 영역에서의 리플을 저감함으로써 선형성을 개선할 수 있어 배터리의 전압변화에도 정확한 전류추정이 가능하여 시스템의 제어성능 향상을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 전동식 파워 스티어링 시스템에서 전류제어 리플감소로 인해 구동모터의 토크리플이 저감되어 핸들을 통한 진동이 운전자에게 전달되는 양을 개선함으로써 운전자에게 편안함을 제공하는 효과가 있다.

스티어링 시스템, 구동모터, 전류, 조향, 리플

Description

모터전류 검출회로{MOTOR CURRENT DETECTING CIRCUIT}

본 발명은 모터전류 검출회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동모터에 인가되는 전류를 감지할 때 저전류 영역에서의 리플을 저감함으로써 선형성을 개선할 수 있도록 한 모터전류 검출회로에 관한 것이다.

차량용 전동식 파워 스티어링 시스템은 조향(操向)핸들의 조작에 의해 스티어링 샤프트에 발생하는 조타(操舵)토크 및 차속을 검출하고, 그 검출신호에 따라서 조타시스템에 결합된 모터의 제어목표값인 전류지령값을 연산하며, 상기 제어목표값인 전류지령값과 실제로 모터에 흐르는 전류와의 차이를 전류제어값으로서 구하고, 이 얻어진 전류제어값에 의해 모터를 제어하여 조향핸들의 조타력을 보조한다.

이 경우 차속이 낮은 경우에 보조 조타력을 크게하여 핸들의 조작을 가볍게 하고, 차속이 높은 경우에 보조 조타력을 작게하여 핸들의 조작을 무겁게 하도록 모터를 제어하는 것이 일반적이다.

이와 같은 전동식 파워 스티어링 시스템에서는 제어시스템의 안정성을 유지하도록 토크센서의 후단에 위상보상기를 삽입한다.

또한, 이와 같은 전동식 파워 스티어링 시스템에서는 조타시스템에 결합된 모터의 관성력에 의해 제어장치의 응답성이 저하하여 조타감각을 악화시키기 때문에 조타토크의 미분값을 전류지령값에 가산하여 제어장치의 응답성을 개선하도록 하여왔다.

도 1은 모터구동회로를 나타낸 회로구성도이다.

여기에 도시된 바와 같이 모터구동회로(41)는 제어지시유니트(45), FET게이트구동회로(46), FET게이트구동회로(46), FET1 ∼ FET4를 포함하는 H브리지회로 등으로 이루어지며, 제어지시유니트(45)는 가산기(27)로부터 입력되는 전류제어값(E)을 기초로 FET1 ∼ FET4를 구동하기 위한 PWM신호 및 모터회전방향을 지시하기 위한 회전방향신호를 출력한다.

FET1(FET2)의 게이트는 제어지시유니트(45)로부터 출력되는 듀티비(D1)의 PWM신호를 기초로 온,오프 제어되는 한편, FET3(FET4)의 게이트는 듀티비D2의 PWM신호를 기초로 온, 오프제어되어 실질적으로 모터전류(I)의 크기를 제어하게 된다.

구동될 FET1 또는 FET2 중 어느 하나, 또는 구동될 FET3 및 FET4 중 어느 하나는 모터의 회전방향을 결정하는 회전방향신호에 의해 결정된다.

또한, 모터전류검출회로(42)는 저항(R1)에 걸리는 전압강하를 기초로 정방향(양)전류의 크기를 검출하는 한편, 저항(R2)에 걸리는 전압강하를 기초로 역방 향(음)전류의 크기를 검출한다. 검출된 모터전류(i)는 비교기(23)에 피드백으로 입력된다.

도 2는 도 1의 모터전류 검출회로를 구체적으로 도시한 회로도로써 위와 같이 정방향의 양전류와 역방향의 음전류의 크기를 측정할 때 OP앰프(U901B)에 의해 역방향의 음전류에 대해서는 전압 증폭을 하지 못하게 되며, 전류검출회로의 출력단은 출력범위가 5V 이내로 제한되기 때문에 저항(R902, R901)과 커패시터(C913, C901)에 의한 로우패스필터 역할을 하게 된다.

그런데 이와 같은 전류검출회로의 경우 도 3에 도시된 그래프에서 보는 바와 같이 10A 미만의 모터 전류에서는 전류검출 변별성이 부족하게 될 뿐만 아니라 동일한 모터 전류에서 인가전원의 전압에 따른 검출 전압 변동이 발생하게 될 경우 모터의 전류제어에서 리플성분으로 나타나게 되며 기구적으로는 고주파의 진동으로 발현되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 구동모터에 인가되는 전류를 감지할 때 저전류 영역에서의 리플을 저감함으로써 선형성을 개선할 수 있도록 한 모터전류 검출회로를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명은 구동모터에 연결된 션트저항에 걸리는 전압강하를 검출하는 모터전류 검출회로에 있어서, 션트저항에 걸리는 전압강하를 검출하여 증폭하는 OP앰프와, OP앰프의 출력단에 순방향으로 연결된 다이오드와, 다이오드를 통해 출력되는 신호에 대해 전류피크값을 검출하기 위해 저항과 커패시터에 의한 로우패스필터로 구성된 전류피크 검출부를 포함하여 이루어지되, 전류피크 검출부는 다이오드와 출력단에 매개된 제 1저항과, 제1저항 전단과 후단에서 각각 접지와 연결된 제 1커패시터 및 제 2커패시터와, 제 2커패시터와 병렬로 연결된 제 2저항으로 이루어지며, 제 1커패시터는 10nF 이고, 제 2커패시터는 3.3nF 인 것을 특징으로 한다.

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상기한 바와 같이 본 발명은 구동모터에 인가되는 전류를 감지할 때 저전류 영역에서의 리플을 저감함으로써 선형성을 개선할 수 있어 배터리의 전압변화에도 정확한 전류추정이 가능하여 시스템의 제어성능 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전동식 파워 스티어링 시스템에서 전류제어 리플감소로 인해 구동모터의 토크리플이 저감되어 핸들을 통한 진동이 운전자에게 전달되는 양을 개선함으로써 운전자에게 편안함을 제공하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다.

도 4는 본 발명에 의한 모터전류 검출회로를 나타낸 회로도이다.

여기에 도시된 바와 같이 구동모터(M)에 연결된 션트저항(R717)에 걸리는 전압강하를 검출하는 증폭하는 OP앰프(U901)의 출력단에 구동모터(M)의 전류(Im)가 10A이하의 작은 영역에서 증폭비를 개선하기 위해 다이오드(D903)를 연결하고, 다이오드(D903)를 통해 출력되는 신호에 대해 전류피크값을 검출하기 위해 다이오드(D903)와 출력단에 매개된 제 1저항(R902)과, 제1저항(R902) 전단과 후단에서 각각 접지와 연결된 제 1커패시터(C913) 및 제 2커패시터(C901)와, 제 2커패시터(C902)와 병렬로 연결된 제 2저항(R901)으로 이루어진 로우패스필터로 구성된 전류피크 검출부로 이루어진다.

이때 제 1커패시터(C913)와 제 2커패시터(C901)의 용량은 튜닝에 의해 제 1커패시터(C913)는 10nF 으로 설정하고, 제 2커패시터(C901)는 3.3nF 으로 설정하였다.

이와 같이 다이오드(D901)는 구동모터(M)의 전류(Im)가 10A 이하의 작은 영 역에서 OP앰프(U901)의 증폭비를 개선하기 위해 추가되었으며, 제 1커패시터(C913)는 PWM 신호의 온 듀티 시간동안의 OP앰프(U901)의 출력을 유지하여 오프 듀티시간 동안에 전압이 낮아지는 현상을 방지하여 피크검출기의 역할을 하도록 제 1커패시터(C913)의 용량은 10nF 으로 높였으며, 피크검출기의 역할에 의해 출력되는 전압에서 생기는 리플을 감쇄하기 위해 제 1저항(R902), 제 2저항(R901), 제 2커패시터(C901)를 사용하였으며, 제 2커패시터(C901)의 용량은 리플이 피크검출기가 없는 OP앰프(U901)의 출력전압보다 작아 3.3nF 으로 줄였다.

이와 같이 다이오드(D903)를 추가하고 제 1커패시터(C913)와 제 2커패시터(C901)의 용량을 변경하여 실험한 결과 모터전류의 검출 결과는 도 5에 도시된 바와 같이 저전류 영역에서도 선형성이 개선될 뿐만 아니라 배터리의 전압변화에도 정확한 전류추정이 가능하게 된다.

도 1은 종래의 모터구동회로를 나타낸 회로구성도이다.

도 2는 도 1의 모터전류 검출회로를 구체적으로 도시한 회로도이다.

도 3은 도 2의 모터전류 검출회로에 의해 검출된 결과를 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명에 의한 모터전류 검출회로를 통해 검출한 결과를 나타낸 그래프이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

M : 구동모터

U901 : OP앰프

D903 : 다이오드

R717 : 션트저항

R902, R901 : 제 1내지 제 2저항

C913, C901 : 제 1내지 제 2커패시터

Claims

구동모터에 연결된 션트저항에 걸리는 전압강하를 검출하는 모터전류 검출회로에 있어서,

상기 션트저항에 걸리는 전압강하를 검출하여 증폭하는 OP앰프와,

상기 OP앰프의 출력단에 순방향으로 연결된 다이오드와,

상기 다이오드를 통해 출력되는 신호에 대해 전류피크값을 검출하기 위해 저항과 커패시터에 의한 로우패스필터로 구성된 전류피크 검출부를 포함하되,

상기 전류피크 검출부는 상기 다이오드와 상기 출력단에 매개된 제 1저항과, 상기 제1저항 전단과 후단에서 각각 접지와 연결된 제 1커패시터 및 제 2커패시터와, 상기 제 2커패시터와 병렬로 연결된 제 2저항으로 이루어지며,

상기 제 1커패시터는 10nF 이고, 상기 제 2커패시터는 3.3nF 인 것을 특징으로 하는 모터전류 검출회로.
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