KR101655537B1

KR101655537B1 - 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법

Info

Publication number: KR101655537B1
Application number: KR1020140128036A
Authority: KR
Inventors: 이동훈; 강민수; 권순우; 김성도; 이준용; 류창석
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2016-09-07
Also published as: CN105811846A; KR20160036210A; US9531310B2; US20160094165A1; DE102014227018A1

Abstract

본 발명은 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 홀센서를 이용하여 고속으로 회전하는 모터속도 및 모터 회전자 위치 계산에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 모터에 위치센서로서 장착되는 홀센서와, 홀센서의 신호를 입력받아 모터를 제어하는 모터제어기와, 모터제어기에서 홀센서의 신호 변화 타이밍을 감지할 때의 시간을 저장할 수 있는 마이콤 등의 구성을 통하여 고속으로 회전하는 모터의 회전자 위치 검출 및 모터속도 계산에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법{Method for computating motor speed and rotor position using hall sensor}

본 발명은 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 홀센서를 이용하여 고속으로 회전하는 모터속도 및 모터 회전자 위치 계산에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법에 관한 것이다.

연료전지 자동차, 전기자동차, 하이브리드 자동차, 플러그인 전기자동차 등을 포함하는 친환경 차량에는 발전 및 주행을 위한 복수개의 모터가 장착되고, 이들 모터의 구동을 보다 정밀하게 제어하기 위하여 각 모터의 회전수를 검출하는 홀센서가 장착된다.

각 모터의 소정 위치에 홀센서가 소정의 각도 간격으로 장착되어 모터의 회전자가 회전함에 따라 각 홀센서는 온 또는 오프의 디지털 신호를 발생하여 회전자의 위치 정보를 출력하고, 이 위치 정보를 기반으로 일련의 모터 구동제어(모터속도 계산 등)가 실행될 수 있다.

여기서, 종래의 홀센서를 이용한 모터 속도 계산 방법을 첨부한 도 1 및 도 2를 참조로 설명하면 다음과 같다.

홀센서 신호가 하이(high) 에서 로우(low) 또는 로우(low)에서 하이(high)로 변화할 때 까지의 시간을 모터제어기에서 Tc라는 일정시간 간격으로 확인한다.

도 1을 참조로 예를 들면, m 번째만에 홀센서 신호 변화가 감지되면, 감지되는 시점의 시간은 mTc가 되고, 모터속도는 아래의 수학식 1에 의하여 계산된다.

위의 수학식 1에서, m은 홀센서의 신호 변화 주기 즉, 하이(high) 에서 로우(low) 또는 로우(low)에서 하이(high)로 변화할 때 까지의 시간을 나타내고, Tc는 홀센서의 신호를 확인하기 위한 일정간격의 시간을 나타내며, N은 모터 극수를 나타낸다.

그러나, 종래의 홀센서를 이용한 모터 속도 계산 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 모터 속도 계산 및 회전자 위치 계산시, 오차가 발생하는 문제점이 있다.

도 1에서 보듯이, 실제 홀센서의 센싱값이 변화하는 시간 Treal과 계측된 시간 mTc 간에는 아래 수학식 2와 같이 ΔT₁ - ΔT₂ 오차가 발생하고, 이로 인하여 모터 속도 계산에 오차가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 도 1의 ①시점과 같이 홀센서의 센싱값이 로우(low)에서 하이(high)로 변화하는 시점을 바탕으로 회전자의 위치값을 확인하게 되는 바, 그러나 ①시점에서 실제 홀센서의 센싱값이 변화한 시간과 제어기에서 홀센서의 센싱값 변화를 감지한 시간 사이에는 ΔT₁이라는 시간 오차가 발생하고, 마찬가지로 도 1의 ②시점에서도 ΔT₂ 라는 시간 오차가 발생하여 회전자 위치 계산시 오차가 발생하는 문제점이 있다.

둘째, 모터 속도 계산 및 회전자 위치 계산시 오차 발생으로 인하여 다음과 같은 문제점들이 따르게 된다.

1) 모터 속도 계산 오차는 도 2에 도시된 모터제어기 구성 중 속도제어기에서 피드백 속도 측정값에 오차를 야기하여, 속도제어기 출력 전류지령값이 흔들리는 문제점이 따른다.

2) 회전자 위치 계산 오차는 전류제어기에서 사용되는 회전자 위치값에 오차를 발생시키고, 이로 인하여 모터 3상에 공급하는 전류에 리플이 발생함에 따라 모터 속도 제어의 불안정성을 야기시키는 문제점이 따른다.

3) 모터 속도 계산 및 회전자 위치 계산시 오차 발생으로 인하여, 모터 속도 및 전류 제어의 불안정성을 야기할 뿐만 아니라, 모터 및 인버터 제어 효율을 저하시키고, 모터 효율 저하에 따라 모터 발열을 촉진하여 냉각 성능에도 문제가 따르게 된다.

셋째, 홀센서의 신호를 확인하는 시간 간격 Tc를 짧게 하면 할수록 모터속도 및 위치 계산 오차를 줄일 수 있지만, 모터제어기의 CPU의 연산 부하가 증가하는 문제점이 있다.

대개, 모터제어기는 수 kHz에서 수십 kHz까지의 스위칭 주파수를 사용하기 때문에 100us 내외의 시간 동안에 모터 제어와 관련한 복잡합 연산을 수행하여 PWM 듀티(duty)를 결정해야 하므로 연산 부하가 대단히 높다.

이에, 모터제어기의 연산부하 제약사항으로 인하여 홀센서의 신호 확인 주기를 무한정 짧게하는 것은 불가능하다.

넷째, 연료전지 차량의 공기공급용 압축기에 사용되는 모터의 회전속도가 공기 공급압력 사양이 높아짐에 따라 증가하여 현재 수만 내지 수십만 RPM까지 구동되고 있는 점을 감안하면, 홀센서를 이용한 모터 속도 계산 및 회전자 위치 계산시 오차 발생은 연료전지 차량의 연비 저하 및 동력 성능 저하를 초래할 수 있다.

한편, 정확한 모터 속도 계산 및 회전자 위치 계산을 위하여 홀센서 대신에 레졸버 센서를 사용할 수 있으나, 레졸버 센서는 홀센서 대비 가격이 많이 비싸고, 장착을 위한 패키지 측면에서도 불리하여 연료전지 차량의 구동계 모터를 제외하고는 장착에 어려움이 있다.

본 발명은 상기과 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 모터에 위치센서로서 장착되는 홀센서와, 홀센서의 신호를 입력받아 모터를 제어하는 모터제어기와, 모터제어기에서 홀센서의 신호 변화 타이밍을 감지할 때의 시간을 저장할 수 있는 마이콤 등의 구성을 통하여 고속으로 회전하는 모터의 회전자 위치 검출 및 모터속도 계산에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 홀센서의 신호값 변화 여부를 판정하는 제1단계와; 홀센서의 신호값 변화가 존재하는 경우, PWM 스위칭 듀티를 결정하기 위한 연산이 시작될 때의 시간(T_current)과, 홀센서의 신호값 변환 지점에서의 시간(T_Hall)을 인버터 제어기에 포함된 CPU의 내부 클럭 카운터값을 읽어들여 계산하는 제2단계와; 이전의 홀센서 신호값이 변화할 때의 시간 정보(T_Hall)와 그 이전의 홀센서 신호값이 변화할 때의 시간 정보(T_{Hall_old})를 바탕으로 모터속도(ω_r)를 계산하는 제3단계와; 상기 T_Current와 T_Hall 간의 시간차(ΔT)를 바탕으로 모터 위치를 계산하는 제4단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 제2단계는 홀센서의 신호값이 변하는 시점과 그 다음의 홀센서의 신호값이 변하는 시점 사이에서 PWM 스위칭 듀티를 결정하기 위한 연산이 시작될 때 이루어지는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 CPU의 내부 클럭 카운터값은 제1단계 이전에 인버터 제어기에 포함된 마이콤이 홀센서의 신호 변화에 의하여 트리거되는 이벤트(event)를 발생시키고, 발생된 이벤트에 의거 마이콤내의 특정 메모리에 홀센서의 신호값 변환 지점에서의 시간(T_Hall)를 측정하기 위한 값으로 자동 기록된 것임을 특징으로 한다.

그 밖의 본 발명의 특징부는 하기의 청구범위에 기재된 바와 같다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 홀센서를 이용하여 고속으로 회전하는 모터의 속도를 정확하게 계산할 수 있다.

둘째, 홀센서를 이용하여 모터의 회전자 위치를 정확하게 계산 가능하여, 모터 제어 효율을 향상시킬 수 있다.

셋째, 가격이 저렴한 홀센서를 통해서도 고가의 레졸버 수준의 모터 위치 및 속도 측정 정밀도를 확보하여 원가 절감을 실현할 수 있다.

도 1은 종래의 홀센서를 이용한 모터속도 측정 방법을 나타낸 개념도,
도 2는 속도제어기 및 전류제어기를 포함하는 모터제어기의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법을 위한 구성도,
도 4는 인버터 제어기의 내부 3상 스위칭 회로의 일례를 보여주는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법을 설명하는 개념도,
도 6은 본 발명에 따른 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법을 나타낸 순서도,
도 7 및 도 8은 홀센서 장착 위치 및 모터 위치에 따른 홀센서 신호값 변화의 일례를 나타낸 도면,
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법의 실험예 결과를 기존 방법과 대비하여 나타낸 그래프.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법을 위한 구성도이다.

도 3에서 보듯이, 본 발명에 따른 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법을 위한 구성으로서, 모터에 위치센서로서 장착되는 홀센서와, 홀센서의 신호를 입력받아 모터를 제어하는 인버터 제어기(=모터제어기)와, 홀센서와 삼상 신호선을 매개로 연결되어 홀센서의 신호 변화를 감지하는 인버터 제어기내의 마이콤 등을 포함한다.

상기 인버터 제어기는 도 4에서 보듯이, 3상 출력을 제어하기 위한 3상 스위칭 회로를 가지고, 이 3상 스위칭 회로 내의 스위치 6개(S1-S6)를 수 kHz 에서 수십 kHz까지의 주파수로 PWM 듀티 제어를 하여 모터 출력을 제어하기 위한 전류제어를 실시한다.

또한, 상기 인버터 제어기는 3상 스위칭 회로의 스위칭 주파수에 의하여 결정되는 PWM 듀티의 업데이트 주기(T_PWM)마다 PWM 듀티 결정에 필요한 각종 연산(모터 위치 및 속도 계산, 3상 전류 센싱, 전류 제어, 다음 범 3상 전압출력값 결정, 다음번 PWM 듀티 결정 등)을 수행한다,

이때, 상기 인버터 제어기에 포함된 전류제어기의 정확한 전류 제어를 위하여, 매 PWM 듀티 주기마다 정확한 모터의 위치 및 속도 정보를 알아야만 한다.

여기서, 위와 같은 구성을 기반으로 이루어지는 본 발명의 홀센서를 이용한 모터 위치 검출 및 속도 계산 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 5는 본 발명에 따른 홀센서를 이용한 모터속도 측정 방식을 나타낸 개념도이다.

도 5에 표시된 ③ 및 ④는 다음 단계에서의 PWM 듀티를 결정하기 위한 전류제어기의 연산이 시작되는 시점을 나타내고, ① 및 ② 사이는 홀센서의 신호값이 바뀌는데 소요된 시간(T_{Hall_update})를 나타낸다.

본 발명은 도 5에 표시된 ① 또는 ②와 같이 홀센서의 신호값이 변하는 경우, 마이콤이 홀센서의 신호 변화에 의하여 트리거되는 이벤트(event)를 발생시키고, 발생된 이벤트에 의거 마이콤내의 특정 메모리에 홀센서의 신호값이 변화할 때의 시간 정보 즉, 홀센서의 신호값 변환 지점에서의 시간(T_Hall)를 측정하기 위한 CPU의 내부 클럭 카운터(clock counter)값이 자동으로 기록된다.

이렇게 마이콤의 특정메모리에 홀센서의 신호값이 변화할 때의 시간 정보(T_Hall)를 측정하기 위한 CPU의 내부 클럭 카운터(clock counter)값이 자동으로 기록됨에 따라, 기존과 달리 정확하게 홀센서의 신호값이 변화했을 때의 시간 정보를 알 수 있게 된다.

도 5에 표시된 ④ 시점과 같이 직전 연산 시점 ③ 이후에 홀센서의 신호값이 변한 경우, ④ 시점에서의 시간 정보 즉, PWM 스위칭 듀티를 결정하기 위한 연산이 시작될 때의 시간(T_current)은 CPU의 내부 클럭 카운터값을 읽어들여 확인한다.

상기 ④ 시점 연산시에는 이전의 홀센서 신호값이 변화할 때의 시간 정보(T_Hall)와 그 이전의 홀센서 신호값이 변화할 때의 시간 정보(T_{Hall_old})를 바탕으로 모터의 회전속도를 계산하고, T_Current와 T_Hall 간의 시간차(ΔT)를 바탕으로 ④ 시점에서의 정확한 모터 위치 정보를 계산한다.

참고로, 상기 CPU 클럭 카운터는 CPU 성능 만큼의 시간 분해능을 갖는 되는데, 모터 제어용으로 사용하는 CPU의 경우에는 최소 수 kHz 이상의 성능을 보유하기 때문에 100ns 이상의 분해능으로 시간 계산이 가능하여 수만 rpm 이상으로 회전하는 모터 속도 및 위치 계산도 정확하게 연산하는 것이 가능하다.

여기서, 본 발명의 홀센서를 이용한 모터 위치 검출 및 속도 계산 방법에 대한 일 실시예를 첨부한 도 5 및 도 6을 참조로 설명하면 다음과 같다.

상기와 같이, 마이콤이 홀센서의 신호값 변화에 의하여 트리거되는 이벤트(event)를 발생시키고, 발생된 이벤트에 의거 마이콤내의 특정 메모리에 홀센서의 신호값이 변화할 때의 시간 정보 즉, 홀센서의 신호값 변환 지점에서의 시간(T_Hall)를 측정하기 위한 CPU의 내부 클럭 카운터(clock counter)값이 자동으로 기록된 상태에서, 그 다음의 홀센서 신호값 변화 여부를 판정한다(S101).

예를 들어, 도 5에서 보듯이 ① 시점에서 CPU의 내부 클럭 카운터(clock counter)값이 자동으로 기록된 상태에서 그 다음의 홀센서 신호값 변화 여부를 판정하면, ② 시점이 그 다음의 홀센서 신호값 변화 시점이 된다.

이때, 매 PWM 듀티 주기마다 정확한 모터의 위치 및 속도 정보를 측정할 때, 도 5의 ③ 및 ④ 사이의 PWM 듀티 주기 사이에서 ② 시점과 같은 홀센서 신호 변화 시점이 존재하는 경우, ③ 시점에서의 모터 속도 및 회전자 위치 계산은 ① 시점에서 계산된 것과 동일하고, 홀센서 신호 변화가 있는 시점인 ② 시점 이후의 ④ 시점에서의 모터 속도 및 회전자 위치 계산이 새롭게 이루어져야 한다.

이를 위해, 도 5에 표시된 ④ 시점 이전 ③ 시점 이후에 홀센서의 신호값이 변한 경우, ④ 시점에서의 모터 속도 및 회전자 위치 계산을 위하여 ④ 시점에서의 시간 정보 즉, PWM 스위칭 듀티를 결정하기 위한 연산이 시작될 때의 시간(T_current)을 아래의 수학식 3과 같이 CPU의 내부 클럭 카운터값을 읽어들여 계산하고, 홀센서의 신호값 변환 지점에서의 시간(T_Hall)도 아래의 수학식 4와 같이 CPU의 내부 클럭 카운터값을 읽어들여 계산된다(S102).

위의 수학식 3에서, CPU Clock Counter는 CPU 클럭의 카운터를 나타내고, ΔT_CPU는 CPU Clock conuter가 하나 증가할 때의 시간을 나타낸다.

위의 수학식 4에서, T_{Hall_count}는 상기와 같이 이벤트에 의거 마이콤내의 특정 메모리에 홀센서의 신호값이 변화할 때의 시간 정보로서 자동 저장된 CPU의 내부 클럭 카운터(clock counter)값을 나타내고, ΔT_CPU는 CPU Clock conuter가 하나 증가할 때의 시간을 나타낸다.

다음으로, 홀센서의 신호값이 변화한 후의 특정 시점, 예를 들어 ④ 시점에서의 모터 속도 및 회전자 위치 계산 단계가 순차적으로 진행된다(S103, S104).

상기 모터 속도(ω_r) 계산은 이전의 홀센서 신호값이 변화할 때의 시간 정보(T_Hall)와 그 이전의 홀센서 신호값이 변화할 때의 시간 정보(T_{Hall_old})를 바탕으로 계산된다.

바람직하게는, 홀센서의 신호값이 변하는 시점과 그 다음의 홀센서의 신호값이 변하는 시점 사이에서 PWM 스위칭 듀티를 결정하기 위한 연산이 시작될 때의 시점(예를 들어, 도 5에서 ④ 시점)에서 모터속도가 계산된다.

예를 들어, 도 5에서 보듯이 ④ 시점에서 모터 속도 연산시에는 이전의 홀센서 신호값이 변화할 때의 시간 정보(T_Hall)와 그 이전의 홀센서 신호값이 변화할 때의 시간 정보(T_{Hall_old})를 바탕으로 아래의 수학식 5에 의하여 계산된다.

위의 수학식 5에서, T_{Hall_update}는 이전의 홀센서 신호값이 변화할 때의 시간 (T_Hall)와 그 이전의 홀센서 신호값이 변화할 때의 시간(T_{Hall_old}) 간의 차이 즉, 홀센서의 신호값이 바뀌는데 소요된 시간를 나타내고, N은 모터 극수를 나타낸다.

상기 모터의 회전자 위치(θ) 계산은 T_Current와 T_Hall 간의 시간차(ΔT)를 바탕으로 아래의 수학식 6에 의하여 계산된다.

마찬가지로, 모터의 회전자 위치 계산도 홀센서의 신호값이 변하는 시점과 그 다음의 홀센서의 신호값이 변하는 시점 사이의 PWM 스위칭 듀티가 존재하는 특정 시점(예를 들어, 도 5에서 ④ 시점)에서 계산된다.

위의 수학식 6에서, θ_Hall은 홀센서가 장착된 위치에 의해 결정되는 홀센서 변경되는 부분에서의 위치각을 나타내고, ΔT는 T_Current와 T_Hall 간의 시간차를 나타낸다.

이렇게 모터 속도 및 위치가 계산 종료되면, T_Hall은 T_{Hall_old}로서 저장되고, θ은 θ_Hall로 저장되어(S105), 그 다음 PWM 스위칭 듀티 결정에 필요한 연산시 모터 속도 및 위치 계산에 활용된다.

이때, 홀센서의 신호 변화가 없는 경우 모터 위치 계산은 PWM 주기(T_PWM)에 맞게 계산될 수 있다(S106).

한편, 모터 속도의 변화가 심한 시스템의 경우, 모터속도에 대한 빠른 업데이트가 필요하다.

첨부한 도 7 및 도 8을 참조하면, 일반적으로 홀센서를 이용하여 모터의 위치 및 속도를 계산하는 경우, 3개의 홀센서를 모터에 120°간격으로 설치하기 때문에 3개의 홀센서 신호를 조합하는 경우 60°간격으로 홀센서 신호값 변화를 감지할 수 있다.

이에, 상기한 바와 같은 방식과 동일하게 60°간격으로 홀센서 신호값이 변화할 때마다, 그때의 CPU 클럭 카운터(Clock counter) 정보를 저장하여 모터 속도를 계산하는 경우, 보다 현재 속도에 근접한 속도값 계산이 가능하다.

또한, 홀센서 신호는 로우(low)신호와 하이(high) 신호가 정확하게 180°간격으로 나와야 하지만, 모터 제작상의 오차로 인해 180°±α의 오차를 가질 수 있으므로, 모터 속도 및 위치 계산시에도 오차가 발생할 수 있다.

이에, 모터가 일정한 속도로 운전되어 빠른 속도 업데이트가 필요없는 경우에는 정확한 모터속도 및 위치 계산을 위해서 홀센서 신호가 로우-하이(low-high)로 변화한 시점과 하이-로우(high-low)로 변화한 시점중 한 곳에서만 계속해서 계산을 실시하면 된다.

상기와 같은 본 발명의 홀센서를 이용한 모터속도 및 회전자 위치 계산 방법을 적용한 경우와, 종래기술에서 설명된 홀센서를 이용한 모터속도 및 회전자 위치 계산 방법을 적용한 경우에 대하여 모터의 고속 정속 운전시 속도 제어 정밀도와 고속 정속 운전시 3상 전류를 비교 측정하였는 바, 그 결과는 첨부한 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같다.

도 9에서 보듯이, 본 발명의 속도 측정치가 기존 대비 오차율을 현저히 감소시켜 보다 정밀함을 알 수 있었다.

도 10에서 보듯이, 본 발명의 경우 기존 대비 3상 전류 제어 리플을 90% 이상 감소시킬 수 있음을 알 수 있었다.

Claims

홀센서의 신호값 변화 여부를 판정하는 제1단계와;
홀센서의 신호값 변화가 존재하는 경우, PWM 스위칭 듀티를 결정하기 위한 연산이 시작될 때의 시간(T_current)과, 홀센서의 신호값 변환 지점에서의 시간(T_Hall)을 인버터 제어기에 포함된 CPU의 내부 클럭 카운터값을 읽어들여 계산하는 제2단계와;
이전의 홀센서 신호값이 변화할 때의 시간 정보(T_Hall)와 그 이전의 홀센서 신호값이 변화할 때의 시간 정보(T_{Hall_old})를 바탕으로 모터속도(ω_r)를 계산하는 제3단계와;
상기 T_Current와 T_Hall 간의 시간차(ΔT)를 바탕으로 모터 위치를 계산하는 제4단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2단계는 홀센서의 신호값이 변하는 시점과 그 다음의 홀센서의 신호값이 변하는 시점 사이에서 PWM 스위칭 듀티를 결정하기 위한 연산이 시작될 때 이루어지는 것을 특징으로 하는 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 CPU의 내부 클럭 카운터값은 제1단계 이전에 인버터 제어기에 포함된 마이콤이 홀센서의 신호 변화에 의하여 트리거되는 이벤트(event)를 발생시키고, 발생된 이벤트에 의거 마이콤내의 특정 메모리에 홀센서의 신호값 변환 지점에서의 시간(T_Hall)를 측정하기 위한 값으로 자동 기록된 것임을 특징으로 하는 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2단계에서, PWM 스위칭 듀티를 결정하기 위한 연산이 시작될 때의 시간(T_current)은:
CPU의 내부 클럭 카운터값을 읽어들여
에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법.
위 식에서, CPU Clock Counter는 CPU 클럭의 카운터를 나타내고, ΔT_CPU는 CPU Clock conuter가 하나 증가할 때의 시간을 나타낸다.
청구항 1에 있어서,
상기 제2단계에서, 홀센서의 신호값이 변하는 지점에서의 시간(T_Hall)은:
CPU의 내부 클럭 카운터값을 읽어들여
에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법.
위의 식에서, T_{Hall_count}는 마이콤내의 특정 메모리에 홀센서의 신호값이 변화할 때의 시간 정보로서 자동 저장된 CPU의 내부 클럭 카운터(clock counter)값을 나타내고, ΔT_CPU는 CPU Clock conuter가 하나 증가할 때의 시간을 나타낸다.
청구항 1에 있어서,
상기 제3단계에서, 모터속도(ω_r)는 홀센서의 신호값이 변하는 시점과 그 다음의 홀센서의 신호값이 변하는 시점 사이의 PWM 스위칭 듀티를 결정하기 위한 연산이 이루어지는 타이밍(시점)에서
에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법.
위의 식에서, T_{Hall_update}는 이전의 홀센서 신호값이 변화할 때의 시간 (T_Hall)와 그 이전의 홀센서 신호값이 변화할 때의 시간(T_{Hall_old}) 간의 차이 즉, 홀센서의 신호값이 바뀌는데 소요된 시간를 나타내고, N은 모터 극수를 나타낸다.
청구항 1에 있어서,
상기 제4단계에서, 모터의 회전자 위치는 홀센서의 신호값이 변하는 시점과 그 다음의 홀센서의 신호값이 변하는 시점 사이의 PWM 스위칭 듀티를 결정하기 위한 연산이 이루어지는 타이밍(시점)에서
에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법.
위의 식에서, θ_Hall은 홀센서가 장착된 위치에 의해 결정되는 홀센서 변경되는 부분에서의 위치각을 나타내고, ΔT는 T_Current와 T_Hall 간의 시간차를 나타낸다.