KR101681037B1 - 브러시리스 모터 작동 방법 - Google Patents

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크리슈티안 군젤만
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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

본 발명은 여섯 개의 스위치의 도움으로 인버터에 의해 구동되는 권선을 포함하며, 결함적인 스위치를 확인하기 위하여 확인 유닛이 제공되고, 인버터의 출력부의 전압 측정용 유닛이 제공되며, 상기 스위치를 제어하기 위해 마이크로 제어부가 제공되는 브러시리스 전기 모터의 작동 방법에 관한 것이다. 특히 안전 관련 용례에서, 예를 들어, 전기 모터를 계속 비상 모드로 작동시키거나 즉시 스위치 오프시키기 위하여, 결함적인 스위치의 특성을 매우 신속하게 결정하는 일이 중요하다. 따라서, 본 발명에 의하면, 결함의 추적이 가능하며, 스위치(13, 16)의 결함(F1, F2, F3)의 특성이 결함적인 스위치(11, 12, 14, 15)와 연관되어 있지 않는 권선(V, W)을 구동시키도록 서로 다른 전압(PWM1, PWM2)을 사용하여 결정되는 반면, 결함적인 스위치(13, 16)와 연관되어 있는 권선(U)의 전압 측정이 수행된다.

Description

브러시리스 모터 작동 방법{METHOD FOR OPERATING A BRUSHLESS MOTOR}
본 발명은 브러시리스 전기 모터의 권선 (winding) 이 여섯 개의 스위치의 도움으로 인버터에 의해 구동되고, 결함적인 스위치의 확인을 위해 제공된 확인 유닛과, 인버터 출력부에서의 전압 측정을 위해 제공된 유닛, 그리고 상기 스위치를 제어하기 위해 제공된 마이크로 제어부가 제공되어 있는 브러시리스 전기 모터를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 브러시리스 모터를 구동시키기 위한 인버터는 여섯 개의 스위치를 구비한다. 각각의 스위치는, 결함 발생 후, 원칙적으로 두 가지 상이한 특성, 다시 말해, 개방된 스위치 위치에 차단된 스위치-오프(switch off) 또는 폐쇄된 스위치 위치에 차단된 스위치-온(switch on) 을 나타낼 수 있다. 당 업계에서 스위치-온 결함적인 스위치는 또한, 단락인 것으로 간주한다. 특히, 안전 관련 용례에 있어서는, 전기 모터를 계속 비상(emergency) 모드로 작동시키거나 즉시 이를 스위치 오프 시키기 위하여, 어떤 유형의 결함이 존재하는지를 매우 신속하게 결정하는 일이 중요하다.
종종, 개개의 모터 위상에서의 전류 또는 총 전류를 측정할 수 있는 전류 센서가 사용되고 있다. 전류 센서는 스위치-온 결함적인 스위치와 스위치-오프 결함적인 스위치를 구별할 수 있으며 이에 따라 결함의 유형을 결정할 수 있지만, 이러한 전류 센서는 비용이 높다는 문제가 있다. 대안으로서, 스위치 결함이 발생하면 전기 모터를 항상 스위치 오프 시킬 수 있다. 이 경우, 비상 모드 작동은 불가능하다.
제 DE 11 2004 002 642 T5 호에는 3상 전기 시스템용의 개연성(plausibility) 점검 방법이 개시되어 있다. 결함을 신뢰성 있게 확인하기 위해, 상 전류(phase current)가 측정된다. 상 전류를 서로 혼동하지 않도록, 전류 벡터가 또한 관찰된다. 따라서, 개시된 방법은 전술한 방법을 수행하기 위하여 비교적 값비싼 전류 센서를 필요로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 전류 센서를 사용하지 않고 신속하면서도 저렴한 비용으로 결함의 유형이 결정될 수 있도록 하는 것이다.
전술한 목적은 청구항 1의 특징부에 의해 달성된다. 이 경우, 결함적인 스위치의 영향을 받는 권선의 추적이 이루어지며, 이와 같이 결함적인 스위치와 연관되어 있지 않은 나머지 권선을 구동시키도록 인가되는 상이한 전압을 사용하여 스위치에 발생한 결함의 특성이 결정되고, 상기 결함적인 스위치와 연관되어 있는 권선에서 전압 측정이 수행된다. 결함의 유형에 따라 스위치는 개방된 스위치 위치 또는 폐쇄된 스위치 위치에 차단되어 있다.
여러 유리한 개선 사항들이 종속항으로부터 이해될 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 일 개선 사항으로서, 결함적인 스위치(13, 16)와 연관되어 있는 권선(U)이 전압 측정을 위한 유닛(B)에 연결된다. 본 발명에 따른 방법은,
- 확인 유닛을 사용하여 결함적인 스위치를 확인하는 단계;
- 모든 스위치를 개방하는 단계;
- 상기 결함적인 스위치와 연관되어 있지 않은 권선을 상이한 전압을 이용하여 구동시키는 단계; 그리고
- 상기 결함적인 스위치와 연관되어 있는 권선에 인가되는 전압을 측정 및 평가하는 단계를 포함할 수도 있다.
이 경우, 상기 결함적인 스위치와 연관되어 있지 않은 일 권선에는 통류율(duty ratio)이 1/3=33%인 펄스 폭 변조 전압이 인가되며, 마찬가지로, 상기 결함적인 스위치와 연관되어 있지 않은 다른 하나의 권선에는 통류율이 2/3=66%인 펄스 폭 변조 전압이 인가될 수도 있다.
상기 결함적인 스위치와 연관되어 있는 권선의 펄스 폭 변조 전압의 측정 결과가 33% 내지 66% 범위의 통류율을 나타내는 경우, 상기 스위치는 개방된 스위치 위치에 해당하는 결함적인 것으로 확인된다.
또한, 결함적인 스위치와 연관되어 있는 권선의 펄스 폭 변조 전압의 측정 결과가 100%의 통류율을 나타내는 경우, 상기 스위치는 양의 값의 공급 전압과 관련되는 폐쇄된 스위치 위치에 해당하는 결함적인 것으로 확인된다.
또 다른 유형의 결함의 경우, 결함적인 스위치와 연관되어 있는 권선의 펄스 폭 변조 전압의 측정 결과가 0%의 통류율을 나타내는 경우, 상기 스위치는 음의 값의 공급 전압이 관련되는 폐쇄된 스위치 위치에 해당하는 결함적인 것으로 확인된다.
본 발명에 따른 방법의 특히 유리한 일 개선 사항으로서, 다른 두 개의 권선이 구동되며, 전술한 방법 단계가, 결함이 추적될 때까지 또는 복수 개의 스위치가 결함적인 다중 오류가 확인될 때까지 반복된다. 따라서, 상기 방법 단계는 결함이 추적될 때까지 또는 다중 오류가 확인될 때까지, 서로 다른 권선이 구동되는 방식으로 반복된다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 유리한 개선 사항으로서, 결함적인 스위치가 스위치-온 상태에 차단되어 있는 상황에서 상기 결함적인 스위치가 계획적인 열적 과부하에 의해 개방된다. 대안으로서, 결함적인 스위치가 폐쇄된 스위치 위치에 차단되어 있는 경우, 퓨즈가 끊어질 수도 있다. 전기 모터는 이후 비상 모드로 작동될 수 있다. 원칙적으로, 결함적인 스위치가 스위치-오프 상태에 있는 경우 전기 모터는 비상 모드로 작동될 수 있다.
본 발명이 첨부 도면과 함께 바람직한 일 실시예를 참조하여 이하에 보다 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법이 수행될 수 있는 브러시리스 전기 모터의 권선 및 인버터를 개략적으로 도시한 도면;
도 2는 결함적인 스위치가 스위치 오프되는, 제 1 결함 유형(F1)이 발생한 경우의 도 1의 권선을 개략적으로 도시한 도면;
도 3은 양의 값의 공급 전압과 관련되어 결함적으로 스위치 온 되는 제 2 결함 유형(F2)이 발생한 경우를 도시한, 도 2와 유사한 도면;
도 4는 음의 값의 공급 전압과 관련되어 결함적으로 스위치 온 되는 제 3 결함 유형(F3)이 발생한 경우를 도시한, 도 2와 유사한 도면;
도 5는 본 발명에 따른 방법의 순서도.
도 1에는 권선(U, V, W)이 인버터(2)에 의해 구동되는 브러시리스 전기 모터(1)가 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 구동을 위해, 인버터(2)는 여섯 개의 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)를 구비하며, 도 1에서, 상부 스위치(11, 12, 13)는 양의 값의 공급 전압과 연관되어 있으며, 하부 스위치(14, 15, 16)는 음의 값의 공급 전압과 연관되어 있다. 일 예로서, 스위치(11, 14)는 권선(V)에 적당한 공급 전압을 공급한다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 양의 값의 공급 전압과 연관된 스위치(11, 12, 13)와 음의 값의 공급 전압과 연관된 스위치(14, 15, 16)의 사이에 태핑(tapping) 지점(17, 18, 19)이 마련되어 있으며, 이들 태핑 지점(17, 18, 19)에서 권선(U, V, W)을 가로질러 공급되는 전압이 전압 측정을 위한 유닛(B)으로 공급된다. 상기 전압 측정 유닛(B)으로부터 얻은 측정 결과가 마이크로 제어부(C)로 공급되며, 마이크로 제어부는 한편으로는, 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)를 제어하며 다른 한편으로는, 전압 측정 유닛(B)에 의해 생성된 정보를 평가하는 역할을 한다. 또한, 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)의 확인을 위해 확인 유닛(A)이 제공된다. 마찬가지로, 상기 확인 유닛(A)에 의해 생성된 정보는 평가를 위해 마이크로 제어부(C)로 공급된다.
일 실시예에 있어서, 실제로, 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)는 정밀 트랜지스터 또는 MOSFET(모스 전계 효과 트랜지스터)를 구성하는 반도체 스위치에 의해 형성된다. 확인 유닛(A)은, 실제로, 브리지 구동부(bridge driver)의 형태로 형성되며, 트랜지스터 형태로 형성되는 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)에 전압을 인가하는 한편 트랜지스터의 스위치 위치가 변경되었는지 여부를 점검하는 역할을 한다. 태핑 지점(17, 18, 19)의 전압 측정을 위한 유닛(B)은, 실제로, 전압 분할기(voltage divider)의 형태로 형성되며, 펄스 폭 변조 전압의 통류율(duty ratio)을 결정한다. 이 경우, 통류율은 펄스 기간 대 주기 기간의 비에 해당한다.
원칙적으로, 각각의 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)는 두 개의 서로 다른 유형의 결함을 나타낼 수도 있으며, 다시 말해, 결함 발생 후, 원칙적으로 이하에 설명되고 있는 바와 같은 두 가지 상태 중 하나의 상태, 즉, 개방된 스위치 위치에 차단된 결함적인 스위치-오프 또는 폐쇄된 스위치 위치에 차단된 결함적인 스위치-온을 나타낸다. 당 업계에서 스위치-온 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)는 또한, 단락인 것으로 간주한다.
특히 안전 관련 용례에서는, 전기 모터(1)를 계속 비상 모드로 작동시키거나 즉시 스위치 오프 시키기 위하여, 결함을 매우 신속하게 추적하는 한편 어떤 유형의 결함이 존재하는지를 결정하는 일이 중요하다. 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 "결함적인 스위치-온" 상태에 있는 상황에서, 전기 모터(1)를 비상 모드로 작동시키기 위하여, 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 계획적인 열적 과부하에 의해 개방될 수 있다. 대안으로서, 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 스위치-온 상태에 차단된 경우, 퓨즈(fuse)가 끊어질 수도 있다. 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 "결함적인 스위치-온"을 제외한 다른 결함 상태에 있는 경우에만 비상 작동이 가능할 수도 있으며, 또는 스위치-온 상태에 차단된 스위치에 의해 단락 말소가 이루어질 수도 있다.
도 2에는 스위치(13)의 결함(F1)이 도시되어 있으며 : 스위치(13)는 결함적으로 스위치 오프되어 있으며, 다시 말해, 개방된 스위치 위치에 차단되어 있다. 이러한 결함적인 스위치(13)는 전기 모터(1)의 권선(U)과 연관되어 있다. 결함(F1)을 추적하는 한편 해당 결함의 유형, 즉, 결함적인 스위치-온 인지 또는 결함적인 스위치-오프 인지를 결정하기 위하여, 이하에 설명되는 바와 같은 과정이 수행된다. 우선, 확인 유닛(A)에 의해 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)의 확인이 이루어진다. 그러나, 확인 유닛(A)은 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16) 중 어느 스위치가 결함적인지를 확인할 수 없으며, 따라서, 도 5를 참조하여 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같은 방법이 반복적으로 수행된다.
이후, 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)의 구동이 중단된다. 모든 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 개방되며, 따라서, "스위치-오프" 상태로 변경된다. 이를 위해, 마이크로 제어부(C)는 확인 유닛(A)으로부터 얻은 정보를 평가하여 "스위치-오프" 상태에 필요한 구동 신호를 생성한다. 마이크로 제어부(C)는 결함적인 스위치(13)와 연관되어 있지 않은 두 개의 권선(V, W)에 관한 스위치(11, 12, 14, 15)를 구동시킨다. 이 경우, 권선(V, W)은 각각 통류율이 상이한 펄스 폭 변조 전압에 의해 구동된다. 도 2를 참조하여 설명되고 있는 바와 같이, 권선(V)은 PWM1=1/3=33%의 통류율로 구동되는 반면, 권선(W)은 PWM2=2/3=66%의 통류율로 구동된다.
확인 유닛(A)이 결함을 확인하였는지 여부를 결정하도록 소정 시간이 주어진다. 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 구동 권선(V, W) 중 하나와 연관되어 있는 경우, 확인 유닛(A)은 다시 한번 결함을 확인하게 되며 이에 따라 해당 권선의 구동을 종료하게 된다. 이러한 상황에서, 결함이 없는 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)와 연관되어 있는 총 세 개의 권선(U, V, W) 중 두 개의 권선을 찾기 위하여 두 개의 서로 다른 권선(U, V, W)이 구동되는 방식으로 전술한 방법이 다시 시작된다.
전압 측정을 위한 유닛(B)에 의해 현재 비구동 상태인 권선(U)을 통해 인가되는 펄스 폭 변조 전압의 통류율이 측정되며, 마이크로 제어부(C)에 의해 상기 측정 결과의 평가가 이루어진다. 권선(U)을 통과하는 전압의 결정된 값이 PWM1=33% 내지 PWM2=66%의 범위에 있는 경우, 이것은 결함적인 스위치(13)가 결함적으로 스위치 오프 되어 있으며 비구동 상태의 권선(U)과 연관되어 있음을 나타낸다.
도 3에는 다른 유형의 결함이 개략적으로 도시되어 있으며 : 결함(F2)의 경우, 스위치(13)(선택적으로 스위치(11) 또는 스위치(12))가 양의 공급 전압과 관련하여 결함적인 온 상태로 전환된다. 따라서, 양의 값의 공급 전압과 연관되는 스위치(13)는 이러한 유형의 결함(F2)의 폐쇄된 스위치 위치에 차단되어 있다. 다시 한번, 모든 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 개방된 후, 결함적인 스위치(13)와 연관되어 있지 않은 두 개의 권선(V, W)이 구동된다. 권선(V)은 PWM1=33%의 통류율을 갖는 펄스 폭 변조 전압으로 다시 한번 구동되는 반면, 권선(W)은 PWM2=66%의 통류율을 갖는 펄스 폭 변조 전압으로 구동된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 유닛(B)은 권선(U)을 통과하는 100%의 통류율의 전압을 측정하게 된다. 따라서, 이러한 측정 결과로부터, 양의 값의 공급 전압과 관련된 스위치-온 결함적인 스위치(13)가 비구동 상태의 권선(U)과 연관되어 있음을 확인할 수 있다.
도 4에는 제 3 결함 유형(F3)이 개략적으로 도시되어 있다. 제 3 결함 유형(F3)은 음의 값의 공급 전압과 관련되는 스위치-온 결함적인 스위치(16)(선택적으로, 스위치(14) 또는 스위치(15))에 해당한다. 다시 말해, 스위치(16)는 폐쇄된 스위치 위치에 차단되어 있으며 음의 값의 공급 전압과 관련된다. 다시 한번, 결함적인 스위치(16)와 연관이 없는 두 개의 권선(V, W)에 서로 다른 전압이 인가되며, 보다 구체적으로 설명하자면, PWM1=33%의 통류율을 갖는 펄스 폭 변조 전압이 권선(V)에 인가되며 PWM2=66%의 통류율을 갖는 펄스 폭 변조 전압이 권선(W)에 인가된다. 권선(U)의 경우, 도 1의 탭(tap)(19)에서 측정한 전압 측정 결과는 PWMmeas=0%를 나타낸다. 다시 말해, PWMmeas=0%의 측정 결과로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 음의 값의 공급 전압과 관련되는 스위치-온 결함적인 스위치(16)는 비구동 상태의 권선(U)과 연관되어 있다.
전술한 바와 같이, 초기에는 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)와 연관되어 있는 권선(U, V, W)을 알 수 없으며 결과적으로 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)와 연관되어 있지 않은 두 개의 권선(U, V, W)을 직접 구동시키는 일이 불가능하기 때문에, 전술한 방법은 반복 수행된다. 따라서, 초기에는, 세 개의 권선(U, V, W) 중 두 개의 권선이 구동되며, 확인 유닛이 다시 한번 결함을 확인하면 상기 방법이 종료되고, 상기 방법이 재시작되는 경우 세 개의 권선(U, V, W) 중 다른 두 개의 권선이 구동된다. 이러한 반복 과정은 도 5의 순서도를 참조하여 이하에 보다 상세히 설명되어 있다. 초기에, 오류 발생 횟수 계수기(Z)는 제로 값에 설정되어 있다. 오류 발생 횟수 계수기(Z)의 값은 확인 유닛(A)이 결함을 확인할 때마다 "1"의 양만큼 증가한다. 도 5의 순서도는 확인 유닛(A)이 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16) 중 하나의 결함을 확인하는 것을 전제로 하고 있다. 방법 단계(21)에서 오류 발생 횟수 계수기는 1의 값만큼 증가되어 있다(Z=Z+1).
방법 단계(22)에서, 모든 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 개방되며, 따라서, 개방된 스위치 위치에 유지되어 있다. 이후, 방법 단계(23)에서 점검 과정이 수행되며, 오류 발생 횟수 계수기(Z)의 값에 기초하여 판별이 이루어진다. 본 실시예에서, 오류 발생 횟수 계수기의 값은 Z=1이며, 권선(V)에는 통류율이 PWM1=33%인 펄스 폭 변조 전압이 인가되고 권선(W)에는 통류율이 PWM2=66%인 펄스 폭 변조 전압이 인가된다(방법 단계(24)). 이후 권선(U)을 통과하는 전압이 측정된다. 방법 단계(25)에서는 확인 유닛(A)가 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)를 확인하였는지 여부가 점검된다. 이는, 구동 권선(V, W) 중 하나와 연관되어 있는 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)를 나타낼 수 있다. 확인 유닛(A)이 결함을 확인하면 방법이 종료되며, 오류 발생 횟수 계수기의 값이 방법 단계(21)에 1을 더한 값만큼 증가한다. 확인 유닛(A)이 결함을 확인하지 못한 경우, 이것은 결함적인 스위치(13, 16)가 비구동 상태의 권선(U)과 연관되어 있음을 의미한다. 방법 단계(26)에서, 권선(U)을 통과하는 전압(PWMmeas)이 측정되며 도 2 내지 도 4에 설명된 각각의 경우에 대한 판별이 이루어진다 : 다시 말해, 권선(U)을 통과하는 전압의 통류율이 PWMmeas=0%이면, 음의 값의 공급 전압과 관련되는 스위치-온 결함적인 스위치(16)가 권선(U)과 연관되어 있는 것으로 확인할 수 있다. 상기 결함은 도 4를 참조하여 전술한 바와 같은 결함(F3)에 해당한다. 반대로, 측정 결과가 PWMmeas=100%이면, 방법 단계(28)에서 양의 값의 공급 전압과 관련되는 스위치-온 결함적인 스위치(13)가 권선(U)과 연관되어 있는 것으로 확인할 수 있다. 상기 결함은 경우는 도 3을 참조하여 전술한 바와 같은 결함(F2)에 해당한다. 양 경우에, 결함적인 스위치(13, 16)는 계획적인 열적 과부하의 영향으로 개방될 수 있으며, 또는 도시하지는 않았지만 퓨즈가 끊어질 수도 있다. 이후, 전기 모터는 방법 단계(30)에 제공된 바와 같은 비상 모드로 작동된다.
전술한 바와 대조적으로, 측정 결과가 33% < PWMmeas < 66%이면, 다시 말해, 33% 내지 66%의 범위의 측정 결과가 결정되면, 이것은 스위치-오프 결함적인 스위치(13, 16)가 권선(U)과 연관되어 있음을 의미한다. 상기 결함은 도 2를 참조하여 전술한 바와 같은 결함(F1)에 해당한다. 전술한 바와 같이, 이 경우 전기 모터(1)는 비상 모드로 작동될 수 있다.
확인 유닛(A)이 방법 단계(25)에서 결함을 확인하였다면, 이러한 결함은 구동된 권선(V, W)과 연관되어 있는 스위치(11, 12, 14, 15)의 결함이 분명하다. 따라서, 방법 단계(21)에서 오류 발생 횟수 계수기(Z)의 값이 1만큼 증가되며, 방법 단계(22)에서 모든 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 개방된다. 방법 단계(31)까지의 오류 발생 횟수 계수기의 점검 값은 Z=2이다. 상기 방법 단계(31)에서, PWM1=33%의 통류율을 갖는 펄스 폭 변조 전압이 권선(U)에 인가되며, PWM2=66%의 통류율을 갖는 펄스 폭 변조 전압이 권선(W)에 인가된다. 이후, 권선(V)을 통과하는 전압이 측정된다. 방법 단계(32)에서는 확인 유닛(A)이 결함을 확인하였는지 여부가 점검된다. 결함을 확인하지 못하였다면, 방법 단계(33)에서 권선(V)을 통과하는 전압이 측정되고, 측정 결과가 PWMmeas=0%이면, 결함(F3)이 확인되며, 다시 말해, 음의 값의 공급 전압과 관련되는 스위치-온 결함적인 스위치(14)가 권선(V)과 연관되어 있는 것으로 확인할 수 있다(방법 단계(34)). 방법 단계(35)에서의 측정 결과가 PWMmeas=100%이면, 결함(F2)이 확인되며, 다시 말해, 양의 값의 공급 전압과 관련되는 스위치-온 결함적인 스위치(11)가 권선(V)과 연관되어 있는 것으로 확인할 수 있다. 또한, 33% 내지 66%의 범위의 측정 결과(PWMmeas)가 결정되면, 결함(F1)이 확인되며, 다시 말해, 스위치-오프 결함적인 스위치(11, 14)가 권선(V)과 연관되어 있음을 의미한다(방법 단계(36)). 이 경우, 무엇보다도 스위치-온 결함 스위치가 개방된 후에야 전술한 두 가지 상황 하에서, 전기 모터(1)의 비상 작동이 방법 단계(37)에서 시작될 수 있다.
방법 단계(32)에서 또 다른 결함이 확인되었다면, 방법은 방법 단계(21)로 되돌아가며 오류 발생 횟수 계수기(Z)의 값은 "1"만큼 증가한다. 방법이 방법 단계(21)로 되돌아가는 이유는, 확인 유닛(A)이 구동 권선(U, W)과 연관되어 있는 스위치(12, 13, 15, 16)의 결함을 확인하였기 때문이다. 결과적으로, 오류 발생 횟수 계수기의 값은 이제 Z=3이 되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 방법이 반복 수행된다. 결함적인 스위치(12, 15)가 권선(W)과 연관되어 있으며 또한, 나머지 권선(U, V)이 구동되고 있는 상태에서 권선(W)이 세 개의 권선(U, V, W) 중 전압 측정이 아직 수행되지 않은 마지막 권선이므로, 권선(U)과 권선(V)이 현재 구동 권선이라는 점이 유일한 차이이다.
또한, 확인 유닛(A)이 스위치 결함을 확인하는 경우, 복수 개의 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)에서 결함이 발생하는 다중 오류가 존재하는 경우에 해당할 수도 있다. 이 경우, 방법은 방법 단계(21)로 되돌아가며, 오류 발생 횟수 계수기는 "1"의 값만큼 증가한다. 따라서, 오류 발생 횟수 계수기의 값은 Z=4가 된다. 이러한 오류 발생 횟수 계수기 값(Z)은, 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16) 중 하나가 결함적인 것이 아니라, 복수 개의 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 결함이 있음을 나타낸다. 이러한 다중 오류가 존재하는 경우, 전기 모터(1)는 스위치 오프된다.
전술한 방법의 장점으로서, 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 결함적으로 스위치 온 된 것이 아니라면, 또는 전기 모터(1)가 스위치 오프될 수 있다면, 또는 결함적으로 스위치 온 된 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)의 비활성화가 계획적인 열적 과부하의 영향으로 또는 퓨즈를 끊는 방식으로 초기화될 수 있다면, 결함(F1, F2, F3)의 추적 및 확인 후, 필요하다면 전기 모터(1)의 비상 작동이 시작될 수 있다. 이러한 비상 작동의 시작은 또한, 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 양의 또는 음의 값의 전압 공급원과 연관되어 있는지 여부에 관한 정보를 필요로 한다. 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)의 비활성화 이후, 마찬가지로, 전기 모터(1)의 비상 작동이 시작될 수 있다.
전술한 방법은 특히, 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)의 추적 및 확인을 위해 전류 센서를 필요로 하지 않으며, 따라서 비용을 절감할 수 있다는 점이 차별화되어 있다. 또 다른 장점으로서, 오류 발생 시에 전기 모터(1)의 비상 작동이 가능하며, 이에 따라, 전기 모터(1)의 유용성이 증가하여, 전자기계적 조향과 같은 안전이 중요한 용례에 유리하다. 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)의 확인이 비교적 신속하게 이루어질 수 있어, 안전이 중요한 용례에서 충분히 빠른 반응 속도를 확보할 수 있다.

Claims (12)

  1. 브러시리스 전기 모터의 권선 (U, V, W) 이 여섯 개의 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)의 도움으로 인버터(2)에 의해 구동되고, 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)를 확인하기 위하여 확인 유닛(A)이 제공되고, 인버터(2)의 출력부(17, 18, 19)에서의 전압 측정을 위한 유닛(B)이 제공되며, 상기 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)를 제어하기 위해 마이크로 제어부(C)가 제공되는 브러시리스 전기 모터(1)의 작동 방법에 있어서,
    결함(F1, F2, F3)에 의해 영향을 받는 권선(U, V, W)의 추적이 이루어지며, 스위치(13, 16)의 결함(F1, F2, F3)의 특성은 결함적인 스위치(11, 12, 14, 15)와 연관되어 있지 않은 권선(V, W)을 구동시키도록 서로 다른 전압(PWM1, PWM2)을 사용하여 결정되는 반면, 결함적인 스위치(13, 16)와 연관되어 있는 권선(U)의 전압 측정이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 결함적인 스위치(13, 16)와 연관되어 있는 권선(U)은 전압 측정 유닛(B)에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 결함(F1, F2, F3)의 특성은 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 개방된 또는 폐쇄된 스위치 위치에서 상기 마이크로 제어부(C)로부터 차단되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 확인 유닛(A)에 의해 결함적인 스위치(13, 16)를 확인하는 단계;
    - 모든 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)를 개방하는 단계;
    - 상기 결함적인 스위치(13, 16)와 연관되어 있지 않은 권선(V, W)을 서로 다른 전압(PWM1, PWM2)으로 구동시키는 단계; 그리고
    - 상기 결함적인 스위치(13, 16)와 연관되어 있는 권선(U)에 인가되는 전압을 측정 및 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 결함적인 스위치(13, 16)와 연관되어 있지 않은 권선(V)에는 통류율이 1/3=33%인 펄스 폭 변조 전압(PWM1)이 인가되며, 마찬가지로 상기 결함적인 스위치(13, 16)와 연관되어 있지 않은 나머지 권선(W)에는 통류율이 2/3=66%인 펄스 폭 변조 전압(PWM2)이 인가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 결함적인 스위치(13, 16)와 연관되어 있는 권선(U)의 펄스 폭 변조 전압의 측정 결과(PWMmeas)가 33% 내지 66% 범위의 통류율을 나타내는 경우, 상기 스위치(13, 16)는 개방된 스위치 위치의 결함을 나타내는 것으로 확인되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 결함적인 스위치(13, 16)와 연관되어 있는 권선(U)의 펄스 폭 변조 전압의 측정 결과(PWMmeas)가 100%의 통류율을 나타내는 경우, 상기 스위치(13, 16)는 양의 값의 공급 전압과 관련되는 폐쇄 스위치 위치의 결함을 나타내는 것으로 확인되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 결함적인 스위치(13, 16)와 연관되어 있는 권선(U)의 펄스 폭 변조 전압의 측정 결과(PWMmeas)가 0%의 통류율을 나타내는 경우, 상기 스위치(13, 16)는 음의 값의 공급 전압과 관련되는 폐쇄 스위치 위치의 결함을 나타내는 것으로 확인되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 결함(F1, F2, F3)이 추적될 때까지 또는 복수 개의 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 결함적인 다중 오류가 확인될 때까지, 서로 다른 권선(U, V, W)이 구동되는 방식으로 상기 모든 방법 단계가 반복되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 상기 마이크로 제어부(C)로부터 스위치-온 상태에 차단되어 있는 상황에서 상기 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 계획적인 열적 과부하에 의해 개방되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결함적인 스위치(11, 12, 13, 14, 15, 16)가 폐쇄 스위치 위치에 상기 마이크로 제어부(C)로부터 차단되어 있는 경우, 퓨즈가 끊어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 모터(1)가 스위치 오프되거나, 비상 모드로 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
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