KR101758836B1 - 모터 구동 시스템의 제어 장치 및 방법 - Google Patents

모터 구동 시스템의 제어 장치 및 방법 Download PDF

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콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 모터 구동 시스템의 제어장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 모터구동 시스템의 제어장치 및 방법은, 다수의 고정자 권선이 소정 위상 차로 설치된 모터에서 해당 고정자 권선의 전류를 흐름을 단속하기 위한 PWM 신호 패턴과 상기 PWM 신호 패턴에 따라 해당 고정자 권선에서 생성된 전자기력을 감지하는 홀 센서의 로터 위치 정보가 수신된 후 로터 회전 속도 및 상기 고정자 권선의 위상 차에 대한 시간의 비로 설정된 소정 시간 동안 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선의 전류 흐름을 단속하기 위한 기 정의된 PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 공급함에 따라, 홀 센서의 수를 줄일 수 있어 제품에 대한 경박 단소화가 가능하고 제조 공정 및 제조 원가를 절감할 수 있는 효과를 얻는다.

Description

모터 구동 시스템의 제어 장치 및 방법{CONTROLING APPARATUS AND METHOD FOR MOTOR-DRIVE SYSTEM}
본 발명은 모터구동 시스템 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로터의 위치 정보를 생성하기 위한 홀 센서의 수를 줄일 수 있도록 한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적인 모터 구동 시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 홀센서(16)가 장착된 스테이터(12)와, 이 스테이터(12)를 회전하게 되는 로터(14)로 구성되며, 홀센서(16)는 로터(14)의 회전 시 위치 신호를 검출한다.
여기서, 상기 홀센서 도체나 반도체에 전류를 흘리고, 여기에 수직방향의 자계를 주면 전류와 자계의 수직방향에 전위차가 생기는 현상(홀효과)을 이용하여 입력단자간에 전류를 흘리고 전류에 직각방향으로 센서면에 자계를 가하면 전류와 자계 모두에 직각인 방향으로 자계와 제어전류의 곱에 비례하는 홀 전압이 발생되는 원리를 이용한 것이다.
그리고, 상기 인버터(40)는 외부로부터 공급되는 DC전원을 임의의 가변 주파수를 가진 펄스 형태의 3상 교류전원(U,V, W)으로 바꾸어 모터(10)에 공급하는 것으로, 6개의 스위칭소자(Q1~Q6)와 다이오드로 구성된 통상의 스위칭회로이다.
한편, 상기 제어부(50)는 상기 홀 센서(16)를 통해 검출된 모터(10)의 로터위치정보를 입력받아 인버터(40)에 공급되는 PWM신호의 패턴을 제어하는 마이컴으로서, 로터(14)의 회전 시 홀센서(16)에서 검출된 위치신호(S1,S2,S3)를 받아서 스테이터(12) 고정자 권선의 전원을 스위칭하기 위한 스위칭소자(IPM; Q1~Q6)에 PWM신호를 발생시킨다.
3상 모터를 제어하는 인버터에 구비된 스위칭 소자 중 1개의 스위칭 소자를 온 상태로 제어하고, 서로 대응하는 스위칭 소자는 반대되는 스위칭 상태가 되도록 제어한다.
이러한 스테이터(12) 고정자 권선 수가 다수 개로 구비되는 다 상의 모터에 있어 홀 센서(16)의 수는 스테이터 고정자 권선의 수와 일치하도록 구비되므로, 다수의 홀 센서(16)로 인한 제조 공정 및 제조 원가가 증가되고, 모터의 경박 단소화가 어려웠다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 다수의 고정자 권선이 소정 위상 차로 설치된 모터에서 해당 고정자 권선의 전류를 흐름을 단속하기 위한 PWM 신호 패턴과 상기 PWM 신호 패턴에 따라 해당 고정자 권선에서 생성된 전자기력을 감지하는 홀 센서의 로터 위치 정보가 수신된 후 로터 회전 속도 및 상기 고정자 권선의 위상 차에 대한 시간의 비로 설정된 소정 시간 동안 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선의 전류 흐름을 단속하기 위한 기 정의된 PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 공급함에 따라, 홀 센서의 수를 줄일 수 있어 제품에 대한 경박 단소화가 가능하고 제조 공정 및 제조 원가를 절감할 수 있도록 한 모터 구동 시스템의 제어 장치 및 방법을 제공하고자 함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 모터 구동 시스템의 제어 장치는,
로터 및 스테이터로 구비되는 모터와,
스테이터의 소정 위치에 설치되는 홀 센서로부터 공급되는 로터 위치 정보와 모터의 소정 위치에 설치되는 로터 회전 속도를 감지하는 속도 센서의 회전 속도를 제공받아 다수의 스위칭 소자로 구비되는 인버터의 해당 스위치 소자로 PWM 신호 패턴을 생성하여 전송하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는,
로터 회전 속도 및 상기 고정자 권선의 위상 차에 대한 시간의 비로 설정된 소정 시간 동안 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선의 전류 흐름을 단속하기 위한 기 정의된 PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 공급하는 구비되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 스테이터는
기 정의된 소정 각도의 위상 차를 가지는 다수 개(n) 고정자 권선으로 구비되는 것이 바람직하다 할 것이다.
상기 홀 센서는,
상기 다수의 고정자 권선의 전류의 흐름에 따라 생성된 전자기력을 토대로 다수의 로터 위치 정보를 출력하되, 상기 스테이트의 고정자 권선의 수 보다 적은 수로 구비되는 것이 바람직하다 할 것이다.
상기 장치는,
120도 위상 차를 가지는 다수의 고정자 권선와 상기 다수의 고정자 권선 중 N-1(N: 정수) 고정자 권선의 전류 흐름을 감지하여 로터 위치 정보를 출력하는 홀 센서로 구비되는 모터를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 다수의 고정자 권선 중 하나의 고정자 권선에 전류를 공급하기 위한 제1 PWM 신호 패턴에 의해 전류가 흐르는 해당 고정자 권선에 대응되는 홀 센서로부터 공급된 위치 정보를 수신하는 제공된 위치 정보 수신 모듈과,
상기 위치 정보 수신 모듈을 통해 로터 위치 정보를 수신된 후 모터의 회전 속도로부터 도출된 소정 시간을 카운팅하는 타이머 구동 모듈과,
상기 타이머의 소정 시간 동안 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선에 전류의 흐름을 단속하는 기 정의된 제2 PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 제공하는 제2 PWM 신호 패턴 출력 모듈과,
상기 타이머 구동 모듈의 소정 시간 경과 후 기 정의된 고정자 권선에 전류를 흐르게 하기 위해, 기 정의된 제3 PWM 신호 패턴을 출력한 후 홀 센서로부터 공급되는 위치 정보를 수신하는 제3 PWM 신호 패턴 출력 모듈을 포함하는 것이 바람직하다 할 것이다.
여기서, 상기 타이머의 구동 시간은,
상기 다수의 고정자 권선의 위상 차로부터 도출된 단위 고정자 권선의 회전 시간 대 상기 회전 속도의 비로 설정되는 것이 바람직하다 할 것이다.
상기 타이머 구동 시간은,
120도 위상 차로 고정자 권선이 설치된 3상 모터의 경우 10 대 상기 회전 속도의 비로 설정되는 것이 바람직하다 할 것이다.
여기서, 상기 제1 PWM 신호 패턴은,
상기 스테이터의 제1 고정자 권선(A)을 오픈 상태로 구동하고, 제2 고정자 권선(B)을 로우 상태로 구동하며, 제3 고정자 권선(C)을 PWM 신호에 의해 전원을 제공하도록 생성되는 것이 바람직하다 할 것이다.
상기 제2 PWM 신호 패턴은,
상기 스테이터의 제1 고정자 권선(A)을 PWM 신호에 의해 전원을 제공하고, 상기 제2 고정자 권선(B)을 로우 상태로 구동하며, 상기 제3 고정자 권선(C)를 오픈 상태로 구동하도록 생성되는 것이 바람직하다 할 것이다.
상기 제3PWM 신호 패턴은,
상기 스테이터의 제1 고정차 권선을 PWM 신호에 의해 전원이 제공하고, 제2 고정자 권선을 오픈 상태로 구동하며, 상기 제3 고정자 권선(C)를 오픈 상태로 구동하도록 생성되는 것이 바람직하다 할 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 모터 구동 시스템의 제어 방법은,
제어부에서 다수의 PWM 신호 패턴 중 하나의 제1 PWM 신호 패턴에 의해 전류가 흐르는 해당 고정자 권선에서 생성된 전자기력을 감지하는 홀 센서로부터 공급된 로터 위치 정보를 수신하는 단계;
상기 로터 위치 정보를 수신한 후 모터의 회전 속도로부터 도출된 소정 시간을 카운팅하는 단계;
상기 소정 시간이 경과되지 아니한 경우 해당 고정자 권선으로부터 전자기력을 감지하는 홀 센서가 장착되지 아니한 해당 고정자 권선의 전류 흐름을 단속하기 위해 기 정의된 제2 PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 제공하는 PWM 신호 패턴 출력 단계;
상기 소정 시간 경과 후 해당 고정자 권선의 전류 흐름을 단속하기 위한 기 정의된 제3 PWM 신호 패턴을 상기 인버터에 제공하고 상기 해당 고정자 권선에서 생성된 전자기력을 감지하는 홀 센서로부터 감지된 로터 위치 정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 타이머의 구동 시간은,
상기 다수의 고정자 권선의 위상 차로부터 도출된 단위 고정자 권선의 회전 시간 대 상기 회전 속도의 비로 설정되는 것이 바람직하다 할 것이다.
상기 홀 센서는,
다수의 고정자 권선의 전류의 흐름에 따라 생성된 전자기력을 토대로 다수의 로터 위치 정보를 출력하되, 상기 고정자 권선의 수 보다 적은 수로 구비되는 것이 바람직하다 할 것이다.
여기서, 상기 제1 PWM 신호 패턴은,
상기 스테이터의 제1 고정자 권선(A)을 오픈 상태로 구동하고, 제2 고정자 권선(B)을 로우 상태로 구동하며, 제3 고정자 권선(C)을 PWM 신호에 의해 전원을 제공하도록 생성되는 것이 바람직하다 할 것이다.
상기 제2 PWM 신호 패턴은,
상기 스테이터의 제1 고정자 권선(A)을 PWM 신호에 의해 전원을 제공하고, 상기 제2 고정자 권선(B)을 로우 상태로 구동하며, 상기 제3 고정자 권선(C)를 오픈 상태로 구동하도록 생성되는 것이 바람직하다 할 것이다.
상기 제3PWM 신호 패턴은,
상기 스테이터의 제1 고정차 권선을 PWM 신호에 의해 전원이 제공하고, 제2 고정자 권선을 오픈 상태로 구동하며, 상기 제3 고정자 권선(C)를 오픈 상태로 구동하도록 생성되는 것이 바람직하다 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 모터 구동 시스템의 제어 장치기존의 및 방법에 의하면, 다수의 고정자 권선이 소정 위상 차로 설치된 모터에서 해당 고정자 권선의 전류를 흐름을 단속하기 위한 PWM 신호 패턴과 상기 PWM 신호 패턴에 따라 해당 고정자 권선에서 생성된 전자기력을 감지하는 홀 센서의 로터 위치 정보가 수신된 후 로터 회전 속도 및 상기 고정자 권선의 위상 차에 대한 시간의 비로 설정된 소정 시간 동안 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선의 전류 흐름을 단속하기 위한 기 정의된 PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 공급함에 따라, 홀 센서의 수를 줄일 수 있어 제품에 대한 경박 단소화가 가능하고 제조 공정 및 제조 원가를 절감할 수 있도록 한 효과를 얻는다.
도 1은 일반적인 모터 구동 시스템의 구성을 보인 도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모터의 구성을 상세하게 보인 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모터 구동 시스템의 제어 장치의 구성을 보인 도이다.
도 4는 도 3의 제어부의 구성을 상세하게 보인 도이다.
도 5는 본 발명에 의한 모터 구동 시스템의 제어 과정을 보인 흐름도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. 또한, 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일부호 및 동일명칭을 병기한다. 본 발명은 120도 위상 차로 설치된 스테이터의 고정자 권선과 2개의 홀 센서가 장착된 3 상의 모터를 일 예로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 시스템의 제어 장치의 구성을 보인 도이고, 도 4는 도 3에 도시된 제어부의 구성을 상세하게 보인 도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 모터 구동 시스템의 제어 장치는, 120도 위상 차로 설치되는 고정자 권선(A,B,C)과 2개의 홀 센서가 설치되는 3상 모터에 있어, 상기 PWM 신호 패턴과 상기 PWM 신호 패턴에 의해 생성된 전자기력을 감지하는 로터 위치 정보가 수신될 때 로터의 회전 속도와 스테이터 고정자 권선의 위상 차로부터 생성된 시간의 비로 설정된 소정 시간 동안 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선(B)로 공급하도록 구비되며, 이러한 장치는, 모터(10), 제어부(30), 및 인터버(50)를 포함한다.
그리고, 상기 모터(10)는 통상적인 로터(14) 및 스테이터(12)로 구비되며, 상기 스테이터(12)는 고정자 권선이 각각 3개씩 전기적으로 120도 위상 차를 가지고 고정자 권선의 전류 흐름에 따라 회전 자계를 발생할 수 있으며, 스테이터에 고정되는 홀 센서(16)는 2개로 구비되어 3개의 고정자 권선 중 2개의 고정자 권선으로부터 생성된 전자기력을 통해 회전하는 로터의 위치를 검출하며, 로터는 스테이터의 내부 또는 외부를 회전하며 보통 2극의 영구자석은 스테이터(12)의 3개 고정자 권선에 대응되게 설치된다.
또한, 상기 모터(10)는 로터의 회전 속도(V1)(V2)를 감지하는 2개의 속도 센서를 더 포함한다.
상기 제어부(30)는 상기 로터(14)의 회전 위치를 검출하는 홀 센서로부터 제공되는 로터 위치 정보를 토대로 상기 스위칭 소자를 온/오프를 단속하게 위한 PWM 신호 패턴을 생성하고 생성된 PWM 신호 패턴은 인터버(50)의 해당 스위칭 소자(Q1-Q6)로 제공되도록 구비된다. 즉, 상기 인버터(50)는 모터(10)를 제어하는 역할을 수행한다.
상기 제어부(30)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 고정자 권선 중 하나의 고정자 권선에 전류를 공급하기 위한 제1 PWM 신호 패턴에 의해 전류가 흐르는 해당 고정자 권선에 대응되는 홀 센서로부터 공급된 위치 정보를 수신하는 제공된 위치 정보 수신 모듈(31)과, 상기 위치 정보 수신 모듈을 통해 로터 위치 정보를 수신된 후 모터의 회전 속도로부터 도출된 소정 시간을 카운팅하는 타이머 구동 모듈(33)과, 상기 타이머의 소정 시간 동안 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선에 전류의 흐름을 단속하는 기 정의된 제2 PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 제공하는 제2 PWM 신호 패턴 출력 모듈(35)과, 상기 타이머 구동 모듈의 소정 시간 경과 후 기 정의된 고정자 권선에 전류를 흐르게 하기 위해, 기 정의된 제3 PWM 신호 패턴을 출력한 후 홀 센서로부터 공급되는 위치 정보를 수신하는 제3 PWM 신호 패턴 출력 모듈(37)을 포함한다.
여기서, 상기 제어부(30)는, 오픈 상태의 제1 고정자 권선(A)과 로우 상태의 제2 고정자 권선(B)과 PWM 신호에 의해 전원이 제공되는 제3 고정자 권선(C)를 가지는 모터(10)가 구동되도록 제1 PWM 신호 패턴을 출력하는 경우 상기 제1 PWM 신호 패턴에 따라 제1 홀 센서(16)로부터 공급되는 로터 위치 정보를 수신한다.
그리고, 이어 상기 제어부(30)는 PWM 신호에 의해 전원이 제공되는 제1 고정자 권선(A)과, 로우 상태의 제2 고정자 권선(B)과, 오픈 상태의 제3 고정자 권선(C)를 가지는 모터(10)가 구동하기 위한 제2 PWM 신호 패턴을 기 정의된 소정 시간 동안 인버터(50)로 제공한 후 소정 시간이 경과되면 미리 정해진 제3 PWM 신호 패턴을 인버터(50)에 제공하도록 구비된다.
여기서, 상기 제2 PWM 신호 패턴은, 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선을 구동하도록 설정된다.
상기 소정 시간은, 상기 다수의 고정자 권선의 위상 차로부터 도출된 단위 고정자 권선의 회전 시간(10초) 대 상기 회전 속도의 비로 설정된다.
여기서, 제3 PWM 신호 패턴은, PWM 신호에 의해 전원이 제공되는 제1 고정자 권선(A)와 오픈 상태의 제2 고정자 권선(B)과 로우 상태의 제3 고정자 권선(C)을 가지는 모터를 구동한다.
이때 상기 제어부(30)는 상기 제3 PWM 신호 패턴에 따라 제2 고정자 권선(B)홀 센서(16)로부터 공급되는 로터 위치 정보를 수신한다.
상기 인버터(50)는 6개의 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6)가 구성되고, 각 제어신호에 따라 온/오프가 수행된다. 즉 모터(10)의 권선에 원하는 전압을 인가하기 위해서는 모터(10)의 회전자의 위치에 따라 다르게 발생하는 홀 센서 신호를 입력 받아 상기 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6)의 스위칭 상태를 제어하게 된다.
도면을 참조하면, 스위칭 소자(Q1과 Q4), 스위칭 소자(Q3 과 Q6), 스위칭 소자(Q5 와 Q2)가 각각 직렬 연결되고, 그 각각은 병렬 구성되고 있다. 여기서, 상기 스위칭 소자(Q1), 스위칭 소자(Q3), 스위칭 소자(Q5)는 상기 모터(10)의 전단에 위치하고, 상기 스위칭 소자(Q2), 스위칭 소자(Q4), 스위칭 소자(Q6)는 상기 모터(10)의 후단에 위치한다.
그리고, 스위칭 소자(Q1과 Q4), 스위칭 소자(Q3 과 Q6), 스위칭 소자(Q5 와 Q2) 사이에는 모터(10)의 고정자 권선(A,B,C)이 연결된다.
따라서, 인버터(50)는 제어부(30)에서 공급되는 PWM신호 패턴에 따라 스테이터(12)와 로터(14) 사이에 회전토크가 발생하도록 스위칭소자(Q1~Q6)를 스위칭함으로서 스테이터(12)에 회전 자계가 발생하고, 로터(14)에 자계가 형성된다. 이러한 상기 로터(14)의 자계는 스테이터(12)에서 발생하는 회전자계를 따라 회전하려고 하는 힘이 작용하여 로터(14)가 회전하면서 회전 구동력을 발생시키게 되는 것이다.
즉, 상기 모터(10)는 스테이터에 감겨진 복수의 고정자 권선에 전류가 인가되면 각 고정자 권선의 극성이 순차적으로 변하면서 회전자계가 발생하고, 로터(14)에 자계가 형성된다. 로터의 자계는 스테이터에서 발생하는 회전자계를 따라 회전하려고 하는 힘이 작용하여 로터가 회전하면서 회전 구동력을 발생시키게 되는 것이다.
이러한 구성에 의하면, 다수의 고정자 권선이 소정 위상 차로 설치된 모터에서 해당 고정자 권선의 전류를 흐름을 단속하기 위한 PWM 신호 패턴과 상기 PWM 신호 패턴에 따라 해당 고정자 권선에서 생성된 전자기력을 감지하는 홀 센서의 로터 위치 정보가 수신된 후 로터 회전 속도 및 상기 고정자 권선의 위상 차에 대한 시간의 비로 설정된 소정 시간 동안 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선의 전류 흐름을 단속하기 위한 기 정의된 PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 공급한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 홀 센서의 수를 줄일 수 있어 제품에 대한 경박 단소화가 가능하고 제조 공정 및 제조 원가를 절감할 수 있게 된다.
상기 로터 회전 속도 및 상기 단위 고정자 권선 회전 시간의 비로 설정된 소정 시간 동안 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선의 전류 흐름을 단속하기 위한 기 정의된 PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 공급하는 과정을 보다 구체적으로 설명한다.
도 5는 도 3의 제어부에 의한 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선에 전류 흐름을 단속하기 위한 제2 PWM 신호 패턴을 생성하는 과정을 설명한 흐름도이다. 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동 시스템의 제어 과정을 설명한다.
우선, 제어부(30)는, 단계(101)를 통해 다수의 고정자 권선(A)에 전류를 흐르게 하기 위해 제1 PWM 신호 패턴을 생성하여 단계(103)를 통해 인버터(50)의 해당 스위치 소자로 공급한다.
그리고, 단계(105)에서 상기 제1 PWM 신호 패턴에 의해 모터의 홀 센서(16)로부터 공급되는 로터의 위치 정보를 수신한 후 단계(107)를 통해 로터 회전 속도 및 상기 고정자 권선의 위상 차에 대한 시간의 비로부터 소정 시간을 연산한 후 소정 시간 동안 타이머를 구동시킨다.
그리고, 상기 단계(105)에서 로터 위치 정보 수신 후 상기 제어부(30)는 단계(109)를 통해 홀 센서가 설치되지 아니한 고정자 권선의 전류 흐름을 단속하기 위한 제2 PWM 신호 패턴을 생성한다.
또한, 상기 제어부(30)는 상기 제2PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 공급한 후(단계 111) 타이머가 상기 소정 시간이 경과하였는 지를 판단하고(단계 113), 소정 시간이 경과되지 아니한 경우 상기 단계(109)로 진행한다,
한편, 상기 단계(109)에서, 상기 소정 시간이 경과된 경우 단계(115)로 진행하며, 상기 단계(115)에서, 기 정의된 제3PWM 신호 패턴을 생성한 후 인버터의 해당 스위칭 소자로 공급한다.
상기의 과정은 유저가 모터의 구동을 정지할 때까지 반복 실행되고, 유저가 모터의 구동의 정지될 때까지 일련의 과정이 반복 실행됨은 당업자에 의해 널리 알려진 기술이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 다수의 고정자 권선이 소정 위상 차로 설치된 모터에서 해당 고정자 권선의 전류를 흐름을 단속하기 위한 PWM 신호 패턴과 상기 PWM 신호 패턴에 따라 해당 고정자 권선에서 생성된 전자기력을 감지하는 홀 센서의 로터 위치 정보가 수신된 후 로터 회전 속도 및 상기 고정자 권선의 위상 차에 대한 시간의 비로 설정된 소정 시간 동안 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선의 전류 흐름을 단속하기 위한 기 정의된 PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 공급한다.
즉, 홀 센서의 수는 줄일 수 있고 제품에 대한 경박 단소화가 가능하고 제조 공정 및 제조 원가를 절감할 수 있게 된다.
본 발명의 실시 예에서는 120도 위상 차로 설치되는 3개의 고정자 권선을 가지는 3상 모터를 일 예로 설명하였으나, 이에 한정되지 아니하고 N 개의 고정자 권선을 가지는 N 상의 모터에도 적용 가능하며, 그에 대한 설명은 당업자에 의해 용이하게 실시할 수 있으므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
즉, N 개의 고정자 권선을 가지는 N 상 모터인 경우, 기 정의된 제i PWM 신호 패턴을 공급하여 홀 센서가 장착된 고정자 권선에 대한 로터 위치 정보가 수신된 후 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선의 전류 흐름을 제어하기 위해 상기 소정 시간 동안 기 정의된 제j PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 제공한다.
이 후 상기 소정 시간이 경과되면, 기 정의된 제k PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 제공한다.
상기 해당 스위칭 소자로 공급되는 각 제1 내지 제N PWM 신호 패턴은 제어부의 소정 위치에 저장되어 있으며 정해진 순서에 따라 소정 시간 동안 출력되고, 상기 제1 내지 제N PWM 신호 패턴은 설정되어 저장되는 일련의 과정 역시 당업자에 의해 널리 알려진 공지의 기술이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
다수의 고정자 권선이 소정 위상 차로 설치된 모터에서 해당 고정자 권선의 전류를 흐름을 단속하기 위한 PWM 신호 패턴과 상기 PWM 신호 패턴에 따라 해당 고정자 권선에서 생성된 전자기력을 감지하는 홀 센서의 로터 위치 정보가 수신된 후 로터 회전 속도 및 상기 고정자 권선의 위상 차에 대한 시간의 비로 설정된 소정 시간 동안 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선의 전류 흐름을 단속하기 위한 기 정의된 PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 공급함에 따라, 홀 센서의 수를 줄일 수 있어 제품에 대한 경박 단소화가 가능하고 제조 공정 및 제조 원가를 절감할 수 있도록 한 모터 구동 시스템의 제어 장치 및 방법에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 모터의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims (15)

  1. 로터 및 고정자를 구비하는 모터와,
    고정자의 소정 위치에 설치되는 홀 센서로부터 공급되는 로터 위치 정보와 모터의 소정 위치에 설치되는 로터 회전 속도를 감지하는 속도 센서의 회전 속도를 제공받아 다수의 스위칭 소자로 구비되는 인버터의 해당 스위치 소자로 PWM 신호 패턴을 생성하여 전송하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    로터 회전 속도 및 고정자 권선의 위상 차에 대한 시간의 비로 설정된 소정 시간 동안 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선의 전류 흐름을 단속하기 위한 기 정의된 PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 공급하는, 모터 구동 시스템의 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 고정자는
    기 정의된 소정 각도의 위상 차를 가지는 다수 개(n) 고정자 권선으로 구비되는, 모터 구동 시스템의 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 홀 센서는,
    상기 다수 개(n)의 고정자 권선의 전류의 흐름에 따라 생성된 전자기력을 토대로 다수의 로터 위치 정보를 출력하되,
    상기 고정자 권선의 수 보다 적은 수로 구비되는, 모터 구동 시스템의 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    120도 위상 차를 가지는 다수의 고정자 권선과 상기 다수의 고정자 권선 중 N-1(N: 정수) 고정자 권선의 전류 흐름을 감지하여 로터 위치 정보를 출력하는 홀 센서를 구비한 모터를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 다수의 고정자 권선 중 하나의 고정자 권선에 전류를 공급하기 위한 제1 PWM 신호 패턴에 의해 전류가 흐르는 해당 고정자 권선에 대응되는 홀 센서로부터 공급된 위치 정보를 수신하는 제공된 위치 정보 수신 모듈과,
    상기 위치 정보 수신 모듈을 통해 로터 위치 정보를 수신된 후 모터의 회전 속도로부터 도출된 소정 시간을 카운팅하는 타이머 구동 모듈과,
    상기 타이머의 소정 시간 동안 홀 센서가 장착되지 아니한 고정자 권선에 전류의 흐름을 단속하는 기 정의된 제2 PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 제공하는 제2 PWM 신호 패턴 출력 모듈과,
    상기 타이머 구동 모듈의 소정 시간 경과 후 기 정의된 고정자 권선에 전류를 흐르게 하기 위해, 기 정의된 제3 PWM 신호 패턴을 출력한 후 홀 센서로부터 공급되는 위치 정보를 수신하는 제3 PWM 신호 패턴 출력 모듈을 포함하는, 모터 구동 시스템의 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 타이머의 구동 시간은,
    상기 다수의 고정자 권선의 위상 차로부터 도출된 단위 고정자 권선의 회전 시간 대 상기 회전 속도의 비로 설정되는, 모터 구동 시스템의 제어 장치.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 타이머의 구동 시간은,
    상기 고정자 권선의 위상 차로부터 도출된 단위 고정자 권선의 회전 시간으로 도출하고, 상기 단위 고정자 권선의 회전 시간은 10초 인, 모터 구동 시스템의 제어 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제1 PWM 신호 패턴은,
    상기 고정자의 제1 고정자 권선(A)을 오픈 상태로 구동하고, 제2 고정자 권선(B)을 로우 상태로 구동하며, 제3 고정자 권선(C)을 PWM 신호에 의해 전원을 제공하도록 생성되는, 모터 구동 시스템의 제어 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 제2 PWM 신호 패턴은,
    상기 고정자의 제1 고정자 권선(A)을 PWM 신호에 의해 전원을 제공하고, 상기 제2 고정자 권선(B)을 로우 상태로 구동하며, 상기 제3 고정자 권선(C)를 오픈 상태로 구동하도록 생성되는, 모터 구동 시스템의 제어 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 제3PWM 신호 패턴은,
    상기 고정자의 제1 고정차 권선을 PWM 신호에 의해 전원을 제공하고, 제2 고정자 권선을 오픈 상태로 구동하며, 상기 제3 고정자 권선(C)를 오픈 상태로 구동하도록 생성되는, 모터 구동 시스템의 제어 장치.
  10. 제어부에서 다수의 PWM 신호 패턴 중 하나의 제1 PWM 신호 패턴에 의해 전류가 흐르는 해당 고정자 권선에서 생성된 전자기력을 감지하는 홀 센서로부터 공급된 로터 위치 정보를 수신하는 단계;
    상기 로터 위치 정보를 수신한 후 모터의 회전 속도로부터 도출된 소정 시간을 카운팅하는 단계;
    상기 소정 시간이 경과되지 아니한 경우 해당 고정자 권선으로부터 전자기력을 감지하는 홀 센서가 장착되지 아니한 해당 고정자 권선의 전류 흐름을 단속하기 위해 기 정의된 제2 PWM 신호 패턴을 인버터의 해당 스위칭 소자로 제공하는 PWM 신호 패턴 출력 단계;
    상기 소정 시간 경과 후 해당 고정자 권선의 전류 흐름을 단속하기 위한 기 정의된 제3 PWM 신호 패턴을 상기 인버터에 제공하고 상기 해당 고정자 권선에서 생성된 전자기력을 감지하는 홀 센서로부터 감지된 로터 위치 정보를 수신하는 단계를 포함하는, 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 소정 시간을 카운팅하는 타이머의 구동 시간은,
    다수의 고정자 권선의 위상 차로부터 도출된 단위 고정자 권선의 회전 시간 대 상기 회전 속도의 비로 설정되는, 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 홀 센서는,
    다수의 고정자 권선의 전류의 흐름에 따라 생성된 전자기력을 토대로 다수의 로터 위치 정보를 출력하되, 상기 고정자 권선의 수 보다 적은 수로 구비되는, 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 제1 PWM 신호 패턴은,
    상기 고정자의 제1 고정자 권선(A)을 오픈 상태로 구동하고, 제2 고정자 권선(B)을 로우 상태로 구동하며, 제3 고정자 권선(C)을 PWM 신호에 의해 전원을 제공하도록 생성되는, 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 제2 PWM 신호 패턴은,
    상기 고정자의 제1 고정자 권선(A)을 PWM 신호에 의해 전원을 제공하고, 상기 제2 고정자 권선(B)을 로우 상태로 구동하며, 상기 제3 고정자 권선(C)를 오픈 상태로 구동하도록 생성되는, 모터 구동 시스템의 제어 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 제3 PWM 신호 패턴은,
    상기 고정자의 제1 고정자 권선을 PWM 신호에 의해 전원을 제공하고, 제2 고정자 권선을 오픈 상태로 구동하며, 상기 제3 고정자 권선(C)를 오픈 상태로 구동하도록 생성되는, 모터 구동 시스템의 제어 방법.
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