KR101765021B1

KR101765021B1 - 모터 위치 센서 장치

Info

Publication number: KR101765021B1
Application number: KR1020167009170A
Authority: KR
Inventors: 롤랜드 아인스필러; 크리스챤 스톡레이터
Original assignee: 에이엠에스 아게
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2017-08-03
Also published as: KR20160049012A; US20160218646A1; EP2846458A1; EP2846458B1; US10348224B2; WO2015036162A1

Abstract

모터 위치 센서 장치(1000)는 전기 모터(1100)의 회전자(1110) 위치 감지를 위한 모터 위치 감지 유닛(1010)로 구성된다. 상기 모터 위치 센서 장치(1000)는, 제 1 공급 전압(VOD)이 임계치 이상일때 제 1 공급 터미널(V1000a)을 상기 모터 위치 감지 유닛 (1010)에 체결하며, 상기 선택 스위치 (1020)는, 제1 공급 전압 (VDD)이 임계 치 이하 이거나 제 2공급 전압 (VDDN)이 임계 치 이상일 때, 제 2공급 터미널 (V1000b)을 상기 모터 위치 감지 유닛 (1010)에 체결한다.

Description

모터 위치 센서 장치{MOTOR POSITION SENSOR DEVICE}

본 발명은 모터의 회전 자 위치를 결정하는 BLDC (브러실리스 DC) 모터에 사용되는 모터 위치 센서 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 모터 위치 센서를 구비한 전기 모터와, 전기 모터의 모터 위치 센서 장치에 전압을 공급하는 전기 시스템과, 전기 모터를 제어하기 위한 전기 배열 (electric arrangement)에 관한 것이다.

전기 모터는 통상 고정자에 둘러싸인 회전 자로 구성된다. 회전 자는 영구자석을 포함할 수 있으며, 고정자는 복수의 코일, 예를 들어, 고정자 주변에서 회전 자장을 생성하는 여자 전압과 같은 교류 전압에 의해 구동되는 3개의 코일을 포함 할 수 있다. 회전 자장은 영구 여자 회전 자에서 힘의 모멘트를 생성한다. 회전 자를 계속적으로 회전시키기 위해, 회전 자장은 회전 자장 안에서의 회전자의 현재 위치에 따라, 또는 고정자에서 생성되는 회전 자장 안에서의 회전자의 영구 자석 자장의 현재 위치에 따라, 사전 결정된 시간에 정류되어야 한다.

BLDC 모터에서 회전 자장의 정류는 고정자 코일 자장의 회전 자장 안에서의 회전자의 현 위치와 회전자의 회전 속도 및 모터 토크에 따라 결정된다. 고정자 코일의 회전 자장 안에서의 회전 자 위치를 감지하기 위해서는 전기 모터에 모터 위치 센서 장치가 포함될 수 있다. 모터 위치 센서 장치는 회전 자에 장착될 수 있는 칩으로 구성될 수 있다. 상기 모터 위치 센서 장치는 고정자 코일 배치에 대해 회전자의 위치를 감지하기 위한 자장 감지 센서로 구성될 수 있다. 상기 모터 위치 센서 장치는 감지된 회전 자 위치를 모터에 구비된 모터 제어 구동 장치에 전달할 수 있다. 상기 모터제어 구동 장치는 모터 제어 회로로 구성되며, 모터 제어 회로는 고정자 코일에 적용하기 위한 여자 교류 전압 생성을 제어하여 회전 자장을 생성하는 것이다.

상기 모터 위치 센서 장치는 고정자 코일에 대한 회전 자 위치를 감지하기 위해 작동 모드에서 모터 위치 센서를 작동하기 위한 전압이 공급되어야 한다. 최상의 모터 안전, 예를 들어, 최상의 BLDC모터 안전에 적용 하려면, 모터의 적정 기능을 보장하기 위한 전압 공급에 있어, 전압 공급을 위한 공급 라인 상의 고장이나 여타 고장을 감지할 필요가 있다. 따라서, 모터 위치 센서 장치에서 전압 공급에 고장이 발생하는 경우, 모터 위치 센서 장치의 신뢰 있는 작동을 가능케 하는 모터 위치 센서 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

다른 문제는 전기 모터의 전압 공급에 고장이 발생하는 경우, 전기 모터를 신뢰할 수 있게 작동 가능케 하는 전기 모터를 제공하는 것이다. 또 다른 문제는 모터 위치 센서 장치에 전압 공급에 문제가 발생하는 경우, 모터 위치 센서 장치를 신뢰할 수 있게 작동 가능케 하는 전기 모터의 모터 위치 센서 장치에 전압을 공급하는 전기 시스템을 제공하는 것이다. 또 다른 문제는 전기 모터를 제어하기 위한 전기 배열을 제공하여, 모터의 위치를 감지하기 위한 전기 모터의 모터 위치 센서 장치에 전압 공급에 문제가 발생하는 경우, 전기 모터의 적정 기능을 보장하는 문제이다.

모터의 위치를 감지하기 위한 전기 모터의 모터 위치 센서 장치에 전압 공급에 문제가 발생하는 경우, 전기 모터의 적정 기능을 보장할 수 있는 모터 위치 센서 장치를 청구 항 1에서 명시하고 있다.

일 실시 예에 따른 모터 위치 센서 장치는 제1공급 전압을 공급하는 제1공급 터미널과 제2 공급 전압을 공급하는 제2 공급 터미널을 구비한다.

또한, 상기 모터 위치 센서 장치는 작동 모드에서 전기 모터의 회전 자의 위치 감지를 위한 모터 위치 감지 유닛 및 상기 모터 위치 감지 유닛에 제1및 제2공급 터미널 중 하나를 선택적으로 체결하는 선택 스위치를 포함한다.

상기 모터 위치 센서 장치는 상기 제 1및 제2 공급 전압 중 하나가 임계 치 이상의 전압으로 상기 모터 위치 감지 유닛에 제공되는 경우, 작동 모드로 작동한다. 상기 선택 스위치는 제1 공급 전압이 임계 치 이상일 때 제1공급 터미널을 상기 모터 위치 감지 유닛에 체결한다.

상기 선택 스위치는 제1 공급 전압이 임계 치 이하 이거나 제 2공급 전압 임계 치 이상일 때 제 2공급 터미널을 상기 모터 위치 감지 유닛에 체결한다.

전기 모터의 모터 위치 센서 장치의 공급 전압에 이상이 발생하는 경우, 전기 모터에 신뢰할 수 있는 작동을 가능케 하는 전기모터의 실시 예가 청구 항 5에 개시되어 있다. 상기 전기 모터는 상기의 실시 예에 명시된 모터 위치 센서 장치를 구비하며, 상기 모터 위치 센서 장치는 모터의 작동에 연계된다. 이를 위해, 상기 모터 위치 센서는 직접 모터에 장착될 수 있다.

전기 모터의 모터 위치 센서 장치에 공급 전압을 제공하는 전기 시스템이 청구 항 8에 개시된다. 상기 전기 시스템은 상기 실시 예에 명시된 전기 모터와 여자 교류 전압에 인가하기 위한 입력 측과 제2공급 전압을 제공하기 위한 출력 측을 포함하는 공급 전압 생성 장치를 구비한다.

상기 공급 전압 생성 장치는 최소 여자 교류 전압 중 하나에 따라 제2공급 전압을 생성하도록 구성된다. 상기 모터 위치 센서 장치의 제2공급 터미널은 공급 전압 생성 회로의 출력 측에 연결된다.

모터의 위치 감지를 위한 전기 모터의 모터 위치 센서 장치에 고장이 발생하는 경우, 전기 모터의 적정 기능을 보장하기 위해 전기 모터를 제어하기 위한 전기 배열이 청구 항 14에 명시된다.

상기 전기 배열의 실시 예에 따르면, 전기 배열은 상기의 실시 예에 명시된 전기 모터의 모터 위치 센서 장치에 공급 전압을 제공하는 전기 시스템을 구비한다. 상기 전기 배열은 상기 전기 모터를 제어하는 모터 제어 구동 장치와 모터 위치 센서 장치를 구비한다. 상기 모터 제어 구동 장치는 상기 모터 제어 구동 장치와 모터 사이의 공급 라인에 여자 교류 전압을 생성하는 여자 교류 전압 생성 회로와 상기 여자 교류 전압 생성을 제어하는 모터 제어 회로를 포함한다. 상기 모터 위치 센서 장치는 상기 모터 제어 회로에 상기 전기 모터의 회전 자 위치를 나타내는 평가 신호를 제공하도록 구성된다. 상기 모터 제어 회로는 상기 모터 위치 센서 장치의 평가 신호에 따라 상기 여자 교류 전압 생성 회로에 의해 여자 교류 전압을 생성을 제어한다.

본 발명에 따라, 상기 모터 위치 센서 장치는 제1 공급 터미널을 통해 제1공급 전압을 공급할 수 있으며, 이 때, 상기 제1공급 전압은 모터 제어 구동 장치에 의해 특히 상기 목적을 위해 제공될 수 있다. 상기 모터 위치 센서 장치는 보조 공급 전압으로 사용되는 제2공급 전압을 제공하는 제2공급 터미널을 포함한다. 상기 모터 위치 센서 장치는, 만약 제1공급 전압이 전기 모터의 고정자에 대해 회전 자 위치를 감지하기 위한 모터 위치 센서 장치를 작동시킬 수 있는 충분히 높은 양으로 모터 제어 구동 장치에 제공되는 경우, 모터 위치 센서 장치에 공급 전압을 제공하기 위한 제1공급 전압을 선택하는 선택 회로를 포함할 수 있다.

상기 선택 회로는, 만약 제1공급 전압 공급이 중단되는 경우, 고정자에 대한 회전 자 위치를 감지하기 위한 제2공급 전압을 상기 모터 위치 센서 장치에 제공하는 제2공급 전압을 선택하도록 구성된다. 상기 제2공급 전압은 전기 모터의 공급 라인에 체결되는 백업 전력 공급 전압으로 기능한다. 전기 모터가 BLDC모터로 구성되는 경우, 상기 공급 라인은 모터 제어 구동 장치와 BLDC모터 사이에 제공되어, 고정자 코일에 여자 교류 전압을 제공하여 회전 자장을 생성한다.

상기 전기 모터의 모터 위치 센서 장치에 공급 전압을 제공하는 전기 시스템은 최소 하나의 여자 교류 전압을 공급 라인 각각에 체결하는 체결 장치를 포함할 수 있다. 상기 체결 장치는 최소 하나의 여자 교류 전압을 공급 라인에 유도적으로, 축전 식으로 또는 전기 식으로 체결하도록 구성된다.

체결 유닛은 공급 전압 생성장치의 입력 측에 연결되어 최소 하나의 여자 교류 전압을 공급 전압 생성 장치의 입력 측에 제공한다. 상기 공급 전압 생성 장치는, 만약 상기 제1공급 전압의 제공이 중단되는 경우, 상기 여자 교류 전압을 제2공급 전압으로 변경하여 회전 자 위치 감지를 위한 모터 위치 센서 장치를 작동시킨다. 이를 위해, 상기 공급 전압 생성 회로는 상기 제공된 여자 교류 전압 레벨에 대해 축소된 전압 레벨을 생성하는 전압 분할 회로와, 상기 축소된 전압을 정류하는 정류 회로 및 상기 정류된 전압을 평활 하는 평활 회로를 구비할 수 있다.

전자기 에너지를 공급 라인에 제공하도록 구성된 모든 레이아웃 구조는 에너지 하베스팅 (energy harvesting)에 사용될 수 있다. 전기 모터의 고정자 코일에 여자 교류 전압을 제공하기 위한 전력 라인 사이의 상호 체결 (연결)과 모터 위치 센서 장치의 PCB의 특별 레이아웃 구조는 과도 전류 생성에 사용된다. 후속 블록 (subsequent blocks)을 보호하기 위해 감쇠 회로가 제공될 수 있다. 과도 전류는, 예를 들어, 커패시터를 충전시키고, 평활 및 조절회로를 이용하여, 모터 위치 센서 장치에 백업 전력 공급으로 생성된다. 이들 블록은 온칩 또는 오프칩으로 실현될 수 있다. 백업 공급의 반응 시간은 전기 모터의 기능성을 보장해야 하는데, 예를 들어, 중단 없이 BLDC 모터의 기능성을 보장해야 한다. 백업 공급 방식에서 낮은 성과가 있을 수 있으며, 때로 이는 요구되기도 한다. 이는 고객의 특수 요구에 따른다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터 위치 센서 장치는, 모터의 위치를 감지하기 위한 전기 모터의 모터 위치 센서 장치에 전압 공급에 문제가 발생하는 경우, 전기 모터의 적정 기능을 보장할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전기 모터는, 전기 모터의 모터 위치 센서 장치의 공급 전압에 이상이 발생하는 경우, 전기 모터에 신뢰할 수 있는 작동을 가능케 한다.

상기 설명과 하기의 상세한 설명은 본 발명의 성격과 특징을 이해하기 위한 목적으로 제공된다는 점을 이해해야 한다. 본 명세서에 포함된 도면은 본 명세서를 좀 더 상세하게 이해하기 위함이며, 또한, 본 명세서의 일부로 구성된다. 본 도면은 여러 실시 예를 도시함은 물론, 본 발명의 원리와 작용을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 일실 예에 따른 전기모터를 제어하기 위한 전기 배열을 도시한다.
도 2는 본 발명의 다른 일실 예에 따른 전기모터를 제어하기 위한 전기 배열을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일실 예에 따른 모터 위치 센서 장치를 도시한다.
도 4는 일실 예에 따른 전기 모터의 모터 위치 센서 장치에 공급 전압을 제공하기 위한, 전기 시스템을 구비한 전기 모터를 제어하기 위한 전기 배열을 도시한다.
도 5는 다른 일실 예에 따른 전기 모터의 모터 위치 센서 장치에 공급 전압을 제공하기 위한, 전기 시스템을 구비한 전기 모터를 제어하기 위한 전기 배열을 도시한다.

도 1은 본 발명의 일실 예에 따른 전기모터를 제어하기 위한 전기 배열을 도시한다. 상기 전기 배열은 모터 위치 센서 장치 1000a, 1000b와 전기 모터 1100을 포함한다. 상기 모터 위치 센서 장치 1000a, 1000b는 상기 전기 모터1100의 회전 자 위치를 감지한다. 상기 전기 모터 1100는 BLDC모터로 공급 라인 (L1. L2, L3)에 구비된 교류 전압 (U, V, W)을 여자 하여 여자 된 복수의 코일을 구비한 고정자를 포함한다. 상기 전기 모터 1100는 영구 자석을 구비한 회전 자를 포함한다. 만약 고정자의 코일이 여자 교류 전압 (U, V, W)에 의해 여자 되는 경우, 상기 전기 모터의 고장에 회전 자장이 형성되고, 이는 회전 자에 영향을 미치고, 만약 코일이 적절한 여자 전압 U, V, W에 의해 구동되면, 회전자가 연속 회전 운동을 하게 된다.

상기 전기 시스템은 상기 전기 모터 1100를 제어하기 위한 모터 제어 구동 장치 2000를 더 포함한다.

상기 모터 제어 구동 장치는 여자 전압 U, V, W를 생성, 이를 전기 모터 고정자 코일에 공급하기 위한 여자 교류 전압 생성 회로 2100를 포함한다. 도 1의 실시 예에서, 상기 전기 모터 1100는 3개의 코일을 포함할 수 있으며, 각 코일은 여자 교류 전압 U, V, W중 하나에 의해 여자 되어, 전기 모터 1100에 회전 자장을 생성한다. 또한, 대략 3개의 교류 전압이 고정자의 코일 각각을 여자 시키는 것도 가능하다. 설명을 간결하게 하기 위해, 다음에서는 전기 배열이 3개의 여자 전압 U, V, W을 가지는 것으로 설명한다.

모터 제어 구동 장치 2000는 모터 제어 회로 2200a와 모터 제어 회로 2200b를 포함한다. 상기 모터 제어 회로 2200a는 공급전압 VDD1을 채널 C1을 통해 모터 위치 센서 장치 1000a로 보내 작동 상태로 만들며, 상기 모터 위치 센서 장치 1000a는 고정자 코일에 대해 전지 모터의 회전 자 위치를 감지하고 감지된 회전 자 위치를 표시하는 평가 신호 ESI를 생성한다. 상기 평가 신호 ESI는 추가 평가를 위해 채널 C1을 통해 모터 제어 회로 2200a로 전달된다. 상기 모터 제어 회로 2200a는 모터 위치 센서 장치 1000a의 평가 신호 ESI를 평가하고, 여자 교류 전압 생성 회로 2100을 제어하여, 모터 위치 센서 장치 1000a의 평가 신호 ESI및 회전자의 현 위치에 따라 여자 전압 U, V, W를 생성하여, 고정자 코일의 회전 자장에 의해 영향을 받은 회전자의 연속 회전 동작을 구할 수 있다.

모터 위치 센서 장치는 작동 모드로 작동할 수 있도록 채널 C1을 통해 공급 전압 VDD1에 의해 모터 제어 장치 2200a로부터 공급되며, 이 때 모터 위치 센서 장치 1000a는 회전 자 위치를 감지한다. 상기 모터 위치 센서 장치 1000b는 모터 위치 센서 1000a에 대한 공금 전압 제공이 이루어 지지 않는 경우, 전기 모터 1100의 기능을 보장하기 위해 잉여 모터 위치 센서 장치(redundant motor position sensor device)로 제공된다. 상기 잉여 모터 위치 센서 장치 1000b는 상기 모터 제어 구동 장치 2000의 잉여 모터 제어 회로 2200b로부터 공급 전압 VDD2에 의해 공급된다. 상기 잉여 모터 위치 센서 장치 1000b를 작동하기 위한 공급 전압 VDD2는 채널 C2를 통해 모터 위치 센서 장치 1000b로 전달된다.

만약 채널 C1의 공급 전압 VDD1의 제공이 이루어 지지 않는 경우, 모터 제어 구동 부는 상기 잉여 모터 위치 센서 장치 1000b로부터 전기 모터의 회전 자에 관한 정보를 입력 받는다. 상기 잉여 모터 위치 센서 장치 1000b로 생성된 평가 신호 ES2는 채널 C2를 통해 잉여 모터 제어 회로 2200b로 전달되며, 이 때, 잉여 모터 제어 회로 2200b는 여자 교류전압 생성 회로 2100을 제어하여, 모터 위치 센서 장치 1000b의 평가 신호 ES2에 따라 여자 전압 U, V, W를 생성한다.

전압 공급을 보장하고, 전기 모터의 적절한 기능을 보장하기 위해, 전기 모터 제어를 위한 전기 배열은 상기 잉여 모터 위치 센서 장치 1000b, 잉여 공급 및 데이터 채널 C2및 잉여 모터 제어 회로 2200b에 의해 완전히 불필요하게 된다.

도 2는 본 발명의 다른 일실 예에 따른 전기모터 1100를 제어하기 위한 전기 배열 1을 도시한다.

상기 전기 배열은 전기 모터 1100의 모터 위치 센서 장치 1000에 공급 전압을 제공하는 시스템 100으로 구성된다. 상기 전기 시스템 100은 회전 자의 위치를 감지하기 위한 모터 위치 센서 장치 1000을 포함하는 전기 모터 1100로 구성된다. 전기 모터 1100은 공급 라인 L1, L2, L3에 제공된 여자 교류 전압 U, V, W에 의해 여자 된 복수의 코일이 구비된 고정자로 구성될 수 있다. 상기 전기 모터 1100은 영구 자석이 구비된 이동 회전 자로 구성된다. 만약 고정 자의 코일이 여자 교류 전압 U, V, W에 의해 여자 되면, 전기 모터의 고정자에 회전 자장이 형성되어, 만약 코일이 적절한 여자 전압 U, V, W에 의해 구동되면, 회전 자의 회전 이동이 일어나게 된다.

상기 전기 시스템 100은 상기 전기 모터 1100을 제어하기 위한 모터 제어 구동 장치 2000을 추가 구비한다. 상기 모터 제어 구동 장치는 상기 전기 모터 1100의 코일에 제공하기 위한 여자 교류 전압 U, V, W을 생성하기 위해 여자 교류 전압 생성 회로 2100을 구비한다. 도 2의 실시 예에서와 같이, 상기 전기 모터 1100는 3개의 코일을 구비할 수 있는데, 이 때, 각 코일은 상기 여자 교류 전압 U, V, W 중 하나에 의해 여자 되어 전기 모터 1100에서 회전 자장을 생성한다.

상기 모터 제어 구동 장치 2000는 모터 제어 회로 2200을 포함한다. 상기 모터 위치 센서 장치 1000는 고정자 코일에 따라 전기 모터의 회전 자 위치를 감지하며, 감지된 회전 자 위치를 나타내는 평가 신호 ES를 생성한다. 상기 평가 신호 ES는 채널 C를 통해 전달되어 모터 제어 회로 2200를 추가 평가하기 위해 전달된다. 상기 모터 제어 회로 2200는 모터 위치 센서 장치 1000의 평가 신호 ES를 평가하고, 여자 교류 전압 생성 회로 2100을 제어하고 모터 위치 센서 장치 1000의 평가 신호와 회전자의 현재 위치에 따라 여자 전압 U, V, W를 생성하여, 회전 자의 연속 회전 동작을 획득할 수 있게 된다.

상기 전기 시스템 100은 또한 공급전압 생성 장치 1200을 포함하며, 상기 공급 전압 생성 장치 1200은 잉여 (redundant)/보조 제2공급 전압 VDDN과 체결 장치 1300를 각 공급 라인 L1, L2, L3의 최소 하나의 여자 교류 전압 V, U, W 중 하나에 체결한다. 상기 체결 장치 1300는 공급 전압 생성 장치 1200와 연결되어 최소 여자 전압 U, V, W 중 하나를 공급 전압 생성 장치 1200에 전달한다. 상기 공급 전압 생성 장치 1200는 제2 잉여 공급 전압 VDDN을 생성하여 모터 위치 센서 장치1000를 작동 모드로 작동하고, 상기 모터 위치 센서 장치 1000는 전기 모터의 고정자 코일에 따라 전지 모터의 회전 자 위치를 감지한다.

정상 작동 모드에서, 상기 모터 위치 센서 장치 1000는 작동 모드에서 작동하도록 채널C를 통해 제1 (메인)공급 전압 VDD을 모터 제어 장치 2200으로부터 공급받으며, 상기 모터 위치 센서 장치 1000는 고정자 코일에 대해 회전 자의 현 위치를 감지한다. 만약 제1공급 전압VDD가 공급되지 않으면, 상기 모터 위치 센서 장치는 상기 공급 전압 생성 장치 1200로부터 제2 잉여 공급 전압 VDDN을 공급받으므로, 생성 불량이나 제1공급 전압VDD의 전달 불량으로 인한 전기 모터 1100의 불량을 해소할 수 있다. 제1공급 전압 VDD이 잘못 생성되는 경우, 상기 모터 위치 센서 장치 1000은 제2보조 공급 전압 VDDN을 공급 전압 생성 장치1200으로부터 공급받아, 모터 위치 센서 장치 1000와 모터 1100은 작동 불량은 일어나지 않게 된다.

도 3은 본 발명의 일실 예에 따른 모터 위치 센서 장치 1000를 도시한다. 상기 모터 위치 센서 장치 1000는 제1공급 전압 VDD를 공급하기 위한 공급 터미널 V1000a와 제2공급 전압VDDN을 공급하기 위한 공급 터미널 V1000b를 포함한다. 상기 모터 위치 센서 장치 1000는 또한 모터 위치 감지 유닛 1010을 포함하며, 위치 감지 유닛 1010은 작동 모드, 예를 들어, 정상 작동 모드에서, 전기 모터 1100의 회전 자 1110 위치를 감지한다. 만약 상기 모터 위치 감지 유닛 1010이 공급 전압 VDD 및 VDDN 중 하나에서 전력을 공급 받으면, 상기 모터 위치 감지 유닛 1010은 작동 모드로 작동한다. 상기 모터 위치 감지 유닛 1010은 최소 홀 센서, 예를 들어, 홀 센서 어레이 (Hall sensor array)를 포함하며, 이는 전기 모터의 고정자 코일에 의해 생성된 회전 자장에서 회전자의 위치를 감지한다.

도 4와 5는 회전 자 1110을 구비한 전기 모터 1100가 고정자 1120에 둘러싸여 있는 상황을 도시한다. 상기 모터 위치 센서 장치 1000는 선택 터미널 V1000a, V1000b 중 하나를 선택적으로 모터 위치 감지 유닛 1010에 체결하기 위한 선택 회로 1020을 포함 할 수 있다. 만약 상기 공급 전압 VDD 및 VDDN 중 하나가 모터 위치 감지 유닛1010에 임계 치 이상의 전압 레벨로 공급되는 경우, 상기 모터 위치 센서 장치 1000는 작동 모드로 작동한다. 만약 공급 전압 VDD가 임계 치 이상인 경우, 상기 선택 회로 1020는 상기 공급 터미널 V1000a를 모터 위치 감지 유닛 1010에 체결한다. 또한, 상기 선택 회로는, 만약 공급 전압 VDD가 임계 치 이하이거나, 공급 전압 VDDN이 임계 치 이상인 경우, 공급 터미널 V1000b를 모터 위치 감지 유닛 1020에 체결한다.

가능한 실시 예에서, 상기 모터 위치 센서 장치 1000는 공급 전압 VDD, VDDN의 각 레벨을 감지하기 위한 감지 회로 1021과 감지된 각 공급 전압 VDD, VDDN의 레벨을 평가하기 위한 평가 회로 1022를 포함한다. 선택 회로 1020는 감지 회로 1021과 평가 회로 1022를 포함할 수 있다. 상기 선택 회로 1020은, 만약 평가 회로 1022가 공급 전압 VDD의 감지 레벨이 임계 치 이상이라고 감지하면, 공급 터미널 V1000a를 모터 위치 감지 유닛 1010에 체결한다. 또한, 선택 회로 1020은, 만약 공급 전압 VDD의 감지 레벨이 임계 치 이하이거나, 공급 전압 VDDN의 감지 레벨이 임계 치 이상인 경우, 공급 터미널 V1000b를 모터 위치 감지 유닛 1010에 체결한다.

상기 선택 회로 1020은 최소 하나의 제어 스위치 1023을 구비한다. 상기 최소 하나의 제어 스위치 1023은 선택 터미널 V1000a, V1000b 중 하나를 선택적으로 모터 위치 감지 유닛 1010에 체결한다.

도 4와 5는 전기 모터 1100을 제어하기 위한 전기 배열을 서로 다른 실시 예 1a 및 1b로 도시한다. 전기 배열의 다른 실시 예간의 차이를 설명하기 전에, 양 실시 예에 공통인 전기 구성 요소와 기능을 도 4와 5를 통해 도시한다.

전기 배열 1a와 1b는 모터 위치센서 장치 1000에 상기 공급 전압 VDD, VDDN 중 하나를 공급하기 위한 전기 시스템 100과 전기 모터 1100의 기능을 제어하기 위한 모터 제어 구동 장치 2000을 포함한다. 상기 전기 시스템 100은 상기 전기 모터 1100에 구비된 모터 위치 센서 1000과 공급 전압 생성 장치 1200 및 체결 회로 1300을 포함한다.

가능한 실시 예에서, 전기 모터 1100는 모터 위치 센서 장치 1000과 회전 자 1110를 포함할 수 있다. 상기 모터 위치 센서 장치 1000는 회전 자 동작에 연계될 수 있다. 상기 모터 위치 센서 장치 1000는 회전 자 1110에 마련될 수 있다. 상기 모터 위치 센서 장치 1000는 전기 모터의 회전 자 1110에 장착되는 칩으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전기 모터 1100는 회전 자 1110을 둘러 싼 고정자 1120를 구비할 수 있다. 상기 고정 자 1120는 회전 자 1110 주위에서 회전 자장을 생성하는 복수의 코일 1121, 1122, 1123을 포함하고, 상기 회전 자 1110와 모터 위치 센서 장치 1000는 상기 회전 자장의 영향을 받는다. 또한, 상기 전기 모터 1100는 상기 회전 자장을 여자 하기 위한 복수의 코일 1121, 1122, 1122에 여자 교류 전압 U, V, W을 인가하는 복수의 터미널 V1100a, V1100b, V1100c을 포함한다. 상기 전기 모터는 BLDC 모터로 구성될 수 있다.

상기 공급 전압 생성 장치 1200는 여자 교류 전압 U, V, W를 인가하기 위한 입력 측 I1200과 공급 전압 VDDN을 제공하기 위한 출력 측 01200을 구비할 수 있다. 상기 공급 전압 생성 장치 1200은 상기 여자 교류 전압 U, V, W 중 최소 하나에 따라 공급 전압 VDDN을 생성한다. 상기 모터 위치 센서 장치 1000의 공급 터미널 V1000b은 상기 공급 전압 생성 회로 1200의 출력 측 01200에 연결될 수 있다.

가능한 실시 예에 따르면, 상기 공급 전압 생성 장치 1200는 상기 여자 교류 전압 U, V, W 중 최소 하나를 정류하고, 공급 전압 VDDN을 생성하기 위해 정류 전압을 제공하기 위한 전압 정류기 1210을 포함할 수 있다. 상기 공급 전압 생성 장치 1200는 공급 전압 VDDN을 생성하기 위해 정류 전압을 평활 하기 위한 평활 회로 1220을 구비할 수 있다.

다른 실시 예에 따르면, 공급 전압 생성 장치 1200는 상기 여자 교류 전압 U, V, W 중 최소 하나를 정류하고, 공급 전압 VDDN을 생성하기 위해 정류 전압을 제공하는 전압 정류기 1210을 포함할 수 있다. 상기 공급 전압 생성 장치 1200은 공급 전압 VDDN을 생성하기 위한 정류 전압을 평활 하는 평활 회로 1220을 구비할 수 있다.

다른 실시 예에 따르면, 상기 공급 전압 생성 장치 1200는 상기 여자 교류 전압 U, V, W 중 최소 하나를 분할하고 분할 전압을 제공하는 전압 분할 회로 1230을 포함한다. 상기 전압 정류기 1210는 상기 분할 전압을 정류하고 상기 공급 전압VDDN을 생성하기 위한 상기 정류 전압을 제공하도록 구성된다.

상기 전기 시스템 100은 복수의 공급 라인 L1, L2, L3를 구비할 수 있다. 각 공급 라인 L1, L2, L3은 상기 전기 모터 1100의 고정자 1120에 구비된 복수의 코일 1121, 1122, 1123 중 하나에 상기 여자 교류 전압 U, V, W를 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전기 모터는 상기 여자 교류 전압 U, V, W 중 최소 하나를 각 공급 라인 L1, L2, L3에 체결하기 위한 체결 유닛 1300을 포함한다. 상기 체결 유닛 1300은 상기 체결된 여자 교류 전압 U, V, W 중 최소 하나를 공급 전압 생성 장치 1200의 입력 측 I1200에 제공하기 위해 상기 공급 전압 생성 장치 1200의 입력 측 I1200에 연결된다.

상기 전기 배열 la, lb의 모터 제어 구동 장치 2000는 공급 라인 L1, L2, L3에 여자 교류 U, V, W을 생성하기 위한 여자 교류 전압 생성 장치 2100과 상기 여자 교류 전압 생성 장치 2100을 제어하기 위한 모터 제어 회로 2200을 구비한다. 상기 모터 위치 센서 장치 1000는 모터 제어 회로 2200에 전기 모터 장치 1100의 회전 자 1110의 위치를 알려주는 평가 신호 US, VS, WS를 제공하도록 구성된다. 상기 모터 제어 회로 2200는 모터 위치 센서 장치 1000의 평가 신호 US, VS, WS에 따라 여자 교류 전압 생성 회로 2100에 의한 여자 교류 전압 U, V, W의 생성을 제어하도록 구성된다.

상기 전기 배열 la, lb의 가능한 실시 예에 따르면, 모터 제어 구동 장치 2000는 모터 위치 센서 장치 1000의 공급 터미널 V1000a에 공급 전압 VDD을 제공하도록 구성된다. 상기 모터 위치 센서 장치 1000는, 만약 모터 위치 센서 장치 1000의 평가 회로 1022가 공급 전압 VDD 레벨이 임계 치 이상 임을 감지한 경우, 제1레벨의 센스 신호 S를 모터 제어 구동 장치 2000의 모터 제어 회로 2200에 제공하도록 구성된다. 상기 모터 위치 센서 장치 1000는, 만약 모터 위치 센서 장치 1000의 평가 회로 1022가 공급 전압 VDD 레벨이 임계 치 이하 임을 감지한 경우, 제2레벨의 센스 신호 S를 모터 제어 구동 장치 2000의 모터 제어 회로 2200에 제공하도록 구성된다. 또한, 모터 제어 구동 장치 2000의 모터 제어 회로 2200는 상기 여자 교류 전압 생성 회로 2100를 제어하도록 구성되어, 만약 모터 위치 센서 장치 1000가 제2 레벨의 센스 신호 S를 제공한다면, 여자 교류 전압 U, V, W의 생성이 중단되도록 한다.

상기 전기 모터 제어를 위한 전기 배열 la에 따른 실시 예에서, 상기 체결 유닛 1300은 상기 여자 교류 전압 U, V, W 중 최소 하나를 각 공급 라인 L1, L2, L3중 하나에 전기적으로 체결하도록 구성된다. 상기 전기 모터 제어를 위한 전기 배열 lb에 따른 실시 예에서, 상기 체결 유닛 1300은 상기 여자 교류 전압 U, V, W 중 최소 하나를 각 공급 라인 L1, L2, L3중 하나에 유도적으로 체결하도록 구성된다. 또한, 도시되지 않았지만, 상기 전기 배열에 따른 실시 예에서, 상기 체결 유닛 1300은 상기 여자 교류 전압 U, V, W 중 최소 하나를 공급 라인 L1, L2, L3에 축전적으로 체결하도록 구성될 수 있다.

전기 모터를 제어하기 위한 상기 전기 배열의 실시 예 la, lb는 메인 전력 공급이 중단되어도 계속 전기 모터의 기능을 수행케 한다. 상기 공급 전압 생성 장치 1200과 체결 장치 1300은 모터 위치 센서 장치 1000에 제공되는 백업 전력 공급 전압 VDDN을 제공하여 고정자 코일의 회전 자장 안의 회전 자 위치의 감지 불량이 일어나지 않도록 구성된다. 상기 메인 모터 위치 센서 1000a와 보조 모터 위치 센서 1000b를 이용한 방안과는 대조적으로, 전기 모터를 제어하기 위한 상기 전기 배열의 실시 예 la, lb는 요청 데이터와 공급 채널의 숫자와, 제공된 모터 위치 센서 장치의 숫자, 모터 제어 구동 장치 2000과 관련한 비용 절감의 결과에 따른 모터 제어 회로의 숫자 및 상기 모터 제어 구동 장치 2000을 상기 전기 모터 1100에 연결하기 위한 케이블 장치의 비용을 줄일 수 있는 것이다.

당해 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 상기의 실시 예와 도면으로부터 다양한 변형과 여타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 상기의 설명과 청구 범위는 개시된 실시 예에 한정된 것이 아니며, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다는 것을 이해해야 할 것이다. 비록 특수한 용어가 사용되었으나 이는 일반적인 설명으로 본 발명의 목적을 한정하는 것은 아니다.

1: 전기 배열 10: 전기 시스템
100: 전기 모터 1000: 모터 위치 센서 장치
1010: 모터 위치 감지 유닛 1020: 선택 회로
1021: 감지 회로 1022: 평가 회로
1100: 전기 모터 1110: 회전자
1120: 고정자 1200: 공급 전압 생성 장치
1300: 체결 장치 2000: 모터 제어 구동 장치
2100: 여자 교류 전압 생성 회로 2200: 모터 제어 구동 회로

Claims

전기 모터의 모터 위치 센서 장치에 공급 전압을 제공하는 전기 시스템에서,
상기 전기 시스템은
공급 전압 생성 장치(1200)를 포함하고,
상기 모터 위치 센서 장치는 제1 공급 전압(VDD)을 공급하는 제1 공급 터미널(V1000a)과 제2 공급 전압(VDDN)을 공급하는 제2 공급 터미널(V1000b)을 포함하고,
상기 전기 모터(1100)는
회전자(1110);
상기 회전자(1110) 주변에서 회전 자장을 생성하기 위한 복수의 코일(1121, 1122, 1123)을 포함하여, 상기 회전자(1110)와 모터 위치 센서 장치(1000)가 상기 회전 자장의 영향을 받는 고정자(1120); 및
상기 회전 자장의 각 부분을 여자 시키기 위해 상기 복수의 코일(1121, 1122, 1123) 각각에 여자 교류 전압(U, V, W)을 인가하는 복수의 터미널(V1100a, V1100b, V1100c)을 포함하고,
상기 모터 위치 센서 장치(1000)는 상기 모터 위치 센서 장치(1000)의 작동 모드에서 상기 전기 모터(1100)의 상기 회전자(1110)의 위치 감지를 위한 모터 위치 감지 유닛(1010)을 포함하고,
상기 모터 위치 감지 유닛(1010)은 상기 제1 및 제2 공급 전압(VDD, VDDN) 중 하나를 제공받고,
상기 공급 전압 생성 장치(1200)는 각 여자 교류 전압(U, V, W)을 인가하는 입력 측(I1200)과 상기 제2 공급 전압(VDDN)을 제공하는 출력 측(O1200)을 구비하며,
상기 공급 전압 생성 장치(1200)는 상기 여자 교류 전압(U, V, W)중 적어도 하나에 따라, 상기 제2공급 전압(VDDN)을 생성하고,
상기 모터 위치 센서 장치(1000)의 상기 제2 공급 터미널(V1000b)은 상기 공급 전압 생성 장치(1200)의 출력 측(O1200)에 연결되는 것
을 특징으로 하는 전기 시스템.
제1항에 있어서,
상기 모터 위치 센서 장치(1000)는
상기 모터 위치 감지 유닛(1010)에 제1 및 제2공급 터미널(V1000a, V1000b) 중 하나를 선택적으로 체결하는 선택 회로(1020)를 포함하며,
상기 모터 위치 센서 장치(1000)는 상기 제1 및 제2 공급 전압(VDD, VDDN) 중 하나가 임계치 이상의 전압으로 상기 모터 위치 감지 유닛(1010)에 제공되는 경우, 작동 모드로 작동하며,
상기 선택 회로(1020)는 제1 공급 전압(VDD)이 임계치 이상일 때 제1공급 터미널(V1000a)을 상기 모터 위치 감지 유닛(1010)에 체결하며,
상기 선택 회로(1020)는 제1 공급 전압(VDD)이 임계치 이하이고, 제2 공급 전압(VDDN)이 임계치 이상일 때 제2 공급 터미널(V1000b)을 상기 모터 위치 감지 유닛(1010)에 체결하는 것을 특징으로 하는 전기 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 공급 전압(VDD, VDDN)을 각각 감지하는 감지 회로(1021)와, 상기 제1 및 제2 공급 전압(VDD, VDDN)의 감지 레벨을 각각 평가하는 평가 회로(1022)를 포함하고,
상기 선택 회로(1020)는, 상기 평가 회로(1022)가 상기 제1 공급 전압(VDD)의 감지 레벨을 임계치 이상으로 평가하면, 상기 제1공급 터미널(V1000a)을 상기 모터 위치 감지 유닛(1010)에 체결하고,
상기 선택 회로(1020)는, 상기 평가 회로(1022)가 상기 제1 공급 전압(VDD)의 감지 레벨을 임계치 이하로 평가하고, 상기 제2 공급 전압(VDDN)의 감지 레벨이 임계치 이상으로 평가하면, 상기 제2 공급 터미널(V1000b)을 상기 모터 위치 감지 유닛(1010)에 체결하는 것을 특징으로 하는 전기 시스템.
제2항에 있어서,
상기 선택 회로(1020)는 적어도 하나의 제어 스위치(1023)로 구성되며,
상기 적어도 하나의 제어 스위치(1023)는 상기 제1 및 제2 공급 터미널(V1000a, V1000b) 중 하나를 상기 모터 위치 감지 유닛(1010)에 선택적으로 체결하는 것을 특징으로 하는 전기 시스템.
제1항에서 있어서,
상기 모터 위치 감지 유닛(1010)은 적어도 하나의 홀 센서로 구성된 것을 특징으로 하는 전기 시스템.
제1항에 있어서,
상기 모터 위치 센서 장치(1000)는 상기 회전자(1110)의 운동에 체결되도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 전기 시스템.
제1항 있어서,
상기 전기 모터(1100)는 BLDC 모터인 것을 특징으로 하는 전기 시스템.
제1항에 있어서,
상기 공급 전압 생성 장치(1200)는 상기 여자 교류 전압(U, V, W) 중 하나를 정류하고, 제2 공급 전압(VDDN)을 생성하기 위한 정류 전압을 제공하는 전압 정류기(1210)를 포함하는 전기 시스템.
제8항에 있어서,
상기 공급 전압 생성 장치(1200)는 상기 제2 공급 전압(VDDN)을 생성하기 위한 상기 정류 전압을 평활하는 평활 회로(1220)를 포함하는 전기 시스템.
제8항에 있어서,
상기 공급 전압 생성 장치(1200)는 상기 여자 교류 전압(U, V, W) 중 적어도 하나를 분할하고, 분할 전압을 제공하는 전압 분할 회로(1230)를 포함하며,
상기 전압 정류기(1210)는 상기 분할 전압을 정류하고, 상기 제2 공급 전압(VDDN)을 생성하기 위해 상기 정류 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기 시스템.
제1항에 있어서,
각 공급 라인(L1. L2, L3)에서 상기 여자 교류 전압(U, V, W) 중 하나를 상기 전기 모터(1100)의 상기 고정자(1120)에 구비된 복수의 코일(1121, 1122, 1123) 중 하나에 공급하는 복수의 공급 라인(L1. L2, L3)과;
상기 여자 교류 전압(U, V, W) 중 적어도 하나를 상기 공급 라인(L1. L2, L3) 중 하나에 각각 체결하는 체결 장치(1300)를 포함하며,
상기 체결 장치(1300)는 상기 공급 전압 생성 장치(1200)의 입력 측(I1200)에 연결되어, 상기 여자 교류 전압(U, V, W) 중 적어도 하나를 상기 공급 전압 생성 장치(1200)의 입력 측(I1200)에 제공하는 것을 특징으로 하는 전기 시스템.
전기 모터를 제어하기 위한 전기 장치에 있어서,
상기 전기 장치는
상기 전기 모터(1100)의 모터 위치 센서 장치(1000)에 공급 전압(VDD, VDDN)을 제공하는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 전기 시스템(100), 및
상기 전기 모터(1100)와 모터 위치 센서 장치(1000)을 제어하기 위한 모터 제어 구동 장치(2000)를 포함하며,
상기 모터 제어 구동 장치(2000)는 상기 여자 교류 전압(U, V, W)을 공급 라인(L1, L2, L3)에서 생성하는 여자 교류 전압 생성 회로(2100)와, 상기 여자 교류 전압 생성 회로(2100)를 제어하는 모터 제어 회로(2200)를 포함하며,
상기 모터 위치 센서 장치(1000)는 전기 모터(1100)의 회전자(1110) 위치를 상기 모터 제어 회로(2200)에 표시하는 평가 신호(US, VS, WS)를 제공하며,
상기 모터 제어 회로(2200)는 모터 위치 센서 장치(1000)의 상기 평가 신호(US, VS, WS)에 따라, 상기 여자 교류 전압 생성 회로(2100)에 의해 상기 여자 교류 전압(U, V, W)의 생성을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
제12항에 있어서,
상기 모터 제어 구동 장치(2000)는 제1 공급 전압(VDD)를 상기 모터 위치 센서 장치(1000)의 제1 공급 터미널(V1000a)에 제공하며,
상기 모터 위치 센서 장치(1000)는, 모터 위치 센서 장치(1000)의 평가 회로(1022)가 제1 공급 전압(VDD)의 레벨이 임계치 이상이라는 것을 감지하면, 제1 레벨의 센스 신호(S)를 모터 제어 구동 장치(2000)의 모터 제어 회로(2200)에 제공하며,
상기 모터 위치 센서 장치(1000)는 모터 위치 센서 장치(1000)의 평가 회로(1022)가 제1 공급 전압(VDD)의 레벨이 임계치 이하라는 것을 감지하면, 제2 레벨의 센스 신호(S)를 모터 제어 구동 장치(2000)의 모터 제어 회로(2200)에 제공하며,
모터 제어 구동 장치(2000)의 모터 제어 회로(2200)는 여자 교류 전압 생성 회로(2100)을 제어하여, 만약 상기 모터 위치 센서 장치(100)가 제2 레벨의 센스 신호(S)를 제공하면, 상기 여자 교류 전압(U, V, W)의 생성이 중단되는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
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