KR101779115B1 - 홀 센서신호 검증 방법, 그리고 이에 적용되는 장치 - Google Patents

홀 센서신호 검증 방법, 그리고 이에 적용되는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 홀 센서신호 검증 방법, 그리고 이에 적용되는 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 홀 센서신호 검증 방법, 그리고 이에 적용되는 장치는, 모터(예: 브러시리스(Brushless) 모터)의 회전자 위치를 감지하기 위한 홀 센서신호의 패턴변화에 기초하여 카운트 신호(즉, 모터의 회전자 위치를 카운트하기 위한 정보를 포함하고 있는 신호)를 출력하는 모터드라이브의 동작 에러를 점검하기 위해, 모터제어장치에서 모터드라이브로 입력되기 전의 홀 센서신호를 별로 루트를 통해 수신한 후 이를 기초로 별도의 참조 카운트 신호를 생성하여 모터드라이브로부터 수신한 메인 카운트 신호와 비교하고, 비교 결과를 통해 미리 정해진 임계 범위 내에서 상호 일치하지 아니하면 모터드라이브 또는 홀 센서에 대한 에러로 판정하는 구성을 갖춘다. 따라서, 본 발명은 모터드라이브로부터 출력되는 신호(예: 카운트 신호)에 대한 정확도를 보장할 수 있다.

Description

홀 센서신호 검증 방법, 그리고 이에 적용되는 장치{METHOD FOR VERIFING HALL SENSOR SIGNAL, AND APPARATUS APPLIED TO THE SAME}
본 발명은 홀 센서신호 검증 방법, 그리고 이에 적용되는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터(예: 브러시리스(Brushless) 모터)의 회전자 위치를 감지하기 위한 홀 센서신호의 패턴변화에 기초하여 카운트 신호(즉, 모터의 회전자 위치를 카운트하기 위한 정보를 포함하고 있는 신호)를 출력하는 모터드라이브의 동작 에러를 감안해서 모터드라이브로부터 출력되는 카운트 신호에 대한 정상 신호 여부를 검증하기 위한 홀 센서신호 검증 방법, 그리고 이에 적용되는 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 모터의 구동에 있어서 모터의 회전각도 및 회전수를 검출하여 모터의 회전속도 및 위상을 제어하고 있으며, 모터의 회전각을 검출하는 방식에는 모터 부근에 장착되는 홀 센서를 이용한 방식이 주로 사용되고 있다.
이와 같이, 모터의 회전자 부근에 1개 또는 그 이상의 홀 센서를 설치하여 회전자의 회전속도 및 회전수를 검출하며, 이러한 검출 정보를 이용해 해당 모터에 대한 구동 제어를 실행한다.
또한, 상기 언급된 모터 중 하나인 브러시리스(Brushless) 모터를 일례로 설명하면, 브러시리스(Brushless) 모터는 홀 센서를 통해 검출된 모터 회전자의 자극의 세기(즉, 센서 신호)에 따라 고정자 코일에 교번으로 인가되는 전압에 의해 모터를 회전시키는 구조로 이루어진다.
이에, 120도 위상차를 가지는 U, V, W 상의 3개의 고정자 코일을 갖는 3상 직류모터의 경우에는 3개의 홀 센서를 구비하는 경우가 보통이다.
또한, 브러시리스(Brushless) 모터는 구조적으로 영구자석의 회전자가 적용된 동기 모터와 유사하나, 작동방식에 있어서는 전력용 반도체 스위칭 소자와 회전자의 위치검출수단을 통하여 회전자의 기자력과 고정자의 기자력이 일정각을 유지하도록 함으로써 직류모터의 운전특성을 얻게 되는 특징이 있다.
따라서, 브러시리스(Brushless) 모터는 정류자형 직류모터와 같이 브러시의 마멸로 인한 보수가 필요 없으면서도 정류자형 직류모터와 같은 우수한 제어특성을 가지며, 전력용 반도체 스위칭 소자의 개발과 희토류 자석의 개발에 힘입어 고속화 및 소형화가 가능하게 되어 서보 시스템의 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.
브러시리스(Brushless) 모터는 통상 영구자석인 회전자와 고정된 계자권선을 가지며, 일례로 3상의 계자권선을 가지는 경우에 소정의 위치센서에 의해 회전자의 위치가 검측되고, 검측된 위치에 의하여 모터제어장치가 인버터를 제어함으로써 인버터에 의하여 각 계자권선별로 전압의 인가 및 해제가 반복되면서 모터 구동이 이루어지는 구조이다.
또한, 종래의 브러시리스(Brushless) 모터에 대한 구동 제어는 모터드라이브 및 모터제어장치를 통해 구현된다.
즉, 모터드라이브는 홀 센서로부터 입력되는 홀 센서신호와 모터제어장치로부터 입력되는 듀티 제어 값과 모터방향 제어 값을 기반으로 해서 브러시리스(Brushless) 모터에 대한 UVW 파워 제어를 실행한다.
이러한 과정에서, 모터드라이브는 입력받은 홀 센서신호의 패턴변화에 기초한 카운트 신호((즉, CCS: Commutation Count Signal)와 모터 회전방향 안내신호를 모터제어장치로 전달한 후 모터제어장치로부터 홀신호 카운트를 실행한 결과에 상응하여 생성한 듀티 제어 값과 모터방향 제어 값을 제공받아 이를 기초로 브러시리스(Brushless) 모터에 대한 UVW 파워 제어를 실행한다.
하지만, 모터드라이브로 입력되는 홀 센서신호 자체가 왜곡되거나, 모터드라이브의 동작 이상으로 인해 모터드라이브로부터 모터제어장치로 전달되는 신호(즉, 카운트 신호 등)가 신뢰할 수 있는 정상 범위 내 신호가 아닌 경우에는, 연쇄적으로 발생하는 여러 에러를 차단할 수 없을 뿐만 아니라 브러시리스(Brushless) 모터 및 관련 제어장치에 심각한 고장 원인을 초래할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 모터(예: 브러시리스(Brushless) 모터)의 회전자 위치를 감지하기 위한 홀 센서신호의 패턴변화에 기초하여 카운트 신호(즉, 모터의 회전자 위치를 카운트하기 위한 정보를 포함하고 있는 신호)를 출력하는 모터드라이브의 동작 에러를 점검하기 위해, 모터제어장치에서 모터드라이브로 입력되기 전의 홀 센서신호를 별로 루트를 통해 수신한 후 이를 기초로 별도의 참조 카운트 신호를 생성하여 모터드라이브로부터 수신한 메인 카운트 신호와 비교하고, 비교 결과를 통해 미리 정해진 임계 범위 내에서 상호 일치하지 아니하면 모터드라이브 또는 홀 센서에 대한 에러로 판정하기 위한 홀 센서신호 검증 방법, 그리고 이에 적용되는 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 홀 센서신호 검증 방법은, 모터제어장치에서 모터드라이브로부터 홀 센서신호의 패턴변화에 기초한 메인 카운트 신호를 수신하면서 상기 모터드라이브로 입력되기 전의 홀 센서신호를 수신하는 단계, 상기 모터드라이브로 입력되기 전의 홀 센서신호에 대한 패턴변화를 포함하고 있는 참조 카운트 신호를 생성하는 단계, 상기 메인 카운트 신호를 통해 판정한 홀신호 카운트 값과 상기 참조 카운트 신호를 통해 판정한 홀신호 카운트 값을 비교하는 단계 및 비교 결과에서 상호 비교되는 카운트 값 간의 차이 값이 미리 정해진 임계치 이상이면 상기 모터드라이브 또는 홀 센서에 대한 에러로 판정하고 판정 결과를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 홀 센서신호 검증 방법은 상기 비교 결과에서 상호 비교되는 카운트 값 간의 차이 값이 상기 임계치 이상이 아니면 상기 메인 카운트 신호를 정상 신호로 판정하는 단계 및 상기 메인 카운트 신호를 기초로 모터의 회전자 위치에 대한 홀신호 카운트를 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 홀 센서신호 검증 장치는, 모터의 회전자 위치에 대한 홀 센서신호를 출력하는 1 이상의 홀 센서, 상기 홀 센서신호의 패턴변화에 기초한 메인 카운트 신호를 출력하는 모터드라이브 및 상기 메인 카운트 신호를 수신하면서 상기 모터드라이브로 입력되기 전의 홀 센서신호를 수신한 후 상기 모터드라이브로 입력되기 전의 홀 센서신호에 대한 패턴변화를 포함하고 있는 참조 카운트 신호를 생성하는 모터제어장치를 포함하고, 상기 모터제어장치는 상기 메인 카운트 신호를 통해 판정한 홀신호 카운트 값과 상기 참조 카운트 신호를 통해 판정한 홀신호 카운트 값을 비교한 결과에서 상호 비교되는 카운트 값 간의 차이 값이 미리 정해진 임계치 이상이면 상기 모터드라이브 또는 상기 홀 센서에 대한 에러로 판정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 모터는 브러시리스(Brushless) 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에서는 모터(예: 브러시리스(Brushless) 모터)의 회전자 위치를 감지하기 위한 홀 센서신호의 패턴변화에 기초하여 카운트 신호(즉, 모터의 회전자 위치를 카운트하기 위한 정보를 포함하고 있는 신호)를 출력하는 모터드라이브의 동작 에러를 점검하기 위해, 모터제어장치에서 모터드라이브로 입력되기 전의 홀 센서신호를 별로 루트를 통해 수신한 후 이를 기초로 별도의 참조 카운트 신호를 생성하여 모터드라이브로부터 수신한 메인 카운트 신호와 비교하고, 비교 결과를 통해 미리 정해진 임계 범위 내에서 상호 일치하지 아니하면 모터드라이브 또는 홀 센서에 대한 에러로 판정함으로써, 모터드라이브로부터 출력되는 신호(예: 카운트 신호)에 대한 정확도를 보장할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 홀 센서신호 검증 장치를 일실시 예로 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 의한 모터제어장치에서 참조 카운트 신호에 대해 판정하는 패턴을 일실시 예로 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 의한 모터제어장치에서 홀 센서신호에 대해 패턴 샘플링을 실행하는 것으로 일실시 예로 나타내는 도면, 및
도 4는 본 발명에 의한 모터제어장치의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명에 따른 홀 센서신호 검증 장치의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 홀 센서신호 검증 장치를 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 1에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 홀 센서신호 검증 장치는 홀 센서신호에 잡음이 포함되어 왜곡된 것으로 검증할 뿐만 아니라 모터와 모터제어장치(200) 중간에서 모터 구동 제어를 실질적으로 담당하는 모터드라이브(100)에 대한 동작 에러도 검증하기 위한 구성을 갖춘다.
이를 위해, 홀 센서신호 검증 장치는 모터의 회전자 위치에 대한 홀 센서신호를 출력하는 1 이상의 홀 센서, 홀 센서신호의 패턴변화에 기초한 메인 카운트 신호와 모터 회전방향 안내신호를 출력하는 모터드라이브(100), 및 메인 카운트 신호를 수신하면서 모터드라이브(100)로 입력되기 전의 홀 센서신호를 별도 루트를 통해 수신한 후 모터드라이브(100)로 입력되기 전의 홀 센서신호에 대한 패턴변화를 포함하고 있는 참조 카운트 신호를 생성하고 메인 카운트 신호를 통해 판정한 홀신호 카운트 값과 참조 카운트 신호를 통해 판정한 홀신호 카운트 값을 비교한 결과에서 상호 비교되는 카운트 값 간의 차이 값이 미리 정해진 임계치 이상이면 모터드라이브(100) 또는 홀 센서에 대한 에러가 발생한 것으로 판정하는 모터제어장치(200)를 포함한다.
여기서, 모터는 브러시리스(Brushless) 모터인 것을 일례로 하여 아래와 같이 상세하게 본 발명을 설명하기로 한다.
즉, 모터드라이브(100)는 각 홀 센서(예: 제1 홀 센서 내지 제 3 홀 센서)로부터 각 홀 센서신호를 수신한 후 수신한 각 홀 센서신호를 취합한 결과를 기초로 하여 모터의 회전자에 대한 회전방향을 나타내는 모터 회전방향 안내신호를 생성한다.
즉, 모터드라이브(100)는 각 홀 센서신호를 취합한 특정 패턴을 확인함에 따라 특정 구간에서의 모터 회전방향을 변경하는 모터 회전방향 안내신호를 출력한다.
또한, 모터드라이브(100)는 각 홀 센서신호의 패턴 변화를 모터제어장치(200)에 전달하기 위해, 각 홀 센서신호의 패턴 변화를 카운트 신호로 생성한 후 생성한 카운트 신호를 상기 모터 회전방향 안내신호와 함께 모터제어장치(200)로 전달한다.
이에 따라, 모터제어장치(200)는 모터드라이브(100)로부터 수신한 모터 회전방향 안내신호 및 카운트 신호에 기초해서 브러시리스(Brushless) 모터의 회전자 위치를 카운트한 후 카운트 결과에 상응하여 듀티 제어 값과 모터방향 제어 값을 생성하고, 생성한 듀티 제어 값과 모터방향 제어 값을 모터드라이브(100)에 전달한다.
이러한 기본 기능 이외에, 모터제어장치(200)는 모터드라이브(100)에 대한 동작 이상을 검증하기 위하여 모터드라이브(100)로 입력되기 전의 홀 센서신호를 별도 루트를 통해 수신한 후 이 수신한 홀 센서신호에 포함되어 있는 패턴변화를 반영한 참조 카운트 신호를 생성하고, 생성한 참조 카운트 신호를 모터드라이브(100)에 대한 동작 이상을 검증하는 데에 사용하기 위한 주요 인자로 활용한다.
도 2는 본 발명에 의한 모터제어장치(200)에서 참조 카운트 신호에 대해 판정하는 패턴을 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 2에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 모터제어장치(200)는 모터드라이브(100)로 입력되기 전의 홀 센서신호를 수신하여 수신한 홀 센서신호에 포함되어 있는 일정 패턴을 판정한다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 홀 센서신호(즉, 제1 홀 센서 내지 제3 홀 센서들로부터 출력되는 각각의 홀 센서신호)는 일정 패턴을 갖는다.
즉, 홀 센서신호의 패턴이 "100 -> 101 -> 001 -> 011"의 형태로 변화하면 CW(Clock wise) 방향이면서 카운트 값은 '4'가 되는 것으로 판정할 수 있으며, 다른 예로 홀 센서신호의 패턴이 상기 변화상태에서 다시 역으로 전환하여 "011 -> 001 -> 101 -> 100 -> 110 -> 010"의 형태로 변화하면 카운트 값은 '-2'가 된다.
또한, 모터제어장치(200)는 모터드라이브(100) 또는 홀 센서의 동작 이상을 검증하기 위한 프로세스를 실행할 때 그 로드를 최소화하기 위해, 홀 센서신호의 로직 값을 DMA 함수를 이용하여 버퍼링한 후 일정 범위 내의 테스크에서 버퍼링된 데이터를 카운트한다.
도 3은 본 발명에 의한 모터제어장치(200)에서 홀 센서신호에 대해 패턴 샘플링을 실행하는 것으로 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 3에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 모터제어장치(200)는 수신한 홀 센서신호를 샘플링할 경우, 패턴 변경이 발생한 구간만을 카운트 반영하도록 설정하여 연산 로드를 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명에 의한 모터제어장치(200)의 동작 과정을 일실시 예로 나타내는 도면이다. 도 4에 단지 예로써 도시된 바와 같이, 홀 센서신호 검증 방법은 모터제어장치(200)에서 모터 구동을 인해 모터드라이브(100)로부터 홀 센서신호의 패턴 변화에 기초한 메인 카운트 신호를 수신하면서 모터드라이브(100)로 입력되기 전의 홀 센서신호를 별로 루트를 통해 수신한다(S1 및 S3).
이후, 모터제어장치(200)는 모터드라이브(100)로 입력되기 전의 홀 센서신호에 대한 패턴변화를 포함하고 있는 참조 카운트 신호를 생성한다(S5).
모터제어장치(200)는 이미 수신한 메인 카운트 신호를 통해 판정한 홀신호 카운트 값과 S5 단계에서 생성한 참조 카운트 신호를 통해 판정한 홀신호 카운트 값을 상호 비교한다(S7 및 S9).
S9 단계에서 상호 비교한 카운트 값 간의 차이 값이 미리 정해진 임계치 이상으로 확인되면 모터드라이브(100) 또는 홀 센서에 에러가 발생한 것으로 판정하고(S13), S9 단계에서 상호 비교한 카운트 값 간의 차이 값이 미리 정해진 임계치 이상으로 확인되지 아니하면 모터드라이브(100)로부터 출력되는 메인 카운트 신호가 정상 범위에 있는 정상 신호인 것으로 판정한다(S15).
S15 단계와 같이 메인 카운트 신호가 정상 신호인 경우, 모터제어장치(200)는 모터드라이브(100)로부터 수신한 메인 카운트 신호를 기초로 하여 브러시리스(Brushless) 모터의 회전자 위치에 대한 카운트를 정상 실행한다(S17).
이후, 차량 시동 오프 등의 이유로 모터 구동을 종료하게 되면 상기 각 단계들에 대한 로직 수행도 함께 종료된다(S19).
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명은 모터(예: 브러시리스(Brushless) 모터)의 회전자 위치를 감지하기 위한 홀 센서신호의 패턴변화에 기초하여 카운트 신호(즉, 모터의 회전자 위치를 카운트하기 위한 정보를 포함하고 있는 신호)를 출력하는 모터드라이브의 동작 에러를 감안해서 모터드라이브로부터 출력되는 카운트 신호에 대한 정상 신호 여부를 검증하기 위한 것임에 따라, 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
100: 모터드라이브 200: 모터제어장치

Claims (4)

  1. 모터제어장치에서 모터드라이브로부터 홀 센서신호의 패턴변화에 기초한 메인 카운트 신호를 수신하면서 상기 모터드라이브로 입력되기 전의 홀 센서신호를 수신하는 단계;
    상기 모터드라이브로 입력되기 전의 홀 센서신호에 대한 패턴변화를 포함하고 있는 참조 카운트 신호를 생성하는 단계;
    상기 메인 카운트 신호를 통해 판정한 홀신호 카운트 값과 상기 참조 카운트 신호를 통해 판정한 홀신호 카운트 값을 비교하는 단계; 및
    비교 결과에서 상호 비교되는 카운트 값 간의 차이 값이 미리 정해진 임계치 이상이면 상기 모터드라이브 또는 홀 센서에 대한 에러로 판정하고 판정 결과를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀 센서신호 검증 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 홀 센서신호 검증 방법은, 상기 비교 결과에서 상호 비교되는 카운트 값 간의 차이 값이 상기 임계치 이상이 아니면 상기 메인 카운트 신호를 정상 신호로 판정하는 단계; 및
    상기 메인 카운트 신호를 기초로 모터의 회전자 위치에 대한 홀신호 카운트를 실행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀 센서신호 검증 방법.
  3. 모터의 회전자 위치에 대한 홀 센서신호를 출력하는 1 이상의 홀 센서;
    상기 홀 센서신호의 패턴변화에 기초한 메인 카운트 신호를 출력하는 모터드라이브; 및
    상기 메인 카운트 신호를 수신하면서 상기 모터드라이브로 입력되기 전의 홀 센서신호를 수신한 후 상기 모터드라이브로 입력되기 전의 홀 센서신호에 대한 패턴변화를 포함하고 있는 참조 카운트 신호를 생성하는 모터제어장치;를 포함하고,
    상기 모터제어장치는 상기 메인 카운트 신호를 통해 판정한 홀신호 카운트 값과 상기 참조 카운트 신호를 통해 판정한 홀신호 카운트 값을 비교한 결과에서 상호 비교되는 카운트 값 간의 차이 값이 미리 정해진 임계치 이상이면 상기 모터드라이브 또는 상기 홀 센서에 대한 에러로 판정하는 것을 특징으로 하는 홀 센서신호 검증 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 모터는 브러시리스(Brushless) 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀 센서신호 검증 장치.


KR1020110140188A 2011-12-22 2011-12-22 홀 센서신호 검증 방법, 그리고 이에 적용되는 장치 KR101779115B1 (ko)

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