KR101882251B1 - 모터 상전압 이상 검출 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조향휠 미조타 시에도 모터 상전압의 이상을 검출할 수 있는 모터 상전압 이상 검출 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 상전압 이상 검출 방법은 듀얼 전류 센서 적용 전자제어유닛(ECU, Electronic Control Unit) 및 3상 모터를 이용하는 차량 시스템에서 모터 상전압 이상(異常)을 검출하는 방법에 있어서, 상기 차량의 조향휠 미조타 시, 상기 모터 제어를 위하여 인가되는 펄스 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation)파를 좌측 또는 우측으로 이동시켜 중성점을 변경하는 (A)단계; 및 상기 중성점이 변경된 펄스 폭 변조파를 이용하여 상기 모터 상전압 이상을 검출하는 (B)단계를 포함할 수 있다.

Description

모터 상전압 이상 검출 방법 및 장치{Method and Apparatus for Detecting Motor Phase Voltage}
본 발명은 모터 상전압 이상 검출 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 조향휠 미조타 시에도 모터 상전압의 이상을 검출할 수 있는 모터 상전압 이상 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 듀얼 전류 센서 적용 전자제어회로(ECU, Electronic Control Unit) 및 3상 모터를 이용하는 차량 시스템에서 모터 상전압 이상(異常)을 검출하기 위해서는 모터에 인가되는 전압을 모니터링 하여 전압이상을 판단한다.
구체적으로 모터 구동 신호인 펄스 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation)파를 이용하여 회로 제어 시 발생하는 전압을 모니터링 한다. 즉, 명령 전류와 실측 전류간의 관계를 기준으로 제어 회로의 정상 유무를 판단한다.
도 1은 모터 상전류 파형의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 모터 상전류는 서로 다른 위상차를 가지는 3가지 파(Wave)로 이루어 질 수 있다.
명령 전류와 실측전류간의 관계를 기준으로 제어 회로의 정상 유무를 판단하는 경우, 명령 전류가 없는 조건에서는 회로의 이상을 검출할 수 없다. 따라서, 이러한 경우에는 운전자가 조향휠에 토크를 인가하여 명령 전류가 발생하여야만 모터 상전압 이상을 검출할 수 있는 문제점이 존재한다.
따라서, 조향휠 미조타 시에도 모터 상전압 이상을 검출할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 모터에 인가되는 펄스 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation) 신호를 제어하여 조향휠 미조타 시에도 모터 상전압 이상을 검출할 수 있는 모터 상전압 이상 검출 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 모터 상전압 이상 검출 방법은 듀얼 전류 센서 적용 전자제어유닛(ECU, Electronic Control Unit) 및 3상 모터를 이용하는 차량 시스템에서 모터 상전압 이상(異常)을 검출하는 방법에 있어서, 상기 차량의 조향휠 미조타 시, 상기 모터 제어를 위하여 인가되는 펄스 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation)파를 좌측 또는 우측으로 이동시켜 중성점을 변경하는 (A)단계; 및 상기 중성점이 변경된 펄스 폭 변조파를 이용하여 상기 모터 상전압 이상을 검출하는 (B)단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 (A)단계는, 상기 펄스 폭 변조파의 중성점 파형을 상기 조향휠 조타 시 발생하는 파형과 동일한 형태가 되도록 상기 펄스 폭 변조파를 좌측 또는 우측으로 이동시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 (A)단계는, 상기 조향휠 조타 시, 상기 좌측 또는 우측으로 이동된 펄스 폭 변조파를 이동되기 전 상태로 복귀시킬 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 모터 상전압 이상 검출 장치는, 듀얼 전류 센서 적용 전자제어유닛(ECU, Electronic Control Unit) 및 3상 모터를 이용하는 차량 시스템에서 모터 상전압 이상(異常)을 검출하는 장치에 있어서, 상기 차량의 조향휠 미조타 시, 상기 모터 제어를 위하여 인가되는 펄스 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation)파를 좌측 또는 우측으로 이동시켜 중성점을 변경하는 제어부; 및 상기 중성점이 변경된 펄스 폭 변조파를 이용하여 상기 모터 상전압 이상을 검출하는 검출부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 펄스 폭 변조파의 중성점 파형을 상기 조향휠 조타 시 발생하는 파형과 동일한 형태가 되도록 상기 펄스 폭 변조파를 좌측 또는 우측으로 이동시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 조향휠 조타 시, 상기 좌측 또는 우측으로 이동된 펄스 폭 변조파를 이동되기 전 상태로 복귀시킬 수 있다.
본 발명은 조향휠 미조타 시에도 모터 상전압 이상을 검출할 수 있다.
따라서, 본 발명은 안전운전을 도모할 수 있다.
도 1은 모터 상전류 파형의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 상전압 이상 검출 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 상전압 이상 검출 장치의 제어부에서 제어된 펄스 폭 변조파의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 상전압 이상 검출 방법에 관한 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어”있다거나 “접속되어”있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어”있다거나 “직접 접속되어”있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명에 따른 모터 상전압 이상 검출 장치는 듀얼 전류 센서 적용 전자제어유닛(ECU, Electronic Control Unit) 및 3상 모터를 이용하는 차량 시스템에서 모터 상전압 이상(異常)을 검출할 수 있다.
특히 본 발명에 따른 모터 상전압 이상 검출 장치는 모터에 인가되는 펄스 폭 변조파(PWM, Pulse Width Modulation)를 좌측 또는 우측으로 이동시켜 중성점 파형을 조향휠 조타 시 발생하는 파형과 동일한 형태로 만들어서, 조향휠 미조타 시에도 모터 상전압 이상을 검출할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 상전압 이상 검출 장치를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 바람직한 실시예에 따른 모터 상전압 이상 검출 장치(200)는 제어부(210) 및 검출부(220)를 포함한다.
제어부(210)는 조향휠 미조타 시 모터에 인가되는 펄스 폭 변조파를 좌측이나 우측으로 이동시켜 중성점 파형을 조향휠 조타 시 발생하는 파형과 동일한 형태로 만든다.
제어부(210)가 조향휠 미조타 시와 조향휠 조타 시 파형을 동일한 형태로 만듦으로 인하여 검출부(220)는 조향휠 조타 시 모터 상전압 이상을 검출하는 방식을 동일하게 적용하여 조향휠 미조타 시에도 모터 상전압 이상을 검출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 상전압 이상 검출 장치의 제어부에서 제어된 펄스 폭 변조파의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 기존 모터 상전압 이상 검출 장치(200)는 조향휠 미조타 시 50% 듀티(Duty)를 가진 펄스 폭 변조파형에서 중성점 파형이 2가지 조건만 나타나기 때문에 상전압에 의한 고장 유형을 검출하는 것이 불가능 하다.
이를 해결하기 위하여, 도 3에서 일 예를 나타낸 봐와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 상전압 이상 검출 장치(200)의 제어부(210)가 조향휠 미조타 시 50% 듀티 조건에서 점진적으로 각 상의 펄스 폭 변조 파형을 좌측이나 우측으로 이동하여 중성점 파형을 휠 조타 시 발생하는 파형과 동일한 형태로 만든다.
다만, 제어부(210)는 조향휠 미조타 시 펄스 폭 변조 파형의 타이밍 변경은 전류 제어 및 제어기 내 불연속 구간이 발생하여 고주파 문제점을 가질 수 있기 때문에, 단위 시간에 대한 듀티 퍼센트의 변화율이 기 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 제어부(210)는 조향휠이 미조타 시에서 조향휠이 조타 시로 변경되는 경우, 좌측이나 우측으로 이동시킨 것을 복귀하여 원 상태로 회복하는 것이 바람직하다.
구체적으로 제어부(210)가 펄스 폭 변조 파형을 좌측이나 우측으로 이동하여 중성점 파형을 휠 조타 시 발생하는 파형과 동일한 형태로 만드는 과정의 일 예를 설명하면, 먼저 펄스 폭 변조파의 엣지(Edge) 부분을 판단할 수 있다.
즉, 제어부(210)는 펄스 폭 변조파 A, B, C 위치에 따라 우선순위를 설정한다. 이는 탑 펫(TOP FET)의 턴 온(Turn ON)이 펄스 폭 변조파 A, B, C 중에서 어느 조건이 우선시 되는지 확인하는 함수를 이용하여 설정할 수 있다.
제어부(210)는 엣지의 우선순위가 확인될 경우, ADC(Analog to Digital Converter)에 필요한 샘플 타임(Sample Time)이 확보되는 조건인지를 판단한다. 만약, 엣지 간격이 너무 밀접하여, ADC 시간이 확보가 되지 않을 경우, 제어부(210)는 펄스 폭 변조파를 시간 이동하여 ADC 시간을 확보할 수 있다. 제어부(210)는 확보된 시간을 기준으로 ADC 시점을 연산할 수 있다. ADC 연산 가능 시점은 탑 펫을 기준으로 1개나 2개가 턴 온 되는 시점을 기준으로 설정할 수 있다.
제어부(210)가 조향휠 미조타 시 펄스 폭 변조파를 좌측이나 우측으로 이동시켜 발생된 중성점을 각각 AA, BB라 하면, AA는 탑 펫 1개가 턴 온인 경우 펄스 폭 변조파 엣지의 위치값이며, BB는 탑 펫 2개가 턴 온인 경우 펄스 폭 변조파 엣지의 위치값이다. 구체적으로 예를 들면, 이상적으로 AA는 공급전압에 1/3을 곱한 값이 되고, BB는 공급전압에 2/3을 곱한 값이 될 수 있다.
검출부(220)는 AA와 BB의 위치값을 기준으로 모터 상전압 이상을 검출할 수 있다.
구체적으로 검출부(220)는 AA가 수학식 1과 같은 경우이거나, BB가 수학식 2와 같은 경우이면 모터 상전압 이상이 발생한 것으로 판단하여 이상(異常)을 검출할 수 있다.
[수학식 1]
AA > 공급전압×1/3±Voffset
[수학식 2]
BB > 공급전압×2/3±Voffset
수학식 1과 수학식 2에서 Voffset은 기 설정된 오차 범위이며, 시스템 환경, 측정의 정확도 등에 따라서 변경될 수 있다. 또한, 수학식 1과 수학식 2는 앞서 이상적인 AA와 BB에 따라서 설정된 식인바, 시스템에서 설정되는 중성점, 엣지의 위치, 듀티 등에 따라서 변경될 수 있다.
검출부(220)는 조향휠 조타 시 모터 상전압 이상 검출 방법을 이용할 수 있으며, 검출부(220)는 조향휠 미조타 시에도 조향휠 조타 시 모터 상전압 이상 검출 방법과 동일한 방법을 이용하여 모터 상전압 이상을 검출할 수 있다.
검출부(220)가 모터 상전압 이상을 검출하면, 검출부(220)는 운전자에게 모터 상전압 이상 존재를 경고할 수 있으며, 차량에 모터 상전압 이상에 대비한 페일 세이프(Fail Safe)가 구비된 경우, 페일 세이프를 동작시킬 수도 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 상전압 이상 검출 방법에 관한 흐름도이다.
도 4를 참조하여 바람직한 실시예에 따른 모터 상전압 이상 검출 방법을 설명하면, 제어부(210)가 모터에 인가되는 펄스 폭 변조파(PWM, Pulse Width Modulation)를 좌측 또는 우측으로 이동시켜 중성점 파형을 조향휠 조타 시 발생하는 파형과 동일한 형태로 만든다(S410 단계).
검출부(220)는 제어부(210)에서 제어된 펄스 폭 변조파를 이용하여 조향휠 미조타 시에도 모터 상전압 이상을 검출할 수 있다(S420 단계).
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 상전압 이상 검출 장치(200)의 블록도는 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 개념적 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도는 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블록을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.
또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 듀얼 전류 센서 적용 전자제어유닛(ECU, Electronic Control Unit) 및 3상 모터를 이용하는 차량 시스템에서 모터 상전압 이상(異常)을 검출하는 방법에 있어서,
    상기 차량의 조향휠 미조타 시, 상기 모터 제어를 위하여 인가되는 펄스 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation)파를 좌측 또는 우측으로 이동시켜 중성점을 변경하는 (A)단계; 및
    상기 중성점이 변경된 펄스 폭 변조파를 이용하여 상기 모터 상전압 이상을 검출하는 (B)단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 상전압 이상 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (A)단계는,
    상기 펄스 폭 변조파의 중성점 파형을 상기 조향휠 조타 시 발생하는 파형과 동일한 형태가 되도록 상기 펄스 폭 변조파를 좌측 또는 우측으로 이동시키는 모터 상전압 이상 검출 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (A)단계는,
    상기 조향휠 조타 시, 상기 좌측 또는 우측으로 이동된 펄스 폭 변조파를 이동되기 전 상태로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 모터 상전압 이상 검출 방법.
  4. 듀얼 전류 센서 적용 전자제어유닛(ECU, Electronic Control Unit) 및 3상 모터를 이용하는 차량 시스템에서 모터 상전압 이상(異常)을 검출하는 장치에 있어서,
    상기 차량의 조향휠 미조타 시, 상기 모터 제어를 위하여 인가되는 펄스 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation)파를 좌측 또는 우측으로 이동시켜 중성점을 변경하는 제어부; 및
    상기 중성점이 변경된 펄스 폭 변조파를 이용하여 상기 모터 상전압 이상을 검출하는 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 상전압 이상 검출 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 펄스 폭 변조파의 중성점 파형을 상기 조향휠 조타 시 발생하는 파형과 동일한 형태가 되도록 상기 펄스 폭 변조파를 좌측 또는 우측으로 이동시키는 모터 상전압 이상 검출 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 조향휠 조타 시, 상기 좌측 또는 우측으로 이동된 펄스 폭 변조파를 이동되기 전 상태로 복귀 시키는 것을 특징으로 하는 모터 상전압 이상 검출 장치.
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