KR102115413B1 - 센서리스 모터 회전량 검출 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센서리스 모터 회전량 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 구동 구간을 모터의 구동 초기 및 종료 구간인 불안정 구간과 구동 초기 및 종료 구간을 제외한 구간인 안정 구간으로 구분하고, 불안정 구간에서는 불안정안 리플전류에 따른 보정을 적용한 펄스에 의해 모터의 회전량을 계산하고, 안정 구간에서는 필터링을 통해 획득된 펄스에 의해 모터의 회전량을 계산하는 센서리스 모터 회전량 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

센서리스 모터 회전량 검출 장치 및 방법{Sensor less motor rotation amount detection apparatus and method thereof}
본 발명은 센서리스 모터 회전량 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 구동 구간을 모터의 구동 초기 및 종료 구간인 불안정 구간과 구동 초기 및 종료 구간을 제외한 구간인 안정 구간으로 구분하고, 불안정 구간에서는 불안정안 리플전류에 따른 보정을 적용한 펄스에 의해 모터의 회전량을 계산하고, 안정 구간에서는 필터링을 통해 획득된 펄스에 의해 모터의 회전량을 계산하는 센서리스 모터 회전량 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 모터의 구동을 제어하기 위한 방식으로 홀(Hall) 소자를 이용하는 센서 이용 방식과 센서없이(Sensorless) 모터를 제어하는 센서리스 방식이 적용되고 있다.
센서 이용 방식은 내장된 홀 소자를 통해 모터의 회전량을 계산하므로 정확한 모터의 회전량을 계산할 수 있는 효과를 가지나, 홀 소자를 내장하여야 하므로 생산 단가가 올라가고, 홀 소자와 연결하기 위한 배선이 증가하며, 홀 소자 및 배선에 의해 그 설계에 제약을 받을 수 있는 문제점이 있었다.
이에 반해, 센서리스 방식은 홀 소자를 내장하지 않아도 되므로 생산 단가를 낮출 수 있고 고온 조건하에서 사용할 수 있는 이점을 갖는다. 이는 홀 소자가 IC와 마찬가지로 반도체 소자이기 때문에 온도에 의해서 그 특성이 크게 변화할 수 있고, 고온 환경에서 사용하면 특성이 열화되거나 파괴될 가능성이 있기 때문이다.
또한 센서리스 방식은 홀 소자를 위한 배선을 필요로 하지 않으므로 배선을 최소화할 수 있어 모터 기판의 소형화와 조립공정을 간소화할 수 있는 효과를 갖는다.
그러나 기존의 센서리스 방식은 모터 구동 초기와 구동 종료 시 리플전류가 크게 와인딩(Winding)하여 카운트 오류를 발생시킬 수 있으며, 모터 구동 전 구간에서 노이즈에 의해 정확한 펄스화가 이루어지지 않아 카운트 시 오류를 발생시킬 수 있는 문제점이 있었다.
실용신안공개공보 제20-1995-028837호(1995.10.20.공개)
따라서 본 발명의 목적은 모터의 구동 구간을 모터의 구동 초기 및 종료 구간인 불안정 구간과 구동 초기 및 종료 구간을 제외한 구간인 안정 구간으로 구분하고, 불안정 구간에서는 불안정안 리플전류에 따른 보정을 적용한 펄스에 의해 모터의 회전량을 계산하고, 안정 구간에서는 필터링을 통해 획득된 펄스에 의해 모터의 회전량을 계산하는 센서리스 모터 회전량 검출 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서리스 모터 회전량 검출 장치는: 모터; 모터 구동 전압 및 구동 전류를 공급하는 모터 구동부; 상기 모터에서 발생되는 리플전류를 검출하는 리플전류 검출부; 및 상기 리플전류 검출부로부터 입력되는 리플전류를 모터 구동 개시 시점부터 일정 시간의 개시 구간 및 모터 종료 시 일정 시간의 종료 구간을 포함하는 불안정 구간과 상기 개시 구간 이후부터 종료 구간 이전까지의 구간을 안정구간으로 구분하고, 상기 불안정 구간에서 모터저항 및 역기전력에 의한 모터 회전량을 반영하여 상기 리플전류의 불안정 구간을 펄스화하고, 안정 구간에서 필터링 계수에 의한 필터링을 수행한 후 상기 리플전류를 펄스화한 후, 펄스화되는 펄스들을 카운트하여 모터의 회전량을 검출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 모터 구동 개시 이벤트 및 모터 구동 종료 이벤트를 감지하고, 감지된 이벤트에 따라 상기 모터 구동부를 제어하는 모터 구동 처리부; 상기 리플 검출부로부터 리플전류를 획득한 후 아날로그/디지털(AD) 변환을 수행하여 출력하는 리플 획득부; 상기 모터 구동 처리부의 제어에 의해 리플전류의 불안정 구간에서 동작하여, 상기 모터저항 및 역기전력상수에 의한 모터 회전량을 계산하고, 계산된 모터 회전량에 대응하여 상기 리플 획득부에서 출력되는 리플전류를 펄스화하는 불안정 회전량 계산부; 및 상기 모터 구동 처리부의 제어에 의해 리플전류의 안정 구간에서 동작하여 리플 획득부로부터 입력되는 리플전류에 대한 필터링 계수를 계산한 후 상기 필터링 계수를 적용하여 상기 리플전류를 필터링한 후 펄스화하는 안정 회전량 계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 불안정 회전량 계산부는, 리플전류가 획득되면 역기전력 상수를 하기 수학식 2에 의해 계산하고, 상기 역기전력 상수를 하기 수학식 3에 적용하여 모터저항을 계산한 후, 상기 모터저항 및 역기전력 상수를 하기 수학식 4에 적용하여 모터 회전량을 계산하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 2]
Figure 112018120888695-pat00001
여기서, Rideal은 미리 알려져 있는 이상적인 모터저항, Vdrop은 모터 구동 시의 모터 양단 전압, Tcycle은 계산주기, N은 평균 횟수
[수학식 3]
Figure 112018120888695-pat00002
V는 구동전압, I는 구동전류, L은 모터 인턱턴스
[수학식 4]
Figure 112018120888695-pat00003
여기서 s는 라플라스 변환부호
상기 필터링 계수는 리플주파수이되, 상기 안정 회전량 계산부는, 하기 수학식 5에 의해 리플주파수를 계산하고, 주파수 영역의 리플전류의 스펙트럼 영역에서 상기 리플주파수를 중심으로 크기가 가한 신호 성분을 검출하여 리플주파수를 확정하고, 상기 리플주파수를 중심으로 밴드패스 필터링을 수행하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 5]
Figure 112018120888695-pat00004
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서리스 모터 회전량 검출 방법은: 제어부가 모터의 구동이 개시되면 모터 구동 개시 시점부터 일정 시간의 개시 구간 및 모터 종료 시 일정 시간의 종료 구간을 포함하는 불안정 구간인지, 상기 개시 구간 이후부터 종료 구간 이전까지의 구간인 안정 구간인지를 판단하는 리플전류 구간 판단 과정; 불안정 구간이면 상기 제어부가 모터저항 및 역기전력에 의한 모터 회전량을 반영하여 리플 획득부를 통해 획득되는 리플전류의 불안정 구간을 펄스화하는 불안정 구간 펄스화 과정; 안정 구간이면 상기 제어부가 필터링 계수에 의한 필터링을 수행한 후 상기 리플전류를 펄스화하는 안정 구간 펄스화 과정; 및 펄스화되는 펄스들을 카운트하여 모터의 회전량을 검출하는 모터 회전량 검출 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
불안정 구간 펄스화 과정은, 리플전류를 획득하는 리플전류 획득 단계; 상기 리플전류에 대한 역기전력 상수 및 모터저항를 하기 수학식 4에 적용하여 모터 회전량을 계산하는 모터 회전량 계산 단계; 및 계산된 모터 회전량에 대응하여 상기 리플 획득부에서 출력되는 리플전류를 펄스화하는 펄스화 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 4]
Figure 112018120888695-pat00005
여기서 s는 라플라스 변환부호
상기 모터 회전량 계산 단계는, 이상적인 모터저항값(Rideal)을 하기 수학식 2에 적용하여 역기전력상수를 계산하는 역기전력 상수 계산 단계; 및 상기 계산된 역기전력 상수를 하기 수학식 3에 적용하여 모터저항(R)을 계산하는 모터저항 계산 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 2]
Figure 112018120888695-pat00006
여기서, Rideal은 미리 알려져 있는 이상적인 모터저항, Vdrop은 모터 구동 시의 모터 양단 전압, Tcycle은 계산주기, N은 평균 횟수
[수학식 3]
Figure 112018120888695-pat00007
V는 구동전압, I는 구동전류, L은 모터 인턱턴스
안정 구간 펄스화 과정은, 리플 검출부를 통해 리플전류를 획득하는 리플전류 획득 단계; 상기 획득된 리플전류를 아날로그/디지털 변환하여 출력하는 디지털 변환 단계; 상기 리플전류에 대한 필터링 계수를 계산하는 필터링 계수 계산 단계; 상기 필터링 계수를 적용하여 상기 리플전류를 필터링하는 필터링 단계; 및 상기 필터링된 리플전류를 펄스화하는 펄스화 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 필터링 계수는 리플주파수이되, 상기 모터 회전량 검출 과정은, 상기 제어부가 안정 회전량 계산부를 통해 하기 수학식 5에 의해 리플주파수를 계산하고, 주파수 영역의 리플전류의 스펙트럼 영역에서 상기 리플주파수를 중심으로 크기가 가한 신호 성분을 검출하여 리플주파수를 확정하고, 상기 리플주파수를 중심으로 밴드패스 필터링을 수행하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 5]
Figure 112018120888695-pat00008
본 발명은 모터의 구동 구간을 구동 초기 구간 및 종료 구간인 불안정 구간 및 상기 초기 구간 및 종료 구간 사이의 구간을 안정 구간으로 구분하고, 불안정 구간에서는 초기 리플전류의 와인딩을 고려한 보정을 반영하여 모터 회전량을 계산하기 위한 펄스를 생성하고, 안정구간에서는 필터링 계수를 산출하고 이에 따른 필터링을 수행하여 리플전류의 잡음을 효율적으로 제거하여 펄스를 생성함으로써 펄스의 카운트 에러를 최소화하여 보다 정확한 모터 회전량을 계산할 수 있고 회전량을 제어할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 센서리스 모터 회전량 검출 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 센서리스 모터 회전량 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 센서리스 모터 회전량 검출 방법 중 불안정 구간에서의 펄스 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 센서리스 모터 회전량 검출 방법 중 안정 구간에서의 펄스 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 센서리스 모터 회전량 검출 방법 중 안정 구간에서의 펄스 생성 방법을 설명하기 위한 각 단계의 파형을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 계산된 필터링 계수에 의한 필터링 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 센서리스 모터 회전량 검출 장치의 구성 및 동작을 설명하고, 그에 따른 모터 회전량 검출 방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 센서리스 모터 회전량 검출 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 센서리스 모터 회전량 검출 장치는 모터(10), 모터 구동부(20), 리플전류 검출부(30) 및 제어부(100)를 포함한다.
모터(10)는 구동전압 및 구동전류를 인가받아 회전하며, 회전에 따른 리플전류를 발생한다.
모터 구동부(20)는 제어부(100)의 제어를 받아 모터(10)의 회전에 필요한 구동전압 및 구동전류를 모터(10)로 공급한다.
리플전류 검출부(30)는 모터(10)와 연결되어 모터(10)에서 발생되는 리플전류를 검출하여 제어부(100)로 출력한다.
제어부(100)는 상기 리플전류 검출부(30)로부터 입력되는 리플전류를 모터 구동 개시 시점부터 일정 시간의 개시 구간 및 모터 종료 시 일정 시간의 종료 구간을 포함하는 불안정 구간과 상기 개시 구간 이후부터 종료 구간 이전까지의 구간을 안정구간으로 구분하여 본 발명에 따른 모터(10)의 회전량을 계산한다.
제어부(100)는 상기 불안정 구간에서 모터저항 및 역기전력에 의한 모터 회전량을 반영하여 상기 리플전류의 불안정 구간을 펄스화하고, 안정 구간에서 필터링 계수에 의한 필터링을 수행한 후 상기 리플전류를 펄스화하며, 펄스화되는 펄스들을 카운트하여 모터의 회전량을 검출한다.
구체적으로, 제어부(100)는 모터 구동 처리부(110), 리플 획득부(120), 불안정 회전량 계산부(130) 및 안정 회전량 계산부(140)를 포함한다.
모터 구동 처리부(110)는 모터 구동 개시 이벤트 및 모터 구동 종료 이벤트를 감지하고, 감지된 이벤트에 따라 상기 모터 구동부(20)를 제어한다. 상기 모터 구동 개시 이벤트 및 모터 구동 종료 이벤트는 모터(10)를 제어하는 사용자의 모터 구동 개시 명령 및 종료 명령에 의해 발생될 수도 있고, 시스템에서 발생되는 명령에 의해 발생될 수도 있으며, 미리 설정된 시간에 의해 발생될 수도 있을 것이다.
리플 획득부(120)는 모터 구동 처리부(110)로부터 구간 정보를 획득하고 리플전류 검출부(30)로부터 리플전류를 획득하여 구간 정보에 따라 불안정회전량 계산부 및 안정 회전량 계산부 중 어느 하나로 출력한다.
상기 리플 획득부(120)는 상기 리플전류 검출부(30)로부터 획득되는 리플전류를 아날로그/디지털 변환을 수행하여 출력한다.
불안정 회전량 계산부(130)는 상기 모터 구동 처리부(110)의 제어에 의해 리플전류의 불안정 구간에서 동작하고, 상기 모터저항 및 역기전력상수에 의한 모터 회전량을 계산하는 회전량 계산부(131) 및 계산된 모터 회전량에 대응하여 상기 리플 획득부(120)에서 출력되는 리플전류를 펄스화하여 출력하는 보정 펄스화부(132)를 포함한다.
상기 회전량 계산부(131)는 모터저항(R) 및 역기전력 상수(ke)를 하기 수학식 1에 적용하여 모터 회전량을 계산한다.
Figure 112018120888695-pat00009
상기 모터저항(R) 및 역기전력 상수(ke)는 모터(10) 메이커에서 제공한다. 이하 메이커에 의해 제공되는 모터저항을 Rideal로 역기전력 상수를 ke로 표기한다.
그러나 모터저항 및 역기전력 상수는 여러 요인으로 인하여 변동되며, 변동되는 모터저항을 R로 변동되는 역기전력 상수를 ke'로 표기한다.
역기전력 상수(ke')는 하기 수학식 2에 의해 계산되고 모터저항(R)은 하기 수학식 3에 의해 계산된다.
Figure 112018120888695-pat00010
여기서, Rideal은 미리 알려져 있는 이상적인 모터저항, Vdrop은 모터 구동 시의 모터 양단 전압, Tcycle은 계산주기, N은 평균 횟수
Figure 112018120888695-pat00011
V는 구동전압, I는 구동전류, L은 모터 인턱턴스, ke'는 변동하는 역기전력 상수
상기 변동되는 모터저항(R) 및 역기전력 상수(ke')를 상기 수학식 1에 적용하면 하기 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112018120888695-pat00012
상기 계산되는 회전량은 모터가 구동되기 시작되면 시간에 따라 점점 증가하게 될 것이다.
보정 펄스화부(132)는 상기 회전 계산부(131)에 의해 회전량이 계산되면 회전량의 증가량에 따라 펄스를 로우(Low) 또는 하이(High)로 반전하여 펄스를 생성한다. 예를 들어, 회전량의 증가량을 5로 설정하였다면, 보정 펄스화부(132)는 시간이 지남에 따라 회전량이 5이상 증가하는 시점에서 펄스를 반대로 반전시키고, 이 시점에서 다시 회전량이 5가 증가하면 다시 펄스를 반대로 반전시켜 회전량에 따라 펄스를 생성한다.
안정 회전량 계산부(140)는 상기 모터 구동 처리부(110)의 제어에 의해 리플전류의 안정 구간에서 동작하고, 리플 획득부(120)로부터 입력되는 리플전류에 대한 필터링 계수를 계산하는 필터링 계수 산출부(141), 상기 필터링 계수를 적용하여 상기 리플전류를 필터링하는 필터링부(142) 및 상기 필터링된 리플전류를 펄스화하는 펄스화부(143)를 포함한다.
상기 필터링 계수는 리플주파수이며, 상기 리플주파수는 하기 수학식 5에 의해 계산된다.
Figure 112018120888695-pat00013
상기 필터링부(142)는 상기 수학식 5에 의해 리플주파수가 계산되면 리플전류의 주파수 영역에서 상기 계산된 리플주파수를 중심으로 30% 이내의 영역을 검색하여 크기가 가장 큰 신호 성분을 검출하고, 검출된 신호 성분의 리플주파수를 최종 리플주파수로 확정한다. 리플주파수가 확정되면 필터링부(142)는 상기 리플주파수를 중심으로 밴드패스 필터링을 수행하여 리플전류를 필터링한다. 상기 밴드패스 필터의 대역폭 설정은 파라미터로 사용자에 의해 상기 리플주파수를 중심으로 설정될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 센서리스 모터 회전량 검출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 우선 제어부(100)는 모터 구동 처리부(110)를 통해 구동 개시 이벤트가 발생되는지를 검사한다(S111).
구동 개시 이벤트가 발생되면 제어부(100)는 초기 구간 시간을 카운트하기 시작하고(S113), 개시 불안정 구간에서의 리플전류 펄스화를 수행한다(S115). 상기 개시 불안정 구간에서의 리플전류 펄스화는 후술할 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
개시 불안정 구간에서의 리플전류 펄스화가 개시되면 제어부(100)는 불안정 회전량 계산부(130)를 통해 개시 불안정 구간에서 생성되는 펄스에 의해 모터(10)의 회전량을 계산하기 시작하고(S117), 상기 카운트되기 시작한 카운트 초기 구간 시간이 미리 설정된 기준 초기 구간 시간을 초과하는지를 검사한다(S119). 상기 기준 초기 구간 시간은 실험에 의해 획득되는 시간으로, 모터의 회전 개시 후 리플전류가 안정화되는 데 걸리는 시간이다.
카운트 초기 구간 시간이 기준 초기 구간 시간을 초과하면, 제어부(100)는 d안정 회전량 계산부(140)를 통해 안정 구간에서의 리플전류 펄스화를 수행한다(S121). 상기 안정 구간에서의 리플전류 펄스화는 후술할 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
안정 구간 리플전류 펄스화가 개시되면 제어부(10)는 안정 구간의 펄스화된 펄스에 의해 모터(10)의 회전량을 계산한다(S123).
안정 구간에서의 모터(10)의 회전량이 계산되기 시작하면 제어부(100)는 모터 구동 처리부(110)를 통해 구동 종료 이벤트가 발생하는지를 검사하고(S125), 구동 종료 이벤트가 발생하면 종료 구간 시간을 카운트하기 시작한다(S127).
구동 종료 이벤트가 발생되어 종료 구간 시간이 카운트되기 시작하면 제어부(100)는 불안정 회전량 계산부(130)를 통해 종료 불안정 구간 리플전류 펄스화를 수행한다(S129).
종료 구간 리플전류 펄스화가 시작되면 제어부(100)는 종료 불안정 구간의 펄스화된 펄스에 의해 모터(10)의 회전량을 계산하고(S131), 상기 카운트되는 카운트 종료 구간 시간이 미리 설정된 기준 종료 구간 시간을 초과하는지를 검사하여(S133), 카운트 종료 구간 시간이 미리 설정된 기준 종료 구간 시간을 초과하면 과정을 종료한다. 상기 기준 종료 구간 시간은 실험적으로 얻어지는 시간으로 모터의 종료 명령 후 모터(10)가 정지하는데 까지 걸리는 시간일 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 센서리스 모터 회전량 검출 방법 중 불안정 구간에서의 펄스 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 제어부(100)는 리플 획득부(120)를 통해 리플전류 검출부(30)로부터 리플전류를 획득한다(S211).
리플전류가 획득되면 제어부(100)는 상기 수학식 2에 의해 역기전력 상수를 계산하고(S213), 상기 수학식 2에 의해 계산된 역기전력 상수 또는 모터(10) 메이커에 의해 제공된 역기전력 상수를 상기 수학식 3에 적용하여 모터저항(R)을 계산한다(S215).
모터저항이 계산되면 제어부(100)는 상기 수학식 4에 상기 계산된 모터저항(R), 역기전력 상수(ke' 또는 ke)를 적용하여 모터의 회전량을 계산한다(S217).
모터의 회전량이 계산되면 제어부(100)는 모터 회전량에 대한 펄스화를 수행한다(S219).
도 4는 본 발명에 따른 센서리스 모터 회전량 검출 방법 중 안정 구간에서의 펄스 생성 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 5는 본 발명에 따른 센서리스 모터 회전량 검출 방법 중 안정 구간에서의 펄스 생성 방법을 설명하기 위한 각 단계의 파형을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 계산된 필터링 계수에 의한 필터링 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 제어부(100)는 리플 획득부(120)를 통해 리플전류 검출부(30)로부터 도 5의 501과 같은 리플전류를 획득한다(S211).
리플전류가 획득되면 제어부(100)는 리플 획득부(120)를 통해 리플전류를 도 5의 502와 같이 아날로그/디지털 변환을 수행한다(S213).
리플전류가 디지털 변환되면 제어부(100)는 상기 수학식 5를 적용하여 필터링 계수를 계산한다(S217).
필터링 계수(Fcal)가 계산되면 제어부(100)는 도 6에서와 같이 리플전류를 주파수 영역으로 변환한 후 상기 필터링 계수에 대응하는 리플주파수(Fcal)를 중심으로 양측으로(ㅁΔf)만큼 영역 내에서 가장 큰 신호성분(Fcenter)을 찾아 최종 리플주파수로 선택한 후, 최종 리플주파수(Fcenter)를 중심으로 밴드패스 필터를 생성한다.
밴드패스필터가 생성되면 제어부(100)는 생성된 밴드패스필터에 의해 리플전류를 필터링하여 도 5의 503과 같은 필터링된 리플전류를 출력한다(S217).
필터링된 리플전류가 획득되면 제어부(100)는 도 5의 504에서 나타낸 바와 같이 필터링된 리플전류의 피크 투 피크(Peak to Peak)를 기준으로 펄스를 생성하여 리플전류를 펄스화한다(S219).
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 모터 20: 모터 구동부
30: 리플전류 검출부 100: 제어부
110: 모터 구동 처리부 120: 리플 획득부
130: 불안정 회전량 계산부 131: 회전량 계산부
132: 보정 펄스화부 140: 안정 회전량 계산부
141: 필터링 계수 산출부 142: 필터링부
143: 펄스화부

Claims (9)

  1. 모터;
    모터 구동 전압 및 구동 전류를 공급하는 모터 구동부;
    상기 모터에서 발생되는 리플전류를 검출하는 리플전류 검출부; 및
    상기 리플전류 검출부로부터 입력되는 리플전류를 모터 구동 개시 시점부터 일정 시간의 개시 구간 및 모터 종료 시 일정 시간의 종료 구간을 포함하는 불안정 구간과 상기 개시 구간 이후부터 종료 구간 이전까지의 구간을 안정구간으로 구분하고, 상기 불안정 구간에서 모터저항 및 역기전력에 의한 모터 회전량을 반영하여 상기 리플전류의 불안정 구간을 펄스화하고, 안정 구간에서 필터링 계수에 의한 필터링을 수행한 후 상기 리플전류를 펄스화한 후, 펄스화되는 펄스들을 카운트하여 모터의 회전량을 검출하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    모터 구동 개시 이벤트 및 모터 구동 종료 이벤트를 감지하고, 감지된 이벤트에 따라 상기 모터 구동부를 제어하는 모터 구동 처리부;
    상기 리플전류 검출부로부터 리플전류를 획득한 후 아날로그/디지털(AD) 변환을 수행하여 출력하는 리플 획득부;
    상기 모터 구동 처리부의 제어에 의해 리플전류의 불안정 구간에서 동작하여, 상기 모터저항 및 역기전력상수에 의한 모터 회전량을 계산하고, 계산된 모터 회전량에 대응하여 상기 리플 획득부에서 출력되는 리플전류를 펄스화하는 불안정 회전량 계산부; 및
    상기 모터 구동 처리부의 제어에 의해 리플전류의 안정 구간에서 동작하여 리플 획득부로부터 입력되는 리플전류에 대한 필터링 계수를 계산한 후 상기 필터링 계수를 적용하여 상기 리플전류를 필터링한 후 펄스화하는 안정 회전량 계산부를 포함하고,
    상기 불안정 회전량 계산부는,
    리플전류가 획득되면 역기전력 상수를 하기 수학식 2에 의해 계산하고, 상기 역기전력 상수를 하기 수학식 3에 적용하여 모터저항을 계산한 후, 상기 모터저항 및 역기전력 상수를 하기 수학식 4에 적용하여 모터 회전량을 계산하는 것을 특징으로 하는 센서리스 모터 회전량 검출 장치.
    [수학식 2]
    Figure 112020501347815-pat00014

    여기서, Rideal은 미리 알려져 있는 이상적인 모터저항, Vdrop은 모터 구동 시의 모터 양단 전압, Tcycle은 계산주기, N은 평균 횟수

    [수학식 3]
    Figure 112020501347815-pat00015

    V는 구동전압, I는 구동전류, L은 모터 인턱턴스

    [수학식 4]
    Figure 112020501347815-pat00016

    여기서 s는 라플라스 변환부호
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 모터;
    모터 구동 전압 및 구동 전류를 공급하는 모터 구동부;
    상기 모터에서 발생되는 리플전류를 검출하는 리플전류 검출부; 및
    상기 리플전류 검출부로부터 입력되는 리플전류를 모터 구동 개시 시점부터 일정 시간의 개시 구간 및 모터 종료 시 일정 시간의 종료 구간을 포함하는 불안정 구간과 상기 개시 구간 이후부터 종료 구간 이전까지의 구간을 안정구간으로 구분하고, 상기 불안정 구간에서 모터저항 및 역기전력에 의한 모터 회전량을 반영하여 상기 리플전류의 불안정 구간을 펄스화하고, 안정 구간에서 필터링 계수에 의한 필터링을 수행한 후 상기 리플전류를 펄스화한 후, 펄스화되는 펄스들을 카운트하여 모터의 회전량을 검출하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    모터 구동 개시 이벤트 및 모터 구동 종료 이벤트를 감지하고, 감지된 이벤트에 따라 상기 모터 구동부를 제어하는 모터 구동 처리부;
    상기 리플전류 검출부로부터 리플전류를 획득한 후 아날로그/디지털(AD) 변환을 수행하여 출력하는 리플 획득부;
    상기 모터 구동 처리부의 제어에 의해 리플전류의 불안정 구간에서 동작하여, 상기 모터저항 및 역기전력상수에 의한 모터 회전량을 계산하고, 계산된 모터 회전량에 대응하여 상기 리플 획득부에서 출력되는 리플전류를 펄스화하는 불안정 회전량 계산부; 및
    상기 모터 구동 처리부의 제어에 의해 리플전류의 안정 구간에서 동작하여 리플 획득부로부터 입력되는 리플전류에 대한 필터링 계수를 계산한 후 상기 필터링 계수를 적용하여 상기 리플전류를 필터링한 후 펄스화하는 안정 회전량 계산부를 포함하고,
    상기 필터링 계수는 리플주파수이되,
    상기 안정 회전량 계산부는,
    하기 수학식 5에 의해 리플주파수를 계산하고, 주파수 영역의 리플전류의 스펙트럼 영역에서 상기 리플주파수를 중심으로 크기가 가한 신호 성분을 검출하여 리플주파수를 확정하고, 상기 리플주파수를 중심으로 밴드패스 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 센서리스 모터 회전량 검출 장치.
    [수학식 5]
    Figure 112020501347815-pat00017

  5. 제어부가 모터의 구동이 개시되면 모터 구동 개시 시점부터 일정 시간의 개시 구간 및 모터 종료 시 일정 시간의 종료 구간을 포함하는 불안정 구간인지, 상기 개시 구간 이후부터 종료 구간 이전까지의 구간인 안정 구간인지를 판단하는 리플전류 구간 판단 과정;
    불안정 구간이면 상기 제어부가 모터저항 및 역기전력에 의한 모터 회전량을 반영하여 리플 획득부를 통해 획득되는 리플전류의 불안정 구간을 펄스화하는 불안정 구간 펄스화 과정;
    안정 구간이면 상기 제어부가 필터링 계수에 의한 필터링을 수행한 후 상기 리플전류를 펄스화하는 안정 구간 펄스화 과정; 및
    펄스화되는 펄스들을 카운트하여 모터의 회전량을 검출하는 모터 회전량 검출 과정을 포함하되,
    불안정 구간 펄스화 과정은,
    리플전류를 획득하는 리플전류 획득 단계;
    상기 리플전류에 대한 역기전력 상수 및 모터저항를 하기 수학식 4에 적용하여 모터 회전량을 계산하는 모터 회전량 계산 단계; 및
    계산된 모터 회전량에 대응하여 상기 리플 획득부에서 출력되는 리플전류를 펄스화하는 펄스화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서리스 모터 회전량 검출 방법.
    [수학식 4]
    Figure 112020006517128-pat00018

    여기서 s는 라플라스 변환부호
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 모터 회전량 계산 단계는,
    이상적인 모터저항값(Rideal)을 하기 수학식 2에 적용하여 역기전력상수를 계산하는 역기전력 상수 계산 단계; 및
    상기 계산된 역기전력 상수를 하기 수학식 3에 적용하여 모터저항(R)을 계산하는 모터저항 계산 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서리스 모터 회전량 검출 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112020006517128-pat00019

    여기서, Rideal은 미리 알려져 있는 이상적인 모터저항, Vdrop은 모터 구동 시의 모터 양단 전압, Tcycle은 계산주기, N은 평균 횟수

    [수학식 3]
    Figure 112020006517128-pat00020

    V는 구동전압, I는 구동전류, L은 모터 인턱턴스
  8. 삭제
  9. 제어부가 모터의 구동이 개시되면 모터 구동 개시 시점부터 일정 시간의 개시 구간 및 모터 종료 시 일정 시간의 종료 구간을 포함하는 불안정 구간인지, 상기 개시 구간 이후부터 종료 구간 이전까지의 구간인 안정 구간인지를 판단하는 리플전류 구간 판단 과정;
    불안정 구간이면 상기 제어부가 모터저항 및 역기전력에 의한 모터 회전량을 반영하여 리플 획득부를 통해 획득되는 리플전류의 불안정 구간을 펄스화하는 불안정 구간 펄스화 과정;
    안정 구간이면 상기 제어부가 필터링 계수에 의한 필터링을 수행한 후 상기 리플전류를 펄스화하는 안정 구간 펄스화 과정; 및
    펄스화되는 펄스들을 카운트하여 모터의 회전량을 검출하는 모터 회전량 검출 과정을 포함하되,
    안정 구간 펄스화 과정은,
    리플 검출부를 통해 리플전류를 획득하는 리플전류 획득 단계;
    상기 획득된 리플전류를 아날로그/디지털 변환하여 출력하는 디지털 변환 단계;
    상기 리플전류에 대한 필터링 계수를 계산하는 필터링 계수 계산 단계;
    상기 필터링 계수를 적용하여 상기 리플전류를 필터링하는 필터링 단계; 및
    상기 필터링된 리플전류를 펄스화하는 펄스화 단계를 포함하고,
    상기 필터링 계수는 리플주파수이되,
    상기 모터 회전량 검출 과정은,
    상기 제어부가 안정 회전량 계산부를 통해 하기 수학식 5에 의해 리플주파수를 계산하고, 주파수 영역의 리플전류의 스펙트럼 영역에서 상기 리플주파수를 중심으로 크기가 가한 신호 성분을 검출하여 리플주파수를 확정하고, 상기 리플주파수를 중심으로 밴드패스 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 센서리스 모터 회전량 검출 방법.
    [수학식 5]
    Figure 112020006517128-pat00021
KR1020180153706A 2018-12-03 2018-12-03 센서리스 모터 회전량 검출 장치 및 방법 KR102115413B1 (ko)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950028837U (ko) 1994-03-26 1995-10-20 주식회사 금성사 센서리스 모터 구동제어용 신호 보정 회로
KR20050053556A (ko) * 2005-05-11 2005-06-08 윤재석 혈당 수치에 의해 자동 제어가 가능한 당뇨 환자용런닝머신
JP2009207236A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Toyota Motor Corp リップル検出装置
KR20140116728A (ko) * 2013-03-25 2014-10-06 엘지전자 주식회사 센서리스 bldc 모터의 기동 장치 및 방법
KR101676266B1 (ko) * 2016-02-18 2016-11-16 이래오토모티브시스템 주식회사 센서 미부착식 epb 모터의 회전수 검출장치 및 검출방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950028837U (ko) 1994-03-26 1995-10-20 주식회사 금성사 센서리스 모터 구동제어용 신호 보정 회로
KR20050053556A (ko) * 2005-05-11 2005-06-08 윤재석 혈당 수치에 의해 자동 제어가 가능한 당뇨 환자용런닝머신
JP2009207236A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Toyota Motor Corp リップル検出装置
KR20140116728A (ko) * 2013-03-25 2014-10-06 엘지전자 주식회사 센서리스 bldc 모터의 기동 장치 및 방법
KR101676266B1 (ko) * 2016-02-18 2016-11-16 이래오토모티브시스템 주식회사 센서 미부착식 epb 모터의 회전수 검출장치 및 검출방법

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