KR102129439B1 - 모터의 로터 위치 검출방법 및 그 장치 - Google Patents

모터의 로터 위치 검출방법 및 그 장치 Download PDF

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position

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Abstract

본 발명은 모터의 로터 위치 검출방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명의 모터의 로터 위치 검출방법은, 제어부가 샘플주기에 따라 모터의 로터 위치를 측정하는 각도센서로부터 현재 측정각을 입력받는 단계; 제어부가 현재 측정각을 기반으로 각도센서의 정상여부를 판단하는 단계; 각도센서의 정상여부를 판단하여 이전 상태와 현재 상태가 정상인 경우, 제어부가 현재 측정각과 이전 측정각과의 각도변화를 이전 위치에 적산하여 현재 위치를 산출하는 단계; 각도센서의 정상여부를 판단하여 각도센서가 이상인 경우, 제어부가 경과시간을 카운트하여 경과시간이 설정시간을 초과하면 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정하는 단계; 및 각도센서의 정상여부를 판단하여 현재 상태가 이상상태에서 정상상태로 복귀된 경우, 현재 상태의 현재 측정각에 대해 검증하여 현재 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모터의 로터 위치 검출방법 및 그 장치{METHOD FOR DETECTING ROTOR POSITION OF MOTOR AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 모터의 로터 위치 검출방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터의 로터 축 끝단에 부착된 자석을 통해 위치를 검출하고, 각도센서에 고장이 발생한 후 정상으로 복귀할 경우 측정값을 검증하여 현재 위치를 산출함으로써 모터의 로터 위치 신뢰도를 확보할 수 있도록 하는 모터의 로터 위치 검출방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 모터의 로터 위치 센싱 방법은, 로터(rotor) 축 상의 일단에 설치되는 단일 또는 다수의 폴 페어(pole pair) 마그넷과 홀센서를 이용하여 로터의 위치를 판단하게 된다.
홀센서는 홀효과(hall effect)를 이용한 센서로서, 홀효과는 어떤 도체에 전류를 흘릴 때, 이것의 수직방향에 자계를 가하면 전류와 자계의 수직방향으로 전하가 분리되어 그 양단에 홀전압이 걸리는 현상을 말한다. 결국, 전압, 자속, 전위의 관계가 나타나고 자속에 의해 전류가 얼마나 흐르고 전압이 어떻게 나타나는지를 검출할 수 있어 모터의 로터 위치 검출센서로서 주로 이용된다.
일예로 BLDC 모터는 영구자석으로 된 로터와 권선으로 되어 있는 스테이터 폴들로 이루어져, 영구자석 로터와 전류가 인가된 권선으로부터 생성되는 자기장 사이의 관계에 의해 전기 에너지로 로터를 회전시킴으로써 기계적인 에너지로 변환시키게 된다.
이때 BLDC 모터를 제어하기 위해서는 끊임없이 로터의 현재 위치를 파악하고, 원하는 방향으로의 회전을 위해 각 상(Phase)의 방향을 결정해줘야 한다. 이때 로터 위치를 파악하기 위해 위치 검출센서로써 홀센서가 이용된다.
이와 같이 로터의 위치를 검출하기 위해 홀센서 또는 엔코더를 적용할 경우, 홀센서 신호들(H1/H2/H3)이나 엔코더 신호 출력을 조합하여 단위 시간 동안 모터의 정/역 방향으로의 각도 변화를 적산하여 계산할 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2017-0096845호(2017.08.25. 공개, 모터 로터의 위치 검출 방법)에 개시되어 있다.
그런데 홀센서는 로터에 전류가 흘러서 자성이 변화되는 경우 외란의 영향으로 로터가 중심축 정렬(Center Align)이 되지 않아 위치가 부정확해지는 문제점 뿐만 아니라 홀 센서의 출력신호가 이상적인 정현파 신호와 달리 요동치는 신호 형태로 검출되는 문제점이 있다.
또한, 홀센서를 기반으로 위치를 검출할 경우 모터와 조합되어 있으므로 각 모터 당 최소 8개의 결선을 필요로 한다. 각 Phase(U/V/W), 홀센서 출력(H1/H2/H3), 홀센서 전원(Sensor power supply, Sensor ground)을 필요로 하므로 구조적으로 모든 결선이 연결되어야 하는 단점이 있을 뿐만 아니라 복잡한 결선 구조로 인해서 외란에 취약해져서 홀센서의 간헐적인 고장이 유발되는 문제점이 있다.
그러나 홀센서 또는 엔코더 신호를 기반으로 모터 로터의 위치를 파악하기 위해서는 홀센서 또는 엔코더 신호들을 적분하여 상대적인 위치를 검출하기 때문에, 만약 이 신호들을 신뢰할 수 없는 상태(고장 인식 상태)에서는 위치 계산이 불가능하여 이후 신호들이 정상 범위로 복원될 때까지의 각도 변화를 알 수 없는 문제점이 있다.
한편, 짧은 시간의 고장이 발생한 경우에는 각도변화가 크지 않지만, 짧은 시간의 고장이 여러 차례 발생할 경우에는 이를 누적하여 위치를 검출하기 때문에 위치 오차를 야기 시킬 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 모터의 로터 축 끝단에 부착된 자석을 통해 위치를 검출하고, 각도센서에 고장이 발생한 후 정상으로 복귀할 경우 측정값을 검증하여 현재 위치를 산출함으로써 모터의 로터 위치 신뢰도를 확보할 수 있도록 하는 모터의 로터 위치 검출방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 모터의 로터 위치 검출방법은, 제어부가 샘플주기에 따라 모터의 로터 위치를 측정하는 각도센서로부터 현재 측정각을 입력받는 단계; 제어부가 현재 측정각을 기반으로 각도센서의 정상여부를 판단하는 단계; 각도센서의 정상여부를 판단하여 이전 상태와 현재 상태가 정상인 경우, 제어부가 현재 측정각과 이전 측정각과의 각도변화를 이전 위치에 적산하여 현재 위치를 산출하는 단계; 각도센서의 정상여부를 판단하여 각도센서가 이상인 경우, 제어부가 경과시간을 카운트하여 경과시간이 설정시간을 초과하면 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정하는 단계; 및 각도센서의 정상여부를 판단하여 현재 상태가 이상상태에서 정상상태로 복귀된 경우, 현재 상태의 현재 측정각에 대해 검증하여 현재 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 설정시간은, 모터의 로터가 최대 회전가능 속도로 360도 회전하는데 소요되는 시간인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 최대 회전가능 속도는 정방향과 역방향이 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 제어부가 각도센서의 정상여부를 판단하여 각도센서가 이상인 경우 이전 위치를 유지하고 경과시간을 카운트하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 현재 상태의 현재 측정각에 대해 검증하여 현재 위치를 산출하는 단계는, 제어부가 경과시간이 설정시간을 초과하는지 판단하는 단계; 경과시간이 설정시간을 초과하는지 판단하여 경과시간이 설정시간 이하인 경우, 제어부가 각도센서의 이상상태 이전에 측정된 이전 측정각과 현재 상태에서 입력된 현재 측정각과의 각도변화를 산출하는 단계; 제어부가 경과시간 동안 회전 가능한 최대 회전 가능 범위를 산출하는 단계; 및 제어부가 최대 회전가능 범위 내에 각도변화가 포함되는 경우 이전 위치에 각도변화를 적산하여 현재 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 최대 회전 가능 범위를 산출하는 단계는, 로터의 최대 회전가능 속도에 기초하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 최대 회전가능 속도는 정방향과 역방향이 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 최대 회전 가능 범위가 360도를 초과하는 경우, 제어부가 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 경과시간이 설정시간을 초과하는지 판단하여 경과시간을 초과한 경우, 제어부가 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 각도센서는 모터의 로터 끝단에 설치된 자석의 극성으로 위치를 감지하는 센서인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 모터의 로터 위치 검출장치는, 모터의 로터 끝단에 설치된 자석의 극성으로 위치를 감지하는 각도센서; 및 각도센서로부터 샘플주기에 따라 현재 측정각을 입력받아 각도센서의 정상여부를 판단하여 이상인 경우, 이상이 발생한 경과시간을 카운트하여 경과시간이 설정시간을 초과하게 되면 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정하고, 이전 상태와 현재 상태가 모두 정상인 경우 현재 측정각과 이전 측정각과의 각도변화를 이전 위치에 적산하여 현재 위치를 산출하며, 현재 상태가 이상상태에서 정상상태로 복귀된 경우 현재 상태의 현재 측정각에 대해 검증하여 검증이 완료되면 현재 측정각과 이전 측정각과의 각도변화를 이전 위치에 적산하여 현재 위치를 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는, 현재 상태의 현재 측정각을 검증하기 위해 이상이 발생된 경과시간이 설정시간을 초과하는지 판단하여 설정시간을 초과한 경우 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는, 설정시간 이하인 경우 각도센서의 이상상태 이전에 측정된 이전 측정각과 현재 상태에서 입력된 현재 측정각과의 각도변화를 산출하여 각도변화를 이전 위치에 적산하여 현재 위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는, 각도변화를 이상이 발생된 경과시간 동안 회전 가능한 최대 회전 가능 범위와 비교하여 각도변화가 최대 회전 가능 범위 내에 포함될 경우에만 각도변화를 이전 위치에 적산하여 현재 위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 모터의 로터 위치 검출방법 및 그 장치는 모터의 로터 축 끝단에 부착된 자석을 통해 위치를 검출하고, 각도센서에 고장이 발생한 후 정상으로 복귀할 경우 측정값을 검증하여 현재 위치를 산출함으로써 모터의 로터 위치 신뢰도를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 모터의 로터 위치 검출장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 모터의 로터 위치 검출방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 모터의 로터 위치 검출방법에서 현재 측정각의 검증과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 모터의 로터 위치 검출방법에서 경과시간에 따른 각도변화를 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 모터의 로터 위치 검출방법 및 그 장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 모터의 로터 위치 검출장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시례에 따른 모터의 로터 위치 검출장치는 각도센서(40)와 제어부(50)를 포함할 수 있다.
각도센서(40)는 모터(10)의 로터(20) 끝단에 설치된 자석(30)의 극성으로 위치를 감지하여 제어부(50)에 제공한다.
이와 같이 기구적으로 간단하게 모터(10)의 로터(20) 축 끝단에 자석(30)을 부착하고, PCB(60)에 각도센서(40)를 탑재하여 모터(10)의 로터(20) 위치를 측정할 수 있다.
또한, PCB(60)에 제어부(50)도 탑재함으로써 각도센서(40)로부터 측정된 측정값을 입력받을 수 있고, 모터(10)를 구동시키기 위한 구동부(미도시)를 탑재하여 모터(10)와는 3개의 결선(U, V, W) 만으로 구동시킬 수 있다.
제어부(50)는 각도센서(40)로부터 샘플주기에 따라 현재 측정값을 입력받아 각도센서(40)의 정상여부를 판단하여 이전 상태와 현재 상태가 모두 정상인 경우 현재 측정각과 이전 측정각과의 각도변화를 이전 위치에 적산하여 현재 위치를 산출할 수 있다.
여기서, 샘플주기는 10ms 주기로 설정하여, 샘플주기 마다 로터(20)의 위치를 검출할 수 있다.
또한, 제어부(50)는 각도센서(40)의 정상여부를 판단하여 각도센서(40)가 이상인 경우, 이상이 발생한 경과시간을 카운트하여 경과시간이 설정시간을 초과하게 되면 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정한다.
여기서 설정시간은 모터(10)의 로터(20)가 최대 회전가능 속도로 360도 회전하는데 소요되는 시간으로 설정할 수 있고, 최대 회전가능 속도는 정방향과 역방향이 서로 상이하도록 설정할 수 있다.
이와 같이 각도센서(40)에 이상이 발생한 경우, 이상이 발생된 경과시간이 모터(10)의 로터(20)가 360도 이상 회전할 수 있는 시간을 경과하게 되면 각도변화의 적산을 통해 로터(20)의 회전방향 및 회전각도에 대해 예측할 수 없으며 신뢰할 수 없기 때문에 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정하여 누적오차를 최소화할 수 있다.
한편, 제어부(50)는 각도센서(40)의 정상여부를 판단하여 현재 상태가 이상상태에서 정상상태로 복귀된 경우, 현재 상태의 측정각에 대해 검증하여 검증이 완료되면 현재 측정각과 이전 측정각과의 각도변화를 이전 위치에 적산하여 현재 위치를 산출할 수 있다.
여기서 제어부(50)는 현재 상태의 현재 측정각을 검증하기 위해 이상상태가 발생된 경과시간이 설정시간을 초과하는지 판단하여 설정시간을 초과한 경우 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정한다.
이는 이상이 발생된 경과시간이 모터(10)의 로터(20)가 360도 이상 회전할 수 있는 시간을 경과하게 되면 각도센서(40)가 정상상태로 복귀되더라도 이전 위치로부터 각도변화를 적산하여 현재 위치를 산출할 때 누적오차가 발생할 수 있어 초기화하고 재설정한다.
따라서 제어부(50)는 경과시간이 설정시간 이하인 경우, 각도센서(40)의 이상상태 이전에 측정된 이전 측정각과 현재 상태에서 입력된 현재 측정각과의 각도변화를 산출하여 이를 이전 위치에 적산하여 현재 위치를 산출하게 된다.
이때 제어부(50)는 이전 측정각과 현재 측정각과의 각도변화를 산출하고, 이를 이상상태가 발생된 경과시간 동안 회전 가능한 최대 회전 가능 범위와 비교하여 각도변화가 최대 회전 가능 범위 내에 포함될 경우에만 각도변화를 이전 위치에 적산하여 현재 위치를 산출한다.
여기서 최대 회전 가능 범위는 로터(20)의 최대 회전가능 속도에 기초하여 산출할 수 있고, 최대 회전가능 속도는 정방향과 역방향이 서로 상이할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시례에 의한 모터의 로터 위치 검출장치에 따르면, 모터의 로터 축 끝단에 부착된 자석을 통해 위치를 검출하고, 각도센서에 고장이 발생한 후 정상으로 복귀할 경우 측정값을 검증하여 현재 위치를 산출함으로써 모터의 로터 위치 신뢰도를 확보할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 모터의 로터 위치 검출방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 모터의 로터 위치 검출방법에서 현재 측정각의 검증과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시례에 따른 모터의 로터 위치 검출방법에서는 먼저, 제어부(50)가 샘플주기에 따라 각도센서(40)로부터 현재 측정각을 입력받는다(S10).
여기서 각도센서(40)는 모터(10)의 로터(20) 끝단에 설치된 자석(30)의 극성으로 위치를 감지하는 센서를 포함할 수 있다.
또한, 제어부(50)가 각도센서(40)로부터 현재 측정각을 10ms 주기의 샘플주기로 입력받아 로터(20)의 위치를 검출할 수 있다.
S10 단계에서 각도센서(40)로부터 현재 측정값을 입력받은 후 제어부(50)는 입력된 현재 측정각을 기반으로 각도센서(40)의 정상여부를 판단한다(S20).
S20 단계에서 각도센서(40)의 정상여부를 판단하여 각도센서(40)가 정상인 경우, 제어부(50)는 이전 상태에서도 각도센서(40)가 정상인지 판단한다(S30).
S30 단계에서 이전 상태에서의 각도센서(40) 정상여부를 판단하여 정상인 경우, 즉 이전 상태와 현재 상태가 모두 정상인 경우, 제어부(50)는 현재 측정각과 이전 측정각과의 각도변화를 산출한다(S40).
S40 단계에서 현재 측정각과 이전 측정각과의 각도변화를 산출한 후 제어부(50)는 산출한 각도변화를 이전 위치에 적산하여 현재 위치를 산출한다.
이와 같이 이전 상태와 현재 상태에서의 각도센서(40)가 모두 정상인 경우에는 이전 측정각과 현재 측정각의 각도변화를 기반으로 이전 위치에 적산하여 현재 위치를 산출할 수 있다.
한편, S20 단계에서 각도센서(40)의 정상여부를 판단하여 각도센서가 이상인 경우, 제어부(50)는 현재 위치를 산출하여 업데이트하지 않고 이전 위치를 유지한다(S60).
S60 단계에서 이전 위치를 유지하면서 제어부(50)는 이상이 발생된 경과시간을 카운트하여 경과시간이 설정시간을 초과하는지 판단한다(S70).
여기서, 설정시간은 모터(10)의 로터(20)가 최대 회전가능 속도로 360도 회전하는데 소요되는 시간으로 설정할 수 있고, 최대 회전가능 속도는 정방향과 역방향이 서로 상이하도록 설정할 수 있다.
예를 들어, 정방향인 시계 방향의 최대 회전가능 속도는 20도/ms이고, 역방향인 반시계 방향의 최대 회전가능 속도는 30도/ms일 수 있다.
S70 단계에서 경과시간이 설정시간을 초과하는지 판단하여 경과시간이 설정시간을 초과하는 경우, 제어부(50)는 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정할 수 있다(S80).
이와 같이 각도센서(40)에 이상이 발생한 경우, 이상이 발생된 경과시간이 모터(10)의 로터(20)가 360도 이상 회전할 수 있는 시간을 경과하게 되면 각도변화의 적산을 통해 로터의 회전방향 및 회전각도에 대해 예측할 수 없으며 신뢰할 수 없기 때문에 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정하여 누적오차를 최소화할 수 있다.
반면, S70 단계에서 경과시간이 설정시간을 초과하는지 판단하여 경과시간이 설정시간을 초과하지 않은 경우, 제어부(50)는 S10 단계로 리턴되어 샘플주기에 따라 각도센서(40)로부터 현재 측정값을 입력받을 수 있다.
한편, S30 단계에서 이전 상태에서의 각도센서(40) 정상여부를 판단하여 이상인 경우 즉, 이전 상태는 이상이었으나 현재 상태는 정상으로 복귀된 경우, 제어부(50)는 현재 상태에서 입력된 현재 측정각에 대해 검증하여 현재 위치를 산출할 수 있다(S90).
도 3에 도시된 바와 같이 현재 측정각의 검증을 위해 먼저, 제어부(50)가 경과시간이 설정시간을 초과하는지 판단한다(S910).
즉, 이상이 발생된 이전 상태에서 정상으로 복귀된 현재 상태까지의 경과시간이 설정시간을 초과하는지 판단할 수 있다.
여기서, 설정시간은 모터(10)의 로터(20)가 최대 회전가능 속도로 360도 회전하는데 소요되는 시간으로 설정할 수 있고, 최대 회전가능 속도는 정방향과 역방향이 서로 상이하도록 설정할 수 있다.
S910 단계에서 경과시간이 설정시간을 초과하는지 판단하여 경과시간이 설정시간을 초과하는 경우, 제어부(50)는 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정할 수 있다(S920).
즉, 현재 상태에서 각도센서(40)가 정상으로 복귀되었으나 이상이 발생하고 복귀되기까지의 경과시간이 모터(10)의 로터(20)가 최대 회전가능 속도로 360도 회전할 수 있는 설정시간을 경과하고 있어, 제어부(50)는 회전방향이나 회전량을 예측할 수 없기 때문에 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정한다.
반면 S910 단계에서 경과시간이 설정시간을 초과하는지 판단하여 경과시간이 설정시간 이하인 경우, 제어부(50)는 각도센서(40)의 이상상태 이전에 측정된 이전 측정각과 현재 상태에서 입력된 현재 측정각과의 각도변화를 산출하고, 경과시간 동안 회전 가능한 최대 회전 가능 범위를 산출한다(S930).
여기서, 최대 회전 가능 범위는 로터(20)의 최대 회전가능 속도에 기초하여 경과시간 동안 회전할 수 있는 최대 범위를 의미하는 것으로, 정방향과 역방향에 따라 최대 회전가능 속도는 서로 상이할 수 있다.
S930 단계에서 각도변화와 최대 회전 가능 범위를 산출한 후 제어부(50)는 이를 서로 비교하여 최대 회전 가능 범위 내에 각도변화가 포함되는지 판단한다(S940).
S940 단계에서 최대 회전 가능 범위 내에 각도변화가 포함되는지 판단하여 최대 회전 가능 범위 내에 각도변화가 포함된 경우, 제어부(50)는 이전 위치에 각도변화를 적산하여 현재 위치를 산출할 수 있다(S950).
반면, S940 단계에서 최대 회전 가능 범위 내에 각도변화가 포함되는지 판단하여 최대 회전 가능 범위 내에 각도변화가 포함되지 않는 경우, 제어부(50)는 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정할 수 있다(S920).
한편, 최대 회전 가능 범위를 산출하여 최대 회전 가능 범위가 360도를 초과하는 경우에도, 제어부(50)는 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 모터의 로터 위치 검출방법에서 경과시간에 따른 각도변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 경과시간에 따른 각도변화의 그래프는, 각도센서(40)의 이상이 발생되기 직전의 이전 측정각(Ang_before)이 300도이고, 정상으로 복귀된 현재 측정각(Ang_after)이 270도이며, 시계 방향의 최대 회전가능 속도는 20도/10ms이고, 반시계 방향의 최대 회전가능 속도는 30도/ms이며, 샘플주기는 10ms인 경우 각도변화를 산출하는 과정을 나타낸다.
먼저, 도 4는 각도센서(40)의 이상상태 경과시간이 20ms 경과한 사례로써, 현재 측정각(Ang_after)이 반시계 방향의 최대 회전 가능 범위(Ang_after/CCW) (240° < 270° < 300°) 내에 포함되어, 반시계 방향으로 30도 회전했다고 예측할 수 있다
도 5는 각도센서(40)의 이상상태 경과시간이 100ms 경과한 사례로써, 현재 측정각(Ang_after)이 반시계 방향의 최대 회전 가능 범위(Ang_after/CCW) (0° < 270° < 300°) 내에 포함되어, 반시계 방향으로 30도 회전했다고 예측할 수 있다.
반면, 도 6은 각도센서(40)의 이상상태 경과시간이 140ms 경과한 사례로써, 반시계 방향의 최대 회전 가능 범위(Ang_after/CCW)가 420도이기 때문에 360도를 초과하게 되면, 현재 측정각(Ang_after)이 반시계 방향으로 30도 회전한 것인지 1회전 후 30도 회전을 한 390도 회전한 것인지 판명할 수 없다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시례에 의한 모터의 로터 위치 검출방법에 따르면, 모터의 로터 축 끝단에 부착된 자석을 통해 위치를 검출하고, 각도센서에 고장이 발생한 후 정상으로 복귀할 경우 측정값을 검증하여 현재 위치를 산출함으로써 모터의 로터 위치 신뢰도를 확보할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시례를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시례가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 모터 20 : 로터
30 : 자석 40 : 각도센서
50 : 제어부 60 : PCB

Claims (14)

  1. 제어부가 샘플주기에 따라 모터의 로터 위치를 측정하는 각도센서로부터 현재 측정각을 입력받는 단계;
    상기 제어부가 상기 현재 측정각을 기반으로 각도센서의 정상여부를 판단하는 단계;
    상기 각도센서의 정상여부를 판단하여 이전 상태와 현재 상태가 정상인 경우, 상기 제어부가 상기 현재 측정각과 이전 측정각과의 각도변화를 이전 위치에 적산하여 현재 위치를 산출하는 단계;
    상기 각도센서의 정상여부를 판단하여 상기 각도센서가 이상인 경우, 상기 제어부가 경과시간을 카운트하여 상기 경과시간이 설정시간을 초과하면 상기 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정하는 단계; 및
    상기 각도센서의 정상여부를 판단하여 현재 상태가 이상상태에서 정상상태로 복귀된 경우, 현재 상태의 상기 현재 측정각에 대해 검증하여 현재 위치를 산출하는 단계를 포함하되,
    상기 설정시간은, 상기 모터의 상기 로터가 최대 회전가능 속도로 360도 회전하는데 소요되는 시간이고, 상기 최대 회전가능 속도는 정방향과 역방향이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 모터의 로터 위치 검출방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부가 상기 각도센서의 정상여부를 판단하여 상기 각도센서가 이상인 경우 상기 이전 위치를 유지하고 상기 경과시간을 카운트하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 로터 위치 검출방법.
  5. 제 1항에 있어서, 현재 상태의 상기 현재 측정각에 대해 검증하여 상기 현재 위치를 산출하는 단계는,
    상기 제어부가 상기 경과시간이 상기 설정시간을 초과하는지 판단하는 단계;
    상기 경과시간이 상기 설정시간을 초과하는지 판단하여 상기 경과시간이 상기 설정시간 이하인 경우, 상기 제어부가 상기 각도센서의 이상상태 이전에 측정된 상기 이전 측정각과 현재 상태에서 입력된 상기 현재 측정각과의 상기 각도변화를 산출하는 단계;
    상기 제어부가 상기 경과시간 동안 회전 가능한 최대 회전 가능 범위를 산출하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 최대 회전가능 범위 내에 상기 각도변화가 포함되는 경우 상기 이전 위치에 각도변화를 적산하여 상기 현재 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 로터 위치 검출방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 최대 회전 가능 범위를 산출하는 단계는, 상기 로터의 최대 회전가능 속도에 기초하여 산출하는 것을 특징으로 하는 모터의 로터 위치 검출방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 최대 회전가능 속도는 정방향과 역방향이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 모터의 로터 위치 검출방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 최대 회전 가능 범위가 360도를 초과하는 경우, 상기 제어부가 상기 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 로터 위치 검출방법.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 경과시간이 상기 설정시간을 초과하는지 판단하여 상기 경과시간을 초과한 경우, 상기 제어부가 상기 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 로터 위치 검출방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 각도센서는 상기 모터의 상기 로터의 끝단에 설치된 자석의 극성으로 위치를 감지하는 센서인 것을 특징으로 하는 모터의 로터 위치 검출방법.
  11. 모터의 로터 끝단에 설치된 자석의 극성으로 위치를 감지하는 각도센서; 및
    상기 각도센서로부터 샘플주기에 따라 현재 측정각을 입력받아 상기 각도센서의 정상여부를 판단하여 이상인 경우, 이상이 발생한 경과시간을 카운트하여 경과시간이 설정시간을 초과하게 되면 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정하고, 이전 상태와 현재 상태가 모두 정상인 경우 상기 현재 측정각과 이전 측정각과의 각도변화를 이전 위치에 적산하여 현재 위치를 산출하며, 상기 현재 상태가 이상상태에서 정상상태로 복귀된 경우 상기 현재 상태의 상기 현재 측정각에 대해 검증하여 검증이 완료되면 상기 현재 측정각과 이전 측정각과의 각도변화를 이전 위치에 적산하여 상기 현재 위치를 산출하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 현재 상태의 상기 현재 측정각을 검증하기 위해 이상이 발생된 경과시간이 설정시간 이하인 경우, 상기 각도센서의 이상상태 이전에 측정된 상기 이전 측정각과 현재 상태에서 입력된 상기 현재 측정각과의 각도변화를 산출하여 상기 각도변화를 상기 이전 위치에 적산하여 상기 현재 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 모터의 로터 위치 검출장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 현재 상태의 상기 현재 측정각을 검증하기 위해 이상이 발생된 경과시간이 설정시간을 초과하는지 판단하여 상기 설정시간을 초과한 경우 상기 이전 위치를 초기화하고 기준점을 재설정하는 것을 특징으로 하는 모터의 로터 위치 검출장치.
  13. 삭제
  14. 제 11항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 각도변화를 이상이 발생된 상기 경과시간 동안 회전 가능한 최대 회전 가능 범위와 비교하여 상기 각도변화가 상기 최대 회전 가능 범위 내에 포함될 경우에만 상기 각도변화를 상기 이전 위치에 적산하여 상기 현재 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 모터의 로터 위치 검출장치.
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