KR102152635B1 - 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치 및 방법 - Google Patents

전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치에 관한 것으로, 모터 구동소자의 스위칭 온오프에 따라 모터구동 전원을 모터에 인가하거나 차단하도록 구성된 모터 구동 회로에 포함된 상기 모터 구동소자의 온 동안 흐르는 전류에 의해 상기 모터 구동소자의 양단에 걸리는 전압을 증폭하는 전류 신호 증폭부; 및 상기 전류 신호 증폭부에서 증폭된 신호 파형을 처리하여 주기적으로 반복되는 파형에서 1주기의 파형을 검출하고, 이 1주기의 시간과 모터의 정류자 개수를 기반으로 1회전 소요시간을 계산한 후, 상기 1회전 소요시간을 이용해 분당 모터 회전수를 산출하는 제어부를 포함한다.

Description

전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING MOTOR RPM OF ELECTRONIC BRAKE SYSTEM}
본 발명은 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자식 브레이크 시스템에 사용되는 직류 모터에 구동 전원을 인가하는 동안에 모터의 회전수(RPM)를 추정할 수 있도록 하는, 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 직류모터는 고정자계를 생성하는 계자부와 고정자계의 자속과 쇄교하도록 분산 배치된 적어도 2이상의 전기자코일을 갖고 있다.
상기 전기자코일은 한 쌍의 브러시(Brush), 및 다수의 정류자(Commutator)를 포함하고, 전원 선을 통해 모터구동 전원(예 : 배터리)에 연결된다.
상기 정류자들은 고정자계와 상호 작용하여 회전력을 발생시키는 회전자계가 생성되도록 전기자코일을 브러시에 순차적으로 연결시킨다. 그리고 정류자들 사이에는 절연부재가 각각 개재되어 있다.
이러한 구성을 갖는 직류모터는 속도제어 등을 위하여 회전수(RPM)를 측정하는 바, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 모터 구동소자(SW)의 스위칭 온오프에 따라 모터구동 전원(BAT)을 모터(MTR)에 인가하거나 차단하도록 구성된 모터 구동 회로에 있어서, 상기 모터 구동소자(SW)와 모터(MTR)의 사이에 접속되어, 상기 모터(MTR)에 인가되어 상기 모터(MTR)를 회전시키던 모터구동 전원(BAT)이 차단될 때 상기 모터(MTR)가 관성적으로 회전하여 발생하는 역기전압을 측정하고, 기 설정된 룩업 테이블(즉, 모터 RPM 환산 테이블)을 이용해 상기 측정된 역기전압에 대응하는 모터 회전수(RPM)를 추정하는 역기전압 측정 및 RPM 추정부(10)를 포함한다.
그런데 상기 종래의 모터 회전수(RPM) 추정 방식은, 도 2에 도시된 바와 같이, 역기전압 측정을 위해 모터 구동소자(SW)를 반드시 오프(OFF)해야 하고(왜냐하면 모터에 전원을 인가했다가 차단할 때 자체적으로 회전하는 모터의 회전수에 비례하는 역기전압이 발생하기 때문이다), 모터 구동소자(SW)가 온(ON)되어 모터(MTR)에 전원을 공급하는 동안에는 역기전압의 측정이 불가능하기 때문에 모터 회전수(RPM)를 추정할 수 없는 단점이 있다.
또한 상기 모터 구동소자(SW)가 오프(OFF)되어 전원 공급이 차단되면 모터(MTR)의 회전수(RPM)가 감소하고, 역기전압의 안정화를 위해서 소정의 시간(즉, 모터 프리휠링 전류 소모 시간)이 경과된 후에야 비로소 모터(MTR) 단자에서 역기전압을 측정할 수 있기 때문에 정확한 모터 회전수(RPM)를 추정할 수 없는 단점이 있다.
다시 말해, 상기와 같이 역기전압을 이용해 모터 회전수(RPM)를 추정하는 방법은, 모터 구동소자(SW)가 온(ON)되어 모터(MTR)에 전원을 공급하는 동안에는 모터 회전수를 추정할 수 없고, 또한 상기 모터 구동소자(SW)가 오프(OFF)되어 모터(MTR) 구동 전원이 차단되는 동안에만 비로소 모터 회전수(RPM)를 추정할 수 있지만, 이 또한 역기전압 안정화 시간이 경과된 후에야 비로소 모터 회전수(RPM)를 추정할 수 있기 때문에 정확성이 떨어지는 문제점이 있으며, 이 과정에서 회전수 변화량(즉, 최대 RPM - 최소 RPM)이 커져서 제어 성능 및 소음 발생에 영향을 줄 수 있는 문제점이 있다.
아울러 상기 역기전압을 이용하여 모터 회전수를 추정할 때 이용하는 "역기전압-모터 RPM 환산 테이블"의 값이 고정되어 있기 때문에 동일한 종류의 모터(MTR)라 하더라도 사용된 모터 샘플에 따라 성능 편차가 발생할 수 있으며, 이 경우 모터 회전수(RPM) 추정 오차가 커질 수 있는 문제점이 있다.
따라서 모터 구동소자(SW)가 온(ON)되어 모터(MTR)에 전원을 공급하는 동안에 모터 회전수를 추정할 수 있도록 하는 방법이 필요한 상황이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2017-0008381호(2017.01.24. 공개, 모터 속도 측정 장치 및 방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 전자식 브레이크 시스템에 사용되는 직류 모터에 구동 전원을 인가하는 동안에 모터의 회전수(RPM)를 추정할 수 있도록 하는, 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치는, 모터 구동소자의 스위칭 온오프에 따라 모터구동 전원을 모터에 인가하거나 차단하도록 구성된 모터 구동 회로에 포함된 상기 모터 구동소자의 온 동안 흐르는 전류에 의해 상기 모터 구동소자의 양단에 걸리는 전압을 증폭하는 전류 신호 증폭부; 및 상기 전류 신호 증폭부에서 증폭된 신호 파형을 처리하여 주기적으로 반복되는 파형에서 1주기의 파형을 검출하고, 이 1주기의 시간과 모터의 정류자 개수를 기반으로 1회전 소요시간을 계산한 후, 상기 1회전 소요시간을 이용해 분당 모터 회전수를 산출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 모터 구동소자의 양단에 걸리는 전압은, 모터 전류(A) * 모터 구동소자의 저항(R)에 대응하는 전압인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 주기적으로 반복되는 파형은, 상기 모터의 정류자의 개수에 대응하는 개수의 파형인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 모터의 회전 시 발생되는 신호 파형을 샘플링하고, 인접한 샘플링 데이터 간의 차이를 이용한 기울기를 검출하며, 상기 샘플링 데이터 간의 차이를 이용한 기울기의 변화와 기울기의 누적 개수를 이용하여 최대 꼭지점과 최소 꼭지점을 판정하고, 동일한 꼭지점 간에 누적된 샘플링 개수와 샘플링 속도를 이용하여 1주기 시간(t)을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 인접한 샘플링 데이터 간의 양(+) 기울기를 누적하여 미리 지정된 개수 이상 유지한 후 음(-) 기울기로 변화되는 지점을 최대 꼭지점으로 판정하고, 인접한 샘플링 데이터 간의 음(-) 기울기를 누적하여 미리 지정된 개수 이상 유지한 후 양(+) 기울기로 변화되는 지점을 최소 꼭지점으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 기울기를 누적하는 미리 지정된 개수는, 모터의 사양과 샘플링 속도에 따라 지정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 샘플링 데이터 간의 기울기 개수를, 주기 판단을 위해 지정된 꼭지점이 판정될 때까지 계속 누적하며, 누적된 동일한 특성의 기울기 개수가 미리 지정된 개수에 미치지 못하는 상태에서 기울기의 특성이 바뀌는 부분은 노이즈로 판단하여 필터링하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 샘플링의 속도나 간격은, 상기 제어부의 연산 성능이나 부하율의 영향을 고려하여 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 파형마다 계산된 모터 회전수(RPM)에 이동평균(Moving average) 기법을 적용하고, 모터 회전수(RPM)의 물리적 변동량의 최소/최대(Min/Max) 값을 기준으로 이에 미달되거나 초과되는 모터 회전수(RPM)는 무시하여, 상기 계산된 모터 회전수(RPM)의 오차를 보정하는 RPM 계산 데이터 프로세싱을 추가로 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 방법은, 전류 신호 증폭부가, 모터 구동소자의 스위칭 온오프에 따라 모터구동 전원을 모터에 인가하거나 차단하도록 구성된 모터 구동 회로에 포함된 상기 모터 구동소자의 온 동안 흐르는 전류에 의해 상기 모터 구동소자의 양단에 걸리는 전압을 검출하여 증폭하는 단계; 제어부가 상기 증폭된 전압 파형을 처리하여 주기적으로 반복되는 파형에서 1주기(t)의 파형을 검출하는 단계; 상기 제어부가 상기 1주기(t)의 시간에 모터의 정류자 개수(N)을 곱하여 1회전 소요시간(T=t*N)을 계산하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 1회전 소요시간(T)을 이용해 분당 모터 회전수(RPM = 60sec/T)를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 파형의 1주기 시간(t)을 산출하기 위하여, 상기 제어부는, 모터의 회전 시 발생되는 신호 파형을 샘플링하고, 인접한 샘플링 데이터 간의 차이를 이용한 기울기를 검출하며, 상기 샘플링 데이터 간의 차이를 이용한 기울기의 변화와 기울기의 누적 개수를 이용하여 최대 꼭지점과 최소 꼭지점을 판정하고, 동일한 꼭지점 간에 누적된 샘플링 개수와 샘플링 속도를 이용하여 1주기 시간(t)을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 모터 구동소자의 양단에 걸리는 전압은, 모터 전류(A) * 모터 구동소자의 저항(R)에 대응하는 전압인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 주기적으로 반복되는 파형은, 상기 모터의 정류자의 개수에 대응하는 개수의 파형인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 인접한 샘플링 데이터 간의 양(+) 기울기를 누적하여 미리 지정된 개수 이상 유지한 후 음(-) 기울기로 변화되는 지점을 최대 꼭지점으로 판정하고, 인접한 샘플링 데이터 간의 음(-) 기울기를 누적하여 미리 지정된 개수 이상 유지한 후 양(+) 기울기로 변화되는 지점을 최소 꼭지점으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 지정된 꼭지점이 판정될 때까지 상기 샘플링 데이터 간의 기울기 개수를 계속 누적함에 있어서, 상기 제어부는, 누적된 동일한 특성의 기울기 개수가 미리 지정된 개수에 미치지 못하는 상태에서 기울기의 특성이 바뀌는 부분은 노이즈로 판단하여 필터링하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 모터 회전수(RPM = 60sec/T)를 산출하는 단계 이후, 상기 제어부가, 파형마다 계산된 모터 회전수(RPM)에 이동평균(Moving average) 기법을 적용하고, 모터 회전수(RPM)의 물리적 변동량의 최소/최대(Min/Max) 값을 기준으로 이에 미달되거나 초과되는 모터 회전수(RPM)는 무시하여, 상기 계산된 모터 회전수(RPM)의 오차를 보정하는 RPM 계산 데이터 프로세싱을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 전자식 브레이크 시스템에 사용되는 직류 모터에 구동 전원을 인가하는 동안에 모터의 회전수(RPM)를 보다 정확하게 추정할 수 있도록 한다. 또한 모터 제어 성능 및 소음 발생을 저감할 수 있도록 한다. 또한 모터 샘플 편차에 의한 모터 회전수 추정 오차를 감소시킬 수 있도록 한다.
도 1은 종래의 모터 회전수 추정 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 역기전압 측정을 이용한 모터 회전수 추정 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 전류 신호 증폭부의 연결 구성을 보인 예시도.
도 5는 상기 도 3에 있어서, 정류자의 개수에 대응하여 모터 회전 시 검출되는 전류 파형을 보인 예시도.
도 6은 상기 도 5에 있어서, 모터 회전 시 검출되는 전류 파형의 1주기 시간을 검출하기 위하여 수행하는 샘플링을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 7은 상기 도 6에 있어서, 인접한 샘플링 데이터 간의 기울기를 이용하여 전류 파형의 주기를 판단하기 위한 최대 및 최소 꼭지점을 판정하는 방법을 설명하기 위한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치 및 방법의 일 실시예를 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 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치는, 모터 구동소자(SW)의 스위칭 온오프에 따라 모터구동 전원(BAT)을 모터(MTR)에 인가하거나 차단하도록 구성된 모터 구동 회로에 있어서, 상기 모터 구동소자(SW)의 온(ON) 동안 흐르는 전류에 의해 상기 모터 구동소자(SW)의 양단에 걸리는 전압(즉, 전류에 대응하는 전압 = 모터 전류(A) * 모터 구동소자(SW)의 저항(R))(또는 전압차)을 증폭하는 전류 신호 증폭부(110), 및 상기 전류 신호 증폭부(110)에서 증폭된 전류 신호(즉, 전류에 대응하는 전압)를 처리하여 주기적으로 반복되는 파형에서 1주기(t)의 파형을 검출하고, 이 1주기(t)의 시간과 모터의 정류자 개수(N)을 곱하여 1회전 소요시간(T=t*N)을 계산한 후, 상기 1회전 소요시간(T)을 이용해 분당 모터 회전수(RPM = 60sec/T)를 산출하는 제어부(200)를 포함한다.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 전류 신호 증폭부의 연결 구성을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 상기 전류 신호 증폭부(110)는 상기 모터 구동소자(SW)의 온(ON) 동안 흐르는 전류에 의해 상기 모터 구동소자(SW)의 양단에 걸리는 전압(즉, 전류에 대응하는 전압 = 모터 전류(A) * 모터 구동소자(SW)의 저항(R))(또는 전압차)을 검출하여 증폭한다.
참고로 본 실시예에서는 모터 구동소자(SW)에서 모터 회전에 따른 전류 파형을 검출하는 것으로 기재하고 있으나, 이에 한정하지 않고 모터의 역전압소자에서 전류 파형을 검출할 수도 있고, 별도의 모터 전류 검지용 저항소자를 추가하여 전류 파형을 검출할 수도 있다. 즉, 모터의 회전 시 검출되는 전류 파형의 검출 위치를 제한하고자 하는 것이 아님에 유의한다.
도 5는 상기 도 3에 있어서, 정류자의 개수에 대응하여 모터 회전 시 검출되는 전류 파형을 보인 예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 직류 모터의 정류자의 개수가 4개라고 가정할 경우, 모터의 특성상 1회전 시 동일하게 반복되는 4개의 파형이 발생한다. 즉, 상기 모터의 1회전 시 발생되는 파형의 개수는 해당 모터의 정류자(또는 정류자 슬롯)의 개수(N)에 대응한다. 따라서 상기 모터의 회전 시 발생하는 각 파형의 1주기 시간(t)을 산출하여 해당 모터의 정류자 개수(N)를 곱하면 해당 모터의 1회전 소요시간(T=t*N)을 계산할 수 있다.
이때 상기 모터의 정류자 개수(N)는 이미 알고 있는 정보이므로, 상기 모터의 회전 시 발생하는 각 파형의 1주기 시간(t)만 산출하면, 상기 1회전 소요시간(T=t*N)을 이용해 분당 모터 회전수(RPM = 60sec/T)를 산출할 수 있게 되는 것이다. 따라서 이하 본 실시예에서는 상기 모터의 회전 시 발생하는 각 파형의 1주기 시간(t)을 산출하는 방법에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 모터의 회전 시 발생되는 파형(즉, 전류 신호 증폭부(110)를 통해 증폭된 파형)의 확대된 도면을 참조하면, 파형의 최대 꼭지점을 검출하여 파형의 1주기 시간(t)을 산출할 수 있음을 알 수 있다. 물론 파형의 최소 꼭지점을 검출하여 파형의 1주기 시간(t)을 산출할 수도 있다. 다만 본 실시예에서는 설명의 편의상 파형의 최대 꼭지점을 검출하여 파형의 1주기 시간(t)을 산출하는 방법을 중심으로 설명한다.
참고로 도 5를 참조하면, 모터의 회전 시 발생되는 파형(즉, 전류 신호 증폭부(110)를 통해 증폭된 파형)에는 노이즈 신호가 포함되어 있으며, 도면에 도시된 상기 노이즈 신호는 설명을 위해 과장되게 도시된 것임에 유의한다.
도 6은 상기 도 5에 있어서, 모터 회전 시 검출되는 전류 파형의 1주기 시간을 검출하기 위하여 수행하는 샘플링을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
상기 제어부(200)는 상기 모터의 회전 시 발생하는 각 파형의 1주기 시간(t)을 산출하기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 모터의 회전 시 발생되는 파형(즉, 전류 신호 증폭부(110)를 통해 증폭된 파형)(즉, 데이터)을 샘플링 한다(S101).
이때 샘플링 속도(또는 샘플링 간격)는 빠를수록 전류 파형의 형태를 판정하는데 유리하지만, 상기 제어부(200)(예 : CPU 또는 MPU)의 연산 성능이나 부하율의 영향을 고려하여 조정될 수 있다.
상기와 같이 모터의 회전 시 발생되는 파형에 대하여 샘플링을 수행한 후, 상기 제어부(200)는 인접한 샘플링 데이터 간의 차이를 이용한 기울기(도 7의 파형을 따라 표시된 화살표)를 검출하고, 상기 샘플링 데이터 간의 차이를 이용한 기울기의 변화(예 : 양(+)기울기, 음(-)기울기)와 개수를 이용하여 최대 꼭지점과 최소 꼭지점을 판정(또는 검출)한다(S102).
도 7은 상기 도 6에 있어서, 인접한 샘플링 데이터 간의 기울기를 이용하여 전류 파형의 주기를 판단하기 위한 최대 및 최소 꼭지점을 판정하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
예컨대 상기 제어부(200)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 인접한 샘플링 데이터 간의 기울기(즉, 양(+) 기울기)를 누적하여 미리 지정된 개수(즉, 모터의 사양과 샘플링 속도에 따라 지정된 개수) 이상 유지한 후 다른 특성의 기울기(즉, 음(-) 기울기)로 변화되는 지점을 최대 꼭지점으로 판정(또는 검출)한다.
또한 상기 제어부(200)는 인접한 샘플링 데이터 간의 기울기(즉, 음(-) 기울기)를 누적하여 미리 지정된 개수(즉, 모터의 사양과 샘플링 속도에 따라 지정된 개수) 이상 유지한 후 다른 특성의 기울기(즉, 양(+) 기울기)로 변화되는 지점을 최소 꼭지점으로 판정(또는 검출)한다.
이때 상기 샘플링 데이터 간의 기울기 개수는 각 지점(예 : 최대 꼭지점, 최소 꼭지점)이 판정될 때까지 계속 누적되며, 파형의 상승이나 하강 도중에 일시적으로 발생하는 노이즈 신호(도면에 도시된 노이즈 신호는 이해를 돕기 위해서 과장하여 도시된 파형임)에서의 샘플링 데이터 간의 기울기 개수도 당연히 누적된다. 따라서 노이즈 신호가 발생된 부분에서 일시적으로 기울기의 특성이 바뀌지만(예 : 양(+)기울기→음(-)기울기, 또는 음(-)기울기→양(+)기울기), 누적된 동일한 특성의 기울기 개수가 미리 지정된 개수에 미치지 못하므로, 상기 제어부(200)는 상기 기울기의 특성이 바뀐 부분(즉, 누적되고 있는 전체 기울기의 특성에 대하여 일시적으로 다른 특성의 기울기로 변화된 부분)을 노이즈로 판단하여 필터링 한다(S103).
이에 따라 상기 노이즈 필터링 된 파형에서 동일한 특징(예 : 최대 꼭지점)이 판정(검출)되면, 상기 제어부(200)는 샘플링 속도 및 특징(예 : 최대 꼭지점) 간의 누적된 샘플링 개수에 기초하여 1주기 시간(t)을 산출하고, 이미 알고 있는 정보인 모터의 정류자 개수(N)를 이용하여 1회전 소요시간(T=t*N)을 산출한 후, 상기 1회전 소요시간(T=t*N)을 이용해 분당 모터 회전수(RPM = 60sec/T)를 산출한다(S104).
다만 1주기 시간(t)을 산출할 때 각 파형에 포함된 노이즈 신호의 개수에 차이가 발생할 수 있고, 모터의 회전 동작 상태에 따라 파형의 형태 일부가 달라질 수 있기 때문에 각 파형의 1주기 시간(t)에 일부 차이가 발생할 수 있으며, 이에 따라 상기 1주기 시간(t)을 이용하여 계산된 모터 회전수(RPM)에도 일부 차이가 발생할 수 있다.
따라서 계산된 모터 회전수(RPM)의 오차율을 줄이고 신뢰성을 향상시키기 위하여, 상기 제어부(200)는 각 파형으로부터 계산된 모터 회전수(RPM)에 이동평균(Moving average) 기법을 적용하고, 모터 회전수(RPM)의 물리적 변동량의 최소/최대(Min/Max) 값을 기준으로 이에 미달되거나 초과되는 데이터(즉, 모터 회전수(RPM))를 무시함으로써, 상기와 같이 계산된 모터 회전수(RPM)의 오차를 보정하는 RPM 계산 데이터 프로세싱을 추가로 수행할 수 있다(S105).
상기와 같이 본 실시예는 전자식 브레이크 시스템에 사용되는 직류 모터에 구동 전원을 인가하는 동안에 모터의 회전수(RPM)를 보다 정확하게 추정할 수 있도록 하며, 모터 제어 성능 및 소음 발생을 저감할 수 있도록 하는 효과 및 모터 샘플 편차에 의한 모터 회전수 추정 오차를 감소시킬 수 있도록 하는 효과가 발생할 수 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
BAT : 전원
SW : 모터 구동소자
MTR : 모터
100 : 전류 신호 증폭부
200 : 제어부

Claims (16)

  1. 모터 구동소자의 스위칭 온오프에 따라 모터구동 전원을 모터에 인가하거나 차단하도록 구성된 모터 구동 회로에 포함된 상기 모터 구동소자의 온 동안 흐르는 전류 신호 파형을 처리하여, 주기적으로 반복되는 파형에서 1주기의 파형을 검출하고, 이 1주기의 시간과 모터의 정류자 개수를 기반으로 1회전 소요시간을 계산한 후, 상기 1회전 소요시간을 이용해 분당 모터 회전수를 산출하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제어부는,
    모터의 회전 시 발생되는 신호 파형을 샘플링하고, 인접한 샘플링 데이터 간의 차이를 이용한 기울기를 검출하며, 상기 샘플링 데이터 간의 차이를 이용한 기울기의 변화와 기울기의 누적 개수를 이용하여 최대 꼭지점과 최소 꼭지점을 판정하고, 동일한 꼭지점 간에 누적된 샘플링 개수와 샘플링 속도를 이용하여 1주기 시간(t)을 산출하는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 모터 구동소자의 양단에 걸리는 전압은,
    모터 전류(A) * 모터 구동소자의 저항(R)에 대응하는 전압인 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 주기적으로 반복되는 파형은,
    상기 모터의 정류자의 개수에 대응하는 개수의 파형인 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    인접한 샘플링 데이터 간의 양(+) 기울기를 누적하여 미리 지정된 개수 이상 유지한 후 음(-) 기울기로 변화되는 지점을 최대 꼭지점으로 판정하고,
    인접한 샘플링 데이터 간의 음(-) 기울기를 누적하여 미리 지정된 개수 이상 유지한 후 양(+) 기울기로 변화되는 지점을 최소 꼭지점으로 판정하는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 기울기를 누적하는 미리 지정된 개수는,
    모터의 사양과 샘플링 속도에 따라 지정되는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 샘플링 데이터 간의 기울기 개수를, 주기 판단을 위해 지정된 꼭지점이 판정될 때까지 계속 누적하며,
    누적된 동일한 특성의 기울기 개수가 미리 지정된 개수에 미치지 못하는 상태에서 기울기의 특성이 바뀌는 부분은 노이즈로 판단하여 필터링하는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 샘플링의 속도나 간격은,
    상기 제어부의 연산 성능이나 부하율의 영향을 고려하여 설정되는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치.
  9. 모터 구동소자의 스위칭 온오프에 따라 모터구동 전원을 모터에 인가하거나 차단하도록 구성된 모터 구동 회로에 포함된 상기 모터 구동소자의 온 동안 흐르는 전류 신호 파형을 처리하여, 주기적으로 반복되는 파형에서 1주기의 파형을 검출하고, 이 1주기의 시간과 모터의 정류자 개수를 기반으로 1회전 소요시간을 계산한 후, 상기 1회전 소요시간을 이용해 분당 모터 회전수를 산출하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제어부는,
    파형마다 계산된 모터 회전수(RPM)에 이동평균(Moving average) 기법을 적용하고, 모터 회전수(RPM)의 물리적 변동량의 최소/최대(Min/Max) 값을 기준으로 이에 미달되거나 초과되는 모터 회전수(RPM)는 무시하여, 상기 계산된 모터 회전수(RPM)의 오차를 보정하는 RPM 계산 데이터 프로세싱을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 장치.
  10. 제어부가, 모터 구동소자의 스위칭 온오프에 따라 모터구동 전원을 모터에 인가하거나 차단하도록 구성된 모터 구동 회로에 포함된 상기 모터 구동소자의 온 동안 흐르는 전류 신호 파형을 처리하여, 주기적으로 반복되는 파형에서 1주기(t)의 파형을 검출하는 단계;
    상기 제어부가 상기 1주기(t)의 시간에 모터의 정류자 개수(N)을 곱하여 1회전 소요시간(T=t*N)을 계산하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 1회전 소요시간(T)을 이용해 분당 모터 회전수(RPM = 60sec/T)를 산출하는 단계;를 포함하되,
    상기 파형의 1주기 시간(t)을 산출하기 위하여,
    상기 제어부는, 모터의 회전 시 발생되는 신호 파형을 샘플링하고, 인접한 샘플링 데이터 간의 차이를 이용한 기울기를 검출하며, 상기 샘플링 데이터 간의 차이를 이용한 기울기의 변화와 기울기의 누적 개수를 이용하여 최대 꼭지점과 최소 꼭지점을 판정하고, 동일한 꼭지점 간에 누적된 샘플링 개수와 샘플링 속도를 이용하여 1주기 시간(t)을 산출하는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 방법.
  11. 삭제
  12. 제 10항에 있어서, 상기 모터 구동소자의 양단에 걸리는 전압은,
    모터 전류(A) * 모터 구동소자의 저항(R)에 대응하는 전압인 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 방법.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 주기적으로 반복되는 파형은,
    상기 모터의 정류자의 개수에 대응하는 개수의 파형인 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 방법.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 제어부는,
    인접한 샘플링 데이터 간의 양(+) 기울기를 누적하여 미리 지정된 개수 이상 유지한 후 음(-) 기울기로 변화되는 지점을 최대 꼭지점으로 판정하고,
    인접한 샘플링 데이터 간의 음(-) 기울기를 누적하여 미리 지정된 개수 이상 유지한 후 양(+) 기울기로 변화되는 지점을 최소 꼭지점으로 판정하는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 지정된 꼭지점이 판정될 때까지 상기 샘플링 데이터 간의 기울기 개수를 계속 누적함에 있어서,
    상기 제어부는,
    누적된 동일한 특성의 기울기 개수가 미리 지정된 개수에 미치지 못하는 상태에서 기울기의 특성이 바뀌는 부분은 노이즈로 판단하여 필터링하는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 방법.
  16. 제 10항에 있어서, 상기 모터 회전수(RPM = 60sec/T)를 산출하는 단계 이후,
    상기 제어부가,
    파형마다 계산된 모터 회전수(RPM)에 이동평균(Moving average) 기법을 적용하고, 모터 회전수(RPM)의 물리적 변동량의 최소/최대(Min/Max) 값을 기준으로 이에 미달되거나 초과되는 모터 회전수(RPM)는 무시하여, 상기 계산된 모터 회전수(RPM)의 오차를 보정하는 RPM 계산 데이터 프로세싱을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 브레이크 시스템에서 모터의 회전수 추정 방법.
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