KR102312733B1 - Oil pump motor control apparatusn and fail safe method thereof - Google Patents
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Abstract
오일펌프 모터 제어장치 및 그의 페일 세이프 방법에 관한 것으로, 3상 BLDC 모터를 구동하는 모터 구동수단 및 상기 모터에 설치된 홀 센서의 감지신호에 기초해서 상기 홀 센서의 고장 발생 여부를 진단하고 상기 모터 구동수단의 구동을 제어하는 PWM 제어신호를 발생하는 제어부를 포함하는 구성을 마련하여, 3상 BLDC 모터에 설치된 홀 센서의 감지신호를 이용해서 홀 센서의 고장을 진단하고, 고장 진단 결과에 따라 모터를 지속적으로 정상 구동하도록 제어하며, 강제 여자 방식으로 모터를 구동하는 과정에서 모터의 정상 동작 여부를 진단할 수 있다.It relates to an oil pump motor control apparatus and a fail-safe method thereof, and diagnoses whether a failure of the hall sensor occurs and drives the motor based on a motor driving means for driving a three-phase BLDC motor and a detection signal of a hall sensor installed in the motor A configuration including a control unit that generates a PWM control signal to control the driving of the means is provided, and the hall sensor failure is diagnosed using the detection signal of the Hall sensor installed in the three-phase BLDC motor, and the motor is operated according to the failure diagnosis result. It controls to continuously drive normally, and it is possible to diagnose whether the motor is operating normally in the process of driving the motor by the forced excitation method.
Description
본 발명은 오일펌프 모터 제어장치 및 그의 페일 세이프 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 더욱 상세하게는 하이브리드 자동 변속기에 적용되는 오일펌프의 모터 구동을 제어하는 오일펌프 모터 제어장치 및 그의 페일 세이프 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an oil pump motor control device and a fail-safe method thereof, and more particularly, to an oil pump motor control device for controlling a motor driving of an oil pump applied to a hybrid automatic transmission and a fail-safe method thereof. it's about
일반적으로, 3상 브러시리스 직류 모터(Brushless DC Motor, 이하 'BLDC 모터'라 함)는 컴팩트한 사이즈, 우수한 제어성능 및 높은 효율과 같은 장점을 가지고 있어 소비재 및 산업용 분야에서 널리 적용되고 있으며, 특히 자동차 산업 분야에서는 벨트 및 유압 시스템의 제거, 기능 추가 및 연비 향상을 위한 전략의 일환으로 각광받고 있다. In general, 3-phase brushless DC motors (hereinafter referred to as 'BLDC motors') have advantages such as compact size, excellent control performance, and high efficiency, and are therefore widely applied in consumer goods and industrial fields. In the automotive industry, it is in the spotlight as part of a strategy to eliminate belts and hydraulic systems, add functions, and improve fuel economy.
최근에는 BLDC 모터의 제어를 위한 전자 부품 가격의 지속적인 하락으로 인해, 그 응용분야와 함께 출력 수준도 지속적으로 확대되고 있다. In recent years, due to the continuous drop in the price of electronic components for controlling BLDC motors, the output level is also continuously expanding along with the field of application.
본 출원인은 BLDC 모터 및 그가 적용된 펌프의 구동을 제어하는 기술을 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등 다수에 개시하여 출원한 바 있다.The present applicant has applied for a technology for controlling the driving of a BLDC motor and a pump to which it is applied, disclosed in a number of
이러한 BLDC 모터는 일반적으로 전기적 여자(Excitation)가 회전자의 위치와 동기되어야 하기 때문에, 하나 이상의 회전자 위치 검출 센서(홀 센서)를 필요로 한다. These BLDC motors generally require one or more rotor position detection sensors (Hall sensors) because electrical excitation must be synchronized with the rotor position.
한편, 하이브리드 자동 변속기에서 클러치와 브레이크가 차량 작동에 필요한 토크를 전달할 수 있도록, 자동 변속기에는 각 부품에 오일을 공급하여 유압을 제공하고, 윤활 및 냉각하는 오일펌프가 마련된다. Meanwhile, in the hybrid automatic transmission, an oil pump for supplying oil to each part to provide hydraulic pressure, lubrication and cooling, is provided in the automatic transmission so that the clutch and the brake can transmit torque required for vehicle operation.
종래의 1세대 하이브리드 차량에는 기계식 오일 펌프와 전동식 오일 펌프가 함께 적용됨에 따라, 전동식 오일 펌프에 홀 센서 고장과 같은 이상이 발생하더라도, 기계식 오일펌프로 대체가 가능하였다. As the mechanical oil pump and the electric oil pump are applied together in the conventional first-generation hybrid vehicle, even if an abnormality such as a hall sensor failure occurs in the electric oil pump, it is possible to replace the electric oil pump with a mechanical oil pump.
그러나 최근에 개발되고 있는 2세대 하이브리드 차량에서는 기계식 오일펌프가 삭제됨에 따라, 전동식 오일펌프의 신뢰성이 매우 중요한 항목이 되고 있다. However, as the mechanical oil pump is deleted in the second-generation hybrid vehicle being developed recently, the reliability of the electric oil pump is becoming a very important item.
따라서 전동식 오일펌프를 구동하는 모터의 위치 검출 센서의 고장이 발생하는 경우, 이를 감지하고 위치 검출 센서 없이 모터를 구동시켜 신뢰성을 증대시키는 페일 세이프(Fail-safe) 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, when a failure of the position detection sensor of the motor driving the electric oil pump occurs, the development of a fail-safe technology that detects this and drives the motor without the position detection sensor to increase reliability is required.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 변속기에 적용되는 오일펌프 모터의 위치 검출 센서 고장을 감지하고, 고장 발생시에도 모터를 구동할 수 있는 오일펌프 모터 제어장치 및 그의 페일 세이프 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to solve the above problems, an oil pump motor control device capable of detecting a failure of a position detection sensor of an oil pump motor applied to a transmission, and driving the motor even when a failure occurs, and a fail-safe thereof to provide a way
본 발명의 다른 목적은 위치 검출 센서 고장시 차량의 주행 상태에 기초해서 모터를 강제 여자시켜 지속적으로 구동할 수 있는 오일펌프 모터 제어장치 및 그의 페일 세이프 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an oil pump motor control apparatus capable of continuously driving a motor by forcibly excitation based on a driving state of a vehicle when a position detection sensor fails, and a fail-safe method thereof.
본 발명의 또 다른 목적은 모터의 위치 검출 센서로 마련된 홀센서가 모두 고장이 발생하는 경우, 모터의 정상 구동 여부를 진단할 수 있는 오일펌프 모터 제어장치 및 그의 페일 세이프 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an oil pump motor control apparatus capable of diagnosing whether the motor is normally driven when all Hall sensors provided as position detection sensors of the motor fail, and a fail-safe method thereof.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 오일펌프 모터 제어장치는 3상 BLDC 모터를 구동하는 모터 구동수단 및 상기 모터에 설치된 홀 센서의 감지신호에 기초해서 상기 홀 센서의 고장 발생 여부를 진단하고 상기 모터 구동수단의 구동을 제어하는 PWM 제어신호를 발생하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 모터에 마련된 전체 홀 센서의 고장 진단시 차량의 주행 상태에 기초해서 상기 모터를 강제 여자시켜 지속적으로 구동하도록 제어하며, 상기 모터의 전류값을 이용해서 상기 모터의 정상 동작 여부를 진단하고, 진단 결과에 기초해서 상기 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the oil pump motor control device according to the present invention is based on a motor driving means for driving a three-phase BLDC motor and a detection signal of a Hall sensor installed in the motor, whether the Hall sensor malfunctions or not. and a control unit for diagnosing and generating a PWM control signal for controlling the driving of the motor driving means, wherein the control unit forcibly excites the motor based on the driving state of the vehicle when diagnosing a failure of all Hall sensors provided in the motor It is characterized in that the control is continuously driven, and whether the motor is normally operated using the current value of the motor is diagnosed, and the driving of the motor is controlled based on the diagnosis result.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 오일펌프 모터 제어장치의 페일 세이프 방법은 (a) 구동전원을 공급받아 3상 BLDC 모터를 구동하는 단계, (b) 홀 센서에서 상기 모터 내부에 마련된 회전자의 위치를 감지해서 감지신호를 발생하는 단계, (c) 제어부에서 상기 홀 센서의 감지신호를 이용해서 고장 발생 여부를 진단하는 단계 및 (d) 상기 (c)단계의 고장 진단결과, 전체 홀 센서의 고장 진단시 차량의 주행 상태에 기초해서 상기 모터를 강제 여자시켜 지속적으로 구동하도록 제어하는 단계를 포함하고, 상기 제어부는 상기 (d)단계에서 모터의 전류값을 이용해서 상기 모터의 정상 동작 여부를 진단하고, 진단 결과에 기초해서 상기 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the fail-safe method of the oil pump motor control apparatus according to the present invention comprises the steps of (a) driving a three-phase BLDC motor by receiving driving power, (b) in the hall sensor generating a detection signal by sensing the position of the rotor provided inside the motor, (c) diagnosing whether a failure has occurred using the detection signal of the Hall sensor in the control unit, and (d) the failure of step (c) As a result of the diagnosis, when diagnosing a failure of all Hall sensors, the control unit forcibly excites and continuously drives the motor based on the driving state of the vehicle, wherein the control unit uses the current value of the motor in step (d). It is characterized in that it is diagnosed whether the motor is operating normally, and the driving of the motor is controlled based on the diagnosis result.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 오일펌프 모터 제어장치 및 그의 페일 세이프 방법에 의하면, 3상 BLDC 모터에 설치된 홀 센서의 감지신호를 이용해서 홀 센서의 고장을 진단하고, 고장 진단 결과에 따라 모터를 지속적으로 정상 구동하도록 제어할 수 있다는 효과가 얻어진다. As described above, according to the oil pump motor control apparatus and the fail-safe method thereof according to the present invention, the failure of the Hall sensor is diagnosed using the detection signal of the Hall sensor installed in the three-phase BLDC motor, and the motor is based on the failure diagnosis result. The effect of being able to control to continuously drive normally is obtained.
즉, 본 발명에 의하면, 홀 센서의 감지신호를 이용해서 홀 센서의 고장 발생 여부, 와이어의 단선 여부 및 홀 센서와 연결된 커넥터의 접촉 불량에 따른 고장 진단을 수행할 수 있다는 효과가 얻어진다. That is, according to the present invention, it is possible to perform a failure diagnosis according to whether a failure of the Hall sensor occurs, whether a wire is disconnected, and a contact defect of a connector connected to the Hall sensor using the detection signal of the Hall sensor according to the present invention.
그리고 본 발명에 의하면, 어느 하나 이상의 홀 센서의 고장 진단 시 나머지 홀 센서의 감지신호를 이용해서 홀 신호를 생성함으로써, 모터를 정상 구동할 수 있다는 효과가 얻어진다. And, according to the present invention, by generating a Hall signal using the detection signals of the remaining Hall sensors when diagnosing a failure of one or more Hall sensors, the effect that the motor can be normally driven is obtained.
또, 본 발명에 의하면, 전체 홀 센서의 고장 진단시 차량의 주행 상태에 기초해서 강제 여자 신호를 발생해서 모터를 강제 여자 방식으로 지속적으로 구동함으로써, 오일펌프의 구동 중지로 인한 차량의 각 부품의 고장이나 손상을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, when diagnosing a failure of all Hall sensors, a forcible excitation signal is generated based on the driving state of the vehicle and the motor is continuously driven in a forced excitation method, so that each part of the vehicle due to stopping the operation of the oil pump is reduced. The effect that failure or damage can be prevented is obtained.
또한, 본 발명에 의하면, 강제 여자 방식으로 모터를 구동하는 과정에서 모터의 정상 동작 여부를 진단하고, 모터의 구동이 중지된 상태이면 강제 여자 방식에 의한 모터 구동을 중지하고, 오일펌프의 고장 상태를 통지하여 오일펌프의 고장으로 인한 변속기의 손상이나 고장을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다. In addition, according to the present invention, the normal operation of the motor is diagnosed in the process of driving the motor by the forced excitation method, and if the driving of the motor is stopped, the motor driving by the forced excitation method is stopped, and the oil pump is in a failure state. The effect of preventing damage or failure of the transmission due to the failure of the oil pump is obtained.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 홀 센서의 고장으로 인한 차량용 오일펌프의 구동 안정성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다. Accordingly, according to the present invention, it is possible to improve the driving stability of the vehicle oil pump due to the failure of the hall sensor is obtained.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 오일펌프 모터 제어장치의 블록 구성도,
도 2는 강제 여자 신호를 예시한 그래프,
도 3은 DC 모터에 대한 전기적인 등가회로를 보인 회로도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 오일펌프 모터 제어장치의 페일 세이프 방법을 단계별로 설명하는 흐름도,
도 5는 오일펌프 모터 제어장치의 타이밍 차트를 예시한 도면,
도 6은 모터의 구동사이클 1회 동안 제1 내지 제3 홀 센서의 감지신호 수신 여부에 따른 논리값을 예시한 도면,
도 7은 제3 홀 센서의 고장 진단시 오일펌프 모터 제어장치의 타이밍 차트를 예시한 도면,
도 8은 전체 홀 센서의 고장 상태시 모터의 구동을 제어하는 방법을 단계별로 설명하는 흐름도. 1 is a block diagram of an oil pump motor control device according to a preferred embodiment of the present invention;
2 is a graph illustrating a forced excitation signal;
3 is a circuit diagram showing an electrical equivalent circuit for a DC motor;
4 is a flowchart illustrating a fail-safe method of an oil pump motor control device according to a preferred embodiment of the present invention step by step;
5 is a diagram illustrating a timing chart of an oil pump motor control device;
6 is a diagram illustrating logic values according to whether detection signals are received by first to third Hall sensors during one driving cycle of the motor;
7 is a diagram illustrating a timing chart of an oil pump motor control device when the third Hall sensor is faulty diagnosed;
8 is a flowchart illustrating step-by-step a method of controlling the driving of a motor in a failure state of all Hall sensors.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 오일펌프 모터 제어장치 및 그의 페일 세이프 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, an oil pump motor control apparatus and a fail-safe method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 오일펌프 모터 제어장치는 하이브리드 차량의 변속기에 적용되는 오일펌프용 모터의 구동을 제어하는 것으로 설명한다. The oil pump motor control apparatus according to the present invention will be described as controlling the driving of an oil pump motor applied to a transmission of a hybrid vehicle.
그러나 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 3상 BLDC 모터가 적용되는 다양한 장치에 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.However, it should be noted that the present invention is not necessarily limited thereto, and can be applied to various devices to which a three-phase BLDC motor is applied.
본 실시 예에서는 제1 내지 제3 홀 센서 중에서 어느 하나 이상의 고장 상태, BLDC 모터의 3상 와이어 중에서 어느 하나 이상의 단선 상태, 그리고 제1 내지 제3 홀 센서와 연결되는 커넥터의 접촉 불량 상태를 '홀 센서의 고장 상태'라 통칭한다. In this embodiment, the failure state of any one or more of the first to third Hall sensors, the disconnection state of any one or more of the three-phase wires of the BLDC motor, and the poor contact state of the connector connected to the first to third Hall sensors are defined as 'holes'. It is collectively referred to as a 'sensor failure state'.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 오일펌프 모터 제어장치의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of an oil pump motor control apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 오일펌프 모터 제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 3상 BLDC 모터(10)를 구동하는 모터 구동수단(20), 모터(10)의 회전자 위치를 검출하는 위치 검출 센서(이하 '홀 센서'라 함)(11)의 감지신호에 기초해서 홀 센서(11)의 고장 발생 여부를 진단하고 모터 구동수단(20)의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 제어부(30)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the oil pump motor control device according to a preferred embodiment of the present invention includes a motor driving means 20 for driving a three-
제어부(30)는 모터(10)에 마련된 3개의 홀 센서(11)에 대해 각각 고장 발생 여부를 진단하고, 진단 결과에 따라 차량의 주행 상태에서 기초해서 모터(10)의 구동을 제어한다. The
특히, 제어부(30)는 전체 홀 센서(11)의 고장으로 진단된 경우, 차량의 주행 상태에서 기초해서 모터(10)를 강제 여자시켜 모터(10)를 지속적으로 구동하도록 제어한다. In particular, when it is diagnosed as a failure of the
그리고 제어부(30)는 각 홀 센서(11)의 정상 상태시에는 홀 센서(11)의 감지신호에 따라 회전자의 위치를 판단하고, 판단된 회전자 위치에 따라 모터 스위칭 신호의 입력주기를 변동해서 모터(10)의 3상 중에서 2상을 순차적으로 여자시켜 구동하고, 전체 홀 센서(10)의 고장 진단시 모터(10)의 3상을 강제 여자시키도록 모터 구동수단(20)을 제어하는 총 6개의 PWM 제어신호를 발생할 수 있다. In addition, the
또한, 제어부(30)는 전체 홀 센서(11)의 고장 상태시, 모터(10)를 강제 여자 방식으로 지속적으로 구동하고, 모터(10)의 전기자 전류를 이용해서 모터(10)의 정상 동작 여부를 진단한다. In addition, the
그래서 제어부(30)는 모터(10)의 구동 상태를 진단한 결과를 차량에 메인 제어부로 전달하고, 만약 모터(10)의 구동이 중지된 상태인 경우에는 오일펌프 구동이 불가능한 상태임을 통지하고, 강제 여자 방식을 이용한 모터(10)의 구동을 중지하도록 제어할 수 있다. Therefore, the
본 실시 예에서 모터(10)는 2세대 하이브리드 차량에 마련되는 외장형 오일펌프(external oil pump) 구동용 모터로 마련될 수 있다.In this embodiment, the
따라서 상기 오일펌프는 전자식 오일펌프로 마련되고, 상기 2세대 하이브리드 차장에는 기계식 및 전자식 오일펌프가 함께 마련되는 기존 1세대 하이브리드 차량과 달리, 전자식 오일펌프만이 적용된다. Therefore, the oil pump is provided as an electronic oil pump, and only the electronic oil pump is applied to the second-generation hybrid vehicle, unlike the existing first-generation hybrid vehicle in which both a mechanical and an electronic oil pump are provided.
모터(10)에는 모터(10) 내부에 구비된 회전자(rotro)의 위치를 검출하는 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3)가 설치된다. First to third Hall sensors H1 to H3 for detecting the position of a rotor provided in the
제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3)는 각각 전기적으로 120°각도로 배치되고, 회전자의 위치에 따른 자기장의 변화를 감지하여 감지신호를 출력한다. The first to third Hall sensors H1 to H3 are electrically disposed at an angle of 120°, respectively, and detect a change in a magnetic field according to a position of a rotor to output a detection signal.
모터 구동수단(20)은 제어부(30)의 제어신호에 따라 상기 모터 스위칭 신호를 출력하는 게이트 드라이버(21) 및 상기 모터 스위칭 신호에 의해 구동전원을 스위칭하여 모터(10)를 구동하는 모터 구동부(22)를 포함할 수 있다. The motor driving means 20 includes a
즉, 본 실시 예에서는 홀 센서(11)의 정상 상태시 모터(10)를 구동하기 위한 2상 여자와 전체 홀 센서(11)의 고장 진단시 모터(10)를 구동하기 위한 3상 여자를 동시에 수행할 수 있도록, 종래의 모터 컨트롤러를 제거하고, 제어부(30)에서 홀 센서(11)의 고장 진단 여부에 따라 총 6개의 제어신호를 발생하여 모터(10)를 구동할 수 있다. That is, in this embodiment, two-phase excitation for driving the
게이트 드라이버(21)는 상기 제어신호가 출력 또는 단속되도록 구비되는 스위칭 회로이다. The
모터 구동부(22)는 3상 풀 브리지 회로(3-phase full bridge)로 구성되며, 하이 사이드(HIGH SIDE) 및 로우 사이드(LOW SIDE)에 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(Metal-Oxid-Semiconductor Field Effect transistor)나 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터(Insulaeed Gate Bipolar Transistor)로 구비되는 스위칭 소자를 포함할 수 있다. The
제어부(30)는 차량에 마련된 메인 제어부(도면 미도시)로부터 차량 엔진의 현재 RPM 및 모터(10)의 목표 RPM을 입력받아 모터(10)의 구동을 제어하는 PWM 제어신호로 출력할 수 있다. The
그리고 제어부(30)는 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3)로부터 감지신호를 전달받아 고장 발생 여부를 진단하고, 진단결과에 기초해서 모터(10)의 구동을 제어하는 PWM 제어신호를 출력할 수 있다. Then, the
이를 위해, 제어부(30)는 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3)로부터 전달되는 감지신호를 이용해서 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3)의 고장 발생 여부를 진단하는 고장 진단부(31) 및 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3) 중에서 어느 하나 이상의 고장 발생시 나머지 홀 센서의 감지신호를 이용해서 홀 신호를 발생하며, 전체 홀 센서(11)의 고장 진단시 강제 여자 신호를 발생하는 신호 발생부(32)를 포함할 수 있다. To this end, the
예를 들어, 고장 진단부(31)는 제어부(30) 내부에 마련된 제1 타이머(33)를 업 카운팅(up counting)시켜 60°시간을 측정하고, 제1 타이머(33)의 값을 제2 타이머(34)에 복사해서 제2 타이머(34)를 다운 카운팅(down counting)해서 60°시간을 측정함으로써 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3)의 고장 발생 여부를 진단할 수 있다. For example, the
여기서, 고장 진단부(31)는 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3) 중에서 어느 하나 이상의 감지신호가 미리 설정된 구동 사이클(driving cycle) 동안 에러 발생 횟수가 미리 설정된 횟수, 예컨대 3회 감지되면 해당 홀 센서의 고장 진단을 확정할 수 있다. Here, when the
또는, 고장 진단부(31)는 미리 설정된 시간, 예컨대 약 150msec 동안 연속적으로 에러가 감지되면 해당 홀 센서의 고장 진단을 확정할 수도 있다. Alternatively, the
신호 발생부(32)는 고장 진단부(31)에서 전체 홀 센서(11)의 정상 상태로 진단되면, 전체 홀 센서(11)의 감지신호를 이용해서 모터(10)의 구동을 제어하도록 PWM 제어신호를 발생할 수 있다.When the
반면, 신호 발생부(32)는 고장 진단부(31)에서 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3) 중에서 어느 하나 이상의 고장 진단이 확정되면, 나머지 홀 센서(11)의 감지신호를 이용해서 모터(10)의 구동을 제어하도록 PWM 제어신호를 발생할 수 있다.On the other hand, the
한편, 제어부(30)는 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3) 전체의 고장으로 진단되면, 차량의 주행 상태에 기초해서 모터(10)를 강제 여자시키도록 제어신호를 발생한다. On the other hand, when the first to third Hall sensors H1 to H3 are diagnosed as a failure, the
예를 들어, 상기 차량의 주행상태는 차량의 메인 제어부로부터 전달되는 오일펌프의 목표 RPM이나 부하 상태를 포함할 수 있다. For example, the driving state of the vehicle may include the target RPM or load state of the oil pump transmitted from the main control unit of the vehicle.
따라서 제어부(30)는 상기 목표 RPM이나 부하 상태에 따라 모터(10)의 고정자 코일에 공급되는 전류나 전압 레벨을 조절하여 모터(10)의 RPM을 가변하도록 제어할 수 있다. Accordingly, the
이를 위해, 제어부(30)는 메모리에 목표 RPM이나 부하별로 제어신호의 전류나 전압 레벨을 매핑시켜 저장하고, 목표 RPM이나 부하에 대응되는 전류나 전압 레벨의 제어신호를 발생할 수 있다. To this end, the
예를 들어, 도 2는 강제 여자 신호를 예시한 그래프이다. For example, FIG. 2 is a graph illustrating a forced excitation signal.
도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(30)는 모터(10)를 강제 여자시켜 구동하는 경우, 3상의 정현파(SINE) 형태의 전압 레벨을 갖는 강제 여자 신호를 출력할 수 있다. As shown in FIG. 2 , when the
여기서, 상기 강제 여자 신호의 레벨과 주파수에 따라 모터(10)의 토크와 회전수가 결정된다. Here, the torque and rotation speed of the
일반적으로, RPM을 피드백 받는 시스템은 RPM이 부족한 경우, 전압 출력을 높이는 폐루프 시스템으로 구성된다. In general, a system that receives RPM feedback is configured as a closed-loop system that increases voltage output when RPM is insufficient.
그러나 전체 홀 센서(11)가 고장 상태인 경우에는 RPM을 피드백 받을 수 없기 때문에, 본 실시 예에서는 개루프 시스템 구성을 이용해서 모터(10)를 강제 여자시키도록 구성될 수 있다. However, since the RPM feedback cannot be received when the
그리고 모터(10)와 연결된 오일펌프의 부하를 알지 못하는 상황에서 낮은 전압을 출력할 경우, 모터(10)가 회전하지 못한다. And when a low voltage is output in a situation where the load of the oil pump connected to the
이러한 문제점으로 인해, 대부분의 일반적인 시스템에서는 최대 전압으로 출력해서 모터(10)를 구동한다. Due to this problem, in most general systems, the
따라서 본 실시 예에서 제어부(10)는 차량의 메인 제어부로부터 목표 RPM이 수신되면, 아래의 수학식 1을 이용해서 모터(10)를 강제 여자시키기 위한 제어신호의 주파수를 계산하고, 계산된 주파수를 갖는 사인파 형태의 제어신호를 출력하도록 제어한다. Therefore, in this embodiment, when the target RPM is received from the main control unit of the vehicle, the
[수학식 1][Equation 1]
RPM = 60*(2/N)*f, f = RPM/(60*(2/N))RPM = 60*(2/N)*f, f = RPM/(60*(2/N))
여기서, N은 모터의 극 수이다.where N is the number of poles of the motor.
표 1은 전체 홀 센서 고장 시 목표 RPM과 오일 온도별 강제 여자 신호의 전압 테이블이다. Table 1 is a voltage table of the forced excitation signal by target RPM and oil temperature when all Hall sensors fail.
모터(10)에 인가되는 전압이 클수록, 모터(10)의 토크는 커지나, 모터(10)의 RPM이 상승하면 동일한 전압이라도 토크는 떨어지게 된다. 그리고 오일펌프의 토크는 오일의 점도에 의해 결정되며, 오일의 점도는 오일의 온도와 유관하다.As the voltage applied to the
따라서 제어부(30)는 상기한 오일펌프의 토크와 오일의 점도 및 온도의 관련성을 이용해서 표 1에 기재된 바와 같이, 모터(10)의 목표 RPM과 오일의 온도별 강제 여자 신호의 전압을 매핑한 테이블을 메모리에 저장하고, 저장된 테이블에 따라 강제 여자 신호를 출력해서 모터(10)의 구동을 제어한다. Therefore, the
여기서, 상기 테이블은 모터(10)와 연결된 오일펌프의 토크 특성을 최적화하기 위한 맵핑 작업을 수행하여 구성되고, 본 발명은 상기한 매핑 작업에 의해 구성된 테이블을 통해 최적화된 강제 여자 신호를 출력함에 따라, 홀 센서의 감지신호에 따라 모터를 구동하는 경우와 유사한 효율 성능을 얻을 수 있다. 물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기한 테이블을 이용하는 방식 이외에 다양한 방법으로 모터(10)를 강제 여자시키도록 변경될 수 있다. Here, the table is configured by performing a mapping operation for optimizing the torque characteristics of the oil pump connected to the
이와 같이, 본 발명은 홀 센서의 감지신호를 제어부로 전달해서 홀 센서의 고장 발생 진단을 수행하고, 3개의 홀센서 모두 정상 상태이면, 홀 센서의 감지신호를 이용해서 모터의 회전속도 및 회전수를 산출하여 모터의 구동을 정밀하게 제어할 수 있다. As described above, the present invention transmits the detection signal of the Hall sensor to the control unit to diagnose the failure of the Hall sensor. By calculating , it is possible to precisely control the driving of the motor.
그리고 본 발명은 3개의 홀 센서 중에서 어느 하나 이상의 홀 센서의 고장 발생시 제어부에서 나머지 홀 센서의 감지신호를 이용해서 모터를 지속적으로 정상 구동하도록 제어할 수 있다.And, according to the present invention, when any one or more Hall sensors among the three Hall sensors fail, the control unit can control the motor to continuously drive normally by using the detection signals of the remaining Hall sensors.
이를 위해, 본 발명은 제어부에서 직접 모터를 구동하는 6개의 PWM 제어신호를 출력하여 모터 제어의 자유도를 높임으로써, 모터를 정상적으로 구동할 수 있다. To this end, the present invention can drive the motor normally by increasing the degree of freedom of motor control by outputting six PWM control signals for directly driving the motor from the controller.
또한, 본 발명은 전체 홀 센서의 고장 상태인 경우, 차량의 주행 상태에 기초해서 강제 여자 신호를 이용해서 모터를 강제 여자시켜 지속적으로 구동함으로써, 모터의 구동 중단으로 인해 차량에 마련된 각 장치의 고장 및 손상을 방지할 수 있다. In addition, in the case of a failure state of all Hall sensors, the present invention continuously drives the motor by forcibly exciting the motor using a forced excitation signal based on the driving state of the vehicle, thereby causing failure of each device provided in the vehicle due to the interruption of the driving of the motor. and damage can be prevented.
한편, 아래의 수학식 1은 모터 전압 방정식이고, 도 3은 DC 모터에 대한 전기적인 등가회로를 보인 회로도이다. Meanwhile,
[수학식 1][Equation 1]
여기서, V는 인가전압, L은 코일의 인덕턴스, R은 권선 저항, Ia는 정상 상태의 전기자 전류, i는 전기자 순시전류이다. Here, V is the applied voltage, L is the inductance of the coil, R is the winding resistance, I a is the steady state armature current, and i is the armature instantaneous current.
도 3에서, 모터의 역기전력 e는 아래의 수학식 2와 같이, 역기전력 상수(ke)와 자속(Φ) 및 각속도(ωr)의 곱으로 구성된다.In Figure 3, the counter-electromotive force e of the motor is as shown in
[수학식 2][Equation 2]
따라서, 동일한 전압을 공급하는 상황에서 각속도 성분이 없는 경우, 모터의 역기전력 e는 0이 되고, 동일한 권선 저항을 가진 상태이기 때문에 전류는 상승하게 된다.Therefore, when there is no angular velocity component in a situation where the same voltage is supplied, the counter electromotive force e of the motor becomes 0, and the current increases because it has the same winding resistance.
이에 따라, 본 실시 예에서는 수학식 2를 응용해서 모터 강제 여자 방식으로 모터 구동 시 모터가 멈추면 각속도 성분이 없어지고, 전류는 상승하는지 여부를 이용해서 모터의 정상 동작 여부를 진단할 수 있다. Accordingly, in the present embodiment, by applying
즉, 오일 펌프가 구동되는 환경에서 모터의 전류에 영향을 미치는 요소는 모터에 인가되는 전압, 회전 속도, 오일 온도가 있다.That is, in an environment in which the oil pump is driven, factors affecting the current of the motor include a voltage applied to the motor, a rotation speed, and an oil temperature.
여기서, 오일은 온도에 따라 점도가 변화되는 성질을 가지고, 오일의 점도 변화는 오일펌프의 토크 성분으로 작용한다.Here, the oil has a property of changing the viscosity according to the temperature, and the change in the viscosity of the oil acts as a torque component of the oil pump.
이와 같이, 모터의 전류에 영향을 미치는 3가지 요소를 가변하는 실험을 통해, 각 영역별 최소 전류와 최대 전류를 3차원 맵으로 구성할 수 있다. As described above, through an experiment of varying three factors affecting the motor current, the minimum current and the maximum current for each region can be configured as a three-dimensional map.
표 2 내지 표 4는 각각 오일 온도가 0 ℃ , 30℃, 120℃에서 최소 및 최대 전류 기준 테이블이다.Tables 2 to 4 are the minimum and maximum current reference tables at oil temperatures of 0 °C, 30 °C, and 120 °C, respectively.
이와 같이, 본 발명은 모터 강제 여자 방식으로 모터 구동 시 실험치에 의해 3차원 맵으로 구성된 최소 및 최대 전류 기준을 이용하여 모터의 정상 동작 여부를 진단할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to diagnose whether the motor is operating normally by using the minimum and maximum current standards composed of a three-dimensional map based on experimental values when the motor is driven by the motor forced excitation method.
다음, 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 오일펌프 모터 제어장치의 페일 세이프 방법을 상세하게 설명한다. Next, a fail-safe method of an oil pump motor control apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4 .
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 오일펌프 모터 제어장치의 페일 세이프 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a fail-safe method of an oil pump motor control device according to a preferred embodiment of the present invention step by step.
도 4의 S10단계에서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 오일펌프 모터 제어장치는 차량의 이그니션 키(도면 미도시)가 온 조작되어 전원공급부(도면 미도시)로부터 구동전원을 공급받으면서 시작된다(S10). In step S10 of FIG. 4 , the oil pump motor control device according to the preferred embodiment of the present invention is started while the ignition key (not shown) of the vehicle is turned on and the driving power is supplied from the power supply unit (not shown) ( S10).
제어부(30)는 차량의 오일펌프용 3상 BLDC 모터(10)를 구동하도록 PWM 제어신호를 발생하여 모터 구동수단(20)로 전달하고(S12), 모터 구동수단(20)는 PWM 제어신호에 따라 모터(10)에 인가되는 구동전원을 스위칭하여 모터(10)를 구동한다(S14). The
이때, 모터(10)에 설치된 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3)는 회전자의 위치에 따른 자기장의 변화를 감지하여 감지신호를 출력한다(S16). At this time, the first to third Hall sensors H1 to H3 installed in the
S18단계에서 제어부(30)는 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3)의 감지신호를 전달받고, 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3)의 고장 발생 여부를 진단한다. In step S18 , the
도 5는 오일펌프 모터 제어장치의 타이밍 차트를 예시한 도면이고, 도 6은 모터의 구동사이클 1회 동안 제1 내지 제3 홀 센서의 감지신호 수신 여부에 따른 논리값을 예시한 도면이다. 5 is a diagram illustrating a timing chart of an oil pump motor control device, and FIG. 6 is a diagram illustrating a logic value according to whether detection signals are received by the first to third Hall sensors during one driving cycle of the motor.
도 4에는 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3)의 감지신호와 모터(10)의 RPM, 제1 및 제2 타이머(33,34)의 타임 카운팅 그래프가 도시되어 있다. 4 shows the detection signals of the first to third Hall sensors H1 to H3, the RPM of the
도 4에 도시된 바와 같이, 고장 진단부(31)는 제어부(30) 내부에 마련된 제1 타이머(33)를 업 카운팅(up counting)시켜 60°시간을 측정한 후, 제1 타이머(33)의 값을 제2 타이머(34)에 복사해서 제1 타이머(33)를 업 카운팅함과 동시에 제2 타이머(34)를 다운 카운팅(down counting)하여 60°시간을 측정하는 과정을 반복함으로써 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3)의 고장 발생 여부를 진단할 수 있다. As shown in FIG. 4 , the
상세하게 설명하면, 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3)는 각각 전기적으로 120°각도로 설치됨에 따라, 제1 홀 센서(H1)의 감지신호와 제2 홀 센서(H2)의 감지신호는 120°에서 180°사이와 480°에서 540°사이의 600°구간에서 중첩된다. In detail, as the first to third Hall sensors H1 to H3 are electrically installed at an angle of 120°, respectively, the detection signal of the first Hall sensor H1 and the detection signal of the second Hall sensor H2 are overlapped in the 600° interval between 120° and 180° and between 480° and 540°.
마찬가지로, 제 1 및 제3 홀 센서(H1,H3)의 감지신호와 제2 및 제3 홀 센서(H2,H3)의 감지신호는 각각 0°에서 60°사이 구간과 240°에서 300°사이 구간에서 각각 중첩된다. Similarly, the detection signals of the first and third Hall sensors H1 and H3 and the detection signals of the second and third Hall sensors H2 and H3 are respectively between 0° and 60° and between 240° and 300°, respectively. are each overlapped in
그래서 고장 진단부(31)는 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3)의 감지신호의 수신 여부에 따라 도 5에 도시된 바와 같이, 모터(10)의 구동 사이클 1회마다 각각 60°간격으로 '101', '100', '110', '010', '011', '001'의 논리값으로 인식할 수 있다. Therefore, the
이에 따라, 고장 진단부(31)는 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3)의 감지신호에서 모터(10)의 구동 사이클 1회 동안 에러 발생 횟수가 3회 감지되거나, 약 150msec 동안 연속적으로 에러가 감지되면 해당 홀 센서의 고장 진단을 확정할 수 있다. Accordingly, the
S18단계의 진단 결과 전체 홀 센서(11)의 정상 상태이면, 신호 발생부(32)는 전체 홀 센서(11)의 감지신호를 이용해서 회전자의 위치를 판단하여 모터 스위칭 신호의 입력주기를 변동하고, 모터의 3상 중에서 2상을 여자하도록 순차적으로 PWM 제어신호를 출력한다(S20). As a result of the diagnosis of step S18, if all
그러면, 게이트 드라이버(21)와 모터 구동부(22)는 PWM 제어신호와 모터 스위칭 신호에 따라 구동 전원을 스위칭하여 모터(10)를 정상적으로 구동한다. Then, the
한편, S18단계의 진단 결과 제1 내지 제3 홀 센서(H1 내지 H3) 중에서 어느 하나의 고장 진단이 확정되면(S22), 신호 발생부(32)는 도 6에 도시된 바와 같이, 나머지 정상 진단된 2개의 홀 센서(11)의 감지신호를 이용해서 모터(10)를 구동하도록, PWM 제어신호를 출력한다(S24). On the other hand, when the diagnosis of any one of the first to third Hall sensors H1 to H3 is confirmed as a result of the diagnosis in step S18 ( S22 ), the
이에 따라, 게이트 드라이버(21)와 모터 구동부(22)는 PWM 제어신호와 모터 스위칭 신호에 따라 구동 전원을 스위칭하여 모터(10)를 정상적으로 구동한다. Accordingly, the
도 7은 제3 홀 센서의 고장 진단시 오일펌프 모터 제어장치의 타이밍 차트를 예시한 도면이다. 7 is a diagram illustrating a timing chart of an oil pump motor control device when a third Hall sensor is faulty diagnosed.
도 7에는 제3 홀 센서의 고장 진단시, 제1 및 제2 홀 센서의 감지신호를 이용해서 전체 홀 센서의 홀 신호를 생성한 결과 그래프가 도시되어 있다.7 is a graph showing a result of generating Hall signals of all Hall sensors using the detection signals of the first and second Hall sensors when the third Hall sensor is faulty diagnosed.
그리고 S18단계의 진단결과 2개의 홀 센서(11)가 고장 진단되면(S26), 제어부(30) 나머지 1개의 홀 센서에서 감지된 감지신호를 이용해서 모터(10)를 구동하도록 제어한다(S28). And when the two
그래서 제어부(30)는 S20단계, S24단계 및 S28단계를 수행한 후, S30단계에서 모터 구동 중지 명령이 입력되는지를 검사하고, 모터 구동 중지 명령이 입력될 때까지 S16단계 내지 S30단계를 반복 수행하도록 제어한다. So, after performing steps S20, S24 and S28, the
만약, S30단계의 검사결과 모터 구동중지 명령이 입력되면, 제어부(30)는 모터(10)의 구동을 중지시키도록 모터 제어신호를 발생하고, 오일펌프 모터 제어장치의 구동을 중지시킨 후 종료한다. If, as a result of the inspection in step S30, a motor driving stop command is input, the
한편, S18단계의 진단결과 전체 홀 센서(11)가 고장 진단되면, 제어부(30)는 아래에서 설명할 도 8의 S40단계로 진행해서 차량의 주행 상태에 기초해서 모터(10)를 강제 여자시켜 모터(10)를 지속적으로 구동하도록 제어한다. On the other hand, if all
도 8은 전체 홀 센서의 고장 상태에서 모터의 강제 여자 구동하고, 모터의 정상 동작 여부를 진단하는 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a method of forcibly excitation driving a motor in a failure state of all Hall sensors and diagnosing whether the motor operates normally.
도 8의 S40단계에서 제어부(30)는 전체 홀 센서(11)가 고장 상태인 경우, 상기의 표 1에 기재된 바와 같이, 차량의 메인 제어부로부터 수신된 목표 RPM과 오일의 온도에 따라 강제 여자 신호의 전압 레벨을 변경해서 모터(10)의 3상에 강제 여자 신호를 출력함으로써, 모터(10)를 강제 여자 방식으로 구동하도록 제어한다.In step S40 of FIG. 8 , when the
이와 같이 모터(10)를 강제 여자 방식으로 구동하는 과정에서, 제어부(30)는 모터(10)의 전기자에 흐르는 전류값(이하 '모터 전류'라 약칭함)과 표 2 내지 표 4에 기재된 오일 온도와 모터의 회전속도(RPM) 및 인가전압별 최소 및 최대 전류 기준 테이블을 비교해서 모터(10)의 정상 동작 여부를 진단한다.In this way, in the process of driving the
즉, S42단계에서 제어부(30)는 상기 모터 전류가 최소 전류 기준보다 큰지를 검사한다. That is, in step S42, the
만약, S42단계의 검사결과 모터 전류가 최소 전류 기준보다 크면, S44단계에서 제어부(30)는 모터 전류가 최대 전류 기준보다 작은지를 검사한다. If, as a result of the inspection in step S42, the motor current is greater than the minimum current reference, in step S44, the
그래서 S44단계의 검사결과 모터 전류가 최대 전류 기준보다 작으면, 제어부(30)는 모터(10)의 정상 구동 상태로 판단하고, 모터 미구동 상태 시간을 감소시킨다(S46). Therefore, if the result of the inspection in step S44 is that the motor current is less than the maximum current reference, the
이때, 제어부(30)는 기존에 카운팅된 모터 미구동 상태 시간을 모터 전류를 모니터링하는 단위시간, 예컨대 약 10㎳만큼 감산할 수 있다. In this case, the
반면, S42단계의 검사결과 모터 전류가 최소 전류 기준 이하이거나, S44단계의 검사결과 코너 전류가 최대 전류 기준 이상이면, 제어부(30)는 모터(10)의 구동이 중지된 고장 상태로 판단한다. On the other hand, if the inspection result of step S42 indicates that the motor current is less than or equal to the minimum current standard, or if the inspection result of step S44 indicates that the corner current is greater than or equal to the maximum current criterion, the
이때, 제어부(30)는 모터 미구동 상태 시간을 상기 단위시간, 즉 약 10㎳만큼 증가시킬 수 있다(S48). In this case, the
S50단계에서 제어부(30)는 카운팅된 모터 미구동 상태시간이 미리 설정된 설정시간보다 큰지를 검사한다. In step S50, the
상기 설정시간은 오일펌프의 미구동으로 인해 트랜스미션을 정상적으로 구동하기 어려운 상태를 판단하기 위해 실험치에 의해 설정될 수 있다.The set time may be set by an experimental value in order to determine a state in which it is difficult to normally drive the transmission due to the non-operation of the oil pump.
예를 들어, 상기 설정시간은 모터 전류를 모니터링하는 단위시간이 10㎳인 경우, 약 4s로 설정될 수 있다. For example, the set time may be set to about 4 s when the unit time for monitoring the motor current is 10 ms.
그래서 S50단계의 검사결과 모터 미구동 상태시간이 상기 설정시간 이하이면, 제어부(30)는 강제 여자 방식으로 모터를 구동하도록 유지하고(S52), 도 4의 S30단계로 진행한다.Therefore, as a result of the inspection in step S50, if the motor non-driving state time is less than or equal to the set time, the
반면, SS50단계의 검사결과 모터 미구동 상태시간이 상기 설정시간을 초과하면, 제어부(30)는 강제 여자 방식에 의한 모터(10) 구동을 중지하고, 오일펌프의 고장 상태를 차량의 메인 제어부로 통지한다.On the other hand, as a result of the SS50 inspection, if the motor non-driving state time exceeds the set time, the
그래서 메인 제어부는 변속기 및 오일펌프를 보호하기 위해, 엔진과 변속기 사이의 연결을 해제하여 중립 상태로 변경하도록 제어한다. So, in order to protect the transmission and the oil pump, the main control unit releases the connection between the engine and the transmission to change to a neutral state.
이에 따라, 운전자는 오일펌프의 고장으로 인한 변속기의 손상이나 고장을 방지하고, 회피 운전이 가능하게 된다.Accordingly, the driver prevents damage or failure of the transmission due to the failure of the oil pump, and enables avoidance driving.
상기한 바와 같은 과정을 통해, 본 발명은 모터에 설치된 홀 센서의 감지신호를 이용해서 홀 센서의 고장 진단을 수행하고, 홀 센서의 고장 진단 시 나머지 홀 센서의 감지신호를 이용해서 모터를 정상 구동하며, 전체 홀 센서의 고장 진단시 강제 여자 방식으로 모터를 지속적으로 구동하도록 제어할 수 있다. Through the process as described above, the present invention performs fault diagnosis of the Hall sensor using the detection signal of the Hall sensor installed in the motor, and normally drives the motor using the detection signal of the remaining Hall sensors when the Hall sensor is faulty. It can be controlled to continuously drive the motor in a forced excitation method when diagnosing a failure of all Hall sensors.
그리고 본 발명은 강제 여자 방식으로 모터를 구동하는 과정에서 모터의 정상 동작 여부를 진단하고, 모터의 구동이 중지된 상태이면 강제 여자 방식에 의한 모터 구동을 중지하고, 오일펌프의 고장 상태를 통지하여 오일펌프의 고장으로 인한 변속기의 손상이나 고장을 방지할 수 있다. In addition, the present invention diagnoses whether the motor is operating normally in the process of driving the motor by the forced excitation method, stops driving the motor by the forced excitation method if the driving of the motor is stopped, and notifies the failure state of the oil pump. It is possible to prevent damage or failure of the transmission due to the failure of the oil pump.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventors has been described in detail according to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
본 발명은 모터에 설치된 홀 센서의 감지신호를 이용해서 홀 센서의 고장 진단을 수행하고, 홀 센서의 고장 진단 시 나머지 홀 센서의 감지신호를 이용해서 모터를 정상 구동하며, 전체 홀 센서의 고장 진단시 강제 여자 방식으로 모터를 지속적으로 구동하고, 모터의 정상 동작 여부를 진단한 결과에 따라 모터의 구동을 제어하는 오일펌프 모터 제어장치 기술에 적용된다.The present invention performs fault diagnosis of the Hall sensor using the detection signal of the Hall sensor installed in the motor, normally drives the motor using the detection signal of the remaining Hall sensors when the Hall sensor is faulty, and diagnoses the failure of all Hall sensors. It is applied to the oil pump motor control device technology that continuously drives the motor by force excitation method and controls the operation of the motor according to the result of diagnosing whether the motor is operating normally.
10: 모터 11: 홀 센서
20: 모터 구동수단 21: 게이트 드라이버
22: 모터 구동부
30: 제어부 31: 고장진단부
32: 신호 발생부 33,34: 제1, 제2 타이머
H1 내지 H3: 제1 내지 제3 홀 센서10: Motor 11: Hall sensor
20: motor driving means 21: gate driver
22: motor drive unit
30: control unit 31: fault diagnosis unit
32:
H1 to H3: first to third hall sensors
Claims (6)
상기 모터에 설치된 홀 센서의 감지신호에 기초해서 상기 홀 센서의 고장 발생 여부를 진단하고 상기 모터 구동수단의 구동을 제어하는 PWM 제어신호를 발생하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 전체 홀 센서의 정상 상태 시, 각 홀 센서의 감지신호를 이용해서 회전자의 위치를 판단하여 모터 스위칭 신호의 입력 주기를 변동해서 상기 모터 구동수단의 모터 구동부로 전달하고,
전체 홀 센서 중에서 어느 하나 이상의 고장 진단 시에는 나머지 홀 센서를 이용해서 모터를 구동하도록 상기 모터 구동부에 상기 모터 스위칭 신호를 출력하며,
상기 모터에 마련된 전체 홀 센서의 고장 진단시, 차량의 메인 제어부로부터 수신되는 오일펌프의 목표 RPM이나 부하 상태를 포함하는 차량의 주행 상태에 기초해서 모터의 각 상에 강제 여자 신호를 출력하여 상기 모터 구동부로 전달해서 상기 모터를 강제 여자시켜 지속적으로 구동하도록 제어하며, 상기 모터의 전류값을 이용해서 상기 모터의 정상 동작 여부를 진단하고, 진단 결과에 기초해서 상기 모터의 구동을 제어하며,
상기 강제 여자 방식으로 모터 구동시, 모터의 전기자에 흐르는 전류값과 미리 설정된 최소 및 최대 전류 기준 테이블을 비교하며, 비교 결과 상기 전류값이 정상 범위를 벗어난 경우, 상기 강제 여자 방식에 의한 모터 구동을 중지하고, 차량의 메인 제어부에 오일펌프의 고장 상태를 통지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 오일펌프 모터 제어장치. A motor driving means for driving a three-phase BLDC motor and
A control unit for diagnosing whether a failure of the Hall sensor has occurred based on a detection signal of the Hall sensor installed in the motor and generating a PWM control signal for controlling the driving of the motor driving means,
The control unit determines the position of the rotor using the detection signal of each Hall sensor when all Hall sensors are in a normal state, changes the input period of the motor switching signal, and transmits it to the motor driving unit of the motor driving means,
Outputs the motor switching signal to the motor driving unit to drive the motor using the remaining Hall sensors when any one or more of the hall sensors are diagnosed,
When diagnosing a failure of all Hall sensors provided in the motor, a forced excitation signal is output to each phase of the motor based on the target RPM of the oil pump received from the main control unit of the vehicle or the driving state of the vehicle including the load state, and the motor control to continuously drive the motor by forcibly exciting the motor by transmitting it to the driving unit, diagnosing whether the motor is operating normally using the current value of the motor, and controlling the driving of the motor based on the diagnosis result,
When the motor is driven by the forced excitation method, the current value flowing through the armature of the motor is compared with the preset minimum and maximum current reference tables. Stop and control the oil pump motor control device to notify the main control unit of the vehicle of the failure state of the oil pump.
상기 테이블은 상기 전류값에 영향을 미치는 오일 온도와 모터의 회전속도 및 인가전압별로 실험치에 의해 설정되는 최소 및 최대 전류를 3차원 맵으로 구성되는 것을 특징으로 하는 오일펌프 모터 제어장치. According to claim 1,
The table is an oil pump motor control device, characterized in that it is composed of a three-dimensional map of the minimum and maximum currents set by the experimental values for each oil temperature, the rotation speed of the motor, and the applied voltage that affect the current value.
상기 홀 센서는 전기적으로 120°각도로 설치되는 제1 내지 제3 홀 센서로 마련되고,
상기 제어부는 상기 제1 내지 제3 홀 센서로부터 전달되는 감지신호를 이용해서 제1 내지 제3 홀 센서의 고장 발생 여부를 진단하는 고장 진단부 및
상기 제1 내지 제3 홀 센서 중에서 어느 하나의 고장 발생시 나머지 홀 센서의 감지신호를 이용해서 상기 PWM 제어신호를 발생하며, 전체 홀 센서의 고장 진단시 상기 강제 여자 신호를 발생하는 신호 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일펌프 모터 제어장치.4. The method of claim 1 or 3,
The Hall sensor is provided with first to third Hall sensors electrically installed at an angle of 120°,
The control unit includes a failure diagnosis unit for diagnosing whether a failure has occurred in the first to third Hall sensors using the detection signals transmitted from the first to third Hall sensors;
When any one of the first to third Hall sensors fails, the PWM control signal is generated using the detection signals of the remaining Hall sensors, and a signal generator for generating the forced excitation signal when all Hall sensors are faulty. Oil pump motor control device, characterized in that.
(b) 홀 센서에서 상기 모터 내부에 마련된 회전자의 위치를 감지해서 감지신호를 발생하는 단계,
(c) 제어부에서 상기 홀 센서의 감지신호를 이용해서 고장 발생 여부를 진단하는 단계 및
(d) 상기 (c)단계의 고장 진단결과, 전체 홀 센서의 고장 진단시 차량의 메인 제어부로부터 전달되는 오일펌프의 목표 RPM 또는 부하 상태를 포함하는 차량의 주행 상태에 기초해서 상기 모터를 강제 여자시켜 지속적으로 구동하도록 제어하는 단계를 포함하고,
상기 (d)단계는 (d1) 상기 제어부에서 전체 홀 센서의 고장 진단시, 차량의 메인 제어부로부터 전달되는 오일펌프의 목표 RPM이나 부하 상태에 기초해서 상기 목표 RPM이나 부하별로 상기 강제 여자 신호의 전압 레벨을 매핑시킨 테이블을 메모리에 저장하고, 상기 목표 RPM이나 부하에 따라 대응되는 3상 정현파 형태의 전압 레벨을 갖는 강제 여자 신호를 발생하는 단계 및
(d2) 상기 강제 여자 방식으로 구동되는 모터의 전기자에 흐르는 전류값과 미리 설정된 최소 및 최대 전류 기준 테이블을 비교해서 상기 모터의 정상 동작 여부를 진단하고, 진단 결과 상기 전류값이 정상 범위를 벗어난 경우, 상기 강제 여자 방식에 의한 모터 구동을 중지하고, 차량의 메인 제어부에 오일펌프의 고장 상태를 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일펌프 모터 제어방법. (a) receiving driving power to drive the 3-phase BLDC motor;
(b) generating a detection signal by sensing the position of the rotor provided inside the motor in the Hall sensor;
(c) diagnosing whether a failure has occurred by using the detection signal of the Hall sensor in the control unit; and
(d) as a result of the fault diagnosis in step (c), the motor is forcibly excited based on the driving condition of the vehicle including the target RPM or load condition of the oil pump transmitted from the main control unit of the vehicle when the fault diagnosis of all Hall sensors Including the step of controlling to continuously drive by
In step (d), the voltage of the forced excitation signal for each target RPM or load based on the target RPM or load state of the oil pump transmitted from the main control unit of the vehicle when the control unit diagnoses a failure of all hall sensors by the control unit (d1) Storing the level-mapped table in a memory, and generating a forced excitation signal having a voltage level in the form of a three-phase sinusoid corresponding to the target RPM or load;
(d2) If the current value flowing in the armature of the motor driven by the forced excitation method is compared with the preset minimum and maximum current reference tables to diagnose whether the motor is operating normally, and as a result of the diagnosis, the current value is out of the normal range , stopping the motor driving by the forced excitation method, and notifying a failure state of the oil pump to a main control unit of the vehicle.
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