KR20050058971A - Ec 모터용 제어 장치 - Google Patents

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KR20050058971A
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마르틴옌스
슈바이처알렉산더
나차리베차트
히르트요아힘
푸스마르틴
에어리히마티아스
슈텐겔프랑크
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루크 라멜렌 운트 쿠프룽스바우 베타일리궁스 카게
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/15Controlling commutation time

Abstract

EC 모터(1)용 제어 장치는 출력단(2)과 이 출력단(2)의 제어를 위한 제어 로직을 구비하고 있다. 상기 출력단(2)은 반도체 스위치(U+, V+, W+, U -, V-, W-)를 포함하는 브리지 스위치에 의해 EC 모터(1)용 코일 접속부(U, V, W)와 연결된 전류 공급 접속부(3, 4)를 갖는다. 상기 반도체 스위치(U+, V+, W+, U- , V-, W-)는 EC 모터(1)의 정류를 위하여 제어 로직과 연결되는 입력 제어부를 갖는다. 제어 로직은 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)가 소정의 견본에 부합되도록 제어되는 테스트 상태에 제공된다.

Description

EC 모터용 제어 장치 {CONTROL DEVICE FOR EC MOTOR}
본 발명은 제어 로직 및 출력단을 구비한 EC 모터용 제어 장치로서, 출력단은 반도체 스위치를 포함하는 브리지 스위치를 통해 EC 모터용 코일 접속부와 연결된 전류 공급 접속부를 가지고, 상기 반도체 스위치는 EC 모터의 정류를 위하여 제어 로직과 연결된 입력 제어부를 갖는, EC 모터용 제어 장치에 관한 것이다.
영구 자석의 극을 갖는 회전자와 복수 위상 코일을 갖는 고정자를 포함하는 모터용 제어 장치는 이미 공지되어 있다. 코일의 개별 위상은, 고정자와 회전자 사이에 있는 에어 갭에서 회전자 주위에 배열된 영구 자석의 극에 의해서 회전자의 회전 운동을 발생시키도록 상호 작용하는 회전자 주위에 배열된 영구 자석의 자기장이 형성되게 출력단을 거쳐 제어된다. 고정자에 대한 회전자의 위치는 위치 센서에 의해 검출된다. 위치 센서로서 홀 센서가 사용되는데, 이는 고정자에 배치되고 영구 자석의 회전자 극의 자기장을 감지한다. 코일 위상의 전자적 정류를 위해 회전자의 해당 위치에 부합되게 위치 센서는 제어 로직을 거쳐 출력단에 연결된다. 출력단은 반 브리지의 수에 일치하는 위상의 수를 갖는 브리지 스위치를 포함하고, 이 때 2열로 접속된 반도체 스위치를 구비한다. 반 브리지는 양극을 갖는 단부와 전류 공급의 음극을 갖는 또 다른 단부와 접속된다. 반도체 스위치들 사이에 반 브리지는 모터 코일의 단상과 연결되는 해당 코일 접속부를 포함한다. 고정자에 대한 회전자의 위치에 따라 제어 로직은, 브리지 스위치의 각각의 반도체 스위치에 대해 반도체 스위치가 조정 가능한 정류에 부합되게 개방되거나 폐쇄되도록 각각 해당 반도체 스위치의 입력 제어부 상에 인가되는 제어 신호를 내보낸다. 제어 장치는 무브러시 모터와 마모가 거의 없는 모터의 정류를 할 수 있다. 그러나, 이러한 제어 장치와 모터로 구성된 전기 구동체의 단점은 모터나 제어 장치가 고장이 났는지의 여부를 일반적으로 손쉽게 알 수 없기 때문에 구동체에서 전기적인 고장을 일으킬 때 수리시 결함을 찾아내는데 비교적 큰 시간 손실과 수고를 감수해야 하는 점이다.
본 발명의 목적은 EC 모터 또는 제어 장치에서 전기적 결함이 발생할 경우에 간단한 에러 진단을 가능케 하는, 서두에서 언급한 유형의 제어 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 제어 로직은 반도체 스위치의 입력 제어부가 소정의 표준에 부합하여 제어되는 테스트 상태로 형성한다.
바람직하게는, 테스트 상태에서 반도체 스위치의 입력 제어부는 입력 접속부에 위치한 상태 신호와 무관하면서 예를 들어 서비스 센터에서 출력단의 간단한 에러 진단을 가능하게 해 주는 소정의 표준에 부합하여 제어시키는 것이다. 에러를 발견해 내기 위해 테스트 방법의 출력단에서 전류 공급을 차단할 경우 전기 저항은 코일 접속부 사이에서 측정되고, 목표값과 비교된다. 이러한 비교의 결과를 근거로 예를 들어 전류 공급의 극 및/또는 고장난 반도체 스위치에 대하여 코일의 단락을 에러의 원인으로 추론할 수도 있는 것이다.
장점이 있는 경우로는 코일 접속부에 병렬로 고저항의 전기 시험 저항을 접속시킬 경우, 시험 저항 내 전류의 흐름을 측정하기 위해 측정기를 준비할 경우, 목표값의 범위를 갖는 측정 신호 출력부에 인가되는 측정 신호를 비교하기 위해 측정 장치의 측정 신호 출력부가 비교 장치에 접속될 경우, 그리고 비교 장치의 출력부가 에러 레지스터 및/또는 지시 장치의 입력부와 연결될 경우이다. 바람직하게는, 제어 장치 또는 EC 모터 내의 고장을 찾아낼 수 있는 도구가 제어 장치 내에 일체되는 것이다. 표준 견본에 따라 고장 발생시 에러가 제어 장치 내에 있는지 또는 예를 들어, 전류 공급의 극에 대해 코일 접속부에 연결된 EC 모터의 코일 단락이 외부 에러에 달려 있는지의 여부를 확인할 수 있다. 경우에 따라서는, 출력단 또는 EC 모터 내의 여러 가지 에러들이 다양하게 존재할 수 있다. 테스트 기능에 대해서 단지 몇가지 일부 표준 부품이 필요하므로 제어 장치는 저렴하게 제조할 수 있다. 고저항의 시험 저항 하에서는 저항값이 실제로 EC 모터의 코일 저항보다도 더 큰 전기 저항으로 인식되기 때문에 시험 저항을 갖는 코일 위상의 병렬 접속의 경우 추가적인 부하는 시험 저항에 의해서 무시될 수 있다.
이하에서 도면을 근거로 하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예의 경우, 제어 로직은 브리지 스위치의 전체 반도체 스위치의 입력 제어부에서 각각 해당 반도체 스위치의 개방 위치에 할당된 신호 레벨이 인가되는 제1 테스트 상태로 형성된다. 이 때, 출력단의 코일 접속부에 EC 모터를 접속시키거나 또는 접속시키지 않는 것과는 상관없이, 시험 저항 내로 어떤 전류도 흐르지 않게 한다. 이에 반해, 전류 공급 접속부와 연결된 전류 공급부의 극에 대한 코일 접속부와 연결된 코일의 단락의 경우, 에러 레지스터 내에 에러가 기록된 측정 장치에 의해서 감지되는 시험 저항 내로 전류가 유입된다.
특히, 바람직하게는 에러 레지스터의 출력부가 에러 발생시 코일내 전류의 흐름을 차단하기 위해 제어 로직과 접속된다. 이 때, 제어 장치를 작동시킨 후 코일과 전류 공급부의 극 사이의 단락을 감지하기 위해, 바람직하게는 우선 제1 테스트 상태에 있게 한다. 제1 테스트 상태 동안에 단락이 감지되면 코일의 전류 흐름은 차단된다. 만약 어떤 단락도 확인되지 않으면, 코일에 전류를 흐르게 한다.
장점이 있는 경우로는, 반도체 스위치의 스위치 기능을 테스트 하기 위해 제어 로직이 해당 반도체 스위치의 입력 제어부 상에 반도체 스위치의 폐쇄 위치에 할당된 신호 레벨이 그리고 나머지 반도체 스위치 상에 각각 상기 반도체 스위치의 개방 위치에 할당된 신호 레벨이 놓이게 되는 적어도 하나의 제2 테스트 상태로 형성될 경우에, 그리고 비교 장치가 테스트 가능한 반도체 스위치 및 제2 테스트 상태에 배치된 제2 목표값의 범위를 갖는 측정 신호가 제2 테스트 상태에서 비교되도록 형성될 경우이다. 이 경우 제어 장치는 반도체 스위치의 수 또는 브리지 스위치의 브리지 분기부의 수에 일치하여 각각 상이한 반도체 스위치가 제어되는 제2 상태로 조정될 수 있게 형성된다. 이로써, 반도체 스위치가 개방이나 폐쇄되었는지를 검사하기 위해서 반도체 스위치는 서로 개별로 제어될 수 있다. 이 때, 이러한 테스트는 제어 장치와 연결된 EC 모터의 경우뿐만 아니라 제어 장치로부터 분리된 EC 모터의 경우에서도 실시될 수 있다.
목적에 부합되게, 브리지 스위치에서 반 브리지의 서로 상이한 브리지 분기부에 배치된 반도체 스위치로부터 스위치 기능을 테스트하기 위한 제어 로직은 상기 반도체 스위치 각각의 입력 제어부들 상에 상기 해당 반도체 스위치의 폐쇄 위치에 배열된 신호 레벨이 인가되는 적어도 하나의 제3 테스트 상태로 형성되고, 또한 비교 장치는 해당 반 브리지와 상기 제3 테스트 상태에 배열되는 제3 목표값 범위를 구비한 측정 신호를 상기 제3 테스트 상태에서 비교하도록 형성된다. 반도체 스위치는 또한 출력단에서의 더 정확한 진단이 가능한 부하의 경우에 테스트 될 수 있다. 이러한 테스트의 경우, EC 모터는 제어 장치에 연결된다. 테스트 동안에 EC 모터 내에 발생되는 회전 모멘트를 통한 위험을 회피하기 위해 EC 모터가 분해되거나 또는 구동 샤프트로부터 접속 분리가 될 경우 테스트는 목적에 부합되게 실시된다.
장점이 있는 경우로는, 제어 로직이 펄스 간격 비율을 조정할 수 있는 펄스 폭 변조 장치를 포함하고, 이 때 각각의 개별 반 브리지들의 반도체 스위치들 중 적어도 하나의 입력 제어부와 접속되는 경우, 또한 제어 로직은 제3 테스트 상태에서 펄스 간격 비율이 40%보다 작고, 경우에 따라 35%보다 작으며, 바람직하게는 30%보다 작게 되도록 제어 로직이 형성되는 경우이다. EC 모터의 테스트의 경우 전류 공급부의 공급 전압과는 달리 감소된 평균 전기 전압이 되고, 그런 경우에 반도체 스위치의 테스트 동안에 출력단 및/또는 EC 모터의 나머지 반도체 스위치가 강력한 부하를 받는 것이 허용되는 결함이 일어날 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예의 경우에, 시험 저항은 코일 접속부의 수에 부합한 수로 Y결선으로 접속되는데, 개별 시험 저항 각각은 그에 배열된 코일 접속부 상의 하나의 접속부와 접속되고, 중성점 상의 또 다른 접속부와 접속되며, 또한 측정 장치는 중성점과 연결된다. 이를 통해 제어 장치의 구조를 특히 간단하게 하면서도 제조 비용을 저렴하게 할 수 있다.
목적에 부합되게, 중성점은 폐쇄 필터에 의해 측정 장치와 연결되고, 또한 폐쇄 필터는 제3 테스트 상태에서 발생되는 펄스 변조 주파수를 조정한다. 펄스 변조 폭을 통해 발생되는 측정 신호의 왜곡은 필터링된다. 즉 측정 신호는 진정된다. 이로써, 제어 장치 및 EC 모터의 진단의 경우 더 큰 정확성이 가능하다.
본 발명의 바람직한 구성의 경우, 제어 로직은 마이크로프로세서를 포함하고, 측정 장치는 마이크로프로세서와 접속되어 있고 바람직하게는 반도체 칩 상에서 마이크로프로세서와 일체되는 A/D 컨버터를 구비한다. 또한, 제어 로직 및 제어 장치는 일체형 스위치로 형성될 수 있으며, 이로써 대량 생산시 비용 저렴하게 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예의 경우, 적어도 2개의 EC 모터를 제어하기 위한 적어도 2개의 제어 장치가 포함된 전기 스위치는 출력단에서의 입력 전류를 측정하기 위한 전류 측정기와, 이 전류 측정기와 연결되고 목표값 범위를 갖는 입력 전류 측정값을 비교하기 위한 비교 장치를 포함하는 모니터 장치를 구비하고, 이 때 비교 장치는 입력 전류 측정값과 목표값 범위 사이에서 편차가 발생할 경우 개별 제어 장치의 코일 접속부로의 전류 유입을 차단하기 위한 차단기와 접속된다. 반응 시간을 짧게 유지하기 위해서 폐쇄 장치, 전류 측정기 및 비교 장치로부터 형성되는 보호 스위치는 하드웨어적으로 설계된다. 이 보호 스위치는 비용 때문에 EC 모터의 수와 관계없이 제어기구에 단한번만 제공된다. 작동중인 경우 모든 출력단은 이미 제안한 것과 유사하게 고저항으로 접속되고 제어기구는 고장으로부터 보호된다.
차단기는 제어 장치가 입력 전류 측정값과 목표값 범위 사이에서 편차가 발생할 경우 제1 및/또는 제2 테스트 상태로 형성되도록 이루어질 경우 장점이 있다. 제어 장치의 외부로부터 에러가 발생할 경우, 제어 장치를 결함이나 고장으로부터 보호하기 위해 보호 스위치가 사용되고, 결함없는 제어 장치의 경우에만 이러한 보호가 의미있으므로 에러 발생후, 제어 장치 및 출력단이 계속 기능되는 경우만을 고려해 볼 필요가 있으며 이 때 반도체 스위치의 개방을 통해 EC 모터로의 전류 흐름을 차단할 수 있다. 경우에 따라서는, 작동 중인 테스트 상태의 경우 어떤 EC 모터 내지 어떤 모터-극 및/또는 EC 모터에 연결된 유입부를 구비한 출력단이 단락을 제공하는지 동시에 자동적으로 확인할 수 있다. 이에 부합되는 보조적인 전략은 비상 구동을 유인하는 것이다. 예를 들어, 병렬 접속 구동기어를 구비한 2개의 커플링을 포함하는 차량은 모터 커플링에 단락이 발생하는 경우 비상 구동시 차량을 비상 구동으로 주행할 수 있게 하나 남은 커플링을 여전히 사용할 수 있는 것이다.
EC 모터(1)용 제어 장치는 출력단(2)과 이 출력단(2)을 제어하기 위한 상세히 도시되지 않은 제어 로직을 포함한다. 상기 제어 로직은 위치 센서와 연결되는 입력 접속부를 구비하며, 이 때 EC 모터의 고정자에 대한 EC 모터 회전자의 위치가 측정된다.
도1에 도시된 바와 같이, 출력단은 EC 모터(1)의 위상의 수에 부합되는 반 브리지의 수를 갖는 브리지 스위치를 포함한다. 반 브리지는 도1의 상위에 도시된 제1 브리지 분기부와 도1의 하위에 도시된 제2 브리지 분기부를 구비한다. 모든 반 브리지의 2개의 브리지 분기부는 그 단부에 의해서 EC 모터(1)의 코일 접속부(U, V, W) 그리고 다른 단부에 의해서 전류 공급 접속부(3, 4)와 접속된다. 제1 전류 공급 접속부(3)는 양극과 그리고 제2 전류 공급 접속부는 전원의 음극과 접속된다. 전원은 예를 들어 13V의 부하가 걸리지 않는 전압으로 제공될 수 있다.
EC 모터의 코일은 Y결선으로 접속된다. 각각 모든 코일 위상(5)의 단부는 코일 중성점(6)에 그리고 타단부는 코일 접속부(U, V, W) 중 하나에 연결된다.
각각의 브리지 분기부에서 도면에 상세히 도시되지 않은 제어 장치를 구비한 트랜지스터로 형성되는 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V- , W-)가 배치된다. 이 제어 장치는 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W- )를 제어하기 위해 제어 로직과 접속된다.
제어 로직은 구동 모듈과 테스트 모듈 사이를 변환 작동시킬 수 있다. 구동 모듈에서 제어 로직은 위치 측정 신호에 따라 공지된 방법대로 EC 모터의 정류를 위해 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W- )의 입력 제어부에 위치시킨 제어 신호를 발생시킨다. 전류 공급 접속부(3)와 접속된 브리지 분기부의 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)에서 제어 신호는 펄스 폭 변조를 일으킨다. 테스트 모듈에서 입력 제어부들은 위치 측정 신호와 무관한 소정의 표준 견본 신호에 의해서 제어된다.
코일 접속부(U, V, W)는 예를 들어 1k°의 값을 포함할 수 있는 고저항의 전기 시험 저항(R1, R2, R3 ), 폐쇄 필터 및 전압부를 거쳐 시험 전압원의 제1 극(7)과 연결된다. 시험 전압원의 전압은 전류 공급 접속부(3, 4) 사이의 전압보다도 더 작다. 이러한 시험 전압원의 전압은 전압 조정기에 의하여 전류 공급 접속부(3, 4) 사이에 위치한 전압으로부터 발생한다.
극(7)은 고저항의 전압부를 거쳐 전류 공급 접속부(4)에 연결된 시험 전압원의 제2 극(8)과 접속된다. 제1 전압부 저항(R5)은 극(7)에 있는 그 접속부와 점(9)에 있는 또 다른 접속부와 연결된다. 제2 전압부 저항(R6)은 점(9)에 있는 접속부와 시험 전압원의 제2 극(8)에 있는 또 다른 접속부와 접속된다. 전압부 저항(R5, R6)은 예를 들어 100k°의 전기 전압을 포함한다. 시험 전압원의 전압은 예를 들어 5V로 기재된다.
도1에 도시된 바와 같이, 시험 저항(R1, R2, R3)은 Y결선으로 구성 설계되고 이 경우, 시험 저항(R1, R2, R3)은 각각 배치된 코일 접속부(U, V, W)상에 있는 하나의 접속부에 의해 그리고 중성점(10)에 있는 다른 접속부와 연결된다. 중성점(10)은 폐쇄 필터를 거쳐 점(9)과 연결된다. 폐쇄 필터는 저항(R4)과 콘덴서(C)를 포함한다. 저항(R4)은 중성점(10)을 갖는 접속부 그리고 점(9)을 갖는 또 다른 접속부와 연결된다. 저항(R4)은 10k°의 값을 가지며 콘덴서(C)는 220nF의 용량을 포함할 수 있다.
점(9)은 A/D 컨버터를 통해 형성된 측정 장치의 제1 입력 접속부(11)와 연결되고, 상기 측정 장치는 저항(R1, R2, R3) 속에 흐르는 전류의 흐름을 측정하기 위해 사용된다. 측정 장치의 제2 입력 접속부(12)는 시험 전압원의 제2 극(8)에 연결된다.
측정 장치의 측정 신호 출력부는 입력 접속부(11, 12) 사이에 위치한 전압을 비교하기 위해 목표값의 범위를 갖는 측정 신호를 마이크로프로세서 안에 배열된 비교 장치 상에 연결된다. 마이크로프로세서에는 목표값의 범위를 위한 데이터가 인가되는 데이터 메모리가 배열된다. 측정 장치에 의하여 인식되고 목표값의 범위를 갖는 측정 신호를 비교하기 위해서 각각 목표값의 범위를 위한 데이터는 마이크로프로세서의 산술단위로 데이터 메모리에 저장된다. 데이터 메모리는 에러 레지스터로 사용되는 메모리 영역 외부에 할당된다. 목표값의 범위를 갖는 측정 신호를 비교할 경우 목표값의 범위로부터 측정 신호의 편차가 확인되면 에러 레지스터에서 에러 통보를 한다. 에러 레지스터는 지시 장치와 연결하기 위해 인터페이스를 제공하고, 에러 통보를 표시로 나타낼 수 있다. 이 표시기는 예를 들어 컴퓨터 모니터가 될 수 있다. 그러나, 이 표시기는 제어 장치로 통합된 광 다이오드로도 고려될 수 있다.
마이크로프로세스는 제어 로직을 위해서도 사용된다. 마이크로프로세스는 운영체계가 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)를 제어하도록 사용되는 프로그램 메모리와 접속된다.
제어 장치를 켠 후, 테스트 모듈에서의 제어 로직은 브리지 스위치의 전체 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-) 입력 제어부들에서 각각 해당 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)의 개방 위치에 배열된 신호 레벨이 인가된 제1 테스트 상태에 우선 오게된다. 그 다음으로, 제2 전압부 저항에 인가되고 시험 저항(R1, R2, R3)에서 흐르는 전류의 흐름에 관계한 전압을 측정하기 위한 신호가 측정 장치에 의해서 인식되고 제1 목표값의 범위와 비교된다. 모든 반도체 스위치(U+, V+, W+ , U-, V-, W-)가 기능적으로 작동되고 EC 모터가 코일 접속부로부터 분리될 경우, 시험 저항(R1, R2, R3)에는 어떤 전류도 없다. 마찬가지로, EC 모터가 코일 접속부(U, V, W)에 연결되고 전류 공급 접속부(3, 4) 중 하나에 대해 코일에 어떤 단락도 없을 경우도 동일하다. 이로써, 입력 접속부(11, 12) 사이에는 시험 전압원 및 전압부 저항(R5 , R6 )을 통한 소정의 전압의 출력 전압을 위치시킨다. 측정 신호는 이런 경우에 제1 목표값의 범위 내에 위치하게 된다.
이에 반하여, EC 모터 또는 EC 모터 유입구 내의 결함 때문에 코일이 전류 공급 접속부(3, 4) 중 하나에 대하여 단락이 있을 경우 또는 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-) 중 하나의 반도체 스위치 내에 단락이 있을 경우, 측정 신호는 제1 목표값의 범위를 벗어난다.
도2는 제2 전류 공급 접속부(4)에 대하여 코일의 단락이 발생하였을 경우 측정 장치의 입력 접속부(11, 12) 사이에 위치하는 전기 스위치를 보충하여 도시한 회로도이다. 분명히 알 수 있는 것은, 시험 저항(R1, R2, R3) 및 코일로부터 형성되는 부분 스위치에 일치하는 보조 저항(RERS)이 제1 전압부 저항(R5)에 병렬 접속된다는 것이다. 이를 통하여, 제1 목표값의 범위 외부에 측정 신호가 위치하도록 하는 위치 에너지가 제1 입력 접속부(11) 상에서 약간 올라가게 된다.
도3은 제1 전류 공급 접속부(3)에 대하여 코일에 단락이 발생할 경우 측정 장치의 입력 접속부(11, 12) 사이에 위치하는 전기 스위치를 부분적으로 도시한 회로도이다. 이러한 경우에, 시험 저항(R1, R2, R3) 및 코일로부터 형성되는 부분 스위치에 일치하는 보조 저항(RERS)은 제1 전압부 저항(R5)에 병렬 접속된다는 것이다. 이로써, 제1 목표값의 범위 밖에 놓이게 되는 위치 에너지가 제1 입력 접속부(11) 상에서 감소된다.
제1 테스트 상태에서 측정 신호와 제1 목표값의 범위 사이의 편차가 결정되면, 에러 레지스터에는 에러가 기록되고 코일의 전류 흐름은 차단된다. 이러한 것은 예를 들어 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)의 입력 제어부 상에 위치하게 되고 또한 반도체 스위치의 개방 위치에 배열하는 신호 레벨을 변화로부터 차단시켜 주는 방식으로 일어난다.
이와는 반대로, 제1 테스트 상태에서 어떤 에러도 확인되지 않으면, 제어 로직은 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W- )의 접속기능을 테스트하기 위해 반도체 스위치의 수에 부합되는 제2 테스트 상태의 수로 가져오고, 상기 테스트 상태 내에 테스트가 가능한 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)의 입력 제어부 상에 각각 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)의 개방 위치에 배열된 신호 레벨이 인가된다. 이러한 모든 테스트 상태에서 각각 적어도 하나의 측정값을 측정 장치에 의해서 검출되고 해당 테스트 상태에 배열하게 되는 목표값의 범위와 비교하게 된다. 측정값과 목표값 범위 사이에서 편차가 발생할 경우, 에러 레지스터에는 해당 테스트 상태에 배열되는 에러가 기록된다. 제2 테스트 상태는 코일 접속부(U, V, W)와 접속되는 코일뿐만 아니라 코일 접속부(U, V, W)로부터 분리되는 코일의 경우에서도 실시된다. 제2 테스트 상태에서는 반도체 스위치(U+, V+, W+)를 위한 제어 신호의 펄스 대비 간격비가 100%로 된다.
아래 표에서, 목표값 범위와 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)의 입력 제어부에 놓이게 되는 제어 신호 사이의 순서는 실시예에서 볼 수 있다. 이 때, 제2 테스트 상태는 2.1, 2.2, 2.3 등으로 표시된다. 개별 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)의 입력 제어부 상에 인가된 신호 레벨이 "0" 및 "1"로 나타내며, 이 때 "0"은 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V- , W-)의 개방 위치에 배열된 신호 레벨 그리고 "1"은 폐쇄 위치에 배열된 신호 레벨을 나타낸다.
제2 테스트 상태에서 어떤 에러도 확인되지 않을 때, 필요한 경우 제어 로직은 반 브리지의 수에 부합되고 또한 위의 표에서 3.1, 3.2 및 3.3으로 표기되는 제3의 테스트 상태의 수로 형성된다. 이 모든 테스트 상태에서 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)의 제어는 각각 정류 상태에 있고, 다시 말해, 그와 같은 것은 제1 극(3)과 연결되는 반 브리지의 반도체 스위치(U+, V+, W+) 입력 제어부 상에 그리고 제2 극(4)과 연결되는 반 브리지의 반도체 스위치(U-, V-, W-) 입력 제어부 상에, 또한 폐쇄 위치에 배열되는 신호 레벨의 남은 반도체 스위치 상에 위치한다. 제3의 테스트 상태에서 EC 모터(1)의 코일은, 고장시 반도체 스위치(U+, V+, W+ , U-, V-, W-)를 테스트하도록 코일 접속부(U, V, W)와 연결된다.
제3의 테스트 상태에서, 반도체 스위치(U+, V+, W+)의 제어 신호는 펄스 변조 폭(PWM)이 되고, 이 때 펄스 대비 간격비는 100% 보다 작고, 바람직하게는 약 30%를 점한다. 이를 통해 코일 접속부(U, V, W)에 위치한 평균 전압은 감소하고, 정류하는 동안 EC 모터 상에는 비교적 작은 회전 모멘트가 일어날 수 있다. 이로써, 중성점(10) 상의 펄스 변조 폭을 통해 발생하는 왜곡 전압이 측정상 부정확함을 야기시키기 때문에 중성점(10)은 저항(R4) 및 콘덴서(C)를 제공하는 폐쇄 필터에 의해서 측정 장치와 연결된다. 폐쇄 필터의 폐쇄 윈도우는 펄스 변조 주파수 상으로 조정된다.
이미 언급한 바와 같이, 위 도표에 나타난 테스트 상태가 한 예로 나타낼 수 있으며, 출력단 및/또는 EC 모터의 에러 진단은 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)가 도표에서 제시된 것과 같이 다르게 제어되는 테스트 상태에 의해서 가능하다. 제어 장치는 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)를 감지하고 및/또는 감지할 수 있는지 그리고 경우에 따라서는 전류 공급 접속부(3, 4)에 대해 EC 모터(1)의 코일이 단락을 제공하는 간단한 방법으로 확인 결정하는 일이 가능해졌다.
제어 장치의 또 다른 바람직한 구성을 보면, 펄스 변조 폭(PWM) 간격비의 소위 "역방향 판독(backward reading)"이 시스템 진단을 위해 일어난다. 전압 레벨은 간격비(간격비율 0 내지 100%)에 비례하여 여기서는 불필요한 시스템 구동이다. 서로 인접하게 배치된 전압 레벨의 크기 및 간격 비율의 이해는 마이크로 콘트롤러에 의해서 콘트롤된다.
이러한 검사는 예를 들어 하이 레벨 및 로우 레벨의 시간과 목표 신호의 시간을 대조시킨다. 본원 발명의 또 다른 구성의 예에서는 아날로그 신호로서 "후방 판독" 신호는 A/D 컨버터(PT1 요소를 통해 선택적으로 필터링)에 의해서 파악된다. 이 때, 변경된 펄스 변조 폭(PWM) 신호의 경우, 신호 검사에서 왜곡시간을 허용한다. 이러한 해결방안의 장점은, 신호 검사를 위해 위에서 상술한 접속진단을 이미 보유하고 있는 한 어떤 하드웨어적인 부수적인 보충은 필요치 않다는 것이다.
본 발명은 테스트 상태에서 반도체 스위치의 입력 제어부가 입력 접속부에 위치한 상태 신호와 관계없이 예를 들어 서비스 센터에서 출력단의 간단한 에러 진단을 가능하게 해 주는 소정의 표준에 부합하여 제어시키는 효과를 얻을 수 있다.
도1은 출력단에서의 테스트를 위해 EC 모터의 코일과 연결되는 시험 저항을 포함하는 EC 모터에 접속된 제어 장치를 도시한 개략적인 접속 회로도.
도2는 EC 모터의 코일에서 다수의 단락이 발생할 경우 시험 저항과 전압 부분으로 구성된 전기 부분 스위치를 도시한 보충 회로도.
도3은 전류 공급의 양극에 대하여 단락이 발생할 경우의 부분 스위치를 도시한 보충 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: EC 모터
2: 출력단
3: 제1 전류 공급 접속부
4: 제2 전류 공급 접속부
5: 코일 위상
6: 코일 중성점
7: 제1 극
8: 제2 극
9: 점
10: 중성점
11: 제1 입력 접속부
12: 제2 입력 접속부
R1, R2, R3 : 시험 저항
R5 : 제1 전압부 저항
R6 : 제2 전압부 저항
RERS : 보조 저항
U, V, W: 코일 접속부
U+, V+, W+: 반도체 스위치
U-, V-, W-: 반도체 스위치

Claims (15)

  1. 제어 로직 및 출력단(2)을 구비한 EC 모터(1)용 제어 장치로서, 출력단(2)은 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)를 포함하는 브리지 스위치를 통해 EC 모터(1)용 코일 접속부(U, V, W)와 연결된 전류 공급 접속부(3, 4)를 가지고, 상기 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)는 EC 모터(1)의 정류를 위하여 제어 로직과 연결된 입력 제어부를 갖는, EC 모터(1)용 제어 장치에 있어서,
    제어 로직은, 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)의 입력 제어부가 소정의 견본에 부합되도록 제어되는 테스트 상태에 제공되는 것을 특징으로 하는 EC 모터용 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 고저항의 전기 시험 저항(R1, R2, R3)은 코일 접속부(U, V, W)에 대해 병렬로 접속되고, 시험 저항(R1, R2, R3) 내의 전류 측정을 위한 측정 장치가 제공되고, 측정 장치에 인가된 측정 신호와 소정의 목표값 범위를 비교하기 위해 측정 장치의 측정 신호 출력부가 비교 장치에 접속되고, 비교 장치의 출력부는 에러 레지스터 및/또는 지시 장치의 입력부와 접속된 것을 특징으로 하는 EC 모터용 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 로직은, 브리지 스위치의 전체 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)의 입력 제어부에 각각의 해당 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)의 개방 위치에 할당된 신호 레벨이 인가되는 제1 테스트 상태에 제공되는 것을 특징으로 하는 EC 모터용 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 에러 레지스터의 출력부는 에러가 발생하였을 경우 코일에 흐르는 전류를 차단하기 위해 제어 로직과 연결된 것을 특징으로 하는 EC 모터용 제어 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)의 스위칭 기능을 테스트하기 위한 제어 로직은, 해당 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)의 입력 제어부에 상기 반도체 스위치(U+ , V+, W+, U-, V-, W-)의 폐쇄 위치에 할당된 신호 레벨이 인가되고 나머지 각각의 반도체 스위치(U+, V+, W+ , U-, V-, W-)는 상기 반도체 스위치(U+, V+, W+, U- , V-, W-)의 개방 위치에 할당된 신호 레벨이 인가되는 적어도 하나의 제2 테스트 상태에 제공되고, 비교 장치는, 테스트되는 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W- ) 및 상기 제2 테스트 상태에 할당된 제2 목표값 범위를 측정 신호와 상기 제2 테스트 상태에서 비교하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 EC 모터용 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 스위치 기능을 테스트하기 위한 제어 로직은 브리지 스위치에서 반 브리지의 서로 상이한 브리지 분기부에 배치된 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)로부터 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-) 각각의 입력 제어부들 상에 해당 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W-)의 폐쇄 위치에 할당된 신호 레벨이 인가된 적어도 하나의 제3 테스트 상태에 제공되고, 비교 장치는 해당 반 브리지와 상기 제3 테스트 상태에 할당된 제3 목표값 범위를 측정 신호와 상기 제3 테스트 상태에서 비교하도록 구성된 것을 특징으로 하는 EC 모터용 제어 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 로직은 펄스 간격 비율을 조정할 수 있는 펄스 폭 변조 장치를 포함하고, 펄스 폭 변조 장치는 각각의 반 브리지들의 반도체 스위치(U+, V+, W+, U-, V-, W -)들 중 적어도 하나의 입력 제어부와 접속되고, 제어 로직은 제3 테스트 상태에서 펄스 간격 비율이 40%보다 작고, 경우에 따라서 35%보다 작으며, 바람직하게는 30%보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 EC 모터용 제어 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 시험 저항(R1, R2, R3)은 코일 접속부(U, V, W)의 수에 부합한 수로 Y결선으로 접속되고, 시험 저항(R1, R2, R3 ) 각각은 그에 배열된 코일 접속부(U, V, W)의 하나의 접속부와 접속되고, 중성점(12)의 또 다른 접속부와 접속되고, 측정 장치는 중성점(12)과 연결된 것을 특징으로 하는 EC 모터용 제어 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 중성점(12)은 폐쇄 필터를 통해 측정 장치와 연결되고, 폐쇄 필터는 제3 테스트 상태에서 발생되는 펄스 변조 주파수를 조정하는 것을 특징으로 하는 EC 모터용 제어 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 로직은 마이크로프로세서를 포함하고, 측정 장치는 마이크로프로세서와 접속되어 있고 바람직하게는 반도체 칩 상에서 마이크로프로세서와 일체되는 A/D 컨버터를 구비한 것을 특징으로 하는 EC 모터용 제어 장치.
  11. 적어도 2개의 EC 모터를 제어하기 위해 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 적어도 2개의 제어 장치를 포함하는 전기 스위치이며,
    출력단(2)에서의 입력 전류를 측정하기 위한 전류 측정기와, 이 전류 측정기와 연결되고 목표값 범위와 입력 전류 측정값을 비교하기 위한 비교 장치를 포함하는 모니터 장치를 구비하며,
    비교 장치는 입력 전류 측정값과 목표값 범위 사이에서 편차가 발생할 경우 개별 제어 장치의 코일 접속부(U, V, W)로의 전류 유입을 차단하기 위한 차단기와 접속되는 전기 스위치.
  12. 제11항에 있어서, 차단기는 제어 장치가 입력 전류 측정값과 목표값 범위 사이에서 편차가 발생할 경우 제1 및/또는 제2 테스트 상태에 제공되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 펄스 폭 변조의 간격비와 전압 레벨이 비교되는 소위 "역방향 판독"이 행해지는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  14. 제13항에 있어서, 하이 레벨과 로우 레벨의 시간은 목표 신호의 시간과 비교되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
  15. 제13항에 있어서, 역방향 판독하는 신호는 먼저 아날로그 신호로서 인식되고, 그 다음으로 A/D 컨버터를 통해 유도되는 것을 특징으로 하는 전기 스위치.
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