KR20130029195A - 차량용 구동모터의 레졸버 고장감지시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 구동모터의 레졸버 고장감지시스템에 관한 것으로, 상기 발명은 R/D변환부; 상기 R/D변환부로부터 입력된 sin/cos신호 각각을 디지털신호로 변환하여 사전에 정해진 옵셋을 제거하여 출력하는 입력처리부; 상기 입력처리부로부터 입력된 신호의 각각에 절대값을 취하여 저역통과필터를 적용하여 여자신호를 제거하여 출력하는 신호처리부; 상기 신호처리부로부터 입력된 신호의 각각의 제곱의 합에 제곱근을 적용하여 고장감지신호를 산출하는 고장감지신호생성부; 및 상기 고장감지신호의 값을 기초로 상기 레졸버 신호선의 고장을 인식하는 고장판단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명은 고장감지신호를 sin신호 및 cos신호를 이용하여 산출함으로써 레졸버 신호선의 단선 또는 단락으로 인한 고장상태를 구동모터 속도의 제약 없이 종래의 방법보다 빠른 시간 내에 감지할 수 있다.

Description

차량용 구동모터의 레졸버 고장감지시스템{Resolver failure detecting system for motor of vehicle}
본 발명은 차량용 구동모터의 레졸버 고장감지시스템 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 레졸버의 신호선의 단락 및 단선을 감지하는 차량용 구동모터의 레졸버 고장감지시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
차량을 구동하기 위한 차량용 구동모터는 구동모터의 속도와 회전자의 각도를 검출하기 위해 레졸버를 이용한다. 레졸버에 의해 검출된 신호는 R/D칩을 통해 마이컴으로 전달된다.
마이컴은 R/D칩을 통해 전달되는 신호를 이용하여 레졸버의 신호선의 고장을 감지한다.
즉 종래 레졸버 고장감지시스템은 sin/cos 모니터링신호(이하, sin/cos 신호로 기재함)를 입력받아, 도 1에 도시된 바와 같이, 입력된 sin 또는 cos신호가 일정시간(T1) 이상 동안 0V 또는 5V 값을 유지하는 경우를 sin 또는 cos 신호선의 단선 고장으로 인식한다.
또한 도 2에 도시된 바와 같이, sin 또는 cos신호가 일정시간(T2) 이상 동안 2.5±0.3V 범위 내에 유지되는 경우를 sin 또는 cos 신호선의 단락 고장으로 인식한다. 그리고 종래 레졸버 고장감지시스템은 도 3에 도시된 바와 같이, sin 및 cos 신호가 둘 다 일정 시간 이상 동안 2.5V±0.3V를 유지하는 경우를 여자신호선 고장으로 인식한다. 즉 종래 레졸버 고장감지시스템은 위의 4가지 중 하나라도 해당되면 레졸버 신호선 고장으로 인식한다.
그러나, sin 신호선에 단락이 생기는 경우, 전기각이 0° 및 180°가 되는 부근에서 신호값이 2.5V±0.3V 범위 내 값이 되고, cos 신호선에 단락이 생기는 경우, 전기각이 90° 및 270°가 되는 부근에서 신호값이 2.5V±0.3V 범위내 값이 된다.
이와 같은 상황에서 종래 레졸버 고장감지시스템은, 구동모터가 해당 각도부근에서, 고장감지를 위한 시간을 충분히 길게 설정해 주거나, 임의 속도 이상에서만 동작하도록 구현되어야 하는 제약이 있다.
더구나 고장감지를 위한 시간을 길게 설정하는 경우, 레졸버에 실제 고장이 발생해도 고장 판단 시까지 틀린 모터의 회전자 각을 이용하여 구동모터에 대한 전류제어가 수행됨으로써 과전류 고장 등의 추가 고장으로 인해 파워모듈 고장 및 차량 운전 장애를 유발할 수 있다.
또한, 종래 레졸버 고장감지스템은 구동모터가 임의 속도 이상에서 동작하는 경우만 레졸버 신호선의 고장 감지가 가능하기 때문에, 구동모터의 저속운전 영역에서는 레졸버 신호선의 고장을 감지하지 못하는 문제를 가진다.
KR 10-2011-0048977 A, 2011. 05. 12, 도면 1
본 발명의 목적은 R/D(Resolver to Digital) 칩의 sin/cos 신호를 이용하여 레졸버 신호선의 단선 또는 단락으로 인한 고장상태를 구동모터 속도의 제약 없이 종래의 방법보다 빠른 시간 내에 감지할 수 있는 레졸버 고장감지시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량용 구동모터의 레졸버 고장감지시스템에 대한 것으로, 본 레졸버 고장감지시스템은 레졸버로부터 입력된 신호를 변환하여 출력하는 R/D변환부; 상기 R/D변환부로부터 입력된 sin/cos신호 각각을 디지털신호로 변환하여 사전에 정해진 옵셋을 제거하여 출력하는 입력처리부; 상기 입력처리부로부터 입력된 신호의 각각에 절대값을 취하여 저역통과필터를 적용하여 여자신호를 제거하여 출력하는 신호처리부; 상기 신호처리부로부터 입력된 신호의 각각의 제곱의 합에 제곱근을 적용하여 고장감지신호를 산출하는 고장감지신호생성부; 및 상기 고장감지신호의 값을 기초로 상기 레졸버 신호선의 고장을 인식하는 고장판단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고장판단부는, 상기 고장감지신호의 값이 사전에 정해진 기준값인 경우 상기 레졸버 신호선이 정상인 것으로 판단하고, 상기 고장감지신호의 값이 상기 기준값을 벗어난 사전에 정해진 범위에서 사전에 정해진 설정시간 동안 유지되는 경우 상기 레졸버 신호선이 고장인 것으로 판단할 수 있다. 또한 상기 기준값은 상기 레졸버의 변압비의 값에 의하여 정해질 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 고장감지신호를 sin신호 및 cos신호를 이용하여 산출함으로써 레졸버 신호선의 단선 또는 단락으로 인한 고장상태를 구동모터 속도의 제약 없이 종래의 방법보다 빠른 시간 내에 감지할 수 있다.
도 1은 종래 레졸버 고장감지시스템따른 sin/cos신호의 단선고장을 감지하는 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 2는 종래 레졸버 고장감지시스템따른 sin/cos신호의 단락고장을 감지하는 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 3은 종래 레졸버 고장감지시스템따른 여자신호의 단선/단락고장을 감지하는 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레졸버 고장감지시스템의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레졸버 고장감지시스템의 레졸버 신호선 고장감지동작을 설명하기 위한 파형도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레졸버 고장감지시스템의 레졸버 신호선 고장감지동작 중 sin단선의 경우를 나타낸 파형도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레졸버 고장감지시스템에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레졸버 고장감지시스템에 대한 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 레졸버 고장감지시스템(1)은 레졸버로부터 입력된 신호를 변환하여 출력하는 R/D변환부(10), 입력처리부(20), 신호처리부(30), 고장감지신호생성부(40) 및 고장판단부(50)로 이루어진다. 여기서, 입력처리부(20), 신호처리부(30), 고장감지신호생성부(40) 및 고장판단부(50)는 마이컴에 의해 구현될 수 있다.
R/D변환부(10), 구동모터의 속도 및 위치를 감지하는 레졸버로부터 입력된 신호를 변환하여 출력한다. R/D변환부(10)는 sin신호와 cos신호를 각각 입력처리부(20)로 전달한다.
입력처리부(20)는 R/D변환부(10)로부터 입력된 sin/cos신호를 각각 디지털신호로 변환하여 사전에 정해진 옵셋을 제거한다. 예를 들면 입력된 sin신호가 도 5의 (a)의 위측 파형과 같이 나타난 경우, 옵셋값은 도 5의 (a)의 아래측 파형과 같이 2.5V로 설정될 수 있다. 입력처리부(20)에 의해 처리된 파형은 도 5의 (b)와 같이 표현될 수 있다.
신호처리부(30)는, 입력처리부(20)에 의해 처리된 sin/cos신호의 각각에 절대값을 취하여 저역통과필터를 적용하여 상기 sin/cos신호에서 여자신호를 제거한다. 예를 들면, 신호처리부(30)에 의해 처리되는 sin_abs_Lpf신호는 도 5의 (c)와 같이 표현될 수 있다. 도 5의 파형은 R/D변환부(10)로부터 sin신호만이 입력된 경우를 예로서 도시된 것이다. 신호처리부(30)에 의해 처리되는 cos_abs_Lpf신호도 위와 유사하게 처리된다.
고장감지신호생성부(40)는, 신호처리부(30)에 의해 처리된 Sin_abs_Lpf/Cos_abs_Lpf신호의 각각의 제곱의 합에 제곱근을 적용하여 도 5의 (d)와 같은 고장감지신호를 산출한다.
고장판단부(50)는 고장감지신호생성부(40)에 의해 산출된 고장감지신호의 값을 기초로 레졸버 신호선의 고장을 인식한다. 고장판단부(50)는 고장감지신호의 값이 사전에 정해진 기준값인 경우 레졸버 신호선이 정상인 것으로 판단하고, 고장감지신호의 값이 기준값을 벗어난 사전에 정해진 범위에서 사전에 정해진 설정시간 동안 유지되는 경우 레졸버 신호선이 고장인 것으로 판단한다.
여기서 기준값은 레졸버의 스펙 특히 레졸버의 변압비에 의해 정해질 수 있다. 예를 들면, 여자신호가 'k1×sin(wt)'로 표현되고, 'n'이 상기 레졸버의 변압비이며, 상기 sin신호가 'k1×n×sin(wt)×sinθ'로 표현되고, 상기 cos신호가 'k1×n×sin(wt)×cosθ'로 표현되는 경우, 기준값은 'n'에 대응하여 정해질 수 있다.
이하에서는, 도 6를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 레졸버 고장감지시스템(1)의 레졸버 신호선 고장감지동작을 설명한다. 여기서, 기준값은 0.45V로 가정하고, 고장감지를 위해 설정된 설정시간은 1msec로 가정한다.
도 6에 나타난 바와 같이, 고장판단부(50)는 고장감지신호의 값이, 기준값이 아닌 0.4V이하인 상태를 설정시간 1msec 동안 유지하는 경우 sin신호선 단락으로 판단한다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 레졸버 고장감지시스템(1)은 고장감지를 위한 고장감지신호를 sin신호 및 cos신호를 이용하여 산출함으로써 레졸버 신호선의 단선 또는 단락으로 인한 고장상태를 구동모터 속도의 제약 없이 종래의 방법보다 빠른 시간 내에 감지할 수 있다.
1: 레졸버 고장감지시스템 10: R/D변환부
20: 입력처리부 30: 신호처리부
40: 고장감지신호생성부 50: 고장판단부

Claims (3)

  1. 차량용 구동모터의 레졸버 고장감지시스템에 있어서,
    레졸버로부터 입력된 신호를 변환하여 출력하는 R/D변환부;
    상기 R/D변환부로부터 입력된 sin/cos신호 각각을 디지털신호로 변환하여 사전에 정해진 옵셋을 제거하여 출력하는 입력처리부;
    상기 입력처리부로부터 입력된 신호의 각각에 절대값을 취하여 저역통과필터를 적용하여 여자신호를 제거하여 출력하는 신호처리부;
    상기 신호처리부로부터 입력된 신호의 각각의 제곱의 합에 제곱근을 적용하여 고장감지신호를 산출하는 고장감지신호생성부; 및
    상기 고장감지신호의 값을 기초로 상기 레졸버 신호선의 고장을 인식하는 고장판단부;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 레졸버 고장감지시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고장판단부는, 상기 고장감지신호의 값이 사전에 정해진 기준값인 경우 상기 레졸버 신호선이 정상인 것으로 판단하고, 상기 고장감지신호의 값이 상기 기준값을 벗어난 사전에 정해진 범위에서 사전에 정해진 설정시간 동안 유지되는 경우 상기 레졸버 신호선이 고장인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 레졸버 고장감지시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 레졸버의 변압비의 값에 의하여 정해지는 것을 특징으로 하는 레졸버 고장감지시스템.
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