KR20130031728A - Ｂｌｄｃ 모터의 센서리스 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 BLDC 모터의 구동부의 센서리스 제어방법에 관한 것으로, 에러확인 단계(S130)에서 감지부(7)로부터의 에러신호 수신이 확인되면, 감지부(7)로부터 수신되는 신호를 무시하고 센서리스 방식에 따라 제어부(9)에 의해 상기 회전자(3)를 제어하는 센서리스 제어단계(S140); 감속 제어단계(S150)에서 상기 회전자(3)를 감속하는 도중 상기 회전자(3) 동작 신호가 수신되면(S161), 상기 감지부(7)로부터 수신되는 상기 에러신호 이외의 정상신호를 통해 상기 센서리스 방식에 따른 제어 알고리즘의 변수(k) 게인값을 상기 제어부(9)에 의해 추정하는(S162) 게인값 추정단계(S160); 및 상기 변수(k) 게인값에 따라 센서리스 방식으로 상기 회전자(3) 제어를 다시 시작하는 센서리스 제어 재개단계(S170);를 포함하는 것을 특징으로 하며, 따라서 감지부 오동작으로 구동부를 센서리스 방식으로 제어하는 상태에서 감속 또는 동작 정지명령이 입력된 이후, 동작 재개를 위한 회전자의 위치 추정에 큰 무리가 없을 뿐 아니라, 구동부 정지명령이 순간적으로 입력되었다가 사라질 때 구동부를 완전히 정지후,지 않고도 재구동할 수 있어 구동부의 구동효율을 일층 향상시킬 수 있게 된다.

Description

ＢＬＤＣ 모터의 센서리스 제어방법{Sensorless controlling method of an electric motor}

본 발명은 BLDC 모터의 센서리스 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 홀센서와 같은 감지부에 의해 구동부의 회전을 감지하여 제어함에 있어 홀센서에 이상이 발생한 때에도 센서리스 알고리즘에 의해 구동부의 구동 상태를 정상적으로 유지할 수 있도록 하는 BLDC 모터의 센서리스 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, BLDC 모터는 DC 모터 중에서 브러시가 없는(brushless) 모터를 이르는 것으로, 회전자가 전자석으로 되어 있고, 그 외곽의 고정자가 영구자석으로 되어 있는 일반적인 DC 모터와는 달리, 도 1에 도면부호 101로 도시된 바와 같이, 회전자(103)가 영구자석으로 되어 있고, 외곽의 고정자(105)가 전자석으로 되어 있다.

그러나, BLDC 모터(101)는 일반 DC 모터의 특성을 그대로 유지하고 있으므로, 기동토크가 크고, 회전 특성이 인가전압에 대해 선형적으로 비례하며, 따라서 출력효율이 양호하게 나타나는 반면, 브러시로 인해 회전자와 고정자의 자속 위치가 일정하게 유지되는 일반 DC 모터와는 달리, 회전자(103)의 자속위치를 알 수 없다. 따라서, BLDC 모터(101)는 도 1에 도시된 것처럼 고정자(105)의 내주면 일측에 원주방향으로 연속해서 배치된 복수의 홀센서(Ha,Hb,Hc)로 이루어진 감지부(107)에 의해 회전자(103)의 회전을 감지하고, 회전자(103)의 정확한 위치를 파악하여 고정자(105) 코어(109)의 전류를 제어함으로써, 회전자(103)와 고정자(105)의 자속 위치를 맞추어 회전자(103)와 고정자(105) 사이에 회전토크를 발생시키도록 되어 있다.

즉, BLDC 모터(101)는 전자적으로 제어되는 정류 시스템을 갖고, 직류 전기에 의해 전력을 공급받는 동기 전동기 유형으로 구성되는 바, 회전자(103)를 한 쪽 방향으로 계속해서 회전시키기 위해서는 회전자(103)의 위치(회전자의 자계의 세기)를 감지부(107)에 의해 검출하고, 검출된 회전자(103)의 위치에 따라 고정자(105) 코일의 각 상에 흐르는 전류의 방향을 전환시키기 위한 스위칭 소자들을 순차적으로 온오프시켜야 하며, 이를 위해 회전자(103)는 자계에 의해 형성되는 위상차 120°의 3상 신호가 감지부(107)에 의해 검출됨으로써 정확한 위치가 파악되게 된다.

이때, 감지부(107)를 구성하는 홀센서(Ha,Hb,Hc)들은 파손이 쉽게 발생할 뿐 아니라, 온도 등 외부 요인에 의해 쉽게 에러를 발생시키는 바, 이러한 에러가 BLDC 모터(101)의 고장 또는 오동작으로 이어지지 않도록 하기 위해 종래에는 BLDC 모터의 제어방식을 홀센서(Ha,Hb,Hc)를 사용하지 않는 센서리스(sensorless) 제어방식으로 전환하도록 되어 있다.

그런데, 이와 같이 BLDC 모터를 센서리스 방식으로 제어하는 도중, 예컨대, 과도한 또는 과소한 전압이 인가되는 등의 이상 상황이 발생하면, BLDC 모터는 스스로를 보호하기 위해 회전 속도를 낮추는 등 다양한 원인으로 인해 감속 제어를 수행하는 바, 동작을 재개하기 위해 반드시 동기점을 찾아야 하는 즉, 회전자의 정확한 위치를 파악해야 하는 동기 전동기로서 BLDC 모터는 특히 엔진 냉방팬 모터에 적용되는 정현파 센서리스 방식의 경우에 구형파 센서리스 방식을 채택하고 있는 일반적인 모터와는 달리 동기점을 찾기 위해 회전자의 회전을 0rpm까지 낮추어 동작을 완전히 멈춘 다음, 고주파 신호 주입방법이나, 기본파 여자방법을 통해 전기적인 양을 측정함으로써 회전자의 위치와 속도를 추정하도록 되어 있다.

그러나 기본파 여자방법은 영구자석의 역기전력이 매우 낮게 나오기 때문에 연속된 동작을 위해 저속에서는 적용할 수 없는 단점이 있으며, 고주파 신호 주입방법은 신호 주입에 필요한 추가 전압에 제한이 있고, 모터에 불필요한 부하를 주어 손상을 일으킬 수 있는 단점이 있다.

본 발명은 위와 같은 종래의 BLDC 모터가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, BLDC 모터의 회전을 감시하는 홀센서와 같은 감지부가 오동작하여 구동부 제어를 센서리스 알고리즘으로 전환한 이후, 동작 재개를 위해 회전자의 위치를 추정함에 있어, 회전자의 속도에 구애 받거나 모터에 부하를 발생시키지 않으면서 입력되는 감속 또는 동작 정지명령에 대한 BLDC 모터의 대응력을 증진시킴으로써 구동부 구동효율을 향상시키고자 하는 데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 외체를 이루는 하우징 내에 고정되는 고정자 코어 내측에 코일이 권선된 고정자, 상기 고정자 내부에 동축 상으로 회전 가능하게 장착된 영구자석을 포함하는 회전자, 상기 고정자의 내주면 상에 원주방향으로 일정한 간격으로 두고 배치되어 상기 회전자의 회전을 감지하는 감지부, 및 상기 감지부에서 전달되는 상기 회전자의 회전 정보에 따라 상기 회전자의 회전 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 BLDC 모터의 구동 제어방법에 있어서, BLDC 모터의 구동이 개시됨에 따라 상기 감지부를 초기화시키는 센서 초기화단계; 상기 센서 초기화단계에서 초기화된 상기 감지부에 의해 상기 회전자의 회전을 감시하는 센서 감시단계; 상기 센서 감시단계에서 상기 감지부에 의한 상기 회전자 감시 도중 상기 감지부로부터 수신되는 에러신호를 상기 제어부에 의해 확인하는 에러 확인단계; 상기 에러확인 단계에서 상기 감지부로부터의 에러신호 수신이 확인되면, 상기 감지부로부터 수신되는 신호를 무시하고 센서리스 방식에 따라 상기 제어부에 의해 상기 회전자를 제어하는 센서리스 제어단계; 상기 센서리스 제어단계에서 센서리스 방식에 따라 상기 회전자를 제어하는 도중 상기 제어부로 동작 정지신호가 수신되면, 상기 제어부에 의해 상기 회전자를 감속하는 감속 제어단계; 상기 감속 제어단계에서 감속된 상기 회전자의 회전속도가 0인지 확인하고, 확인 결과 상기 회전속도가 0이면 상기 회전자의 기준위치를 추정하는 회전자 위치추정단계; 및 상기 회전자 위치추정단계에서 상기 회전자의 기준위치가 확인된 후, 동작 신호에 따라 상기 센서리스 제어단계를 재개하는 센서리스 제어 재개단계;를 포함하여 이루어지는 BLDC 모터의 센서리스 제어방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 외체를 이루는 하우징 내에 고정되는 고정자 코어 내측에 코일이 권선된 고정자, 상기 고정자 내부에 동축 상으로 회전 가능하게 장착된 영구자석을 포함하는 회전자, 상기 고정자의 내주면 상에 원주방향으로 일정한 간격으로 두고 배치되어 상기 회전자의 회전을 감지하는 감지부, 및 상기 감지부에서 전달되는 상기 회전자의 회전 정보에 따라 상기 회전자의 회전 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 BLDC 모터의 구동 제어방법에 있어서, 상기 BLDC 모터의 구동이 개시됨에 따라 상기 감지부를 초기화시키는 센서 초기화단계; 상기 센서 초기화단계에서 초기화된 상기 감지부에 의해 상기 회전자의 회전을 감시하는 센서 감시단계; 상기 센서 감시단계에서 상기 감지부에 의한 상기 회전자 감시 도중 상기 감지부로부터 수신되는 에러신호를 상기 제어부에 의해 확인하는 에러 확인단계; 상기 에러확인 단계에서 상기 감지부로부터의 에러신호 수신이 확인되면, 상기 감지부로부터 수신되는 신호를 무시하고 센서리스 방식에 따라 상기 제어부에 의해 상기 회전자를 제어하는 센서리스 제어단계; 상기 센서리스 제어단계에서 센서리스 방식에 따라 상기 회전자를 제어하는 도중 상기 제어부로 동작 정지신호가 수신되면, 상기 제어부에 의해 상기 회전자를 감속하는 감속 제어단계; 상기 감속 제어단계에서 상기 회전자를 감속하는 도중 상기 회전자 동작 신호가 수신되면, 상기 감지부로부터 수신되는 상기 에러신호 이외의 정상신호를 통해 상기 센서리스 방식에 따른 제어 알고리즘의 변수 게인값을 상기 제어부에 의해 추정하는 게인값 추정단계; 및 상기 게인값 추정단계에서 추정된 상기 변수 게인값에 따라 상기 제어부에 의해 상기 센서리스 제어단계의 센서리스 방식으로 상기 회전자 제어를 다시 시작하는 센서리스 제어 재개단계;를 포함하여 이루어지는 BLDC 모터의 구동부의 센서리스 제어방법을 제공한다.

따라서, 본 발명의 BLDC 모터의 센서리스 제어방법에 의하면, 충격이나 온도 등 외부의 영향에 의해 쉽게 손상 또는 고장을 일으키는 홀센서와 같은 감지부가 BLDC 모터의 구동부의 회전을 감시하는 도중 오동작을 일으켜 구동부의 제어를 센서리스 알고리즘으로 전환한 상태에서, 감속 또는 동작 정지명령이 입력되더라도 동작 재개를 위해 회전자의 위치를 추정함에 있어, 저속이든 고속이든 속도에 구애 받지 않고 자체에 큰 부하를 발생시키지 않으면서 BLDC 모터를 재구동할 수 있을 뿐 아니라, 입력된 정지명령이 곧바로 사라지고 구동명령이 다시 입력되더라도, 일부 정상적인 홀센서에 의해 회전자의 속도 정보를 수신하여 센서리스 제어 알고리즘의 중요 요소인 변수(k)를 업데이트시킬 수 있으므로, 회전자 위치 추정을 위해 BLDC 모터를 완전히 정지시키지 않고도 재구동할 수 있어 구동부의 구동효율을 일층 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 BLDC 모터를 모식적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 BLDC 모터의 센서리스 제어방법이 적용된 BLDC 모터의 개략 횡단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 BLDC 모터의 센서리스 제어방법을 도시한 흐름도.
도 4는 도 7은 도 3에 도시된 BLDC 모터의 센서리스 제어방법에 사용되는 감지부 감지신호를 나타낸 표.
도 5는 도 3에 도시된 BLDC 모터의 센서리스 제어방법에 의해 제어되는 회전자의 시간에 따른 회전속도 변화를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 BLDC 모터의 센서리스 제어방법을 도시한 흐름도.
도 7은 도 6에 도시된 BLDC 모터의 센서리스 제어방법에 의해 제어되는 회전자의 시간에 따른 회전속도 변화를 나타낸 그래프.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 BLDC 모터의 센서리스 제어방법을 첨부도면을 참조로 설명한다.

먼저, 본 발명의 BLDC 모터의 센서리스 제어방법이 적용되는 BLDC 모터는 도 1에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 일반적인 BLDC 모터와 유사하게 크게, 고정자(3), 회전자(5), 감지부(7), 및 제어부(9)로 구성된다.

따라서, 이를 간략히 설명하면 먼저, 상기 고정자(3)는 도 2에 도시된 바와 같이, 외체를 이루는 하우징(31) 내에 고정되는 바, 또한, 상기 고정자(3)는 내측에 동축 상으로 장착되는 회전자(5)와 함께 회전 구동력을 만드는 구동부분으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 일종의 전자석으로서 하우징(31) 내주면 상에 압입 등에 의해 고정되어 장착되는 고정자 코어(25)와, 이 고정자 코어(25)에 권선되는 코일(33)로 이루어진다. 여기에서, 고정자 코어(25)는 도시된 것처럼 중공 원통형의 부재로서, 중심 축선 상에 회전자(5)가 삽입되는 통공이 형성되어 있고, 고정자 코어(25)의 내주면에는 복수의 리브가 반경방향 안쪽으로 돌출되어 원주방향으로 일정 간격을 두고 배열됨으로써 통공을 형성하도록 되어 있으며, 리브는 코일(33)을 권선하기 위해 고정자 코어(25)의 축방향을 따라 길게 연장된다.

또한, 상기 감지부(7)는 회전자(5)을 회전을 감지하는 부분으로, 도 2에 도시된 것처럼, 코어(25)의 내주면 일측에 원주방향으로 연속해서 배치되는 복수의 홀센서(Ha,Hb,Hc)로 이루어진다.

또한, 상기 회전자(5)는 위에서 언급한 바와 같이 고정자(3)의 내측에 동축 상으로 장착되어 회전 구동하는 부분으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 고정자(3)의 고정자 코어(25) 중앙의 통공에 회전 가능하게 삽입되는 바, 중심 축선을 따라 길게 배열된 회전축(37)과 이 회전축(37)의 외주면에 부착되는 영구자석(27)으로 구성되는데, 이때 영구자석(27)은 도 2에 도시된 것처럼, 회전축(37)을 중심으로 90°간격으로 N극과 S극이 번갈아 2 개씩 배치되며, 따라서, 회전자(5)는 고정자(3)가 여자된 때 모터의 구동원리에 따라 고정자(3)와의 상호 작용에 의해 회전 구동하도록 되어 있다.

한편, 제어부(9)는 회전자(5)의 동작을 제어하는 부분으로서, 도 2에 모식적으로 도시된 바와 같이, 고정자(3) 외부에 전기적으로 연결되어 고정자(3)를 여탈자시킴으로써 회전자(5)를 회전 구동 또는 정지하도록 되어 있다.

따라서, 위와 같이 구성된 BLDC 모터(1)는 본 발명의 일실시예에 따른 BLDC 모터의 센서리스 제어방법에 의해 제어되는 바, 이 제어방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 센서 초기화단계(S10), 센서 감시단계(S20), 에러 확인단계(S30), 센서리스 제어단계(S40), 감속 제어단계(S50), 회전자 위치추정단계(S60), 및 센서리스 제어 재개단계(S70)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 먼저 상기 센서 초기화단계(S10)는 감지부(7)를 초기화하는 단계로서, 도 3에 도시된 것처럼, BLDC 모터(1)의 동작을 확인하는 단계(S11)와 감지부(7)를 초기화하는(S12) 두 단계로 이루어지는 바, BLDC 모터(1)의 구동이 개시된 것으로 확인된 때(S11), 감지부(7) 즉, 복수의 홀센서(Ha,Hb,Hc) 들을 초기화시킨다(S12).

다음으로, 상기 센서 감시단계(S20)는 회전자(5) 회전 시 감지부(7)를 통해 에러신호가 수신되는지 여부를 감시하는 단계로서, 도 3에 도시된 바와 같이 위 센서 초기화 단계(S10)에서 초기화된 감지부(7) 홀센서(Ha,Hb,Hc)에 의해 회전자(5)의 회전을 감시하는 바, 이때 회전자(5) 회전속도는 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 구동명령(D)이 있은 후 구간(a)에 걸쳐 시간 경과에 따라 선형적으로 증가한다.

이와 같이 회전자(5)가 회전하는 동안 홀센서(Ha,Hb,Hc)로부터 에러신호가 수신되었는지 여부를 확인하기 위해서, 통상 홀센서(Ha,Hb,Hc)는 도 4에 도시된 것처럼 0 또는 1을 출력하게 되는데, 도 2에 도시된 것처럼 홀센서(Ha,Hb,Hc)와 영구자석이 배치되는 3상 구동부의 경우 홀센서(Ha,Hb,Hc) 3 개 중에서 적어도 하나는 반드시 나머지 두 개와 서로 다른 신호를 출력하게 된다. 따라서, 홀센서(Ha,Hb,Hc)에서 출력할 수 있는 신호는 도 4에 도시된 것처럼 (0,0,1), (0,1,0), (0,1,1), (1,0,0), (1,0,1), (1,1,0)이며, (0,0,0) 또는 (1,1,1)에 해당하는 신호가 수신되면, 홀센서(Ha,Hb,Hc)가 오작동하는 것으로 간주한다.

다음으로, 상기 에러 확인단계(S30)는 감지부(7)에 의해 에러신호가 수신되었는지 여부를 확인하는 단계로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 위 센서 감시단계(S20)에서 감지부(7)에 의해 회전자(5)의 회전을 감시하는 도중 감지부(7) 홀센서(Ha,Hb,Hc)로부터 (0,0,0) 또는 (1,1,1)과 같은 에러신호가 수신되었는지 확인한다(S30). 확인 결과, 위와 같은 에러신호가 수신되지 않았다면, 감지부(7) 즉, 홀센서(Ha,Hb,Hc)를 이용해 회전자(5)를 제어하여 구동부를 구동하고(S31), 재차 감지부(7)에 의한 감시를 하면 된다. 그러나, 반대로 에러신호가 수신되었다면, 다음 단계(S40)로 진행함으로써 센서리스 방식에 의해 회전자(5)를 제어하여 구동부를 구동하면 된다.

다음에, 상기 센서리스 제어단계(S40)는 감지부(7)에 의해 에러신호가 감지된 때 제어방식을 센서리스 방식으로 전환하는 단계로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 위 에러확인 단계(S30)에서 감지부(7)로부터 (0,0,0) 또는 (1,1,1)과 같은 에러신호가 수신된 것으로 확인된 때, 제어부(9)에 의해 감지부(7)로부터 수신되는 신호를 무시하고 제어방식을 센서리스 방식으로 전환하여 회전자(5)를 제어한다. 이때, 회전자(5) 회전속도는 도 5 및 도 7에 도시된 구간(b)에 걸쳐 시간 경과에 따라 피크값까지 선형적으로 증가한 뒤 일정 속도를 유지하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 센서리스 제어 알고리즘은 예컨대, 슬라이딩 모드 옵저버(SMO) 방식을 이용하는 바, 스위치 함수 Zs를 포함하는 SMO는 다음 수학식 1에 의해 표현된다.

여기에서, 스위칭 함수 Zs는 아래 수학식 2와 같으며, 이 함수에 포함되는 변수 k는 SMO 알고리즘의 안정도에 영향을 미치는 중요한 요소이며, 역기전력의 크기에 따라 변화되어야 하는 특성이 있다. 또한 역기전력의 크기는 구동부 변수 및 회전속도에 따라 변화된다.

다음으로, 상기 감속 제어단계(S50)는 동작 정지신호가 수신된 때 회전자(5)를 감속하는 단계로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 동작 정지신호가 수신되었는지를 확인하는 단계(S51)와 동작 정지신호가 확인된 때 실제 감속 제어가 수행되는 단계(S52)로 이루어지는 바, 위 센서리스 제어단계(S40)에서 센서리스 방식에 따라 회전자(5)를 제어하는 도중에 제어부(9)로 동작 정지신호가 수신되면(S51), 제어부(9)를 통해 회전자(5)를 감속하며(S52), 이때 회전자(5)의 회전속도는 도 5의 구간(c)과 같이 정지명령(S)이 있은 후부터 시간 경과에 따라 피크값에서 선형적으로 감소한다. 다만, 동작 정지신호 수신 확인단계(S51)에서 확인 결과, 동작 정지신호가 수신된 바 없는 것으로 확인되면, 센서리스 제어(S40)를 지속하면 된다.

그 다음, 상기 감속 제어단계(S50)는 동작 정지신호가 수신된 때 회전자(5)를 감속하는 단계로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 동작 정지신호가 수신되었는지를 확인하는 단계(S51)와 동작 정지신호가 확인된 때 실제 감속 제어가 수행되는 단계(S52)로 이루어지는 바, 위 센서리스 제어단계(S40)에서 센서리스 방식에 따라 회전자(5)를 제어하는 도중에 제어부(9)로 동작 정지신호가 수신되면(S51), 제어부(9)를 통해 회전자(5)를 감속하며(S52), 이때 회전자(5)의 회전속도는 도 5의 구간(c)과 같이 정지명령(S)이 있은 후부터 시간 경과에 따라 피크값에서 선형적으로 감소한다. 다만, 동작 정지신호 수신 확인단계(S51)에서 확인 결과, 동작 정지신호가 수신된 바 없는 것으로 확인되면, 센서리스 제어(S40)를 지속하면 된다.

다음으로, 상기 회전자 위치추정단계(S60)는 회전자(5)에 대한 센서리스 제어를 재개하기 위해 회전자(5)의 기준 위치를 추정하는 단계로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전자(5)의 회전속도를 확인하는 단계(S61)와, 회전자(5)의 기준 위치를 추정하는 단계(S62)로 이루어지는 바, 단계(S61)에서는 감속 제어단계(S50)에서 감속된 회전자(5)의 회전속도가 도 5의 0속(Z)이 되었는지 여부를 확인한다. 그 결과 회전속도가 0에 이르지 않은 것으로 확인되면, 감속제어(S52)를 유지하면 된다. 그러나, 단계(S61)에서 회전속도가 0에 이른 것으로 확인되면, 단계(S62)에서 회전자(5)의 기준위치를 추정하여 동기점을 찾게 된다.

그 다음, 상기 센서리스 제어 재개단계(S70)는 회전자(5)에 대한 서리스 제어를 재개하는 단계로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 위 회전자 위치추정단계(S60)에서 회전자(5)의 동기점이 확인된 후, 도 5에 도시된 것처럼 다음 번 구동명령(D')에 따라 회전자(5)를 위 센서리스 제어단계(S40)에서와 같이 동작시킨다. 이에 따라 회전자(5)는 도시된 것처럼 구동명령(D')이 있은 후 시간 경과에 따라 선형적으로 증가한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 BLDC 모터의 센서리스 제어방법이 도 6에 도시된 바와 같이, 크게 센서 초기화단계(S110), 센서 감시단계(S120), 에러 확인단계(S130), 센서리스 제어단계(S140), 감속 제어단계(S150), 게인값 추정단계(S160), 및 센서리스 제어 재개단계(S170)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 센서 초기화단계(S110), 센서 감시단계(S120), 에러 확인단계(S130), 센서리스 제어단계(S140), 감속 제어단계(S150)는 각각 제1 실시예의 센서 초기화단계(S10), 센서 감시단계(S20), 에러 확인단계(S30), 센서리스 제어단계(S40), 감속 제어단계(S50)와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.

상기 게인값 추정단계(S160)는 감속 명령에 따른 감속 도중 재차 동작신호가 수신된 때, 센서리스 방식에 따른 제어 알고리즘의 변수(k) 게인값을 추정하는 단계로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 회전자(5) 동작신호가 재차 입력되었는지를 확인하는 단계(S161)와 센서리스 방식에 따른 제어 알고리즘 변수(k)의 게인값을 추정하는 단계(S162)로 이루어진다. 따라서, 게인값 추정단계(S160)에서는 위 감속 제어단계(S150)에서 회전자(5)를 감속하는 도중에 회전자(5) 동작 신호가 재차 수신된 때(S161), 감지부(7)로부터 수신되는 에러신호 이외의 정상신호를 통해 제어부(9)에 의하여 센서리스 방식에 따른 제어 알고리즘의 변수(k) 게인값을 추정한다(S162). 그러나, 위 단계(S161)에서 동작신호가 재차 수신된 바 없는 경우, 회전속도는 0이 될 때까지 계속해서 감소하며, 이와 같이 회전속도가 0이 된 다음에는(S163), 별도의 제어 알고리즘에 의해 변수(k) 게인값을 추정할 필요없이 위 제1 실시예에서와 같이 센서리스 제어(S140)를 수행하면 된다.

다음으로, 센서리스 제어 재개단계(S170)는 센서리스 방식으로 회전자(5)의 제어를 재개하는 단계로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 위 게인값 추정단계(S160)에서 추정된 변수(k) 게인값에 따라 제어부(9)에 의해 위에서 설명한 센서리스 제어단계(S140)의 센서리스 방식으로 회전자(5)에 대한 제어를 다시 시작한다. 이때 회전자(5)의 회전속도는 도 7의 구간(d)으로 표시된 것처럼, 재동작(R) 명령이 있은 다음, 시간 경과에 따라 피크값까지 재차 선형적으로 증가한다.

이렇게 해서 종료되는 전동 BLDC 모터(1)의 회전자(5)에 대한 센서리스 제어방법은 BLDC 모터(1) 구동이 오프된 때 종료되며, BLDC 모터(1) 구동이 계속되는 경우에는 센서리스 제어 상태에서 동작 정지신호가 있는지를 계속 확인한다(S151).

1 : BLDC 모터 3 : 고정자
5 : 회전자 7 : 감지부
9 : 제어부 25 : 고정자 코어
27 : 영구자석 31 : 하우징
33 : 코일 37 : 회전축

Claims (2)

1. 외체를 이루는 하우징(31) 내에 고정되는 고정자 코어(25) 내측에 코일(33)이 권선된 고정자(3),
   상기 고정자(3) 내부에 동축 상으로 회전 가능하게 장착된 영구자석(27)을 포함하는 회전자(5),
   상기 고정자(3)의 내주면 상에 원주방향으로 일정한 간격으로 두고 배치되어 상기 회전자(5)의 회전을 감지하는 감지부(7), 및
   상기 감지부(7)에서 전달되는 상기 회전자(5)의 회전 정보에 따라 상기 회전자(5)의 회전 동작을 제어하는 제어부(9)를 포함하여 구성된 BLDC 모터(1)의 구동 제어방법에 있어서,
   BLDC 모터(1)의 구동이 개시됨(S11)에 따라 상기 감지부(7)를 초기화시키는(S12) 센서 초기화단계(S10);
   상기 센서 초기화단계(S10)에서 초기화된 상기 감지부(7)에 의해 상기 회전자(5)의 회전을 감시하는 센서 감시단계(S20);
   상기 센서 감시단계(S20)에서 상기 감지부(7)에 의한 상기 회전자(5) 감시 도중 상기 감지부(7)로부터 수신되는 에러신호를 상기 제어부(9)에 의해 확인하는 에러 확인단계(S30);
   상기 에러확인 단계(S30)에서 상기 감지부(7)로부터의 에러신호 수신이 확인되면, 상기 감지부(7)로부터 수신되는 신호를 무시하고 센서리스 방식에 따라 상기 제어부(9)에 의해 상기 회전자(5)를 제어하는 센서리스 제어단계(S40);
   상기 센서리스 제어단계(S40)에서 센서리스 방식에 따라 상기 회전자(5)를 제어하는 도중 상기 제어부(9)로 동작 정지신호가 수신되면(S51), 상기 제어부(9)에 의해 상기 회전자(5)를 감속하는(S52) 감속 제어단계(S50);
   상기 감속 제어단계(S50)에서 감속된 상기 회전자(5)의 회전속도가 0인지 확인하고(S61), 확인 결과 상기 회전속도가 0이면 상기 회전자(5)의 기준위치를 추정하는(S62) 회전자 위치추정단계(S60); 및
   상기 회전자 위치추정단계(S60)에서 상기 회전자(5)의 기준위치가 확인된 후, 동작 신호에 따라 상기 센서리스 제어단계(S40)를 재개하는 센서리스 제어 재개단계(S70);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터의 센서리스 제어방법.
2. 외체를 이루는 하우징(31) 내에 고정되는 고정자 코어(25) 내측에 코일(33)이 권선된 고정자(3),
   상기 고정자(3) 내부에 동축 상으로 회전 가능하게 장착된 영구자석(27)을 포함하는 회전자(5),
   상기 고정자(3)의 내주면 상에 원주방향으로 일정한 간격으로 두고 배치되어 상기 회전자(5)의 회전을 감지하는 감지부(7), 및
   상기 감지부(7)에서 전달되는 상기 회전자(5)의 회전 정보에 따라 상기 회전자(5)의 회전 동작을 제어하는 제어부(9)를 포함하여 구성된 BLDC 모터(1)의 구동 제어방법에 있어서,
   상기 BLDC 모터(1)의 구동이 개시됨(S111)에 따라 상기 감지부(7)를 초기화시키는(S112) 센서 초기화단계(S110);
   상기 센서 초기화단계(S110)에서 초기화된 상기 감지부(7)에 의해 상기 회전자(5)의 회전을 감시하는 센서 감시단계(S120);
   상기 센서 감시단계(S120)에서 상기 감지부(7)에 의한 상기 회전자(5) 감시 도중 상기 감지부(7)로부터 수신되는 에러신호를 상기 제어부(9)에 의해 확인하는 에러 확인단계(S130);
   상기 에러확인 단계(S130)에서 상기 감지부(7)로부터의 에러신호 수신이 확인되면, 상기 감지부(7)로부터 수신되는 신호를 무시하고 센서리스 방식에 따라 상기 제어부(9)에 의해 상기 회전자(3)를 제어하는 센서리스 제어단계(S140);
   상기 센서리스 제어단계(S140)에서 센서리스 방식에 따라 상기 회전자(3)를 제어하는 도중 상기 제어부(9)로 동작 정지신호가 수신되면(S151), 상기 제어부(9)에 의해 상기 회전자(3)를 감속하는(S152) 감속 제어단계(S150);
   상기 감속 제어단계(S150)에서 상기 회전자(3)를 감속하는 도중 상기 회전자(3) 동작 신호가 수신되면(S161), 상기 감지부(7)로부터 수신되는 상기 에러신호 이외의 정상신호를 통해 상기 센서리스 방식에 따른 제어 알고리즘의 변수(k) 게인값을 상기 제어부(9)에 의해 추정하는(S162) 게인값 추정단계(S160); 및
   상기 게인값 추정단계(S160)에서 추정된 상기 변수(k) 게인값에 따라 상기 제어부(9)에 의해 상기 센서리스 제어단계(S140)의 센서리스 방식으로 상기 회전자(3) 제어를 다시 시작하는 센서리스 제어 재개단계(S170);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터의 구동부의 센서리스 제어방법.

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