KR20140070210A - 모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터 - Google Patents

모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터에 관한 것으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 모터 구동 제어 장치는 인버터부, 역기전력 검출부, 구동전류 변경부 및 제어부를 포함한다. 상기 인버터부는 구동 제어 신호에 따라 모터 장치에 구동전류를 인가한다. 상기 역기전력 검출부는 상기 모터 장치의 구동에 의하여 발생하는 역기전력을 검출한다. 상기 구동전류 변경부는 상기 역기전력의 레벨을 반영하여 저항값을 결정하고, 상기 구동전류에 상기 저항값을 반영한다. 상기 제어부는 상기 저항값이 반영된 구동전류 및 상기 역기전력을 이용하여 상기 구동 제어 신호를 변경하도록 제어한다.

Description

모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터 {APPARATUS AND METHOD FOR MOTOR DRIVING CONTROL AND MOTOR USING THE SAME}
본 발명은 역기전력의 범위에 따라 구동전류에 가변적인 저항 성분을 반영함으로써, 초기 구동 시의 과도한 구동전류를 보상할 수 있는 모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터에 관한 것이다.
모터 기술의 발전에 따라, 폭넓은 기술 분야에서 다양한 크기의 모터들이 사용되고 있다.
일반적으로, 모터는 영구자석과, 인가 전류에 따라 극성을 바꾸는 코일을 이용하여 회전자(Rotor)를 회전시켜 구동된다. 최초의 모터의 형태는 회전자에 코일을 구비한 브러시 타입의 모터가 존재하였으나, 모터의 구동에 의하여 브러시가 마모되거나 스파크가 발생하는 등의 문제점이 있다.
이로 인하여, 최근에는 다양한 형태의 브러시리스 모터의 사용이 범용적으로 이루어지고 있다. 브러시리스 모터는 브러시, 정류자 등의 기계적인 접촉 부를 없애고, 그대신 전자적인 정류기구를 이용하여 구동하는 직류 모터로서, 영구자석으로 이루어진 로터(rotor)와, 3상 또는 4상 코일을 구비하여 각 코일의 상 전압에 따라서 회전하는 회전자를 포함하여 이루어질 수 있다.
이러한 브러시리스 모터가 효율적으로 구동하기 위해서는, 회전자의 각 상(코일)의 전류(commutation)가 적절한 시점에 이루어져야 하며, 적절한 전류를 위해서는 회전자의 위치를 인식할 수 있어야 한다.
이를 위하여, 홀 센서나 리졸버 등과 같은 소자를 이용하여 회전자의 위치를 검출하는 방식이 사용되었으나, 이 경우 구동회로가 복잡해지는 한계성이 있다.
이를 보완하기 위하여, 센서를 대체하여 역기전력(BEMF, Back-Electro Motive Force)를 이용하여, 상의 위치를 파악하여 브러시리스 모터를 구동하는 기술이 널리 사용되고 있다.
그러나, 이러한 역기전력을 이용하는 방식의 경우, 모터의 초기 기동 시에 전류에 대한 문제가 존재하는 한계성이 있다. 즉, 모터의 초기 구동 시에는, 모터의 회전이 충분하지 않아 역기전력이 충분하게 발생하지 않으므로, 구동전류가 과도하게 발생하는 문제점이 있다.
또한, 이와 같이 과도하게 발생한 구동전류를 그대로 이용하여 모터를 제어하게 되므로, 그로 인한 구동 제어의 오류 등이 발생하는 한계성이 존재하고 있다.
하기의 선행기술문헌들은 이러한 모터에 관한 것으로, 상술한 초기 기동에 의한 과전류에 의한 문제점을 극복하는 기술을 개시하지 못하고 있다.
한국 공개특허공보 제2010-0070222호 미국 공개특허공보 제2006-0066980호
본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 역기전력의 범위에 따라 구동전류에 가변적인 저항 성분을 반영함으로써, 초기 구동 시의 과도한 구동전류를 보상할 수 있는 모터 구동 제어 장치, 모터 구동 제어 방법 및 그를 이용한 모터를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 기술적인 측면은 모터 구동 제어 장치를 제안한다. 상기 모터 구동 제어 장치는 인버터부, 역기전력 검출부, 구동전류 변경부 및 제어부를 포함한다. 상기 인버터부는 구동 제어 신호에 따라 모터 장치에 구동전류를 인가한다. 상기 역기전력 검출부는 상기 모터 장치의 구동에 의하여 발생하는 역기전력을 검출한다. 상기 구동전류 변경부는 상기 역기전력의 레벨을 반영하여 저항값을 결정하고, 상기 구동전류에 상기 저항값을 반영한다. 상기 제어부는 상기 저항값이 반영된 구동전류 및 상기 역기전력을 이용하여 상기 구동 제어 신호를 변경하도록 제어한다.
일 실시예에서, 상기 구동전류 변경부는, 복수의 직렬 연결된 저항을 포함하고, 상기 모터 장치의 초기 구동 시에 상기 복수의 저항 중 적어도 일부를 개폐하여 상기 구동전류에 상기 저항값을 반영할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동전류 변경부는, 상기 역기전력 검출부로부터 상기 역기전력을 입력받고, 상기 역기전력의 레벨에 반비례하도록 상기 저항값을 결정하는 변경 제어기를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동전류 변경부는, 역기전력의 레벨 범위에 따라 기 결정된 복수의 차등적인 상기 저항값에 대한 정보를 기 저장하고, 이를 이용하여 상기 역기전력 검출부로부터 입력된 상기 역기전력의 레벨 범위에 해당하는 저항값을 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동전류 변경부는, 상기 복수의 직렬 연결된 저항을 포함하고, 상기 변경 제어기의 제어 신호에 따라 상기 복수의 직렬 연결된 저항 중 적어도 일부를 스위칭하여 상기 저항값을 가지도록 동작하는 가변 저항기를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 직렬 연결된 저항은, 상기 복수의 직렬 연결된 저항 각각에 병렬로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 레더 구조로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 저항값이 반영된 구동전류에 따라 상기 인버터부에 제공되는 구동 신호의 듀티를 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 저항값이 반영된 구동전류에 따라 상기 인버터부에 제공되는 구동 신호의 듀티를 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 역기전력을 이용하여 상기 모터 장치의 상 전환 시점을 결정하고, 이를 이용하여 상기 구동 제어 신호를 생성하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 제2 기술적인 측면은 모터를 제안한다. 상기 모터는 모터 장치 및 모터 구동 장치를 포함한다. 상기 모터 장치는 복수의 코일을 포함한다. 상기 모터 구동 제어 장치는 상기 복수의 코일에 제공되는 전류를 제어하여 상기 모터 장치의 구동을 제어할 수 있다. 여기에서, 상기 모터 구동 제어 장치는 인버터부, 역기전력 검출부, 구동전류 변경부 및 제어부를 포함한다. 상기 인버터부는 구동 제어 신호에 따라 모터 장치에 구동전류를 인가한다. 상기 역기전력 검출부는 상기 모터 장치의 구동에 의하여 발생하는 역기전력을 검출한다. 상기 구동전류 변경부는 상기 역기전력의 레벨을 반영하여 저항값을 결정하고, 상기 구동전류에 상기 저항값을 반영한다. 상기 제어부는 상기 저항값이 반영된 구동전류 및 상기 역기전력을 이용하여 상기 구동 제어 신호를 변경하도록 제어한다.
본 발명의 제3 기술적인 측면은 모터 구동 제어 방법을 제안한다. 상기 모터 구동 제어 방법은 모터 장치의 구동을 제어하는 모터 구동 제어 장치에서 수행되는 수행된다. 상기 모터 구동 제어 방법은, 상기 모터 장치의 초기 구동에 의하여 발생하는 역기전력을 검출하는 단계, 상기 역기전력의 레벨을 기 설정된 값과 비교하고, 상기 역기전력이 기 설정된 값 이하이면 상기 역기전력의 레벨에 반비례하는 저항값을 결정하는 단계 및 상기 저항값을 상기 모터 장치의 구동전류에 반영하여, 초기 구동 시의 상기 구동전류의 증가를 제한하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 저항값을 결정하는 단계는, 역기전력의 레벨 범위에 따라 기 설정된 상기 저항값에 대한 정보를 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모터 구동 제어 장치는, 상기 복수의 직렬 연결된 저항 각각에, 병렬로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 레더 구조의 가변 저항을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 저항값을 결정하는 단계는, 상기 저항값에 상응하도록 상기 복수의 직렬 연결된 저항 중 적어도 일부를 스위칭하기 위한 저항 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 구동전류의 증가를 제한하는 단계는, 상기 저항 제어 신호에 따라 상기 레더 구조의 가변 저항 중 적어도 일부를 스위칭 동작하여, 상기 구동전류에 상기 저항값을 반영하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 역기전력의 범위에 따라 구동전류에 가변적인 저항 성분을 반영함으로써, 초기 구동 시의 과도한 구동전류를 보상할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 모터 구동 제어 장치의 일 예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 도 2의 구동전류 변경부의 일 실시예를 설명하기 위한 부분 구성도이다.
도 4는 구동전류 변경부를 포함하는 모터 구동 제어 장치(100)의 일 실시예를 도시하는 부분 회로도이다.
도 5는 본 발명에 따른 모터 구동 제어 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 구동전류의 변화를 도시하는 참고 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호가 사용될 것이며, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여 브러시리스 모터를 기준으로 본 발명을 설명한다. 그러나 이는 설명의 편의를 위한 것이므로, 본 발명의 권리범위가 반드시 브러시리스 모터로 한정되지 아니함은 명확하다.
또한, 이하에서는, 모터 자체는 모터 장치(200)로 칭하고, 모터 장치(200)를 구동하기 위한 모터 구동 장치(100)와 모터 장치(200)를 포함하여 모터라 칭하여 설명한다.
도 1은 모터 구동 제어 장치의 일 예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 모터 구동 제어 장치(100)는, 전원 공급부(110), 구동신호 생성부(120), 인버터부(130), 역기전력 검출부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.
전원 공급부(110)는 모터 구동 제어 장치(100)의 각 구성요소에 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(110)는 상용전원의 교류전압을 직류전압으로 변환하여 각 구성요소에 공급할 수 있다.
구동신호 생성부(120)는 인버터부(130)에 구동 신호를 제공할 수 있다. 일 실시예로, 구동 신호는 펄스 폭 변조 신호(PWM, Pulse Width Modulation) 일 수 있다.
인버터부(130)는 모터 장치(200)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 인버터부(13)는 구동 신호에 따라 직류전압을 복수 상(예컨대, 3상 내지 4상) 전압으로 변환하여 모터 장치(200)의 코일(미도시)들에 각각 인가할 수 있다.
역기전력 검출부(140)는 모터 장치(200)의 역기전력을 검출할 수 있다. 모터 장치(200)가 회전할 경우, 모터 장치(200)의 회전자에 구비된 코일에 역기전력이 발생한다. 더 상세히 설명하면, 복수의 코일 중에서 상 전압이 인가되지 않은 코일에 역기전력이 발생하게 되고, 역기전력 검출부(140)는 이와 같이 모터 장치(200)의 각 코일에서 발생하는 역기전력을 검출하여 제어부(150)에 제공할 수 있다
제어부(150)는 역기전력 검출부(140)에서 제공되는 역기전력을 이용하여 구동 신호를 생성하도록 구동 신호 생성부(120)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 역기전력의 영 교차(Zero-Crossing) 시점에 상 전환을 수행하도록 구동 신호 생성부(12)를 제어할 수 있다.
모터 장치(200)는 구동 신호에 따라 회전 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 모터 장치(200)는 인버터부(13)에서 제공되는 각 상에 흐르는 전류에 의하여, 모터 장치(200)의 각 코일(고정자)에 자기장을 발생시킬 수 있다. 이러한 각 코일들에서 발생하는 자기장에 의해 모 장치(20)에 구비된 회전자(미도시)가 회전할 수 있다.
그러나, 도 1에 도시된 모터 구동 제어 장치의 경우, 초기 구동 시 과도한 구동전류가 발생할 수 있다.
Figure pat00001
상술한 수학식 1은 모터의 전류에 대한 수식으로서, resistance는 저항 성분을, BEMF는 역기전력(Back-ElectroMotive Force)를 의미한다.
여기에서, 역기전력의 레벨은 모터의 회전수에 비례하게 되므로, 모터 장치(200)의 초기 구동의 경우 역기전력은 작은 값이 되게 된다.
따라서, 전압 Vdc와 저항 resistance이 일정한 경우, 초기 구동 시의 역기전력이 작아지므로, 초기 구동 시의 구동전류 I는 최대값에 접근하게 된다. 즉, 모터 장치(200)의 초기 구동 시에는 과도한 구동전류가 발생하게 된다.
본 발명은 저항값 resistance를 가변적으로 변경함으로써, 초기 구동전류 I의 과도한 발생을 방지하고 안정된 모터 구동을 제공할 수 있다. 즉, 전압 Vdc가 일정한 경우, 초기 구동에 따른 역기전력 BEMF의 레벨이 작은 경우 그에 따라 저항값 resistance를 증가시킴으로써 전체 구동전류 I의 값이 과도하게 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는, 이러한 본 발명에 대하여, 도 2 내지 도 7을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 다만, 후술할 본 발명의 다양한 실시예들에 대한 설명 중에서, 도 1을 참조하여 상술한 내용과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다. 그러나, 당업자는 상술한 설명으로부터 본 발명의 구체적인 내용을 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 모터 구동 제어 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 모터 구동 제어 장치(100)는, 전원 공급부(110), 구동신호 생성부(120), 인버터부(130), 역기전력 검출부(140), 제어부(150) 및 구동전류 변경부(160)를 포함할 수 있다.
전원 공급부(110)는 모터 구동 제어 장치(100)의 각 구성요소에 전원을 공급할 수 있다.
구동신호 생성부(120)는 인버터부(130)에 구동 신호를 제공할 수 있다. 일 실시예로, 구동 신호는 펄스 폭 변조 신호(PWM, Pulse Width Modulation) 일 수 있다.
인버터부(130)는 모터 장치(200)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 인버터부(13)는 구동 신호에 따라 구동 전압을 복수 상(예컨대, 3상 내지 4상) 전압으로 변환하여 모터 장치(200)의 코일(미도시)들에 각각 인가할 수 있다.
인버터부(130)가 모터 장치(200)에 구동 전압을 제공함에 따라, 인버터부(130)는 구동전류를 가질 수 있다. 이러한 구동전류는 구동전류 변경부(160)에 제공될 수 있다.
역기전력 검출부(140)는 모터 장치(200)의 역기전력을 검출할 수 있다.
역기전력 검출부(140)는 검출한 역기전력을 구동전류 변경부(160)에 제공할 수 있고, 구동전류 변경부(160)는 이러한 역기전력을 반영하여 저항값을 결정할 수 있다.
또한, 역기전력 검출부(140)는 검출한 역기전력을 제어부(150)에 제공할 수 있으며, 제어부(150)는 이러한 역기전력을 이용하여 모터 장치(200)의 상 전환 시점을 결정할 수 있다.
제어부(150)는 역기전력을 이용하여 모터 장치(200)의 상 전환 시점을 결정하고, 이를 반영하여 구동 신호를 생성하도록 구동 신호 생성부(120)를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(150)는 구동전류 변경부(160)에 의하여 보정된 구동전류를 더 반영하여 모터 장치(200)의 구동을 제어할 수 있다. 더 상세히 설명하면, 구동전류 변경부(160)에 의하여 저항값이 반영된 구동전류에 따라, 인버터부(130)에 제공되는 구동 신호의 듀티를 조절하도록 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(150)는 초기 구동 전류가 과도하다고 판단되면, 구동 신호의 듀티를 감소하도록 제어할 수 있다.
구동전류 변경부(160)는 역기전력의 레벨에 따라 저항값을 가변적으로 변경함으로써, 초기 구동전류의 과도한 발생을 방지할 수 있다. 즉, 수학식 1을 참조하여 상술한 바와 같이, 구동전류 변경부(160)는 역기전력의 레벨을 반영하여 가변 저항의 저항값을 결정하고, 그러한 저항 성분을 구동전류에 반영할 수 있다. 이러한 구동전류 변경부(160)에 대해서는, 도 3을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명한다.
모터 장치(200)는 구동 신호에 따라 회전 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 모터 장치(200)는 인버터부(13)에서 제공되는 각 상에 흐르는 전류에 의하여, 모터 장치(200)의 각 코일(고정자)에 자기장을 발생시킬 수 있다. 이러한 각 코일들에서 발생하는 자기장에 의해 모 장치(20)에 구비된 회전자(미도시)가 회전할 수 있다.
도 3은 도 2의 구동전류 변경부의 일 실시예를 설명하기 위한 부분 구성도이다.
도 3을 참조하면, 구동전류 변경부(160)는 역기전력 및 구동전류를 입력받고, 구동전류에 소정의 저항 성분을 부가하여 가변된 전류(구동 전류)를 출력할 수 있다.
더 상세히 설명하면, 구동전류 변경부(160)는 변경 제어기(161) 및 가변 저항기(162)를 포함할 수 있다.
변경 제어기(161)는 역기전력을 입력받아, 구동 전류에 반영할 저항값을 결정할 수 있다. 즉, 변경 제어기(161)는 역기전력 검출부(140)로부터 역기전력을 입력받고, 역기전력의 레벨에 반비례하도록 저항값을 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 변경 제어기(161)는 역기전력의 레벨 범위에 대응되는 저항값에 대한 정보를 이용하여 저항값을 결정할 수 있다. 즉, 변경 제어기(161)는 역기전력의 레벨 범위에 따라 기 결정된 복수의 차등적인 저항값에 대한 정보를 기 저장하고 있고, 역기전력 검출부(140)로부터 입력된 역기전력의 레벨 범위에 해당하는 저항값을 결정할 수 있다.
변경 제어기(161)는 결정된 저항값을 반영하여 저항 제어 신호를 생성하고 이를 가변 저항기(162)에 제공하여 저항값을 변경하도록 제어할 수 있다.
가변 저항기(162)는 가변 저항을 내포하고 있고, 변경 제어기(161)로부터 제공된 저항 제어 신호에 따라 자신의 가변 저항의 저항값을 변경할 수 있다. 가변 저항기(162)는 변경된 저항값을 구동 전류에 반영할 수 있다.
일 실시예에서, 가변 저항기(162)는 복수의 직렬 연결된 저항을 이용하여 저항값을 가변할 수 있다. 더 상세히 설명하면, 가변 저항기(162)는 복수의 직렬 연결된 저항을 포함할 수 있고, 변경 제어기(161)의 제어 신호에 따라 복수의 직렬 연결된 저항 중 적어도 일부를 스위칭하여, 가변 저항이 상기 저항값을 가지도록 동작할 수 있다.
이하에서는, 구동전류 변경부(160)의 일 실시예에 따른 회로 구성도를 이용하여 모터 구동 제어 장치(100)에 대하여 더 상세히 설명한다.
도 4는 구동전류 변경부(160)를 포함하는 모터 구동 제어 장치(100)의 일 실시예를 도시하는 부분 회로도이다.
도 4에 도시된 구동전류 변경부(160)는 레더 저항 구조를 이용한 실시예에 관한 것이나, 이는 일 예에 불과한 것이다. 따라서, 구동전류 변경부(160)는 레더 저항 구조가 아닌 다른 가변적인 저항값을 가질 수 있는 가변 저항 구조를 이용하여 구성될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 구동전류 변경부(160)는 변경 제어기(161) 및 가변 저항기(162)를 포함할 수 있다.
구동전류 변경부(160)는 모터 장치의 초기 구동 시에 복수의 저항 중 적어도 일부를 개폐하여 구동 전류에, 역기전력에 따라 결정된 저항값을 반영할 수 있다.
구동전류 변경부(160)는 레더 저항 구조를 포함할 수 있다. 더 상세히 설명하면, 구동전류 변경부(160)는 레더 저항 구조를 가진 가변 저항기(162)를 포함할 수 있다. 가변 저항기(162)는 복수의 직렬 연결된 저항을 포함하고, 이러한 복수의 직렬 연결된 저항 각각에 병렬로 연결된 복수의 스위치를 포함하여 레더 구조를 구성할 수 있다.
가변 저항기(162)는 변경 제어기(161)로부터 저항 제어 신호를 제공받아 레더 저항의 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
변경 제어기(161)는 역기전력을 이용하여 저항 제어 신호를 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 모터 장치(200)의 초기 구동 시에는 역기전력의 레벨이 작으므로, 역기전력이 초기 구동에 해당하는 값이면, 가변 저항기(162)의 전체 저항값이 최대가 되도록 저항 제어 신호를 생성할 수 있다.
도시된 예를 참조하여 더 상세히 설명하면, 변경 제어기(161)는 비교기를 이용하여 상 전압과 참조 전압의 크기를 비교할 수 있다. 도시된 바와 같이, 비교기는 레더 저항의 개수에 상응할 수 있다. 또한, 복수의 비교기들의 참조 전압은 단계적으로 다르게 설정되어 있음을 알 수 있다. OR 게이트는 역기전력 신호를 입력받을 수 있고, 여기서 역기전력 신호는 ON 또는 OFF값 중 어느 하나로 표시될 수 있다. 즉, 역기전력이 충분히 커서 더 이상 초기 구동이 아니라고 판단되는 경우, 역기전력 신호는 ON 값으로 입력될 수 있고, 이러한 경우 모든 OR 게이트는 1을 출력할 수 있다. 따라서, 변경 제어기(161)는 (1,1,1,1,1,1)을 가변 저항기(162)에 제공할 수 있고, 가변 저항기(162)는 그에 따라 모든 스위치를 ON 상태로 스위칭하여 저항값을 0으로 설정할 수 있다.
변경 제어기(161)는 역기전력이 점점 커짐에 따라, 가변 저항기(162)의 전체 저항값이 점점 작아지도록 제어할 수 있다. 도시된 예에서, 변경 제어기(161)는 6개(A 내지 F)의 병렬 소자를 이용하여 저항 제어 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 저항 제어 신호는 6개 신호의 집합으로 표현될 수 있으며, 이러한 저항 제어 신호는 가변 저항기(162)의 직렬 연결된 레더 저항 각각에 제공되어 저항값을 결정하는데 적용될 수 있다.
예를 들어, 최초 구동시에 A 내지 F에 포함된 모든 저항값을 적용하고자 하면, 변경 제어기(161)는 (0,0,0,0,0,0)의 신호를 가변 저항기(162)에 제공할 수 있고, 가변 저항기(162)는 모든 스위치의 값이 0이므로 스위치를 OFF 상태로 스위칭할 수 있다. 그 결과, 가변 저항기(162)에 포함된 6개의 저항이 직렬로 연결되어, 가변 저항기(162)의 저항값은 최대값이 될 수 있다.
변경 제어기(161)는 역기전력의 범위에 따른 가변 저항값을 기 구비할 수 있으므로, 모터 장치(200)의 구동에 따라 역기전력이 증가하면, 그에 해당하는 가변 저항값을 가지도록 저항 제어 신호를 재생성하여 가변 저항기(162)에 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 모터 구동 제어 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는, 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 모터 구동 제어 방법의 일 실시예를 설명한다. 본 발명에 따른 모터 구동 제어 방법의 일 실시예는 도 2 내지 도 4를 참조하여 상술한 모터 구동 제어 장치(100)에서 수행되므로, 상술한 설명과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다.
도 5를 참조하면, 모터 구동 제어 장치(100)는 모터 장치(200)의 초기 구동에 의하여 발생하는 역기전력을 검출할 수 있다(S510). 여기에서, 초기 구동은 정지 상태에서 구동 신호가 주어진 후 일정 시간 내의 구동이 될 수 있다.
모터 구동 제어 장치(100)는 검출된 역기전력의 레벨을 기 설정된 값과 비교하고(S520), 기 설정된 값 이하이면 역기전력의 레벨에 반비례하는 저항값을 결정할 수 있다. 즉, 수학식 1을 참조하여 상술한 바와 같이, 역기전력이 작을수록 구동 전류의 값이 커지므로, 구동 전류의 값을 일정하게 유지하기 위하여 저항값을 증가시킬 수 있다.
모터 구동 제어 장치(100)는 결정된 저항값을 모터 장치(200)의 구동 전류에 반영하여, 초기 구동 시의 상기 구동 전류의 증가를 제한할 수 있다(S530).
일 실시예에서, 모터 구동 제어 장치(100)는 역기전력의 레벨 범위와 저항값에 대한 정보를 기 저장하고, 이를 이용하여 저항값을 결정할 수 있다. 여기에서, 역기전력의 레벨은 범위로 구분되나, 저항값은 일정한 값으로 구분될 수 있다. 이는, 도 4에서 상술한 예와 같이, 가변 저항이 레더 저항 구조로 구성된 예에서도 용이하게 적용하기 위함이다.
일 실시예에서, 모터 구동 제어 장치(100)는 저항값이 결정되면, 결정된 저항값에 상응하도록 저항 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기에서, 저항 제어 신호는 복수의 직렬 연결된 저항 중 적어도 일부를 스위칭할 수 있도록, 레더 저항 구조의 각 스위치에 대한 스위칭 신호로서 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 모터 구동 제어 장치(100)는 저항 제어 신호에 따라 레더 저항을 스위칭 동작함으로써, 구동 전류에 저항성분을 반영시킬 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 구동전류의 변화를 도시하는 참고 그래프이다.
도 6에서, 점선은 종래 기술에 따른 모터 장치의 구동 전류를, 실선은 본 발명에 따른 모터 장치의 구동 전류를 의미한다.
도시된 바와 같이, 모터의 최초 구동 시, 본 발명의 구동 전류가 종래의 구동 전류보다 명백하게 작게 형성됨을 알 수 있다.
이러한, 구동 전류는 모터 장치의 구동 동작이 지속됨에 따라 일정한 값으로 수렴하는 점에서는 본 발명과 종래 발명이 같은 성격을 가지나, 초기 구동 과정에 있어서 본 발명이 더욱 효과적임을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 경우, 구동 동작의 지속된 값과 유사한 범위 내에서 초기 구동 전류가 형성됨을 알 수 있다.
이러한 특징에 의하여, 본 발명은 모터의 구동을 보다 안정적으로 동작 시킬 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100 : 모터 구동 제어 장치
110 : 전원부
120 : 구동신호 생성부
130 : 인버터부
140 : 센서부
141 : 센싱 저항
150 : 제어부
151 :전류 비교기
152 : 전류 제한 제어기
160 : 역기전력 검출부
170 : 구동전류 변경부
171 : 변경 제어기
172 : 가변 저항기
200 : 모터

Claims (15)

  1. 구동 제어 신호에 따라 모터 장치에 구동전류를 인가하는 인버터부;
    상기 모터 장치의 구동에 의하여 발생하는 역기전력을 검출하는 역기전력 검출부;
    상기 역기전력의 레벨을 반영하여 저항값을 결정하고, 상기 구동전류에 상기 저항값을 반영하는 구동전류 변경부; 및
    상기 저항값이 반영된 구동전류 및 상기 역기전력을 이용하여 상기 구동 제어 신호를 변경하도록 제어하는 제어부; 를 포함하는 모터 구동 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동전류 변경부는
    복수의 직렬 연결된 저항을 포함하고, 상기 복수의 저항 중 적어도 일부를 개폐하여 상기 저항값을 반영하는 모터 구동 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 구동전류 변경부는
    상기 역기전력 검출부로부터 상기 역기전력을 입력받고, 상기 역기전력의 레벨에 반비례하도록 상기 저항값을 결정하는 변경 제어기; 를 포함하는 모터 구동 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 구동전류 변경부는
    역기전력의 레벨 범위에 따라 기 결정된 복수의 차등적인 상기 저항값에 대한 정보를 기 저장하고, 이를 이용하여 상기 역기전력 검출부로부터 입력된 상기 역기전력의 레벨 범위에 해당하는 저항값을 결정하는 모터 구동 제어 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 구동전류 변경부는
    상기 복수의 직렬 연결된 저항을 포함하고, 상기 변경 제어기의 제어 신호에 따라 상기 복수의 직렬 연결된 저항 중 적어도 일부를 스위칭하여 상기 저항값을 가지도록 동작하는 가변 저항기; 를 더 포함하는 모터 구동 제어 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 복수의 직렬 연결된 저항은
    상기 복수의 직렬 연결된 저항 각각에 병렬로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 레더 구조로 구성되는 모터 구동 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 저항값이 반영된 구동전류에 따라 상기 인버터부에 제공되는 구동 신호의 듀티를 조절하는 모터 구동 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 저항값이 반영된 구동전류에 따라 상기 인버터부에 제공되는 구동 신호의 듀티를 조절하는 모터 구동 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 역기전력을 이용하여 상기 모터 장치의 상 전환 시점을 결정하고, 이를 이용하여 상기 구동 제어 신호를 생성하도록 제어하는 모터 구동 제어 장치.
  10. 복수의 코일을 포함하는 모터 장치; 및
    상기 복수의 코일에 제공되는 전류를 제어하여 상기 모터 장치의 구동을 제어할 수 있는 모터 구동 장치;를 포함하고,
    상기 모터 구동 장치는
    구동 제어 신호에 따라 모터 장치에 구동전류를 인가하는 인버터부,
    상기 모터 장치의 구동에 의하여 발생하는 역기전력을 검출하는 역기전력 검출부,
    상기 역기전력의 레벨을 반영하여 저항값을 결정하고, 상기 구동전류에 상기 저항값을 반영하는 구동전류 변경부 및
    상기 저항값이 반영된 구동전류 및 상기 역기전력을 이용하여 상기 구동 제어 신호를 변경하도록 제어하는 제어부를 포함하는 모터.
  11. 모터 장치의 구동을 제어하는 모터 구동 제어 장치에서 수행되는 모터 구동 제어 방법에 있어서,
    상기 모터 장치의 초기 구동에 의하여 발생하는 역기전력을 검출하는 단계;
    상기 역기전력의 레벨을 기 설정된 값과 비교하고, 상기 역기전력이 기 설정된 값 이하이면 상기 역기전력의 레벨에 반비례하는 저항값을 결정하는 단계; 및
    상기 저항값을 상기 모터 장치의 구동전류에 반영하여, 초기 구동 시의 상기 구동전류의 증가를 제한하는 단계; 를 포함하는 모터 구동 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 저항값을 결정하는 단계는
    역기전력의 레벨 범위에 따라 기 설정된 상기 저항값에 대한 정보를 저장하는 단계; 를 포함하는 모터 구동 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 모터 구동 제어 장치는
    상기 복수의 직렬 연결된 저항 각각에, 병렬로 연결된 복수의 스위치를 포함하는 레더 구조의 가변 저항을 포함하는 모터 구동 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 저항값을 결정하는 단계는
    상기 저항값에 상응하도록 상기 복수의 직렬 연결된 저항 중 적어도 일부를 스위칭하기 위한 저항 제어 신호를 생성하는 단계; 를 포함하는 모터 구동 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 구동전류의 증가를 제한하는 단계는
    상기 저항 제어 신호에 따라 상기 레더 구조의 가변 저항 중 적어도 일부를 스위칭 동작하여, 상기 구동전류에 상기 저항값을 반영하는 단계; 를 포함하는 모터 구동 제어 방법.
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