KR20160050373A - 온도 센서 시스템 및 그를 구비한 모터 장치 - Google Patents

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KR20160050373A
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팽용석
박귀열
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현대위아 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센서 시스템 및 그를 구비한 모터 장치에 관한 것이다.
일례로, 서미스터; 제 1 전압이 입력되는 제 1 단자와 연결되고, 제 1 저항값을 갖는 제 1 저항; 제 2 전압이 입력되는 제 2 단자와 연결되고, 제 2 저항값을 갖는 제 2 저항; 상기 제 1 저항과 상기 서미스터 사이에 연결된 제 1 스위치; 상기 제 2 저항과 상기 서미스터 사이에 연결된 제 2 스위치; 상기 서미스터의 전압을 측정하고, 상기 서미스터의 전압, 상기 제 1 저항값 또는 상기 제 2 저항값, 및 상기 제 1 전압 또는 상기 제 2 전압을 이용하여 상기 서미스터의 저항값을 연산하고, 기저장된 상기 서미스터의 저항-온도 데이터로부터 상기 서미스터의 저항값에 해당하는 상기 서미스터의 온도를 추정하는 연산부; 및 상기 서미스터의 온도에 따라 상기 제 1 스위치 또는 상기 제 2 스위치를 택일적으로 동작시키고, 선택된 스위치와 연결되는 저항의 저항값과 단자의 전압으로 상기 연산부가 상기 서미스터의 온도를 추정하도록 제어하는 제어부를 포함하는 온도 센서 시스템을 개시한다.

Description

온도 센서 시스템 및 그를 구비한 모터 장치{SYSTEM FOR SENSING TEMPERATURE AND DEVICE MOTOR DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명은 온도 센서 시스템 및 그를 구비한 모터 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 온도 센서는 제품의 동작 및 비동작 시 온도를 측정하거나 측정된 온도 데이터를 통한 제품의 제어를 목적으로 제품의 내부 또는 외부에 설치된다.
이러한 온도 센서는 주로 차량용 또는 산업용 모터에서 사용되며, 일반적으로 온도에 따라 저항 값이 달리지는 원리를 이용하는 비교적 저렴한 소재로 구성된다.
그러나, 상기 온도 센서를 구성하는 소재의 특성에 따라서 온도-저항 값이 선형적인 구간에 비해 비선형적인 구간이 상대적으로 길며, 그 값의 차이 또한 매우 크다. 이러한 온도 센서의 소재의 특성으로 인해 온도 센서의 사용 범위가 한정적이기 때문에, 실질적으로 사용할 수 있는 소재의 특성 범위가 작고, 온도 변화의 폭이 큰 제품에서의 측정 정확도는 낮을 수 밖에 없다.
이러한 경우 온도 센서를 다수 개로 구성하거나 측정 범위를 한정함으로써 온도 측정에 대한 정밀도를 높일 수 있으나, 그에 따른 비용 증가 또는 차량용 모터 등에서는 기구적인 공간 제약을 받는다.
본 발명은, 온도변화에 따른 입력전압을 변경함으로써 온도측정의 정밀도가 향상되며, 저가의 소형 온도 센서 시스템 및 그를 구비한 모터 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센서 시스템은, 서미스터; 제 1 전압이 입력되는 제 1 단자와 연결되고, 제 1 저항값을 갖는 제 1 저항; 제 2 전압이 입력되는 제 2 단자와 연결되고, 제 2 저항값을 갖는 제 2 저항; 상기 제 1 저항과 상기 서미스터 사이에 연결된 제 1 스위치; 상기 제 2 저항과 상기 서미스터 사이에 연결된 제 2 스위치; 상기 서미스터의 전압을 측정하고, 상기 서미스터의 전압, 상기 제 1 저항값 또는 상기 제 2 저항값, 및 상기 제 1 전압 또는 상기 제 2 전압을 이용하여 상기 서미스터의 저항값을 연산하고, 기저장된 상기 서미스터의 저항-온도 데이터로부터 상기 서미스터의 저항값에 해당하는 상기 서미스터의 온도를 추정하는 연산부; 및 상기 서미스터의 온도에 따라 상기 제 1 스위치 또는 상기 제 2 스위치를 택일적으로 동작시키고, 선택된 스위치와 연결되는 저항의 저항값과 단자의 전압으로 상기 연산부가 상기 서미스터의 온도를 추정하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제 1 전압은 상기 제 2 전압보다 높으며, 상기 제 1 저항값은 상기 제 2 저항값보다 클 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 서미스터의 온도가 기준온도보다 낮을 경우 상기 제 1 스위치를 턴온시키고, 상기 연산부가 상기 제 1 저항값과 상기 제 1 전압을 이용하여 상기 서미스터의 저항값을 연산하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 연산부는 RT = (VT/VIN_1-VT)×R1의 수식에 따라 상기 서미스터의 저항값을 연산하고, 상기 RT는 상기 서미스터의 저항값이고, 상기 VT는 상기 서미스터의 전압값이고, 상기 VIN_1은 상기 제 1 전압이며, 상기 R1은 상기 제 1 저항값일 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 서미스터의 온도가 상기 기준온도보다 높을 경우 상기 제 2 스위치를 턴온시키고, 상기 연산부가 상기 제 2 저항값과 상기 제 2 전압을 이용하여 상기 서미스터의 저항값을 연산하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 연산부는 RT = (VT/VIN_2-VT)×R2의 수식에 따라 상기 서미스터의 저항값을 연산하고, 상기 RT는 상기 서미스터의 저항값이고, 상기 VT는 상기 서미스터의 전압값이고, 상기 VIN_2은 상기 제 2 전압이며, 상기 R2은 상기 제 2 저항값일 수 있다.
또한, 상기 연산부는 추정된 상기 서미스터의 온도 값을 상기 제어부로 피드백할 수 있다.
또한, 상기 서미스터는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 타입일 수 있다.
또한, 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치는 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 장치는, 모터; 상기 모터의 온도를 센싱하기 위한 서미스터; 제 1 전압이 입력되는 제 1 단자와 연결되고, 제 1 저항값을 갖는 제 1 저항; 제 2 전압이 입력되는 제 2 단자와 연결되고, 제 2 저항값을 갖는 제 2 저항; 상기 제 1 저항과 상기 서미스터 사이에 연결된 제 1 스위치; 상기 제 2 저항과 상기 서미스터 사이에 연결된 제 2 스위치; 상기 서미스터의 전압을 측정하고, 상기 서미스터의 전압, 상기 제 1 저항값 또는 상기 제 2 저항값, 및 상기 제 1 전압 또는 상기 제 2 전압을 이용하여 상기 서미스터의 저항값을 연산하고, 기저장된 상기 서미스터의 저항-온도 데이터로부터 상기 서미스터의 저항값에 해당하는 상기 서미스터의 온도를 추정하는 연산부; 및 상기 서미스터의 온도에 따라 상기 제 1 스위치 또는 상기 제 2 스위치를 택일적으로 동작시키고, 선택된 스위치와 연결되는 저항의 저항값과 단자의 전압으로 상기 연산부가 상기 서미스터의 온도를 추정하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제 1 전압은 상기 제 2 전압보다 높으며, 상기 제 1 저항값은 상기 제 2 저항값보다 클 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 서미스터의 온도가 기준온도보다 낮을 경우 상기 제 1 스위치를 턴온시키고, 상기 연산부가 상기 제 1 저항값과 상기 제 1 전압을 이용하여 상기 서미스터의 저항값을 연산하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 연산부는 RT = (VT/VIN_1-VT)×R1의 수식에 따라 상기 서미스터의 저항값을 연산하고, 상기 RT는 상기 서미스터의 저항값이고, 상기 VT는 상기 서미스터의 전압값이고, 상기 VIN_1은 상기 제 1 전압이며, 상기 R1은 상기 제 1 저항값일 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 서미스터의 온도가 상기 기준온도보다 높을 경우 상기 제 2 스위치를 턴온시키고, 상기 연산부가 상기 제 2 저항값과 상기 제 2 전압을 이용하여 상기 서미스터의 저항값을 연산하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 연산부는 RT = (VT/VIN_2-VT)×R2의 수식에 따라 상기 서미스터의 저항값을 연산하고, 상기 RT는 상기 서미스터의 저항값이고, 상기 VT는 상기 서미스터의 전압값이고, 상기 VIN_2은 상기 제 2 전압이며, 상기 R2은 상기 제 2 저항값일 수 있다.
또한, 상기 연산부는 추정된 상기 서미스터의 온도 값을 상기 제어부로 피드백할 수 있다.
또한, 상기 서미스터는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 타입일 수 있다.
또한, 상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치는 트랜지스터를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 온도변화에 따른 입력전압을 변경함으로써 온도측정의 정밀도가 향상되며, 저가의 소형 온도 센서 시스템 및 그를 구비한 모터 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온도 센서 시스템을 구비한 모터 장치의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도 센서 시스템의 동작 알고리즘을 나타낸 흐름도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도 센서 시스템의 동작을 설명하기 위해 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 입력전압의 변동에 따른 서미스터의 온도-저항 데이터의 기울기를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 온도 센서 시스템을 구비한 모터 장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 온도 센서 시스템을 구비한 모터 장치(100)는 모터(110), 서미스터(RT), 제 1 저항(R1), 제 2 저항(R2), 제 1 스위치(TR1), 제 2 스위치(TR2), 연산부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
상기 모터(110)는 차량용 또는 산업용에서 사용되는 일반적인 모터를 포함할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 상기 모터(110)의 구체적인 구성을 한정하지 않는다. 따라서, 상기 모터(110)에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
상기 서미스터(RT)는 상기 모터(110)의 내부 또는 외부에 설치되어 상기 모터(110)의 온도 변화에 따라 저항 값이 변화하는 소재를 포함할 수 있으며, 예를 들어 비교적 가격이 저렴한 NTC(Negative Temperature Coefficient) 타입의 서미스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기 서미스터(RT)는 적어도 하나로 구성될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 상기 서미스터(RT)에 대한 도면부호와 서미스터(RT)의 저항값에 도면부호를 동일하게 사용하도록 한다.
상기 제 1 저항(R1)은 제 1 입력단자(VIN_1)와 상기 제 1 스위치(TR1) 사이에 연결될 수 있으며, 제 1 저항값을 갖는다. 상기 제 1 저항(R1)은 상기 제 1 입력단자(VIN_1)를 통해 제 1 입력전압을 입력 받을 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 상기 제 1 저항(R1)에 대한 도면부호와 상기 제 1 저항값에 대한 도면부호를 동일하게 사용하고, 상기 제 1 입력단자(VIN_1)의 도면부호와 상기 제 1 입력전압의 도면부호를 동일하게 사용하도록 한다.
상기 제 2 저항(R2)은 제 2 입력단자(VIN_2)와 상기 제 2 스위치(TR2) 사이에 연결될 수 있으며, 제 2 저항값을 갖는다. 상기 제 2 저항(R2)은 상기 제 2 입력단자(VIN_2)를 통해 제 2 입력전압을 입력 받을 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 상기 제 2 저항(R2)에 대한 도면부호와 상기 제 2 저항값에 대한 도면부호를 동일하게 사용하고, 상기 제 2 입력단자(VIN_2)의 도면부호와 상기 제 2 입력전압의 도면부호를 동일하게 사용하도록 한다.
본 발명의 실시예에에 따른 상기 제 1 및 제 2 저항값(R1, R2)은 각각 30Kohm과 0.2Kohm으로 하고, 상기 제 1 및 제 2 입력전압(VIN_1, VIN_2)을 각각 15V 및 5V로 실시할 수 있으나, 본 발명에서는 상기 제 1 및 제 2 저항값(R1, R2)과 상기 제 1 및 제 2 입력전압(VIN_1, VIN_2)의 구체적인 수치를 한정하는 것은 아니며, 상기 제 1 저항값(R1)이 상기 제 2 저항값(R2)보다 큰 것을 선택하고, 상기 제 1 입력전압(VIN_1)이 상기 제 2 입력전압(VIN_2)보다 높게 설정하는 것이 적절하다.
상기 제 1 스위치(TR1)는 상기 제 1 저항(R1)과 상기 서미스터(RT) 사이에 연결될 수 있다. 상기 제 1 스위치(TR1)는, NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 게이트 단자를 통해 상기 제어부(130)로부터 제 1 스위칭 제어신호(SWC1)를 인가 받아 스위칭 동작을 할 수 있다.
상기 제 2 스위치(TR2)는 상기 제 2 저항(R2)과 상기 서미스터(RT) 사이에 연결될 수 있다. 상기 제 2 스위치(TR2)는, NMOS 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 게이트 단자를 통해 상기 제어부(130)로부터 제 2 스위칭 제어신호(SWC2)를 인가 받아 스위칭 동작을 할 수 있다.
여기서, 상기 서미스터(RT)의 일단은 상기 제 1 및 제 2 스위치(TR1, TR2)에 공통 접속(이하 공통 접속 노드)되며, 타단은 접지될 수 있다.
상기 연산부(120)는 상기 제 1 또는 제 2 스위치(TR1, TR2)가 턴온될 경우 상기 서미스터(RT)의 전압(VT)을 측정할 수 있다. 이에 따라 상기 연산부(120)는 상기 공통 접속 노드와 연결될 수 있다.
또한, 상기 연산부(120)는 상기 서미스터(RT)의 전압값(VIN_T), 상기 제 1 또는 제 2 저항값(R1, R2), 그리고 상기 제 1 또는 제 2 전압값(VIN_1, VIN_2)을 이용하여 상기 서미스터(RT)의 저항값(RT)을 연산할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1 스위치(TR1)가 턴온될 경우 상기 제 1 저항(R1)과 상기 서미스터(RT)가 직렬로 연결되고, 상기 서미스터(RT)의 전압값(VT)은 아래와 같은 수식 1에 의해 정의될 수 있다.
VT = (RT/RT+R1)×VIN_1 (수식 1)
상기 수식 1을 상기 서미스터(RT)의 저항값(RT)으로 정리하면 아래의 수식 2와 같이 나타낼 수 있다.
RT = (VT/VIN_1-VT)×R1 (수식 2)
상기 수식 2에서 상기 서미스터(RT)의 전압값(VT)은 상기 연산부(120)에 의해 측정되고, 제 1 입력전압 값(VIN_1)과 제 1 저항값(R1)은 상기 제어부(130)가 상기 제 1 스위치(TR1)를 동작시키면서 상기 연산부(120)로 해당 동작모드를 지시함으로써 각각 알 수 있으므로, 상기 연산부(120)는 상기와 같은 데이터에 기초하여 상기 수식 2를 이용해 해당 동작모드에서의 상기 서미스터(RT)의 저항값(RT)을 연산할 수 있다. 해당 동작모드는 상기 연산부(120)에서 추정된 온도값을 상기 제어부(130)가 피드백 받아 기준 온도값과 비교한 후 상기 제 1 또는 스위치(TR1, TR2)를 선택할 지 판단할 수 있으며, 이에 대해서는 후술하는 동작 알고리즘에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
상기 연산부(120)는 메모리에 미리 저장되어 있는 서미스터 저항- 온도 데이터(이하 룩업 테이블)로부터 상기와 같이 연산된 서미스터(RT)의 저항값(RT)에 해당하는 온도를 추정하며, 추정된 온도 값은 상술한 바와 같이 상기 제어부(130)로 피드백할 수 있다.
상기 연산부(120)는, 상기 제어부(130)에 의해 상기 제 1 스위치(TR1)가 턴온될 경우에도 상기와 같은 동일한 방식으로 상기 서미스터(RT)의 저항값(RT)을 연산하고, 그에 따른 상기 서미스터(RT)의 온도를 추정할 수 있으며, 추정된 온도 값을 상기 제어부(130)로 피드백할 수 있다.
상기 제어부(130)는 상기 연산부(120)로부터 피드백된 상기 써미스터(RT)의 온도 값에 따라 상기 제 1 또는 제 2 스위치(TR1, TR2)를 택일적으로 동작시키고, 그에 따른 동작모드를 상기 연산부(120)로 알려줌으로써 상기 연산부(120)가 상기 서미스터(RT)의 온도를 추정할 수 있도록 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 온도 센서 시스템의 동작 알고리즘을 나타낸 흐름도이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도 센서 시스템의 동작을 설명하기 위해 나타낸 회로도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 입력전압의 변동에 따른 서미스터의 온도-저항 데이터의 기울기를 나타낸 그래프이다.
우선 온도 센서 시스템이 동작을 개시하면 상기 연산부(120)에서 상기 제어부(130)로 초기 측정 온도 값이 전송될 수 있다. 여기서, 초기 측정 온도 값(이하 현재 온도 값)이란 상기 연산부(120)가 종래의 일반적인 방식으로 측정한 상기 서미스터(RT)의 온도로서 본 발명의 실시예에 따라 온도 추정 과정이 반복되면서 변경될 수 있다.
이후, 상기 제어부(130)는 현재 온도 값을 기준 온도 값(Tref)과 비교한 후 제 1 또는 제 2 동작모드를 선택할 수 있다.
종래의 5V의 입력전압만을 사용한 NTC 타입의 온도 센서는 도 5에 도시된 바와 같이, 낮은 온도 범위(약 0℃ 내지 80℃)에서 서미스터 온도 변화에 따른 저항값의 차이가 크지만, 그 보다 높은 온도 범위(약 80℃ 내지 150℃)에서는 저항값의 차이가 크기 않기 때문에 서미스터의 온도차에 대한 저항값의 구별이 어려웠다.
그러나, 본 발명의 실시예에에 따른 제어부(130)는, 낮은 온도 범위(약 0℃ 내지 80℃)에서 제 1 입력전압(VIN_1) 즉 기존 5V의 입력전압보다 높은 15V의 전압을 사용하고, 그 보다 높은 온도 범위(약 80℃ 내지 150℃)에서는 제 2 입력전압(VIN_2) 즉 상기 제 1 입력전압(VIN_1)보다 낮은 5V의 전압으로 변경할 수 있도록 상기 제 1 및 제 2 스위치(TR1, TR2)의 동작을 제어함으로써, 서미스터의 온도 범위에 따른 저항의 변화율(기울기)을 상승시켜 결과적으로 서미스터의 저항 변화에 따른 온도 추정에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 상기 제어부(130)는 약 80℃를 기준 온도 값(Tref)으로 하여 현재 온도 값이 상기 기준 온도 값(Tref)보다 낮을 경우 상기 제 1 스위치(TR1)를 턴온시키고 상기 연산부(120)가 제 1 동작모드로 동작하도록 하고, 상기 기준 온도 값(Tref)보다 높을 경우 상기 제 2 스위치(TR2)를 턴온시키고 상기 연산부(120)가 제 2 동작모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부(130)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연산부(120)에서 피드백된 현재 온도 값이 75℃ 보다 작을 경우, ‘하이 전압 레벨’의 제 1 스위칭 제어신호(SWC1)로 상기 제 1 스위치(TR1)를 턴온시켜 상기 제 1 저항(R1)과 서미스터(RT)에 제 1 입력전압(VIN_1)이 인가되도록 하고, 상기 연산부(120)가 제 1 동작모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 이때, 제 2 스위치(TR2)는 오프상태가 된다.
이후, 상기 연산부(120)는 상기 제 1 동작모드로 동작함에 따라 상기 서미스터(RT)의 전압값(VT)을 측정하고, 측정된 전압값(VT)과 상기 제 1 동작모드에 따른 제 1 입력전압 값(VIN_1) 및 제 1 저항값(R1)을 이용하여, 상기 수식 2에 따른 연산을 수행하여 상기 서미스터(RT)의 저항값(RT)을 연산할 수 있다.
이후, 상기 연산부(120)는 연산된 상기 서미스터(RT)의 저항값(RT)을 이용하여 하기의 표 1과 같이 나타낸 서미스터의 온도-저항 데이터로부터 상기 서미스터(RT)의 온도 값을 추정할 수 있다.
Figure pat00001
이때, 상기 연산부(120)는, 제 1 입력전압(VIN_1)에 대한 다수의 저항 값 중에서 상기와 같이 연산된 상기 서미스터(RT)의 저항값(RT)과 동일하거나 가장 유사한 값 하나를 선택하고, 이에 해당하는 온도 값을 상기 서미스터(RT)의 온도 값으로 추정할 수 있다. 상기 표 1에서는 10℃ 단위의 데이터만 나타내었으나, 좀 더 정밀한 온도 추정을 위해서는 온도 단위가 더욱 세분화된 데이터를 구축하여 이용할 수 있다.
한편, 상기 제어부(130)는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 연산부(120)에서 피드백된 현재 온도 값이 75℃ 보다 클 경우 85℃도 큰지 재확인하여 기준 온도 값인 80℃ 보다 큰지를 더욱 정확히 확인할 수 있다. 이때, 피드백된 현재 온도 값이 80℃ 보다 클 경우 ‘하이 전압 레벨’의 제 2 스위칭 제어신호(SWC2)로 상기 제 2 스위치(TR2)를 턴온시켜 상기 제 2 저항(R2)과 서미스터(RT)에 제 2 입력전압(VIN_2)이 인가되도록 하고, 상기 연산부(120)가 제 2 동작모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 이때, 제 1 스위치(TR1)는 오프상태가 된다.
이후, 상기 연산부(120)는 상기 제 1 동작모드로 동작함에 따라 상기 서미스터(RT)의 전압값(VT)을 측정하고, 측정된 전압값(VT)과 상기 제 2 동작모드에 따른 제 2 입력전압 값(VIN_2) 및 제 2 저항값(R2)을 이용하여, 하기와 같은 수식 3에 따른 연산을 수행하여 상기 서미스터(RT)의 저항값(RT)을 연산할 수 있다.
RT = (VT/VIN_2-VT)×R2 (수식 3)
이후, 상기 연산부(120)는 연산된 상기 서미스터(RT)의 저항값(RT)을 이용하여 상기의 표 1과 같이 나타낸 서미스터의 온도-저항 데이터로부터 상기 서미스터(RT)의 온도 값을 추정할 수 있다.
이때, 상기 연산부(120)는, 제 2 입력전압(VIN_2)에 대한 다수의 저항 값 중에서 상기와 같이 연산된 상기 서미스터(RT)의 저항값(RT)과 동일하거나 가장 유사한 값 하나를 선택하고, 이에 해당하는 온도 값을 상기 서미스터(RT)의 온도 값으로 추정할 수 있다.
이후, 상기 연산부(120)는 추정된 상기 서미스터(RT)의 온도 값을 상기 제어부(130)로 피드백하고, 상기 제어부(130)는 피드백된 온도 값에 기초하여 일정 시간마다 상기와 같은 동작 알고리즘을 반복적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 추정된 서미스터의 온도 범위에 따라 서미스터에 서로 다른 입력전압이 인가되도록 함으로써, 서미스터 온도 차에 따른 저항의 편차를 증가시킨다. 이에 따라 저항 값들의 구별이 좀 더 용이해지므로, 결과적으로 서미스터의 저항 값에 따른 보다 정밀한 온도 추정이 가능해진다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 온도 센서 시스템 및 그를 구비한 모터 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 모터 장치
110: 모터
120: 연산부
130: 제어부
RT: 서미스터
R1: 제 1 저항
R2: 제 2 저항
TR1: 제 1 스위치
TR2: 제 2 스위치
VIN_1: 제 1 입력단자
VIN_2: 제 2 입력단자

Claims (18)

  1. 서미스터;
    제 1 전압이 입력되는 제 1 단자와 연결되고, 제 1 저항값을 갖는 제 1 저항;
    제 2 전압이 입력되는 제 2 단자와 연결되고, 제 2 저항값을 갖는 제 2 저항;
    상기 제 1 저항과 상기 서미스터 사이에 연결된 제 1 스위치;
    상기 제 2 저항과 상기 서미스터 사이에 연결된 제 2 스위치;
    상기 서미스터의 전압을 측정하고, 상기 서미스터의 전압, 상기 제 1 저항값 또는 상기 제 2 저항값, 및 상기 제 1 전압 또는 상기 제 2 전압을 이용하여 상기 서미스터의 저항값을 연산하고, 기저장된 상기 서미스터의 저항-온도 데이터로부터 상기 서미스터의 저항값에 해당하는 상기 서미스터의 온도를 추정하는 연산부; 및
    상기 서미스터의 온도에 따라 상기 제 1 스위치 또는 상기 제 2 스위치를 택일적으로 동작시키고, 선택된 스위치와 연결되는 저항의 저항값과 단자의 전압으로 상기 연산부가 상기 서미스터의 온도를 추정하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센서 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전압은 상기 제 2 전압보다 높으며,
    상기 제 1 저항값은 상기 제 2 저항값보다 큰 것을 특징으로 하는 온도 센서 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 서미스터의 온도가 기준온도보다 낮을 경우 상기 제 1 스위치를 턴온시키고, 상기 연산부가 상기 제 1 저항값과 상기 제 1 전압을 이용하여 상기 서미스터의 저항값을 연산하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 온도 센서 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연산부는 하기의 수식에 따라 상기 서미스터의 저항값을 연산하고,
    RT = (VT/VIN_1-VT)×R1
    상기 RT는 상기 서미스터의 저항값이고,
    상기 VT는 상기 서미스터의 전압값이고,
    상기 VIN_1은 상기 제 1 전압이며,
    상기 R1은 상기 제 1 저항값인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 온도 센서 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 서미스터의 온도가 상기 기준온도보다 높을 경우 상기 제 2 스위치를 턴온시키고, 상기 연산부가 상기 제 2 저항값과 상기 제 2 전압을 이용하여 상기 서미스터의 저항값을 연산하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 온도 센서 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 연산부는 하기의 수식에 따라 상기 서미스터의 저항값을 연산하고,
    RT = (VT/VIN_2-VT)×R2
    상기 RT는 상기 서미스터의 저항값이고,
    상기 VT는 상기 서미스터의 전압값이고,
    상기 VIN_2은 상기 제 2 전압이며,
    상기 R2은 상기 제 2 저항값인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 온도 센서 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산부는 추정된 상기 서미스터의 온도 값을 상기 제어부로 피드백하는 것을 특징으로 하는 온도 센서 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 서미스터는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 타입인 것을 특징으로 하는 온도 센서 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센서 시스템.
  10. 모터;
    상기 모터의 온도를 센싱하기 위한 서미스터;
    제 1 전압이 입력되는 제 1 단자와 연결되고, 제 1 저항값을 갖는 제 1 저항;
    제 2 전압이 입력되는 제 2 단자와 연결되고, 제 2 저항값을 갖는 제 2 저항;
    상기 제 1 저항과 상기 서미스터 사이에 연결된 제 1 스위치;
    상기 제 2 저항과 상기 서미스터 사이에 연결된 제 2 스위치;
    상기 서미스터의 전압을 측정하고, 상기 서미스터의 전압, 상기 제 1 저항값 또는 상기 제 2 저항값, 및 상기 제 1 전압 또는 상기 제 2 전압을 이용하여 상기 서미스터의 저항값을 연산하고, 기저장된 상기 서미스터의 저항-온도 데이터로부터 상기 서미스터의 저항값에 해당하는 상기 서미스터의 온도를 추정하는 연산부; 및
    상기 서미스터의 온도에 따라 상기 제 1 스위치 또는 상기 제 2 스위치를 택일적으로 동작시키고, 선택된 스위치와 연결되는 저항의 저항값과 단자의 전압으로 상기 연산부가 상기 서미스터의 온도를 추정하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전압은 상기 제 2 전압보다 높으며,
    상기 제 1 저항값은 상기 제 2 저항값보다 큰 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 서미스터의 온도가 기준온도보다 낮을 경우 상기 제 1 스위치를 턴온시키고, 상기 연산부가 상기 제 1 저항값과 상기 제 1 전압을 이용하여 상기 서미스터의 저항값을 연산하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 연산부는 하기의 수식에 따라 상기 서미스터의 저항값을 연산하고,
    RT = (VT/VIN_1-VT)×R1
    상기 RT는 상기 서미스터의 저항값이고,
    상기 VT는 상기 서미스터의 전압값이고,
    상기 VIN_1은 상기 제 1 전압이며,
    상기 R1은 상기 제 1 저항값인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 모터 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 서미스터의 온도가 상기 기준온도보다 높을 경우 상기 제 2 스위치를 턴온시키고, 상기 연산부가 상기 제 2 저항값과 상기 제 2 전압을 이용하여 상기 서미스터의 저항값을 연산하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 연산부는 하기의 수식에 따라 상기 서미스터의 저항값을 연산하고,
    RT = (VT/VIN_2-VT)×R2
    상기 RT는 상기 서미스터의 저항값이고,
    상기 VT는 상기 서미스터의 전압값이고,
    상기 VIN_2은 상기 제 2 전압이며,
    상기 R2은 상기 제 2 저항값인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 모터 장치.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 연산부는 추정된 상기 서미스터의 온도 값을 상기 제어부로 피드백하는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 서미스터는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 타입인 것을 특징으로 하는 모터 장치.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 스위치와 상기 제 2 스위치는 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210073071A (ko) * 2019-12-10 2021-06-18 주식회사 현대케피코 온도 감지 장치 및 방법
KR20210092538A (ko) * 2020-01-16 2021-07-26 엘지전자 주식회사 전력 변환 장치

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