KR20200059849A - Bldc 모터 과부하 감지 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 BLDC 모터 과부하 감지 장치를 제공한다. BLDC 모터 과부하를 감지하기 위한 장치는 상기 BLDC 모터의 전기각을 측정하는 측정부, 상기 측정부가 측정한 상기 전기각과 상기 BLDC 모터에 인가되는 전류를 통해 추정된 상기 BLDC 모터의 기계각의 차이가 기설정된 범위 내인지를 판단하는 판단부 및 상기 판단부에 의해 상기 BLDC 모터가 구속되었는지 여부에 따라 상기 BLDC 모터의 구동을 제어하는 구동 제어부를 포함한다.

Description

BLDC 모터 과부하 감지 장치 및 방법{Apparatus and method for detecting BLDC motor overload}
본 발명은 BLDC 모터의 기계각과 전기각의 차이를 측정하여 BLDC 모터의 구속 여부를 판단하는 BLDC 모터 과부하 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
BLDC 모터는 일반적인 DC 모터에서 정류자(commutator) 역할을 하는 브러시(brush)를 제거하고 DC 모터의 성질은 그대로 유지되도록 고안된 것이다. 그 구성으로는 3상 코일(U상 코일, V상 코일, W상 코일)로 이루어진 고정자 및 영구 자석으로 이루어진 회전자를 포함한다.
BLDC 모터는 3상 BLDC 모터의 고정자 측 코일의 각 상으로 전류를 흘려주고, 이 전류에 의해 코일에 자계가 발생하도록 하여 회전자를 회전시킨다. 이때, BLDC 모터는 회전자의 자계의 세기를 검출하고, 검출된 자계의 세기에 따라 코일의 각상에 흐르는 전류의 방향을 전환시키기 위한 스위칭 소자들을 순차적으로 온, 오프시킴으로써 회전자가 한쪽 방향으로 계속해서 회전하도록 한다. 일반적으로, 회전자의 위치를 측정하기 위해 회전자 위치 검출 센서 소자(홀센서, 엔코더 등)를 이용한 방법, 역기전력(BEMF) 방식 이용하는 센서리스 방식 또는 벡터 제어를 이용하는 센서리스 방식이 사용된다.
다만, 위치 검출 센서 소자가 사용되는 경우, BLDC 모터의 과부하를 감지하기 위한 장치의 원가가 상승되는 문제점이 있다. 또한, 벡터 제어를 이용하는 센서리스 방식은 BLDC 모터가 구속되는 경우에도 BLDC 모터에 전류는 계속 흐르고 있기 때문에 정확한 구속 감지가 힘든 문제점이 있다.
본 발명의 기술적 과제는 별도의 회전자 위치 검출 센서 없이 정류각을 이용하여 BLDC 모터의 구속 여부를 판단하는 BLDC 모터 과부하 감지 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예는 BLDC 모터 과부하 감지 장치를 제공한다. BLDC 모터 과부하를 감지하기 위한 장치는 상기 BLDC 모터의 전기각을 측정하는 측정부, 상기 측정부가 측정한 상기 전기각과 상기 BLDC 모터에 인가되는 전류를 통해 추정된 상기 BLDC 모터의 기계각의 차이가 기설정된 범위 내인지를 판단하는 판단부 및 상기 판단부에 의해 상기 BLDC 모터가 구속되었는지 여부에 따라 상기 BLDC 모터의 구동을 제어하는 구동 제어부를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 판단부는 상기 전기각과 상기 기계각의 차이가 상기 기설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 BLDC 모터에 에러가 발생한 것으로 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 판단부는 초기화값에 상기 에러의 발생 수를 더한 값이 기설정된 한계값을 초과하는 경우 상기 BLDC 모터가 구속되었다는 것으로 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 판단부는 상기 BLDC 모터에 에러가 발생하는 경우 에러의 발생 수를 카운팅하고, 초기화 값에 상기 에러의 발생 수를 더한 값이 기설정된 한계값 이하인 경우 상기 판단부는 상기 전기각과 상기 기계각의 차이가 상기 기설정된 범위를 벗어나는지 여부를 반복적으로 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 판단부는 상기 BLDC 모터에 에러가 발생하지 않은 경우 상기 초기화값을 기초로 기설정된 수치만큼의 에러의 발생 수를 차감한다.
일 예에 의하여, 상기 구동 제어부는 상기 판단부가 상기 BLDC 모터가 구속되었다는 것으로 판단하는 경우 상기 BLDC 모터의 속도값을 0으로 제어한다.
일 예에 의하여, 상기 기설정된 범위는 90도를 기준으로 설정되고, 상기 BLDC 모터가 정상 조건인 경우, 상기 전기각과 상기 기계각의 차이는 90도로 유지되고, 상기 BLDC 모터가 구속 조건인 경우, 상기 전기각과 상기 기계각의 차이는 상기 기설정된 범위를 벗어난다.
본 발명의 실시예에 따른 BLDC 모터 과부하 감지 방법을 제공한다. BLDC 모터 과부하를 감지하기 위한 방법에 있어서, 상기 BLDC 모터에 인가되는 전류값으로 상기 BLDC 모터의 기계각을 유추하는 단계, 상기 BLDC 모터의 전기각을 측정하는 단계, 상기 기계각과 상기 전기각의 차이가 기설정된 범위 내인지 여부를 판단하는 단계, 상기 기계각과 상기 전기각의 차이가 기설정된 범위 밖인 경우인 에러의 발생 수를 카운팅하는 단계 및 상기 에러의 발생 수를 기초로 상기 BLDC 모터가 구속되었는지를 판단하는 단계를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 에러의 발생 수를 기초로 상기 BLDC 모터가 구속되었는지를 판단하는 단계는, 상기 에러의 발생 수가 기설정된 한계값 이상인 경우 상기 BLDC 모터가 구속되었다는 것을 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 기계각과 상기 전기각의 차이가 상기 기설정된 범위 내인지 여부를 판단하는 단계는, 상기 기계각과 상기 전기각의 차이가 기설정된 범위 내인 경우 상기 BLDC 모터가 정상 조건인 것으로 판단하고, 상기 기계각과 상기 전기각의 차이가 기설정된 범위 밖인 경우 상기 BLDC 모터가 구속 조건인 것으로 판단하는 단계를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 기계각과 상기 전기각의 차이가 기설정된 범위 밖인 경우인 에러의 발생 수를 카운팅하는 단계는, 상기 BLDC 모터가 상기 정상 조건인 경우 이전 에러값에서 기설정된 수치만큼의 에러의 발생 수를 차감하고, 상기 BLDC 모터가 상기 구속 조건인 경우 이전 에러값에서 상기 기설정된 수치만큼 에러의 발생 수를 더한다.
일 예에 의하여, 상기 에러의 발생 수를 기초로 상기 BLDC 모터가 구속되었는지를 판단하는 단계는, 이전 이전 에러값에서 상기 기설정된 수치만큼 에러의 발생 수를 더하거나 차감한 현재 에러값이 기설정된 한계값 이상인지를 판단하는 것이다.
일 예에 의하여, 현재 에러값이 기설정된 한계값 이하인 경우 상기 전기각과 상기 기계각의 차이가 상기 기설정된 범위를 벗어나는지 여부를 반복적으로 측정한다.
일 예에 의하여, 상기 에러의 발생 수를 기초로 상기 BLDC 모터가 구속되었는지를 판단된 경우 상기 BLDC 모터의 속도를 0으로 제어하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 별도의 회전자 위치 검출 센서를 구비하지 않고도 BLDC 모터에 인가되는 3상 전류를 측정하여 BLDC 모터의 기계각을 유추할 수 있고 전기각의 측정을 통해 정류각을 도출할 수 있다. BLDC 모터 과부하 감지 장치는 정류각의 값을 반복적으로 측정하여 BLDC 모터에 구속이 발생되었는지를 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 센서리스 벡터 제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 BLDC 모터 과부하 감지 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 BLDC 모터의 레귤레이터 각도를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 BLDC 모터 과부하 감지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 BLDC 모터의 구속을 감지한 파형을 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 센서리스 벡터 제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 센서리스 벡터 제어 시스템(1)은 MCU(Microcontroller Unit, 100), 인버터부(150) 및 BLDC 모터(200)를 포함할 수 있다. 센서리스 벡터 제어 시스템(1)은 홀센서와 같은 회전자 위치 검출 센서를 구비하지 않고도 BLDC 모터(200)의 구속 여부를 감지하기 위한 것이다. 벡터 제어란 고정자(stator)에 인가되는 전류를 토크분 전류(iq)와 자속분 전류(id)로 나누어 제어하는 방식으로 전류 제어로 속도 및 토크를 제어하는 방식이다. 센서리스 벡터 제어 시스템(1)은 속도 제어 검출 센서가 없어 BLDC(200)모터의 실제 속도를 피드백 받을 수가 없으므로 BLDC 모터(200)의 상전류값(Phase Current)으로 속도를 추정하는 연산 작업을 통하여 실제 속도와 근사한 값을 추정하고, 근사한 값을 보상하여 속도 및 토크의 제어를 수행할 수 있다.
MCU(100)는 BLDC 모터(200)에 인가되는 전류를 제어하여 BLDC 모터(200)의 속도 및 토크를 직접적으로 제어하는 역할을 할 수 있다.
속도 제어기(10)는 토크분 전류(iq*)의 속도를 제어할 수 있다. 벡터 제어에서 자속분 전류(id*)는 일정하게 제어되므로 속도 제어기(100)는 토크분 전류(iq*)만을 제어할 수 있다.
고정자(stator)의 각도와 회전자(rotor)의 위치를 추정하기 위해 BLDC 모터(200)의 역기전력이 활용되고, 역기전력은 제1 벡터연산기(20)에서 연산될 수 있다. 제1 벡터연산기(20)는 인버터부(150)에서 BLDC 모터(200)로 인가되는 전류를 통해 자속각을 추정할 수 있다. 또한, 제1 벡터연산기(20)는 BLDC 모터(200)로 인가되는 전류를 측정하여 BLDC 모터(200)의 기계각을 추정할 수 있다. 기계각의 추정은 회전자의 위치 추정을 의미할 수 있다. 제1 벡터연산기(20)를 통해 추정된 자속각 및 전기각에 대한 정보는 토크분 전류 제어기(30a) 및 자속분 전류 제어기(30b)로 전달될 수 있다.
제3 벡터연산기(60)는 인버터부(150)로부터 출력되는 3상 전류로부터 2개의 전류를 선택하여 좌표 변환된 전류(Iα, Iβ)를 생성할 수 있다. αβ 좌표계는, 고정축인 α와 β축을 축으로 하는 이차원 고정 좌표계이다. α 및 β축은 서로 직교하며, β축은 α 축으로부터 90˚만큼 앞선다. α 축은 u 상 권선에 대응하는 축(U 축)과 일치하는 축이다. 또한, 제3 벡터연산기(60)는 BLDC 모터(200)로 인가되는 3상 교류 전류, 추정된 자속각 등의 정보를 이용하여 좌표 변환된 전류(Iα, Iβ)를 벡터 연산하여 전류 검출값(iq, id)을 생성할 수 있다. dq 좌표계는 회전축인 d와 q축을 기준으로 하는 이차원 회전 좌표계이다. BLDC 모터(200)의 영구 자석이 만드는 자속의 회전 속도와 같은 속도로 회전하는 회전 좌표계에서 영구 자석이 만드는 자속의 방향에 따른 축이 d축이며, d축에서 90˚위상이 앞선 축이 q축이다.
토크분 전류 제어기(30a)는 토크분 전류(iq*)에 제3 벡터연산기(20)에 의해 산출된 전류 검출값(iq)을 뺀 새로운 토크분 전류를 출력할 수 있다. 자속분 전류 제어기(30b)는 자속분 전류(id*)에 제1 벡터연산기(20)에 의해 산출된 전류 검출값(id)을 뺀 새로운 자속분 전류를 출력할 수 있다.
제2 벡터연산기(40)는 토크분 전류 제어기(30a) 및 자속분 전류 제어기(30b)로부터 전달된 새로운 토크분 전류, 새로운 자속분 전류와 제1 벡터연산기(20)에 의해 도출된 속도 추정값 등을 기초로 d축의 전압 및 q축의 전압을 도출할 수 있다. 제2 벡터연산기(40)는 d축의 전압, q축의 전압, 추정된 자속각을 기초로 3상 교류 전압을 출력할 수 있다.
PWM(50)은 제2 벡터연산기(40)에 의해 전달된 3상 교류 전압에 기초하여 공간 벡터 펄스 폭 변조(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)을 수행하여 인버터부(300)를 구성하는 스위칭 소자들(미도시)의 온/오프를 제어하기 위한 게이팅 신호를 출력할 수 있다.
인버터부(150)는 직류 전원(미도시)으로부터 공급되는 직류 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 BLDC 모터(200)로 공급할 수 있다. 예를 들어, 직류 전원(미도시)은 자동차의 12V 또는 24V 배터리일 수 있다. 인버터부(150)에 의해 모터(250)에 공급되는 3상 교류 전압은 u 상, v 상 및 w 상 전기자 권선에 인가 전압을 나타내는 u 상, v 상 및 w 상 전압으로 구성된다.
BLDC 모터(200)는 회전자 및 고정자로 구성될 수 있다. 회전자는 영구자석, 고정자는 코일(전자석)로 구성될 수 있다. BLDC 모터(200)는 인버터부(150)에서 전달되는 3상 전압에 따라 소정의 각속도로 회전자를 회전시킨다. 회전자의 각속도(ω는 회전자에 연결된 인코더(미도시)에 의해 측정되고, 회전자의 각속도(ω는 제1 벡터연산기(20)로 전달될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 BLDC 모터 과부하 감지 장치를 나타내는 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 BLDC 모터의 레귤레이터 각도를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, BLDC 모터 과부하 감지 장치(2)는 측정부(110), 판단부(130) 및 구동 제어부(150)를 포함하는 MCU(100) 및 MCU(100)에 의해 제어되는 BLDC 모터(200)를 포함할 수 있다. 이 때, 측정부(110), 판단부(130) 및 구동 제어부(150)는 MCU(100)의 기능별로 구성을 나눈 것으로 정의된다. BLDC 모터 과부하 감지 장치(2)는 차량의 전동식 터보차저, 전동식 슈퍼차저, 터빈 발전기용 초고속 모터 및 전기식 워터 펌프 등 다양한 모터에 적용될 수 있다.
측정부(110)는 BLDC 모터(200)의 전기각을 측정할 수 있다. 전기각은 BLDC 모터(200)에 인가되는 3상 전류의 크기 및 위상 비교를 통해 도출될 수 있다. 일 예로, 측정부(110)는 일종의 전류/전압 검출기일 수 있다. 전기각은 평상시 BLDC 모터(200)의 최대 토크를 유지하기 위해 기계각과 90도를 유지할 수 있다. 다만, 전기각은 BLDC 모터(200)가 구속되는 경우 기계각과 90도의 차이가 발생되지 않을 수 있다. 기계각은 BLDC 모터(200)에 인가되는 전류를 측정하여 회전자의 위치를 추정한 각도일 수 있다. BLDC 모터(200)의 최대 토크가 유지되기 위해서는 전기각은 기계각보다 90도 앞선 위상을 가질 수 있다. 이러한, 전기각과 기계각의 차이는 정류각(regulator angle)로 정의된다.
판단부(130)는 전기각과 기계각의 차이(정류각)가 기설정된 범위 내인지를 판단할 수 있다. 기설정된 범위는 BLDC 모터(200)의 최대 토크가 유지되기 위한 정류각을 기준으로 상한치 및 하한치를 설정한 것일 수 있다. 즉, 기설정된 범위는 90도를 기준으로 상한치 및 하한치를 설정한 것일 수 있다. 기설정된 범위는 설계자에 의해 변경될 수 있는 값일 수 있다. 판단부(130)는 전기각과 기계각의 차이가 기설정된 범위를 벗어나는 경우 BLDC 모터(200)에 에러가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 다만, 판단부(130)는 BLDC 모터(200)에 에러가 한번 발생하였다고 하여 BLDC 모터(200)가 구속(Stall)되었다고 판단하지는 않을 수 있다. 여기서, BLDC 모터(200)가 구속되었다는 것은 BLDC 모터(200)에 부하가 인가되는 것을 의미하고, 예를 들어, BLDC 모터(200)에 고장이 발생하여 최대 토크가 출력되지 않는 경우를 의미할 수 있다.
일 예로, 측정부(110)는 BLDC 모터(200)의 전기각을 반복적으로 측정하고 판단부(130)는 반복적인 측정을 통해 발생된 에러의 발생 수에 초기화값을 더한 값이 기설정된 한계값을 초과하는 경우 BLDC 모터(200)가 구속되었다고 판단할 수 있다. 초기화값은 에러가 한번도 발생되는 않은 경우의 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 초기화값은 0을 의미할 수 있다.
일 예로, BLDC 모터(200)에 발생되는 에러의 발생 수를 카운팅하여 에러의 발생 수에 초기화값을 더한 값이 기설정된 한계값 이하인 경우 측정부(110)는 전기각을 반복적으로 측정할 수 있다. 따라서, 판단부(130)는 전기각과 기계각의 차이를 반복적으로 판단하여 BLDC 모터(200)의 구속여부를 판단할 수 있다.
구동 제어부(150)는 BLDC 모터(200)의 구동을 제어할 수 있다. 구동 제어부(150)는 판단부(130)에 의해 BLDC 모터(200)가 구속되었다고 판단되는 경우 BLDC 모터(200)의 속도값이 0이 되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 별도의 회전자 위치 검출 센서를 구비하지 않고도 BLDC 모터(200)에 인가되는 3상 전류를 측정하여 BLDC 모터(200)의 기계각을 유추할 수 있고 전기각의 측정을 통해 정류각을 도출할 수 있다. BLDC 모터 과부하 감지 장치(2)는 정류각의 값을 반복적으로 측정하여 BLDC 모터(200)에 구속이 발생되었는지를 파악할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 BLDC 모터 과부하 감지 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 설명의 간략을 위해 중복되는 내용의 기재는 생략한다.
도 4를 참조하면, BLDC 모터에 구속이 발생되지 않은 상태를 기준으로 에러의 발생 수를 초기화한다. 즉, 에러의 발생 수를 0으로 세팅할 수 있다(S100).
측정부는 BLDC 모터의 전기각을 측정하여 정류각을 도출할 수 있다. 정류각은 BLDC 모터의 전기각과 기계각의 차이이고, 기계각은 BLDC 모터에 인가되는 3상 전류의 크기 및 위상 차이를 통해 추정될 수 있다(S200).
판단부는 정류각이 기설정된 범위 내의 값을 가지는지 판단할 수 있다. 기설정된 범위 내는 90도를 기준으로 설정된 상한치와 하한치 사이를 의미할 수 있다(S300).
판단부는 정류각이 기설정된 범위 내의 값을 가지는 경우, BLDC 모터에 에러가 발생되지 않은 것으로 판단할 수 있다. 정류각이 기설정된 범위 내의 값을 가지는 경우는 BLDC 모터가 정상 조건에 있다고 정의될 수 있다. 이 때, 판단부는 에러의 초기화값에 기설정된 수치를 뺀 값을 현재 에러값으로 설정할 수 있다. 만약, 이전에 판단된 에러값이 존재하는 경우, 판단부는 이전 에러값에 기설정된 수치를 뺀 값을 현재 에러값으로 설정할 수 있다. 이 때, 기설정된 수치는 설계자에 의해 변경될 수 있는 사항이다(S410).
판단부는 정류각이 기설정된 범위 밖의 값을 가지는 경우, BLDC 모터에 에러가 발생된 것으로 판단할 수 있다. 정류각이 기설정된 범위 밖의 값을 가지는 경우는 BLDC 모터가 구속 조건에 있다고 정의될 수 있다. 구속 조건은 BLDC 모터에 에러가 발생된 것을 의미하지 BLDC 모터가 구속되었다는 것을 의미하지는 않는다. 이 때, 판단부는 에러의 초기화값에 기설정된 수치를 더한 값을 현재 에러값으로 설정할 수 있다. 만약, 이전에 판단된 에러값이 존재하는 경우, 판단부는 이전 에러값에 기설정된 수치를 더한 값을 현재 에러값으로 설정할 수 있다(S430).
정류각의 값에 따라 현재 에러값은 달라질 수 있다. 판단부는 현재 에러값이 한계값을 초과하는지를 판단할 수 있다. 현재 에러값이 한계값 이하인 경우, 측정부는 정류각을 다시 측정하게 된다. 즉, 현재 에러값이 한계값 이하인 경우 판단부는 BLDC 모터에 에러가 발생하였지만 구속된 것으로 판단하지는 않을 수 있다. 또한, 현재 에러값이 한계값을 초과하기 전까지는 측정부는 정류각을 반복적으로 측정할 수 있다. 이 때, BLDC 모터의 구동은 정지되지 않을 수 있다(S500).
현재 에러값이 한계값을 초과하는 경우, 판단부는 BLDC 모터가 구속된 것으로 판단할 수 있다(S600). 판단부에 의해 BLDC 모터가 구속되었다고 판단된 경우, 구동 제어부는 BLDC 모터의 속도를 0으로 제어할 수 있다(S700).
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 BLDC 모터의 구속을 감지한 파형을 나타내는 도면이다. (a)는 BLDC 모터에 인가되는 3상 전류를 의미하고, (b)는 정류각을 의미하고, (c)는 BLDC 모터의 분당 회전 속도인 RPM을 의미하고, (d)는 BLDC 모터에 발생된 에러의 수를 의미하고, (e)는 BLDC 모터에 구속이 발생되었는지를 의미한다.
도 2 및 도 5를 참조하면, BLDC 모터(200)에 구속이 발생되면 BLDC 모터(200)에 인가되는 상전류값에 변동이 발생된다. 상전류값의 폭이 증가됨에 따라, 정류각이 변동되어 기설정된 범위를 벗어나는 정류각이 측정된다. BLDC 모터(200)에 구속이 발생되기 전에는 정류각이 90도를 유지할 수 있다. 정류각이 기설정된 범위를 벗어나는 에러의 발생 수가 한계값을 초과하는 경우, 판단부(130)는 BLDC 모터(200)에 구속이 발생되었다고 판단할 수 있다. 이에 따라, 구동 제어부(150)는 BLDC 모터(200)의 RPM의 0으로 제어할 수 있다. 선 (c), 선 (d) 및 선 (e)를 참조하면, BLDC 모터(200)의 구속이 발생되면 BLDC 모터(200)의 RPM이 감소되고, 에러의 발생 수가 한계값을 초과하는 때에 BLDC 모터(200)BLDC 모터(200)의 RPM이 0으로 제어된다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (14)

  1. BLDC 모터 과부하를 감지하기 위한 장치에 있어서,
    상기 BLDC 모터의 전기각을 측정하는 측정부;
    상기 측정부가 측정한 상기 전기각과 상기 BLDC 모터에 인가되는 전류를 통해 추정된 상기 BLDC 모터의 기계각의 차이가 기설정된 범위 내인지를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단부에 의해 상기 BLDC 모터가 구속되었는지 여부에 따라 상기 BLDC 모터의 구동을 제어하는 구동 제어부를 포함하는,
    BLDC 모터 과부하 감지 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 판단부는 상기 전기각과 상기 기계각의 차이가 상기 기설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 BLDC 모터에 에러가 발생한 것으로 판단하는,
    BLDC 모터 과부하 감지 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 판단부는 초기화값에 상기 에러의 발생 수를 더한 값이 기설정된 한계값을 초과하는 경우 상기 BLDC 모터가 구속되었다는 것으로 판단하는,
    BLDC 모터 과부하 감지 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 판단부는 상기 BLDC 모터에 에러가 발생하는 경우 에러의 발생 수를 카운팅하고,
    초기화 값에 상기 에러의 발생 수를 더한 값이 기설정된 한계값 이하인 경우 상기 판단부는 상기 전기각과 상기 기계각의 차이가 상기 기설정된 범위를 벗어나는지 여부를 반복적으로 판단하는,
    BLDC 모터 과부하 감지 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 판단부는 상기 BLDC 모터에 에러가 발생하지 않은 경우 상기 초기화값을 기초로 기설정된 수치만큼의 에러의 발생 수를 차감하는,
    BLDC 모터 과부하 감지 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 구동 제어부는 상기 판단부가 상기 BLDC 모터가 구속되었다는 것으로 판단하는 경우 상기 BLDC 모터의 속도값을 0으로 제어하는,
    BLDC 모터 과부하 감지 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 기설정된 범위는 90도를 기준으로 설정되고,
    상기 BLDC 모터가 정상 조건인 경우, 상기 전기각과 상기 기계각의 차이는 90도로 유지되고,
    상기 BLDC 모터가 구속 조건인 경우, 상기 전기각과 상기 기계각의 차이는 상기 기설정된 범위를 벗어나는,
    BLDC 모터 과부하 감지 장치.
  8. BLDC 모터 과부하를 감지하기 위한 방법에 있어서,
    상기 BLDC 모터에 인가되는 전류값으로 상기 BLDC 모터의 기계각을 유추하는 단계;
    상기 BLDC 모터의 전기각을 측정하는 단계;
    상기 기계각과 상기 전기각의 차이가 기설정된 범위 내인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 기계각과 상기 전기각의 차이가 기설정된 범위 밖인 경우인 에러의 발생 수를 카운팅하는 단계; 및
    상기 에러의 발생 수를 기초로 상기 BLDC 모터가 구속되었는지를 판단하는 단계를 포함하는,
    BLDC 모터 과부하 감지 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 에러의 발생 수를 기초로 상기 BLDC 모터가 구속되었는지를 판단하는 단계는,
    상기 에러의 발생 수가 기설정된 한계값 이상인 경우 상기 BLDC 모터가 구속되었다는 것을 판단하는,
    BLDC 모터 과부하 감지 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 기계각과 상기 전기각의 차이가 상기 기설정된 범위 내인지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 기계각과 상기 전기각의 차이가 기설정된 범위 내인 경우 상기 BLDC 모터가 정상 조건인 것으로 판단하고, 상기 기계각과 상기 전기각의 차이가 기설정된 범위 밖인 경우 상기 BLDC 모터가 구속 조건인 것으로 판단하는 단계를 포함하는,
    BLDC 모터 과부하 감지 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 기계각과 상기 전기각의 차이가 기설정된 범위 밖인 경우인 에러의 발생 수를 카운팅하는 단계는,
    상기 BLDC 모터가 상기 정상 조건인 경우 이전 에러값에서 기설정된 수치만큼의 에러의 발생 수를 차감하고,
    상기 BLDC 모터가 상기 구속 조건인 경우 상기 이전 에러값에서 상기 기설정된 수치만큼 에러의 발생 수를 더하는,
    BLDC 모터 과부하 감지 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 에러의 발생 수를 기초로 상기 BLDC 모터가 구속되었는지를 판단하는 단계는,
    상기 이전 에러값에서 상기 기설정된 수치만큼 에러의 발생 수를 더하거나 차감한 현재 에러값이 기설정된 한계값 이상인지를 판단하는 것인,
    BLDC 모터 과부하 감지 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 현재 에러값이 기설정된 한계값 이하인 경우 상기 전기각과 상기 기계각의 차이가 상기 기설정된 범위를 벗어나는지 여부를 반복적으로 측정하는,
    BLDC 모터 과부하 감지 방법.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 에러의 발생 수를 기초로 상기 BLDC 모터가 구속되었는지를 판단된 경우 상기 BLDC 모터의 속도를 0으로 제어하는 단계를 더 포함하는,
    BLDC 모터 과부하 감지 방법.
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