KR20200059857A - Apparatus and method for compensating error of current sensor for motor current detection - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엠디피에스(MDPS : Motor Driven Power Steering)에 적용되는 축방향 파워팩에 적용되는 모터 전류 감지용 전류센서의 오차를 보상할 수 있도록 하는, 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an error compensation device and method of a current sensor for detecting a motor current, and more specifically, an error of a current sensor for detecting a motor current applied to an axial power pack applied to a Motor Driven Power Steering (MDPS). It relates to an error compensation device and method of the current sensor for sensing the motor current, so that it can compensate.
일반적으로 현재 출시되고 있는 차량에는 공간 효율을 향상시킬 수 있는 축방향 파워팩(즉, 모터 축방향에 ECU(Electronic Control Unit)가 조립되는 구조)이 적용되어 양산되고 있다.In general, vehicles that are currently being released are mass-produced by applying an axial power pack (that is, a structure in which an electronic control unit (ECU) is assembled) in the motor axial direction, which can improve space efficiency.
이러한 축방향 파워팩을 적용하면서 차량의 공간 효율성을 증대시키기 위하여, ECU 내부에 모터위치센서를 적용하고(도 1의 (b) 참조), 상기 모터위치센서는 모터 샤프트 끝 부분에 장착된 1극쌍(1pole pair) 마그넷의 자기장을 검출하여 모터 위치를 센싱하고 있다. In order to increase the space efficiency of the vehicle while applying the axial power pack, a motor position sensor is applied inside the ECU (see FIG. 1 (b)), and the motor position sensor is a one-pole pair mounted at the end of the motor shaft ( 1pole pair) The magnetic field of the magnet is detected to sense the motor position.
그런데 상기 모터 위치 센싱을 위한 축방향 파워팩 구조에서 상기 모터 샤프트 끝 부분에 장착된 마그넷은 주변에 위치되어 있는 전류센서(도 1 참조)에 자기장에 의한 영향을 미치게 함으로써, 전류센서에 오차를 발생시키는 문제점이 있다. By the way, in the axial power pack structure for sensing the motor position, the magnet mounted on the end of the motor shaft affects the current sensor (see FIG. 1) located nearby to generate an error in the current sensor. There is a problem.
여기서 상기 전류센서는 MDPS 모터의 3상 전류를 제어하기 위해서, 3상에 흐르는 전류를 정확하게 측정하기 위한 센서로서, MDPS의 성능에 중요한 요소이다. 그런데 상기 전류센서는 일종의 홀 센서로서, 상기 마그넷이 회전하는 1바퀴마다 일정한 자기장의 영향을 받아 오프셋이 함께 변동하게 되는 문제점이 있다.Here, the current sensor is a sensor for accurately measuring the current flowing through the three phases in order to control the three-phase current of the MDPS motor, and is an important factor in the performance of the MDPS. However, the current sensor is a hall sensor, and there is a problem in that the offset fluctuates under the influence of a constant magnetic field for each rotation of the magnet.
도 1은 종래의 일반적인 MDPS의 축방향 파워팩의 내부 구조와 그 내부의 전류센서에 발생하는 문제점을 설명하기 위하여 보인 예시도로서, 도 1의 (a)는 MDPS의 축방향 파워팩의 내부 형상을 개략적으로 보인 예시도이고, 도 1의 (b)는 MDPS의 축방향 파워팩의 단면 형상을 개략적으로 보인 예시도이며, 도 1의 (c)는 차폐메탈 내부에 형성되어 있는 마그넷의 회전에 따라 발생하는 자기장에 영향을 받는 전류센서의 오차를 설명하기 위하여 보인 예시도이다.1 is an exemplary view shown to explain the internal structure of a conventional MDPS axial power pack and a problem occurring in the current sensor therein, FIG. 1 (a) schematically illustrates the internal shape of the axial power pack of the MDPS 1 (b) is an exemplary view schematically showing a cross-sectional shape of an axial power pack of MDPS, and FIG. 1 (c) is generated by rotation of a magnet formed inside a shielding metal. This is an example diagram to explain the error of the current sensor affected by the magnetic field.
도 1의 (b)를 참조하면, ECU 내부에 모터위치를 센싱하기 위한 모터위치센서 아래의 차폐메탈 내부에 마그넷이 형성되어 있으며, 상기 차폐메탈의 주변(사방)에 홀 효과를 이용하는 전류센서가 형성되어 있다. Referring to (b) of FIG. 1, a magnet is formed inside a shielding metal under a motor position sensor for sensing a motor position in the ECU, and a current sensor using a Hall effect around the shielding metal (everywhere) Is formed.
이때 상기 마그넷에 의해 발생하는 자기장은 주변(사방)에 형성된 전류센서에 영향을 미쳐 전류 측정에 대한 오차를 발생시킨다. At this time, the magnetic field generated by the magnet affects the current sensor formed in the surroundings (everywhere), thereby generating an error in current measurement.
따라서 종래에는 상기와 같이 마그넷의 자기장이 주변의 전류센서에 미치는 영향을 방지하기 위하여, 상기 마그넷 주변에 전도성이 있는 메탈 소재를 이용하여 자기장을 차폐시키는 기구물(즉, 차폐메탈)을 형성함으로써, 상기 전류센서에 도달하는 자기장을 최소화시키고 있다.Therefore, conventionally, in order to prevent the effect of the magnetic field of the magnet on the surrounding current sensor as described above, by forming a mechanism (ie, shielding metal) to shield the magnetic field using a conductive metal material around the magnet, the The magnetic field reaching the current sensor is minimized.
그러나 이러한 기구물(즉, 차폐메탈)을 적용할 시에 원가 및 중량이 상승되며, 모터위치센서로 향하는 자기장 또한 일정 부분 감소되기 때문에 오히려 모터위치센서에 대한 성능이 저하될 수 있는 문제점이 있다. 따라서 모터위치센서에 대한 성능을 저하시키지 않으면서, 상기 마그넷의 주변에 형성된 전류센서에 오차가 발생되지 않도록 하는 방법이 필요한 상황이다.However, there is a problem in that the performance of the motor position sensor may be deteriorated because the cost and weight of the device (ie, shielding metal) are increased and the magnetic field directed to the motor position sensor is also partially reduced. Therefore, there is a need for a method for preventing an error from occurring in the current sensor formed around the magnet without deteriorating the performance of the motor position sensor.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2015-0057017호(2015.05.28. 공개, 모터 위치 센서 오차 보상 장치 및 방법)에 개시되어 있다. Background of the invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2015-0057017 (2015.05.28. Published, motor position sensor error compensation device and method).
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 엠디피에스(MDPS)에 적용되는 축방향 파워팩에 적용되는 모터 전류 감지용 전류센서의 오차를 보상할 수 있도록 하는, 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. According to an aspect of the present invention, the present invention was created to solve the above problems, so as to compensate for the error of the current sensor for detecting the motor current applied to the axial power pack applied to the MDPS (MDPS) The object of the present invention is to provide an error compensation device and method for a current sensor for detecting motor current.
본 발명의 일 측면에 따른 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 장치는, 모터의 회전을 감지하는 모터 회전 감지부; 축방향 파워팩의 동기화 공정 시 지정된 일정 각도 단위로 전류센서의 오프셋 에러를 측정하는 오프셋 에러 측정부; 상기 지정된 일정 각도 사이의 각도에 대한 오프셋 에러를 보간법에 의해 산출하는 제어부; 및 상기 측정한 오프셋 에러 및 상기 보간법에 의해 산출한 오프셋 에러를 저장하는 저장부;를 포함하고, 상기 모터의 각 회전 각도별 오프셋 에러가 상기 저장부에 저장 완료된 상태에서, 전류센서에서 측정된 센싱 전류가 입력될 경우, 상기 제어부가 상기 저장부에 저장된 회전 각도별 오프셋 에러를 인출한 후, 상기 센싱 전류에서 상기 오프셋 에러를 차감하여 보정 전류를 산출하는 것을 특징으로 한다.An error compensation device for a current sensor for detecting motor current according to an aspect of the present invention includes: a motor rotation detection unit for detecting rotation of a motor; An offset error measurement unit measuring an offset error of the current sensor in a predetermined angle unit during the synchronization process of the axial power pack; A control unit that calculates an offset error for an angle between the specified predetermined angles by interpolation; And a storage unit for storing the measured offset error and the offset error calculated by the interpolation method, and the offset error for each rotation angle of the motor is stored in the storage unit, and sensing measured by the current sensor. When a current is input, the controller fetches an offset error for each rotation angle stored in the storage unit, and then calculates a correction current by subtracting the offset error from the sensing current.
본 발명에 있어서, 상기 모터 회전 감지부는, 축방향 파워팩에 형성되어 있는 모터위치센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the motor rotation detection unit is characterized in that it comprises a motor position sensor formed in the axial power pack.
본 발명에 있어서, 상기 동기화 공정은, 축방향 파워팩의 모터위치센서의 0점 동기화를 위해 파워팩 조립 후 모터를 회전시키는 공정인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the synchronization step is characterized in that the step of rotating the motor after assembling the power pack for zero point synchronization of the motor position sensor of the axial power pack.
본 발명에 있어서, 상기 보간법에 의해 산출하는 오프셋 에러는, 이전 각도에서 측정된 오프셋 오차에 다음 각도에서 측정된 오프셋 오차를 합산한 값을 2로 나눈 평균 값인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the offset error calculated by the interpolation method is characterized by an average value obtained by dividing the offset error measured at the previous angle by the offset error measured at the next angle by 2.
본 발명의 다른 측면에 따른 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 방법은, MDPS(Motor Driven Power Steering) 축방향 파워팩의 동기화 공정이 실시될 경우, 제어부가 모터의 회전을 검출하는 단계; 상기 제어부가 미리 지정된 특정 각도 단위에서 전류센서에 대한 오프셋 에러를 측정하는 단계; 상기 제어부가 상기 동기화 공정 시 측정한 오프셋 에러 값을 이용하여, 상기 특정되지 않은 각도의 오프셋 에러를 보간법으로 산출하는 단계; 및 상기 제어부가 모터의 지정된 회전 각도에서 측정한 전류센서에 대한 오프셋 에러 값 및 상기 보간법을 이용해 산출한 회전 각도에서의 오프셋 에러 값을 저장부에 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An error compensation method of a current sensor for detecting a motor current according to another aspect of the present invention includes: when a synchronization process of an MDPS (Motor Driven Power Steering) axial power pack is performed, the control unit detects the rotation of the motor; Measuring, by the control unit, an offset error with respect to the current sensor in a specific angle unit specified in advance; Calculating, by an interpolation method, the offset error of the unspecified angle using the offset error value measured by the control unit during the synchronization process; And storing, by the controller, an offset error value for the current sensor measured at a specified rotation angle of the motor and an offset error value at the rotation angle calculated using the interpolation method.
본 발명에 있어서, 상기 전류센서에 대한 오프셋 에러를 측정하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 동기화 공정시, 모터의 한 회전인 360도를 지정된 일정 각도 단위로 나누어 측정 포인트를 지정하고, 각각의 포인트에서 오프셋 에러를 측정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of measuring the offset error with respect to the current sensor, the controller designates a measurement point by dividing 360 degrees, which is one rotation of the motor, into a predetermined angle unit during the synchronization process, and each point. It is characterized by measuring the offset error in.
본 발명에 있어서, 상기 특정되지 않은 각도의 오프셋 에러를 보간법으로 산출하는 단계에서, 상기 제어부는, 이전 각도에서 측정된 오프셋 오차에 다음 각도에서 측정된 오프셋 오차를 합산한 값을 2로 나눈 평균 값을 오프셋 에러로서 산출하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of calculating the offset error of the unspecified angle by interpolation, the control unit divides the offset error measured at the previous angle by the sum of the offset error measured at the next angle divided by 2 It is characterized by calculating as an offset error.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 방법은, MDPS 축방향 파워팩의 모터의 회전 각도별 전류센서의 오프셋 에러가 저장부에 저장 완료된 상태에서, 전류센서로부터 센싱 전류가 입력될 경우, 제어부가 상기 저장부에 저장된 모터의 회전 각도에 대응하는 오프셋 에러를 인출하는 단계; 상기 제어부가 상기 입력된 센싱 전류를 상기 인출된 오프셋 에러를 이용하여 보정하는 단계; 및 상기 제어부가 보정 전류 출력부를 통해 상기 산출한 보정 전류를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The error compensation method of the current sensor for detecting the motor current according to another aspect of the present invention, when the offset error of the current sensor for each rotation angle of the MDPS axial power pack is stored in the storage unit, the sensing current from the current sensor When input, the control unit fetching an offset error corresponding to the rotation angle of the motor stored in the storage unit; Correcting, by the control unit, the input sensing current using the extracted offset error; And outputting the calculated correction current through the correction current output unit by the control unit.
본 발명에 있어서, 상기 입력된 센싱 전류를 상기 인출된 오프셋 에러를 이용하여 보정하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 센싱 전류에서 상기 오프셋 에러를 차감하여 보정 전류를 산출하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of correcting the input sensing current using the extracted offset error, the controller calculates a correction current by subtracting the offset error from the sensing current.
본 발명에 있어서, 상기 입력된 센싱 전류를 상기 인출된 오프셋 에러를 이용하여 보정하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 저장부에서 인출한 회전 각도별 오프셋 에러를, 상기 입력된 센싱 전류에서 차감하여 보정 전류를 산출하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of correcting the input sensing current using the extracted offset error, the control unit corrects the offset error for each rotation angle drawn from the storage unit by subtracting the input sensing current from the input sensing current. It is characterized by calculating the current.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 엠디피에스(MDPS)에 적용되는 축방향 파워팩에 적용되는 모터 전류 감지용 전류센서의 오차를 보상할 수 있도록 한다. 또한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 모터위치센서에 대한 성능을 저하시키지 않으면서, 상기 마그넷의 주변에 형성된 전류센서에 오차가 발생되지 않도록 한다.According to an aspect of the present invention, the present invention is to compensate for the error of the current sensor for detecting the motor current applied to the axial power pack applied to the MDPS (MDPS). In addition, according to another aspect of the present invention, the present invention does not degrade the performance of the motor position sensor, so that an error does not occur in the current sensor formed around the magnet.
도 1은 종래의 일반적인 MDPS의 축방향 파워팩의 내부 구조와 그 내부의 전류센서에 발생하는 문제점을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 시험을 통해 마그넷의 회전에 따라 검출되는 센싱 전류의 오차를 그래프 형태로 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련하여 마그넷의 회전 위치에 따라 주변에 미치는 영향도를 산출하여 테이블 형태로 보인 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상을 위한 오프셋 에러 저장 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도.1 is an exemplary view showing to explain the internal structure of a conventional MDPS axial power pack and a problem occurring in the current sensor therein.
Figure 2 is an exemplary view showing the error of the sensing current detected in accordance with the rotation of the magnet in a graph form through a test related to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an exemplary view shown in a table form by calculating the influence on the surroundings according to the rotational position of the magnet in relation to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an exemplary view showing a schematic configuration of an error compensation device of the current sensor for detecting the motor current according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart for explaining an offset error storage method for error compensation of a current sensor for detecting motor current according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating an error compensation method of a current sensor for detecting motor current according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다. Hereinafter, an embodiment of an error compensation device and method of a current sensor for detecting motor current according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition of these terms should be made based on the contents throughout the specification.
상술한 바와 같이 MDPS에 적용되어 있는 전류센서는 홀 효과(HALL EFFECT)를 이용하여 전류를 센싱하는 소자이다. As described above, the current sensor applied to the MDPS is a device that senses a current using a Hall effect.
상기 전류센서는 센서의 대전류 패턴으로 전류가 흐를 때 생기는 자기장에 의한 전압 변화로 전류의 크기를 센싱하게 된다. 따라서 전류센서는 그 주변에 흐르는 대전류나 마그넷 등의 자기장을 발생시키는 요인들에 의해 영향을 받게 된다. 따라서 상기 전류센서는 그 주변에 대전류 패턴이나, 마그넷이 존재한다면 정확한 전류를 센싱할 수 없게 되는 문제점이 있다.The current sensor senses the magnitude of the current due to a voltage change caused by a magnetic field generated when current flows in a large current pattern of the sensor. Therefore, the current sensor is affected by factors generating a magnetic field such as a large current or magnet flowing around it. Therefore, the current sensor has a problem in that it is impossible to sense an accurate current if a large current pattern or a magnet is present around it.
그런데 기존의 전자식 파워 스티어링(EPS) ECU 제조사들은 축방향 파워팩 구조를 주로 적용하고 있으며, 이에 따라 상기 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 모터위치센서와 모터 샤프트 끝에 마그넷이 위치하는 구조를 이용하고 있으며, 더구나 ECU의 크기가 점점 작아짐에 따라 모터 샤프트 끝에 위치한 마그넷과 그 주변에 형성된 홀 효과를 이용하는 센서(예 : 전류)들과의 거리도 더욱 가까워지고 있다. 이에 따라 마그넷의 자기장이 주변 소자(예 : 전류센서)들에 대하여 더 크게 영향을 미치고 있는 상황이다.However, existing electronic power steering (EPS) ECU manufacturers mainly apply an axial power pack structure, and accordingly, as described with reference to FIG. 1, a motor position sensor and a structure in which a magnet is located at the end of the motor shaft are used. In addition, as the size of the ECU becomes smaller, the distance between the magnet located at the end of the motor shaft and the sensors (eg, current) using the Hall effect formed around it is getting closer. Accordingly, the magnetic field of the magnet has a greater influence on peripheral elements (eg, current sensors).
따라서 전류센서와 일정 거리 이내에 마그넷(또는 영구자석)이 위치하게 되면, 상기 전류센서는 자기장에 영향을 받아 신호의 변화가 발생하게 된다. 이러한 자기장의 영향은 마그넷이 한바퀴 회전할 때마다 도 2에 도시된 바와 같이 오차가 발생하게 된다. 이때 상기 오차는 마그넷과 전류센서의 위치(또는 거리)에 따라 달라지지만 가까울수록 오차는 커지게 된다.Therefore, when the magnet (or permanent magnet) is positioned within a certain distance from the current sensor, the current sensor is affected by a magnetic field, and thus a signal change occurs. The influence of this magnetic field causes an error as shown in FIG. 2 every time the magnet rotates one revolution. At this time, the error varies depending on the position (or distance) of the magnet and the current sensor, but the closer the error, the larger the error.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 시험을 통해 마그넷의 회전에 따라 검출되는 센싱 전류의 오차를 그래프 형태로 보인 예시도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 마그넷이 한바퀴 회전 시 싸인(Sine)파 형태로 영향도가 변화하며, 이때 측정한 제품의 최대 오차인 3mV 의 경우. 센서티비티가 13.33mV/A 인 전류센서기준으로, 3/13.33 = 0.225A 의 오차, Peek to Peek로는 대략 0.45A정도 까지 오차를 발생시키게 된다. 이러한 센싱 전류의 오차는 운전자가 느끼는 조향감에 안좋은 영향을 미치게 된다.Figure 2 is an exemplary view showing an error of the sensing current detected in accordance with the rotation of the magnet in a graph form through a test related to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, the magnet rotates one sign (Sine ) Influence degree changes in the form of wave. At this time, in case of 3mV, the maximum error of the measured product. Based on the current sensor with a sensor activity of 13.33 mV / A, an error of 3 / 13.33 = 0.225 A, and an error of about 0.45 A with Peek to Peek will be generated. This error in sensing current adversely affects the steering feeling felt by the driver.
상술한 바와 같이 전류센서에 영향을 미치는 요인은 ① 마그넷과의 거리 및 ② 마그넷의 각도이다. 참고로 모터위치센서는 마그넷과 x,y축을 공유하고 Z축으로 갭(Gap)만 발생하기 때문에 마그넷 각도에 대한 영향은 0으로 본다.The factors affecting the current sensor as described above are ① the distance from the magnet and ② the angle of the magnet. For reference, since the motor position sensor shares the x and y axes with the magnet and only the gap occurs in the Z axis, the effect on the magnet angle is considered to be zero.
이때 마그넷 사양은 미리 정해진 사양을 사용하게 되고, 마그넷과 모터위치센서의 거리도 도면상으로 관리되며, 모터위치센서와 전류센서의 위치도 설계상으로 정해져 있기 때문에 각각 부품의 거리 관계는 설계 사양에서 고정이 된다.At this time, the magnet specification uses a predetermined specification, and the distance between the magnet and the motor position sensor is managed on the drawing, and the position of the motor position sensor and the current sensor is also determined by design. It becomes fixed.
참고로 마그넷 방향이 같을 때 마그넷 세기는 거리 제곱에 반비례하는 원리를 이용하여, 마그넷의 거리에 따라 주변 소자에 미치는 영향도는 1/R2 에 비례하게 된다. 이때 마그넷에서 모터위치센서까지의 거리를 R1, 모터위치센서에서 읽는 마그넷 세기 값을 B1, 마그넷에서 전류센서까지의 거리를 R2, 전류센서에 영향받는 마그넷 세기 값(Peak)을 B2라고 할 때, 상기 R1, B1, R2 값을 알고 있고, 마그넷 세기는 거리에 반비례하기 때문에 B2(peak) 값은 “B1 * (R12)/(B22)”으로 산출할 수 있다. For reference, when the magnet direction is the same, the strength of the magnet is inversely proportional to the square of the distance, and the influence on the surrounding elements according to the distance of the magnet is proportional to 1 / R 2 . At this time, when the distance from the magnet to the motor position sensor is R1, the magnet strength reading from the motor position sensor is B1, the distance from the magnet to the current sensor is R2, and the magnet strength value (Peak) affected by the current sensor is B2. Since the values of R1, B1, and R2 are known and the magnet strength is inversely proportional to the distance, the value of B2 (peak) can be calculated as “B1 * (R1 2 ) / (B2 2 )”.
따라서 상기와 같은 원리를 적용하여 마그넷의 위치에 따라 주변에 미치는 영향도를 산출하면, 도 3에 도시된 바와 같은 테이블 형태로 정리할 수 있으며, 상기 마그넷의 위치(즉, 회전에 따른 위치)를 좀 더 세분화할 경우, 그 영향도에 비례하여 도 2에 도시된 바와 같은 싸인(Sine)파 형태의 오프셋(offset) 오차가 발생함을 알 수 있다.Therefore, by applying the above principle to calculate the influence on the surroundings according to the position of the magnet, it can be arranged in a table form as shown in Figure 3, the position of the magnet (that is, the position according to the rotation) a little When further subdivided, it can be seen that an offset error in the form of a sine wave as shown in FIG. 2 occurs in proportion to the degree of influence.
따라서 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 마그넷의 회전에 따라 전류센서에 미치는 영향도가 싸인(Sine)파 형태로 변화되는 것을 알고 있으므로, 아래와 같은 방식으로 오프셋(Offset) 변화를 예측할 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 2, since the influence on the current sensor is changed in the form of a sine wave according to the rotation of the magnet, the offset change can be predicted in the following manner.
참고로 상기 전류센서는 전류의 흐름에 따라 생기는 자기장의 크기[Gauss]를 전류[Ampere]로 환산(또는 변환)하여 전류의 크기를 센싱하는 소자이다. 이에 따라 상기 전류센서는 A/G [Ampere/Gauss] 라는 변환 상수를 가진다.For reference, the current sensor is a device that senses the magnitude of the current by converting (or converting) the magnitude of the magnetic field [Gauss] generated by the flow of current to the current [Ampere]. Accordingly, the current sensor has a conversion constant called A / G [Ampere / Gauss].
그리고 상기 마그넷이 전류센서에 영향을 주어 발생하는 센싱 전류의 에러 값은 아래의 수학식1과 같다.In addition, the error value of the sensing current generated by the magnet affecting the current sensor is as shown in Equation 1 below.
마그넷의 위치는 모터위치센서의 위치로 센싱이 가능하기 때문에 Sine 형태의 에러 파형을 유추할 수 있고, 그에 따른 역보상으로 시스템에서의 오류를 저감 시킬 수 있게 된다.Since the position of the magnet can be sensed by the position of the motor position sensor, an error waveform in the form of a sine can be inferred, and accordingly, errors in the system can be reduced by reverse compensation.
이상으로 본 발명의 일 실시예에 따른 마그넷의 자기장이 전류센서에 미치는 영향에 대해서 개략적으로 설명하였으며, 이러한 마그넷의 자기장과 전류센서의 관계를 바탕으로, 이하 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 장치에 대해서 설명한다.As described above, the effect of the magnetic field of the magnet according to an embodiment of the present invention on the current sensor is schematically described, and based on the relationship between the magnetic field of the magnet and the current sensor, the motor current according to an embodiment of the present invention is hereinafter The error compensation device of the sensing current sensor will be described.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.4 is an exemplary view showing a schematic configuration of an error compensation device of a current sensor for detecting motor current according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 장치는, 모터 회전 감지부(110), 오프셋 에러 측정부(120), 제어부(130), 저장부(140), 센싱 전류 입력부(150), 및 보정 전류 출력부(160)를 포함한다.4, the error compensation device of the current sensor for detecting motor current according to the present embodiment includes a motor
상기 모터 회전 감지부(110)는 모터(즉, MDPS 모터)의 회전을 감지한다.The motor
예컨대 상기 모터 회전 감지부(110)는 축방향 파워팩에 이미 형성되어 있는 모터위치센서를 포함할 수 있다.For example, the motor
상기 오프셋 에러 측정부(120)는 동기화 공정(예 : 모터위치센서의 0점 동기화를 위해 파워팩 조립 후 모터를 회전시키는 공정)시, 모터의 한 회전인 360도를 일정 각도 단위(예 : 20deg)로 나누어 18개 포인트를 지정하여(예 : 0deg, 20deg, 40deg...360deg) 각각의 포인트에서 오프셋(Offset) 에러를 측정한다.The offset
상기와 같이 지정된 특정 포인트에서 측정한 오프셋 에러는 저장부(140)(예 : 내부 메모리)에 저장된다.The offset error measured at a specific point designated as described above is stored in the storage 140 (eg, internal memory).
상기 저장부(140)는 상기 동기화 공정을 위해 모터를 회전시킬 때 지정된 특정 각도 단위로 측정된 오프셋 에러를 저장한다.The
이때 상기 제어부(130)는 상기 오프셋 에러가 측정되지 않은 각도에서는 보간법(Interpolation)을 이용하여 산출하고, 상기 보간법을 이용하여 산출한 각도별 오프셋 에러도 상기 저장부(140)에 저장한다.At this time, the
상기와 같이 모터가 360도 회전할 때 각 회전 각도별 오프셋 에러가 상기 저장부(140)에 저장 완료된 상태에서, 상기 센싱 전류 입력부(150)를 통해 전류센서에서 측정된 센싱 전류가 입력될 경우, 상기 제어부(130)는 상기 저장부(140)에 저장된 모터의 회전 각도에 대응하는 오프셋 에러를 인출한 후, 상기 센싱 전류에서 상기 오프셋 에러를 차감하여 보정 전류를 산출한다.When the motor rotates 360 degrees as described above, when the offset error for each rotation angle is stored in the
상기 보정 전류 출력부(160)는 상기 제어부(130)에서 산출한 보정 전류를 출력한다. 즉, 상기 보정 전류 출력부(160)는 모터의 회전 각도에 따라 전류센서를 통해 센싱된 센싱 전류에서 해당각도 오차를 차감하여([보정된 전류센서 출력] = [전류센서 출력 - 해당각도 오차]) 보정된 센싱 전류를 출력한다.The correction
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상을 위한 오프셋 에러 저장 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method for storing offset errors for error compensation of a current sensor for detecting motor current according to an embodiment of the present invention.
일반적으로 현재 모터위치센서를 장착한 MDPS 축방향 파워팩은 모터위치센서의 0점(Zero Position)을 동기화 시키기 위해 파워팩 조립 후 모터를 회전시키는 공정이 있으며, 이를 본 실시예에서는 동기화 공정이라고 한다. In general, the MDPS axial power pack equipped with the current motor position sensor has a process of rotating the motor after assembling the power pack to synchronize the zero position of the motor position sensor, which is called a synchronization process in this embodiment.
도 5를 참조하면, 제어부(130)는 동기화 공정이 실시될 경우(S101의 예), 모터의 회전을 검출한다(S102). Referring to FIG. 5, when the synchronization process is performed (YES in S101), the
그리고 상기 제어부(130)는 미리 지정된 특정 각도 단위(예 : 20deg)에서 전류센서에 대한 오프셋 에러를 측정한다(S103).Then, the
예컨대 본 실시예에서는 상기 동기화 공정(예 : 모터위치센서의 0점 동기화를 위해 파워팩 조립 후 모터를 회전시키는 공정)시, 모터의 한 회전인 360도를 일정 각도 단위(예 : 20deg)로 나누어 18개 포인트를 지정하여(예 : 0deg, 20deg, 40deg...360deg) 각각의 포인트에서 오프셋(Offset) 에러를 측정한다.For example, in this embodiment, during the synchronization process (for example, the process of rotating the motor after assembling the power pack for zero point synchronization of the motor position sensor), 360 degrees, which is one rotation of the motor, is divided into predetermined angle units (for example, 20 deg). Specify the number of points (eg 0deg, 20deg, 40deg ... 360deg) and measure the offset error at each point.
또한 상기 제어부(130)는 상기 동기화 공정 시 측정한 값(즉, 오프셋 에러)인 18개의 포인트 외의 값을 보간법(Interpolation)을 이용하여 산출한다(S104).In addition, the
예컨대 측정 위치가 아닌 10도의 오차 값은 = (0도 오차 + 20도 오차) / 2 로 평균 값을 이용하여 보간할 수 있다. For example, the error value of 10 degrees, not the measurement position, can be interpolated using the average value as = (0 degree error + 20 degree error) / 2.
또한 상기 제어부(130)는 상기 지정된 모터 회전 각도에서 측정한 전류센서의 오프셋 에러 값 및 상기 보간법을 이용해 산출한 각도에서의 오프셋 에러 값을 저장부(140)에 저장한다(S105).In addition, the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an error compensation method of a current sensor for detecting motor current according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 모터의 회전 각도별 오프셋 에러가 저장부(140)에 저장 완료된 상태에서(S201), 전류센서로부터 센싱 전류가 입력될 경우(S202의 예), 제어부(130)는 상기 저장부(140)에 저장된 모터의 회전 각도에 대응하는 오프셋 에러를 인출한다(S203).Referring to FIG. 6, when the offset error for each rotation angle of the motor is stored in the storage unit 140 (S201), when a sensing current is input from the current sensor (YES in S202), the
다음 상기 제어부는 상기 입력된 센싱 전류를 상기 인출된 오프셋 에러를 이용하여 보정한다(S204). Next, the control unit corrects the input sensing current using the extracted offset error (S204).
즉, 상기 제어부(130)는 상기 센싱 전류에서 상기 오프셋 에러를 차감하여 보정 전류를 산출한다.That is, the
그리고 상기 제어부(130)는 보정 전류 출력부(160)를 통해 상기 산출한 보정 전류를 출력한다(S205). Then, the
즉, 상기 제어부(130)는 모터의 회전 각도에 따라 전류센서를 통해 센싱된 센싱 전류에서 해당각도의 오차(즉, 오프셋 오차)를 차감하여([보정된 전류센서 출력] = [전류센서 출력 - 해당각도 오차]) 보정된 센싱 전류를 출력한다.That is, the
상기와 같이 본 실시예는 엠디피에스(MDPS)에 적용되는 축방향 파워팩에 적용되는 모터 전류 감지용 전류센서의 오차를 보상할 수 있도록 하며, 또한 본 실시예는 모터위치센서에 대한 성능을 저하시키지 않으면서, 상기 마그넷의 주변에 형성된 전류센서에 오차가 발생되지 않도록 한다. As described above, this embodiment makes it possible to compensate for the error of the current sensor for detecting the motor current applied to the axial power pack applied to the MDPS, and this embodiment does not degrade the performance of the motor position sensor. Without doing so, an error is not generated in the current sensor formed around the magnet.
이에 따라 본 실시예를 적용한 축방향 파워팩은 차폐메탈(또는 차폐막) 제거로 인한 중량 절감 및 부품수 감소 효과가 있으며, 이에 따라 원가절감 효과도 얻을 수 있게 된다.Accordingly, the axial power pack to which the present embodiment is applied has the effect of reducing the weight and reducing the number of parts due to removal of the shielding metal (or shielding film), and accordingly, it is possible to obtain a cost reduction effect.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art to which the art pertains may have various modifications and other equivalent embodiments. You will understand the point. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.
110 : 모터 회전 감지부 120 : 오프셋 에러 측정부
130 : 제어부 140 : 저장부
150 : 센싱 전류 입력부 160 : 보정 전류 출력부110: motor rotation detection unit 120: offset error measurement unit
130: control unit 140: storage unit
150: sensing current input 160: correction current output
Claims (10)
축방향 파워팩의 동기화 공정 시 지정된 일정 각도 단위로 전류센서의 오프셋 에러를 측정하는 오프셋 에러 측정부;
상기 지정된 일정 각도 사이의 각도에 대한 오프셋 에러를 보간법에 의해 산출하는 제어부; 및
상기 측정한 오프셋 에러 및 상기 보간법에 의해 산출한 오프셋 에러를 저장하는 저장부;를 포함하고,
상기 모터의 각 회전 각도별 오프셋 에러가 상기 저장부에 저장 완료된 상태에서, 전류센서에서 측정된 센싱 전류가 입력될 경우, 상기 제어부가 상기 저장부에 저장된 회전 각도별 오프셋 에러를 인출한 후, 상기 센싱 전류에서 상기 오프셋 에러를 차감하여 보정 전류를 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 장치.
A motor rotation detection unit that detects the rotation of the motor;
An offset error measurement unit measuring an offset error of the current sensor in a predetermined angle unit during the synchronization process of the axial power pack;
A control unit for calculating an offset error for an angle between the specified predetermined angles by interpolation; And
Includes a storage unit for storing the measured offset error and the offset error calculated by the interpolation method;
When the offset error for each rotation angle of the motor is stored in the storage unit and the sensing current measured by the current sensor is input, after the control unit fetches the offset error for each rotation angle stored in the storage unit, the An error compensation device for a current sensor for detecting motor current, wherein the correction current is calculated by subtracting the offset error from the sensing current.
축방향 파워팩에 형성되어 있는 모터위치센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 장치.
According to claim 1, The motor rotation detection unit,
An error compensation device for a current sensor for detecting motor current, comprising a motor position sensor formed on an axial power pack.
축방향 파워팩의 모터위치센서의 0점 동기화를 위해 파워팩 조립 후 모터를 회전시키는 공정인 것을 특징으로 하는 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 장치.
The method of claim 1, wherein the synchronization process,
An error compensation device for the current sensor for detecting motor current, characterized in that it is a process of rotating the motor after assembling the power pack for zero point synchronization of the motor position sensor of the axial power pack.
이전 각도에서 측정된 오프셋 오차에 다음 각도에서 측정된 오프셋 오차를 합산한 값을 2로 나눈 평균 값인 것을 특징으로 하는 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 장치.
The offset error calculated by the interpolation method is
An error compensation device for a current sensor for detecting motor current, characterized in that it is an average value obtained by dividing the offset error measured at the previous angle by the offset error measured at the next angle divided by 2.
상기 제어부가 미리 지정된 특정 각도 단위에서 전류센서에 대한 오프셋 에러를 측정하는 단계;
상기 제어부가 상기 동기화 공정 시 측정한 오프셋 에러 값을 이용하여, 상기 특정되지 않은 각도의 오프셋 에러를 보간법으로 산출하는 단계; 및
상기 제어부가 모터의 지정된 회전 각도에서 측정한 전류센서에 대한 오프셋 에러 값 및 상기 보간법을 이용해 산출한 회전 각도에서의 오프셋 에러 값을 저장부에 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 방법.
When the synchronization process of the MDPS (Motor Driven Power Steering) axial power pack is performed, the control unit detects the rotation of the motor;
Measuring, by the control unit, an offset error with respect to the current sensor in a specific angle unit specified in advance;
Calculating, by an interpolation method, the offset error of the unspecified angle using the offset error value measured by the control unit during the synchronization process; And
And storing, by the control unit, an offset error value for a current sensor measured at a specified rotation angle of the motor and an offset error value at a rotation angle calculated using the interpolation method in the storage unit. Error compensation method of the current sensor.
상기 제어부는,
상기 동기화 공정시, 모터의 한 회전인 360도를 지정된 일정 각도 단위로 나누어 측정 포인트를 지정하고, 각각의 포인트에서 오프셋 에러를 측정하는 것을 특징으로 하는 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 방법.
According to claim 5, In the step of measuring the offset error for the current sensor,
The control unit,
In the synchronization process, an error compensation method of a current sensor for detecting motor current is characterized in that a 360-degree rotation of a motor is divided into designated predetermined angle units to designate a measurement point and measure an offset error at each point.
상기 제어부는,
이전 각도에서 측정된 오프셋 오차에 다음 각도에서 측정된 오프셋 오차를 합산한 값을 2로 나눈 평균 값을 오프셋 에러로서 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 방법.
According to claim 5, In the step of calculating the offset error of the unspecified angle by interpolation,
The control unit,
An error compensation method of a current sensor for detecting motor current, characterized in that an average value obtained by dividing the offset error measured at the previous angle by the offset error measured at the next angle by 2 is calculated as the offset error.
상기 제어부가 상기 입력된 센싱 전류를 상기 인출된 오프셋 에러를 이용하여 보정하는 단계; 및
상기 제어부가 보정 전류 출력부를 통해 상기 산출한 보정 전류를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 방법.
When the offset error of the current sensor for each rotation angle of the motor of the MDPS axial power pack is stored in the storage unit, when a sensing current is input from the current sensor, the control unit offsets the error corresponding to the rotation angle of the motor stored in the storage unit Withdrawing;
Correcting, by the control unit, the input sensing current using the extracted offset error; And
And outputting the calculated correction current through the correction current output unit by the control unit; an error compensation method of the current sensor for detecting motor current.
상기 제어부는,
상기 센싱 전류에서 상기 오프셋 에러를 차감하여 보정 전류를 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 방법.
According to claim 8, In the step of correcting the input sensing current using the extracted offset error,
The control unit,
Error correction method of the current sensor for detecting the motor current, characterized in that to calculate the correction current by subtracting the offset error from the sensing current.
상기 제어부는,
상기 저장부에서 인출한 회전 각도별 오프셋 에러를, 상기 입력된 센싱 전류에서 차감하여 보정 전류를 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 전류 감지용 전류센서의 오차 보상 방법.
According to claim 8, In the step of correcting the input sensing current using the extracted offset error,
The control unit,
An error compensation method of a current sensor for detecting a motor current, characterized in that an offset error for each rotation angle drawn from the storage unit is subtracted from the input sensing current to calculate a correction current.
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