KR20220084539A - 레졸버 고장 감지 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레졸버(resolver) 고장을 감지하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레졸버 고장 감지 장치는, 캐리어 구동 신호의 위상을 감지하는 위상 감지부, 상기 감지된 위상에 기초하여 미리 설정된 복수의 기준 전압 중 어느 하나를 출력하는 기준 전압 출력부, 상기 캐리어 구동 신호에 기초하여 발생된 캐리어 신호 및 상기 출력된 기준 전압을 비교하여 디지털 신호를 출력하는 비교부 및 상기 디지털 신호에 기초하여, 상기 캐리어 신호를 발생시키는 구동부의 고장을 감지하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

레졸버 고장 감지 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING RESOLVER FAULT}
본 발명은 레졸버(Resolver) 고장을 감지하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 캐리어 신호를 발생시키는 레졸버 시스템의 구동부 고장을 감지하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
레졸버는 회전자의 회전 각도를 측정하는 일종의 회전 전기 변압 장치로써, 산업 전반에서 이용되는 장치이다. 특히, 친환경 자동차의 AC 모터를 최대 토크로 구동하기 위해서는 AC 모터 회전자의 각도를 정밀하게 측정할 필요가 있는데, 이때 레졸버가 이용된다. 이하, 도 1을 참조하여, 레졸버 시스템을 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 레졸버 시스템은, 레졸버 신호 처리 IC(1000), 레졸버 신호 처리 IC 공급 전원(2000), 레졸버 센서(3000) 및 uC(4000)를 포함한다. 레졸버 신호 처리 IC 공급 전원(2000)은 레졸버 신호 처리 IC(1000)에 전원을 공급한다. 레졸버 신호 처리 IC(1000)는 사인(sine) 파형의 캐리어 신호를 발생시키는 구동부 및 레졸버 센서(3000)에 의해 유도된 사인 파형 및 코사인(cosine) 파형을 수신하는 수신부를 포함한다. 레졸버 센서(3000)는 통상적으로, 입력단 코일, 제1 출력단 코일 및 제1 출력단 코일과 90도 각도로 직교하고 있는 제2 출력단 코일을 포함한다. 이때, 회전자의 위치에 따라 레졸버 센서(3000)의 출력단에서 발생되는 제1 출력 및 제2 출력의 진폭이 각각 달라지기 때문에, 회전자의 회전에 따라 각각의 출력의 포락선(Envelope)이 형성된다. 수신부는 레졸버 센서(3000)의 출력을 수신하여, 수신된 신호를 전처리한다. uC(4000)는 수신부로부터 전처리된 신호를 수신하여, 신호 처리를 통해 회전자의 각도를 산출한다.
종래 기술에 따르면 이러한 레졸버 시스템에서, 구동부가 발생시키는 캐리어 신호의 진폭이 레졸버 센서(3000)에서 요구되는 진폭에 적합한지 감지할 수 있는 방법이 없었다. 예를 들어, 레졸버 센서(3000)에 요구되는 전압이 7 Vrms인 경우, 캐리어 신호가 이보다 작은 진폭을 갖을 경우 수신부에 수신되는 레졸버 센서(3000)의 출력 신호의 진폭이 작아짐으로써, SNR(Signal to Noise Ratio)가 나빠져, 회전자의 각도 산출을 어렵게 한다. 반대로, 캐리어 신호가 이보다 큰 진폭을 갖을 경우 레졸버 센서(3000)의 설계 사양보다 더 많은 전류가 흐르게 되고, 높은 발열로 인해 레졸버 센서(3000)의 수명이 단축될 수 있다.
따라서, 캐리어 신호를 발생시키는 레졸버 시스템의 구동부 고장을 감지하는 방법 및 그 장치에 관한 기술이 요구된다.
본 발명의 몇몇 실시예들이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 레졸버 시스템의 구동부 고장을 감지하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예들이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 구동부 고장의 유형에 기초하여, 레졸버 센서에 요구되는 캐리어 신호가 발생되도록 이득을 보정하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예들이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 저비용으로 레졸버 시스템의 구동부 고장을 감지하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 레졸버 고장 감지 장치는, 캐리어 구동 신호의 위상을 감지하는 위상 감지부, 상기 감지된 위상에 기초하여 미리 설정된 복수의 기준 전압 중 어느 하나를 출력하는 기준 전압 출력부, 상기 캐리어 구동 신호에 기초하여 발생된 캐리어 신호 및 상기 출력된 기준 전압을 비교하여 디지털 신호를 출력하는 비교부 및 상기 디지털 신호에 기초하여, 상기 캐리어 신호를 발생시키는 구동부의 고장을 감지하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 위상 감지부는, 상기 캐리어 구동 신호 및 캐리어 기준 전압의 차이에 기초하여, 상기 캐리어 구동 신호의 위상을 감지하는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기준 전압 출력부는, 상기 제어부의 선택 신호에 기초하여, 상기 복수의 기준 전압 중 어느 하나를 출력하는 것이고, 상기 제어부는, 상기 위상 감지부가 감지한 상기 위상에 기초하여, 상기 선택 신호를 출력하는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 기준 전압은, 상기 캐리어 구동 신호의 위상이 양의 값인 경우, 상기 캐리어 신호의 부족전압을 감지하기 위한 제1 레벨 전압, 상기 캐리어 구동 신호의 위상이 양의 값인 경우, 상기 캐리어 신호의 과전압을 감지하기 위한 제2 레벨 전압, 상기 캐리어 구동 신호의 위상이 음의 값인 경우, 상기 캐리어 신호의 부족전압을 감지하기 위한 제3 레벨 전압 및 상기 캐리어 구동 신호의 위상이 음의 값인 경우, 상기 캐리어 신호의 과전압을 감지하기 위한 제4 레벨 전압을 포함하고, 상기 캐리어 신호는, 상기 캐리어 구동 신호와 동일 위상인 제1 캐리어 신호 및 상기 제1 캐리어 신호와 반대 위상인 제2 캐리어 신호를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 위상이 양의 값인 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 캐리어 신호가 상기 제1 레벨 전압 이하인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 따른 상기 제1 캐리어 신호의 부족전압을 감지하고, 상기 제1 캐리어 신호가 상기 제2 레벨 전압 이상인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 따른 상기 제1 캐리어 신호의 과전압을 감지하는 것이고, 상기 위상이 음의 값인 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 캐리어 신호가 상기 제3 레벨 전압 이상인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 따른 상기 제1 캐리어 신호의 부족전압을 감지하고, 상기 제1 캐리어 신호가 상기 제4 레벨 전압 이하인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 상기 제1 캐리어 신호의 따른 과전압을 감지하는 것일 수 있다.
또한, 상기 위상이 양의 값인 경우, 상기 제어부는, 상기 제2 캐리어 신호가 상기 제3 레벨 전압 이상인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 따른 상기 제2 캐리어 신호의 부족전압을 감지하고, 상기 제2 캐리어 신호가 상기 제4 레벨 전압 이하인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 따른 상기 제2 캐리어 신호의 과전압을 감지하는 것이고, 상기 위상이 음의 값인 경우, 상기 제어부는, 상기 제2 캐리어 신호가 상기 제1 레벨 전압 이하인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 따른 상기 제2 캐리어 신호의 부족전압을 감지하고, 상기 제2 캐리어 신호가 상기 제2 레벨 전압 이상인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 따른 상기 제2 캐리어 신호의 과전압을 감지하는 것일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 감지된 고장의 유형에 기초하여, 상기 구동부에 포함된 앰프(AMP)의 이득(gain)을 보정하는 것일 수 있다. 여기서, 상기 제어부는, 상기 캐리어 신호가 부족전압인 경우, 상기 앰프의 이득을 증가시키는 보정을 수행하는 것이거나 상기 캐리어 신호가 과전압인 경우, 상기 앰프의 이득을 감소시키는 보정을 수행하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 레졸버 고장 감지 방법은, 레졸버 고장 감지 장치에서 수행되는 방법에 있어서, 캐리어 구동 신호의 위상을 감지하는 단계, 상기 감지된 위상에 기초하여 미리 설정된 복수의 기준 전압 중 어느 하나를 출력하는 단계, 상기 캐리어 구동 신호에 기초하여 발생된 캐리어 신호 및 상기 출력된 기준 전압을 비교하여 디지털 신호를 출력하는 단계 및 상기 디지털 신호에 기초하여, 상기 캐리어 신호를 발생시키는 구동부의 고장을 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 감지된 고장의 유형에 기초하여, 상기 구동부에 포함된 앰프의 이득을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조될 수 있는 레졸버 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레졸버 고장 감지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에서 참조될 수 있는 캐리어 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2를 참조하여 설명된 위상 감지부를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4를 참조하여 설명된 각각의 노드에서 측정될 수 있는 신호를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2를 참조하여 설명된 기준 전압 출력부를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6을 참조하여 설명된 각각의 노드에서 측정될 수 있는 신호를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2를 참조하여 설명된 비교부를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8을 참조하여 설명된 각각의 노드에서 측정될 수 있는 신호를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 2를 참조하여 설명된 구동 드라이버 구성을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 17은 도 10을 참조하여 설명된 구동 드라이버의 고장 등으로 발생될 수 있는 캐리어 신호의 오차를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레졸버 고장 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 몇몇 실시예들에 대하여 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레졸버 고장 감지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 레졸버 고장 감지 장치(100)는 위상 감지부(110), 제1 기준 전압 출력부(120), 제2 기준 전압 출력부(130), 제1 비교부(140), 제2 비교부(150), 제어부(160)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 레졸버 고장 감지 장치(100) 각각의 구성 요소들은 기능적으로 구분되는 기능 요소들을 나타낸 것으로서, 어느 하나 이상의 구성 요소가 실제 물리적 환경에서는 서로 통합되어 구현될 수 있다.
도 2에 도시된 레졸버 고장 감지 장치(100)는 구동부(170)를 포함한다. 여기서, 구동부(170)는 캐리어 구동 신호로부터 캐리어 신호를 발생시킨다. 이러한, 구동부(170)는 앰프(171, amplifier), 구동 드라이버(172), 제1 출력 노드(173) 및 제2 출력 노드(174)를 포함할 수 있다. 다만, 도 2와 달리 구동부(170)는 레졸버 고장 감지 장치(100)와 독립적으로 구성될 수도 있음을 유의해야 한다.
도 3을 참조하면, 구동부(170)에 의해 발생된 캐리어 신호가 도시된다. 구체적으로, 제1 출력 노드(173)에서 출력하는 제1 캐리어 신호(173a) 및 제1 캐리어 신호(173a)와 반대 위상이고, 제2 출력 노드(174)에서 출력하는 제2 캐리어 신호(174a)가 도시된다. 도 3에 도시된 것은 레졸버 센서에 요구되는 진폭에 적합한 캐리어 신호로써, 정상 상태의 캐리어 신호이다. 본 발명의 몇몇 실시예에서 캐리어 신호가 측정됨으로써, 구동부의 고장이 감지될 수 있다. 이하, 도 2에 도시된 레졸버 고장 감지 장치(100)의 구성 요소에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
위상 감지부(110)는 캐리어 구동 신호의 위상을 감지한다. 보다 구체적으로, 위상 감지부(110)는 캐리어 구동 신호 및 캐리어 기준 전압을 입력 받아, 캐리어 구동 신호의 위상에 관한 신호를 출력할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명을 위해 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 위상 감지부(110)는 비교기(Comparator)로 구현될 수 있다. 위상 감지부 제1 노드(111)에 캐리어 구동 신호가 입력되고, 위상 감지부 제2 노드(112)에 캐리어 기준 전압이 입력된다. 이때, 위상 감지부 출력 노드(113)에서 캐리어 구동 신호의 위상에 관한 신호가 출력된다. 도 5를 참조하여 주요 노드에서 측정될 수 있는 신호들을 구체적으로 설명하면, 캐리어 구동 신호(111a)가 캐리어 기준 전압과의 차이에 기초하여, 캐리어 구동 신호의 위상 신호(113a)를 출력한다.
여기서, 캐리어 구동 신호는, 구동부에 의해 발생될 캐리어 신호와 동일하거나 반대 위상이므로 캐리어 구동 신호의 위상을 감지함으로써, 캐리어 신호의 위상을 감지할 수 있다. 다시 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
다음으로, 제1 기준 전압 출력부(120)는 위상 감지부(110)로부터 감지된 위상에 기초하여 미리 설정된 복수의 기준 전압 중 어느 하나를 출력한다. 마찬가지로, 제2 기준 전압 출력부(130)도 위상 감지부(110)로부터 감지된 위상에 기초하여 미리 설정된 복수의 기준 전압 중 어느 하나를 출력한다. 여기서, 제1 기준 전압 출력부(120)는 제1 출력 노드(173)에서 출력된 제1 캐리어 신호의 오차를 감지하기 위한 기준 전압을 출력한다. 또한, 제2 기준 전압 출력부(130)는 제2 출력 노드(174)에서 출력된 제2 캐리어 신호의 오차를 감지하기 위한 기준 전압을 출력한다.
앞서 도 3을 참조하여 설명된 것처럼, 정상 상태에서의 제1 캐리어 신호와 제2 캐리어 신호는 진폭이 같고 위상만이 서로 반대이다. 따라서, 추후 명세서의 기재로부터 구체화될 제어부(160)의 선택 신호의 적용만이 상이할 뿐, 제1 기준 전압 출력부(120) 및 제2 기준 전압 출력부(130)의 물리적 구성은 동일하다. 이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 제1 기준 전압 출력부(120)를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 6 및 도 7을 참조하여 설명될 제1 기준 전압 출력부(120)의 설명에 의해, 제2 기준 전압 출력부(130)도 마찬가지로 이해될 수 있을 것이다.
도 6을 참조하면, 제1 기준 전압 출력부(120)는 제어부(160)의 선택 신호에 기초하여, 복수의 기준 전압 중 어느 하나를 출력한다. 이러한, 제1 기준 전압 출력부(120)는 AMUX(Analog Multiplexer)로 구현될 수 있다. AMUX의 동작에 관한 구체적인 설명은 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로, 생략하기로 한다.
몇몇 실시예에서, 복수의 기준 전압은 캐리어 구동 신호의 위상이 양의 값인 경우, 캐리어 신호의 부족전압을 감지하기 위한 제1 레벨 전압(121), 캐리어 구동 신호의 위상이 양의 값인 경우, 캐리어 신호의 과전압을 감지하기 위한 제2 레벨 전압(122), 캐리어 구동 신호의 위상이 음의 값인 경우, 캐리어 신호의 부족전압을 감지하기 위한 제3 레벨 전압(123) 및 캐리어 구동 신호의 위상이 음의 값인 경우, 캐리어 신호의 과전압을 감지하기 위한 제4 레벨 전압(124)을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 저항으로 구성된 전압 분배기에 의해 복수의 기준 전압이 설정된다. 이때, 선택 신호 노드(125)에서 제어부(160)의 선택 신호가 입력되고, 제1 기준 전압 출력부 출력 노드(126)에서 제어부(160)에 의해 선택된 복수의 기준 전압 중 하나가 출력된다.
도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 선택 신호(125a) 및 선택 신호(125a)에 대응되는 출력 기준 전압(126a)이 도시된다. 추후 구체화될 레졸버 고장 감지 장치(100)에 따르면, 캐리어 신호와 출력 기준 전압(126a)이 비교됨으로써, 캐리어 신호의 오차가 감지될 수 있다. 또한, 캐리어 신호의 오차가 감지됨으로써, 구동부(170)의 고장이 감지될 수 있다.
여기서, 제어부(160)의 선택 신호(125a)는 레졸버 센서의 특성 및 회전자의 회전 속도 등에 기초하여 사전에 설정된 것일 수 있다. 이러한, 제어부(160)의 선택 신호(125a)는 제1 캐리어 신호와 제2 캐리어 신호에 서로 다르게 설정될 수 있다. 구체적인 예를 들어, 도 7에 도시된 선택 신호(125a)는 제2 캐리어 신호의 오차를 감지하기 위한 것일 수 있다. 이때, 선택 신호(125a)는 01, 00, 10, 11 순서로 그 간격 또한 사전에 설정될 수 있다. 또한, 제2 캐리어 신호와 위상이 반대인 제1 캐리어 신호의 오차를 감지하기 위해서, 선택 신호(125a)는 10, 11, 01, 11 순서로 사전에 설정될 수 있다.
정리하면, 제1 캐리어 신호의 오차를 감지하기 위한 선택 신호(125a)는 제1 기준 전압 출력부(120)에 입력되고, 제2 캐리어 신호의 오차를 감지하기 위한 선택 신호(125a)는 제2 기준 전압 출력부(130)에 입력된다. 다시 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
다음으로, 제1 비교부(140)는 캐리어 구동 신호에 기초하여 발생된 제1 캐리어 신호 및 제1 기준 전압 출력부(120)로부터 출력된 기준 전압을 비교하여, 제1 디지털 신호를 출력한다. 마찬가지로, 제2 비교부(150)는 캐리어 구동 신호에 기초하여 발생된 제2 캐리어 신호 및 제2 기준 전압 출력부(130)로부터 출력된 기준 전압을 비교하여, 제2 디지털 신호를 출력한다. 이러한, 제1 비교부(140) 및 제2 비교부(150)는 입력 신호들이 상이할 뿐, 그 물리적 구성은 동일하므로, 제1 비교부(140)의 설명에 의해, 제2 비교부(150)도 마찬가지로 이해될 수 있을 것이다. 이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 제1 비교부(140)를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 제1 비교부(140)는 비교기(Comparator)로 구현될 수 있다. 제1 비교부 제1 노드(141)에 제1 캐리어 신호가 입력되고, 제1 기준 전압 출력부 출력 노드(126)와 동일한 노드인, 제1 비교부 제2 노드에 제어부(160)에 의해 선택되고, 제1 기준 전압 출력부(120)에 의해 출력된 복수의 기준 전압 중 하나가 입력된다. 이때, 제1 비교부(140)는 제1 디지털 신호를 출력한다. 이러한, 제1 디지털 신호가 제어부(160)에서 분석됨으로써, 제1 캐리어 신호의 오차가 감지될 수 있다.
도 9를 참조하여 주요 노드에서 측정될 수 있는 신호들을 구체적으로 설명하면, 제1 비교부 제1 노드 신호(141a)는 제1 캐리어 신호이다. 이때, 제1 캐리어 신호 및 선택 신호(125a)에 대응되는 출력 기준 전압(126a)의 차이에 기초하여, 제1 디지털 신호(142a)가 출력된다. 앞서 설명된 것처럼, 제1 디지털 신호가 추후 설명될 제어부(160)에서 분석됨으로써, 제1 캐리어 신호의 오차가 감지될 수 있다. 이때, 제1 캐리어 신호의 오차에 기초하여, 구동부의 고장을 감지할 수도 있다. 다시 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
다음으로, 제어부(160)는 제1 비교부(140)로부터 출력된 제1 디지털 신호에 기초하여, 제1 캐리어 신호를 발생시키는 구동부(170)의 고장을 감지한다. 또한, 제어부(160)는 제2 비교부(150)로부터 출력된 제2 디지털 신호에 기초하여, 제2 캐리어 신호를 발생시키는 구동부(170)의 고장을 감지한다.
이하, 도 9를 참조하여, 구동부(170)에 포함된 구동 드라이버(172)를 보다 구체적으로 설명하고, 구동부(170)의 고장 유형에 따른 제어부(160)의 동작을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 9를 참조하면, 구동 드라이버(172)는 4개의 MOSFET이 포함되어 구현될 수 있다. 구체적으로, 제1 MOSFET(172a) 및 제2 MOSFET(172b)는 제1 출력 노드(173)와 연결되어, 제1 캐리어 신호를 출력한다. 또한, 제3 MOSFET(172c) 및 제4 MOSFET(172d)는 제2 출력 노드(174)와 연결되어, 제2 캐리어 신호를 출력한다.
몇몇 실시예에서, 제어부(160)는 위상 감지부(110)가 감지한 위상이 양의 값인 경우, 제1 캐리어 신호가 제1 레벨 전압 이하인 경우 발생된 제1 디지털 신호에 기초하여, 구동 드라이버(172)의 제1 MOSFET(172a) 또는 제2 MOSFET(172b)의 고장에 따른 부족전압을 감지할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 위상 감지부(110)가 감지한 위상이 음의 값인 경우, 제1 캐리어 신호가 제3 레벨 전압 이상인 경우 발생된 제1 디지털 신호에 기초하여, 구동 드라이버(172)의 제1 MOSFET(172a) 또는 제2 MOSFET(172b)의 고장에 따른 부족전압을 감지할 수도 있다.
구체적인 예를 들어 도 11을 참조하면, 부족전압이 발생된 제1 캐리어 신호(173b)가 도시된다. 다른 예를 들어 도 12를 참조하면, 다른 부족전압이 발생된 제1 캐리어 신호(173c)가 도시된다. 도 11에서는 V_REF 전압을 기준으로 상방의 제1 캐리어 신호에 부족전압이 발생되고, 도 12에서는 V_REF 전압을 기준으로 하방의 제1 캐리어 신호에 부족전압이 발생된다. 즉, 도 11에 도시된 부족전압이 발생된 제1 캐리어 신호(173b)는 제1 MOSFET(172a)의 고장에 의해서 유발된 것이고, 도 12에 도시된 다른 부족전압이 발생된 제1 캐리어 신호(173c)는 제2 MOSFET(172b)의 고장에 의해서 유발된 것이다.
다른 몇몇 실시예에서, 제어부(160)는 위상 감지부(110)가 감지한 위상이 양의 값인 경우, 제1 캐리어 신호가 제2 레벨 전압 이상인 경우 발생된 제1 디지털 신호에 기초하여, 구동 드라이버(172)의 제1 MOSFET(172a) 또는 제2 MOSFET(172b)의 고장에 따른 과전압을 감지할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 위상 감지부(110)가 감지한 위상이 음의 값인 경우, 제1 캐리어 신호가 제4 레벨 전압 이하인 경우 발생된 제1 디지털 신호에 기초하여, 구동 드라이버(172)의 제1 MOSFET(172a) 또는 제2 MOSFET(172b)의 고장에 따른 과전압을 감지할 수도 있다.
구체적인 예를 들어 도 15를 참조하면, 과전압이 발생된 제1 캐리어 신호(173d)가 도시된다. 도 15에서는 V_REF 전압을 기준으로 상방의 제1 캐리어 신호에 부족전압이 발생된다. 즉, 도 15에 도시된 과전압이 발생된 제1 캐리어 신호(173d)는 제1 MOSFET(172a)의 고장에 의해서 유발된 것이다. 도 11, 도 12 및 도 15를 참조하면, 제1 캐리어 신호에 과전압이 발생된 다른 유형은 이해될 수 있으므로 제2 MOSFET(172b)의 고장에 의해서 유발된 제1 캐리어 신호에 대한 도면은 생략하기로 한다.
또 다른 몇몇 실시예에서, 제어부(160)는 위상 감지부(110)가 감지한 위상이 양의 값인 경우, 제2 캐리어 신호가 제3 레벨 전압 이상인 경우 발생된 제2 디지털 신호에 기초하여, 구동 드라이버(172)의 제3 MOSFET(172c) 또는 제4 MOSFET(172d)의 고장에 따른 부족전압을 감지할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 위상 감지부(110)가 감지한 위상이 음의 값인 경우, 제2 캐리어 신호가 제1 레벨 전압 이하인 경우 발생된 제2 디지털 신호에 기초하여, 구동 드라이버(172)의 제3 MOSFET(172c) 또는 제4 MOSFET(172d)의 고장에 따른 부족전압을 감지할 수도 있다.
구체적인 예를 들어 도 13을 참조하면, 부족전압이 발생된 제2 캐리어 신호(174b)가 도시된다. 다른 예를 들어 도 14를 참조하면, 다른 부족전압이 발생된 제2 캐리어 신호(174c)가 도시된다. 도 13에서는 V_REF 전압을 기준으로 상방의 제2 캐리어 신호에 부족전압이 발생되고, 도 14에서는 V_REF 전압을 기준으로 하방의 제2 캐리어 신호에 부족전압이 발생된다. 즉, 도 13에 도시된 부족전압이 발생된 제2 캐리어 신호(174b)는 제3 MOSFET(172c)의 고장에 의해서 유발된 것이고, 도 14에 도시된 다른 부족전압이 발생된 제2 캐리어 신호(174c)는 제4 MOSFET(172d)의 고장에 의해서 유발된 것이다.
또 다른 몇몇 실시예에서, 제어부(160)는 위상 감지부(110)가 감지한 위상이 양의 값인 경우, 제2 캐리어 신호가 제4 레벨 전압 이하인 경우 발생된 제2 디지털 신호에 기초하여, 구동 드라이버(172)의 제3 MOSFET(172c) 또는 제4 MOSFET(172d)의 고장에 따른 과전압을 감지할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 위상 감지부(110)가 감지한 위상이 음의 값인 경우, 제2 캐리어 신호가 제1 레벨 전압 이하인 경우 발생된 제2 디지털 신호에 기초하여, 구동 드라이버(172)의 제3 MOSFET(172c) 또는 제4 MOSFET(172d)의 고장에 따른 과전압을 감지할 수도 있다. 도 11 내지 도 15를 참조하면, 과전압이 발생된 제2 캐리어 신호는 이해될 수 있으므로, 이에 대한 도면은 생략하기로 한다.
몇몇 실시예에서, MOSFET의 고장 외에도 구동부의 전압 드리프트 등에 의해 상술한 제1 캐리어 신호의 부족전압 또는 과전압이 발생될 수 있다. 또한, 상술한 제2 캐리어 신호의 부족전압 또는 과전압이 발생될 수도 있다.
다른 몇몇 실시예에서, 구동부(170)에 포함된 앰프(171)의 Gain Drift가 발생하거나 인덕터의 특성이 변성된 경우, 제1 캐리어 신호 및 제2 캐리어 신호에 공통된 부족전압 또는 과전압이 발생될 수 있다. 이하, 도 16 및 도 17을 참조하여 설명하기로 한다.
도 16을 참조하면, 제1 캐리어 신호(173a) 및 제2 캐리어 신호(174a)에 발생된 과전압이 도시된다. 제1 캐리어 신호 과전압(173e) 및 제2 캐리어 신호 과전압(174d)의 진폭은 정상 상태의 제1 캐리어 신호(173a) 및 제2 캐리어 신호(174a)의 진폭보다 더 크다. 또한, 도 17을 참조하면, 제1 캐리어 신호(173a) 및 제2 캐리어 신호(174a)에 발생된 부족전압이 도시된다. 제1 캐리어 신호 부족전압(173f) 및 제2 캐리어 신호 부족전압(174e)의 진폭은 정상 상태의 제1 캐리어 신호(173a) 및 제2 캐리어 신호(174a)의 진폭보다 더 작다.
앞서 설명된 앰프(171)의 Gain Drift가 발생되는 경우나 인덕터의 특성이 변성되는 경우에 이러한 고장이 발생될 수 있다. 본 실시예에 따른 레졸버 고장 감지 장치는 캐리어 신호에 기초하여 출력된 디지털 신호를 분석함으로써, 구동부의 고장을 감지할 수 있다.
또 다른 몇몇 실시예에서, 제어부(160)는 감지된 고장의 유형에 기초하여, 구동부(170)에 포함된 앰프(171)의 이득을 보정할 수 있다. 이때, 제어부(160)는 제1 캐리어 신호 및 제2 캐리어 신호가 부족전압인 경우, 앰프의 이득을 증가시키는 보정을 수행할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 제1 캐리어 신호 및 제2 캐리어 신호가 과전압인 경우, 앰프의 이득을 감소시키는 보정을 수행할 수도 있다. 본 실시예에 따른 레졸버 고장 감지 장치는 앰프의 이득을 보정함으로써, 고장에도 불구하고 레졸버 센서에 요구되는 적합한 캐리어 신호를 출력할 수 있다.
이상, 도 2 내지 도 17을 참조하여 설명된 실시예에 따른 레졸버 고장 감지 장치에 따르면, 캐리어 구동 신호로부터 캐리어 신호를 발생시키는 구동부의 고장을 감지할 수 있다. 또한, 고장에 대응되는 보정을 수행함으로써, 고장에도 불구하고 레졸버 센서에 요구되는 적합한 캐리어 신호를 출력할 수 있다. 이하, 도 18을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레졸버 고장 감지 방법에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레졸버 고장 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 실시예들에 따른 레졸버 고장 감지 방법은 레졸버 고장 감지 장치에 의하여 수행될 수 있다. 또한, 본 실시예들에 따른 방법은 제1 레졸버 고장 감지 장치와 제2 레졸버 고장 감지 장치에 의하여 나뉘어 수행될 수도 있다. 이하, 본 실시예에 따른 방법의 각 동작을 수행함에 있어서, 그 주체의 기재가 생략되면, 그 주체는 레졸버 고장 감지 장치인 것으로 해석될 수 있을 것이다.
도 18을를 참조하면, 단계 S100에서 캐리어 구동 신호의 위상이 감지된다. 이러한 단계 S100은, 레졸버 고장 감지 장치의 위상 감지부에 의해 수행될 수 있다. 다음으로, 단계 S200에서 감지된 위상에 기초하여 미리 설정된 복수의 기준 전압 중 어느 하나가 출력된다. 이러한 단계 S200은, 레졸버 고장 감지 장치의 기준 전압 출력부에 의해 수행될 수 있다. 다음으로, 단계 S300에서 캐리어 구동 신호에 기초하여 발생된 캐리어 신호 및 출력된 기준 전압을 비교하여 디지털 신호가 출력된다. 이러한 단계 S300은, 레졸버 고장 감지 장치의 비교부에 의해 수행될 수 있다. 다음으로 단계 S400에서 디지털 신호에 기초하여 캐리어 신호를 발생시키는 구동부의 고장이 감지된다. 이러한, 단계 S400은, 레졸버 고장 감지 장치의 제어부에 의해 수행될 수 있다. 다음으로 단계 S500에서 감지된 고장 유형에 기초하여, 구동부에 포함된 앰프의 이득이 보정된다. 이러한 단계 S500은, 레졸버 고장 감지 장치의 제어부에 의해 수행될 수 있다.
앞서 도 18을 참조하여 설명된 본 실시예에 따른 레졸버 고장 감지 방법은, 레졸버 고장 감지 장치의 기능적으로 구분되는 요소들에 의해 수행될 수 있다. 앞서 도 2 내지 도 17을 참조하여 설명된 레졸버 고장 감지 장치의 요소들이 수행하는 동작들 또한, 본 실시예에 적용될 수도 있다.
지금까지 도 1 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들 및 그 실시예들에 따른 효과들을 언급하였다. 본 발명의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 도시되어 있지만, 반드시 동작들이 도시된 특정한 순서로 또는 순차적 순서로 실행 되어야만 하거나 또는 모든 도시 된 동작들이 실행 되어야만 원하는 결과를 얻을 수 있는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 상황에서는, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수도 있다. 더욱이, 위에 설명한 실시예들에서 다양한 구성들의 분리는 그러한 분리가 반드시 필요한 것으로 이해되어서는 안 되고, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품으로 패키지 될 수 있음을 이해하여야 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 발명이 다른 구체적인 형태로도 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명에 의해 정의되는 기술적 사상의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 캐리어 구동 신호의 위상을 감지하는 위상 감지부;
    상기 감지된 위상에 기초하여 미리 설정된 복수의 기준 전압 중 어느 하나를 출력하는 기준 전압 출력부;
    상기 캐리어 구동 신호에 기초하여 발생된 캐리어 신호 및 상기 출력된 기준 전압을 비교하여 디지털 신호를 출력하는 비교부; 및
    상기 디지털 신호에 기초하여, 상기 캐리어 신호를 발생시키는 구동부의 고장을 감지하는 제어부를 포함하는,
    레졸버 고장 감지 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 위상 감지부는,
    상기 캐리어 구동 신호 및 캐리어 기준 전압의 차이에 기초하여, 상기 캐리어 구동 신호의 위상을 감지하는 것인,
    레졸버 고장 감지 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 기준 전압 출력부는,
    상기 제어부의 선택 신호에 기초하여, 상기 복수의 기준 전압 중 어느 하나를 출력하는 것이고,
    상기 제어부는,
    상기 위상 감지부가 감지한 상기 위상에 기초하여, 상기 선택 신호를 출력하는 것인,
    레졸버 고장 감지 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 기준 전압은,
    상기 캐리어 구동 신호의 위상이 양의 값인 경우, 상기 캐리어 신호의 부족전압을 감지하기 위한 제1 레벨 전압;
    상기 캐리어 구동 신호의 위상이 양의 값인 경우, 상기 캐리어 신호의 과전압을 감지하기 위한 제2 레벨 전압;
    상기 캐리어 구동 신호의 위상이 음의 값인 경우, 상기 캐리어 신호의 부족전압을 감지하기 위한 제3 레벨 전압; 및
    상기 캐리어 구동 신호의 위상이 음의 값인 경우, 상기 캐리어 신호의 과전압을 감지하기 위한 제4 레벨 전압을 포함하고,
    상기 캐리어 신호는,
    상기 캐리어 구동 신호와 동일 위상인 제1 캐리어 신호; 및
    상기 제1 캐리어 신호와 반대 위상인 제2 캐리어 신호를 포함하는,
    레졸버 고장 감지 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 위상이 양의 값인 경우, 상기 제어부는,
    상기 제1 캐리어 신호가 상기 제1 레벨 전압 이하인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 따른 상기 제1 캐리어 신호의 부족전압을 감지하고, 상기 제1 캐리어 신호가 상기 제2 레벨 전압 이상인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 따른 상기 제1 캐리어 신호의 과전압을 감지하는 것인,
    레졸버 고장 감지 장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 위상이 음의 값인 경우, 상기 제어부는,
    상기 제1 캐리어 신호가 상기 제3 레벨 전압 이상인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 따른 상기 제1 캐리어 신호의 부족전압을 감지하고, 상기 제1 캐리어 신호가 상기 제4 레벨 전압 이하인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 상기 제1 캐리어 신호의 따른 과전압을 감지하는 것인,
    레졸버 고장 감지 장치.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 위상이 양의 값인 경우, 상기 제어부는,
    상기 제2 캐리어 신호가 상기 제3 레벨 전압 이상인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 따른 상기 제2 캐리어 신호의 부족전압을 감지하고, 상기 제2 캐리어 신호가 상기 제4 레벨 전압 이하인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 따른 상기 제2 캐리어 신호의 과전압을 감지하는 것인,
    레졸버 고장 감지 장치.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 위상이 음의 값인 경우, 상기 제어부는,
    상기 제2 캐리어 신호가 상기 제1 레벨 전압 이하인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 따른 상기 제2 캐리어 신호의 부족전압을 감지하고, 상기 제2 캐리어 신호가 상기 제2 레벨 전압 이상인 경우 발생된 디지털 신호에 기초하여, 상기 구동부의 고장에 따른 상기 제2 캐리어 신호의 과전압을 감지하는 것인,
    레졸버 고장 감지 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 감지된 고장의 유형에 기초하여, 상기 구동부에 포함된 앰프(AMP)의 이득(gain)을 보정하는 것인,
    레졸버 고장 감지 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 캐리어 신호가 부족전압인 경우, 상기 앰프의 이득을 증가시키는 보정을 수행하는 것인,
    레졸버 고장 감지 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 캐리어 신호가 과전압인 경우, 상기 앰프의 이득을 감소시키는 보정을 수행하는 것인,
    레졸버 고장 감지 장치.
  12. 레졸버 고장 감지 장치에서 수행되는 방법에 있어서,
    캐리어 구동 신호의 위상을 감지하는 단계;
    상기 감지된 위상에 기초하여 미리 설정된 복수의 기준 전압 중 어느 하나를 출력하는 단계;
    상기 캐리어 구동 신호에 기초하여 발생된 캐리어 신호 및 상기 출력된 기준 전압을 비교하여 디지털 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 디지털 신호에 기초하여, 상기 캐리어 신호를 발생시키는 구동부의 고장을 감지하는 단계를 포함하는,
    레졸버 고장 감지 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 감지된 고장의 유형에 기초하여, 상기 구동부에 포함된 앰프의 이득을 보정하는 단계를 더 포함하는,
    레졸버 고장 감지 방법.
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