KR20230039057A - 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법 - Google Patents

모터 구동 시스템의 고장 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법은, 모터 구동용 스위칭 소자의 드레인 소스 전압을 센싱하는 전압 센싱 단계, 소정 시간 간격을 기초로 센싱되는 상기 드레인 소스 전압의 현재값과 이전값의 차이를 통해 변동 전압을 계산하는 계산 단계, 상기 변동 전압과 기설정된 고장 기준 전압을 비교하는 전압 비교 단계, 및 상기 변동 전압이 상기 고장 기준 전압을 초과하는지 여부에 따라 상기 스위칭 소자의 고장을 검출하는 고장 검출 단계를 포함한다.

Description

모터 구동 시스템의 고장 검출 방법{FAULT DETECTING METHOD FOR MOTOER DRIVE SYSTEM}
본 발명은 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법에 관한 것이다.
모터 구동 시스템은, 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차, 및 전기 자동차 등을 포함하는 각종 차량의 동력을 생성하는데 이용되는 주행 모터, 또는 차량의 엔진 시동을 위한 시동 모터를 구동하는 시스템이다.
모터 구동 시스템은, 모터에 전원을 공급하는 배터리(Battery), 모터에 전원 공급을 위해 스위칭 동작하는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 인버터(Inverter), 및 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 컨트롤러(Controller) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
종래의 모터 구동 시스템은, SCB(Short Circuit to Battery), 또는 SCG(Short Circuit to Ground) 고장 발생시, 스위칭 스위칭 소자의 드레인 소스 전압(Drain-Source Voltage)이 급격히 증가하여 스위칭 소자를 이용한 모터 구동이 어려운 상황이 발생하고 있다.
종래의 모터 구동 시스템은, 이러한 고장 상황을 검출하기 위해 정상 동작 상황에서 스위칭 소자의 최대 드레인 소스 전압을 고려하여 고장 검출을 위한 기준 전압을 설정하고, 스위칭 소자의 드레인 소스 전압이 기준 전압을 초과하여 이상 동작 상황이 발생하는 경우 스위칭 소자의 고장으로 판단하고 있다. 이때 드레인 소스 전압은 스위칭 소자의 동작 전류와 드레인 소스 저항(Drain-Source Resistance)의 곱으로 계산된다. 기준 전압은 정상 동작 상황에서 최대 전류와 최대 동작 온도에서 드레인 소스 저항을 기준으로 계산될 수 있다.
그러나, 종래에는, 단락 전류가 최대 동작 전류보다 작거나, 또는 동작 온도가 낮은 상황 등을 포함하는 스위칭 소자의 주변 환경에 따라, 실제 고장이 발생하여도 스위칭 소자의 드레인 소스 전압이 기준 전압을 초과하지 않아 고장 검출이 불가한 경우가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1601405호
이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 모터의 정상 동작 상태에서 SCB 또는 SCG 고장 발생시, 모터 구동용 스위칭 소자의 드레인 소스 전압이 급격히 증가하는 현상을 이용하여 모터 구동용 스위칭 소자의 고장 검출이 가능한 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법은, 모터 구동용 스위칭 소자의 드레인 소스 전압을 센싱하는 전압 센싱 단계; 소정 시간 간격을 기초로 센싱되는 상기 드레인 소스 전압의 현재값과 이전값의 차이를 통해 변동 전압을 계산하는 계산 단계; 상기 변동 전압과 기설정된 고장 기준 전압을 비교하는 전압 비교 단계; 및 상기 변동 전압이 상기 고장 기준 전압을 초과하는지 여부에 따라 상기 스위칭 소자의 고장을 검출하는 고장 검출 단계;를 포함한다.
상기 전압 센싱 단계 이전에, 상기 스위칭 소자가 턴 온 상태로 상기 모터가 정상 동작하는 것으로 확인되는 경우, 고장 진단 모드로 동작하는 고장 진단 모드 동작 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전압 판단 단계는, 상기 변동 전압과 기설정된 정상 기준 전압을 비교하는 제1 전압 판단 단계; 상기 변동 전압이 상기 정상 기준 전압보다 높은 경우 상기 변동 전압과 기설정된 제1 허용 오차 전압을 비교하는 제2 전압 판단 단계; 상기 변동 전압이 상기 제1 허용 오차 전압보다 높은 경우, 상기 변동 전압과 상기 고장 기준 전압을 비교하는 제3 전압 판단 단계; 및 상기 변동 전압이 상기 고장 기준 전압보다 낮은 경우 상기 변동 전압과 기설정된 제2 허용 오차 전압을 비교하는 제4 전압 판단 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1 전압 판단 단계 이후에 상기 변동 전압이 상기 정상 기준 전압보다 낮은 경우, 상기 스위칭 소자의 정상 상태로 판단하고 고장 카운트를 1 감소시키는 제1 카운트 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 계산 단계 이전에, 상기 모터의 속도를 모니터링하는 모터 모니터링 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 계산 단계는, 소정 시간 간격을 기초로 모니터링되는 상기 모터의 현재 속도와 이전 속도의 차이를 통해 변동 RPM(Revolution Per Minute)을 계산할 수 있다.
상기 제4 전압 판단 단계 이후에, 상기 변동 전압이 상기 제2 허용 오차 전압보다 낮은 경우, 상기 변동 RPM과 기설정된 고장 기준 RPM을 비교하는 속도 판단 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 전압 판단 단계에서 상기 변동 전압이 상기 제1 허용 오차 전압보다 낮거나, 또는 상기 속도 판단 단계에서 상기 변동 RPM이 상기 고장 기준 RPM보다 느린 경우, 상기 제1 허용 오차 전압에 대응하도록 상기 정상 기준 전압을 변경하는 정상 기준 전압 변경 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제4 전압 판단 단계에서 상기 변동 전압이 상기 제2 허용 오차 전압보다 높거나, 또는 상기 속도 판단 단계에서 상기 변동 RPM이 상기 고장 기준 RPM보다 빠른 경우, 상기 제2 허용 오차 전압에 대응하도록 상기 고장 기준 전압을 변경하는 고장 기준 전압 변경 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 전압 판단 단계에서 상기 변동 전압이 상기 고장 기준 전압보다 높은 경우, 고장 카운트를 1 증가시키는 제2 카운트 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 고장 기준 전압 변경 단계에서 상기 고장 기준 전압이 변경된 이후에, 고장 카운트를 1 증가시키는 제2 카운트 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 고장 카운트와 기설정된 기준 카운트를 비교하는 고장 카운트 비교 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 고장 검출 단계는, 상기 고장 카운트가 상기 기준 카운트를 초과하는 경우 상기 스위칭 소자의 고장을 검출할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법에 의하면, 모터의 정상 동작 상태에서 SCB 또는 SCG 고장 발생시, 모터 구동용 스위칭 소자의 드레인 소스 전압이 급격히 증가하는 현상을 이용하여 변동 전압을 산출하고, 변동 전압을 이용하여 모터 구동용 스위칭 소자의 고장 검출이 가능하다.
또한, 모터의 속도 정보를 더욱 고려함으로써 스위칭 소자의 고장 검출에 대한 정확도가 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1의 스위칭 소자에 인가되는 드레인 소스 전압의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 스위칭 소자의 턴 오프 상태에서 고장 발생에 따른 드레인 소스 전압의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 스위칭 소자의 턴 온 상태에서 고장 발생에 따른 드레인 소스 전압의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법의 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 블록도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템(100)은, 모터(200)의 구동 중에 스위칭 소자(T1, T2)의 드레인 소스 전압을 센싱하고, 시간 흐름에 따른 센싱 전압의 변동성을 고려하여 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 여부를 판단하고, 고장 판단 결과로 인해 생성되는 고장 카운트를 고려하여 스위칭 소자(T1, T2)의 고장이 지속적으로 검출되면 스위칭 소자(T1, T2)의 최종 고장으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템(100)은, 드레인 소자 전압을 이용한 1차 고장 판단에서 고장이 검출되지 않으면 미구동 진단 모드로 동작하고, 미구동 고장 진단 모드에서 모터(200)의 속도를 더욱 고려하여 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 여부를 2차적으로 판단하고, 2차 고장 판단 결과로 인해 변경되는 고장 카운트를 고려하여 스위칭 소자(T1, T2)의 고장이 지속적으로 검출되면 스위칭 소자(T1, T2)의 최종 고장으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템(100)은, 제어부(110), 인버터부(120), 전압 모니터링부(130), 모터 모니터링부(140), 및 고장 판단부(150)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 모터 구동 명령에 따라 인버터부(120)의 스위칭 소자(T1, T2)를 턴 온(Turn On) 또는 턴 오프(Turn Off) 제어할 수 있다. 제어부(110)는 모터 구동 중에 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 여부를 판단하기 위한 고장 진단 모드로 동작할 수 있다. 제어부(110)는 고장 진단 모드 진입시, 스위칭 소자(T1, T2)의 상태 정보(턴 온 또는 턴 오프)를 고장 판단부(150)로 전달할 수 있다.
인버터부(120)는 복수의 스위칭 소자(T1, T2)를 포함할 수 있다. 인버터부(120)는 제어부(110)의 제어에 따라 복수의 스위칭 소자(T1, T2)가 스위칭 동작함으로써 모터(200)에 구동 전압을 전달할 수 있다. 복수의 스위칭 소자(T1, T2)는 모스펫(MOSFET) 소자일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 스위칭 소자(T1)는 드레인단이 전원(V)에 연결되고, 게이트단이 제어부(110)의 제1 입력단(IN1)에 연결되며, 소스단이 모터(200)에 연결될 수 있다. 제1 스위칭 소자(T1)는 턴 온 상태로 변경되면, 모터(200)에 전원 전압이 공급될 수 있다.
제2 스위칭 소자(T2)는 드레인단이 모터(200)에 연결되고, 게이트단이 제어부(110)의 제2 입력단(IN1)에 연결되며, 소스단이 그라운드에 연결될 수 있다. 제2 스위칭 소자(T2)는 턴 온 상태로 변경되면, 모터(200)에 그라운드 전압이 공급될 수 있다. 모터(200)는 제1 스위칭 소자(T1)와 제2 스위칭 소자(T2)의 스위칭 동작에 따라 구동될 수 있다.
전압 모니터링부(130)는 모터(200)의 동작 중에 복수의 스위칭 소자(T1, T2)의 드레인단과 소스단 사이의 드레인 소스 전압을 센싱할 수 있다. 전압 모니터링부(130)는 드레인 소스 전압을 고장 판단부(150)로 전달할 수 있다. 전압 모니터링부(130)는 소정 시간 단위로 드레인 소스 전압을 고장 판단부(150)로 전달할 수 있다.
모터 모니터링부(140)는 모터(200)의 속도를 모니터링할 수 있다. 모터 모니터링부(140)는 별도의 속도 센서(미도시)로부터 모터(200)의 속도 정보를 수신할 수 있다. 모터 모니터링부(140)는 소정 시간 단위로 모터(200)의 속도 정보를 고장 판단부(150)로 전달할 수 있다.
고장 판단부(150)는 제어부(110)의 고장 진단 모드에 따라 동작하면, 전압 모니터링부(130)로부터 전달받은 드레인 소스 전압을 이용하여 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 여부를 검출할 수 있다. 또한, 고장 판단부(110)는 드레인 소스 전압만으로 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 여부를 검출하기 어려운 경우, 모터 모니터링부(140)로부터 전달받은 모터(200)의 속도 정보를 더욱 고려하여 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 여부를 검출할 수 있다. 이하, 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 검출 방법에 대해 상세히 후술한다.
도 2는 도 1의 스위칭 소자에 인가되는 드레인 소스 전압의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2를 참고하면, 제1 스위칭 소자(T1)는 제어부(110)의 제1 입력단(IN1)을 통해 턴 온 신호가 게이트단에 입력되어 턴 온된 상태이다. 이때 시간 흐름에 따라 드레인 소스 전압(VDS)이 점진적으로 상승하는 것을 확인할 수 있다. 전압 모니터링부(130)는 소정 시간 간격으로 이전 드레인 소스 전압(VDS)과 현재 드레인 소스 전압(VDS)을 센싱하고, 센싱 전압을 고장 판단부(150)로 전달할 수 있다. 고장 판단부(150)는 이전 드레인 소스 전압(VDS)과 현재 드레인 소스 전압(VDS)의 차이를 통해 변동 전압을 산출할 수 있다. 고장 판단부(150)는 변동 전압과 기설정된 고장 기준 전압을 비교하여 비교 결과를 기초로 제1 스위칭 소자(T1)의 고장 여부를 검출할 수 있다.
도 3은 도 1의 스위칭 소자의 턴 오프 상태에서 고장 발생에 따른 드레인 소스 전압의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3을 참고하면, 제1 스위칭 소자(T1)는 턴 오프 및 단락 고장 상태(SCG 또는 SCB)이다. 이때 제1 스위칭 소자(T1)의 마지막 드레인 소스 전압(VDS)을 확인할 수 있다. 이후 제어부(110)의 제1 입력단(IN1)을 통해 제1 스위칭 소자(T1)의 게이트단에 제어 신호가 입력되면, 제1 스위칭 소자(T1)가 턴 온 상태로 변한다. 이때 현재 드레인 소스 전압(VDS)이 마지막 드레인 소스 전압(VDS)보다 크게 증가한다. 고장 판단부(150)는 마지막 드레인 소스 전압(VDS)과 현재 드레인 소스 전압(VDS)의 차이를 통해 변동 전압을 산출할 수 있다. 고장 판단부(150)는 변동 전압이 고장 기준 전압을 초과하는 경우 제1 스위칭 소자(T1)의 고장을 검출할 수 있다.
도 4는 도 1의 스위칭 소자의 턴 온 상태에서 고장 발생에 따른 드레인 소스 전압의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4를 참고하면, 제1 스위칭 소자(T1)는 턴 온 및 단락 고장 상태(SCB 또는 SCG)이다. 이때 제1 스위칭 소자(T1)의 이전 드레인 소스 전압(VDS)보다 현재 드레인 소스 전압(VDS)이 크게 증가한다. 고장 판단부(150)는 이전 드레인 소스 전압(VDS)과 현재 드레인 소스 전압(VDS)의 차이를 통해 변동 전압을 산출할 수 있다. 고장 판단부(150)는 변동 전압이 고장 기준 전압을 초과하는 경우 제1 스위칭 소자(T1)의 고장을 검출할 수 있다.
한편, 고장 판단부(150)는 변동 전압을 이용하여 스위칭 소자의 고장 여부를 검출할 뿐만 아니라, 모터(200)의 속도를 더욱 고려하여 스위칭 소자의 고장 여부를 검출할 수 있다. 이는 도 5를 통해 후술한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법의 순서도이다.
도 1 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법은, 스위칭 동작을 통해 모터(200)에 전압을 공급하는 인버터부(120)의 스위칭 소자(T1, T2)의 드레인 소스 전압 또는 모터(200)의 속도 정보를 이용하여 스위칭 소자(T1, T2)의 고장을 검출하는 것으로서, S510 단계 내지 S650 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 고장 진단 모드 동작 단계(S510)에서, 제어부(110)는 모터(200)의 동작 중에 인버터부(120)의 고장 검출을 위한 고장 진단 모드로 동작할 수 있다. 이때, 제어부(110)는 고장 진단 모드에서 스위칭 소자(T1, T2)가 턴 온 상태인 경우, 전압 모니터링부(130), 모터 모니터링부(140), 및 고장 판단부(150)를 동작시킬 수 있다.
전압 센싱 단계(S520)에서, 전압 모니터링부(130)는 인버터부(120)의 스위칭 소자(T1, T2)의 드레인 소스 전압을 센싱할 수 있다. 전압 모니터링부(130)는 소정 시간 단위마다 드레인 소스 전압을 센싱할 수 있다. 전압 모니터링부(130)는 소정 시간 단위마다 센싱된 드레인 소스 전압을 고장 판단부(150)로 전송할 수 있다.
모터 모니터링 단계(S530)에서, 모터 모니터링부(140)는 모터(200)의 회전 속도를 모니터링할 수 있다. 모터 모니터링부(140)는 별도의 속도 센서(미도시)로부터 소정 시간 단위마다 모터(200)의 속도 정보를 수신할 수 있다. 모터 모니터링부(140)는 소정 시간 단위마다 수신되는 모터(200)의 속도 정보를 고장 판단부(150)로 전송할 수 있다. 한편, 모터 모니터링 단계(S530)는 전압 모니터링 단계(S520) 이후에 수행되는 것으로 기재되어 있으나, 이는 발명 설명의 용이함을 위한 것으로서 서로 동시 또는 반대 순서로 수행될 수도 있다.
계산 단계(S540)에서, 고장 판단부(150)는 현재 드레인 소스 전압과 소정 시간 이전의 드레인 소스 전압의 차이를 고려하여 변동 전압을 계산할 수 있다. 또한, 고장 판단부(150)는 현재 모터(200)의 속도와 소정 시간 이전의 모터(200)의 속도의 차이를 고려하여 변동 RPM을 계산할 수 있다.
제1 전압 판단 단계(S550)에서, 고장 판단부(150)는 계산된 변동 전압과 기설정된 정상 기준 전압을 비교한다. 여기서, 정상 기준 전압은 모터(20)의 정상 동작이 가능하게 하는 전압으로 적절히 설정될 수 있다.
제1 카운트 단계(S560)에서, 고장 판단부(150)는 변동 전압이 정상 기준 전압보다 낮은 경우, 스위칭 소자(T1, T2)의 정상 상태로 판단하고, 고장 카운트를 1 감소시킬 수 있다. 여기서, 고장 카운트는 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 판단에 있어서, 최종 고장 판단에 이용되는 파라미터이다. 현재 고장 카운트가 0인 경우, 고장 카운트가 더 이상 감소되지 않는다.
제2 전압 판단 단계(S570)에서, 고장 판단부(150)는 변동 전압이 정상 기준 전압보다 높은 경우, 변동 전압과 기설정된 제1 허용 오차 전압을 비교한다. 여기서, 제1 허용 오차 전압은 정상 기준 전압에 소정의 오차 전압이 더해져 설정될 수 있다. 제1 허용 오차 전압은 소위칭 소자(T1, T2)가 정상 상태임을 나타내는 최대 전압에 대응할 수 있다.
정상 기준 전압 변경 단계(S580)에서, 고장 판단부(150)는 변동 전압이 제1 허용 오차 전압보다 낮은 경우, 제1 허용 오차 전압에 대응하도록 정상 기준 전압의 전압값을 변경할 수 있다. 여기서, 정상 기준 전압이 변경됨에 따라 변경된 정상 기준 전압에 소정의 오차 전압이 더해짐으로써 제1 허용 오차 전압도 동시에 변경될 수 있다. 또한, 중립 전압, 제2 허용 오차 전압, 및 고장 기준 전압도 정상 기준 전압과의 전압 간격을 유지하도록 전압값이 적절히 변경될 수 있다. 이후, 제1 카운트 단계(S560)에서 고장 판단부(150)는 고장 카운트를 1 감소시킬 수 있다.
제3 전압 판단 단계(S590)에서, 고장 판단부(150)는 변동 전압이 제1 허용 오차 전압보다 높은 경우, 변동 전압과 기설정된 고장 기준 전압을 비교한다. 여기서, 고장 기준 전압은 SCB 또는 SCG 고장에 따라 나타나는 전압값을 기준으로 적절히 설정될 수 있다.
제4 전압 판단 단계(S600)에서, 고장 판단부(150)는 변동 전압이 고장 기준 전압보다 낮은 경우, 변동 전압과 기설정된 제2 허용 오차 전압을 비교한다. 여기서, 제2 허용 오차 전압은 고장 기준 전압에서 소정의 오차 전압이 마이너스됨으로써 설정될 수 있다. 제2 허용 오차 전압은 소위칭 소자(T1, T2)가 고장 상태임을 나타내는 최소 전압에 대응할 수 있다.
속도 판단 단계(S610)에서, 고장 판단부(150)는 변동 전압이 제2 허용 오차 전압보다 낮은 경우, 변동 RPM과 기설정된 고장 기준 RPM을 비교한다. 이는 변동 전압만으로 스위칭 소자(T1, T2)의 고장을 완벽히 검출하기 어려워 고장 판단 파라미터를 추가적으로 이용하는 것을 나타낸다. 고장 판단부(150)는 변동 RPM이 고장 기준 RPM보다 느린 경우, 모터(200)가 정상 속도로 동작하는 것으로 판단할 수 있다.
이후, 정상 기준 전압 변경 단계(S580)에서 고장 판단부(150)는 제2 허용 오차 전압에 대응하도록 정상 기준 전압을 변경할 수 있다. 여기서, 정상 기준 전압이 변경됨에 따라 변경된 정상 기준 전압에 소정의 오차 전압이 더해짐으로써 제1 허용 오차 전압도 동시에 변경될 수 있다. 또한, 중립 전압, 제2 허용 오차 전압, 및 고장 기준 전압도 정상 기준 전압과의 전압 간격을 유지하도록 전압값이 적절히 변경될 수 있다.
이후, 제1 카운트 단계(S560)에서 고장 판단부(150)는 고장 카운트를 1 감소시킬 수 있다.
한편, 속도 판단 단계(S610)에서, 고장 판단부(150)는 변동 RPM이 고장 기준 RPM보다 빠른 경우, 모터(200)가 비정상 속도로 동작하는 것으로 판단할 수 있다.
고장 기준 전압 변경 단계(S620)에서, 고장 판단부(150)는 변동 전압이 제2 허용 오차 전압보다 높거나, 또는 변동 RPM이 고장 기준 RPM보다 빠른 경우, 스위칭 소자(T1, T2)의 고장으로 판단할 수 있다. 이때 고장 판단부(150)는 제2 허용 오차 전압에 대응하도록 고장 기준 전압을 변경할 수 있다. 여기서, 고장 기준 전압이 변경됨에 따라 변경된 고장 기준 전압에 소정의 오차 전압이 마이너스됨으로써 제2 허용 오차 전압도 동시에 변경될 수 있다. 또한, 중립 전압, 제1 허용 오차 전압, 및 정상 기준 전압도 고장 기준 전압과의 전압 간격을 유지하도록 전압값이 적절히 변경될 수 있다.
이상의 정상 기준 전압, 제1 허용 오차 전압, 중립 전압, 제2 허용 오차 전압, 및 고장 기준 전압은 하기 표 1 과 같이 나타날 수 있다. 표 1은 변동 전압 레벨 별 스위칭 소자의 1차 상태를 나타낸다.
변동 전압 레벨 스위칭 소자 1차 상태
고장 기준 전압 고장
제2 허용 오차 전압
중립 전압 -
제1 허용 오차 전압 정상
정상 기준 전압
0V
제3 전압 판단 단계(S590) 또는 고장 기준 전압 변경 단계(S620) 이후에, 제2 카운트 단계(S630)에서 고장 판단부(150)는 변동 전압 또는 변동 RPM을 기초로 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 상태로 판단됨에 따라 고장 카운트를 1 증가시킬 수 있다.
고장 카운트 비교 단계(S640)에서, 고장 판단부(150)는 최종적으로 스위칭 소자(T1, T2)의 상태를 결정하기 위해, 현재 고장 카운트와 기설정된 기준 카운트를 비교한다. 여기서, 기준 카운트는 사용자의 필요에 따라 적절히 설정될 수 있다. 고장 판단부(150)는 현재 고장 카운트가 기준 카운트를 초과하지 않은 경우, 현재 시간에서 스위칭 소자(T1, T2)의 고장으로 최종 판단하지 않는다. 이후 S510 단계로 돌아가서 S510 단계 이후 단계가 계속해서 수행될 수 있다.
고장 검출 단계(S650)에서, 고장 판단부(150)는 현재 고장 카운트가 기준 카운트를 초과하는 경우, 스위칭 소자(T1, T2)의 고장을 최종 검출할 수 있다. 이때 고장 판단부(150)는 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 상태를 제어부(110)에 전달할 수 있다. 제어부(110)는 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 상태를 별도의 알림 장치를 통해 외부에 알릴 수 있다. 이를 통해 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 상황이 발생하는 경우, 빠른 조치가 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.
실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.
100: 모터 구동 시스템
110: 제어부
120: 인버터부
130: 전압 모니터링부
140: 모터 모니터링부
150: 고장 판단부

Claims (13)

  1. 모터 구동용 스위칭 소자의 드레인 소스 전압을 센싱하는 전압 센싱 단계;
    소정 시간 간격을 기초로 센싱되는 상기 드레인 소스 전압의 현재값과 이전값의 차이를 통해 변동 전압을 계산하는 계산 단계;
    상기 변동 전압과 기설정된 고장 기준 전압을 비교하는 전압 비교 단계; 및
    상기 변동 전압이 상기 고장 기준 전압을 초과하는지 여부에 따라 상기 스위칭 소자의 고장을 검출하는 고장 검출 단계;
    를 포함하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 센싱 단계 이전에, 상기 스위칭 소자가 턴 온 상태로 상기 모터가 정상 동작하는 것으로 확인되는 경우, 고장 진단 모드로 동작하는 고장 진단 모드 동작 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 판단 단계는,
    상기 변동 전압과 기설정된 정상 기준 전압을 비교하는 제1 전압 판단 단계;
    상기 변동 전압이 상기 정상 기준 전압보다 높은 경우 상기 변동 전압과 기설정된 제1 허용 오차 전압을 비교하는 제2 전압 판단 단계;
    상기 변동 전압이 상기 제1 허용 오차 전압보다 높은 경우, 상기 변동 전압과 상기 고장 기준 전압을 비교하는 제3 전압 판단 단계; 및
    상기 변동 전압이 상기 고장 기준 전압보다 낮은 경우 상기 변동 전압과 기설정된 제2 허용 오차 전압을 비교하는 제4 전압 판단 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 전압 판단 단계 이후에 상기 변동 전압이 상기 정상 기준 전압보다 낮은 경우, 상기 스위칭 소자의 정상 상태로 판단하고 고장 카운트를 1 감소시키는 제1 카운트 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 계산 단계 이전에, 상기 모터의 속도를 모니터링하는 모터 모니터링 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 계산 단계는,
    소정 시간 간격을 기초로 모니터링되는 상기 모터의 현재 속도와 이전 속도의 차이를 통해 변동 RPM(Revolution Per Minute)을 계산하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제4 전압 판단 단계 이후에, 상기 변동 전압이 상기 제2 허용 오차 전압보다 낮은 경우, 상기 변동 RPM과 기설정된 고장 기준 RPM을 비교하는 속도 판단 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 전압 판단 단계에서 상기 변동 전압이 상기 제1 허용 오차 전압보다 낮거나, 또는 상기 속도 판단 단계에서 상기 변동 RPM이 상기 고장 기준 RPM보다 느린 경우, 상기 제1 허용 오차 전압에 대응하도록 상기 정상 기준 전압을 변경하는 정상 기준 전압 변경 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제4 전압 판단 단계에서 상기 변동 전압이 상기 제2 허용 오차 전압보다 높거나, 또는 상기 속도 판단 단계에서 상기 변동 RPM이 상기 고장 기준 RPM보다 빠른 경우,상기 제2 허용 오차 전압에 대응하도록 상기 고장 기준 전압을 변경하는 고장 기준 전압 변경 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 제3 전압 판단 단계에서 상기 변동 전압이 상기 고장 기준 전압보다 높은 경우, 고장 카운트를 1 증가시키는 제2 카운트 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 고장 기준 전압 변경 단계에서 상기 고장 기준 전압이 변경된 이후에, 고장 카운트를 1 증가시키는 제2 카운트 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 고장 카운트와 기설정된 기준 카운트를 비교하는 고장 카운트 비교 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 고장 검출 단계는,
    상기 고장 카운트가 상기 기준 카운트를 초과하는 경우 상기 스위칭 소자의 고장을 검출하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.
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