WO2022131686A1 - 모터 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

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WO2022131686A1
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phase energization
phase
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김장훈
김원규
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엘지이노텍 주식회사
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    • H02P2203/03—Determination of the rotor position, e.g. initial rotor position, during standstill or low speed operation

Definitions

  • the present invention relates to a motor control apparatus and method, and more particularly, to a motor control method and motor control apparatus for performing a motor brake mode through three-phase switching energization, and to initialize the position of a motor using a gate signal and a motor current
  • the invention relates to a motor control method and a motor control device.
  • the shift-by-wire system (SBW) applied to the vehicle uses a switched reluctance motor (SRM) and operates without a magnet. Due to the nature of the motor without a magnet, it is necessary to stop the motor by energizing it to brake the rotation of the motor for an abrupt stop.
  • SRM switched reluctance motor
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a motor control method and a motor control apparatus for performing a motor brake mode through three-phase switching energization.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a motor control method and a motor control apparatus for initializing a position of a motor using a gate signal and a motor current.
  • a motor control method includes performing three-phase energization in a first range section of a motor rotation speed when the motor is in a brake mode; performing two-phase energization in a second range of the motor rotation speed; performing one-phase energization in a first range section of the motor rotation speed; and turning off electricity when the motor rotation speed is less than or equal to the first range section.
  • the first range section is set to be equal to or higher than the three-phase energization holding speed calculated from the ratio of the motor rotation speed and the three-phase energization holding speed at the start of the brake mode
  • the second range section is at the start of the brake mode
  • the motor rotation speed, the three-phase energization holding speed ratio, and the two-phase energization holding speed ratio are set to be higher than the two-phase energization holding speed calculated from the ratio
  • the third range section includes the motor rotation speed at the start of the brake mode, the The three-phase energization holding rate ratio, the two-phase energization holding rate ratio, and the single-phase energization holding rate ratio calculated from the one-phase energization holding rate ratio or higher may be set.
  • the three-phase energization maintenance rate ratio may be greater than the two-phase energization maintenance rate ratio, and the two-phase energization maintenance rate ratio may be greater than the single-phase energization maintenance rate ratio.
  • the brake mode may include a normal brake mode and an emergency brake mode.
  • the first range section in the emergency brake mode may be larger than the first range section in the normal brake mode.
  • the emergency brake mode may be performed by detecting any one of a DC current abnormality, a motor current abnormality, a PWM failure, a function failure, a motor rotation abnormality, and a signal reception of a host controller.
  • a motor control apparatus includes a three-phase bridge unit including three MOSFETs operating in different phases so that the motor operates in three phases; and a control unit for controlling the three MOSFETs, wherein the control unit performs three-phase energization in a first range section of the motor rotation speed in a brake mode of the motor, and 2 in a second range section of the motor rotation speed Phase energization is performed, and one-phase energization is performed in a first range section of the motor rotation speed, and when the motor rotation speed is less than or equal to the first range section, energization is turned off.
  • control unit sets the first range section to be higher than or equal to the three-phase energization maintenance speed calculated from the ratio of the motor rotation speed and the three-phase energization maintenance speed at the start of the brake mode, the motor rotation speed at the start of the brake mode,
  • the second range section is set to be equal to or higher than the two-phase energization holding speed calculated from the three-phase energization holding speed ratio and the two-phase energization holding speed ratio, and the motor rotation speed at the start of the brake mode, the three-phase energization holding speed
  • the third range section may be set to be higher than or equal to the one-phase energization maintenance rate calculated from the ratio, the two-phase energization maintenance rate ratio, and the one-phase energization maintenance rate ratio.
  • the brake mode may include a normal brake mode and an emergency brake mode, and a first range section in the emergency brake mode may be larger than a first range section in the general brake mode.
  • the controller may perform the emergency brake mode by detecting any one of DC current abnormality, motor current abnormality, PWM failure, function failure, motor rotation abnormality, and signal reception of the upper controller.
  • the motor position measuring unit including a first sensor and a second sensor for measuring the motor position; a motor driving unit receiving a control signal from the control unit and outputting a PWM signal to the three-phase bridge unit; a power supply unit that supplies power to the control unit, receives a first motor rotation position signal from the first sensor, and transmits it to the control unit; and an input terminal protection unit that blocks the voltage supplied to the motor or detects an overcurrent, wherein the control unit receives a second motor rotation position signal from the second sensor and receives a first motor rotation position signal from the power supply unit Determining a functional failure through comparison with, detecting a DC current abnormality from the input terminal protection unit, detecting a motor current abnormality from the three MOSFETs, detecting a PWM failure from the motor driving unit, or detecting a motor current abnormality from the power supply unit When detecting a rotation abnormality, an emergency brake mode may be performed.
  • a motor control method includes aligning a rotor of a motor; rotating the motor in one direction; determining whether the current gate signal is the same as the previous gate signal; setting a reference current according to the number of gate signals currently in a high state; sensing a motor current and comparing the sensed motor current with the reference current; and when the difference between the motor current and the reference current is smaller than a first threshold value, setting the current position as the reference position of the motor, wherein the gate signal is applied to a three-phase FET operating in three phases to drive the motor. This is the applied gate signal.
  • the difference between the motor current and the reference current is greater than the first threshold value, it may be determined that the motor or the control unit has failed.
  • the method may include performing shift control based on the reference position according to a shift command input from the driver.
  • determining that the position sensor or the inhibitor switch has failed may include
  • the step of aligning the rotor of the motor may be performed when the vehicle is started.
  • aligning the rotor of the motor may include turning on at least one FET among the three-phase FETs operating in three phases.
  • the determining whether the current gate signal is the same as the previous gate signal may include determining whether the current gate signal is the same as the previous gate signal by individually determining the gate signal of each phase.
  • the determining whether the current gate signal is the same as the previous gate signal may include determining whether the current gate signal maintains the same state as the previous gate signal for a preset time.
  • rotating the motor in one direction may include rotating the motor in a clockwise or counterclockwise direction.
  • a motor control apparatus includes a three-phase FET operating in three phases to drive a motor performing a gear shift; and a controller for controlling the three-phase FET, wherein the controller aligns the rotor of the motor, rotates the motor in one direction, and determines whether the gate signal of the current three-phase FET is the same as the previous gate signal, , set a reference current according to the number of gate signals in the current high state, sense the motor current, compare the sensed motor current with the reference current, and the difference between the motor current and the reference current is greater than the first threshold value. If it is small, the current position is set as the reference position of the motor.
  • the controller may determine that the motor or the controller has failed.
  • the controller may perform shift control based on the reference position according to a shift command input from the driver.
  • the motor may further include a position sensor for measuring a position of the motor, wherein the control unit compares the first shift position measured by the position sensor with a second shift position received from the inhibitor switch signal to obtain the first shift position and When the difference between the second shift positions is smaller than the second threshold value, the shift can be completed.
  • the control unit repeats the process of aligning the motor and the process of setting the current position as a reference position of the motor.
  • the number of repetitions of the process of aligning the motor or the process of setting the current position as the reference position of the motor is equal to or greater than a preset number, it may be determined that the position sensor or the inhibitor switch has failed.
  • controller may align the rotor of the motor by turning on one or more FETs of the three-phase FETs when the vehicle is started.
  • the controller may determine whether the current gate signal maintains the same state as the previous gate signal for a preset time by individually determining the gate signal of each phase.
  • the motor it is possible to brake the motor quickly and efficiently.
  • the total consumption current is small compared to the conventional two-phase fixed energization, so damage and loss of the device can be reduced, and since the stop time is smaller than the existing two-phase fixed energization, it is suitable for emergency braking or to improve response characteristics.
  • the present invention it is possible to accurately set the reference position of the motor.
  • it can be applied regardless of the type of position sensor or current sensor, and it is possible to determine the failure of the controller (SCU) or the motor by using the comparison between the change amount of the gate signal and the reference current.
  • SCU controller
  • the position sensor value obtained from the reference position and the inhibitor switch signal during gear shifting it is possible to determine the failure of the position sensor or the inhibitor switch, and through this, an expensive dual-die position sensor, It is possible to control the motor accurately and safely without using a position sensor equipped with a self-failure determination function or an IC with a position sensor failure determination function.
  • FIG. 1 is a block diagram of a motor control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the operation of the motor control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • 3 to 6 are diagrams for explaining the operation of the motor control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart of a motor control method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram of a motor control apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 9 and 10 are block diagrams of a motor control apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • 11 and 12 are diagrams for explaining the operation of the motor control apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart of a motor control method according to a second embodiment of the present invention.
  • the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as "at least one (or more than one) of A and (and) B, C", it is combined as A, B, C It may include one or more of all possible combinations.
  • a component when it is described that a component is 'connected', 'coupled', or 'connected' to another component, the component is directly 'connected', 'coupled', or 'connected' to the other component. In addition to the case, it may include a case of 'connected', 'coupled', or 'connected' due to another element between the element and the other element.
  • FIG. 1 is a block diagram of a motor control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • the motor control apparatus 100 includes a three-phase bridge unit 110 and a control unit 120 , and includes a motor position measuring unit 130 , a motor driving unit 140 , and a power supply unit 150 . ), may include an input terminal protection unit 160, and may include a motor 200 or a connector (not shown) for transmitting and receiving a signal to and from the outside.
  • the motor control device 100 may be a motor control device that drives or brakes the motor 200 and forms a shift-by-wire system (hereinafter referred to as SBW).
  • the SBW is composed of a switched reluctance motor (hereinafter referred to as SRM) and an SBW control unit (SCU), and the SRM and the SCU may be integrally formed. SRM and SCU may be configured independently.
  • the motor control apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention may operate as an SCU constituting the SBW.
  • the SBW may be configured as shown in FIG. 2 . It may be composed of the SRM 20 and the SCU 10 controlling it.
  • the SCU 10 is composed of three FETs 11 that conduct the SRM 20, and the three FETs may be composed of a three-phase bridge operating in different phases (U, V, W)).
  • the SCU 10 receives the battery power 30 and inputs it to the SRM 20.
  • a protection IC Protection, 13
  • the SRM 20 is driven by the input power, and may be driven according to the energization of the three FETs 11 .
  • the motor current flowing according to the energization of the three FETs 11 may be sensed 14 and used to determine whether there is a failure.
  • it may include a position measuring sensor 12 for measuring the position of the SRM (20).
  • the position measuring sensor 12 may be composed of two MR sensors formed of a dual die, and stability may be improved by using the respective position information.
  • the three-phase bridge unit 110 of the motor control apparatus 100 includes three MOSFETs operating in different phases so that the motor operates in three phases, and the control unit 120 includes three MOSFETs. to control
  • the three MOSFETs are turned on and off in different phases (U-phase, V-phase, and W-phase) to form a torque capable of rotating the motor 200 , thereby driving the motor 200 .
  • the three MOSFETs are turned on and off so that a reverse torque is generated in the reverse direction to the direction in which the motor 200 is rotating to perform the motor brake mode.
  • the controller 120 may drive or brake the motor 200 by controlling the energization of the three MOSFETs.
  • the control unit 120 performs three-phase energization in a first range section of the motor rotation speed, and performs two-phase energization in a second range section of the motor rotation speed, , performing one-phase energization in a first range of the motor rotation speed, and when the motor rotation speed is less than or equal to the first range, energization may be turned off.
  • motor brake mode first, the motor rotation speed is reduced by 3-phase energization, and when the motor rotation speed is below a certain speed, the motor rotation speed is reduced through 2-phase energization.
  • the motor rotation speed is reduced through phase energization, and when the motor stops or the motor rotation speed becomes less than a certain speed, the energization is turned off. Efficient and fast braking is possible by performing the brake mode through 3-phase-2 phase-1 phase switching energization.
  • the controller 120 sets the first range section to be higher than or equal to the three-phase energization maintenance speed calculated from the ratio of the motor rotation speed and the three-phase energization maintenance speed ratio at the start of the brake mode, the motor rotation speed at the start of the brake mode, the The second range section is set to be equal to or higher than the two-phase energization holding speed calculated from the three-phase energization holding speed ratio and the two-phase energization holding speed ratio, and the motor rotation speed at the start of the brake mode, the three-phase energization holding speed ratio , the two-phase energization maintenance rate ratio, and the one-phase energization maintenance rate calculated from the one-phase energization maintenance rate ratio or more may be set in the third range section.
  • the first range section, the second range section, and the third range section are each set using the holding speed for determining whether to switch or to turn off the energization.
  • the three-phase energization holding speed for setting the first range section is calculated from the ratio of the motor rotation speed and the three-phase energization holding speed at the start of the brake mode.
  • the 3-phase energization maintenance speed ratio determines to what speed the 3-phase energization is maintained until the motor rotation speed is lowered in the process of lowering the motor rotation speed to the speed at the start of the brake mode and the speed of 0 at the stop when the brake mode is performed. means the ratio.
  • the motor rotation speed becomes less than the first range section, that is, the three-phase energization maintenance speed through three-phase energization
  • two-phase energization is performed.
  • two MOSFETs that generate reverse torque opposite to the rotation direction of the motor can be energized.
  • the MOSFET of U-V, V-W, or U-W can be energized.
  • the motor rotation speed is reduced through the two-phase energization, and a second range section in which the two-phase energization is performed is set using the two-phase energization holding speed.
  • the two-phase energization is maintained until the second range section, that is, the motor rotation speed becomes less than or equal to the two-phase energization holding speed.
  • the two-phase energization holding speed for setting the second range section is calculated from the motor rotation speed at the start of the brake mode, the three-phase energization holding speed ratio, and the two-phase energization holding speed ratio.
  • the two-phase energization maintenance speed ratio determines to what speed the two-phase energization is maintained until the motor rotation speed is lowered in the process of lowering the motor rotation speed to the speed at the start of the brake mode and the speed to 0 at the stop of the brake mode. means the ratio.
  • two-phase energization can be maintained without switching back to three-phase energization.
  • two-phase energization in order to brake the motor using three-phase energization, it may be switched back to three-phase energization.
  • the speed of switching to the three-phase energization may use a three-phase energization maintenance speed. That is, when the motor rotation speed is higher than the three-phase energization holding speed, it is possible to switch to the three-phase energization.
  • a speed higher than the three-phase energization maintenance rate may be applied. For example, when a margin value is added to the three-phase energization maintenance speed or the speed is increased at a certain rate to increase the speed, the three-phase energization may be switched.
  • the motor rotation speed becomes less than the second range section, that is, the two-phase energization maintenance speed through two-phase energization
  • one-phase energization is performed.
  • one MOSFET that generates reverse torque opposite to the rotation direction of the motor can be energized.
  • one of the MOSFETs of U, V, or W can be energized.
  • the motor rotation speed is reduced through one-phase energization, and a third range section in which one-phase energization is performed is set using the 1-phase energization holding speed.
  • one-phase energization is maintained until the third range section, that is, the motor rotation speed becomes less than or equal to the 1-phase energization maintenance speed.
  • the one-phase energization holding speed for setting the third range section is calculated from the motor rotation speed at the start of the brake mode, the three-phase energization holding speed ratio, the two-phase energization holding speed ratio, and the single-phase energization holding speed ratio.
  • the 1-phase energization maintenance speed ratio is used to set whether to maintain the 1-phase energization until the motor rotation speed is lowered in the process of lowering the motor rotation speed to the speed at the start of the brake mode and the speed to 0 at the stop when the brake mode is performed. means the ratio.
  • one-phase energization can be maintained without switching back to two-phase energization.
  • the speed of switching to the two-phase energization may use the two-phase energization maintenance speed. That is, when the motor rotation speed is higher than the two-phase energization holding speed, it is possible to switch to the two-phase energization.
  • a speed higher than the two-phase energization holding speed may be applied.
  • a margin value is added to the two-phase energization maintenance speed or the speed is increased at a certain rate to increase the speed, the two-phase energization may be switched.
  • the three-phase energization maintenance speed ratio, the two-phase energization maintenance speed ratio, and the 1-phase energization maintenance speed ratio may be set by a user or may vary depending on the type of brake mode or the motor rotation speed at the start of the brake mode.
  • the three-phase energization maintenance rate ratio may be greater than the two-phase energization maintenance rate ratio, and the two-phase energization maintenance rate ratio may be set to be larger than the single-phase energization maintenance rate ratio.
  • three-phase conduction consumes more current than two-phase conduction, it is effective for braking, and two-phase conduction also consumes more current than one-phase conduction and is effective for braking. Therefore, for efficient and fast braking, the phase energization maintenance speed ratio may be greater than the two-phase energization maintenance speed ratio, and the two-phase energization maintenance speed ratio may be set to be larger than the single-phase energization maintenance speed ratio.
  • the same ratio or three-phase energization maintenance rate ratio may be set to be smaller than the two-phase energization maintenance rate ratio, and the two-phase energization maintenance speed ratio may be set to be smaller than the one-phase energization maintenance speed ratio according to user settings or environmental factors.
  • the three-phase energization maintenance rate ratio may be set between 70 and 30%, the two-phase energization maintenance rate ratio may be set between 50 and 20%, and the one-phase energization maintenance rate ratio may be set between 30 and 0%.
  • the 1-phase energization maintenance ratio is set to 0%, it may mean stopping the motor with three-phase energization and two-phase energization.
  • the sum of the three-phase energization maintenance rate ratio, the two-phase energization maintenance rate ratio, and the 1-phase energization maintenance rate ratio may be 100% or less than 100%.
  • the sum 100%, it means that the energization is maintained until the motor stops, and when the sum is less than 100%, the energization may be turned off even before stopping when the motor becomes below a certain speed. That is, when the rotation speed of the motor becomes less than a safe speed, the energization can be turned off.
  • the three-phase energization holding rate, the two-phase energization holding rate, and the 1-phase energization holding rate can be calculated as follows.
  • 3-phase energization holding speed (100 % - 3-phase energizing holding speed ratio) x motor rotation speed
  • 1-phase energization holding speed (100 % - (3-phase energization holding speed ratio + 2-phase energization holding speed ratio + 1-phase energization holding speed ratio)) x motor rotation speed
  • the three-phase energization holding speed ratio is 50%
  • the two-phase energization holding speed ratio is 30%
  • the 1-phase energization holding speed ratio is 20%, the three-phase energization holding speed ratio;
  • the two-phase energization maintenance rate and the 1-phase energization maintenance rate can be calculated as follows.
  • the brake mode may include a normal brake mode and an emergency brake mode.
  • the emergency brake mode for urgently braking the motor in an emergency situation may be set differently from the general brake mode in which the motor is braked in a normal general situation.
  • the first range section in the emergency brake mode may be set to be larger than the first range section in the normal brake mode.
  • each holding speed ratio can be set as follows.
  • Three-phase energization holding rate ratio 50 ⁇ 5 %
  • Two-phase energization holding speed ratio 30 ⁇ 5 %
  • the three-phase normal holding speed ratio can be set to be larger than in the general braking mode, and accordingly, each holding speed ratio can be set as follows.
  • Three-phase energization holding speed ratio 70 ⁇ 5 %
  • Two-phase energization holding rate ratio 20 ⁇ 5 %
  • the control unit 120 may perform the emergency brake mode by detecting any one of DC current abnormality, motor current abnormality, PWM failure, function failure, motor rotation abnormality, and signal reception of the upper controller.
  • the control unit 120 may monitor a case in which the emergency brake mode is performed, and when a corresponding situation is detected, the emergency brake mode may be performed.
  • monitoring may be performed using other components in addition to the control unit 120 for quick detection.
  • the motor control apparatus 100 may include a motor position measuring unit 130 , a motor driving unit 140 , a power supply unit 150 , and an input terminal protection unit 160 . .
  • the motor position measuring unit 130 includes a first sensor 132 and a second sensor 131 for measuring the position of the motor 200 .
  • the first sensor 132 and the second sensor 131 may be implemented as MR sensors of a dual die.
  • the motor driving unit 140 receives a control signal from the control unit 120 and outputs a PWM signal to the three-phase bridge unit 110 .
  • the motor driving unit 140 may be a motor driver capable of self-diagnosis, and serves to output a PWM signal to the gate signal of each MOSFET of the three-phase bridge unit 110, and can immediately detect whether the PWM signal is abnormal. .
  • the power supply unit 150 receives the battery power 300 and the ignition 500 to supply power to the control unit 120 , and receives the first motor rotation position signal from the first sensor 132 to receive the control unit 120 . ) can be passed as
  • the power supply unit 150 may be configured as a power supply IC capable of monitoring Micom and MR sensors and diagnosing its own failure.
  • the power supply unit 150 may receive the first motor rotation position signal from the first sensor 132 to monitor the first motor rotation number, and may quickly detect abnormal rotation of the motor.
  • the input terminal protection unit 160 may block the voltage supplied to the motor 200 or detect an overcurrent.
  • the input terminal protection unit 160 may block the battery voltage supplied to the motor and may be configured as a protection IC capable of detecting its own overcurrent.
  • the input terminal protection unit 160 may be located at the input terminal for inputting the battery power 300 to the motor 200 to monitor the DC current to immediately detect an abnormality in the DC current.
  • an abnormality of the motor current may be immediately detected by monitoring the motor current.
  • the control unit 120 may receive the second motor rotation position signal from the second sensor 131 and determine the functional failure through comparison with the first motor rotation position signal received from the power supply unit 150 .
  • the control unit 120 detects a DC current abnormality from the input stage protection unit 160, detects a motor current abnormality from the three-phase bridge unit 110 of three MOSFETs, or detects a PWM failure from the motor driving unit 140,
  • an emergency brake mode may be performed.
  • the emergency brake mode may be performed.
  • the 3-phase energization maintenance speed ratio is set to be higher than that of the general brake mode to perform switch energization.
  • electricity is turned off (510).
  • the brake mode entry signal is received from the upper controller (512)
  • the emergency brake mode is performed (511).
  • 3-2-1 Switch energization is performed.
  • the 3-phase energization maintenance speed ratio is set to be higher than that of the general brake mode to perform switch energization.
  • electricity is turned off (510).
  • Self-diagnosis for safe operation is possible through detection in each configuration and comparison of the motor rotation position signals of two sensors. Through this, it is possible to effectively enter the safety state of functional safety and implement a safety mechanism that satisfies ASIL-B or higher.
  • FIG. 7 is a flowchart of a motor control method according to the first embodiment of the present invention.
  • a detailed description of the motor control method according to the first embodiment of the present invention corresponds to the detailed description of the motor control apparatus of FIGS. 1 to 6 , and thus, redundant description will be omitted.
  • the following steps are performed in braking the motor in the brake mode.
  • step S11 in the brake mode of the motor, three-phase energization is performed in the first range section of the motor rotation speed.
  • the first range section may be set to be greater than or equal to a three-phase energization maintenance speed calculated from a ratio of a motor rotation speed and three-phase energization maintenance speed at the start of the brake mode.
  • step S12 two-phase energization is performed in the second range section of the motor rotation speed.
  • two MOSFETs generating reverse torque opposite to the rotation direction of the motor are energized, and the second range section includes the motor rotation speed at the start of the brake mode, the three-phase energization maintenance speed ratio, and It may be set to be equal to or higher than the two-phase energization holding rate calculated from the two-phase energization holding rate ratio.
  • step S13 one-phase energization is performed in the first range section of the motor rotation speed.
  • one MOSFET generating reverse torque opposite to the rotational direction of the motor is energized, and the third range section includes the motor rotation speed at the start of the brake mode, the three-phase energization maintenance speed ratio, the The two-phase energization holding rate ratio and the single-phase energization holding rate calculated from the one-phase energization holding rate ratio may be set or higher.
  • step S14 when the motor rotation speed is less than the first range section, the energization is turned off in step S14.
  • the three-phase energization maintenance rate ratio may be greater than the two-phase energization maintenance rate ratio, and the two-phase energization maintenance rate ratio may be greater than the one-phase energization maintenance rate ratio.
  • the brake mode may include a normal brake mode and an emergency brake mode, and the emergency brake mode requires faster braking than the normal brake mode. It may be larger than the range interval.
  • the emergency brake mode may be performed by detecting any one of DC current abnormality, motor current abnormality, PWM failure, function failure, motor rotation abnormality, and signal reception of the host controller.
  • FIGS. 1 to 7 a motor control method and a motor control apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 18 .
  • the detailed description of the motor control method and the motor control apparatus according to the second embodiment of the present invention is the motor control method and the motor control apparatus according to the first embodiment of the present invention, and names, terms, and functions are for each embodiment. It is based on the detailed description, and may be the same as or different from each other.
  • FIGS. 9 and 10 are block diagrams of a motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the motor control apparatus 1000 includes a three-phase FET 1110 and a control unit 1120, and may include a current sensor 1130 and a position sensor 1140, and a motor ( 2000) or a communication unit (not shown) for transmitting and receiving signals to and from the inhibitor switch 3000 .
  • the motor control apparatus 1000 may be a motor control apparatus that drives or brakes the motor 2000 and forms a shift-by-wire system (hereinafter referred to as SBW).
  • the SBW is composed of a switched reluctance motor (hereinafter referred to as SRM) and an SBW control unit (SCU), and the SRM and the SCU may be integrally formed. SRM and SCU may be configured independently.
  • the motor control apparatus 1000 according to the second embodiment of the present invention may operate as an SCU constituting the SBW.
  • the three-phase FET 1110 may operate in three phases to drive a motor that performs gear shifting.
  • the three-phase FET 1110 may be configured as three FETs, and the three FETs may be configured as a three-phase bridge operating in different phases (U, V, and W).
  • the three-phase FET may be configured with six bridges. In the case of six FETs, three upper switches and three lower switches are configured, and the paired upper and lower switches are complementary to each other to operate the motor in three phases.
  • Each of the FETs constituting the three-phase FET 1110 may be a MOSFET composed of a gate, a source, and a drain, and may be turned on or off according to a gate signal applied to the gate.
  • the three-phase FET 1110 may be three-phase energized, two-phase energized, or one-phase energized, and all may be turned off.
  • the controller 1120 drives the motor 2000 by controlling the three-phase FET.
  • the controller 1120 applies a gate signal to an FET of at least one phase among the three-phase FETs to conduct the corresponding FET to drive the motor 2000 .
  • the controller 1120 may apply a gate signal to the FET through a gate driver unit (GDU) 150 .
  • GDU gate driver unit
  • the controller 1120 performs initialization for setting a reference position of the motor 2000 when the vehicle is started or it is necessary to initialize the position of the motor 2000 for accurate driving of the motor 2000 .
  • the reference position of the motor 2000 is a reference position for performing shift control. If the reference position is not accurately set, a problem may occur in gear shifting, which may be dangerous to the driver. Therefore, it is necessary to set the reference position of the motor 2000 to an accurate position.
  • the controller 1120 aligns the rotor of the motor 2000, rotates the motor 2000 in one direction, determines whether the gate signal of the current three-phase FET 1110 is the same as the previous gate signal, and determines whether the current, high state Set a reference current according to the number of in-gate signals, sense a motor current, compare the sensed motor current with the reference current, and if the difference between the motor current and the reference current is less than a first threshold, the current position is set as the reference position of the motor.
  • the controller 1120 In order to set the reference position of the motor 2000 , the controller 1120 first aligns the rotor of the motor 2000 . In this case, when receiving a signal for starting the vehicle, the controller 1120 may turn on one or more FETs of the three-phase FET 1110 to align the rotor of the motor 2000 . The initial control angle of the motor may be set by aligning the rotor of the motor 2000 .
  • the motor is rotated in one direction, either clockwise or counterclockwise.
  • the energized FET of the three-phase FET 1110 changes.
  • the FETs of each phase constituting the three-phase FET 1110 are turned on and off in different phases.
  • a gate signal applied to control the three-phase FET 1110 varies according to the rotation of the motor. It is used to set the reference position by using the point that the gate signal applied to the three-phase FET 1110 changes during rotation.
  • the reference position of the motor 2000 is a position where the motor 2000 is caught on a structural stumbling block, etc. and does not rotate. , since the rotation of the motor 2000 is stopped, at this time, the gate signal applied to the three-phase FET 1110 is maintained. To use this, the controller 1120 determines whether the current gate signal of the three-phase FET 1110 is the same as the previous gate signal. Since the gate signal exists for each phase, it is determined whether the current gate signal is the same as the previous gate signal for each phase.
  • the three-phase FET 1110 operates in U-phase, V-phase, and W-phase, and compares the current U_Gate signal, V_Gate signal, and W_Gate signal with the previous U_Gate signal, V_Gate signal, and W_Gate signal to obtain a gate signal. Determine if is the same or if there is a change.
  • the controller 1120 may determine whether the current gate signal maintains the same state as the previous gate signal for a preset time by individually determining the gate signal of each phase. In determining whether the current gate signal is in the same state as the previous gate signal, it may be determined whether the current gate signal maintains the same state as the previous gate signal for a preset time. The time for determining this may be set according to a period in which a gate signal is applied to the three-phase FET 1110 when the motor 2000 is rotated. The corresponding time may vary depending on the rotation speed of the motor 2000 or may be set by a user.
  • the controller 1120 sets a reference current according to the number of gate signals currently in a high state, senses the motor current, and receives the sensed motor current and The reference current is compared.
  • the current gate signal is the same as the previous gate signal, it can be determined that the motor 2000 has stopped rotating, but the reference current and the motor current are not set as the reference position immediately, but for more accurate reference position setting. It is determined whether the corresponding position corresponds to the true reference position using To this end, the controller 1120 checks the number of gate signals in which the current gate signal remains high in the same state as the previous gate signal.
  • a reference current is set according to the number of gate signals currently in a high state.
  • the reference current is a value stored in advance by setting a current flowing through the motor according to the number of gate signals in a high state.
  • the current in a steady state is proportional to the number of FETs turned on when the gate signal becomes high, and the magnitude is constant in the same number of FETs. For example, it can be set to 9 A in phase 1 having one high gate signal and 18 A in phase 2 having two high gate signals.
  • the motor current may be sensed by the current sensor 1130 .
  • a resistor capable of measuring a current is connected to the line of the three-phase FET 1110 and the motor 2000 , and a voltage applied to the resistor is measured to sense the motor current.
  • the motor current may be sensed using various current sensors 1130 .
  • the current sensor 1130 may be configured as a protection IC that detects and blocks overvoltage or overcurrent in order to protect the motor 2000 .
  • the controller 1120 sets the current position as the reference position of the motor. That is, it is determined whether the difference is within a normal range by comparing the measured motor current with a pre-stored reference current, and if it is within the normal range, the current position is set as the reference position of the motor 2000 .
  • the first threshold value may be set by a user or may vary according to specifications such as specifications or errors of the motor 2000 and a required safety level.
  • the first threshold may be 1 A.
  • the control unit 1120 sets the current position determined as the normal range as the reference position of the motor 2000 and uses it to control the shift position.
  • the controller 1120 may determine that the motor 2000 or the controller 1120 has failed. As a result of comparing the measured motor current with the pre-stored reference current, if the difference is out of the normal range, it means that the current position does not correspond to the reference position of the motor 2000, or it is determined that a failure has occurred, such as measuring the motor current. can That is, when the difference between the motor current and the reference current is out of the normal range, the control unit 1120 may determine that a failure of the motor 2000 or the control unit 1120 has occurred, and may convert the motor to a safety mode.
  • a failure signal may be transmitted to the upper controller.
  • the controller 1120 may perform shift control based on the reference position according to a shift command received from the driver.
  • the driver can receive P, R, N, D signals, etc., which are shift commands, through the electronic shift button.
  • the controller 1120 may perform shift control by rotating the motor 2000 so that the motor 2000 rotates to the position of the motor 2000 corresponding to each shift command based on the set reference position.
  • the controller 1120 may apply a gate signal to the three-phase FET to rotate the motor 2000 to a target position.
  • the controller 1120 determines whether the motor 2000 is rotated to a target position according to the shift. To this end, the control unit 1120 compares the first shift position measured by the position sensor 1140 with the second shift position received from the inhibitor switch 300 to determine the difference between the first shift position and the second shift position. If it is less than the second threshold, the shift can be completed. As shown in FIG. 9 , the control unit 1120 may confirm the first shift position through the position sensor 1140 , and may confirm the second shift position through the inhibitor switch 300 .
  • the position sensor 1140 measures the position of the motor 2000 .
  • the position sensor 1140 may be composed of two MR sensors formed of a dual die, and stability may be improved by using the respective position information.
  • the position sensor 1140 may be implemented using various position sensors capable of measuring the position of the motor 2000 .
  • the position sensor 1140 may measure the first shift position of the current motor 2000 by measuring the current position of the motor 2000 .
  • the inhibitor switch 300 measures the position of the shift stage.
  • the inhibitor switch is a switch to which an electric circuit is connected within the switch when a shift lever is changed.
  • the second P, R, N, R shift stage is engaged from the value measured by the inhibitor switch 300 .
  • the shift position can be detected.
  • the motor control device 1000 may be an SBW controller unit (SCU) 100
  • the controller 1120 may be an MCU 1120 .
  • the control unit 1120 receives a current magnitude signal from the current sensor 1130 to monitor the current, a current monitor 121 , and a rotor position monitor for receiving a motor rotor position signal from the position sensor 1140 (Rotor).
  • SBW System Position Monitor 122
  • SBW System Position Diagnosis 123
  • current monitor 1121 a rotor position monitor 1122
  • SBW system Position Monitor 124 that monitors the SBW system position by using the information of the detection unit 1123 .
  • the controller 1120 compares the first shift position with the second shift position, and when the difference between the first shift position and the second shift position is less than a second threshold value, that is, within a normal range, the motor 2000 is determined to be exactly positioned at the target position, and the shift is completed. When the shift is completed, the motor does not rotate, so the motor 2000 is turned off. The controller 1120 may turn off the motor 2000 by not applying a gate signal to the three-phase FET 1110 .
  • the second threshold value may be a rotation angle or a distance value. The second threshold value may be set by a user or may be set differently according to specifications of the motor 2000 .
  • the controller 1120 repeats the process of aligning the motors and the process of setting the current position as the reference position of the motor.
  • the control unit 1120 can determine whether the reference position setting is incorrect. To this end, the process of aligning the motor or setting the current position as the reference position of the motor The process can be repeated.
  • the controller 1120 controls the position sensor 1140 or the inhibitor switch 300 of the It can be judged as a malfunction. If the difference between the first shift position and the second shift position is greater than the second threshold value even after repeating the process of aligning the motor and setting the current position as the reference position of the motor, this is the process of setting the reference position of the motor Rather than this being wrong, it may be determined that there is a failure in the position sensor 1140 or the inhibitor switch 300 .
  • the controller 1120 has a failure in the position sensor 1140 or the inhibitor switch 300 . It can be judged that there is It can be judged once, that is, immediately, or three or more times.
  • 11 and 12 are views for explaining the operation of the motor control apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the system Before receiving the driver's shift command, the system must be stabilized to enable shifting.
  • the vehicle When the vehicle is started (1401), one or more phases of FETs are turned on to align the rotor, and an initial control angle of the motor (SRM) is set (1402). Thereafter, the motor is rotated 1403 in one direction (clockwise or counterclockwise).
  • the gate signal (Gate-Signal) compares (1404) whether x+1 signals from the previous signal (n-x) to the current signal (n) are the same.
  • the gate signal (Gate-Signal) is a signal (MCU output) for turning on or off the FET, and may be a HIGH or LOW signal.
  • Gate-Signal[n] is digitally expressed and means the current gate signal
  • Gate-Signal[n-x] means the x-th previous gate signal. For example, when x is 5, it means determining whether the gate signal is the same from the 5th previous gate signal to the present, that is, whether the gate signal is maintained for 5 times.
  • the gate signal exists for each phase (U-phase, V-phase, and W-phase), and it is necessary to compare whether there is any change in the gate signal of each phase. That is, the gate signals are compared for each phase (U_Gate-Signal, V_Gate-Signal, W_Gate-Signal).
  • the U phase compares whether there is a change between the U phases, the V phase between the V phases, and the W phase between the W phases. Since the gate signal is output from the MCU, comparison is possible through the MCU.
  • a reference current is set 1405 according to the number of gate signals currently in a high state. Since the amount of current flowing is different depending on the turned-on FET, the reference current must be set differently. If the battery voltage and SRM parameters are the same, the current in the steady state is dependent on the number of turned-on FETs, and the magnitude is constant. For example, if only the gate signal of phase 1 is high, the reference current may be set to 9A, and if the gate signal of phase 2 is high, the reference current may be set to 18A. If the difference between the reference current and the current value obtained from the current sensor is within the normal range (1406), the current position is set as the reference position (1407) and used for shift position control.
  • the difference between the reference current and the current value obtained from the current sensor is more than the normal range, it is determined as an SCU or SRM failure (1408).
  • shift control is completed ( 1410 ).
  • the shift position difference from the position sensor and the shift position from the inhibitor switch signal are compared ( 1411 ), and if the shift positions are the same, a shift completion flag is raised ( 1412 ), and the vehicle can drive normally ( 1413 ). If the shift position is different, proceed from item 402 again. If N(No)-Loop is repeated two or more times, it is determined as a failure of the position sensor or the inhibitor switch (1414).
  • the gate signal changes when the motor is aligned and rotated, and the value of the motor current continues to change according to the rotation of the motor. Thereafter, when the motor 2000 stops rotating, the gate signal is maintained as 510 . When the gate signal is maintained, the motor current value rises to the reference current. In 510, when the V-phase and W-phase gate signals are high, the reference current is set to 19A, which is the two-phase reference current. After that, check that the difference between the motor current value and the reference current of 19 A is within the normal range, set the corresponding position as the reference position, raise the Initial position flag, and set the position to the shaft position ) is set to 0, which is the reference position.
  • the reference position of the motor can be accurately set by using the change amount of the gate signal and the current.
  • it can be applied regardless of the type of position sensor or current sensor, and it is possible to determine the failure of the controller (SCU) or the motor by using the comparison between the change amount of the gate signal and the reference current.
  • SCU controller
  • the position sensor value obtained from the reference position and the inhibitor switch signal during gear shifting it is possible to determine the failure of the position sensor or the inhibitor switch, and through this, an expensive dual-die position sensor, It is possible to control the motor accurately and safely without using a position sensor equipped with a self-failure determination function or an IC with a position sensor failure determination function.
  • FIG. 13 is a flowchart of a motor control method according to a second embodiment of the present invention
  • FIGS. 14 to 18 are flowcharts of a motor control method according to another embodiment of the second embodiment of the present invention.
  • a detailed description of each step of the motor control method according to the second exemplary embodiment of the present invention corresponds to the detailed description of the motor control apparatus of FIGS. 8 to 12 , and thus the overlapping description will be omitted.
  • the motor control method according to the second embodiment of the present invention performs the following steps in initializing the position of the motor.
  • step S111 the rotor of the motor is aligned.
  • Step S111 of aligning the rotor of the motor may be performed when the vehicle is started. Thereafter, the motor is rotated in one direction in step S112. In this case, the motor may be rotated clockwise or counterclockwise. The motor is rotated, and in step S113, it is determined whether the current gate signal is the same as the previous gate signal.
  • the gate signal is a gate signal applied to a three-phase FET operating in three phases to drive the motor, and it is possible to determine whether the current gate signal is the same as the previous gate signal by individually determining the gate signal of each phase.
  • a reference current is set according to the number of gate signals currently in a high state in step S114. Thereafter, the motor current is sensed in step S115, the sensed motor current is compared with the reference current, and as a result of the comparison in step S115, if the difference between the motor current and the reference current is less than the first threshold, the current in step S116 Set the position as the reference position of the motor.
  • step S115 if the difference between the motor current and the reference current is greater than the first threshold value, it may be determined that the motor or the control unit has failed in step S121.
  • shift control may be performed based on the reference position according to the shift command received from the driver in step S131.
  • step S141 In performing shift control based on the reference position according to the shift command received from the driver, the first shift position measured by the position sensor measuring the position of the motor in step S141 and the second shift position received from the inhibitor switch signal The shift positions are compared, and as a result of the comparison in step S141, if the difference between the first shift position and the second shift position is less than a second threshold value, the shift is completed in step S142.
  • step S141 if the difference between the first shift position and the second shift position is greater than the second threshold value, rotating the motor in one direction in step S151 or setting the current position as the reference position of the motor Repeat the setting steps. If the number of repetitions of rotating the motor in one direction or setting the current position as the reference position of the motor is more than a preset number of times, it may be determined that the position sensor or the inhibitor switch has failed in step S152. have.
  • Modifications according to the present embodiment may include some configurations of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 7 and some configurations of the embodiment described with reference to FIGS. 8 to 18 together. That is, the modified examples include the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 7 , but some configurations of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 7 are omitted, and some configurations of the embodiment described with reference to the corresponding FIGS. 8 to 18 are omitted. may include Alternatively, the modified example may include some components of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 7 , in which some components of the embodiment described with reference to FIGS. 8 to 18 are omitted and corresponding to FIGS. 1 to 7 .
  • the embodiments of the present invention can be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored.
  • Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage devices. Also, computer-readable recording media are distributed in networked computer systems. , computer readable code can be stored and executed in a distributed manner. And functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention pertains.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 방법은 모터의 브레이크 모드시, 모터 회전속도의 제1 범위 구간에서 3상 통전을 수행하는 단계, 상기 모터 회전속도의 제2 범위 구간에서 2상 통전을 수행하는 단계, 상기 모터 회전속도의 제1 범위 구간에서 1상 통전을 수행하는 단계, 및 상기 모터 회전속도가 상기 제1 범위 구간 이하가 되면, 통전을 오프하는 단계를 포함한다.

Description

모터 제어 장치 및 그 방법
본 발명은 모터 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 3상 절환 통전을 통해 모터 브레이크 모드를 수행하는 모터 제어 방법 및 모터 제어 장치, 게이트 신호와 모터 전류를 이용하여 모터의 위치를 초기화하는 모터 제어 방법 및 모터 제어 장치에 관한 발명이다.
차량에 적용되는 시프트 바이 와이어 시스템(SBW)은 스위치 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor, SRM)이 적용되며, 마그넷 없이 동작한다. 마그넷 없는 모터의 특성상 급격한 정지를 위해서 모터의 회전을 제동하는 통전을 하여 모터를 정지시켜야 한다.
모터를 정지시키는 브레이크 모드에서 신속한 제어 또는 긴급상황 발생시 빠르고 효율적으로 모터를 정지시킬 수 있는 기술이 필요하다.
또한, 안정적인 변속을 위해선 차량 시동 시 SBW 시스템의 기준위치를 설정해야 한다. 기준위치를 설정 하지 않을 경우, P/R/N/D 변속 제어시 문제 발생 가능성이 있어, 안정상 위험할 수 있다.
정확한 변속 제어를 위해 정확하고 효율적으로 기준위치를 설정할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 3상 절환 통전을 통해 모터 브레이크 모드를 수행하는 모터 제어 방법 및 모터 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 게이트 신호와 모터 전류를 이용하여 모터의 위치를 초기화하는 모터 제어 방법 및 모터 제어 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 방법은 모터의 브레이크 모드시, 모터 회전속도의 제1 범위 구간에서 3상 통전을 수행하는 단계; 상기 모터 회전속도의 제2 범위 구간에서 2상 통전을 수행하는 단계; 상기 모터 회전속도의 제1 범위 구간에서 1상 통전을 수행하는 단계; 및 상기 모터 회전속도가 상기 제1 범위 구간 이하가 되면, 통전을 오프하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제1 범위 구간은, 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도 및 3상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 3상 통전 유지 속도 이상으로 설정되고, 상기 제2 범위 구간은, 상기 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도, 상기 3상 통전 유지 속도 비율, 및 2상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 2상 통전 유지 속도 이상으로 설정되고, 상기 제3 범위 구간은, 상기 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도, 상기 3상 통전 유지 속도 비율, 상기 2상 통전 유지 속도 비율, 및 상기 1상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 1상 통전 유지 속도 이상으로 설정될 수 있다.
또한, 상기 3상 통전 유지 속도 비율은 상기 2상 통전 유지 속도 비율보다 크고, 상기 2상 통전 유지 속도 비율은 상기 1상 통전 유지 속도 비율보다 클 수 있다.
또한, 상기 브레이크 모드는 일반 브레이크 모드 및 긴급 브레이크 모드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 긴급 브레이크 모드에서의 제1 범위 구간이 상기 일반 브레이크 모드에서의 제1 범위 구간보다 클 수 있다.
또한, 상기 긴급 브레이크 모드는, DC 전류 이상, 모터 전류 이상, PWM 고장, 기능 고장, 모터회전 이상, 및 상위 제어기의 신호수신 중 어느 하나를 감지하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 3상 통전시 3개의 MOSFET을 모두 통전하고, 상기 2상 통전시, 모터의 회전방향과 반대되는 역토크가 발생하는 2 개의 MOSFET을 통전하고, 상기 1상 통전시, 모터의 회전방향과 반대된 역토크가 발생하는 1 개의 MOSFET을 통전할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치는 모터가 3상으로 동작하도록 서로 다른 위상으로 동작하는 3개의 MOSFET을 포함하는 3상 브릿지부; 및 상기 3개의 MOSFET을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 모터의 브레이크 모드시, 모터 회전속도의 제1 범위 구간에서 3상 통전을 수행하고, 상기 모터 회전속도의 제2 범위 구간에서 2상 통전을 수행하고, 상기 모터 회전속도의 제1 범위 구간에서 1상 통전을 수행하며, 상기 모터 회전속도가 상기 제1 범위 구간 이하가 되면, 통전을 오프한다.
또한, 상기 제어부는, 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도 및 3상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 3상 통전 유지 속도 이상으로 상기 제1 범위 구간을 설정되고, 상기 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도, 상기 3상 통전 유지 속도 비율, 및 2상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 2상 통전 유지 속도 이상으로 상기 제2 범위 구간을 설정하고, 상기 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도, 상기 3상 통전 유지 속도 비율, 상기 2상 통전 유지 속도 비율, 및 상기 1상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 1상 통전 유지 속도 이상으로 상기 제3 범위 구간을 설정할 수 있다.
또한, 상기 브레이크 모드는 일반 브레이크 모드 및 긴급 브레이크 모드를 포함하고, 상기 긴급 브레이크 모드에서의 제1 범위 구간이 상기 일반 브레이크 모드에서의 제1 범위 구간보다 클 수 있다.
또한, 상기 제어부는, DC 전류 이상, 모터 전류 이상, PWM 고장, 기능 고장, 모터회전 이상, 및 상위 제어기의 신호수신 중 어느 하나를 감지하여 긴급 브레이크 모드를 수행할 수 있다.
또한, 모터 위치를 측정하는 제1 센서 및 제2 센서를 포함하는 모터위치측정부; 상기 제어부로부터 제어신호를 수신하여 상기 3상 브릿지부에 PWM 신호를 출력하는 모터구동부; 상기 제어부에 전원을 공급하고, 상기 제1 센서로부터 제1 모터 회전위치 신호를 수신하여 상기 제어부로 전달하는 전원공급부; 및 상기 모터로 공급되는 전압을 차단하거나 과전류를 검출하는 입력단보호부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제2 센서로부터 제2 모터 회전위치 신호를 수신하여 상기 전원공급부로부터 수신하는 제1 모터 회전위치 신호와의 비교를 통해 기능 고장을 판단하거나, 상기 입력단보호부로부터 DC 전류 이상을 감지하거나, 상기 3개의 MOSFET으로부터 모터 전류 이상을 감지하거나, 상기 모터구동부로부터 PWM 고장을 감지하거나, 상기 전원공급부로부터 모터회전이상을 감지하는 경우, 긴급 브레이크모드를 수행할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 방법은 모터의 회전자를 정렬하는 단계; 상기 모터를 일 방향으로 회전시키는 단계; 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은지 판단하는 단계; 현재 하이 상태인 게이트 신호의 개수에 따라 기준전류를 설정하는 단계; 모터 전류를 센싱하고, 센싱한 모터 전류와 상기 기준전류를 비교하는 단계; 및 상기 모터 전류와 상기 기준전류의 차가 제1 임계값보다 작으면, 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정하는 단계를 포함하고, 상기 게이트 신호는 상기 모터를 구동하도록 3 상 동작하는 3 상 FET에 인가되는 게이트 신호이다.
또한, 상기 모터 전류와 상기 기준전류의 차가 상기 제1 임계값보다 크면, 상기 모터 또는 제어부의 고장으로 판단할 수 있다.
또한, 운전자로부터 입력받은 변속명령에 따라 상기 기준위치를 기준으로 변속 제어를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터의 위치를 측정하는 위치센서가 측정한 제1 변속위치와 인히비터 스위치신호로부터 수신한 제2 변속위치를 비교하는 단계; 및 상기 제1 변속위치와 상기 제2 변속위치의 차이가 제2 임계값보다 작으면, 변속을 완료하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 변속위치와 상기 제2 변속위치의 차이가 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 모터를 일 방향으로 회전시키는 단계 내지 상기 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정하는 단계를 반복할 수 있다.
또한, 상기 모터를 일 방향으로 회전시키는 단계 내지 상기 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정하는 단계를 반복한 횟수가 미리 설정된 횟수 이상인 경우, 상기 위치 센서 또는 상기 인히비터 스위치의 고장으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터의 회전자를 정렬하는 단계는 차량의 시동시 수행될 수 있다.
또한, 상기 모터의 회전자를 정렬하는 단계는, 3 상으로 동작하는 3 상 FET 중 한 상 이상의 FET를 턴온하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은지 판단하는 단계는, 각 상의 게이트 신호를 개별 판단하여 상기 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은지 판단할 수 있다.
또한, 상기 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은지 판단하는 단계는, 상기 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은 상태가 미리 설정된 시간동안 유지되는지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터를 일 방향으로 회전시키는 단계는, 상기 모터를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시킬 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치는 기어 변속을 수행하는 모터를 구동하도록 3 상 동작하는 3 상 FET; 및 상기 3 상 FET를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 모터의 회전자를 정렬하고, 상기 모터를 일 방향으로 회전시키고, 현재 3 상 FET의 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은지 판단하고, 현재, 하이 상태인 게이트 신호의 개수에 따라 기준전류를 설정하고, 모터 전류를 센싱하고, 센싱한 모터 전류와 상기 기준전류를 비교하며, 상기 모터 전류와 상기 기준전류의 차가 제1 임계값보다 작으면, 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 모터 전류와 상기 기준전류의 차가 상기 제1 임계값보다 크면, 상기 모터 또는 상기 제어부의 고장으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 운전자로부터 입력받은 변속명령에 따라 상기 기준위치를 기준으로 변속 제어를 수행할 수 있다.
또한, 상기 모터의 위치를 측정하는 위치센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 위치센서가 측정한 제1 변속위치와 인히비터 스위치신호로부터 수신한 제2 변속위치를 비교하여 상기 제1 변속위치와 제2 변속위치의 차이가 제2 임계값보다 작으면, 변속을 완료할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 변속위치와 제2 변속위치의 차이가 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 모터를 정렬하는 과정 내지 상기 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정하는 과정을 반복하고, 상기 모터를 정렬하는 과정 내지 상기 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정하는 과정을 반복한 횟수가 미리 설정된 횟수 이상인 경우, 상기 위치 센서 또는 상기 인히비터 스위치의 고장으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 차량 시동시 상기 3 상 FET 중 한 상 이상의 FET를 턴온하여 상기 모터의 회전자를 정렬할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 각 상의 게이트 신호를 개별 판단하여 상기 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은 상태가 미리 설정된 시간동안 유지되는지 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 빠르고 효율적으로 모터를 제동시킬 수 있다. 또한, 기존 방식의 2상 고정 통전에 비하여 전체 소모 전류가 작아 소자의 데미지와 손실을 줄일 수 있고, 정지 시간이 기존 2상 고정 통전에 비하여 작기 때문에 긴급 제동 또는 응답 특성을 높이기에 적합하다. 나아가, 기능안전의 안전상태에 효과적으로 진입 가능하며 ASIL-B 이상을 만족 할 수 있는 안전 메카니즘(Safety Mechanism) 기술 구현이 가능하다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 정확하게 모터의 기준위치를 설정할 수 있다. 또한, 위치센서 종류, 전류센서 종류에 상관없이 적용이 가능하고, 게이트 신호(Gate-signal)의 변화량과 기준전류와의 비교를 이용하여, 제어기(SCU) 혹은 모터의 고장 판단이 가능하다. 나아가, 기어 변속 시, 기준위치로부터 얻어지는 위치센서 값과 인히비터 스위치 신호를 비교하여, 위치센서 혹은 인히비터 스위치의 고장을 판단할 수 있고, 이를 통해, 값비싼 듀얼 다이(Dual Die) 위치센서, 자가 고장 판단 기능이 탑재 된 위치센서, 위치센서 고장 판단 기능이 있는 IC를 사용하지 않고 모터를 정확하고 안전하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치의 블록도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치의 블록도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 방법의 흐름도이다.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 제2 실시예의 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 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 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치의 블록도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)는 3상 브릿지부(110) 및 제어부(120)로 구성되고, 모터위치측정부(130), 모터구동부(140), 전원공급부(150), 입력단보호부(160)를 포함할 수 있고, 모터(200) 또는 외부와 신호를 송수신하는 커넥터(미도시)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)는 모터(200)를 구동하거나 제동하며, 시프트 바이 와이어 시스템(이하 SBW)을 형성하는 모터 제어 장치일 수 있다. SBW는 스위치 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor, 이하 SRM)와 SBW 컨트롤 유닛(SBW Control Unit, SCU)로 구성되고, SRM와 SCU는 일체형으로 구성될 수 있다. SRM와 SCU는 독립적으로 구성될 수도 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)는 SBW를 구성하는 SCU로 동작할 수 있다.
SBW는 도 2와 같이 구성될 수 있다. SRM(20)과 이를 제어하는 SCU(10)로 구성될 수 있다. SCU(10)는 SRM(20)를 통전하는 3 개의 FET(11)로 구성되며, 3 개의 FET는 서로 다른 위상(U,V,W))으로 동작하는 3 상 브릿지로 구성될 수 있다. SCU(10)는 배터리 전원(30)을 공급받아 SRM(20)에 입력하는데, 이때, SRM(20) 또는 내부 구성들을 보호하기 위하여, 전압의 이상 또는 과전류가 발생시 이를 차단하는 보호 IC(Protection, 13)을 포함할 수 있다. 입력되는 전원에 의해 SRM(20) 구동하는데, 3 개의 FET(11)의 통전에 따라 구동될 수 있다. 이때, 3 개의 FET(11)의 통전에 따라 흐르는 모터 전류를 센싱(14)하여 고장여부들을 판단하는데 이용할 수 있다. 또한, SRM(20)의 위치를 측정하는 위치측정센서(12)를 포함할 수 있다. 위치측정센서(12)는 듀얼 다이(Dual Die)로 형성되는 두 개의 MR 센서로 구성될 수 있고, 각각의 위치 정보를 이용하여 안정성을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)의 3상 브릿지부(110)는 모터가 3상으로 동작하도록 서로 다른 위상으로 동작하는 3개의 MOSFET을 포함하고, 제어부(120)는 3 개의 MOSFET을 제어한다.
3 개의 MOSFET은 서로 다른 위상(U상, V상, W상)으로 온오프되어 모터(200)가 회전할 수 있는 토크를 형성함으로써 모터(200)를 구동시킨다. 모터(200)를 제동하는 브레이크 모드에서는 모터(200)가 회전하고 있는 방향의 역방향으로 역토크가 발생하도록 3 개의 MOSFET이 온오프되어 모터 브레이크 모드를 수행한다.
제어부(120)는 3 개의 MOSFET의 통전을 제어함으로써 모터(200)를 구동시키거나 제동시킬 수 있다. 제어부(120)는 모터의 브레이크 모드시, 효율적이고 빠른 제동을 위하여, 모터 회전속도의 제1 범위 구간에서 3상 통전을 수행하고, 상기 모터 회전속도의 제2 범위 구간에서 2상 통전을 수행하고, 상기 모터 회전속도의 제1 범위 구간에서 1상 통전을 수행하며, 상기 모터 회전속도가 상기 제1 범위 구간 이하가 되면, 통전을 오프할 수 있다. 모터 브레이크 모드를 수행시, 먼저 3상 통전으로 모터 회전 속도를 줄이고, 모터 회전 속도가 일정 속도 이하가 되면, 2상 통전을 통해 모터 회전 속도를 줄이며, 모터 회전 속도가 일정 속도 이하가 되면, 1상 통전을 통해 모터 회전 속도를 줄이며, 최종적으로 모터가 멈추거나 모터 회전속도가 일정 속도 이하가 되면 통전을 오프한다. 3상-2상-1상의 절환 통전을 통해 브레이크 모드를 수행함으로써 효율적이고 빠른 제동이 가능하다.
제어부(120)는 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도 및 3상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 3상 통전 유지 속도 이상으로 상기 제1 범위 구간을 설정하고, 상기 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도, 상기 3상 통전 유지 속도 비율, 및 2상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 2상 통전 유지 속도 이상으로 상기 제2 범위 구간을 설정하고, 상기 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도, 상기 3상 통전 유지 속도 비율, 상기 2상 통전 유지 속도 비율, 및 상기 1상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 1상 통전 유지 속도 이상으로 상기 제3 범위 구간을 설정할 수 있다. 제1 범위 구간, 제2 범위 구간, 및 제3 범위 구간은 각각 절환 여부 또는 통전 오프를 판단하기 위한 유지 속도를 이용하여 설정된다.
도 3과 같이, 모터 구동(301) 중에 모터 브레이크 신호(302)를 입력받거나 고장이나 이상발생에 따른 모터 브레이크 모드 동작이 필요한 경우, 먼저, 3상 통전 즉 U, V, W 3상 MOSFET을 모두 통전시킨다. PC는 Phase Commutation으로 통전을 의미한다. 3상 통전을 통해 모터 회전 속도를 줄이는데, 3상 통전을 수행하는 제1 범위 구간은 3상 통전 유지 속도를 이용하여 설정된다. 제1 범위 구간, 즉 모터 회전 속도가 3상 통전 유지 속도 이하가 되기 전까지 3상 통전을 유지한다. 제1 범위 구간을 설정하는 3상 통전 유지 속도는 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도 및 3상 통전 유지 속도 비율로부터 산출된다. 3상 통전 유지 속도 비율은 브레이크 모드 수행시 모터 회전속도를 브레이크 모드 시작시의 속도와 정지시의 0의 속도로 낮추는 과정에서 모터 회전속도가 어느 속도까지 낮아질 때까지 3상 통전을 유지할지를 설정하는 비율을 의미한다.
3상 통전을 통해 모터 회전속도가 제1 범위 구간, 즉 3상 통전 유지 속도 이하가 되면, 2상 통전을 수행한다. 2상 통전시, 모터의 회전방향과 반대되는 역토크가 발생하는 2 개의 MOSFET을 통전할 수 있다. 이때, U-V, V-W, 또는 U-W의 MOSFET을 통전시킬 수 있다. 2상 통전을 통해 모터 회전 속도를 줄이는데, 2상 통전을 수행하는 제2 범위 구간은 2상 통전 유지 속도를 이용하여 설정된다. 2상 통전을 수행한 이후, 제2 범위 구간, 즉 모터 회전 속도가 2상 통전 유지 속도 이하가 되기 전까지 2상 통전을 유지한다. 제2 범위 구간을 설정하는 2상 통전 유지 속도는 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도, 3상 통전 유지 속도 비율, 및 2상 통전 유지 속도 비율로부터 산출된다. 2상 통전 유지 속도 비율은 브레이크 모드 수행시 모터 회전속도를 브레이크 모드 시작시의 속도와 정지시의 0의 속도로 낮추는 과정에서 모터 회전속도가 어느 속도까지 낮아질 때까지 2상 통전을 유지할지를 설정하는 비율을 의미한다.
2상 통전 중에 모터 회전속도가 비이상적으로 높아지는 경우, 3상 통전에서 2상 통전으로 절환된 이후에는 다시 3상 통전으로 절환하지 않고 2상 통전을 유지할 수 있다. 또는, 3상 통전을 이용하여 모터를 제동하기 위하여, 다시 3상 통전으로 절환할 수 있다. 이때, 3상 통전으로 절환하는 속도는 3상 통전 유지 속도를 이용할 수 있다. 즉, 모터 회전속도가 3상 통전 유지 속도보다 높아지면 3상 통전으로 절환할 수 있다. 또는, 2상 통전에서 3상 통전으로 절환되는 경우에는 3상 통전 유지 속도보다 높은 속도를 적용할 수도 있다. 예를 들어, 3상 통전 유지 속도에 마진값을 더하거나, 일정 비율로 속도를 높여 해당 속도보다 높아지는 경우, 3상 통전으로 절환할 수 있다.
2상 통전을 통해 모터 회전속도가 제2 범위 구간, 즉 2상 통전 유지 속도 이하가 되면, 1상 통전을 수행한다. 1상 통전시, 모터의 회전방향과 반대되는 역토크가 발생하는 1 개의 MOSFET을 통전할 수 있다. 이때, U, V, 또는 W의 MOSFET 중 하나의 MOSFET을 통전시킬 수 있다. 1상 통전을 통해 모터 회전 속도를 줄이는데, 1상 통전을 수행하는 제3 범위 구간은 1상 통전 유지 속도를 이용하여 설정된다. 1상 통전을 수행한 이후, 제3 범위 구간, 즉 모터 회전 속도가 1상 통전 유지 속도 이하가 되기 전까지 1상 통전을 유지한다. 제3 범위 구간을 설정하는 1상 통전 유지 속도는 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도, 3상 통전 유지 속도 비율, 2상 통전 유지 속도 비율, 및 1상 통전 유지 속도 비율로부터 산출된다. 1상 통전 유지 속도 비율은 브레이크 모드 수행시 모터 회전속도를 브레이크 모드 시작시의 속도와 정지시의 0의 속도로 낮추는 과정에서 모터 회전속도가 어느 속도까지 낮아질 때까지 1상 통전을 유지할지를 설정하는 비율을 의미한다.
1상 통전 중에 모터 회전속도가 비이상적으로 높아지는 경우, 2상 통전에서 1상 통전으로 절환된 이후에는 다시 2상 통전으로 절환하지 않고 1상 통전을 유지할 수 있다. 또는, 2상 통전을 이용하여 모터를 제동하기 위하여, 다시 2상 통전으로 절환할 수 있다. 이때, 2상 통전으로 절환하는 속도는 2상 통전 유지 속도를 이용할 수 있다. 즉, 모터 회전속도가 2상 통전 유지 속도보다 높아지면 2상 통전으로 절환할 수 있다. 또는, 1상 통전에서 2상 통전으로 절환되는 경우에는 2상 통전 유지 속도보다 높은 속도를 적용할 수도 있다. 예를 들어, 2상 통전 유지 속도에 마진값을 더하거나, 일정 비율로 속도를 높여 해당 속도보다 높아지는 경우, 2상 통전으로 절환할 수 있다.
3상 통전 유지 속도 비율, 2상 통전 유지 속도 비율, 및 1상 통전 유지 속도 비율은 사용자에 의해 설정되거나, 브레이크 모드의 종류 또는 브레이크 모드 시작시의 모토 회전속도에 따라 달라질 수 있다.
3상 통전 유지 속도 비율은 2상 통전 유지 속도 비율보다 크고, 2상 통전 유지 속도 비율은 1상 통전 유지 속도 비율보다 크게 설정할 수 있다. 3상 통전이 2상 통전에 비해 전류 소모는 크나 제동에 효과적이고, 2상 통전 역시 1상 통전에 비해 전류 소모는 크가 제동에 효과적이다. 따라서, 효율적이고 빠른 제동을 위하여 상 통전 유지 속도 비율은 2상 통전 유지 속도 비율보다 크고, 2상 통전 유지 속도 비율은 1상 통전 유지 속도 비율보다 크게 설정할 수 있다. 또는, 사용자의 설정 또는 환경 요인등에 따라 동일 비율 내지, 3상 통전 유지 속도 비율은 2상 통전 유지 속도 비율보다 작고, 2상 통전 유지 속도 비율은 1상 통전 유지 속도 비율보다 작게 설정할 수도 있다.
예를 들어, 3상 통전 유지 속도 비율은 70 내지 30 % 사이로 설정될 수 있고, 2상 통전 유지 속도 비율은 50 내지 20 %, 1상 통전 유지 속도 비율은 30 내지 0 %로 설정될 수 있다. 1상 통전 유지 비율이 0% 로 설정되는 경우, 3상 통전 및 2상 통전으로 모터를 정지시키는 것을 의미할 수 있다. 3상 통전 유지 속도 비율, 2상 통전 유지 속도 비율, 및 1상 통전 유지 속도 비율의 합은 100 %일 수 있고, 100 % 미만일 수도 있다. 합이 100 %인 경우, 모터가 정지할 때까지 통전을 유지하는 것을 의미하고, 100 % 미만인 경우, 모터가 일정 속도 이하가 되면 정지하기 전이라도 통전을 오프할 수도 있다. 즉, 모터의 회전속도가 안전한 속도 이하가 되면 통전을 오프할 수 있다.
3상 통전 유지 속도, 2상 통전 유지 속도, 1상 통전 유지 속도는 다음과 같이 산출될 수 있다.
3상 통전 유지 속도 = (100 % - 3상 통전 유지 속도 비율) x 모터 회전 속도
2상 통전 유지 속도 = (100 % - (3상 통전 유지 속도 비율 + 2상 통전 유지 속도 비율)) x 모터 회전 속도
1상 통전 유지 속도 = (100 % - (3상 통전 유지 속도 비율 + 2상 통전 유지 속도 비율 + 1상 통전 유지 속도 비율)) x 모터 회전 속도
예를 들어, 모터 회전속도가 1000 rpm이고, 3상 통전 유지 속도 비율이 50 %, 2상 통전 유지 속도 비율이 30 %, 및 1상 통전 유지 속도 비율이 20 % 이면, 3상 통전 유지 속도, 2상 통전 유지 속도, 1상 통전 유지 속도는 다음과 같이 산출될 수 있다.
3상 통전 유지 속도 = (100 % - 50 %) x 1000 rpm = 500 rpm
2상 통전 유지 속도 = (100 % - (50 + 30) %) x 1000 rpm = 200 rpm
2상 통전 유지 속도 = (100 % - (50 + 30 + 20) %) x 1000 rpm = 0 rpm
이와 같이, 브레이크 모드를 수행하는 경우, 도 4와 같이, 3-2-1 절환 통전과 같이, 1000 rpm 에서 시작하여 500 rpm 까지 3상 통전이 수행되고, 500 내지 200 rpm 에서는 2상 통전이 수행되며, 200 내지 0 rpm 에서는 1상 통전이 수행되어 모터가 정지한다. 이후에는 통전이 오프된다. 2상 통전이 고정되는 2상고정통전에 비해 3-2-1 절환통전시 보다 전체 소모 전류가 작아지는 것을 알 수 있다. 도 4에서 2상고정통전시 1.62 Coulomb인 반면 3-2-1 절환통전시 1.22 Coulomb로 작아져 소자의 데미지와 손실을 줄일 수 있다. 또한, 아래 그래프와 같이, 정지까지의 시간이 짧아져 빠르게 모터가 정지가 가능하여 긴급 제동 또는 응답 특성을 높일 수 있다.
상기 브레이크 모드는 일반 브레이크 모드 및 긴급 브레이크 모드를 포함할 수 있다. 정상적인 일반 상황에서 모터를 제동하는 일반 브레이크 모드에 비해 비상상황 등에서 긴급하게 모터를 제동해야 하는 긴급 브레이크 모드를 다르게 설정할 수 있다. 긴급 브레이크 모드에서의 제1 범위 구간이 상기 일반 브레이크 모드에서의 제1 범위 구간보다 크게 설정할 수 있다.
일반 브레이크 모드에서 각 유지 속도 비율을 다음과 같이 설정할 수 있다.
3상 통전 유지 속도 비율: 50 ± 5 %
2상 통전 유지 속도 비율: 30 ± 5 %
1상 통전 유지 속도 비율: 20 ± 5 %
긴급 브레이크 모드에서는 일반 브레이크 모드에서보다 3상 통상 유지 속도 비율을 크게 설정할 수 있고, 그에 따라 각 유지 속도 비율을 다음과 같이 설정할 수 있다.
3상 통전 유지 속도 비율: 70 ± 5 %
2상 통전 유지 속도 비율: 20 ± 5 %
1상 통전 유지 속도 비율: 10 ± 5 %
제어부(120)는 DC 전류 이상, 모터 전류 이상, PWM 고장, 기능 고장, 모터회전 이상, 및 상위 제어기의 신호수신 중 어느 하나를 감지하여 긴급 브레이크 모드를 수행할 수 있다. 제어부(120)는 긴급 브레이크 모드를 수행할 경우를 모니터링하고, 해당 상황이 감지되면 긴급 브레이크 모드를 수행할 수 있다.
긴급 브레이크 모드를 수행할지 여부를 모니터링함에 있어서 빠른 감지를 위하여 제어부(120) 이외에 다른 구성들을 이용하여 모니터링을 수행할 수 있다.
도 5와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치(100)는 모터위치측정부(130), 모터구동부(140), 전원공급부(150), 입력단보호부(160)를 포함할 수 있다.
모터위치측정부(130)는 모터(200) 위치를 측정하는 제1 센서(132) 및 제2 센서(131)를 포함한다. 제1 센서(132)와 제2 센서(131)는 Dual Die의 MR 센서로 구현될 수 있다.
모터구동부(140)는 제어부(120)로부터 제어신호를 수신하여 3상 브릿지부(110)에 PWM 신호를 출력한다. 모터구동부(140)는 자체 진단이 가능한 Motor Driver일 수 있고, 3상 브릿지부(110)의 각 MOSFET의 게이트 신호에 PWM 신호를 출력하는 역할을 하며, PWM 신호의 이상 여부를 바로 감지할 수 있다.
전원공급부(150)는 배터리 전원(300) 및 이그니션(Ignition, 500)을 입력받아 제어부(120)에 전원을 공급하고, 제1 센서(132)로부터 제1 모터 회전위치 신호를 수신하여 제어부(120)로 전달할 수 있다. 전원공급부(150)는 Micom, MR 센서를 모니터링할 수 있고, 자체 고장을 진단할 수 있는 Power Supply IC로 구성될 수 있다. 전원공급부(150)는 제1 센서(132)로부터 제1 모터 회전위치 신호를 수신하여 제1 모터 회전 수를 모니터링할 수 있고, 모터회전 이상을 빠르게 감지할 수 있다.
입력단보호부(160)는 모터(200)로 공급되는 전압을 차단하거나 과전류를 검출할 수 있다. 입력단보호부(160)는 모터로 공급되는 배터리 전압을 차단할 수 있으며 자체 과전류를 검출 할 수 있는 Protection IC 로 구성될 수 있다. 입력단보호부(160)는 배터리 전원(300)을 모터(200)에 입력하는 입력단에 위치하여 DC 전류를 모니터링하여 DC 전류 이상을 바로 감지할 수 있다.
또한, 3상 브릿지부(110)에는 모터 전류가 흐르는 바, 모터 전류를 모니터링하여 모터 전류 이상을 바로 감지할 수 있다.
제어부(120)는 제2 센서(131)로부터 제2 모터 회전위치 신호를 수신하여 전원공급부(150)로부터 수신하는 제1 모터 회전위치 신호와의 비교를 통해 기능 고장을 판단할 수 있다. 제어부(120)는 입력단보호부(160)로부터 DC 전류 이상을 감지하거나, 3개의 MOSFET의 3상 브릿지부(110)로부터 모터 전류 이상을 감지하거나, 모터구동부(140)로부터 PWM 고장을 감지하거나, 전원공급부(150)로부터 모터회전이상을 감지하는 경우, 긴급 브레이크모드를 수행할 수 있다. 또는 상위 제어기로부터 긴급 브레이크 진입 신호를 수신하는 경우, 긴급 브레이크 모드를 수행할 수 있다.
도 6과 같이, 변속 신호를 수신(501)하면, 변속을 위하여 모터를 구동(502)한다. 모터를 구동하는 동안 DC 전류 이상 모니터링(503), 모터 전류 이상 모니터링(504), PWM 고장 모니터링(505), 기능 고장 모니터링(506), 모터회전 이상 또는Micom 고장 모니터링(507)을 수행한다. 이때, 이상이 감지되지 않으면, 변속 위치 도달 신호를 수신(508)하면, 모터를 해당 위치에 멈추도록 일반 브레이크 모드를 수행(509)한다. 3-2-1 절환 통전을 수행하고, 모터가 정지하면 통전을 오프(510)한다. 모니터링 과정에서 이상이 감지되면 긴급 브레이크 모드를 수행(511)한다. 3-2-1 절환 통전을 수행하는데, 이때, 일반 브레이크 모드보다 3상 통전 유지 속도 비율을 크게 설정하여 절환 통전을 수행한다. 모터가 정지하면 통전을 오프(510)한다. 모니터링 과정에서 이상이 감지되지 않더라도 상위 제어기로부터 브레이크 모드 진입 신호를 수신(512)하면 긴급 브레이크 모드를 수행(511)한다. 3-2-1 절환 통전을 수행하는데, 이때 역시, 일반 브레이크 모드보다 3상 통전 유지 속도 비율을 크게 설정하여 절환 통전을 수행한다. 모터가 정지하면 통전을 오프(510)한다.
각 구성에서의 감지 및 두 개의 센서의 모터 회전위치 신호의 비교를 통해 안전운전을 위한 자체 진단이 가능하다. 이를 통해 기능안전의 안전상태에 효과적으로 진입가능하며 ASIL-B 이상을 만족하는 안전 메카니즘(Safety Mechanism)을 구현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 방법의 흐름도이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 방법에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 6의 모터 제어 장치에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 이하 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 방법은 브레이크 모드시 모터를 제동함에 있어서, 하기의 단계를 수행한다.
S11 단계에서 모터의 브레이크 모드시, 모터 회전속도의 제1 범위 구간에서 3상 통전을 수행한다. 3상 통전시, 3개의 MOSFET을 모두 통전하고, 상기 제1 범위 구간은, 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도 및 3상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 3상 통전 유지 속도 이상으로 설정될 수 있다.
이후, 모터 회전속도가 상기 제1 범위 구간 이하가 되면, S12 단계에서 상기 모터 회전속도의 제2 범위 구간에서 2상 통전을 수행한다. 2상 통전시, 모터의 회전방향과 반대되는 역토크가 발생하는 2 개의 MOSFET을 통전하고, 상기 제2 범위 구간은, 상기 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도, 상기 3상 통전 유지 속도 비율, 및 2상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 2상 통전 유지 속도 이상으로 설정될 수 있다.
이후, 모터 회전속도가 상기 제2 범위 구간 이하가 되면, S13 단계에서 상기 모터 회전속도의 제1 범위 구간에서 1상 통전을 수행한다. 1상 통전시, 모터의 회전방향과 반대된 역토크가 발생하는 1 개의 MOSFET을 통전하고, 상기 제3 범위 구간은, 상기 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도, 상기 3상 통전 유지 속도 비율, 상기 2상 통전 유지 속도 비율, 및 상기 1상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 1상 통전 유지 속도 이상으로 설정될 수 있다.
이후, 모터 회전속도가 상기 제1 범위 구간 이하가 되면, S14 단계에서 통전을 오프한다.
상기 3상 통전 유지 속도 비율은 상기 2상 통전 유지 속도 비율보다 크고, 상기 2상 통전 유지 속도 비율은 상기 1상 통전 유지 속도 비율보다 클 수 있다.
상기 브레이크 모드는 일반 브레이크 모드 및 긴급 브레이크 모드를 포함할 수 있고, 긴급 브레이크 모드는 일반 브레이크 모드보다 빠른 제동이 필요한바, 상기 긴급 브레이크 모드에서의 제1 범위 구간이 상기 일반 브레이크 모드에서의 제1 범위 구간보다 클 수 있다.
상기 긴급 브레이크 모드는, DC 전류 이상, 모터 전류 이상, PWM 고장, 기능 고장, 모터회전 이상, 및 상위 제어기의 신호수신 중 어느 하나를 감지하여 수행될 수 있다.
상기와 같이, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 방법 및 모터 제어 장치를 설명하였다. 이하, 도 8 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 방법 및 모터 제어 장치에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 방법 및 모터 제어 장치에 대한 상세한 설명은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 방법 및 모터 제어 장치와 명칭, 용어, 내지 기능은 각 실시예에 대한 상세한 설명에 기초하며, 서로 같거나 상이할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치의 블록도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치의 블록도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치(1000)는 3 상 FET(1110) 및 제어부(1120)로 구성되고, 전류센서(1130), 위치센서(1140)를 포함할 수 있고, 모터(2000) 또는 인히비터 스위치(3000)와 신호를 송수신하는 통신부(미도시)를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치(1000)는 모터(2000)를 구동하거나 제동하며, 시프트 바이 와이어 시스템(이하 SBW)을 형성하는 모터 제어 장치일 수 있다. SBW는 스위치 릴럭턴스 모터(Switched Reluctance Motor, 이하 SRM)와 SBW 컨트롤 유닛(SBW Control Unit, SCU)로 구성되고, SRM와 SCU는 일체형으로 구성될 수 있다. SRM와 SCU는 독립적으로 구성될 수도 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치(1000)는 SBW를 구성하는 SCU로 동작할 수 있다.
3 상 FET(1110)는 기어 변속을 수행하는 모터를 구동하도록 3 상 동작할 수 있다.
보다 구체적으로 3 상 FET(1110)는 3 개의 FET로 구성되며, 3 개의 FET는 서로 다른 위상(U,V,W)으로 동작하는 3 상 브릿지로 구성될 수 있다. 3 상 FET는 6 개의 브릿지(6 Bridge)로 구성될 수도 있다. 6개의 FET로 구성되는 경우, 3개의 상측 스위치와 3개의 하측 스위치로 구성되고, 서로 쌍을 이루는 상측 스위치와 하측 스위치는 상보적으로 도통되어 모터를 3 상 동작시킬 수 있다.
3 상 FET(1110)를 구성하는 각각의 FET는 게이트, 소스, 드레인으로 구성되는 MOSFET일 수 있고, 게이트에 인가되는 게이트 신호(Gate signal)에 따라 온오프 될 수 있다. 3 상 FET(1110)는 3 상 통전, 2상 통전, 또는 1상 통전될 수 있고, 모두 오프될 수 있다.
제어부(1120)는 3 상 FET를 제어하여 모터(2000)를 구동한다.
보다 구체적으로 제어부(1120)는 3 상 FET 중 적어도 하나의 상의 FET에 게이트 신호를 인가함으로써 해당 FET를 통전시켜 모터(2000)를 구동한다. 제어부(1120)는 도 10과 같이, 게이트 신호를 게이트 드라이버 유닛(GDU(Gate Driver Unit), 150)을 통해 게이트 신호를 FET에 게이트 신호를 인가할 수 있다.
제어부(1120)는 모터(2000)의 정확한 구동을 위하여, 차량에 시동이 걸리거나, 모터(2000)의 위치를 초기화할 필요가 있을 때, 모터(2000)의 기준위치를 설정하는 초기화를 수행할 수 있다. 모터(2000)의 기준위치는 변속 제어를 수행하는 기준이 되는 위치로, 기준위치를 정확히 설정하지 못하는 경우, 기어 변속에 문제가 발생할 수 있어, 운전자가 위험할 수 있다. 따라서, 모터(2000)의 기준위치를 정확한 위치로 설정해야 한다.
제어부(1120)는 모터(2000)의 회전자를 정렬하고, 모터(2000)를 일 방향으로 회전시키고, 현재 3 상 FET(1110)의 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은지 판단하고, 현재, 하이 상태인 게이트 신호의 개수에 따라 기준전류를 설정하고, 모터 전류를 센싱하고, 센싱한 모터 전류와 상기 기준전류를 비교하며, 상기 모터 전류와 상기 기준전류의 차가 제1 임계값보다 작으면, 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정한다.
제어부(1120)는 모터(2000)의 기준위치를 설정하기 위하여, 먼저, 모터(2000)의 회전자(Rotor)를 정렬한다. 이때, 제어부(1120)는 차량 시동이 걸리는 신호를 수신하면, 3 상 FET(1110) 중 한 상 이상의 FET를 턴온하여 모터(2000)의 회전자를 정렬할 수 있다. 모터(2000)의 회전자를 정렬함으로써 모터의 초기 제어 각을 설정할 수 있다.
이후, 모터를 시계방향 또는 시계반대방향 중 하나의 방향인 일 방향으로 회전시킨다. 회전함에 따라 3 상 FET(1110)의 통전되는 FET가 달라진다. 3 상 FET(1110)를 구성하는 각 상의 FET가 서로 다른 위상으로 온오프된다. 모터의 회전에 따라 3 상 FET(1110)를 제어하기 위해 인가되는 게이트 신호가 달라진다. 회전시 3 상 FET(1110)에 인가되는 게이트 신호가 달라지는 점을 이용하여 기준위치를 설정하는데 이용한다.
모터(2000)의 기준위치는 구조적인 걸림턱 등에 모터(2000)가 걸려 회전하지 않는 위치로, 모터(2000)를 일 방향으로 회전 중에 모터(2000)가 걸림턱 등에 걸려 더 이상 회전하지 않는 경우, 모터(2000)의 회전이 정지되기 때문에, 이때, 3 상 FET(1110)에 인가되는 게이트 신호가 유지된다. 이를 이용하기 위하여, 제어부(1120)는 현재 3 상 FET(1110)의 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은지 판단한다. 게이트 신호는 각 상별로 존재하는바, 각 상별로 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은지 판단한다. 예를 들어, 3 상 FET(1110)는 U상, V상, W상으로 동작하고, 현재의 U_Gate signal, V_Gate signal, W_Gate signal을 각각 이전의 U_Gate signal, V_Gate signal, W_Gate signal과 비교하여 게이트 신호가 같은지 변화가 있는지를 판단한다.
제어부(1120)는 각 상의 게이트 신호를 개별 판단하여 상기 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은 상태가 미리 설정된 시간동안 유지되는지 판단할 수 있다. 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호가 같은 상태인지를 판단함에 있어서, 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은 상태가 미리 설정된 시간동안 유지되는지 판단할 수 있다. 이를 판단하는 시간은 모터(2000)를 회전시 3 상 FET(1110)에 게이트 신호가 인가되는 주기에 따라 설정될 수 있다. 해당 시간은 모터(2000)의 회전속도에 따라 달라지거나 사용자에 의해 설정될 수 있다.
제어부(1120)는 현재 3 상 FET(1110)의 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은 경우, 현재 하이 상태인 게이트 신호의 개수에 따라 기준전류를 설정하고, 모터 전류를 센싱하고, 센싱한 모터 전류와 상기 기준전류를 비교한다. 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은 경우, 모터(2000)가 회전을 멈추었다고 판단할 수 있으나, 바로 해당 위치를 기준위치로 설정하지 않고, 보다 정확한 기준위치 설정을 위하여, 기준전류 및 모터 전류를 이용하여 해당 위치가 진정한 기준위치에 해당하는지를 판단한다. 이를 위하여, 제어부(1120)는 현재 게이트 긴호가 이전 게이트 신호와 같은 상태에서 하이를 유지하고 있는 게이트 신호의 개수를 확인한다. 하이를 유지하고 있는 게이트 신호의 개수에 따라 현재 상태에서 모터에 흐르는 전류의 크기가 달라지는바, 현재 하이 상태인 게이트 신호를 확인한다. 현재 하이 상태인 게이트 신호의 개수에 따라 기준전류를 설정한다 여기서, 기준전류는 하이 상태인 게이트 신호의 개수에 따라 모터에 흐르는 전류를 미리 설정하여 저장하고 있는 값이다. 배터리 전압, 모터의 파라미터인 SRM 파라미터가 동일한 경우, 정상상태에서의 전류는 게이트 신호가 하이가 되어 턴온되어 있는 FET의 개수에 비례하며, 동일 FET 개수에서 크기가 일정하다. 예를 들어, 하이 상태인 게이트 신호가 1 개인 1 상에서는 9 A, 하이 상태인 게이트 신호가 2 개인 2 상에서는 18 A로 설정할 수 있다.
모터 전류는 전류센서(1130)에서 센싱할 수 있다. 예를 들어, 3 상 FET(1110)와 모터(2000)의 선로 상에 전류를 측정할 수 있는 저항을 연결하고, 저항에 걸리는 전압을 측정하여 모터 전류를 센싱할 수 있다. 이외에 다양한 전류센서(1130)를 이용하여 모터 전류를 센싱할 수 있다. 전류센서(1130)는 모터(2000)를 보호하기 위하여, 과전압 또는 과전류를 감지하여 차단하는 Protection IC로 구성될 수 있다.
제어부(1120)는 모터 전류와 기준전류의 차가 제1 임계값보다 작으면, 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정한다. 즉, 실측된 모터 전류와 기 저장된 기준전류를 비교하여 그 차가 정상범위 내인지를 판단하고, 정상범위 내인 경우, 현재 위치를 모터(2000)의 기준위치를 설정한다. 여기서, 제1 임계값은 사용자에 의해 설정되거나, 모터(2000)의 스펙이나 오차, 요구되는 안전도 등의 스펙에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 임계값은 1 A일 수 있다. 제어부(1120)는 정상범위로 판단된 현재 위치를 모터(2000)의 기준위치로 설정하고, 변속 위치에 제어에 이용한다.
제어부(1120)는 모터 전류와 상기 기준전류의 차가 상기 제1 임계값보다 크면, 모터(2000) 또는 제어부(1120)의 고장으로 판단할 수 있다. 실측된 모터 전류와 기 저장된 기준전류의 비교 결과, 그 차가 정상범위를 벗어나는 경우, 현재 위치는 모터(2000)의 기준위치에 해당하지 않는다는 것을 의미하거나, 모터 전류의 측정 등 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제어부(1120)는 모터 전류와 기준전류의 차가 정상범위를 벗어나면, 모터(2000) 또는 제어부(1120)의 고장이 발생한 것으로 판단하고, 안전상태(Safety mode)로 변환할 수 있다. 또는, 모터 정렬 내지 모터의 기준위치를 설정하는 상기의 과정을 다시 수행하여 기준위치 설정과정에 오류가 있는지를 확인할 수 있다. 모터(2000) 또는 제어부(1120)에 고장이 있다고 판단되는 경우, 상위 제어기에 고장신호를 송신할 수 있다.
제어부(1120)는 모터(2000)의 기준위치가 설정되면, 운전자로부터 입력받은 변속명령에 따라 상기 기준위치를 기준으로 변속 제어를 수행할 수 있다. 운전자는 전자식 변속 버튼을 통해 변속명령인 P, R, N, D 신호 등을 수신할 수 있다. 제어부(1120)는 설정된 기준위치를 기준으로, 각 변속명령에 해당하는 모터(2000)의 위치로 모터(2000)가 회전하도록 모터(2000)를 회전시켜 변속 제어를 수행할 수 있다. 제어부(1120)는 3 상 FET에 게이트 신호를 인가하여, 모터(2000)를 목표하는 위치로 회전시킬 수 있다.
제어부(1120)는 모터(2000)를 변속에 따라 목표하는 위치로 회전하여 위치하였는지를 판단한다. 이를 위하여, 제어부(1120)는 위치센서(1140)가 측정한 제1 변속위치와 인히비터 스위치(300)로부터 수신한 제2 변속위치를 비교하여 상기 제1 변속위치와 제2 변속위치의 차이가 제2 임계값보다 작으면, 변속을 완료할 수 있다. 제어부(1120)는 도 9와 같이, 위치센서(1140)를 통해 제1 변속위치를 확인할 수 있고, 인히비터 스위치(300)를 통해 제2 변속위치를 확인할 수 있다.
위치센서(1140)는 모터(2000)의 위치를 측정한다. 예를 들어, 위치센서(1140)는 듀얼 다이(Dual Die)로 형성되는 두 개의 MR 센서로 구성될 수 있고, 각각의 위치 정보를 이용하여 안정성을 높일 수 있다. 이외에 위치센서(1140)는 모터(2000)의 위치를 측정할 수 있는 다양한 위치센서를 이용하여 구현될 수 있다. 위치센서(1140)는 현재 모터(2000)의 위치를 측정함으로써 현재 모터(2000)의 위치하고 있는 제1 변속위치를 측정할 수 있다.
인히비터 스위치(300)는 변속단의 위치를 측정한다. 인히비터 스위치(Inhibitor switch)는 변속 레버가 변경되면, 스위치 내에서 전기회로가 접속되는 스위치로, 인히비터 스위치(300)가 측정한 값으로부터 P, R, N, R 변속단 체결 상태인 제2 변속위치를 검출할 수 있다.
모터 제어 장치(1000)는 도 10과 같이, SCU(SBW Controller Unit, 100)일 수 있고, 제어부(1120)는 MCU(1120)일 수 있다. 제어부(1120)는 전류센서(1130)로부터 전류 크기 신호를 수신하여 전류를 모니터링하는 전류모니터(Current Monitor, 121), 위치센서(1140)로부터 모터 회전자 위치 신호를 수신하는 회전자 위치 모니터(Rotor Position Monitor, 122), 인히비터 스위치(300)로부터 변속단 위치 신호를 수신하는 SBW 시스템 위치 검출부(SBW System Position Diagnosis, 123), 전류모니터(1121), 회전자 위치 모니터(1122) 및 SBW 시스템 위치 검출부(1123)의 정보를 이용하여 SBW 시스템 위치를 모니터링하는 SBW 시스템 위치 모니터(SBW System Position Monitor, 124)로 구성될 수 있다.
제어부(1120)는 제1 변속위치와 제2 변속위치를 비교하여, 상기 제1 변속위치와 제2 변속위치의 차이가 제2 임계값보다 작으면, 즉, 정상 범위 내이면, 모터(2000)가 목표하는 위치에 정확히 위치한다고 판단하고, 변속을 완료한다. 변속이 완료되면, 모터는 회전하지 않는바, 모터(2000)를 오프한다. 제어부(1120)는 3 상 FET(1110)에 게이트 신호를 인가하지 않음으로써 모터(2000)를 오프할 수 있다. 제2 임계값은 회전각도이거나, 거리 값일 수 있다. 제2 임계값은 사용자에 의해 설정되거나, 모터(2000)의 스펙 등에 따라 다르게 설정될 수 있다.
제어부(1120)는 상기 제1 변속위치와 제2 변속위치의 차이가 상기 제2 임계값보다 크면, 상기 모터를 정렬하는 과정 내지 상기 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정하는 과정을 반복한다. 제어부(1120)는 제1 변속위치와 제2 변속위치가 정상범위를 벗어나는 경우, 기준위치 설정이 잘못되었는지를 확인할 수 있다 이를 위하여, 모터를 정렬하는 과정 내지 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정하는 과정을 반복할 수 있다.
제어부(1120)는 상기 모터를 정렬하는 과정 내지 상기 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정하는 과정을 반복한 횟수가 미리 설정된 횟수 이상인 경우, 상기 위치센서(1140) 또는 상기 인히비터 스위치(300)의 고장으로 판단할 수 있다. 모터를 정렬하는 과정 내지 상기 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정하는 과정을 반복하였음에도 제1 변속위치와 제2 변속위치의 차이가 상기 제2 임계값보다 크면, 이는 모터의 기준위치를 설정하는 과정이 잘못되었다는 것보다, 위치센서(1140) 또는 인히비터 스위치(300)에 고장이 있다고 판단할 수 있다. 이때, 제어부(1120)는 상기 모터를 정렬하는 과정 내지 상기 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정하는 과정을 반복한 횟수가 2회 이상일 때, 위치센서(1140) 또는 인히비터 스위치(300)에 고장이 있다고 판단할 수 있다. 1회, 즉 바로, 또는 3회 이상여부로 판단할 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치의 동작을 설명하는 도면이다.
운전자의 변속 지령 수신 전, 변속이 가능하도록 시스템이 안정 되어야 한다. 차량 시동(1401)시, 한 상 이상의 FET를 턴온(Turn on)하여 회전자를 정렬하고, 모터(SRM) 초기 제어각 설정(1402)한다. 이후, 한쪽 방향(시계방향 또는 반시계방향)으로 모터을 회전(1403)한다. 회전시 게이트 신호(Gate-Signal)가 이전 신호(n-x)부터 현재의 신호(n)까지 x+1개의 신호가 같은지 비교(1404)한다. 여기서, 게이트 신호(Gate-Signal)는 FET를 턴온 또는 턴 오프하기 위한 신호(MCU 출력)로 하이(HIGH) 또는 로우(LOW) 신호일 수 있다. Gate-Signal[n]은 디지털로 표현한 것으로, 현재의 게이트 신호를 의미하고, Gate-Signal[n-x]는 x번째 전의 게이트신호를 의미한다. 예를 들어, x가 5인 경우, 5번째 전의 게이트신호부터 현재까지 게이트 신호가 같은지, 즉, 게이트 신호가 5번동안 유지하고 있는지를 판단하는 것을 의미한다. 이때, 게이트 신호는 각 상 별로 존재(U상, V상, W상)하고, 각 상의 게이트 신호에 변화가 없는지 비교해야 한다. 즉, 각 상별로(U_Gate-Signal, V_Gate-Signal, W_Gate-Signal) 게이트 신호를 비교한다. U상은 U상끼리, V상은 V상끼리, W상은 W상끼리 변화가 있는지 비교한다. 게이트 신호는 MCU에서 출력하기 때문에 MCU를 통해 비교가 가능하다.
현재 하이(High) 상태인 게이트 신호 개수에 따른 기준전류 설정(1405)한다. 턴온되어 있는 FET에 따라 흐르는 전류의 크기가 다르기 때문에 기준전류를 다르게 설정 해야한다. 배터리 전압, SRM 파라미터등이 같으면 정상태에서의 전류는 턴온이 되어 있는 FET 개수에 종속적이며, 크기가 일정하다. 예를 들어, 1상의 게이트 신호만 하이면 기준 전류는 9A, 2상의 게이트 신호가 하이면 기준 전류는 18A로 설정할 수 있다. 기준전류와 전류 센서로부터 획득 한 전류 값의 차이가 정상 범위 이내(1406)라면, 현재의 위치를 기준위치로 설정(1407))하고, 변속 위치 제어에 이용한다. 기준전류와 전류 센서로부터 획득 한 전류 값의 차이가 정상 범위 이상 차이 나면, SCU 혹은 SRM고장으로 판단(1408)한다. 운전자의 변속지령을 수신(1409)하면, 변속 제어를 진행완료(1410)한다. 위치센서로부터의 변속위차와 인히비터 스위치신호로부터의 변속위치를 비교(1411)하고, 변속위치가 같으면, 변속 완료 플래그(Flag)를 띄우고(1412), 차량 정상 주행(1413)이 가능해진다. 변속위치가 다르면 402번항목부터 다시 진행한다. N(No)-Loop가 2번 이상 반복되면, 위치센서 혹은 인히비터 스위치의 고장으로 판단(1414)한다.
도 12와 같이, 모터 정렬 및 회전시 게이트 신호가 변하게 되고, 모터의 회전에 따라 모터 전류의 값도 계속 변한다. 이후, 모터(2000)가 회전을 멈추면 게이트 신호가 510과 같이 유지된다. 게이트 신호가 유지되면, 모터 전류 값이 기준전류까지 상승하게 된다. 510에서 V 상 및 W 상 게이트 신호가 하이인바, 2 개 상의 기준전류인 19A로 기준전류를 설정한다. 이후, 모터 전류 값과 기준전류인 19 A의 차이가 정상 범위인 것을 확인하고, 해당 위치를 기준위치로 설정하고, 초기위치플래그(Initial position Flag)를 띄우고, 해당 위치를 샤프트의 위치(Shaft Position)를 기준위치인 0으로 설정한다.
상기와 같은 과정을, 게이트 신호의 변화량과 전류를 이용하여 모터의 기준위치를 정확하게 설정할 수 있다. 또한, 위치센서 종류, 전류센서 종류에 상관없이 적용이 가능하고, 게이트 신호(Gate-signal)의 변화량과 기준전류와의 비교를 이용하여, 제어기(SCU) 혹은 모터의 고장 판단이 가능하다. 나아가, 기어 변속 시, 기준위치로부터 얻어지는 위치센서 값과 인히비터 스위치 신호를 비교하여, 위치센서 혹은 인히비터 스위치의 고장을 판단할 수 있고, 이를 통해, 값비싼 듀얼 다이(Dual Die) 위치센서, 자가 고장 판단 기능이 탑재 된 위치센서, 위치센서 고장 판단 기능이 있는 IC를 사용하지 않고 모터를 정확하고 안전하게 제어할 수 있다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 방법의 흐름도이고, 도 14 내지 도 18은 본 발명의 제2 실시예의 다른 실시예에 따른 모터 제어 방법의 흐름도다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 방법의 각 단계에 대한 상세한 설명은 도 8 내지 도 12의 모터 제어 장치에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 이하 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 방법은 모터의 위치를 초기화함에 있어서, 하기의 단계를 수행한다.
S111 단계에서 모터의 회전자를 정렬한다. 모터의 회전자를 정렬하는 S111 단계는 차량의 시동시 수행될 수 있다. 이후, S112 단계에서 상기 모터를 일 방향으로 회전시킨다. 이때, 상기 모터를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시킬 수 있다. 모터를 회전시키며, S113 단계에서 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은지 판단한다. 여기서, 게이트 신호는 상기 모터를 구동하도록 3 상 동작하는 3 상 FET에 인가되는 게이트 신호이고, 각 상의 게이트 신호를 개별 판단하여 상기 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은지 판단할 수 있다. S113 단계에서 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같다면, S114 단계에서 현재 하이 상태인 게이트 신호의 개수에 따라 기준전류를 설정한다. 이후, S115 단계에서 모터 전류를 센싱하고, 센싱한 모터 전류와 상기 기준전류를 비교하고, S115 단계의 비교결과, 상기 모터 전류와 상기 기준전류의 차가 제1 임계값보다 작으면, S116 단계에서 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정한다.
S115 단계의 비교결과, 상기 모터 전류와 상기 기준전류의 차가 상기 제1 임계값보다 크면, S121 단계에서 상기 모터 또는 제어부의 고장으로 판단할 수 있다.
S116 단계에서 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정하면, S131 단계에서 운전자로부터 입력받은 변속명령에 따라 상기 기준위치를 기준으로 변속 제어를 수행할 수 있다.
운전자로부터 입력받은 변속명령에 따라 상기 기준위치를 기준으로 변속 제어를 수행함에 있어서, S141 단계에서 상기 모터의 위치를 측정하는 위치센서가 측정한 제1 변속위치와 인히비터 스위치신호로부터 수신한 제2 변속위치를 비교하고, S141 단계의 비교결과, 상기 제1 변속위치와 상기 제2 변속위치의 차이가 제2 임계값보다 작으면, S142 단계에서 변속을 완료한다.
S141 단계의 비교결과, 상기 제1 변속위치와 상기 제2 변속위치의 차이가 상기 제2 임계값보다 크면, S151 단계에서 상기 모터를 일 방향으로 회전시키는 단계 내지 상기 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정하는 단계를 반복한다. 상기 모터를 일 방향으로 회전시키는 단계 내지 상기 현재 위치를 모터의 기준위치로 설정하는 단계를 반복한 횟수가 미리 설정된 횟수 이상인 경우, S152 단계에서 상기 위치 센서 또는 상기 인히비터 스위치의 고장으로 판단할 수 있다.
S111 단계의 모터의 회전자를 정렬하는 단계는, S161 단계의 3 상으로 동작하는 3 상 FET 중 한 상 이상의 FET를 턴온하는 단계를 포함할 수 있고, S113 단계의 상기 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은지 판단하는 단계는 S162 단계의 상기 현재 게이트 신호가 이전 게이트 신호와 같은 상태가 미리 설정된 시간동안 유지되는지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 변형례는 도 1 내지 도 7를 참조하여 설명한 실시예의 일부 구성과 도 8 내지 도 18을 참조하여 설명한 실시예의 일부 구성을 함께 포함할 수 있다. 즉, 변형례는 도 1 내지 도 7를 참조하여 설명한 실시예를 포함하되 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 실시예의 일부 구성이 생략되고 대응하는 도 8 내지 도 18을 참조하여 설명한 실시예의 일부 구성을 포함할 수 있다. 또는, 변형례는 도 8 내지 도 18을 참조하여 설명한 실시예의 일부 구성이 생략되고 대응하는 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 실시예의 일부 구성을 포함할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 모터의 브레이크 모드시, 모터 회전속도의 제1 범위 구간에서 3상 통전을 수행하는 단계;
    상기 모터 회전속도의 제2 범위 구간에서 2상 통전을 수행하는 단계;
    상기 모터 회전속도의 제3 범위 구간에서 1상 통전을 수행하는 단계; 및
    상기 모터 회전속도가 상기 제3 범위 구간 이하가 되면, 통전을 오프하는 단계를 포함하는 모터 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 범위 구간은,
    브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도 및 3상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 3상 통전 유지 속도 이상으로 설정되고,
    상기 제2 범위 구간은,
    상기 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도, 상기 3상 통전 유지 속도 비율, 및 2상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 2상 통전 유지 속도 이상으로 설정되고,
    상기 제3 범위 구간은,
    상기 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도, 상기 3상 통전 유지 속도 비율, 상기 2상 통전 유지 속도 비율, 및 상기 1상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 1상 통전 유지 속도 이상으로 설정되는 모터 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 3상 통전 유지 속도 비율은 상기 2상 통전 유지 속도 비율보다 크고, 상기 2상 통전 유지 속도 비율은 상기 1상 통전 유지 속도 비율보다 큰 모터 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 모드는 일반 브레이크 모드 및 긴급 브레이크 모드를 포함하는 모터 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 긴급 브레이크 모드에서의 제1 범위 구간이 상기 일반 브레이크 모드에서의 제1 범위 구간보다 큰 모터 제어 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 긴급 브레이크 모드는,
    DC 전류 이상, 모터 전류 이상, PWM 고장, 기능 고장, 모터회전 이상, 및 상위 제어기의 신호수신 중 어느 하나를 감지하여 수행되는 모터 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 3상 통전시 3개의 MOSFET을 모두 통전하고,
    상기 2상 통전시, 모터의 회전방향과 반대되는 역토크가 발생하는 2 개의 MOSFET을 통전하고,
    상기 1상 통전시, 모터의 회전방향과 반대된 역토크가 발생하는 1 개의 MOSFET을 통전하는 모터 제어 방법.
  8. 모터가 3상으로 동작하도록 서로 다른 위상으로 동작하는 3개의 MOSFET을 포함하는 3상 브릿지부; 및
    상기 3개의 MOSFET을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는,
    모터의 브레이크 모드시, 모터 회전속도의 제1 범위 구간에서 3상 통전을 수행하고, 상기 모터 회전속도의 제2 범위 구간에서 2상 통전을 수행하고, 상기 모터 회전속도의 제3 범위 구간에서 1상 통전을 수행하며, 상기 모터 회전속도가 상기 제3 범위 구간 이하면, 통전을 오프하는 모터 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도 및 3상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 3상 통전 유지 속도 이상으로 상기 제1 범위 구간을 설정하고,
    상기 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도, 상기 3상 통전 유지 속도 비율, 및 2상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 2상 통전 유지 속도 이상으로 상기 제2 범위 구간을 설정하고,
    상기 브레이크 모드 시작시의 모터 회전속도, 상기 3상 통전 유지 속도 비율, 상기 2상 통전 유지 속도 비율, 및 상기 1상 통전 유지 속도 비율로부터 산출되는 1상 통전 유지 속도 이상으로 상기 제3 범위 구간을 설정하는 모터 제어 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 브레이크 모드는 일반 브레이크 모드 및 긴급 브레이크 모드를 포함하고,
    상기 긴급 브레이크 모드에서의 제1 범위 구간이 상기 일반 브레이크 모드에서의 제1 범위 구간보다 큰 모터 제어 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5820349A (en) * 1995-09-14 1998-10-13 Copeland Corporation Rotary compressor with reverse rotating braking
JP2001054292A (ja) * 1999-07-21 2001-02-23 Lg Electronics Inc 洗濯機の制動装置及び方法
JP2010161875A (ja) * 2009-01-08 2010-07-22 Meidensha Corp 誘導電動機の減速制御方式
JP2018098974A (ja) * 2016-12-15 2018-06-21 トヨタ自動車株式会社 電動パワーステアリング装置
WO2019026503A1 (ja) * 2017-07-31 2019-02-07 工機ホールディングス株式会社 電動工具

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5820349A (en) * 1995-09-14 1998-10-13 Copeland Corporation Rotary compressor with reverse rotating braking
JP2001054292A (ja) * 1999-07-21 2001-02-23 Lg Electronics Inc 洗濯機の制動装置及び方法
JP2010161875A (ja) * 2009-01-08 2010-07-22 Meidensha Corp 誘導電動機の減速制御方式
JP2018098974A (ja) * 2016-12-15 2018-06-21 トヨタ自動車株式会社 電動パワーステアリング装置
WO2019026503A1 (ja) * 2017-07-31 2019-02-07 工機ホールディングス株式会社 電動工具

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