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KR102164956B1 - 모터 제어 장치 및 방법 - Google Patents

모터 제어 장치 및 방법 Download PDF

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KR102164956B1
KR102164956B1 KR1020180141613A KR20180141613A KR102164956B1 KR 102164956 B1 KR102164956 B1 KR 102164956B1 KR 1020180141613 A KR1020180141613 A KR 1020180141613A KR 20180141613 A KR20180141613 A KR 20180141613A KR 102164956 B1 KR102164956 B1 KR 102164956B1
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 입력되는 제어신호에 의해 각각 스위칭되는 복수의 스위치를 통해 3상 교류전류를 출력하여 3상 모터를 구동하는 인버터부, 3상 모터를 흐르는 3상 교류전류 중 2상 이상의 전류를 검출하는 복수의 전류센서를 포함하는 전류 검출부, 및 각 전류센서에 의해 검출된 각 상의 전류를 피드백받고, 각 전류센서의 전류 검출 편차를 보상하기 위해 각 전류센서에 대하여 미리 추정된 각 보정게인을 피드백받은 각 상의 전류에 적용하여 보정한 후, 보정된 각 상의 전류를 토대로 인버터부를 제어하여 3상 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모터 제어 장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING MOTOR METHOD THEREOF}
본 발명은 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터 구동 시스템에 적용되는 전류 센서 간의 편차를 제거하여 모터의 구동을 제어하기 위한 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량의 전동식 파워 스티어링 시스템(이하 MDPS: Motor Driven Power Steering)은 차량 조향시 운전자가 핸들에 가해야 하는 조향토크의 일부를 보조 동력원을 이용하여 제공함으로서 조향을 용이하게 하는 장치이다. MDPS 시스템은 조향휠에 입력되는 운전자의 컬럼토크를 측정하는 컬럼토크 센서, 조향휠의 조향각 또는 조향각속도를 측정하는 조향각 센서, 및 차속을 측정하는 차속센서 등을 통해 차량의 주행 조건을 판단하고, 운전자가 조향휠을 조타함에 따라 조향축에 인가되는 컬럼토크에 근거하여 전동모터(MDPS 모터)를 통해 보조토크를 제공한다.
일반적으로 MDPS 모터는 3상 AC 모터로 구현되며, MDPS ECU는 MDPS 모터로 출력되는 각 상의 전류를 피드백받아 PI(Proportional Integral) 제어를 통해 인버터를 제어하여 3상 교류 전류가 출력되도록 함으로써 MDPS 모터의 구동을 제어한다. 이때, MDPS 모터로 출력되는 각 상의 전류는 MDPS 시스템에 적용된 복수의 전류센서에 의해 검출되어 MDPS ECU로 피드백된다.
MDPS 시스템의 피드백 제어를 위해 적용되는 각 전류센서는 검출되는 전류에 대응되는 전압을 출력하도록 동작하며, 도 1(a)에 도시된 것과 같이 검출 전류에 따라 출력되는 출력 전압의 비로 정의될 수 있는 전류 센서의 감도(sensitivity)는 간 전류센서마다 동일하게 설계된다. 그러나, 전류센서를 차량에 실장하여 MDPS 모터를 제어할 경우, 각 전류센서마다 전류 검출 편차가 존재할 수 밖에 없어(즉, 전류센서마다 그 감도가 다를 수 밖에 없어) 도 1(b)에 도시된 것과 같이 동일한 전류가 검출된 경우라도 전류센서마다 다른 전압을 출력하게 되는 상전류 불평형이 발생하게 된다. 즉, 도 1(b)에 도시된 것과 같이 전류센서 A 및 전류센서 B는 α의 감도를 갖도록 설계되나, 차량에 실장되어 MDPS 모터 제어에 사용되는 과정에서 각 전류센서의 감도는 각각 β 및 γ로 나타나게 되며, 따라서 전류센서 A 및 전류센서 B는 동일한 전류를 검출하더라도 다른 전압을 출력하게 되는 상전류 불평형이 발생하게 된다.
도 2(a)는 MDPS 모터를 흐르는 3상 전류 간의 불평형 상태를 도시하고 있다. 상전류 간의 불평형 발생 시 도 2(b)에 도시된 것과 같이 MDPS 모터의 토크 리플(전기각 기준 2차 토크 리플, 기계각 기준 6차 또는 8차 토크 리플)이 발생하고, 발생되는 토크 리플은 각 전류센서 간의 전류 검출 편차가 커질수록 증가하게 되며, 나아가 운전자의 조타 시 이질감이 발생하고 MDPS 시스템의 작동 소음이 증가하는 문제까지 수반하게 된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0086063호(2014.07.08. 공개)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 MDPS 모터를 흐르는 3상 전류 간의 불평형을 제거하여 토크 리플, 운전자의 조타 이질감 및 MDPS 시스템의 작동 소음을 제거함으로써 MDPS 시스템의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능을 개선하기 위한 모터 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 모터 제어 장치는 입력되는 제어신호에 의해 각각 스위칭되는 복수의 스위치를 통해 3상 교류전류를 출력하여 3상 모터를 구동하는 인버터부, 상기 3상 모터를 흐르는 3상 교류전류 중 2상 이상의 전류를 검출하는 복수의 전류센서를 포함하는 전류 검출부, 및 상기 각 전류센서에 의해 검출된 각 상의 전류를 피드백받고, 상기 각 전류센서의 전류 검출 편차를 보상하기 위해 상기 각 전류센서에 대하여 미리 추정된 각 보정게인을 상기 피드백받은 각 상의 전류에 적용하여 보정한 후, 상기 보정된 각 상의 전류를 토대로 상기 인버터부를 제어하여 상기 3상 모터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 인버터부로 테스트 제어신호를 인가함에 따라 상기 인버터부로부터 상기 3상 모터로 직류 전류가 출력되어 상기 각 전류센서에 동일한 상기 직류 전류가 흐르는 상태에서, 상기 각 전류센서에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 상기 각 전류센서에 대한 상기 각 보정게인을 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 인버터부에 포함된 제1 내지 제N 스위치 중, 제1 내지 제K 스위치에 대하여 동일한 PWM 제어신호를 상기 테스트 제어신호로서 인가하여 상기 3상 모터로 상기 직류 전류가 출력되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 3상 모터로 흐르는 직류 전류가 정상 상태(Steady State)에 도달한 후 상기 각 전류센서의 의해 각각 검출된 각 전류의 각각의 평균을 계산하고, 상기 계산된 각 평균 전류의 편차가 제거되도록 상기 각 전류센서에 대한 상기 각 보정게인을 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 인버터부는, 상기 3상 모터의 구동 시, 제1상 교류 전류가 출력되는 제1 노드에서 직렬 접속되는 제1 상단스위치와 제1 하단스위치, 제2상 교류 전류가 출력되는 제2 노드에서 직렬 접속되는 제2 상단스위치와 제2 하단스위치, 및 제3상 교류 전류가 출력되는 제3 노드에서 직렬 접속되는 제3 상단스위치와 제3 하단스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 전류 검출부는, 상기 제1 노드와 상기 3상 모터의 제1상 사이에 접속되는 제1 전류센서, 및 상기 제2 노드와 상기 3상 모터의 제2상 사이에 접속되는 제2 전류센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 제1 상단스위치 및 상기 제2 하단스위치로 동일한 PWM 제어신호를 인가하고, 상기 제1 하단스위치, 상기 제2 상단스위치, 상기 제3 상단스위치 및 상기 제3 하단스위치는 턴 오프시킴에 따라 상기 제1 및 제2 전류센서로 동일한 직류전류가 흐르는 상태에서, 상기 제1 및 제2 전류센서에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 상기 제1 및 제2 전류센서 각각에 대한 제1 및 제2 보정게인을 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 전류 검출부는, 상기 제2 하단스위치 및 기준 노드 사이에 접속되는 제1 전류센서, 및 상기 제3 하단스위치 및 상기 기준 노드 사이에 접속되는 제2 전류 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 제1 상단스위치, 상기 제2 하단스위치 및 상기 제3 하단스위치로 동일한 PWM 제어신호를 인가하고, 상기 제1 하단스위치, 상기 제2 상단스위치 및 상기 제3 상단스위치는 턴 오프시킴에 따라 상기 제1 및 제2 전류센서로 동일한 직류전류가 흐르는 상태에서, 상기 제1 및 제2 전류센서에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 상기 제1 및 제2 전류센서 각각에 대한 제1 및 제2 보정게인을 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 모터 제어 방법은 제어부가, 상기 각 전류센서의 전류 검출 편차를 보상하기 위해, 상기 각 전류센서에 의해 각각 검출된 각 전류에 기초하여 상기 각 전류센서의 보정게인을 각각 추정하는 단계, 상기 제어부가, 상기 각 전류센서에 의해 검출된 각 상의 전류를 피드백받고, 상기 추정된 각 보정게인을 상기 피드백받은 각 상의 전류에 적용하여 보정하는 단계, 및 상기 제어부가, 상기 보정된 각 상의 전류를 토대로 상기 인버터부를 제어하여 상기 3상 모터의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 MDPS 시스템의 피드백 제어 시, 각 전류센서에 의해 검출된 상전류에, 각 전류센서의 전류 검출 편차가 제거되도록 미리 추정된 보정게인을 적용한 후 PI 제어를 통해 인버터를 제어함으로써, MDPS 모터를 흐르는 3상 전류 간의 불평형을 제거하고 그에 따라 토크 리플, 운전자의 조타 이질감 및 MDPS 시스템의 작동 소음을 제거할 수 있게 되어 MDPS 시스템의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능을 개선할 수 있다.
도 1은 MDPS 시스템에 적용되는 전류센서 간의 전류 검출 편차를 도시한 그래프이다.
도 2는 MDPS 시스템에 적용되는 전류센서 간의 전류 검출 편차에 따라 발생하는 상전류 불평형 상태 및 토크 리플 발생 현상을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 전체적인 동작을 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치에서 보정게인을 추정하는 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치에서 전류센서 간의 전류 검출 편차가 제거된 결과를 보인 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치에서 상전류 불평형이 제거된 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 모터 제어 장치 및 방법의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치를 설명하기 위한 블록구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치의 전체적인 동작을 설명하기 위한 블록구성도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치에서 보정게인을 추정하는 방법을 설명하기 위한 회로도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치에서 전류센서 간의 전류 검출 편차가 제거된 결과를 보인 그래프이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치에서 상전류 불평형이 제거된 상태를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 장치는 인버터부(100), 전류 검출부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.
인버터부(100)는 3상 모터(MT)와 접속되어 차량의 배터리로부터 공급되는 전압(DC-Link 전압)을 토대로 3상 모터(MT)를 구동하며, 구체적으로는 후술할 제어부(300)로부터 입력되는 제어신호에 의해 각각 스위칭되는 복수의 스위치를 통해 3상 교류전류를 출력하여 3상 모터(MT)를 구동할 수 있다. 본 실시예에서 3상 모터(MT)는 제1상 내지 제3상 인덕터로 구성되어 보조토크를 제공하는 MDPS 모터일 수 있으며, 이에 따라 인버터부(100)는 제1상 내지 제3상 교류전류를 각각 3상 모터(MT)의 제1상 내지 제3상 인덕터로 출력하여 3상 모터(MT)를 구동할 수 있다.
인버터부(100)는 도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이, 3상 모터(MT)의 구동 시, 제1상 교류 전류가 출력되는 제1 노드에서 직렬 접속되는 제1 상단스위치(110)와 제1 하단스위치(120), 제2상 교류 전류가 출력되는 제2 노드에서 직렬 접속되는 제2 상단스위치(130)와 제2 하단스위치(140), 및 제3상 교류 전류가 출력되는 제3 노드에서 직렬 접속되는 제3 상단스위치(150)와 제3 하단스위치(160)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 인버터부(100)에 포함된 각 스위치는 제어부(300)로부터 PWM 제어신호를 입력받아 그 온오프가 제어됨으로써 제1 내지 제3 노드를 통해 각각 제1상 내지 제3상 교류전류가 출력되도록 할 수 있다.
전류 검출부(200)는 통상적인 3상 모터(MT)의 구동 시, 3상 모터(MT)를 흐르는 교류전류를 검출할 수 있으며, 이를 위해 3상 모터(MT)를 흐르는 3상 교류전류 중 2상 이상의 전류를 검출하는 복수의 전류센서를 포함할 수 있다. 이하에서는 전류 검출부(200)가 3상 모터(MT)에 흐르는 2상의 전류를 각각 검출하는 제1 및 제2 전류센서(210, 220)를 포함하는 것으로 설명한다.
본 실시예의 전류 검출부(200)는 도 5에 도시된 것과 같이 Hall IC 타입으로 구현될 수도 있고, 도 6에 도시된 것과 같이 션트(Shunt) 타입으로 구현될 수도 있다. 전류 검출부(200)가 Hall IC 타입으로 구현될 경우, 제1 전류센서(210)는 인버터부(100)의 제1 노드와 3상 모터(MT)의 제1상 사이에 접속되고, 제2 전류센서(220)는 인버터부(100)의 제2 노드와 3상 모터(MT)의 제2상 사이에 접속될 수 있다. 전류 검출부(200)가 션트 타입으로 구현될 경우, 제1 전류센서(210)는 제2 하단스위치(140) 및 기준 노드(예: 접지 노드) 사이에 접속되고, 제2 전류센서(220)는 제3 하단스위치(160) 및 기준 노드 사이에 접속될 수 있다. 전류 검출부(200)가 구현되는 타입에 따라, 후술할 것과 같이 보정게인을 추정하는 방법이 달라질 수 있다.
제어부(300)는 각 전류센서에 의해 검출된 각 상의 전류를 피드백받아 PI 제어 방식을 이용하여 인버터부(100)를 제어함으로써 3상 모터(MT)의 구동을 제어할 수 있다. 이때, 전술한 것과 같이 각 전류센서마다 전류 검출 편차가 존재할 수 밖에 없기 때문에 동일한 전류가 검출된 경우라도 전류센서마다 다른 전압을 출력하게 되는 상전류 불평형이 발생하게 되며, 이에 따라 3상 모터(MT)의 토크 리플, 운전자의 조타 이질감 및 MDPS 시스템의 작동 소음이 발생하게 된다.
따라서, 본 실시예에서 제어부(300)는 각 전류센서에 의해 검출된 각 상의 전류를 피드백받고, 각 전류센서의 전류 검출 편차를 보상하기 위해 각 전류센서에 대하여 미리 추정된 각 보정게인을 피드백받은 각 상의 전류에 적용하여 보정한 후, 보정된 각 상의 전류를 토대로 인버터부(100)를 제어하여 3상 모터(MT)의 구동을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로는, 도 4에 도시된 것과 같이 제어부(300)는 각 전류센서에 의해 검출된 각 상의 전류(ia, ib)를 피드백받아 미리 추정된 보정게인을 적용하고, 보정된 각 상의 전류(구체적으로는, 보정된 각 상의 전류가 ABC/DQ 변환되어 생성된 idq)를 지령전류(idq*)에서 감산한 후 PI 제어를 통해 인버터부(100)로 PWM 제어신호를 인가하여 인버터부(100)로부터 3상 교류전류가 출력되도록 함으로써 3상 모터(MT)의 구동을 제어할 수 있다.
즉, 각 전류센서로부터 피드백받은 각 상의 검출 전류에는 각 전류센서의 전류 검출 편차가 반영되어 있어 그 편차를 보상할 필요가 있으며, 따라서 제어부(300)는 미리 추정된 각각의 보정게인을 각 전류센서에 적용함으로써, 검출된 각 상의 전류를 보정하여 3상 모터(MT)에 대한 피드백 제어 성능이 개선되도록 할 수 있다.
용어의 명확한 정의를 위해, 각 전류센서의 전류 검출 편차라 함은 동일한 전류가 검출된 경우 각 전류센서로부터 출력되는 출력값(즉, 출력전압)간의 편차로 정의하며, 전류 검출 편차는 각 전류센서의 감도(sensitivity, 즉 검출 전류에 따라 출력되는 출력전압의 비(출력전압/검출전류)) 차이로 인한 것이므로, 각 전류 센서 간의 전류 검출 편차의 보상은 각 전류센서 간의 감도를 일치시키는 것과 동등한 개념으로 이해될 수 있다.
이하에서는 제어부(300)가 전류 검출부(200)에 포함된 각 전류센서의 전류 검출 편차를 보상하기 위한 보정게인을 추정하는 과정을 구체적으로 설명한다.
제어부(300)는 인버터부(100)로 테스트 제어신호를 인가함에 따라 인버터부(100)로부터 3상 모터(MT)로 직류 전류가 출력되어 각 전류센서에 동일한 직류 전류가 흐르는 상태에서, 각 전류센서에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 각 전류센서에 대한 각 보정게인을 추정할 수 있다. 인버터부(100)로 테스트 제어신호를 인가할 때, 제어부(300)는 인버터부(100)에 포함된 제1 내지 제N 스위치 중(N은 자연수), 제1 내지 제K 스위치에 대하여(K는 N 이하의 자연수) 동일한 PWM 제어신호를 테스트 제어신호로서 인가하여 3상 모터(MT)로 직류 전류가 출력되도록 할 수 있다. 인버터부(100)의 전술한 스위치 구성에 따를 때, N은 6이 되고, 전류 검출부(200)가 Hall IC 타입으로 구현될 경우 및 션트 타입으로 구현될 경우 K는 각각 2 및 3이 된다. 이에 대한 구체적인 실시예를 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5는 전류 검출부(200)가 Hall IC 타입으로 구현될 경우, 즉 전류 검출부(200)가 인버터부(100)의 제1 노드와 3상 모터(MT)의 제1상 사이에 접속되는 제1 전류센서(210), 및 인버터부(100)의 제2 노드와 3상 모터(MT)의 제2상 사이에 접속되는 제2 전류센서(220)를 포함할 경우 제1 및 제2 전류센서(210, 220) 각각에 대한 제1 및 제2 보정게인을 추정하는 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
제어부(300)는 제1 상단스위치(110) 및 제2 하단스위치(140)로 동일한 PWM 제어신호를 인가하고, 제1 하단스위치(120), 제2 상단스위치(130), 제3 상단스위치(150) 및 제3 하단스위치(160)는 턴 오프시킴에 따라 제1 및 제2 전류센서(210, 220)로 동일한 직류전류가 흐르는 상태에서, 제1 및 제2 전류센서(210, 220)에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 제1 및 제2 전류센서(210, 220) 각각에 대한 제1 및 제2 보정게인을 추정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(300)가 제1 상단스위치(110) 및 제2 하단스위치(140)로 동일한 PWM 제어신호(즉, 크기, 듀티 및 위상이 동일한 PWM 제어신호)를 인가할 경우, DC-Link 전압을 기반으로 제1 노드, 제1 전류센서(210), 제1상 인덕터, 제2상 인덕터, 제2 전류센서(220) 및 제2 하단스위치(140)로 연결되는 전류 경로를 따라 직류전류가 흐르게 된다. 따라서, 제1 및 제2 전류센서(210, 220)로 동일한 직류전류가 흐르는 상태가 형성되기 때문에, 제1 및 제2 전류센서(210, 220)에 의해 검출된 각 전류의 크기는 같아야 한다. 이때, 제1 및 제2 전류센서(210, 220)에 의해 각각 검출된 각 전류 간 편차가 존재할 경우, 제어부(300)는 그 편차가 제거되도록 제1 및 제2 전류센서(210, 220) 각각에 대한 제1 및 제2 보정게인을 추정할 수 있다.
제1 전류센서(210)에 의해 검출된 전류의 크기가 제2 전류센서(220)에 의해 검출된 전류의 크기 이상인 경우, 제1 및 제2 보정게인은 하기 수학식 1에 따라 추정될 수 있다.
Figure 112018114220643-pat00001
Figure 112018114220643-pat00002
제1 전류센서(210)에 의해 검출된 전류의 크기가 제2 전류센서(220)에 의해 검출된 전류의 크기보다 작은 경우, 제1 및 제2 보정게인은 하기 수학식 2에 따라 추정될 수 있다.
Figure 112018114220643-pat00003
Figure 112018114220643-pat00004
수학식 1 및 2에서, IAgain 및 IBgain은 각각 제1 보정게인 및 제2 보정게인을 의미하고, IAsen 및 IBsen은 각각 제1 전류센서(210)에 의해 검출된 전류 및 제2 전류센서(220)에 의해 검출된 전류를 의미한다.
제어부(300)가 제1 상단스위치(110) 및 제2 하단스위치(140)로 동일한 PWM 제어신호를 인가하는 것은, 제어하지 않는 상으로의 누설 전류의 발생을 방지하고 3상 모터(MT)의 회전자의 떨림을 방지하여 정밀하게 직류전류의 형성을 제어하기 위함이다.
한편, 전류 검출부(200)가 Hall IC 타입으로 구현된 경우, 제1 및 제2 전류센서(210, 220)의 히스테리시스(hysterisis) 특성을 고려하여, 제1 및 제2 보정게인을 추정하기 전에 제어부(300)가 제1 및 제2 전류센서(210, 220)의 오프셋을 산출하는 과정이 선행될 수도 있다.
도 6은 전류 검출부(200)가 션트 타입으로 구현될 경우, 즉 전류 검출부(200)가 제2 하단스위치(140) 및 기준 노드 사이에 접속되는 제1 전류센서(210), 및 제3 하단스위치(160) 및 기준 노드 사이에 접속되는 제2 전류 센서를 포함할 경우 제1 및 제2 전류센서(210, 220) 각각에 대한 제1 및 제2 보정게인을 추정하는 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
제어부(300)는 제1 상단스위치(110), 제2 하단스위치(140) 및 제3 하단스위치(160)로 동일한 PWM 제어신호를 인가하고, 제1 하단스위치(120), 제2 상단스위치(130) 및 제3 상단스위치(150)는 턴 오프시킴에 따라 제1 및 제2 전류센서(210, 220)로 동일한 직류전류가 흐르는 상태에서, 제1 및 제2 전류센서(210, 220)에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 제1 및 제2 전류센서(210, 220) 각각에 대한 제1 및 제2 보정게인을 추정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(300)가 제1 상단스위치(110), 제2 하단스위치(140) 및 제3 하단스위치(160)로 동일한 PWM 제어신호를 인가할 경우, DC-Link 전압을 기반으로 제1 노드, 제1 전류센서(210) 및 제1상 인덕터로 직류전류(Idc)가 흐르게 되며, 직류전류(Idc)는 제2상 인덕터 및 제3상 인덕터로 동일한 크기로 분기됨에 따라, 제2상 인덕터, 제2 하단스위치(140) 및 제1 전류센서(210)로 연결되는 전류 경로를 따라 직류전류(Idc/2)가 흐르게 되고, 제3상 인덕터, 제3 하단스위치(160) 및 제2 전류센서(220)로 연결되는 전류 경로를 따라 직류전류(Idc/2)가 흐르게 된다. 따라서, 제1 및 제2 전류센서(210, 220)로 동일한 직류전류(Idc/2)가 흐르는 상태가 형성되기 때문에, 제1 및 제2 전류센서(210, 220)에 의해 검출된 각 전류의 크기는 같아야 한다. 이때, 제1 및 제2 전류센서(210, 220)에 의해 각각 검출된 각 전류 간 편차가 존재할 경우, 제어부(300)는 그 편차가 제거되도록 제1 및 제2 전류센서(210, 220) 각각에 대한 제1 및 제2 보정게인을 추정할 수 있다. 제1 및 제2 보정게인의 추정 방법은 전술한 수학식 1 및 2와 동일하다.
제어부(300)가 제1 상단스위치(110), 제2 하단스위치(140) 및 제3 하단스위치(160)로 동일한 PWM 제어신호를 인가하는 것은, 제어하지 않는 상으로의 누설 전류의 발생을 방지하고 3상 모터(MT)의 회전자의 떨림을 방지하여 정밀하게 직류전류의 형성을 제어하기 위함이다.
한편, 전류 검출부(200)가 션트 타입으로 구현된 경우, 제1 및 제2 전류센서(210, 220)의 온도 특성을 고려하여, 제1 및 제2 보정게인을 추정하기 전에 제어부(300)가 제1 및 제2 전류센서(210, 220)의 오프셋을 산출하는 과정이 선행될 수도 있다.
한편, 제어부(300)는 인버터부(100)로부터 3상 모터(MT)로 흐르는 직류 전류가 정상 상태(Steady State)에 도달한 후 각 전류센서의 의해 각각 검출된 각 전류의 각각의 평균을 계산하고, 계산된 각 평균 전류의 편차가 제거되도록 각 전류센서에 대한 각 보정게인을 추정할 수도 있다. 즉, 제어부(300)는 인버터부(100)로부터 3상 모터(MT)로 흐르는 직류 전류가 정상 상태에 도달한 후, 제1 전류센서(210)에 의해 검출된 전류의 평균 전류(제1 평균 전류)를 계산하고, 제2 전류센서(220)에 의해 검출된 전류의 평균 전류(제2 평균 전류)를 계산한 후, 제1 평균 전류 및 제2 평균 전류 간의 편차가 제거되도록 제1 및 제2 보정게인을 추정할 수도 있다. 제1 평균 전류를 계산하는 예시로서 설명하면, 제어부(300)는 인버터부(100)로부터 직류 전류가 출력된 시점으로부터 n*τ(τ는 시정수, n은 자연수(예: 5))가 경과하였는지 여부를 판단하여 직류 전류가 정상 상태에 도달하였는지 여부를 판단할 수 있으며, 정상 상태에 도달한 것으로 판단되면 하기 수학식 3에 따라 제1 평균 전류(Isen[avg])를 계산할 수 있다.
Figure 112018114220643-pat00005
제2 평균 전류도 수학식 3과 동일한 방법으로 산출될 수 있다.
제1 및 제2 전류센서(210, 220)에 의해 검출된 전류의 평균값을 이용하는 방식을 통해 전류 검출 결과의 신뢰도를 높일 수 있으며, 이에 따라 제1 및 제2 보정게인을 보다 정확하게 추정할 수 있게 된다.
도 7은 제1 및 제2 전류센서(210, 220) 간의 전류 검출 편차가 제거된 결과를 보인 그래프로서, 도 7(a)를 참조하면 제1 및 제2 보정게인을 적용하기 전에는 동일한 전류가 검출되더라도 제1 및 제2 전류센서(210, 220) 간의 감도(sensitivity) 차이로 인해 각각의 출력값(즉, 출력전압)이 다르게 나타난다. 즉, 제1 전류센서(210)의 경우 제1 보정게인 적용 전의 감도가 β로 나타남에 따라 그 검출 전류는 IAsen = β*Iabc가 되고, 제2 전류센서(220)의 경우 제2 보정게인 적용 전의 감도가 γ로 나타남에 따라 그 검출 전류는 IBsen = γ*Iabc가 되어, 동일한 전류가 흐르더라도 그 검출 전류가 상이하게 된다.
도 7(b)를 참조하면 제1 및 제2 보정게인을 적용한 후에는, 동일한 전류가 검출된 경우 제1 전류센서(210)는 제1 보정게인 적용 후의 감도가 IAgain*β가 되고, 제2 전류센서(220)는 제2 보정게인 적용 후의 감도가 IBgain*γ가 되며, IAgain*β의 값과 IBgain*γ의 값은 동일하기 때문에, 결국 제1 및 제2 전류센서(210, 220)의 감도가 동일하게 보상됨에 따라 동일한 전류가 흐르는 경우 그 검출 전류도 동일하게 된다(즉, IA'sen = IB'sen)
도 8은 상전류 불평형이 제거된 상태를 도시한 도면으로서, 도 8(a)를 참조하면 제1 및 제2 보정게인을 적용하기 전에는 각 상전류 간 불평형이 발생함을 확인할 수 있다. 도 8(b)를 참조하면 제1 및 제2 보정게인을 적용한 후에는 각 상전류 간 불평형이 제거됨을 확인할 수 있으며, 이에 따라 3상 모터(MT)의 토크 리플, 운전자의 조타 이질감 및 MDPS 시스템의 작동 소음이 제거될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어 방법을 설명하면, 먼저 제어부(300)는 각 전류센서의 전류 검출 편차를 보상하기 위해, 각 전류센서에 의해 각각 검출된 각 전류에 기초하여 각 전류센서의 보정게인을 각각 추정한다(S100).
S100 단계에서, 제어부(300)는 인버터부(100)로 테스트 제어신호를 인가함에 따라 인버터부(100)로부터 3상 모터(MT)로 직류 전류가 출력되어 각 전류센서에 동일한 직류 전류가 흐르는 상태에서, 각 전류센서에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 각 전류센서에 대한 각 보정게인을 추정한다. 인버터부(100)로부터 3상 모터(MT)로 직류 전류가 출력되도록 하기 위해, 제어부(300)는 인버터부(100)에 포함된 제1 내지 제N 스위치 중, 제1 내지 제K 스위치에 대하여 동일한 PWM 제어신호를 테스트 제어신호로서 인가할 수 있다.
또한, S100 단계에서 제어부(300)는 인버터부(100)로부터 3상 모터(MT)로 흐르는 직류 전류가 정상 상태(Steady State)에 도달한 후 각 전류센서의 의해 각각 검출된 각 전류의 각각의 평균을 계산하고, 계산된 각 평균 전류의 편차가 제거되도록 각 전류센서에 대한 각 보정게인을 추정할 수도 있다.
S100 단계를, 전류 검출부(200)가 Hall IC 타입으로 구현된 경우 및 션트 타입으로 구현된 경우로 구분하여 설명하면, 전류 검출부(200)가 Hall IC 타입으로 구현되어, 인버터부(100)의 제1 노드와 3상 모터(MT)의 제1상 사이에 접속되는 제1 전류센서(210), 및 인버터부(100)의 제2 노드와 3상 모터(MT)의 제2상 사이에 접속되는 제2 전류센서(220)를 포함할 경우, S100 단계에서 제어부(300)는 제1 상단스위치(110) 및 제2 하단스위치(140)로 동일한 PWM 제어신호를 인가하고, 제1 하단스위치(120), 제2 상단스위치(130), 제3 상단스위치(150) 및 제3 하단스위치(160)는 턴 오프시킴에 따라 제1 및 제2 전류센서(210, 220)로 동일한 직류전류가 흐르는 상태에서, 제1 및 제2 전류센서(210, 220)에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 제1 및 제2 전류센서(210, 220) 각각에 대한 제1 및 제2 보정게인을 추정할 수 있다.
그리고, 전류 검출부(200)가 션트 타입으로 구현되어, 제2 하단스위치(140) 및 기준 노드 사이에 접속되는 제1 전류센서(210), 및 제3 하단스위치(160) 및 기준 노드 사이에 접속되는 제2 전류 센서를 포함할 경우, S100 단계에서 제어부(300)는 제1 상단스위치(110), 제2 하단스위치(140) 및 제3 하단스위치(160)로 동일한 PWM 제어신호를 인가하고, 제1 하단스위치(120), 제2 상단스위치(130) 및 제3 상단스위치(150)는 턴 오프시킴에 따라 제1 및 제2 전류센서(210, 220)로 동일한 직류전류가 흐르는 상태에서, 제1 및 제2 전류센서(210, 220)에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 제1 및 제2 전류센서(210, 220) 각각에 대한 제1 및 제2 보정게인을 추정할 수 있다.
S100 단계를 통해 각 전류센서에 대한 각 보정게인이 추정되면, 제어부(300)는 각 전류센서에 의해 검출된 각 상의 전류를 피드백받고, S100 단계에서 추정된 각 보정게인을 피드백받은 각 상의 전류에 적용하여 보정한다(S200).
그리고, 제어부(300)는 S200 단계에서 보정된 각 상의 전류를 토대로 인버터부(100)를 제어하여 3상 모터(MT)의 구동을 제어한다(S300).
이와 같이 본 실시예는 MDPS 시스템의 피드백 제어 시, 각 전류센서에 의해 검출된 상전류에, 각 전류센서의 전류 검출 편차가 제거되도록 미리 추정된 보정게인을 적용한 후 PI 제어를 통해 인버터를 제어함으로써, MDPS 모터를 흐르는 3상 전류 간의 불평형을 제거하고 그에 따라 토크 리플, 운전자의 조타 이질감 및 MDPS 시스템의 작동 소음을 제거할 수 있게 되어 MDPS 시스템의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능을 개선할 수 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 인버터부
110: 제1 상단스위치
120: 제1 하단스위치
130: 제2 상단스위치
140: 제2 하단스위치
150: 제3 상단스위치
160: 제3 하단스위치
200: 전류 검출부
210: 제1 전류센서
220: 제2 전류센서
300: 제어부
MT: 3상 모터

Claims (18)

  1. 입력되는 제어신호에 의해 각각 스위칭되는 복수의 스위치를 통해 3상 교류전류를 출력하여 3상 모터를 구동하는 인버터부;
    상기 3상 모터를 흐르는 3상 교류전류 중 2상 이상의 전류를 검출하는 복수의 전류센서를 포함하는 전류 검출부; 및
    상기 각 전류센서에 의해 검출된 각 상의 전류를 피드백받고, 상기 각 전류센서의 전류 검출 편차를 보상하기 위해 상기 각 전류센서에 대하여 미리 추정된 각 보정게인을 상기 피드백받은 각 상의 전류에 적용하여 보정한 후, 상기 보정된 각 상의 전류를 토대로 상기 인버터부를 제어하여 상기 3상 모터의 구동을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 각 전류센서에 동일한 직류 전류가 흐르는 상태에서, 상기 각 전류센서에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 상기 각 전류센서에 대한 상기 각 보정게인을 추정하고,
    상기 제어부는, 상기 3상 모터로 흐르는 상기 직류 전류가 정상 상태(Steady State)에 도달한 후 상기 각 전류센서의 의해 각각 검출된 각 전류의 각각의 평균을 계산하고, 상기 계산된 각 평균 전류의 편차가 제거되도록 상기 각 전류센서에 대한 상기 각 보정게인을 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 인버터부로 테스트 제어신호를 인가하여 상기 인버터부로부터 상기 3상 모터로 상기 직류 전류가 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 인버터부에 포함된 제1 내지 제N 스위치 중, 제1 내지 제K 스위치에 대하여 동일한 PWM 제어신호를 상기 테스트 제어신호로서 인가하여 상기 3상 모터로 상기 직류 전류가 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치(여기서 N은 자연수, K는 N 이하의 자연수).
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 인버터부는, 상기 3상 모터의 구동 시, 제1상 교류 전류가 출력되는 제1 노드에서 직렬 접속되는 제1 상단스위치와 제1 하단스위치, 제2상 교류 전류가 출력되는 제2 노드에서 직렬 접속되는 제2 상단스위치와 제2 하단스위치, 및 제3상 교류 전류가 출력되는 제3 노드에서 직렬 접속되는 제3 상단스위치와 제3 하단스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전류 검출부는, 상기 제1 노드와 상기 3상 모터의 제1상 사이에 접속되는 제1 전류센서, 및 상기 제2 노드와 상기 3상 모터의 제2상 사이에 접속되는 제2 전류센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 상단스위치 및 상기 제2 하단스위치로 동일한 PWM 제어신호를 인가하고, 상기 제1 하단스위치, 상기 제2 상단스위치, 상기 제3 상단스위치 및 상기 제3 하단스위치는 턴 오프시킴에 따라 상기 제1 및 제2 전류센서로 동일한 직류전류가 흐르는 상태에서, 상기 제1 및 제2 전류센서에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 상기 제1 및 제2 전류센서 각각에 대한 제1 및 제2 보정게인을 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 전류 검출부는, 상기 제2 하단스위치 및 기준 노드 사이에 접속되는 제1 전류센서, 및 상기 제3 하단스위치 및 상기 기준 노드 사이에 접속되는 제2 전류 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 상단스위치, 상기 제2 하단스위치 및 상기 제3 하단스위치로 동일한 PWM 제어신호를 인가하고, 상기 제1 하단스위치, 상기 제2 상단스위치 및 상기 제3 상단스위치는 턴 오프시킴에 따라 상기 제1 및 제2 전류센서로 동일한 직류전류가 흐르는 상태에서, 상기 제1 및 제2 전류센서에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 상기 제1 및 제2 전류센서 각각에 대한 제1 및 제2 보정게인을 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  10. 입력되는 제어신호에 의해 각각 스위칭되는 복수의 스위치를 통해 3상 교류전류를 출력하여 3상 모터를 구동하는 인버터부; 및 상기 3상 모터를 흐르는 3상 교류전류 중 2상 이상의 전류를 검출하는 복수의 전류센서를 포함하는 전류 검출부;를 포함하는 모터 제어 장치를 이용한 모터 제어 방법으로서,
    제어부가, 상기 각 전류센서의 전류 검출 편차를 보상하기 위해, 상기 각 전류센서에 의해 각각 검출된 각 전류에 기초하여 상기 각 전류센서의 보정게인을 각각 추정하는 단계;
    상기 제어부가, 상기 각 전류센서에 의해 검출된 각 상의 전류를 피드백받고, 상기 추정된 각 보정게인을 상기 피드백받은 각 상의 전류에 적용하여 보정하는 단계; 및
    상기 제어부가, 상기 보정된 각 상의 전류를 토대로 상기 인버터부를 제어하여 상기 3상 모터의 구동을 제어하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 추정하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 각 전류센서에 동일한 직류 전류가 흐르는 상태에서, 상기 각 전류센서에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 상기 각 전류센서에 대한 상기 각 보정게인을 추정하고,
    상기 추정하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 3상 모터로 흐르는 상기 직류 전류가 정상 상태(Steady State)에 도달한 후 상기 각 전류센서의 의해 각각 검출된 각 전류의 각각의 평균을 계산하고, 상기 계산된 각 평균 전류의 편차가 제거되도록 상기 각 전류센서에 대한 상기 각 보정게인을 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 추정하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 인버터부로 테스트 제어신호를 인가하여 상기 인버터부로부터 상기 3상 모터로 상기 직류 전류가 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 추정하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 인버터부에 포함된 제1 내지 제N 스위치 중, 제1 내지 제K 스위치에 대하여 동일한 PWM 제어신호를 상기 테스트 제어신호로서 인가하여 상기 3상 모터로 상기 직류 전류가 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법(여기서 N은 자연수, K는 N 이하의 자연수).
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 인버터부는, 상기 3상 모터의 구동 시, 제1상 교류 전류가 출력되는 제1 노드에서 직렬 접속되는 제1 상단스위치와 제1 하단스위치, 제2상 교류 전류가 출력되는 제2 노드에서 직렬 접속되는 제2 상단스위치와 제2 하단스위치, 및 제3상 교류 전류가 출력되는 제3 노드에서 직렬 접속되는 제3 상단스위치와 제3 하단스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전류 검출부는, 상기 제1 노드와 상기 3상 모터의 제1상 사이에 접속되는 제1 전류센서, 및 상기 제2 노드와 상기 3상 모터의 제2상 사이에 접속되는 제2 전류센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 추정하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 제1 상단스위치 및 상기 제2 하단스위치로 동일한 PWM 제어신호를 인가하고, 상기 제1 하단스위치, 상기 제2 상단스위치, 상기 제3 상단스위치 및 상기 제3 하단스위치는 턴 오프시킴에 따라 상기 제1 및 제2 전류센서로 동일한 직류전류가 흐르는 상태에서, 상기 제1 및 제2 전류센서에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 상기 제1 및 제2 전류센서 각각에 대한 제1 및 제2 보정게인을 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 전류 검출부는, 상기 제2 하단스위치 및 기준 노드 사이에 접속되는 제1 전류센서, 및 상기 제3 하단스위치 및 상기 기준 노드 사이에 접속되는 제2 전류 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 추정하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 제1 상단스위치, 상기 제2 하단스위치 및 상기 제3 하단스위치로 동일한 PWM 제어신호를 인가하고, 상기 제1 하단스위치, 상기 제2 상단스위치 및 상기 제3 상단스위치는 턴 오프시킴에 따라 상기 제1 및 제2 전류센서로 동일한 직류전류가 흐르는 상태에서, 상기 제1 및 제2 전류센서에 의해 각각 검출된 각 전류 간의 편차가 제거되도록 상기 제1 및 제2 전류센서 각각에 대한 제1 및 제2 보정게인을 추정하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112763962B (zh) * 2021-04-09 2021-07-20 深圳市法拉第电驱动有限公司 驱动电机控制器集磁式电流传感器标定方法及其标定系统
DE102021115138A1 (de) * 2021-06-11 2022-12-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Bestimmen von Phasenströmen, Steuereinrichtung, Antriebssystem sowie Kraftfahrzeug
CN114884425A (zh) * 2022-05-18 2022-08-09 上海临港电力电子研究有限公司 一种电流采样校正系统及方法
CN116430288B (zh) * 2022-12-15 2025-03-04 安徽锐创新能源技术有限公司 一种电池管理系统分流器校准方法及装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6894450B2 (en) * 2002-01-16 2005-05-17 Ballard Power Systems Corporation Circuit configuration for permanent magnet synchronous motor control
US6998811B2 (en) * 2003-02-10 2006-02-14 Ford Global Technologies, Llc Compensation method for current-sensor gain errors
JP4913661B2 (ja) * 2007-04-26 2012-04-11 ルネサスエレクトロニクス株式会社 インバータ装置及びそれに用いられる半導体装置。
US7893650B2 (en) * 2008-01-29 2011-02-22 Azure Dynamics, Inc. Method and system for multiphase current sensing
JP2011114873A (ja) 2009-11-23 2011-06-09 Denso Corp 車両のモータ制御装置
KR101642725B1 (ko) * 2010-04-14 2016-08-11 삼성전자 주식회사 휴대 단말기의 잠금 기능 운용 방법 및 장치
JP5406145B2 (ja) * 2010-08-31 2014-02-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 電流制御用半導体素子、およびそれを用いた制御装置
TW201230657A (en) * 2010-10-08 2012-07-16 Panasonic Corp Current control gain adjusting method for pm motor, current control method, and control device
JP5395127B2 (ja) * 2011-07-14 2014-01-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 電流制御用半導体素子およびそれを用いた制御装置
JP5947075B2 (ja) * 2012-03-23 2016-07-06 Dmg森精機株式会社 同期モータの制御装置、同期モータの制御方法
JP2014072973A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Denso Corp 交流電動機の制御装置
KR20140086063A (ko) 2012-12-28 2014-07-08 (주)언맨드솔루션 차량용 조향 제어장치
US10041496B2 (en) * 2013-06-28 2018-08-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Ventilation device
JP5983567B2 (ja) * 2013-09-10 2016-08-31 トヨタ自動車株式会社 電動機制御装置
JP2017060276A (ja) * 2015-09-16 2017-03-23 富士電機株式会社 三相インバータ装置
WO2018131086A1 (ja) * 2017-01-11 2018-07-19 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
인용발명 1: 일본 공개특허공보 특개2011-114873호(2011.06.09.) 1부.*
인용발명 2: 국제공개공보 WO2018/131086(2018.07.19.) 1부.*

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