KR20200082358A - Ｂｌｄｃ 모터 제어시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 BLDC 모터 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 BLDC 모터의 회전자 위치에 대응하는 신호를 출력하는 위치 센서부와, 위치 센서부로부터 출력되는 신호에 따라 BLDC 모터의 회전을 제어하기 위한 PWM 신호를 생성하여 인버터부에 출력하는 모터 제어부 및 PWM 신호에 따라 스위칭되어 BLDC 모터를 구동하는 인버터부를 포함하고, 위치 센서부를 하나의 홀 센서로 구비함으로써, 하나의 홀 센서만으로 회전자의 위치를 검출하고 BLDC 모터를 제어한다.

Description

ＢＬＤＣ 모터 제어시스템 및 그 제어방법{BLDC Motor control system and control method}

본 발명은 BLDC 모터 제어시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, BLDC 모터의 구동을 위해서는 회전자의 위치 검출이 필수적으로 요구되는데, 이러한, 회전자 위치 검출을 위해 자속의 세기를 검출하는 복수의 홀 센서를 이용하거나 고정자에 유기되는 역기전력이 이용되고 있다.

예컨대, 종래에는 3개의 래치형 홀 센서를 120도 간격으로 설치하고 각각의 래치형 홀 센서에서 출력되는 하이 또는 로우 신호를 이용하여 회전자의 위치를 검출하거나, 2개의 리니어 홀 센서를 90도 간격으로 설치하고 각각의 리니어 홀 센서로부터 출력되는 사인 파형 및 코사인 파형을 이용하여 회전자의 위치를 검출하고 있다.

또한, 종래에는 별도의 홀 센서를 설치하지 않고 고정자의 역기전력을 이용하여 회전자의 위치를 검출하기도 하는데, 이 경우, 비도통 구간에서의 상전압을 센싱하여 제로 크로싱 지점을 검출하고 검출된 제로 크로싱 지점을 기초로 회전자의 위치를 검출하고 있다.

한편, 복수의 홀 센서를 이용하는 경우, 기구적인 오차나 조립 상의 오차 등으로 인하여 홀 센서들이 90도나 120도의 이상적인 전기각 간격으로 설치되지 못할 수 있는데, 이 경우, 회전자의 위치에 대한 정보에도 오차가 존재하게 되어 인버터의 전류 및 토크 리플이 증가하고, 진동과 소음이 발생하여 모터의 구동이 불가능한 상황이 발생될 수도 있으며, 2 내지 3개의 홀 센서가 필수적으로 사용되기 때문에 비용이 증가하는 문제점이 있다.

아울러, 고정자의 역기전력을 이용하는 경우에는, BLDC 모터의 속도가 낮을 경우 역기전력의 크기가 매우 낮아지면서 역기전력 크로싱 지점을 판별하지 못하는 상황이 발생하게 되어 저속 구동에 어려움이 발생하고, 초기 구동 알고리즘과 역기전력 제로 크로싱 검출 판별 알고리즘이 별도로 필요하기 때문에 알고리즘 복잡도가 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 하나의 홀 센서만을 이용하여 회전자의 위치를 검출하고 BLDC 모터를 제어할 수 있는 BLDC 모터 제어시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 BLDC 모터의 회전자 위치에 대응하는 신호를 출력하는 위치 센서부; 상기 위치 센서부로부터 출력되는 신호에 따라 BLDC 모터의 회전을 제어하기 위한 PWM 신호를 생성하여 인버터부에 출력하는 모터 제어부; 및 상기 모터 제어부로부터 출력되는 PWM 신호에 따라 스위칭되어 BLDC 모터를 구동하는 인버터부;를 포함하고, 상기 위치 센서부는 하나의 홀 센서로 구비되는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 제어시스템을 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 홀 센서는 Sin 파형 신호를 출력하는 리니어 홀 센서이다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 인버터부는, 복수의 스위칭 소자가 구비되고 2상 여자 방식으로 구동되는 3상 인버터; 및 상기 모터 제어부의 PWM 신호에 따라 상기 3상 인버터의 스위칭 소자들을 제어하는 FET 드라이버;를 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 모터 제어부는, BLDC 모터의 구동 이전에 미리 설정된 위치에 BLDC 모터의 회전자가 위치하도록 정렬시키고, BLDC 모터의 회전자 위치에 대응하는 복수의 섹터를 설정한 다음, 각각의 섹터별로 턴온되어야 하는 스위칭 소자와 Sin 파형 신호의 출력 범위를 설정한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 모터 제어부는, 상기 위치 센서부로부터 출력되는 Sin 파형 신호를 수신한 다음, 수신된 Sin 파형 신호의 출력값과 현재 섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 비교하여 BLDC 모터의 회전자 위치를 검출한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 모터 제어부는, BLDC 모터의 회전자가 정렬된 섹터의 스위칭 소자를 턴온하여 BLDC 모터를 구동하고, 상기 위치 센서부로부터 수신된 Sin 파형 신호의 출력값이 해당 섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 벗어나면, 그 다음 섹터에 설정된 스위칭 소자를 턴온하는 방식으로 각각의 섹터를 순차적으로 변경하며 BLDC 모터를 구동한다.

또한, 본 발명은 BLDC 모터 제어시스템에서 수행되는 BLDC 모터 제어방법으로서, (1) 상기 BLDC 모터 제어시스템이, BLDC 모터의 구동 이전에 미리 설정된 위치에 BLDC 모터의 회전자가 위치하도록 정렬시키는 단계; (2) 상기 BLDC 모터 제어시스템이, BLDC 모터의 회전자 위치에 대응하는 복수의 섹터를 설정하고 각각의 섹터별로 턴온되어야 하는 스위칭 소자와 Sin 파형 신호의 출력 범위를 설정하는 단계; (3) 상기 BLDC 모터 제어시스템이, BLDC 모터의 회전자가 정렬된 섹터의 스위칭 소자를 턴온하여 BLDC 모터를 구동하고, 위치 센서부로부터 BLDC 모터의 회전자 위치에 대응하는 Sin 파형 신호를 수신하는 단계; (4) 상기 BLDC 모터 제어시스템이, 수신된 Sin 파형 신호의 출력값과 현재 섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 비교하는 단계; 및 (5) 상기 BLDC 모터 제어시스템이, 수신된 Sin 파형 신호의 출력값이 현재 섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 벗어나면, 다음 섹터에 설정된 스위칭 소자를 턴온하여 BLDC 모터를 구동하는 단계;를 포함하는 BLDC 모터 제어방법을 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 (3)단계에서 상기 위치 센서부는, Sin 파형 신호를 출력하는 하나의 리니어 홀 센서이다.

전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 BLDC 모터의 회전자 위치에 대응하는 신호를 출력하는 위치 센서부와, 위치 센서부로부터 출력되는 신호에 따라 BLDC 모터의 회전을 제어하기 위한 PWM 신호를 생성하여 인버터부에 출력하는 모터 제어부 및 PWM 신호에 따라 스위칭되어 BLDC 모터를 구동하는 인버터부를 포함하고, 위치 센서부를 하나의 홀 센서로 구비함으로써, 하나의 홀 센서만으로 회전자의 위치를 검출하고 BLDC 모터를 제어하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 BLDC 모터의 구동에 필요한 홀 센서의 개수를 최소화함으로써, 비용 절감이 가능하고 복수의 홀 센서에 의한 기구적인 오차나 조립 상의 오차가 발생될 우려가 없다.

또한, 본 발명은 BLDC 모터의 저속 구동이 가능하고, 제로 크로싱 검출 알고리즘과 같은 복잡한 알고리즘을 요구하지 않기 때문에 알고리즘 복잡도를 간소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 BLDC 모터 제어시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 BLDC 모터 제어시스템에 설정되는 복수의 섹터와 Sin 파형 신호의 출력 범위를 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 도 9는 BLDC 모터 제어시스템에서 각각의 섹터별로 턴온되는 스위칭 소자를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 BLDC 모터 제어방법을 설명하기 위한 도면.

하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 BLDC 모터 제어시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 BLDC 모터 제어시스템에 설정되는 복수의 섹터와 Sin 파형 신호의 출력 범위를 설명하기 위한 도면이며, 도 3 내지 도 9는 BLDC 모터 제어시스템에서 각각의 섹터별로 턴온되는 스위칭 소자를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 BLDC 모터 제어시스템은 위치 센서부(100), 인버터부(200) 및 모터 제어부(300)를 포함하여 구성된다.

상기 위치 센서부(100)는 BLDC 모터(10)의 회전자 위치 검출을 위한 것으로, BLDC 모터(10)에 설치되어 그 BLDC 모터(10)의 회전자 위치에 대응하는 신호를 출력한다.

이러한, 위치 센서부(100)는 홀 센서로 구비될 수 있는데, 종래에 BLDC 모터(10)의 회전자 위치 검출을 위해 복수 개의 홀 센서가 사용되는 것과 달리, 전술한 위치 센서부(100)는 하나의 홀 센서만으로 구비될 수 있다.

바람직하게, 위치 센서부(100)는 Sin 파형 신호를 출력하는 리니어 홀 센서로 구비될 수 있다.

상기 인버터부(200)는 BLDC 모터(10)의 구동을 위한 것으로, 후술할 모터 제어부(300)로부터 출력되는 PWM 신호에 따라 스위칭되어 BLDC 모터(10)를 구동하는 기능을 수행한다.

이러한, 인버터부(200)는 복수의 스위칭 소자가 구비되어 2상 여자 방식으로 동작하는 3상 인버터(210) 및 이의 제어를 위한 FET 드라이버(220)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 3상 인버터(210)는 각 상마다 2개의 스위칭 소자가 구비되며, 각각의 스위칭 소자는 FET 드라이버(220)의 제어에 따라 턴온되거나 턴오프될 수 있다. 아울러, FET 드라이버(220)는 모터 제어부(300)로부터 PWM 신호를 입력받아 그 PWM 신호에 따라 3상 인버터(210)에 구비된 각각의 스위칭 소자들을 제어할 수 있다.

상기 모터 제어부(300)는 인버터부(200)를 통해 BLDC 모터(10)를 제어하는 것으로, 특히, 위치 센서부(100)로부터 출력되는 신호에 기초하여 BLDC 모터(10)의 회전을 제어하기 위한 PWM 신호를 생성하여 인버터부(200)에 출력하는 기능을 수행한다.

이때, 모터 제어부(300)는 하나의 리니어 홀 센서로부터 출력되는 Sin 파형 신호를 이용하여, BLDC 모터(10)의 회전자 위치를 검출하고, 3상 인버터(210)에 구비된 스위칭 소자들이 턴온 또는 턴오프되도록 PWM 신호를 생성하여 FET 드라이버(220)에 출력할 수 있다.

이러한, 모터 제어부(300)는 BLDC 모터(10)의 구동 이전에 미리 설정된 위치에 BLDC 모터(10)의 회전자가 위치하도록 정렬시키고, BLDC 모터(10)의 회전자 위치에 대응하는 복수의 섹터를 설정한 다음, 각각의 섹터별로 턴온되어야 하는 스위칭 소자와 Sin 파형 신호의 출력 범위를 설정할 수 있다.

이하에서는, 모터 제어부(300)에 의해 BLDC 모터(10)가 제어되는 과정을 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 모터 제어부(300)에는 BLDC 모터(10)의 회전자 위치에 대응하는 복수의 섹터가 설정될 수 있다.

이때, 전술한 복수의 섹터는 제 1섹터(Sector1), 제 2섹터(Sector2), 제 3섹터(Sector3), 제 4섹터(Sector4), 제 5섹터(Sector5) 및 제 6섹터(Sector6)를 포함할 수 있고, 제 1섹터(Sector1)에 대응하는 BLDC 모터(10)의 회전자 위치는 0° 내지 60°일 수 있고, 제 2섹터(Sector2)에 대응하는 BLDC 모터(10)의 회전자 위치는 60° 내지 120°일 수 있으며, 제 3섹터(Sector3)에 대응하는 BLDC 모터(10)의 회전자 위치는 120° 내지 160°일 수 있고, 제 4섹터(Sector4)에 대응하는 BLDC 모터(10)의 회전자 위치는 180° 내지 240°일 수 있으며, 제 5섹터(Sector5)에 대응하는 BLDC 모터(10)의 회전자 위치는 240° 내지 300°일 수 있고, 제 6섹터(Sector6)에 대응하는 BLDC 모터(10)의 회전자 위치는 300° 내지 360°일 수 있다.

또한, 각각의 섹터에는 3상 인버터(210)에 구비된 복수의 스위칭 소자 중에서 각각의 섹터별로 턴온되어야 하는 스위칭 소자가 설정될 수 있다. 여기에서, 전술한 3상 인버터(210)에 구비되는 복수의 스위칭 소자는 제 1스위칭 소자(211), 제 2스위칭 소자(212), 제 3스위칭 소자(213), 제 4스위칭 소자(214), 제 5스위칭 소자(215) 및 제 6스위칭 소자(216)를 포함할 수 있다.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1섹터(Sector1)에서는 제 1스위칭 소자(211)와 제 4스위칭 소자(214)가 턴온되고 다른 스위칭 소자들은 턴오프되며, 제 2섹터(Sector2)에서는 제 1스위칭 소자(211)와 제 6스위칭 소자(216)가 턴온되고 다른 스위칭 소자들은 턴오프되며, 제 3섹터(Sector3)에서는 제 3스위칭 소자(213)와 제 6스위칭 소자(216)가 턴온되고 다른 스위칭 소자들은 턴오프되며, 제 4섹터(Sector4)에서는 제 2스위칭 소자(212)와 제 3스위칭 소자(213)가 턴온되고 다른 스위칭 소자들은 턴오프되며, 제 5섹터(Sector5)에서는 제 2스위칭 소자(212)와 제 5스위칭 소자(215)가 턴온되고 다른 스위칭 소자들은 턴오프되며, 제 6섹터(Sector6)에서는 제 4스위칭 소자(214)와 제 5스위칭 소자(215)가 턴온되고 다른 스위칭 소자들은 턴오프되도록 설정될 수 있다.

아울러, 각각의 섹터에는 위치 센서부(100)로부터 출력되는 Sin 파형 신호와 비교하기 위한 Sin 파형 신호의 출력 범위가 설정되는데, 제 1섹터(Sector1)의 출력 범위는 sin 0°보다 크고 sin 60°보다 작거나 같게 설정되고, 제 2섹터(Sector2)의 출력 범위는 sin 60°보다 크게 설정되며, 제 3섹터(Sector3)의 출력 범위는 sin 180°보다 크고 sin 120°보다 작거나 같게 설정되고, 제 4섹터(Sector4)의 출력 범위는 sin 240°보다 크고 sin 240°보다 작거나 같게 설정되며, 제 5섹터(Sector5)의 출력 범위는 sin 240°보다 작거나 같게 설정되고, 제 6섹터(Sector6)의 출력 범위는 sin 300°보다 크고 sin 360°보다 작거나 같게 설정될 수 있다.

이러한, 복수의 섹터와 각 섹터별로 턴온되어야 하는 스위칭 소자와 Sin 파형 신호의 출력 범위에 기초하여, 모터 제어부(300)는 BLDC 모터(10)의 구동 이전에 미리 설정된 위치에 BLDC 모터(10)의 회전자가 위치하도록 정렬한 다음, 순차적으로 섹터를 변경하며 BLDC 모터(10)를 제어할 수 있다.

예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 모터 제어부(300)는 복수의 섹터 중 BLDC 모터(1)의 회전자가 정렬된 섹터를 첫 번째 섹터로 하여 해당 섹터에 설정된 스위칭 소자를 턴온하며, 예컨대, 제 1섹터에 설정된 제 1스위칭 소자(211)와 제 4스위칭 소자(214)를 턴온하고 다른 스위칭 소자들은 턴오프하여 BLDC 모터(10)를 구동한다.

여기에서, 모터 제어부(300)는 위치 센서부(100)로부터 출력되는 Sin 파형 신호를 수신하여 그 Sin 파형 신호의 출력값과 현재 섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 비교함으로써, BLDC 모터(10)의 회전자 위치를 검출할 수 있다.

그리고, 모터 제어부(300)는 위치 센서부(100)로부터 수신된 Sin 파형 신호의 출력값이 제 1섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 벗어날 때까지 제 1스위칭 소자(211)와 제 4스위칭 소자(214)를 턴온하며, 위치 센서부(100)로부터 수신된 Sin 파형 신호의 출력값이 제 1섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위 내에 없으면, 다음 섹터에 설정된 스위칭 소자를 턴온하는 방식으로 각각의 섹터를 순차적으로 변경할 수 있다.

예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 모터 제어부(300)는 위치 센서부(100)로부터 수신된 Sin 파형 신호의 출력값이 제 2섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 벗어날 때까지 제 1스위칭 소자(211)와 제 6스위칭 소자(216)를 턴온하고 다른 스위칭 소자들은 턴오프하며, Sin 파형 신호의 출력값이 제 2섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위 내에 없으면 다음 섹터로 변경한다.

그 다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 모터 제어부(300)는 위치 센서부(100)로부터 수신된 Sin 파형 신호의 출력값이 제 3섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 벗어날 때까지 제 3스위칭 소자(213)와 제 6스위칭 소자(216)를 턴온하고 다른 스위칭 소자들은 턴오프하며, Sin 파형 신호의 출력값이 제 3섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위 내에 없으면 다음 섹터로 변경한다.

그 다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 모터 제어부(300)는 위치 센서부(100)로부터 수신된 Sin 파형 신호의 출력값이 제 4섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 벗어날 때까지 제 2스위칭 소자(212)와 제 3스위칭 소자(213)를 턴온하고 다른 스위칭 소자들은 턴오프하며, Sin 파형 신호의 출력값이 제 4섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위 내에 없으면 다음 섹터로 변경한다.

그 다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 위치 센서부(100)로부터 수신된 Sin 파형 신호의 출력값이 제 5섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 벗어날 때까지 제 2스위칭 소자(212)와 제 5스위칭 소자(215)를 턴온하고 다른 스위칭 소자들은 턴오프하며, Sin 파형 신호의 출력값이 제 5섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위 내에 없으면 다음 섹터로 변경한다.

그 다음, 도 9에 도시된 바와 같이, 위치 센서부(100)로부터 수신된 Sin 파형 신호의 출력값이 제 6섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 벗어날 때까지 제 4스위칭 소자(214)와 제 5스위칭 소자(215)를 턴온하고 다른 스위칭 소자들은 턴오프하며, Sin 파형 신호의 출력값이 제 2섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위 내에 없으면, 전술한 제 1섹터부터 다시 반복하게 된다.

한편, 본 발명은 BLDC 모터(10)의 회전자가 정렬된 섹터를 제 1섹터로 전제하여 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위해 설정된 것이 불과하며, BLDC 모터(10)의 회전자를 정렬시킨 위치에 따라 가장 먼저 수행될 섹터가 설정된다 할 것이고, 해당 섹터부터 순차적으로 섹터를 변경하며 BLDC 모터(10)를 제어할 수 있다.

아울러, 본 발명에는 제 1섹터부터 제 2섹터, 제 3섹터의 순서로 제 6섹터까지 수행한 다음 다시 제 1섹터부터 반복하는 것으로 설명되어 있는데, 이는, BLDC 모터(10)가 정방향으로 회전하는 것을 전제하여 설명한 것이며, 만약, BLDC 모터(10)를 역방향으로 회전시키고자 한다면, 제 1섹터부터 제 6섹터, 제 5섹터의 순서로 제 2섹터까지 수행한 다음 다시 제 1섹터부터 반복하는 방식으로 수행될 수 있다.

이와 같은, 본 발명의 일실시예에 따른 BLDC 모터 제어시스템은 하나의 홀 센서만으로 회전자의 위치를 검출하고 BLDC 모터(10)를 제어할 수 있기 때문에, BLDC 모터(10)의 구동에 필요한 홀 센서의 개수가 최소화되어 비용 절감이 가능하고 복수의 홀 센서에 의한 기구적인 오차나 조립 상의 오차가 발생될 우려가 없는 이점이 있다.

아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 BLDC 모터 제어시스템은 제로 크로싱 검출 알고리즘과 같은 복잡한 알고리즘을 요구하지 않으면서 BLDC 모터(10)의 저속 구동이 가능한 이점도 있다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 BLDC 모터 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 BLDC 모터 제어시스템에서 수행되는 BLDC 모터 제어방법을 설명한다.

다만, 도 10에 도시된 BLDC 모터 제어방법에서 수행되는 기능은 모두 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 BLDC 모터 제어시스템에서 수행되므로, 명시적인 설명이 없어도, 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 BLDC 모터 제어방법에서 수행되고, 도 10을 참조하여 설명하는 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 BLDC 모터 제어시스템에서 그대로 수행됨을 주의해야 한다.

먼저, 모터 제어부는 BLDC 모터의 구동 이전에, 각 상에 전압을 인가하여 BLDC 모터의 회전자가 미리 설정된 위치에 위치하도록 정렬시킨다(S110).

다음, 모터 제어부는 BLDC 모터의 회전자 위치에 대응하는 복수의 섹터를 설정하고 각각의 섹터별로 턴온되어야 하는 스위칭 소자와 Sin 파형 신호의 출력 범위를 설정한다(S120).

이때, 전술한 복수의 섹터는 제 1섹터, 제 2섹터, 제 3섹터, 제 4섹터, 제 5섹터 및 제 6섹터를 포함할 수 있고, 제 1섹터의 회전자 위치는 0° 내지 60°일 수 있고 3상 인버터의 제 1스위칭 소자와 제 4스위칭 소자가 턴온되며 Sin 파형 신호의 출력 범위는 sin 0°보다 크고 sin 60°보다 작거나 같게 설정될 수 있으며, 제 2섹터의 회전자 위치는 60° 내지 120°일 수 있고 3상 인버터의 제 1스위칭 소자와 제 6스위칭 소자가 턴온되며 Sin 파형 신호의 출력 범위는 sin 60°보다 크게 설정될 수 있다.

또한, 제 3섹터의 회전자 위치는 120° 내지 160°일 수 있고, 3상 인버터의 제 3스위칭 소자와 제 6스위칭 소자가 턴온되며 출력 범위는 sin 180°보다 크고 sin 120°보다 작거나 같게 설정되고, 제 4섹터의 회전자 위치는 180° 내지 240°일 수 있고 3상 인버터의 제 2스위칭 소자와 제 3스위칭 소자가 턴온되며 출력 범위는 sin 240°보다 크고 sin 240°보다 작거나 같게 설정될 수 있다.

아울러, 제 5섹터의 회전자 위치는 240° 내지 300°일 수 있고 3상 인버터의 제 2스위칭 소자와 제 5스위칭 소자가 턴온되며 출력 범위는 sin 240°보다 작거나 같게 설정되고, 제 6섹터의 회전자 위치는 300° 내지 360°일 수 있고 3상 인버터의 제 4스위칭 소자와 제 5스위칭 소자가 턴온되며 출력 범위는 sin 300°보다 크고 sin 360°보다 작거나 같게 설정될 수 있다.

그 다음, 모터 제어부가 BLDC 모터를 구동한다(S130).

이때, 모터 제어부는 복수의 섹터 중 BLDC 모터의 회전자가 정렬된 섹터를 첫 번째 섹터로 하여 해당 섹터에 설정된 스위칭 소자를 턴온하여 BLDC 모터를 동작시키고(S131), 위치 센서부로부터 BLDC 모터의 회전자 위치에 대응하는 Sin 파형 신호를 수신할 수 있다(S132).

여기에서, 전술한 위치 센서부는 Sin 파형 신호를 출력하는 하나의 리니어 홀 센서일 수 있다.

그 다음에는, 모터 제어부가 수신된 Sin 파형 신호의 출력값과 현재 섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 비교한다(S140).

그 다음에는, 모터 제어부는 다음 섹터로 변경할지의 여부를 판정한다(S150).

이때, 모터 제어부는 수신된 Sin 파형 신호의 출력값이 현재 섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 벗어나면(S151), 다음 섹터에 설정된 스위칭 소자를 턴온하여 BLDC 모터를 구동할 수 있다(S152).

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

100 : 위치 센서부
200 : 인버터부
210 : 3상 인버터
220 : FET 드라이버
300 : 모터 제어부

Claims (8)

1. BLDC 모터의 회전자 위치에 대응하는 신호를 출력하는 위치 센서부;
   상기 위치 센서부로부터 출력되는 신호에 따라 BLDC 모터의 회전을 제어하기 위한 PWM 신호를 생성하여 인버터부에 출력하는 모터 제어부; 및
   상기 모터 제어부로부터 출력되는 PWM 신호에 따라 스위칭되어 BLDC 모터를 구동하는 인버터부;를 포함하고,
   상기 위치 센서부는 하나의 홀 센서로 구비되는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 제어시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 홀 센서는 Sin 파형 신호를 출력하는 리니어 홀 센서인 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 제어시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 인버터부는,
   복수의 스위칭 소자가 구비되고 2상 여자 방식으로 구동되는 3상 인버터; 및
   상기 모터 제어부의 PWM 신호에 따라 상기 3상 인버터의 스위칭 소자들을 제어하는 FET 드라이버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 제어시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 모터 제어부는,
   BLDC 모터의 구동 이전에 미리 설정된 위치에 BLDC 모터의 회전자가 위치하도록 정렬시키고, BLDC 모터의 회전자 위치에 대응하는 복수의 섹터를 설정한 다음, 각각의 섹터별로 턴온되어야 하는 스위칭 소자와 Sin 파형 신호의 출력 범위를 설정하는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 제어시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 모터 제어부는,
   상기 위치 센서부로부터 출력되는 Sin 파형 신호를 수신한 다음, 수신된 Sin 파형 신호의 출력값과 현재 섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 비교하여 BLDC 모터의 회전자 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 제어시스템.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 모터 제어부는,
   BLDC 모터의 회전자가 정렬된 섹터의 스위칭 소자를 턴온하여 BLDC 모터를 구동하고, 상기 위치 센서부로부터 수신된 Sin 파형 신호의 출력값이 해당 섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 벗어나면, 그 다음 섹터에 설정된 스위칭 소자를 턴온하는 방식으로 각각의 섹터를 순차적으로 변경하며 BLDC 모터를 구동하는 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 제어시스템.
   
7. BLDC 모터 제어시스템에서 수행되는 BLDC 모터 제어방법으로서,
   (1) 상기 BLDC 모터 제어시스템이, BLDC 모터의 구동 이전에 미리 설정된 위치에 BLDC 모터의 회전자가 위치하도록 정렬시키는 단계;
   (2) 상기 BLDC 모터 제어시스템이, BLDC 모터의 회전자 위치에 대응하는 복수의 섹터를 설정하고 각각의 섹터별로 턴온되어야 하는 스위칭 소자와 Sin 파형 신호의 출력 범위를 설정하는 단계;
   (3) 상기 BLDC 모터 제어시스템이, BLDC 모터의 회전자가 정렬된 섹터의 스위칭 소자를 턴온하여 BLDC 모터를 구동하고, 위치 센서부로부터 BLDC 모터의 회전자 위치에 대응하는 Sin 파형 신호를 수신하는 단계;
   (4) 상기 BLDC 모터 제어시스템이, 수신된 Sin 파형 신호의 출력값과 현재 섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 비교하는 단계; 및
   (5) 상기 BLDC 모터 제어시스템이, 수신된 Sin 파형 신호의 출력값이 현재 섹터에 설정된 Sin 파형 신호의 출력 범위를 벗어나면, 다음 섹터에 설정된 스위칭 소자를 턴온하여 BLDC 모터를 구동하는 단계;를 포함하는 BLDC 모터 제어방법.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 제 (3)단계에서 상기 위치 센서부는,
   Sin 파형 신호를 출력하는 하나의 리니어 홀 센서인 것을 특징으로 하는 BLDC 모터 제어방법.

Images