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KR20230106016A - 모터 구동 장치 및 모터 구동 방법 - Google Patents

모터 구동 장치 및 모터 구동 방법 Download PDF

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KR20230106016A
KR20230106016A KR1020220001751A KR20220001751A KR20230106016A KR 20230106016 A KR20230106016 A KR 20230106016A KR 1020220001751 A KR1020220001751 A KR 1020220001751A KR 20220001751 A KR20220001751 A KR 20220001751A KR 20230106016 A KR20230106016 A KR 20230106016A
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KR
South Korea
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hall sensor
voltage level
failure
hall
hall sensors
Prior art date
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Application number
KR1020220001751A
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English (en)
Inventor
이건민
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020220001751A priority Critical patent/KR20230106016A/ko
Priority to US18/726,363 priority patent/US20250112566A1/en
Priority to PCT/KR2023/000107 priority patent/WO2023128736A1/ko
Priority to CN202380016097.2A priority patent/CN118525446A/zh
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치는, 모터의 위치를 검출하는 복수의 홀센서와 연결되어 홀센서의 센싱 전압을 검출하는 전압검출부 및 상기 전압검출부의 센싱 전압의 전압레벨을 따라 홀센서 고장여부를 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 전압레벨에 따라 상기 복수의 홀센서 중 고장이 발생한 홀센서의 수를 판단한다.

Description

모터 구동 장치 및 모터 구동 방법{Apparatus and method for driving motor}
본 발명은 모터 구동 장치 및 모터 구동 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 홀센서의 센싱 전압을 이용하여 홀센서의 고장여부를 판단하는 모터 구동 장치 및 모터 구동 방법에 관한 발명이다.
BLDC 모터(Brush-Less Direct Current motor)를 구동하는 장치(이하, "모터구동장치"라 함)는 BLDC 모터(이하, "모터"라 함)에 내장된 센서를 통해 회전자의 위치를 감지하고, 회전자의 위치에 기초하여 BLDC 모터의 3상 고정자 권선에 3상 AC신호를 공급한다.
회전자의 위치는 홀센서 등을 이용하여 감지하고, 홀센서에서 감지되는 위치 신호를 이용하여 모터의 정확히 산출하고, 이를 기초로 모터의 위치를 변화시키거나 속도 등을 제어한다.
이때, 모터 제어의 신뢰성을 높이기 위해선 홀센서가 정상 동작하는지에 대한 검증을 수행할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 홀센서의 센싱 전압을 이용하여 홀센서의 고장여부를 판단하는 모터 구동 장치 및 모터 구동 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치는, 모터의 위치를 검출하는 복수의 홀센서와 연결되어 홀센서의 센싱 전압을 검출하는 전압검출부; 및 상기 전압검출부의 센싱 전압의 전압레벨을 따라 홀센서 고장여부를 판단하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 전압레벨에 따라 상기 복수의 홀센서 중 고장이 발생한 홀센서의 수를 판단한다.
또한, 상기 전압검출부는, 상기 복수의 홀센서와 연결되는 하나의 저항을 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 홀센서의 각각의 출력을 수신하는 홀센서 출력 입력부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 전압레벨 및 상기 복수의 홀센서로부터 수신한 출력을 이용하여 각 홀센서의 고장여부 또는 각 홀센서의 센싱 회로부의 고장 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 전압레벨에 따라 판단된 고장이 발생한 홀센서의 수 및 각 홀센서의 출력을 비교한 결과를 이용하여 고장이 발생한 홀센서를 판단할 수 있다.
또한, 상기 전압레벨은 정상범위, 1개 고장범위, 2개 고장범위, 및 3개 고장범위를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 전압레벨이 1개 고장범위이면, 상기 각 홀센서의 출력 중 상이한 하나의 홀센서가 고장인 것으로 판단하고, 상기 전압레벨이 2개 고장범위이면, 상기 각 홀센서의 출력 중 동일한 두 개의 홀센서가 고장인 것으로 판단하고, 상기 전압레벨이 3개 고장범위이면, 상기 모든 홀센서가 고장인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 전압레벨에 따라 모든 홀센서가 정상일 때, 각 홀센서의 출력을 비교한 결과를 이용하여 각 홀센서의 센싱 회로부의 고장여부 및 센싱 회로부에 고장이 발생한 홀센서를 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 전압검출부에서 검출되는 센싱 전압을 입력받는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 방법은, 모터의 위치를 검출하는 복수의 홀센서의 센싱 전압을 검출하는 단계; 상기 센싱 전압의 전압레벨이 정상 범위인지 판단하는 단계; 상기 센싱 전압의 전압레벨이 정상 범위를 벗어나는 경우, 상기 전압레벨에 따라 고장이 발생한 홀센서의 수를 판단하는 단계; 및 상기 모터를 안전모드로 제어하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 복수의 홀센서의 각각의 출력을 수신하는 단계; 및 상기 전압레벨 및 상기 복수의 홀센서로부터 수신한 출력을 이용하여 각 홀센서의 고장여부 또는 각 홀센서의 센싱 회로부의 고장여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전압레벨은 정상범위, 1개 고장범위, 2개 고장범위, 및 3개 고장범위를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고장여부를 판단하는 단계는, 상기 전압레벨이 1개 고장범위이면, 상기 각 홀센서의 출력 중 상이한 하나의 홀센서가 고장인 것으로 판단하고, 상기 전압레벨이 2개 고장범위이면, 상기 각 홀센서의 출력 중 동일한 두 개의 홀센서가 고장인 것으로 판단하고, 상기 전압레벨이 3개 고장범위이면, 상기 모든 홀센서가 고장인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 고장여부를 판단하는 단계는, 상기 전압레벨에 따라 모든 홀센서가 정상일 때, 각 홀센서의 출력을 비교한 결과를 이용하여 각 홀센서의 센싱 회로부의 고장여부 및 센싱 회로부에 고장이 발생한 홀센서를 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 통합 저항을 이용해 전압 레벨과 센서 출력의 조합으로 특정 센서와 주변 회로부 고장여부 진단이 가능하다. 저항 1개와 센서 개수가 아닌 MCU 1개 채널 ADC port 를 이용해 고장 진단 판정할 수 있어, 비용을 절감할 수 있고, MCU ADC port 2개를 절약할 수 있다. 또한, 센서의 진성 불량의 정확한 진단 가능하며, 출력 회로부의 진성 불량까지 진단이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 블록도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 홀센서 고장 판단 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 방법의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 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.
본 실시예에 따른 변형례는 각 실시예 중 일부 구성과 다른 실시예 중 일부 구성을 함께 포함할 수 있다. 즉, 변형례는 다양한 실시예 중 하나 실시예를 포함하되 일부 구성이 생략되고 대응하는 다른 실시예의 일부 구성을 포함할 수 있다. 또는, 반대일 수 있다. 실시예들에 설명할 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
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치(100)는 전압검출부(110) 및 제어부(120)로 구성되고, 홀센서 출력 입력부(130), 입력포트, ADC(아날로그 디지털 컨버터) 등을 포함할 수 있다.
전압검출부(110)는 모터(300)의 위치를 검출하는 복수의 홀센서(210, 220, 230)와 연결되어 홀센서(210, 220, 230)의 센싱 전압을 검출한다.
보다 구체적으로, 전압검출부(110)는 홀센서(210, 220, 230)를 구동시켜 모터(300)의 위치를 검출하기 위해 홀센서(210, 220, 230)로 인가되고 홀센서(210, 220, 230)로부터 출력되는 센싱 전압을 검출한다. 전압검출부(110)는 각 홀센서(210, 220, 230)와 연결되어 센싱 전압의 합을 검출할 수 있다. 홀센서(210, 220, 230)는 hall effect IC의 랫치(latch)형 타입의 홀센서 소자를 포함할 수 있다. 홀센서 기판(200)에 실장되어 모터(300)의 위치를 검출할 수 있다. 홀센서(210, 220, 230)가 실장되는 홀센서 기판(200)은 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다. 모터(300)는 BLDC 3상 모터일 수 있고, 홀센서는 3 개의 홀센서를 포함하고, 각각 120도씩 위상 차이를 가지고 모터(300)의 위치를 검출할 수 있다. 필요나 설계에 따라 2 개 또는 4 개 이상의 홀센서를 포함할 수도 있다.
전압검출부(110)는 상기 복수의 홀센서와 연결되는 하나의 저항을 포함할 수 있다. 전압검출부(110)는 하나의 저항으로 구현되어 전압을 검출할 수 있다. 여기서, 저항은 션트(shunt) 저항 등의 센싱 저항일 수 있다. 각 홀센서(210, 220, 230)의 출력부로부터 출력되는 전류에 따라 저항을 이용하여 센싱 전압을 검출할 수 있다. 하나의 저항을 이용하여 복수의 홀센서(210, 220, 230)의 센싱 전압을 검출하는바, 홀센서(210, 220, 230) 각각의 센싱 전압이 아닌 전체 홀센서(210, 220, 230)의 센싱 전압을 검출할 수 있다. 각각의 홀센서(210, 220, 230)의 센싱 전압을 각각의 저항으로 검출하지 않고 하나의 저항으로 센싱 전압을 검출함으로써 저항의 수를 줄일 수 있고, 센싱 전압을 전달하는 신호선이나 입력포트의 수도 줄일 수 있다.
제어부(120)는 전압검출부(110)의 센싱 전압의 전압레벨을 따라 홀센서 고장여부를 판단한다.
보다 구체적으로, 제어부(120)는 전압검출부(110)에서 검출되는 센싱 전압을 입력받고, 센싱 전압의 전압레벨에 따라 홀센서 고장여부를 판단한다.
제어부(120)는 전압검출부(110)에서 검출되는 센싱 전압을 입력받는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 포함할 수 있다. 제어부(120)는 모터를 구동하는 MCU일 수 있고, 각 홀센서(210, 220, 230)와 각각의 연결선을 통해 연결되거나 홀센서(210, 220, 230)가 통합되는 연결선을 통해 커넥터를 통해 연결될 수 있고, 전압검출부(110)는 아날로그 디지털 컨버터 기능을 가지는 입력포트를 포함할 수 있다.
제어부(120)는 전압레벨에 따라 홀센서(210, 220, 230)에 고장이 발생하였는지 판단하고, 고장이 발생한 경우, 복수의 홀센서(210, 220, 230) 중 고장이 발생한 홀센서의 수를 판단할 수 있다.
제어부(120)는 센싱 전압의 크기에 따라 전압레벨을 구분할 수 있다. 제어부(120)는 센싱 전압의 전압레벨이 복수의 홀센서(210, 220, 230) 모두가 정상 동작시 검출되는 전압레벨에 해당하는 경우, 홀센서(210, 220, 230)가 정상인 것으로 판단하고, 전압레벨이 정상범위를 벗어나는 경우, 홀센서(210, 220, 230)에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 정상 범위의 전압레벨뿐만 아니라 고장범위도 구분하여 설정할 수 있다
전압레벨은 정상범위, 1개 고장범위, 2개 고장범위, 및 3개 고장범위를 포함할 수 있다. 즉, 정상범위를 벗어나되, 홀센서 중 하나의 홀센서가 고장일 경우의 전압범위, 두 개의 홀센서가 고장일 경우의 전압범위, 및 세 개의 홀센서가 고장일 경우의 전압범위를 설정하여, 전압레벨에 따라 정상인지, 고장인지, 고장이라면 고장이 발생한 홀센서의 수가 몇 개인지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 정상범위의 전압레벨은 4.23 V이고, 1개 고장범위의 전압레벨은 2.96 V, 2개 고장범위의 전압레벨은 1.69 V, 3개 고장범위의 전압레벨은 0.42 V일 수 있다. 전압레벨은 구간으로 설정될 수도 있다. 전압레벨은 실제 출력되는 센싱 전압의 검출에 따라 설정되거나 사용자에 의해 설정될 수 있다.
홀센서 출력 입력부(130)는 상기 복수의 홀센서(210, 220, 230)의 각각의 출력을 수신할 수 있다. 도 2와 같이, 전압검출부(110)는 홀센서(210, 220, 230)의 센싱 전압을 검출하고, 홀센서 출력 입력부는 홀센서(210, 220, 230)가 모터(300)의 위치를 검출한 신호를 출력하는 홀센서 출력을 입력받을 수 있다. 즉, 홀센서 출력은 모터(300)의 위치 신호를 포함할 수 있다. 홀센서 출력 입력부(130)는 각 홀센서와 연결되어 위치 신호를 입력받는 입력포트일 수 있다. 여기서, 입력포트는 필터 및 입력캡쳐(input capture) 기능을 가지는 GPIO 입력포트일 수 있다. 홀센서의 출력 패턴은 GPIO 포트로 입력되어 입력캡쳐 기능을 통해 위치 신호 펄스로 변환되어 모터를 제어하는데 이용될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 전압레벨은 ADC 입력포트로 입력받고 홀센서 출력은 GPIO 입력포트로 입력받음으로써 ASIL A 등급 이상을 만족할 수 있다. ASIL(Automotive Safety Integrity Level) 등급은 자동차 안전 무결성 등급으로, 차량의 기능 안전을 위한 위험 분류 등급이다. 전기 또는 전자 시스템의 오작동 동작으로 인한 위험으로부터 불합리한 위험이 없음을 의미하며, ISO 26262를 준수하기 위해 위험 가능성과 허용 가능성을 기반으로 구분된다. ASIL 등급은 A, B, C, D로 구분되고, ASIL A가 가장 낮은 등급이고, ASIL D가 가장 높은 수준의 자동차 위험을 나타낸다. 예를 들어, 에어백, 잠금 방지 브레이크, 파워 스티어링과 같이 관현 위험이 가장 높은 부품에는 ASIL D 등급이 필요로 하고, 후방 조명 등은 ASIL A 등급이 필요할 수 있다. ASIL 등급은 심각도, 발생 가능성, 제어가능성의 세 변수를 측정하여 등급이 분류된다.
제어부(120)는 상기 전압레벨 및 상기 복수의 홀센서로부터 수신한 출력을 이용하여 각 홀센서의 고장여부 또는 각 홀센서의 센싱 회로부의 고장 여부를 판단할 수 있다. 모터(300) 구동시, 정상동작하는 홀센서(210, 220, 230)들의 출력은 서로 위상 차이를 가질 뿐 홀센서 출력의 동일하다. 홀센서 출력이 상이한 경우, 서로 상이한 홀센서 출력을 출력하는 센서 중 하나에 고장이 발생한 것임을 알 수 있다. 다만, 홀센서 출력이 상이한 경우, 어느 홀센서가 고장인지 알 수 없다. 이점을 고려하여 앞서 검출하여 판단한 전압레벨과 함께 홀센서 출력을 비교함으로써 어느 홀센서(210, 220, 230)가 고장인지 판단할 수 있다.
제어부(120)는 상기 전압레벨에 따라 판단된 고장이 발생한 홀센서의 수 및 각 홀센서의 출력을 비교한 결과를 이용하여 고장이 발생한 홀센서를 판단할 수 있다. 전압레벨은 정상범위, 1개 고장범위, 2개 고장범위, 및 3개 고장범위를 포함하고, 전압레벨에 따라 고장이 발생한 홀센서의 수를 알 수 있는바, 홀센서 출력이 상이한 홀센서의 개수가 몇 개인지를 이용하여 그 중 어느 홀센서가 정상인지 어느 홀센서가 고장인지를 판단할 수 있다.
제어부(120)는 상기 전압레벨이 1개 고장범위이면, 상기 각 홀센서의 출력 중 상이한 하나의 홀센서가 고장인 것으로 판단하고, 상기 전압레벨이 2개 고장범위이면, 상기 각 홀센서의 출력 중 동일한 두 개의 홀센서가 고장인 것으로 판단하고, 상기 전압레벨이 3개 고장범위이면, 상기 모든 홀센서가 고장인 것으로 판단할 수 있다.
전압레벨이 1개 고장범위인 경우, 하나의 홀센서가 고장인 상태인바, 3 개의 홀센서 출력 중 하나의 홀센서 출력이 상이한 경우, 상이한 하나의 홀센서에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 전압레벨이 2개 고장범위인 경우, 두 개의 홀센서가 고장인 상태인바, 세 개의 홀센서 출력 중 두 개의 홀센서 출력이 동일하고, 하나의 홀센서 출력이 상이한 경우, 동일한 두 개의 홀센서에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 상기 전압레벨이 3개 고장범위이면, 세 개의 홀센서 모두 고장인바, 모든 홀센서가 고장인 것으로 판단할 수 있다.
전압레벨에 따른 홀센서의 고장 개수와 각 홀센서의 출력을 비교한 결과가 서로 일치하지 않는 경우, 제어부(120)는 센싱 회로부에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
제어부(120)는 상기 전압레벨에 따라 모든 홀센서가 정상일 때, 각 홀센서의 출력을 비교한 결과를 이용하여 각 홀센서의 센싱 회로부의 고장여부 및 센싱 회로부에 고장이 발생한 홀센서를 판단할 수 있다. 전압레벨이 정상범위임에도 홀센서의 출력이 서로 다른 경우에는 홀센서에서 감지한 모터(300)의 위치 신호를 출력하는 센싱 회로부에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 전압레벨이 정상범위이고, 하나의 홀센서 출력이 상이한 경우, 해당 홀센서의 센싱 회로부에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 구동장치는 도 3과 같이, 구현될 수 있다. 홀센서 기판(200) 상에 3 개의 홀센서(210, 220, 230)가 배치되어 모터의 위치를 검출한다. 이때, 홀센서(210, 220, 230)가 모터의 위치를 검출한 위치 신호는 홀센서 출력으로 입력필터(130)를 거쳐 제어부인 MCU(120)의 GPIO 입력포트(122)로 입력될 수 있다. 홀센서 출력과 별도로 홀센서(210, 220, 230)의 센싱 전압을 검출하기 위하여 각 홀센서(210, 220, 230)는 하나의 저항(110)과 연결되어 센싱 전압이 MCU(120)의 ADC 입력포트(121)로 입력될 수 있다. 이때, 센싱 전압은 도 4와 같이, 홀센서가 저항(R_sens)과 연결되어 전류가 흐름으로써 센싱 전압(V_sens)가 MCU(120)의 ADC 입력포트(121)로 입력될 수 있다.
제어부(120)가 홀센서 고장여부를 판단하는 과정은 도 5와 같이 수행될 수 있다. 모터가 구동(S1)되면, 홀센서가 모터를 센싱할 때의 전압인 센싱 전압을 검출(S2)하고, 센싱 전압의 전압레벨이 정상범위인지 판단(S3)하고, 정상범위 내인 경우, 모터를 정상 구동(S4)한다. 센싱 전압의 전압레벨이 정상범위를 벗어나는 경우 홀센서 고장을 진단(S5)하고, 전압레벨 및 홀센서 출력의 비교를 통해 케이스 전압별로 고장을 진단(S6)하여 어느 홀센서 또는 센싱 회로부에 고장이 발생했는지 진단할 수 있고, 고장 진단 이후 안전 모드(Safe state)로 모터를 제어(S7)할 수 있다.
전압레벨에 따른 고장진단은 도 6 또는 도 7과 같이 판단될 수 있다. 도 6 및 도 7은 고장상황을 케이스별로 분류한 것으로, 이를 데이터 테이블 형식으로 저장부에 저장하고, 제어부(120)는 이를 이용하여 고장진단을 수행할 수 있다.
전압레벨이 정상범위이고, 홀센서 출력이 모두 정상이면 정상 상태로 판단한다. 전압레벨이 1 개 고장범위인 경우, 3 개의 홀센서 출력 중 상이한 1 개의 출력이 있는 경우, 해당 홀센서에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. (case 1,2,3) 전압레벨이 2 개 고장범위인 경우, 3 개의 홀센서 출력 중 상이한 2 개의 출력이 있는 경우, 해당 2 개의 홀센서에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. (case 4,5,6) 전압레벨이 3 개 고장범위인 경우에는 모든 홀센서에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. (case 7) 전압레벨이 1 개 고장범위인 경우, 3 개의 홀센서 출력 중 상이한 2 개의 출력이 있는 경우, 해당 홀센서 이외의 1 개의 홀센서에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. (case 8,9,10)
전압레벨이 정상범위이나, 홀센서 출력이 상이한 홀센서 출력을 포함하는 경우에는 도 7과 같이, 센싱 회로부의 고장을 판단할 수 있다. 전압레벨이 정상범위이나, 3 개의 홀센서 출력 중 1 개의 홀센서 출력이 상이하면 해당 홀센서의 센싱 회로부에 고장이 발생한 것으로 판단하고, 3 개의 홀센서 출력 중 2 개의 홀센서 출력이 상이하면 해당 2 개의 홀센서의 센싱 회로부에 고장이 발생한 것으로 판단하고, 3 개의 홀센서 출력 중 3 개의 홀센서 출력이 상이하면 모든 홀센서의 센싱 회로부에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기와 같이, 하나의 저항을 이용해 전압 레벨과 센서 출력의 조합으로 센서와 센싱 회로부 고장여부 진단이 가능하여 기능안전을 구현할 수 있다. 저항 1개와 센서 개수만큼이 아닌 모터 구동 장치인 MCU 1개 채널 ADC port 를 이용해 고장 진단 판정할 수 있어, 비용을 절감할 수 있고, ADC port 2개를 절약할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 구동 방법의 흐름도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 모터 구동 방법의 흐름도이다. 도 8 및 도 9의 각 단계에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 7의 모터 구동 장치에 대한 상세한 설명에 대응되는바, 이하 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
홀센서의 고장여부 판단을 위하여, S11 단계에서 모터의 위치를 검출하는 복수의 홀센서의 센싱 전압을 검출하고, S12 단계에서 상기 센싱 전압의 전압레벨이 정상 범위인지 판단하고, S12 단계의 판단 결과, 상기 센싱 전압의 전압레벨이 정상 범위를 벗어나는 경우, S13 단계에서 상기 전압레벨에 따라 고장이 발생한 홀센서의 수를 판단하고, S14 단계에서 상기 모터를 안전모드로 제어한다.
S12 단계의 판단 결과, 상기 센싱 전압의 전압레벨이 정상 범위를 벗어나는 경우, 어느 홀센서가 고장인지를 판단하기 위하여, S21 단계에서 상기 복수의 홀센서의 각각의 출력을 수신하고, S22 단계에서 상기 전압레벨 및 상기 복수의 홀센서로부터 수신한 출력을 이용하여 각 홀센서의 고장여부 또는 각 홀센서의 센싱 회로부의 고장여부를 판단할 수 있다.
상기 전압레벨은 정상범위, 1개 고장범위, 2개 고장범위, 및 3개 고장범위를 포함할 수 있고, 상기 전압레벨이 1개 고장범위이면, 상기 각 홀센서의 출력 중 상이한 하나의 홀센서가 고장인 것으로 판단하고, 상기 전압레벨이 2개 고장범위이면, 상기 각 홀센서의 출력 중 동일한 두 개의 홀센서가 고장인 것으로 판단하고, 상기 전압레벨이 3개 고장범위이면, 상기 모든 홀센서가 고장인 것으로 판단할 수 있다.
나아가, 홀센서의 센싱 회로부의 고장여부를 판단할 수 있다. 상기 전압레벨에 따라 모든 홀센서가 정상일 때, 각 홀센서의 출력을 비교한 결과를 이용하여 각 홀센서의 센싱 회로부의 고장여부 및 센싱 회로부에 고장이 발생한 홀센서를 판단할 수 있다.
하나의 저항을 이용해 전압 레벨과 센서 출력의 조합으로 센서와 센싱 회로부 고장여부 진단이 가능하여 기능안전을 구현할 수 있다. 저항 1개와 센서 개수만큼이 아닌 모터 구동 장치인 MCU 1개 채널 ADC port 를 이용해 고장 진단 판정할 수 있어, 비용을 절감할 수 있고, ADC port 2개를 절약할 수 있다.
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 (13)

  1. 모터의 위치를 검출하는 복수의 홀센서와 연결되어 홀센서의 센싱 전압을 검출하는 전압검출부; 및
    상기 전압검출부의 센싱 전압의 전압레벨을 따라 홀센서 고장여부를 판단하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 전압레벨에 따라 상기 복수의 홀센서 중 고장이 발생한 홀센서의 수를 판단하는 모터 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압검출부는,
    상기 복수의 홀센서와 연결되는 하나의 저항을 포함하는 모터 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 홀센서의 각각의 출력을 수신하는 홀센서 출력 입력부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 전압레벨 및 상기 복수의 홀센서로부터 수신한 출력을 이용하여 각 홀센서의 고장여부 또는 각 홀센서의 센싱 회로부의 고장 여부를 판단하는 모터 구동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압레벨에 따라 판단된 고장이 발생한 홀센서의 수 및 각 홀센서의 출력을 비교한 결과를 이용하여 고장이 발생한 홀센서를 판단하는 모터 구동 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전압레벨은 정상범위, 1개 고장범위, 2개 고장범위, 및 3개 고장범위를 포함하는 모터 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압레벨이 1개 고장범위이면, 상기 각 홀센서의 출력 중 상이한 하나의 홀센서가 고장인 것으로 판단하고,
    상기 전압레벨이 2개 고장범위이면, 상기 각 홀센서의 출력 중 동일한 두 개의 홀센서가 고장인 것으로 판단하고,
    상기 전압레벨이 3개 고장범위이면, 상기 모든 홀센서가 고장인 것으로 판단하는 모터 구동 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압레벨에 따라 모든 홀센서가 정상일 때, 각 홀센서의 출력을 비교한 결과를 이용하여 각 홀센서의 센싱 회로부의 고장여부 및 센싱 회로부에 고장이 발생한 홀센서를 판단하는 모터 구동 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압검출부에서 검출되는 센싱 전압을 입력받는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 포함하는 모터 구동 장치.
  9. 모터의 위치를 검출하는 복수의 홀센서의 센싱 전압을 검출하는 단계;
    상기 센싱 전압의 전압레벨이 정상 범위인지 판단하는 단계;
    상기 센싱 전압의 전압레벨이 정상 범위를 벗어나는 경우, 상기 전압레벨에 따라 고장이 발생한 홀센서의 수를 판단하는 단계; 및
    상기 모터를 안전모드로 제어하는 단계를 포함하는 모터 구동 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 홀센서의 각각의 출력을 수신하는 단계; 및
    상기 전압레벨 및 상기 복수의 홀센서로부터 수신한 출력을 이용하여 각 홀센서의 고장여부 또는 각 홀센서의 센싱 회로부의 고장여부를 판단하는 단계를 포함하는 모터 구동 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전압레벨은 정상범위, 1개 고장범위, 2개 고장범위, 및 3개 고장범위를 포함하는 모터 구동 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 고장여부를 판단하는 단계는,
    상기 전압레벨이 1개 고장범위이면, 상기 각 홀센서의 출력 중 상이한 하나의 홀센서가 고장인 것으로 판단하고,
    상기 전압레벨이 2개 고장범위이면, 상기 각 홀센서의 출력 중 동일한 두 개의 홀센서가 고장인 것으로 판단하고,
    상기 전압레벨이 3개 고장범위이면, 상기 모든 홀센서가 고장인 것으로 판단하는 모터 구동 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 고장여부를 판단하는 단계는,
    상기 전압레벨에 따라 모든 홀센서가 정상일 때, 각 홀센서의 출력을 비교한 결과를 이용하여 각 홀센서의 센싱 회로부의 고장여부 및 센싱 회로부에 고장이 발생한 홀센서를 판단하는 모터 구동 방법.
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