KR102518183B1 - 모터 제어방법 - Google Patents

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KR102518183B1 KR1020170175647A KR20170175647A KR102518183B1 KR 102518183 B1 KR102518183 B1 KR 102518183B1 KR 1020170175647 A KR1020170175647 A KR 1020170175647A KR 20170175647 A KR20170175647 A KR 20170175647A KR 102518183 B1 KR102518183 B1 KR 102518183B1
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Abstract

모터에 장착된 홀센서에서 측정한 신호를 기반으로 모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계; 모터 시스템 부하 모델을 적용하여 모터의 회전속도 예측값을 산출하는 단계; 및 모터의 회전속도 측정값과 모터의 회전속도 예측값을 이용하여 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계;를 포함하는 모터 제어방법이 소개된다.

Description

모터 제어방법{MOTOR CONTROL METHOD}
본 발명은 모터 회전자의 위치를 측정하기 위한 홀센서에 발생하는 노이즈를 효과적으로 제거하기 위한 모터 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 전동식 파워 스티어링의 3상 브러시리스 모터를 제어하기 위해서는 모터 회전자의 위치를 정확하게 계산하여야 한다.
모터의 고장자는 3상의 코일에 전류를 흘려 형성하는 자기자를 사용하고, 회전자는 N극과 S극이 반복되어 형성된 영구자석을 사용한다. 모터가 연속적으로 회전하기 위해서는 모터의 연속적인 회전자계의 형성이 필요하며, 연속적인 회전자계를 형성하기 위해서는 전기자의 각 상의 코일에 흐르는 전류의 정류를 적절한 시점에 해야 하는데, 적절한 정류를 위해서는 회전자의 위치를 정확히 인식해야 한다. 여기서 정류란 회전자가 회전할 수 있도록 모터 고정자 코일의 전류 방향을 바꾸어 주는 것이다.
이러한 모터의 원활한 운전을 위해서는 회전자의 위치와 상전류의 전환시점을 정밀하게 일치시켜야 하며, 이를 위해 회전자의 위치를 검출하기 위한 장치가 요구되는데, 일반적으로는 회전자의 위치검출을 위해 자속의 변화에 따라 전위차가 달라지는 홀센서를 이용하거나 고정자의 각 상에 CT(Current Transformer)를 설치하고 있다.
그러나 홀센서나 CT를 이용하더라도 여전히 장치간 마찰력 등에 의하여 노이즈가 발생하게 되고, 이러한 노이즈에 의하여 모터 제어의 정밀성이 낮아지게 된다. 따라서 이를 극복하기 위해 다양한 제어 방법 및 장치들이 제시되었는데, 공개특허공보 KR 2000-0074672 A "노이즈 제거용 필터를 내장한 회전 정보 추출 장치"도 노이즈를 제거하여 모터의 회전 속도 및 회전량을 도출하기 위한 기초 정보의 신뢰성을 향상 시킬 수 있는 장치를 제공하고 있다.
그러나 이에 의하더라도 디지털 신호만을 송수신 하는 홀센서에 순간적으로 노이즈 신호가 유입되는 경우 정상 신호와 노이즈 신호를 구분하지 못하여 잘못된 속도 및 위치 연산으로 인해 속도 불안정성이 발생하거나 모터 전류 제어가 잘못되어 과전류가 발생하는 일이 존재하였다.
홀센서 신호는 0또는 1의 신호를 출력하는 디지털 신호이기 때문에 센서 출력 신호만으로 센서의 이상 여부를 판정하기 어려우며 모터 구동중에 노이즈 신호가 유입되더라도 실제 정상 신호와 노이즈 신호를 구분하기 어려움 문제점이 있다. 차량에서 모터의 적용이 확대되면서 안정적인 모터 제어를 위해 홀센서 신호의 노이즈 필터링 기능은 갈수록 중요도가 높아지고 있다.
종래기술에서는 모터의 회전속도 추정값을 기준으로 홀센서(위치센서) 신호에 대한 신호 필터를 설계하였다. 그러나 이때 사용된 역기전력 기반 속도 추정의 경우 저속에서는 센싱한 3상 전류 및 3상 출력값에 노이즈가 많이 실려 있어 신뢰도가 떨어지는 문제점로 인해 저속 필터 대역을 크게 설정해야하는 문제가 발생하였다.
모델을 통해 계산된 추정속도와 실제 속도간 오차를 고려하여 필터 대역을 설정하기 때문에 그만큼 필터링 효과가 떨어지고 이에 따라 고속으로 갈수록 오차가 증가하는 문제가 발생하였다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2000-0074672 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 모터 홀센서에서 발생하는 노이즈를 효과적으로 제어하여 모터의 속도 또는 위치 제어의 정확성 및 효율성을 향상할 수 있는 모터 제어방법을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터 제어방법은 모터에 장착된 홀센서에서 측정한 신호를 기반으로 모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계; 모터 시스템 부하 모델을 적용하여 모터의 회전속도 예측값을 산출하는 단계; 및 모터의 회전속도 측정값과 모터의 회전속도 예측값을 이용하여 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계;를 포함한다.
모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계 이전에, 홀센서에서 측정한 신호의 변화를 검출하는 단계;를 더 포함하고, 모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계는 검출한 신호의 변화 주기를 측정하고 신호의 변화 주기를 이용하여 모터의 회전속도 측정값을 산출할 수 있다.
모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계는 아래의 수식을 이용하여 모터의 회전속도 측정값을 산출할 수 있다.
Figure 112017126846346-pat00001
Figure 112017126846346-pat00002
: 모터의 회전속도 측정값,
Figure 112017126846346-pat00003
: 홀센서 신호 변화 주기, N : 모터의 극 수
모터의 회전속도 예측값을 산출하는 단계는 모터의 토크와 부하간 관계식을 이용하여 모터의 회전속도 예측값을 산출할 수 있다.
모터는 수력부 또는 공력부 시스템에 장착된 모터이며, 모터의 토크와 부하간 관계식은 아래 수식과 같이 모터의 토크는 모터의 가속하는 힘, 모터의 마찰력, 수력부 또는 공력부 시스템의 유량/압력에 의한 부하의 합으로 산출할 수 있다.
Figure 112017126846346-pat00004
Tq : 모터의 토크, J : 모터 시스템의 회전 관성모멘트, B : 모터 시스템의 회전 마찰계수, K2 : 배관 저항계수,
Figure 112017126846346-pat00005
: 모터 회전가속도,
Figure 112017126846346-pat00006
: 모터 회전속도
모터의 토크는 동기좌표계의 q축 전류값을 이용하여 산출할 수 있다.
홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계는 산출한 모터의 회전속도 측정값과 산출한 모터의 회전속도 예측값 사이의 오차 크기가 기설정된 기준오차보다 큰 경우, 홀센서에서 측정한 신호를 노이즈로 검출할 수 있다.
기설정된 기준오차는 산출한 모터의 회전속도 예측값과 노이즈로 검출되지 않은 홀센서 신호를 기반으로 산출된 직전의 모터의 회전속도 측정값과 사이의 오차 크기에 팩터(Factor)를 곱해서 산출할 수 있다.
홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계 이후에, 현재 모터의 회전속도를 이용하여 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
모터에는 복수 개의 홀센서가 장착되고, 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계에서 현재 모터의 회전속도는 복수 개의 홀센서 중 측정한 신호가 노이즈로 검출되지 않은 홀센서에서 측정한 모터의 회전속도 측정값을 이용할 수 있다.
모터에는 복수 개의 홀센서가 장착되고, 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계에서 모든 홀센서의 신호가 노이즈로 검출된 경우, 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계는 현재 모터의 회전속도로 모터의 회전속도 예측값을 이용할 수 있다.
홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계 이후에, 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계에서 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수를 카운팅하고, 카운팅한 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수가 기설정된 기준횟수 이상인 경우에 홀센서가 고장난 것으로 판단하는 홀센서의 고장을 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
모터에는 복수 개의 홀센서가 장착되고, 홀센서의 고장을 판단하는 단계 이후에, 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계;를 더 포함하며, 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계에서 현재 모터의 회전속도는 복수 개의 홀센서 중 고장나지 않은 것으로 판단된 홀센서에서 측정한 모터의 회전속도 측정값을 이용할 수 있다.
홀센서의 고장을 판단하는 단계는 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계에서 홀센서의 측정 신호가 노이즈로 검출되지 않은 경우, 카운팅한 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수를 감소시킬 수 있다.
홀센서의 고장을 판단하는 단계는 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계에서 홀센서의 측정 신호가 연속적으로 노이즈로 검출되지 않은 횟수를 카운팅하고, 카운팅한 연속적으로 노이즈로 검출되지 않은 횟수가 기설정된 연속횟수보다 큰 경우에는 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수를 0으로 리셋할 수 있다.
본 발명의 모터 제어방법에 따르면, 모터의 홀센서에서 측정하는 신호의 노이즈를 모든 운전 속도 영역에서 효과적으로 제거 가능하므로 모터 제어 안전성이 개선되는 효과를 갖는다.
또한, 홀센서 노이즈 신호의 신뢰성이 향상되어 홀센서 신호를 통한 모터 회전 속도 계측 오류가 줄어 모터의 회전 속도 제어의 불안정성이 개선되는 효과를 갖는다.
또한, 홀센서 노이즈 신호의 필터링에 따라 모터에 공급되는 3상 전류에 발생하는 과전류 현상이 방지되는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예로 도 2의 변경된 일부만을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로 도 2의 변경된 일부만을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀센서 신호의 변화의 검출을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 및 수력부 또는 공력부 시스템 모델의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어방법의 효과를 이전과 비교한 그래프이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명의 모터는 내부에 영구자석을 갖는 모터로 인버터에 의해 모터의 속도 또는 토크 등이 제어될 수 있다. 구체적으로 본 발명의 모터는 연료전지 시스템에 공기를 공급하는 공기 블로워에서 사용되는 모터일 수 있다.
영구자석 모터는 영구자석이 내부에 장착되어 회전하는 회전자의 위치 및 속도를 측정하기 위해 홀센서를 포함할 수 있다. 고가의 구동계 모터에는 정밀도가 뛰어난 레졸버 센서를 사용할 수 있지만, 일반적인 펌프, 압축기 또는 블로워에 사용되는 모터에는 가격이 저렴한 홀센서가 장착된다.
일반적으로 모터에 마련되는 홀센서 신호는 0 또는 1인 디지털 신호이기 때문에 노이즈를 판단하기 어렵다. 또한, 정지상태 기동시에는 기존의 속도값에 대한 정보가 없기 때문에 센싱된 홀센서 신호에 노이즈를 필터링 하기 어려운 문제점이 있다. 모터 정지상태시 모터의 기동 조건은 모터 3상 측에 전류 인가가 없던 상태에서 갑자기 3상 스위칭 소자에 스위칭이 이루어지면서 전류가 인가되는 시점이기 때문에 전자파 노이즈가 급격히 증가하여 홀센서 신호 측에 노이즈가 많이 발생하게 된다. 또한, 모터의 최대 회전 속도가 높아지면서 홀센서 신호의 주파수 역시 증가하여 주파수 크기만으로 노이즈를 판단하는 것도 용이하지 않다.
홀센서 신호의 변화시점은 0에서 1로 변화하는 Rising edge와 1에서 0으로 변화하는 Falling edge가 있을 수 있다. 이러한 홀센서 신호를 수신하는 디지털 신호 수신부는 홀센서 신호 변화시점에서 정확히 CPU로 그 시점을 알려주기 위한 interrupt를 발생시킬 수 있다. CPU는 Clock을 통해 절대 시간 정보(연산 시간)를 수신 한다.
최근 고성능 마이컴(MCU)에서는 각종 로직 연산을 수행하는 CPU와 신호처리부, Clock 등이 물리적으로 하나로 구성될 수도 있다.
일반적으로, 홀센서 신호는 일반적인 모터에서는 전기적으로 120도 간극으로 장착된 U상, V상, W상의 3상으로 구성되나 경우에 따라 단상, 2상, 4상 등 다양한 구성이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어시스템은 모터(10)가 인버터(30)에 의해 제어되고 인버터(30)는 인버터 제어기(50)에 의해 제어된다. 인버터 제어기(50)는 상위 제어기인 연료전지 제어기(FCU, 40)로부터 속도 지령을 받아 인버터(30)에 3상 전류의 지령을 내리고, 인버터(30)는 3상 전류 지령에 따라 모터(10)에 3상 전류를 제공한다.
모터(10)에는 홀센서(20)가 장착되고, 홀센서(20)는 모터 회전자의 위치 및 속도 등을 측정한다. 측정된 홀센서(20) 신호는 인버터 제어기(50) 내부의 속도 제어기(51)에서 피드백 제어하는데 이용될 수 있다.
구체적으로, 인버터 제어기(50) 내부의 전류 제어기(52)는 속도 제어기(51)로부터 동기좌표계의 전류목표값(Id*, Iq*)을 입력받아, 동기좌표계의 전압목표값(Vd*, Vq*)을 좌표변환기(53)로 전달하고, 좌표변환기(53)는 동기좌표계의 전압목표값을 3상 전압목표값(a상, b상, c상)으로 환산하여 인버터(30)에 제공할 수 있다. 인버터(30)는 제공받은 3상 전압목표값(a상, b상, c상)을 기반으로 3상 스위칭 회로의 PWM 출력 duty를 통해 모터(10)에 3상의 전류를 제공할 수 있다.
특히, 표면 부착형 영구자석 동기 모터의 경우에는 인버터(30)에서 모터(10)로 제공하는 구동전류는 3상 전류이고, 이는 동기좌표계 q축 전류(Iq)에 비례할 수 있다. 여기서 동기좌표계 d축 전류(Id)는 0[A]일 수 있다.
인버터(30)가 모터(10)로 공급하는 구동 전류의 측정값이 목표값을 추종하도록 전류 제어기(52)가 인버터(30)로 제어값을 인가할 수 있다. 인버터(30)와 모터(10) 사이에는 인버터(30)에서 모터(10)로 공급하는 구동전류를 측정하는 전류센서(미도시)가 마련될 수 있다. 센서(미도시)는 3상의 구동전류 중 2개의 전류를 측정하여 다시 좌표변환기(53)를 거쳐 전류 제어기(52)로 피드백될 수 있다. 전류 제어기(52)는 실측된 구동전류의 측정값(Id, Iq)이 속도 제어기(51)으로부터 입력받은 전류목표값(Id*, Iq*)을 추종하도록 피드백 제어할 수 있다.
모터(10)로 제공되는 3상 전류를 센싱하는 전류센서(미도시)는 일반적으로 3상 전류 중 2개 상의 전류를 센싱하나, 경우에 따라서는 1개 상, 또는 3개 상 모두에 전류센서(미도시)가 장착되기도 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어방법의 순서도이다.
도 2을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어방법은 모터에 장착된 홀센서에서 측정한 신호를 기반으로 모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계(S200); 모터 시스템 부하 모델을 적용하여 모터의 회전속도 예측값을 산출하는 단계(S300); 및 모터의 회전속도 측정값과 모터의 회전속도 예측값을 이용하여 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계(S400);를 포함한다.
모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계(S200) 이전에, 홀센서에서 측정한 신호의 변화를 검출하는 단계(S100);를 더 포함하고, 모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계(S200)는 검출한 신호의 변화 주기를 측정하고 신호의 변화 주기를 이용하여 모터의 회전속도 측정값을 산출할 수 있다.
홀센서에서 측정한 신호의 변화를 검출하는 단계(S100)는 먼저 모터의 홀센서에서 측정한 신호에 변화가 있는지 여부를 판단하고, 홀센서의 측정 신호에 변화가 있는 경우에는 모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계(S200)로 진행할 수 있다. 홀센서에서 측정한 신호의 변화는 0에서 1로 변하는 신호(Rising edge) 또는 1에서 0으로 변하는 신호(Falling edge)일 수 있다. 홀센서의 측정 신호에 변화가 없는 경우에는 모터의 회전속도 예측값을 산출하고(S900) 제어를 종료할 수 있다.
홀센서에서 측정한 신호의 변화는 U상, V상 및 W상 각각의 모든 홀센서 신호의 변화 여부를 확인할 수 있고, 홀센서 신호의 변화 시점을 이용하여 모터의 회전속도 측정값(
Figure 112017126846346-pat00007
)을 산출할 수 있다.
구체적으로, 모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계(S200)는 아래의 수식을 이용하여 모터의 회전속도 측정값(
Figure 112017126846346-pat00008
)을 산출할 수 있다.
Figure 112017126846346-pat00009
Figure 112017126846346-pat00010
: 모터의 회전속도 측정값,
Figure 112017126846346-pat00011
: 홀센서 신호 변화 주기, N : 모터의 극 수
Figure 112017126846346-pat00012
로 구할 수 있다.
Figure 112017126846346-pat00013
: 홀센서 값이 변화한 지점의 시간
Figure 112017126846346-pat00014
: 이전 홀센서 값이 변화한 지점의 시간
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀센서 신호의 변화의 검출을 도시한 것이다.
구체적으로 도 5를 참조하면, 이전 Rising Edge(
Figure 112017126846346-pat00015
,①)에서 다음 Rising Edge(
Figure 112017126846346-pat00016
,②)까지의 시간을 홀센서 신호 변화 주기(
Figure 112017126846346-pat00017
)로 산출하고 이를 전기적 1회전 주기로 산출할 수 있다.
각 3상(U,V,W) 홀센서 신호에 대하여 Rising Edge에서 다음 Rising Edge까지, Falling Edge에서 다음 Falling Edge까지의 시간(주기) 정보를 바탕으로 각 홀센서에 대하여 모터가 전기적으로 1회전하는 동안에 6번 모터의 전기적 회전 속도를 계산할 수 있다. 위와 같은 방식으로 각 3상(U,V,W) 홀센서 신호에 대하여 Rising Edge, Falling Edge 각 지점에서 모터가 전기적으로 1회전하는 동안에 6번 모터의 전기적 회전 속도를 계산할 수 있다. 모터의 전기적 회전 속도는 모터의 회전속도와 동일할 수도 있지만, 모터의 극 수에 따라 모터의 회전속도는 모터의 전기적 회전 속도의 N배가 될 수 있다.
다른 실시예로, Rising Edge에서 다음 Falling Edge 까지의 시간을 홀센서 신호 변화 주기(
Figure 112017126846346-pat00018
)로 산출하고, 홀센서 신호 변화 주기(
Figure 112017126846346-pat00019
)의 2배를 전기적 1회전 주기로 산출할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 및 수력부 또는 공력부 시스템 모델의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 모터의 회전속도 예측값을 산출하는 단계(S300)는 모터의 토크와 부하간 관계식을 이용하여 모터의 회전속도 예측값을 산출할 수 있다.
본 발명의 모터는 수력부 또는 공력부 시스템에 장착된 모터일 수 있고, 구체적으로 모터는 수력부 또는 공력부 시스템에 장착된 모터의 토크와 부하간 관계식은 아래 수식과 같이 모터의 토크는 모터의 가속하는 힘, 모터의 마찰력, 수력부 또는 공력부 시스템의 유량/압력에 의한 부하의 합으로 산출할 수 있다.
Figure 112017126846346-pat00020
Tq : 모터의 토크, J : 모터 시스템의 회전 관성모멘트, B : 모터 시스템의 회전 마찰계수, K2 : 배관 저항계수,
Figure 112017126846346-pat00021
: 모터 회전가속도,
Figure 112017126846346-pat00022
: 모터 회전속도
모터의 토크는 동기좌표계의 q축 전류값을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112017126846346-pat00023
Tq : 모터의 토크, K1 : 모터 토크 비례상수, Iq : 동기좌표계의 q축 전류값
Figure 112017126846346-pat00024
K1 : 모터 토크 비례상수, N : 모터 극수,
Figure 112017126846346-pat00025
: 영구자석의 자속 크기
동기좌표계의 q축 전류값(Iq)은 센서(미도시) 등을 통하여 인버터에서 모터로 제공되는 전류를 측정하여 산출할 수도 있는 것이고, 정상적인 제어 상황이라면 속도 제어기에서 전류 제어기로 제공하는 전류 지령값(IqCmd)을 이용할 수도 있다.
K1은 전류지령값을 토크값으로 변환시켜 주는 변환상수를 의미하며 J는 모터 시스템의 회전 관성모멘트, B는 앞서 수식에서 기재한 바와 같이 모터의 회전계수를 의미하고 K2는 배관 저항 계수를 의미한다. 결국, 본 발명에서는 도2의 모터 및 수력부 또는 공력부 시스템 모델의 구성도에 따라 모터 회전 속도(
Figure 112017126846346-pat00026
)를 추정할 수 있게 되는 것이다. 상기 추정된 모터 회전 속도(
Figure 112017126846346-pat00027
)가 모터의 회전속도 예측값(
Figure 112017126846346-pat00028
)으로 산출될 수 있다.
다만, 계속해서 모터의 토크와 부하간 관계식을 이용하여 속도를 계산할 경우 모델 정확도에 따라 실제 속도와 Steady State 오차가 존재하므로, 직전 유효한 홀센서 신호 변화시점에 계산된 속도값(
Figure 112017126846346-pat00029
)을 기준으로 제어주기마다 모터에 인가된 동기좌표계 q축 전류 기반 토크를 바탕으로 모터 시스템 모델을 통해 현재 속도 예측값(
Figure 112017126846346-pat00030
)을 계산할 수 있다. 제어 주기마다 모터에 인가된 토크가 변화하므로 정확한 모델 기반 속도 예측값 계산을 위해 제어 주기마다 모델 기반 속도 예측값 계산(
Figure 112017126846346-pat00031
)을 실시할 수 있다.
홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계(S400)는 산출한 모터의 회전속도 측정값(
Figure 112017126846346-pat00032
)과 산출한 모터의 회전속도 예측값(
Figure 112017126846346-pat00033
) 사이의 오차 크기를 이용하여 홀센서 신호의 노이즈를 검출할 수 있다.
구체적으로, 산출한 모터의 회전속도 측정값(
Figure 112017126846346-pat00034
)과 산출한 모터의 회전속도 예측값(
Figure 112017126846346-pat00035
) 사이의 오차 크기가 기설정된 기준오차(
Figure 112017126846346-pat00036
)보다 큰 경우, 홀센서에서 측정한 신호를 노이즈로 검출할 수 있다. 반대로, 산출한 모터의 회전속도 측정값(
Figure 112017126846346-pat00037
)과 산출한 모터의 회전속도 예측값(
Figure 112017126846346-pat00038
) 사이의 오차 크기가 기설정된 기준오차(
Figure 112017126846346-pat00039
) 이하인 경우에는 홀센서에서 측정한 신호를 노이즈가 아닌 유효한 신호로 검출할 수 있다.
기설정된 기준오차(
Figure 112017126846346-pat00040
)는 산출한 모터의 회전속도 예측값(
Figure 112017126846346-pat00041
)과 노이즈로 검출되지 않은 홀센서 신호를 기반으로 산출된 직전의 모터의 회전속도 측정값(
Figure 112017126846346-pat00042
)과 사이의 오차 크기에 팩터(Factor)를 곱해서 산출될 수 있다. 팩터는 안정도를 고려하여 설정될 수 있고, 일반적으로 1 이상 2 이하의 값으로 설정될 수 있다. 고장 오감지 방지를 위해서는 팩터를 크게 설정할 수도 있고, 홀센서 신호의 노이즈를 민감하게 검출하기 위해서는 팩터를 작게 설정할 수도 있다.
홀센서 신호가 유효한 신호로 판정된 경우, 모터 모델 기반의 모터 회전속도 예측값(
Figure 112017126846346-pat00043
)을 유효한 신호로 판정된 해당 홀센서 신호 기반으로 계산된 속도값(
Figure 112017126846346-pat00044
)으로 업데이트하여 steaty state 에러를 제거할 수 있다(S610). 모터 모델 기반의 모터 회전속도 예측값(
Figure 112017126846346-pat00045
)을 실측값(
Figure 112017126846346-pat00046
)으로 업데이트 해줌으로 모델에서 발생하는 오차가 계속해서 쌓이지 않고 유효한 홀센서 변화 시점마다 동기화시켜줌에 따라 동기화 시점 이후로부터만 오차가 쌓이게 되어 모델 예측 속도와 실제 속도간 steaty state 에러를 최소화할 수 있다.
홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계(S400) 이후에, 현재 모터의 회전속도를 이용하여 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계(S610, S700);를 더 포함할 수 있다.
만약, 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계(S400)에서 홀센서에서 측정한 신호가 노이즈로 검출되지 않은 경우에는 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계(S610)에서 현재 모터의 회전속도는 모터의 회전속도 측정값(
Figure 112017126846346-pat00047
)을 이용할 수 있다.
그러나 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계(S400)에서 홀센서에서 측정한 신호가 노이즈로 검출된 경우에는 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계(S700)에서 현재 모터의 회전속도로 모터의 회전속도 측정값(
Figure 112017126846346-pat00048
)을 이용하지 않을 수 있다.
특히, 모터에는 U상, V상 및 W상을 각각 측정하는 홀센서가 각각 마련되어 복수 개의 홀센서가 장착될 수 있다. 따라서, 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계(S700)에서 현재 모터의 회전속도는 복수 개의 홀센서 중 측정한 신호가 노이즈로 검출되지 않은 홀센서에서 측정한 모터의 회전속도 측정값(
Figure 112017126846346-pat00049
)을 이용할 수 있다.
다만, 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계(S400)에서 모든 홀센서의 신호가 노이즈로 검출된 경우, 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계(S700)는 현재 모터의 회전속도로 모터의 회전속도 예측값(
Figure 112017126846346-pat00050
)을 이용할 수 있다.
홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계(S400) 이후에, 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계(S400)에서 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수를 카운팅하고(S810), 카운팅한 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수가 기설정된 기준횟수 이상인 경우에 홀센서가 고장난 것으로 판단하는 홀센서의 고장을 판단하는 단계(S820);를 더 포함할 수 있다.
홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수는 U상, V상, W상 각각에 대하여 독립적으로 카운팅할 수 있다. 기설정된 기준횟수는 노이즈 검출의 민감도 등을 고려하여 적절한 횟수로 설정될 수 있다. 따라서, U상, V상, W상 각각을 측정하는 홀센서의 고장을 각각 판단할 수 있다.
홀센서의 고장을 판단하는 단계(S820) 이후에, 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계(S830);를 더 포함하고, 홀센서의 고장을 판단하는 단계(S820)에서 홀센서가 고장난 것으로 판단된 경우, 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계(S830)에서 현재 모터의 회전속도는 복수 개의 홀센서 중 고장나지 않은 것으로 판단된 홀센서에서 측정한 모터의 회전속도 측정값을 이용할 수 있다.
만약, 모든 홀센서가 고장난 것으로 판단된다면, 모터의 회전속도 예측값(
Figure 112017126846346-pat00051
)을 이용할 수 있다.
즉, 카운팅한 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수가 기설정된 기준횟수 이상인 경우에는 홀센서가 고장난 것으로 판단할 수 있고, 홀센서가 고장난 것으로 판단되면 더이상 홀센서의 신호를 신뢰할 수 없기 때문에, 모터의 토크 또는 속도를 제어함에 있어서 현재 모터의 회전속도로 모터의 회전속도 측정값(
Figure 112017126846346-pat00052
)을 이용하지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예로 도 2의 변경된 일부만을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면 본 발명의 다른 실시예로, 홀센서의 고장을 판단하는 단계(S6820)는 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계(S400)에서 홀센서의 측정 신호가 노이즈로 검출되지 않은 경우, 카운팅한 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수를 감소시킬 수 있다(S840).
즉, 노이즈로 검출되지 않는 경우에는 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수를 감소하도록 카운팅하는 것이다(S840). 나머지 제어는 도 2의 제어방법과 동일하여 설명을 생략한다.
이에 따라, 일시적인 외란 또는 신호선 접불에 의하여 일시적인 노이즈 발생으로 인해 해당 홀센서가 고장으로 판정되는 문제를 방지할 수 있고, 홀센서 고장판정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로 도 2의 변경된 일부만을 도시한 것이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 또 다른 실시예로, 홀센서의 고장을 판단하는 단계(S820)는 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계(S400)에서 홀센서의 측정 신호가 연속적으로 노이즈로 검출되지 않은 횟수를 카운팅하고(S630), 카운팅한 연속적으로 노이즈로 검출되지 않은 횟수가 기설정된 연속횟수보다 큰 경우(S850)에는 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수를 0으로 리셋할 수 있다(S860).
즉, 연속적으로 노이즈로 검출되지 않은 횟수가 기설정된 연속횟수보다 큰 경우에는 일시적인 노이즈가 발생하였다가 정상상태로 회복된 것으로 판단하여 카운팅하던 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수를 0으로 초기화할 수 있는 것이다(S860). 나머지 제어는 도 2의 제어방법과 동일하여 설명을 생략한다.
기설정된 연속횟수는 노이즈의 민감도 정도를 고려하여 적절하게 설정될 수 있다. 연속적으로 노이즈로 검출되지 않은 횟수도 중간에 노이즈로 검출되는 경우가 발생하면 0으로 초기화될 수 있다.
이에 따라, 홀센서 노이즈에 의한 홀센서 고장판정의 강건성이 확보되고, 홀센서 고장판정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 제어방법의 효과를 이전과 비교한 그래프이다.
도 7을 참조하면, (a)는 본 발명의 모터 제어방법을 적용하지 않은 결과이고, (b)는 본 발명의 모터 제어방법을 적용한 결과이다.
시험 조건은 공기압축기에 사용되는 모터를 15[krpm]에서 40[krpm]으로 1초 주기의 RAMP 함수형태로 반복 운전한 것이고, 케이블의 접불을 모사하기 위하여 각 홀센서 신호에 RANDOM 노이즈 신호를 인가한 것이다. 노이즈 신호는 초당 수십개 이상의 홀센서 노이즈가 유입되도록 하였다.
(a)의 본 발명의 모터 제어방법을 적용하지 않은 결과를 보면, 노이즈 신호의 유입에 따라 모터의 회전자 위치 또는 속도를 인식함에 있어서 오류가 발생하고, 이에 따라 모터 3상 전류에 과전류가 흐르는 문제가 여러번 발생하였다. 또한, 공기 압축기는 속도 지령에서 자주 벗어나도록 속도가 제어되었다.
그러나 (b)의 본 발명의 모터 제어방법을 적용한 결과를 보면, 노이즈 신호의 유입되지만 모터의 회전자 위치 또는 속도를 인식함에 문제가 발생하지 않고 이에 따라 모터 3상 전류에 과전류가 흐르는 문제가 발생하지 않았다. 또한, 공기 압축기는 속도 지령과 거의 완전히 일치하도록 속도가 제어되었다.
따라서, 본 발명의 모터 제어방법을 적용하면, 초당 수십개 이상의 홀센서 노이즈 신호 유입됨에도 불구하고, 노이즈 신호가 필터링되어 모터 회전자의 속도 또는 위치가 정상값을 유지하고, 모터 3상 전류에 과전류가 흐르는 문제의 발생이 급감하는 효과가 입증되었다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 모터 20 : 홀센서
30 : 인버터 40 : 연료전지 제어기(FCU)
50 : 인버터 제어기

Claims (16)

  1. 모터에 장착된 홀센서에서 측정한 신호를 기반으로 모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계;
    모터 시스템 부하 모델을 적용하여 모터의 회전속도 예측값을 산출하는 단계; 및
    모터의 회전속도 측정값과 모터의 회전속도 예측값을 이용하여 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계;를 포함하고,
    홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계 이후에, 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계에서 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수를 카운팅하고, 카운팅한 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수가 기설정된 기준횟수 이상인 경우에 홀센서가 고장난 것으로 판단하는 홀센서의 고장을 판단하는 단계;를 더 포함하며,
    모터에는 복수 개의 홀센서가 장착되고,
    홀센서의 고장을 판단하는 단계 이후에, 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계;를 더 포함하며,
    모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계에서 현재 모터의 회전속도는 복수 개의 홀센서 중 고장나지 않은 것으로 판단된 홀센서에서 측정한 모터의 회전속도 측정값을 이용하는 것을 특징으로 하는 모터 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계 이전에, 홀센서에서 측정한 신호의 변화를 검출하는 단계;를 더 포함하고,
    모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계는 검출한 신호의 변화 주기를 측정하고 신호의 변화 주기를 이용하여 모터의 회전속도 측정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계는 아래의 수식을 이용하여 모터의 회전속도 측정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어방법.
    Figure 112017126846346-pat00053

    Figure 112017126846346-pat00054
    : 모터의 회전속도 측정값,
    Figure 112017126846346-pat00055
    : 홀센서 신호 변화 주기, N : 모터의 극 수
  4. 청구항 1에 있어서,
    모터의 회전속도 예측값을 산출하는 단계는 모터의 토크와 부하간 관계식을 이용하여 모터의 회전속도 예측값을 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    모터는 수력부 또는 공력부 시스템에 장착된 모터이며, 모터의 토크와 부하간 관계식은 아래 수식과 같이 모터의 토크는 모터의 가속하는 힘, 모터의 마찰력, 수력부 또는 공력부 시스템의 유량/압력에 의한 부하의 합으로 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어방법.
    Figure 112017126846346-pat00056

    Tq : 모터의 토크, J : 모터 시스템의 회전 관성모멘트, B : 모터 시스템의 회전 마찰계수, K2 : 배관 저항계수,
    Figure 112017126846346-pat00057
    : 모터 회전가속도,
    Figure 112017126846346-pat00058
    : 모터 회전속도
  6. 청구항 4에 있어서,
    모터의 토크는 동기좌표계의 q축 전류값을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계는 산출한 모터의 회전속도 측정값과 산출한 모터의 회전속도 예측값 사이의 오차 크기가 기설정된 기준오차보다 큰 경우, 홀센서에서 측정한 신호를 노이즈로 검출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    기설정된 기준오차는 산출한 모터의 회전속도 예측값과 노이즈로 검출되지 않은 홀센서 신호를 기반으로 산출된 직전의 모터의 회전속도 측정값과 사이의 오차 크기에 팩터(Factor)를 곱해서 산출하는 것을 특징으로 하는 모터 제어방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계 이후에, 현재 모터의 회전속도를 이용하여 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    모터에는 복수 개의 홀센서가 장착되고,
    모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계에서 현재 모터의 회전속도는 복수 개의 홀센서 중 측정한 신호가 노이즈로 검출되지 않은 홀센서에서 측정한 모터의 회전속도 측정값을 이용하는 것을 특징으로 하는 모터 제어방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    모터에는 복수 개의 홀센서가 장착되고,
    홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계에서 모든 홀센서의 신호가 노이즈로 검출된 경우, 모터의 토크 또는 속도를 제어하는 단계는 현재 모터의 회전속도로 모터의 회전속도 예측값을 이용하는 것을 특징으로 하는 모터 제어방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 모터에 장착된 홀센서에서 측정한 신호를 기반으로 모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계;
    모터 시스템 부하 모델을 적용하여 모터의 회전속도 예측값을 산출하는 단계; 및
    모터의 회전속도 측정값과 모터의 회전속도 예측값을 이용하여 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계;를 포함하고,
    홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계 이후에, 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계에서 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수를 카운팅하고, 카운팅한 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수가 기설정된 기준횟수 이상인 경우에 홀센서가 고장난 것으로 판단하는 홀센서의 고장을 판단하는 단계;를 더 포함하며,
    홀센서의 고장을 판단하는 단계는 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계에서 홀센서의 측정 신호가 노이즈로 검출되지 않은 경우, 카운팅한 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 모터 제어방법.
  15. 모터에 장착된 홀센서에서 측정한 신호를 기반으로 모터의 회전속도 측정값을 산출하는 단계;
    모터 시스템 부하 모델을 적용하여 모터의 회전속도 예측값을 산출하는 단계; 및
    모터의 회전속도 측정값과 모터의 회전속도 예측값을 이용하여 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계;를 포함하고,
    홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계 이후에, 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계에서 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수를 카운팅하고, 카운팅한 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수가 기설정된 기준횟수 이상인 경우에 홀센서가 고장난 것으로 판단하는 홀센서의 고장을 판단하는 단계;를 더 포함하며,
    홀센서의 고장을 판단하는 단계는 홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계에서 홀센서의 측정 신호가 연속적으로 노이즈로 검출되지 않은 횟수를 카운팅하고, 카운팅한 연속적으로 노이즈로 검출되지 않은 횟수가 기설정된 연속횟수보다 큰 경우에는 홀센서 신호의 노이즈가 검출된 횟수를 0으로 리셋하는 것을 특징으로 하는 모터 제어방법.
  16. 청구항 1에 있어서,
    홀센서 신호의 노이즈를 검출하는 단계에서 홀센서 신호가 유효한 신호로 판정된 경우, 모터 모델 기반의 모터 회전속도 예측값을 유효한 홀센서 신호 기반으로 계산된 속도값으로 업데이트하는 것을 특징으로 하는 모터 제어방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6660038B1 (ja) * 2018-11-05 2020-03-04 株式会社明電舎 軸トルク制御装置
KR20220014398A (ko) * 2020-07-24 2022-02-07 현대자동차주식회사 모터 구동 제어 시스템 및 방법
KR102510806B1 (ko) * 2020-12-29 2023-03-20 계양전기 주식회사 홀센서를 이용한 모터 회전속도 산출방법
FR3139421A1 (fr) * 2022-09-01 2024-03-08 Psa Automobiles Sa Surveillance du régime moteur d’une machine motrice électrique d’un véhicule

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120235610A1 (en) 2011-03-17 2012-09-20 Mitsubishi Electric Corporation Electric motor control apparatus

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100355192B1 (ko) 1999-05-25 2002-10-11 김창호 노이즈 제거용 필터를 내장한 회전 정보 추출 장치
GB0213372D0 (en) * 2002-06-11 2002-07-24 Airbus Uk Ltd Aircraft braking method and apparatus
JP4100442B2 (ja) * 2006-09-29 2008-06-11 ダイキン工業株式会社 モータ駆動制御装置ならびにモータの駆動制御システム
KR100911722B1 (ko) * 2007-11-30 2009-08-10 한국전기연구원 홀소자를 이용한 회전자의 속도 및 각도 측정 장치
US8816617B2 (en) * 2009-03-09 2014-08-26 Nec Corporation Three-phase motor controller, three-phase motor system, three-phase motor control method and program
JP5527488B2 (ja) * 2012-03-12 2014-06-18 パナソニック株式会社 モータ駆動方法およびモータ駆動装置
KR20150145074A (ko) * 2014-06-18 2015-12-29 (주)모토닉 모터 구동 제어장치 및 그의 제어방법
JP6428042B2 (ja) * 2014-08-21 2018-11-28 株式会社デンソー モータ制御装置
KR101655537B1 (ko) * 2014-09-25 2016-09-07 현대자동차주식회사 홀센서를 이용한 모터의 위치 검출 및 속도 계산 방법
KR20160068478A (ko) * 2014-12-05 2016-06-15 삼성전자주식회사 화상형성장치 및 화상형성장치의 동작 방법
KR101694047B1 (ko) * 2015-08-12 2017-01-09 현대자동차주식회사 모터 제어 방법
KR101755831B1 (ko) * 2015-08-28 2017-07-10 현대자동차주식회사 모터 제어 방법
US10298099B2 (en) * 2016-02-29 2019-05-21 Dana Automotive Systems Group, Llc Method of sensor misalignment learning for motor speed estimation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120235610A1 (en) 2011-03-17 2012-09-20 Mitsubishi Electric Corporation Electric motor control apparatus

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