KR102605593B1 - Fault detecting method for motoer drive system - Google Patents
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Abstract
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법은, 모터 구동용 스위칭 소자의 드레인 소스 전압을 센싱하는 전압 센싱 단계, 소정 시간 간격을 기초로 센싱되는 상기 드레인 소스 전압의 현재값과 이전값의 차이를 통해 변동 전압을 계산하는 계산 단계, 상기 변동 전압과 기설정된 고장 기준 전압을 비교하는 전압 비교 단계, 및 상기 변동 전압이 상기 고장 기준 전압을 초과하는지 여부에 따라 상기 스위칭 소자의 고장을 검출하는 고장 검출 단계를 포함한다.A fault detection method of a motor driving system according to a preferred embodiment of the present invention includes a voltage sensing step of sensing the drain source voltage of a switching element for driving a motor, a current value of the drain source voltage sensed based on a predetermined time interval, and a previous value of the drain source voltage. A calculation step of calculating a fluctuating voltage through the difference in values, a voltage comparison step of comparing the fluctuating voltage with a preset failure reference voltage, and determining a failure of the switching element depending on whether the fluctuating voltage exceeds the failure reference voltage. It includes a fault detection step for detecting.
Description
본 발명은 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting faults in a motor drive system.
모터 구동 시스템은, 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차, 및 전기 자동차 등을 포함하는 각종 차량의 동력을 생성하는데 이용되는 주행 모터, 또는 차량의 엔진 시동을 위한 시동 모터를 구동하는 시스템이다.A motor drive system is a system that drives a driving motor used to generate power for various vehicles, including hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and electric vehicles, or a starting motor for starting the engine of the vehicle.
모터 구동 시스템은, 모터에 전원을 공급하는 배터리(Battery), 모터에 전원 공급을 위해 스위칭 동작하는 복수의 스위칭 소자를 포함하는 인버터(Inverter), 및 스위칭 소자의 스위칭 동작을 제어하는 컨트롤러(Controller) 등을 포함하여 구성될 수 있다.The motor drive system includes a battery that supplies power to the motor, an inverter that includes a plurality of switching elements that perform a switching operation to supply power to the motor, and a controller that controls the switching operation of the switching elements. It may be configured to include, etc.
종래의 모터 구동 시스템은, SCB(Short Circuit to Battery), 또는 SCG(Short Circuit to Ground) 고장 발생시, 스위칭 스위칭 소자의 드레인 소스 전압(Drain-Source Voltage)이 급격히 증가하여 스위칭 소자를 이용한 모터 구동이 어려운 상황이 발생하고 있다.In a conventional motor drive system, when a SCB (Short Circuit to Battery) or SCG (Short Circuit to Ground) failure occurs, the drain-source voltage of the switching element rapidly increases, making it difficult to drive the motor using the switching element. A difficult situation is occurring.
종래의 모터 구동 시스템은, 이러한 고장 상황을 검출하기 위해 정상 동작 상황에서 스위칭 소자의 최대 드레인 소스 전압을 고려하여 고장 검출을 위한 기준 전압을 설정하고, 스위칭 소자의 드레인 소스 전압이 기준 전압을 초과하여 이상 동작 상황이 발생하는 경우 스위칭 소자의 고장으로 판단하고 있다. 이때 드레인 소스 전압은 스위칭 소자의 동작 전류와 드레인 소스 저항(Drain-Source Resistance)의 곱으로 계산된다. 기준 전압은 정상 동작 상황에서 최대 전류와 최대 동작 온도에서 드레인 소스 저항을 기준으로 계산될 수 있다.In order to detect such a failure situation, a conventional motor drive system sets a reference voltage for failure detection by considering the maximum drain source voltage of the switching element in a normal operating situation, and sets the reference voltage for failure detection when the drain source voltage of the switching element exceeds the reference voltage. If an abnormal operation situation occurs, it is judged to be a failure of the switching element. At this time, the drain-source voltage is calculated as the product of the operating current of the switching element and the drain-source resistance. The reference voltage can be calculated based on the drain-source resistance at maximum current and maximum operating temperature under normal operating conditions.
그러나, 종래에는, 단락 전류가 최대 동작 전류보다 작거나, 또는 동작 온도가 낮은 상황 등을 포함하는 스위칭 소자의 주변 환경에 따라, 실제 고장이 발생하여도 스위칭 소자의 드레인 소스 전압이 기준 전압을 초과하지 않아 고장 검출이 불가한 경우가 있다.However, conventionally, depending on the surrounding environment of the switching device, including situations where the short-circuit current is less than the maximum operating current or the operating temperature is low, even when an actual failure occurs, the drain-source voltage of the switching device exceeds the reference voltage. Failure to do so may make it impossible to detect a fault.
이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 모터의 정상 동작 상태에서 SCB 또는 SCG 고장 발생시, 모터 구동용 스위칭 소자의 드레인 소스 전압이 급격히 증가하는 현상을 이용하여 모터 구동용 스위칭 소자의 고장 검출이 가능한 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention was developed in consideration of the above circumstances. When an SCB or SCG failure occurs in the normal operating state of a motor, the drain source voltage of the motor driving switching element rapidly increases, thereby preventing the failure of the motor driving switching element. The purpose is to provide a method for detecting failures in a motor drive system that can be detected.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법은, 모터 구동용 스위칭 소자의 드레인 소스 전압을 센싱하는 전압 센싱 단계; 소정 시간 간격을 기초로 센싱되는 상기 드레인 소스 전압의 현재값과 이전값의 차이를 통해 변동 전압을 계산하는 계산 단계; 상기 변동 전압과 기설정된 고장 기준 전압을 비교하는 전압 비교 단계; 및 상기 변동 전압이 상기 고장 기준 전압을 초과하는지 여부에 따라 상기 스위칭 소자의 고장을 검출하는 고장 검출 단계;를 포함한다.In order to achieve the above object, a method for detecting a fault in a motor driving system according to a preferred embodiment of the present invention includes a voltage sensing step of sensing the drain source voltage of a switching element for driving a motor; A calculation step of calculating a fluctuating voltage based on a difference between a current value and a previous value of the drain-source voltage sensed based on a predetermined time interval; A voltage comparison step of comparing the fluctuating voltage with a preset failure reference voltage; and a failure detection step of detecting a failure of the switching element depending on whether the fluctuating voltage exceeds the failure reference voltage.
상기 전압 센싱 단계 이전에, 상기 스위칭 소자가 턴 온 상태로 상기 모터가 정상 동작하는 것으로 확인되는 경우, 고장 진단 모드로 동작하는 고장 진단 모드 동작 단계를 더 포함할 수 있다.Before the voltage sensing step, when it is confirmed that the motor operates normally with the switching element turned on, a fault diagnosis mode operation step of operating in a fault diagnosis mode may be further included.
상기 전압 판단 단계는, 상기 변동 전압과 기설정된 정상 기준 전압을 비교하는 제1 전압 판단 단계; 상기 변동 전압이 상기 정상 기준 전압보다 높은 경우 상기 변동 전압과 기설정된 제1 허용 오차 전압을 비교하는 제2 전압 판단 단계; 상기 변동 전압이 상기 제1 허용 오차 전압보다 높은 경우, 상기 변동 전압과 상기 고장 기준 전압을 비교하는 제3 전압 판단 단계; 및 상기 변동 전압이 상기 고장 기준 전압보다 낮은 경우 상기 변동 전압과 기설정된 제2 허용 오차 전압을 비교하는 제4 전압 판단 단계;를 포함할 수 있다.The voltage determination step may include a first voltage determination step of comparing the fluctuating voltage with a preset normal reference voltage; a second voltage determination step of comparing the variable voltage with a preset first tolerance voltage when the variable voltage is higher than the normal reference voltage; When the variable voltage is higher than the first tolerance voltage, a third voltage determination step of comparing the variable voltage and the failure reference voltage; and a fourth voltage determination step of comparing the variable voltage with a preset second tolerance voltage when the variable voltage is lower than the failure reference voltage.
상기 제1 전압 판단 단계 이후에 상기 변동 전압이 상기 정상 기준 전압보다 낮은 경우, 상기 스위칭 소자의 정상 상태로 판단하고 고장 카운트를 1 감소시키는 제1 카운트 단계를 더 포함할 수 있다.If the variable voltage is lower than the normal reference voltage after the first voltage determination step, a first count step of determining that the switching element is in a normal state and decreasing the failure count by 1 may be further included.
상기 계산 단계 이전에, 상기 모터의 속도를 모니터링하는 모터 모니터링 단계를 더 포함할 수 있다.Before the calculation step, a motor monitoring step of monitoring the speed of the motor may be further included.
상기 계산 단계는, 소정 시간 간격을 기초로 모니터링되는 상기 모터의 현재 속도와 이전 속도의 차이를 통해 변동 RPM(Revolution Per Minute)을 계산할 수 있다.In the calculation step, the variation RPM (Revolution Per Minute) may be calculated through the difference between the current speed and the previous speed of the motor monitored based on a predetermined time interval.
상기 제4 전압 판단 단계 이후에, 상기 변동 전압이 상기 제2 허용 오차 전압보다 낮은 경우, 상기 변동 RPM과 기설정된 고장 기준 RPM을 비교하는 속도 판단 단계를 더 포함할 수 있다.After the fourth voltage determination step, if the variable voltage is lower than the second tolerance voltage, a speed determination step of comparing the variable RPM with a preset failure reference RPM may be further included.
상기 제2 전압 판단 단계에서 상기 변동 전압이 상기 제1 허용 오차 전압보다 낮거나, 또는 상기 속도 판단 단계에서 상기 변동 RPM이 상기 고장 기준 RPM보다 느린 경우, 상기 제1 허용 오차 전압에 대응하도록 상기 정상 기준 전압을 변경하는 정상 기준 전압 변경 단계를 더 포함할 수 있다.If the variable voltage is lower than the first tolerance voltage in the second voltage determination step, or if the variable RPM is slower than the failure reference RPM in the speed determination step, the normal to correspond to the first tolerance voltage A normal reference voltage change step of changing the reference voltage may be further included.
상기 제4 전압 판단 단계에서 상기 변동 전압이 상기 제2 허용 오차 전압보다 높거나, 또는 상기 속도 판단 단계에서 상기 변동 RPM이 상기 고장 기준 RPM보다 빠른 경우, 상기 제2 허용 오차 전압에 대응하도록 상기 고장 기준 전압을 변경하는 고장 기준 전압 변경 단계를 더 포함할 수 있다.If the variation voltage is higher than the second tolerance voltage in the fourth voltage determination step, or if the variation RPM is faster than the failure reference RPM in the speed determination step, the failure occurs to correspond to the second tolerance voltage. A fault reference voltage change step of changing the reference voltage may be further included.
상기 제3 전압 판단 단계에서 상기 변동 전압이 상기 고장 기준 전압보다 높은 경우, 고장 카운트를 1 증가시키는 제2 카운트 단계를 더 포함할 수 있다.If the variable voltage is higher than the failure reference voltage in the third voltage determination step, a second count step of increasing the failure count by 1 may be further included.
상기 고장 기준 전압 변경 단계에서 상기 고장 기준 전압이 변경된 이후에, 고장 카운트를 1 증가시키는 제2 카운트 단계를 더 포함할 수 있다.After the failure reference voltage is changed in the failure reference voltage changing step, a second count step of increasing the failure count by 1 may be further included.
상기 고장 카운트와 기설정된 기준 카운트를 비교하는 고장 카운트 비교 단계를 더 포함할 수 있다.A failure count comparison step of comparing the failure count with a preset reference count may be further included.
상기 고장 검출 단계는, 상기 고장 카운트가 상기 기준 카운트를 초과하는 경우 상기 스위칭 소자의 고장을 검출할 수 있다.The failure detection step may detect a failure of the switching element when the failure count exceeds the reference count.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법에 의하면, 모터의 정상 동작 상태에서 SCB 또는 SCG 고장 발생시, 모터 구동용 스위칭 소자의 드레인 소스 전압이 급격히 증가하는 현상을 이용하여 변동 전압을 산출하고, 변동 전압을 이용하여 모터 구동용 스위칭 소자의 고장 검출이 가능하다.According to the failure detection method of the motor driving system according to a preferred embodiment of the present invention, when an SCB or SCG failure occurs in the normal operating state of the motor, the phenomenon of a rapid increase in the drain source voltage of the switching element for driving the motor is used to detect the fluctuating voltage. It is possible to calculate and use the fluctuating voltage to detect failure of the switching element for driving the motor.
또한, 모터의 속도 정보를 더욱 고려함으로써 스위칭 소자의 고장 검출에 대한 정확도가 향상되는 효과가 있다.In addition, by further considering the speed information of the motor, the accuracy of fault detection of the switching element is improved.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1의 스위칭 소자에 인가되는 드레인 소스 전압의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 스위칭 소자의 턴 오프 상태에서 고장 발생에 따른 드레인 소스 전압의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 스위칭 소자의 턴 온 상태에서 고장 발생에 따른 드레인 소스 전압의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of a motor drive system according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a drain-source voltage applied to the switching device of FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram showing an example of drain-source voltage due to a fault occurring in the turned-off state of the switching device of FIG. 1.
FIG. 4 is a diagram showing an example of the drain-source voltage resulting from a failure in the turn-on state of the switching element of FIG. 1.
Figure 5 is a flowchart of a method for detecting a fault in a motor drive system according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. First, when adding reference signs to components in each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. In addition, preferred embodiments of the present invention will be described below, but the technical idea of the present invention is not limited or restricted thereto, and of course, it can be modified and implemented in various ways by those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of a motor drive system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템(100)은, 모터(200)의 구동 중에 스위칭 소자(T1, T2)의 드레인 소스 전압을 센싱하고, 시간 흐름에 따른 센싱 전압의 변동성을 고려하여 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 여부를 판단하고, 고장 판단 결과로 인해 생성되는 고장 카운트를 고려하여 스위칭 소자(T1, T2)의 고장이 지속적으로 검출되면 스위칭 소자(T1, T2)의 최종 고장으로 결정하는 것을 특징으로 한다.Referring to FIG. 1, the motor driving system 100 according to a preferred embodiment of the present invention senses the drain-source voltage of the switching elements (T1 and T2) while driving the motor 200, and detects the sensing voltage over time. Considering the volatility of the switching elements (T1, T2), it is determined whether the switching elements (T1, T2) are broken, and if the failure of the switching elements (T1, T2) is continuously detected by considering the failure count generated as a result of the failure determination, the switching elements (T1, It is characterized by determining the final failure of T2).
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템(100)은, 드레인 소자 전압을 이용한 1차 고장 판단에서 고장이 검출되지 않으면 미구동 진단 모드로 동작하고, 미구동 고장 진단 모드에서 모터(200)의 속도를 더욱 고려하여 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 여부를 2차적으로 판단하고, 2차 고장 판단 결과로 인해 변경되는 고장 카운트를 고려하여 스위칭 소자(T1, T2)의 고장이 지속적으로 검출되면 스위칭 소자(T1, T2)의 최종 고장으로 결정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the motor driving system 100 according to a preferred embodiment of the present invention operates in a non-driving diagnosis mode when a failure is not detected in the first failure determination using the drain element voltage, and the motor 200 in the non-driving failure diagnosis mode ), further considering the speed of the switching elements (T1, T2) to determine whether the switching elements (T1, T2) are broken, and considering the failure count that changes due to the secondary failure determination result, the failure of the switching elements (T1, T2) is continuously determined. When detected, it is characterized as a final failure of the switching elements (T1, T2).
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템(100)은, 제어부(110), 인버터부(120), 전압 모니터링부(130), 모터 모니터링부(140), 및 고장 판단부(150)를 포함할 수 있다.The motor drive system 100 according to a preferred embodiment of the present invention includes a control unit 110, an inverter unit 120, a voltage monitoring unit 130, a motor monitoring unit 140, and a failure determination unit 150. can do.
제어부(110)는 모터 구동 명령에 따라 인버터부(120)의 스위칭 소자(T1, T2)를 턴 온(Turn On) 또는 턴 오프(Turn Off) 제어할 수 있다. 제어부(110)는 모터 구동 중에 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 여부를 판단하기 위한 고장 진단 모드로 동작할 수 있다. 제어부(110)는 고장 진단 모드 진입시, 스위칭 소자(T1, T2)의 상태 정보(턴 온 또는 턴 오프)를 고장 판단부(150)로 전달할 수 있다.The control unit 110 may control the switching elements T1 and T2 of the inverter unit 120 to turn on or turn off according to a motor driving command. The control unit 110 may operate in a fault diagnosis mode to determine whether the switching elements T1 and T2 are broken while the motor is driving. When entering the failure diagnosis mode, the control unit 110 may transmit status information (turn on or turn off) of the switching elements T1 and T2 to the failure determination unit 150.
인버터부(120)는 복수의 스위칭 소자(T1, T2)를 포함할 수 있다. 인버터부(120)는 제어부(110)의 제어에 따라 복수의 스위칭 소자(T1, T2)가 스위칭 동작함으로써 모터(200)에 구동 전압을 전달할 수 있다. 복수의 스위칭 소자(T1, T2)는 모스펫(MOSFET) 소자일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The inverter unit 120 may include a plurality of switching elements T1 and T2. The inverter unit 120 may transmit a driving voltage to the motor 200 by performing a switching operation of the plurality of switching elements T1 and T2 under the control of the control unit 110. The plurality of switching elements T1 and T2 may be MOSFET elements, but are not limited thereto.
제1 스위칭 소자(T1)는 드레인단이 전원(V)에 연결되고, 게이트단이 제어부(110)의 제1 입력단(IN1)에 연결되며, 소스단이 모터(200)에 연결될 수 있다. 제1 스위칭 소자(T1)는 턴 온 상태로 변경되면, 모터(200)에 전원 전압이 공급될 수 있다.The first switching element T1 may have a drain terminal connected to the power source V, a gate terminal connected to the first input terminal IN1 of the control unit 110, and a source terminal connected to the motor 200. When the first switching element T1 is changed to the turn-on state, power voltage can be supplied to the motor 200.
제2 스위칭 소자(T2)는 드레인단이 모터(200)에 연결되고, 게이트단이 제어부(110)의 제2 입력단(IN1)에 연결되며, 소스단이 그라운드에 연결될 수 있다. 제2 스위칭 소자(T2)는 턴 온 상태로 변경되면, 모터(200)에 그라운드 전압이 공급될 수 있다. 모터(200)는 제1 스위칭 소자(T1)와 제2 스위칭 소자(T2)의 스위칭 동작에 따라 구동될 수 있다.The second switching element T2 may have a drain terminal connected to the motor 200, a gate terminal connected to the second input terminal IN1 of the control unit 110, and a source terminal connected to the ground. When the second switching element T2 is changed to the turn-on state, a ground voltage may be supplied to the motor 200. The motor 200 may be driven according to the switching operation of the first switching element (T1) and the second switching element (T2).
전압 모니터링부(130)는 모터(200)의 동작 중에 복수의 스위칭 소자(T1, T2)의 드레인단과 소스단 사이의 드레인 소스 전압을 센싱할 수 있다. 전압 모니터링부(130)는 드레인 소스 전압을 고장 판단부(150)로 전달할 수 있다. 전압 모니터링부(130)는 소정 시간 단위로 드레인 소스 전압을 고장 판단부(150)로 전달할 수 있다.The voltage monitoring unit 130 may sense the drain-source voltage between the drain terminal and source terminal of the plurality of switching elements T1 and T2 during operation of the motor 200. The voltage monitoring unit 130 may transmit the drain-source voltage to the failure determination unit 150. The voltage monitoring unit 130 may transmit the drain-source voltage to the failure determination unit 150 in predetermined time units.
모터 모니터링부(140)는 모터(200)의 속도를 모니터링할 수 있다. 모터 모니터링부(140)는 별도의 속도 센서(미도시)로부터 모터(200)의 속도 정보를 수신할 수 있다. 모터 모니터링부(140)는 소정 시간 단위로 모터(200)의 속도 정보를 고장 판단부(150)로 전달할 수 있다.The motor monitoring unit 140 may monitor the speed of the motor 200. The motor monitoring unit 140 may receive speed information of the motor 200 from a separate speed sensor (not shown). The motor monitoring unit 140 may transmit speed information of the motor 200 to the failure determination unit 150 in predetermined time units.
고장 판단부(150)는 제어부(110)의 고장 진단 모드에 따라 동작하면, 전압 모니터링부(130)로부터 전달받은 드레인 소스 전압을 이용하여 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 여부를 검출할 수 있다. 또한, 고장 판단부(110)는 드레인 소스 전압만으로 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 여부를 검출하기 어려운 경우, 모터 모니터링부(140)로부터 전달받은 모터(200)의 속도 정보를 더욱 고려하여 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 여부를 검출할 수 있다. 이하, 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 검출 방법에 대해 상세히 후술한다.When the failure determination unit 150 operates according to the failure diagnosis mode of the control unit 110, it can detect whether the switching elements T1 and T2 are faulty using the drain source voltage received from the voltage monitoring unit 130. . In addition, when it is difficult to detect whether the switching elements T1 and T2 are broken using only the drain-source voltage, the failure determination unit 110 further considers the speed information of the motor 200 received from the motor monitoring unit 140 and performs switching. It is possible to detect whether the elements T1 and T2 are broken. Hereinafter, a method for detecting failure of the switching elements T1 and T2 will be described in detail.
도 2는 도 1의 스위칭 소자에 인가되는 드레인 소스 전압의 일 예를 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing an example of a drain-source voltage applied to the switching device of FIG. 1.
도 2를 참고하면, 제1 스위칭 소자(T1)는 제어부(110)의 제1 입력단(IN1)을 통해 턴 온 신호가 게이트단에 입력되어 턴 온된 상태이다. 이때 시간 흐름에 따라 드레인 소스 전압(VDS)이 점진적으로 상승하는 것을 확인할 수 있다. 전압 모니터링부(130)는 소정 시간 간격으로 이전 드레인 소스 전압(VDS)과 현재 드레인 소스 전압(VDS)을 센싱하고, 센싱 전압을 고장 판단부(150)로 전달할 수 있다. 고장 판단부(150)는 이전 드레인 소스 전압(VDS)과 현재 드레인 소스 전압(VDS)의 차이를 통해 변동 전압을 산출할 수 있다. 고장 판단부(150)는 변동 전압과 기설정된 고장 기준 전압을 비교하여 비교 결과를 기초로 제1 스위칭 소자(T1)의 고장 여부를 검출할 수 있다.Referring to FIG. 2, the first switching element T1 is turned on when a turn-on signal is input to the gate terminal through the first input terminal IN1 of the control unit 110. At this time, it can be seen that the drain-source voltage (VDS) gradually increases over time. The voltage monitoring unit 130 may sense the previous drain source voltage (VDS) and the current drain source voltage (VDS) at predetermined time intervals and transmit the sensed voltage to the failure determination unit 150. The failure determination unit 150 may calculate the fluctuating voltage through the difference between the previous drain source voltage (VDS) and the current drain source voltage (VDS). The failure determination unit 150 may compare the fluctuating voltage with a preset failure reference voltage and detect whether the first switching element T1 is failure based on the comparison result.
도 3은 도 1의 스위칭 소자의 턴 오프 상태에서 고장 발생에 따른 드레인 소스 전압의 일 예를 보여주는 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing an example of drain-source voltage due to a fault occurring in the turned-off state of the switching device of FIG. 1.
도 3을 참고하면, 제1 스위칭 소자(T1)는 턴 오프 및 단락 고장 상태(SCG 또는 SCB)이다. 이때 제1 스위칭 소자(T1)의 마지막 드레인 소스 전압(VDS)을 확인할 수 있다. 이후 제어부(110)의 제1 입력단(IN1)을 통해 제1 스위칭 소자(T1)의 게이트단에 제어 신호가 입력되면, 제1 스위칭 소자(T1)가 턴 온 상태로 변한다. 이때 현재 드레인 소스 전압(VDS)이 마지막 드레인 소스 전압(VDS)보다 크게 증가한다. 고장 판단부(150)는 마지막 드레인 소스 전압(VDS)과 현재 드레인 소스 전압(VDS)의 차이를 통해 변동 전압을 산출할 수 있다. 고장 판단부(150)는 변동 전압이 고장 기준 전압을 초과하는 경우 제1 스위칭 소자(T1)의 고장을 검출할 수 있다.Referring to FIG. 3, the first switching element T1 is in a turned-off and short-circuit fault state (SCG or SCB). At this time, the last drain source voltage (VDS) of the first switching element (T1) can be confirmed. Afterwards, when a control signal is input to the gate terminal of the first switching element (T1) through the first input terminal (IN1) of the control unit 110, the first switching element (T1) changes to the turn-on state. At this time, the current drain source voltage (VDS) increases significantly than the last drain source voltage (VDS). The failure determination unit 150 may calculate the fluctuating voltage through the difference between the last drain source voltage (VDS) and the current drain source voltage (VDS). The failure determination unit 150 may detect a failure of the first switching element T1 when the fluctuating voltage exceeds the failure reference voltage.
도 4는 도 1의 스위칭 소자의 턴 온 상태에서 고장 발생에 따른 드레인 소스 전압의 일 예를 보여주는 도면이다.FIG. 4 is a diagram showing an example of the drain-source voltage resulting from a failure in the turn-on state of the switching element of FIG. 1.
도 4를 참고하면, 제1 스위칭 소자(T1)는 턴 온 및 단락 고장 상태(SCB 또는 SCG)이다. 이때 제1 스위칭 소자(T1)의 이전 드레인 소스 전압(VDS)보다 현재 드레인 소스 전압(VDS)이 크게 증가한다. 고장 판단부(150)는 이전 드레인 소스 전압(VDS)과 현재 드레인 소스 전압(VDS)의 차이를 통해 변동 전압을 산출할 수 있다. 고장 판단부(150)는 변동 전압이 고장 기준 전압을 초과하는 경우 제1 스위칭 소자(T1)의 고장을 검출할 수 있다.Referring to FIG. 4, the first switching element T1 is in a turn-on and short-circuit fault state (SCB or SCG). At this time, the current drain source voltage (VDS) increases significantly compared to the previous drain source voltage (VDS) of the first switching element (T1). The failure determination unit 150 may calculate the fluctuating voltage through the difference between the previous drain source voltage (VDS) and the current drain source voltage (VDS). The failure determination unit 150 may detect a failure of the first switching element T1 when the fluctuating voltage exceeds the failure reference voltage.
한편, 고장 판단부(150)는 변동 전압을 이용하여 스위칭 소자의 고장 여부를 검출할 뿐만 아니라, 모터(200)의 속도를 더욱 고려하여 스위칭 소자의 고장 여부를 검출할 수 있다. 이는 도 5를 통해 후술한다.Meanwhile, the failure determination unit 150 not only detects whether the switching element is broken using the fluctuating voltage, but can also detect whether the switching element is broken by further considering the speed of the motor 200. This will be described later with reference to Figure 5.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법의 순서도이다.Figure 5 is a flowchart of a method for detecting a fault in a motor drive system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법은, 스위칭 동작을 통해 모터(200)에 전압을 공급하는 인버터부(120)의 스위칭 소자(T1, T2)의 드레인 소스 전압 또는 모터(200)의 속도 정보를 이용하여 스위칭 소자(T1, T2)의 고장을 검출하는 것으로서, S510 단계 내지 S650 단계를 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 5 , the method of detecting a failure of a motor drive system according to a preferred embodiment of the present invention includes a switching element (T1, Failure of the switching elements T1 and T2 is detected using the drain-source voltage of T2 or the speed information of the motor 200, and may include steps S510 to S650.
먼저, 고장 진단 모드 동작 단계(S510)에서, 제어부(110)는 모터(200)의 동작 중에 인버터부(120)의 고장 검출을 위한 고장 진단 모드로 동작할 수 있다. 이때, 제어부(110)는 고장 진단 모드에서 스위칭 소자(T1, T2)가 턴 온 상태인 경우, 전압 모니터링부(130), 모터 모니터링부(140), 및 고장 판단부(150)를 동작시킬 수 있다.First, in the failure diagnosis mode operation step (S510), the control unit 110 may operate in a failure diagnosis mode for detecting a failure of the inverter unit 120 while the motor 200 is operating. At this time, the control unit 110 can operate the voltage monitoring unit 130, the motor monitoring unit 140, and the failure determination unit 150 when the switching elements T1 and T2 are turned on in the failure diagnosis mode. there is.
전압 센싱 단계(S520)에서, 전압 모니터링부(130)는 인버터부(120)의 스위칭 소자(T1, T2)의 드레인 소스 전압을 센싱할 수 있다. 전압 모니터링부(130)는 소정 시간 단위마다 드레인 소스 전압을 센싱할 수 있다. 전압 모니터링부(130)는 소정 시간 단위마다 센싱된 드레인 소스 전압을 고장 판단부(150)로 전송할 수 있다.In the voltage sensing step (S520), the voltage monitoring unit 130 may sense the drain source voltage of the switching elements T1 and T2 of the inverter unit 120. The voltage monitoring unit 130 may sense the drain-source voltage at predetermined time units. The voltage monitoring unit 130 may transmit the sensed drain source voltage to the failure determination unit 150 every predetermined time unit.
모터 모니터링 단계(S530)에서, 모터 모니터링부(140)는 모터(200)의 회전 속도를 모니터링할 수 있다. 모터 모니터링부(140)는 별도의 속도 센서(미도시)로부터 소정 시간 단위마다 모터(200)의 속도 정보를 수신할 수 있다. 모터 모니터링부(140)는 소정 시간 단위마다 수신되는 모터(200)의 속도 정보를 고장 판단부(150)로 전송할 수 있다. 한편, 모터 모니터링 단계(S530)는 전압 모니터링 단계(S520) 이후에 수행되는 것으로 기재되어 있으나, 이는 발명 설명의 용이함을 위한 것으로서 서로 동시 또는 반대 순서로 수행될 수도 있다.In the motor monitoring step (S530), the motor monitoring unit 140 may monitor the rotation speed of the motor 200. The motor monitoring unit 140 may receive speed information of the motor 200 every predetermined time unit from a separate speed sensor (not shown). The motor monitoring unit 140 may transmit speed information of the motor 200 received at predetermined time units to the failure determination unit 150. Meanwhile, the motor monitoring step (S530) is described as being performed after the voltage monitoring step (S520), but this is for ease of description of the invention and may be performed simultaneously or in the opposite order.
계산 단계(S540)에서, 고장 판단부(150)는 현재 드레인 소스 전압과 소정 시간 이전의 드레인 소스 전압의 차이를 고려하여 변동 전압을 계산할 수 있다. 또한, 고장 판단부(150)는 현재 모터(200)의 속도와 소정 시간 이전의 모터(200)의 속도의 차이를 고려하여 변동 RPM을 계산할 수 있다.In the calculation step (S540), the failure determination unit 150 may calculate the fluctuating voltage by considering the difference between the current drain source voltage and the drain source voltage before a predetermined time. Additionally, the failure determination unit 150 may calculate the variable RPM by considering the difference between the current speed of the motor 200 and the speed of the motor 200 before a predetermined time.
제1 전압 판단 단계(S550)에서, 고장 판단부(150)는 계산된 변동 전압과 기설정된 정상 기준 전압을 비교한다. 여기서, 정상 기준 전압은 모터(20)의 정상 동작이 가능하게 하는 전압으로 적절히 설정될 수 있다.In the first voltage determination step (S550), the failure determination unit 150 compares the calculated fluctuating voltage and a preset normal reference voltage. Here, the normal reference voltage can be appropriately set to a voltage that enables normal operation of the motor 20.
제1 카운트 단계(S560)에서, 고장 판단부(150)는 변동 전압이 정상 기준 전압보다 낮은 경우, 스위칭 소자(T1, T2)의 정상 상태로 판단하고, 고장 카운트를 1 감소시킬 수 있다. 여기서, 고장 카운트는 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 판단에 있어서, 최종 고장 판단에 이용되는 파라미터이다. 현재 고장 카운트가 0인 경우, 고장 카운트가 더 이상 감소되지 않는다.In the first count step (S560), if the fluctuating voltage is lower than the normal reference voltage, the failure determination unit 150 may determine that the switching elements T1 and T2 are in a normal state and decrease the failure count by 1. Here, the failure count is a parameter used for final failure determination in determining failure of the switching elements T1 and T2. If the current fault count is 0, the fault count is no longer decremented.
제2 전압 판단 단계(S570)에서, 고장 판단부(150)는 변동 전압이 정상 기준 전압보다 높은 경우, 변동 전압과 기설정된 제1 허용 오차 전압을 비교한다. 여기서, 제1 허용 오차 전압은 정상 기준 전압에 소정의 오차 전압이 더해져 설정될 수 있다. 제1 허용 오차 전압은 소위칭 소자(T1, T2)가 정상 상태임을 나타내는 최대 전압에 대응할 수 있다.In the second voltage determination step (S570), when the fluctuating voltage is higher than the normal reference voltage, the malfunction determination unit 150 compares the fluctuating voltage with a preset first tolerance voltage. Here, the first allowable error voltage may be set by adding a predetermined error voltage to the normal reference voltage. The first tolerance voltage may correspond to a maximum voltage indicating that the so-called elements T1 and T2 are in a normal state.
정상 기준 전압 변경 단계(S580)에서, 고장 판단부(150)는 변동 전압이 제1 허용 오차 전압보다 낮은 경우, 제1 허용 오차 전압에 대응하도록 정상 기준 전압의 전압값을 변경할 수 있다. 여기서, 정상 기준 전압이 변경됨에 따라 변경된 정상 기준 전압에 소정의 오차 전압이 더해짐으로써 제1 허용 오차 전압도 동시에 변경될 수 있다. 또한, 중립 전압, 제2 허용 오차 전압, 및 고장 기준 전압도 정상 기준 전압과의 전압 간격을 유지하도록 전압값이 적절히 변경될 수 있다. 이후, 제1 카운트 단계(S560)에서 고장 판단부(150)는 고장 카운트를 1 감소시킬 수 있다.In the normal reference voltage change step (S580), if the change voltage is lower than the first tolerance voltage, the failure determination unit 150 may change the voltage value of the normal reference voltage to correspond to the first tolerance voltage. Here, as the normal reference voltage changes, a predetermined error voltage is added to the changed normal reference voltage, so that the first allowable error voltage may also change simultaneously. Additionally, the voltage values of the neutral voltage, second tolerance voltage, and failure reference voltage may be appropriately changed to maintain the voltage gap with the normal reference voltage. Thereafter, in the first count step (S560), the failure determination unit 150 may decrease the failure count by 1.
제3 전압 판단 단계(S590)에서, 고장 판단부(150)는 변동 전압이 제1 허용 오차 전압보다 높은 경우, 변동 전압과 기설정된 고장 기준 전압을 비교한다. 여기서, 고장 기준 전압은 SCB 또는 SCG 고장에 따라 나타나는 전압값을 기준으로 적절히 설정될 수 있다.In the third voltage determination step (S590), the failure determination unit 150 compares the variation voltage with a preset failure reference voltage when the variation voltage is higher than the first tolerance voltage. Here, the failure reference voltage can be appropriately set based on the voltage value that appears according to the SCB or SCG failure.
제4 전압 판단 단계(S600)에서, 고장 판단부(150)는 변동 전압이 고장 기준 전압보다 낮은 경우, 변동 전압과 기설정된 제2 허용 오차 전압을 비교한다. 여기서, 제2 허용 오차 전압은 고장 기준 전압에서 소정의 오차 전압이 마이너스됨으로써 설정될 수 있다. 제2 허용 오차 전압은 소위칭 소자(T1, T2)가 고장 상태임을 나타내는 최소 전압에 대응할 수 있다.In the fourth voltage determination step (S600), when the variable voltage is lower than the failure reference voltage, the malfunction determination unit 150 compares the fluctuating voltage with a preset second tolerance voltage. Here, the second tolerance voltage can be set by subtracting a predetermined error voltage from the failure reference voltage. The second tolerance voltage may correspond to a minimum voltage indicating that the so-called elements T1 and T2 are in a fault state.
속도 판단 단계(S610)에서, 고장 판단부(150)는 변동 전압이 제2 허용 오차 전압보다 낮은 경우, 변동 RPM과 기설정된 고장 기준 RPM을 비교한다. 이는 변동 전압만으로 스위칭 소자(T1, T2)의 고장을 완벽히 검출하기 어려워 고장 판단 파라미터를 추가적으로 이용하는 것을 나타낸다. 고장 판단부(150)는 변동 RPM이 고장 기준 RPM보다 느린 경우, 모터(200)가 정상 속도로 동작하는 것으로 판단할 수 있다.In the speed determination step (S610), the failure determination unit 150 compares the variation RPM with the preset failure reference RPM when the variation voltage is lower than the second tolerance voltage. This indicates that it is difficult to completely detect a failure of the switching elements (T1, T2) with only the fluctuating voltage, so an additional failure determination parameter is used. If the variable RPM is slower than the failure reference RPM, the failure determination unit 150 may determine that the motor 200 operates at a normal speed.
이후, 정상 기준 전압 변경 단계(S580)에서 고장 판단부(150)는 제2 허용 오차 전압에 대응하도록 정상 기준 전압을 변경할 수 있다. 여기서, 정상 기준 전압이 변경됨에 따라 변경된 정상 기준 전압에 소정의 오차 전압이 더해짐으로써 제1 허용 오차 전압도 동시에 변경될 수 있다. 또한, 중립 전압, 제2 허용 오차 전압, 및 고장 기준 전압도 정상 기준 전압과의 전압 간격을 유지하도록 전압값이 적절히 변경될 수 있다.Thereafter, in the normal reference voltage change step (S580), the failure determination unit 150 may change the normal reference voltage to correspond to the second tolerance voltage. Here, as the normal reference voltage changes, a predetermined error voltage is added to the changed normal reference voltage, so that the first allowable error voltage may also change simultaneously. Additionally, the voltage values of the neutral voltage, second tolerance voltage, and failure reference voltage may be appropriately changed to maintain the voltage gap with the normal reference voltage.
이후, 제1 카운트 단계(S560)에서 고장 판단부(150)는 고장 카운트를 1 감소시킬 수 있다.Thereafter, in the first count step (S560), the failure determination unit 150 may decrease the failure count by 1.
한편, 속도 판단 단계(S610)에서, 고장 판단부(150)는 변동 RPM이 고장 기준 RPM보다 빠른 경우, 모터(200)가 비정상 속도로 동작하는 것으로 판단할 수 있다.Meanwhile, in the speed determination step (S610), the failure determination unit 150 may determine that the motor 200 operates at an abnormal speed when the variable RPM is faster than the failure reference RPM.
고장 기준 전압 변경 단계(S620)에서, 고장 판단부(150)는 변동 전압이 제2 허용 오차 전압보다 높거나, 또는 변동 RPM이 고장 기준 RPM보다 빠른 경우, 스위칭 소자(T1, T2)의 고장으로 판단할 수 있다. 이때 고장 판단부(150)는 제2 허용 오차 전압에 대응하도록 고장 기준 전압을 변경할 수 있다. 여기서, 고장 기준 전압이 변경됨에 따라 변경된 고장 기준 전압에 소정의 오차 전압이 마이너스됨으로써 제2 허용 오차 전압도 동시에 변경될 수 있다. 또한, 중립 전압, 제1 허용 오차 전압, 및 정상 기준 전압도 고장 기준 전압과의 전압 간격을 유지하도록 전압값이 적절히 변경될 수 있다.In the failure reference voltage change step (S620), if the change voltage is higher than the second tolerance voltage or the change RPM is faster than the fault reference RPM, the fault determination unit 150 determines that the switching elements T1 and T2 are faulty. You can judge. At this time, the failure determination unit 150 may change the failure reference voltage to correspond to the second tolerance voltage. Here, as the failure reference voltage changes, a predetermined error voltage is minus the changed fault reference voltage, so that the second allowable error voltage may also change simultaneously. Additionally, the voltage values of the neutral voltage, the first tolerance voltage, and the normal reference voltage may be appropriately changed to maintain the voltage gap with the fault reference voltage.
이상의 정상 기준 전압, 제1 허용 오차 전압, 중립 전압, 제2 허용 오차 전압, 및 고장 기준 전압은 하기 표 1 과 같이 나타날 수 있다. 표 1은 변동 전압 레벨 별 스위칭 소자의 1차 상태를 나타낸다.The above normal reference voltage, first tolerance voltage, neutral voltage, second tolerance voltage, and failure reference voltage may be shown in Table 1 below. Table 1 shows the primary state of the switching element for each fluctuating voltage level.
제3 전압 판단 단계(S590) 또는 고장 기준 전압 변경 단계(S620) 이후에, 제2 카운트 단계(S630)에서 고장 판단부(150)는 변동 전압 또는 변동 RPM을 기초로 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 상태로 판단됨에 따라 고장 카운트를 1 증가시킬 수 있다.After the third voltage determination step (S590) or the failure reference voltage change step (S620), in the second count step (S630), the failure determination unit 150 operates the switching elements (T1, T2) based on the change voltage or change RPM. As the failure state is determined, the failure count can be increased by 1.
고장 카운트 비교 단계(S640)에서, 고장 판단부(150)는 최종적으로 스위칭 소자(T1, T2)의 상태를 결정하기 위해, 현재 고장 카운트와 기설정된 기준 카운트를 비교한다. 여기서, 기준 카운트는 사용자의 필요에 따라 적절히 설정될 수 있다. 고장 판단부(150)는 현재 고장 카운트가 기준 카운트를 초과하지 않은 경우, 현재 시간에서 스위칭 소자(T1, T2)의 고장으로 최종 판단하지 않는다. 이후 S510 단계로 돌아가서 S510 단계 이후 단계가 계속해서 수행될 수 있다.In the failure count comparison step (S640), the failure determination unit 150 compares the current failure count and a preset reference count to finally determine the status of the switching elements T1 and T2. Here, the reference count can be appropriately set according to the user's needs. If the current failure count does not exceed the reference count, the failure determination unit 150 does not make a final determination that the switching elements T1 and T2 are failure at the current time. Thereafter, it may return to step S510 and steps after step S510 may be continuously performed.
고장 검출 단계(S650)에서, 고장 판단부(150)는 현재 고장 카운트가 기준 카운트를 초과하는 경우, 스위칭 소자(T1, T2)의 고장을 최종 검출할 수 있다. 이때 고장 판단부(150)는 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 상태를 제어부(110)에 전달할 수 있다. 제어부(110)는 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 상태를 별도의 알림 장치를 통해 외부에 알릴 수 있다. 이를 통해 스위칭 소자(T1, T2)의 고장 상황이 발생하는 경우, 빠른 조치가 가능하다.In the failure detection step (S650), the failure determination unit 150 may finally detect failure of the switching elements T1 and T2 when the current failure count exceeds the reference count. At this time, the failure determination unit 150 may transmit the failure status of the switching elements T1 and T2 to the control unit 110. The control unit 110 may notify the outside of the failure status of the switching elements T1 and T2 through a separate notification device. Through this, if a failure of the switching elements (T1, T2) occurs, quick action is possible.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions can be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the attached drawings are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the attached drawings. .
본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.Steps and/or operations according to the invention may occur simultaneously in different embodiments, in different orders, in parallel, for different epochs, etc., as would be understood by those skilled in the art. You can.
실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.Depending on the embodiment, some or all of the steps and/or operations may include executing instructions, programs, interactive data structures, clients and/or servers stored on one or more non-transitory computer-readable media. At least a portion may be implemented or performed using one or more processors. The one or more non-transitory computer-readable media may illustratively be software, firmware, hardware, and/or any combination thereof. Additionally, the functionality of the “modules” discussed herein may be implemented in software, firmware, hardware, and/or any combination thereof.
100: 모터 구동 시스템
110: 제어부
120: 인버터부
130: 전압 모니터링부
140: 모터 모니터링부
150: 고장 판단부100: motor drive system
110: control unit
120: Inverter unit
130: Voltage monitoring unit
140: Motor monitoring unit
150: Failure determination unit
Claims (13)
상기 전압 모니터링부가 상기 인버터부의 스위칭 소자의 드레인 소스 전압을 센싱하는 전압 센싱 단계;
상기 고장 판단부가 소정 시간 간격을 기초로 센싱되는 상기 드레인 소스 전압의 현재값과 이전값의 차이를 통해 변동 전압을 계산하는 계산 단계;
상기 고장 판단부가 상기 변동 전압과 기설정된 고장 기준 전압을 비교하는 전압 판단 단계; 및
상기 고장 판단부가 상기 변동 전압이 상기 고장 기준 전압을 초과하는지 여부에 따라 상기 스위칭 소자의 고장을 검출하는 고장 검출 단계;
를 포함하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.In a method of detecting a fault in a motor drive system including a control unit, an inverter unit, a voltage monitoring unit, a motor monitoring unit, and a failure determination unit,
A voltage sensing step in which the voltage monitoring unit senses the drain source voltage of the switching element of the inverter unit;
A calculation step in which the failure determination unit calculates a fluctuating voltage based on a difference between a current value and a previous value of the drain-source voltage sensed based on a predetermined time interval;
A voltage determination step in which the failure determination unit compares the fluctuating voltage with a preset failure reference voltage; and
A failure detection step in which the failure determination unit detects a failure of the switching element depending on whether the fluctuating voltage exceeds the failure reference voltage;
A fault detection method of a motor drive system comprising a.
상기 전압 센싱 단계 이전에, 상기 스위칭 소자가 턴 온 상태로 상기 모터가 정상 동작하는 것으로 확인되는 경우, 상기 제어부가 고장 진단 모드로 동작하는 고장 진단 모드 동작 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.According to claim 1,
Before the voltage sensing step, when it is confirmed that the switching element is turned on and the motor is operating normally, a fault diagnosis mode operation step in which the control unit operates in a fault diagnosis mode;
A fault detection method for a motor drive system further comprising:
상기 전압 판단 단계는,
상기 고장 판단부가 상기 변동 전압과 기설정된 정상 기준 전압을 비교하는 제1 전압 판단 단계;
상기 고장 판단부가 상기 변동 전압이 상기 정상 기준 전압보다 높은 경우 상기 변동 전압과 기설정된 제1 허용 오차 전압을 비교하는 제2 전압 판단 단계;
상기 고장 판단부가 상기 변동 전압이 상기 제1 허용 오차 전압보다 높은 경우, 상기 변동 전압과 상기 고장 기준 전압을 비교하는 제3 전압 판단 단계; 및
상기 고장 판단부가 상기 변동 전압이 상기 고장 기준 전압보다 낮은 경우 상기 변동 전압과 기설정된 제2 허용 오차 전압을 비교하는 제4 전압 판단 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.According to claim 1,
The voltage determination step is,
A first voltage determination step in which the failure determination unit compares the fluctuating voltage with a preset normal reference voltage;
a second voltage determination step in which the failure determination unit compares the fluctuating voltage with a preset first tolerance voltage when the fluctuating voltage is higher than the normal reference voltage;
a third voltage determination step in which the failure determination unit compares the variation voltage and the failure reference voltage when the variation voltage is higher than the first tolerance voltage; and
a fourth voltage determination step in which the failure determination unit compares the variation voltage with a preset second tolerance voltage when the variation voltage is lower than the failure reference voltage;
A fault detection method for a motor drive system comprising:
상기 제1 전압 판단 단계 이후에 상기 변동 전압이 상기 정상 기준 전압보다 낮은 경우, 상기 고장 판단부가 상기 스위칭 소자의 정상 상태로 판단하고 고장 카운트를 1 감소시키는 제1 카운트 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.According to claim 3,
If the variable voltage is lower than the normal reference voltage after the first voltage determination step, a first count step in which the failure determination unit determines that the switching element is in a normal state and decreases the failure count by 1;
A fault detection method for a motor drive system further comprising:
상기 계산 단계 이전에, 상기 모터 모니터링부가 상기 모터의 속도를 모니터링하는 모터 모니터링 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.According to claim 3,
Before the calculation step, the method of detecting a failure of a motor driving system further includes a motor monitoring step in which the motor monitoring unit monitors the speed of the motor.
상기 계산 단계는,
상기 고장 판단부가 소정 시간 간격을 기초로 모니터링되는 상기 모터의 현재 속도와 이전 속도의 차이를 통해 변동 RPM(Revolution Per Minute)을 계산하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.According to claim 5,
The calculation step is,
A failure detection method for a motor drive system, wherein the failure determination unit calculates a variation RPM (Revolution Per Minute) based on the difference between the current speed and the previous speed of the motor monitored based on a predetermined time interval.
상기 제4 전압 판단 단계 이후에, 상기 변동 전압이 상기 제2 허용 오차 전압보다 낮은 경우, 상기 고장 판단부가 상기 변동 RPM과 기설정된 고장 기준 RPM을 비교하는 속도 판단 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.According to claim 6,
After the fourth voltage determination step, if the change voltage is lower than the second tolerance voltage, a speed determination step in which the failure determination unit compares the change RPM with a preset failure reference RPM;
A fault detection method for a motor drive system further comprising:
상기 제2 전압 판단 단계에서 상기 변동 전압이 상기 제1 허용 오차 전압보다 낮거나, 또는 상기 속도 판단 단계에서 상기 변동 RPM이 상기 고장 기준 RPM보다 느린 경우, 상기 고장 판단부가 상기 제1 허용 오차 전압에 대응하도록 상기 정상 기준 전압을 변경하는 정상 기준 전압 변경 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.According to claim 7,
If the change voltage is lower than the first tolerance voltage in the second voltage determination step, or if the change RPM is slower than the failure reference RPM in the speed determination step, the failure determination unit responds to the first tolerance voltage. a normal reference voltage changing step of changing the normal reference voltage to correspond;
A fault detection method for a motor drive system further comprising:
상기 제4 전압 판단 단계에서 상기 변동 전압이 상기 제2 허용 오차 전압보다 높거나, 또는 상기 속도 판단 단계에서 상기 변동 RPM이 상기 고장 기준 RPM보다 빠른 경우, 상기 고장 판단부가 상기 제2 허용 오차 전압에 대응하도록 상기 고장 기준 전압을 변경하는 고장 기준 전압 변경 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.According to claim 7,
If the variation voltage is higher than the second tolerance voltage in the fourth voltage determination step, or if the variation RPM is faster than the failure reference RPM in the speed determination step, the failure determination unit responds to the second tolerance voltage. a fault reference voltage changing step of changing the fault reference voltage to correspond;
A fault detection method for a motor drive system further comprising:
상기 제3 전압 판단 단계에서 상기 변동 전압이 상기 고장 기준 전압보다 높은 경우, 상기 고장 판단부가 고장 카운트를 1 증가시키는 제2 카운트 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.According to claim 3,
a second count step in which the failure determination unit increases the failure count by 1 when the fluctuating voltage is higher than the failure reference voltage in the third voltage determination step;
A method for detecting a fault in a motor drive system, further comprising:
상기 고장 기준 전압 변경 단계에서 상기 고장 기준 전압이 변경된 이후에, 상기 고장 판단부가 고장 카운트를 1 증가시키는 제2 카운트 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.According to clause 9,
a second count step in which the failure determination unit increases the failure count by 1 after the failure reference voltage is changed in the failure reference voltage changing step;
A fault detection method for a motor drive system further comprising:
상기 고장 판단부가 상기 고장 카운트와 기설정된 기준 카운트를 비교하는 고장 카운트 비교 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.The method of claim 10 or 11,
A failure count comparison step in which the failure determination unit compares the failure count with a preset reference count;
A fault detection method for a motor drive system further comprising:
상기 고장 검출 단계는,
상기 고장 판단부가 상기 고장 카운트가 상기 기준 카운트를 초과하는 경우 상기 스위칭 소자의 고장을 검출하는 것을 특징으로 하는 모터 구동 시스템의 고장 검출 방법.According to claim 12,
The fault detection step is,
A failure detection method for a motor driving system, wherein the failure determination unit detects a failure of the switching element when the failure count exceeds the reference count.
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