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KR-20260060573-A - APPARATUS FOR DIAGNOSING FAULTS IN DRIVE MOTOR SIGNAL LINES AND METHOD USING THEREOF

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Abstract

본 발명은 구동모터 신호선 고장 진단 방법에 관한 것으로, 구동모터 신호선 고장 진단 방법에 있어서, 전원이 인가된 초기 상태에서 센서 신호를 반전 센서 신호로 전환하는 단계, 전원이 정상 상태에 도달하면 센서 신호를 정상 센서 신호로 전환하는 단계, 상기 반전 센서 신호와 상기 정상 센서 신호 간 위상 변동을 확인하여, 상기 신호선의 고장 여부를 진단하는 단계를 포함하는 것이다.

Inventors

  • 오상환
  • 김대우
  • 진실로

Assignees

  • 주식회사 현대케피코

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (18)

  1. 구동모터 신호선 고장 진단 장치에 의해 수행되는 구동모터 신호선 고장 진단 방법에 있어서, (a) 전원이 인가된 초기 상태에서 센서 신호를 반전 센서 신호로 전환하는 단계; (b) 전원이 정상 상태에 도달하면 센서 신호를 정상 센서 신호로 전환하는 단계; 및 (c) 상기 반전 센서 신호와 상기 정상 센서 신호 간 위상 변동을 확인하여, 상기 신호선의 고장 여부를 진단하는 단계 를 포함하는 구동모터 신호선 고장 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는 신호비교기를 통해 반전 출력 조건을 만족하면, 신호전환부를 통해 센서 신호를 반전 센서 신호로 전환하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 신호비교기 입력단에 연결된 커패시터와 저항에 의해 상기 커패시터의 충전 시간을 결정하고, 상기 충전 시간 동안에는 상기 신호비교기는 반전 출력 조건을 만족하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는 신호비교기를 통해 정상 출력 조건을 만족하면, 신호전환부를 통해 센서 신호를 정상 센서 신호로 전환하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 신호비교기 입력단에 연결된 커패시터와 저항에 의해 상기 커패시터의 충전 시간 이후 전원이 정상 상태에 도달하면, 상기 신호비교기는 정상 출력 조건을 만족하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계는 제어부를 이용하여 반전 센서 신호와 정상 센서 신호 간 위상 변동을 확인하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 반전 센서 신호는 ABI 센서의 A, B 및 I 신호를 반전시켜 출력하는 것이며, 상기 정상 센서 신호는 전원이 정상 상태에 도달했을 때 반전없이 ABI 센서의 A, B 및 I 신호를 출력하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전원 인가 초기 상태에서 설정된 타이머를 통해 반전 센서 신호 출력 지속 시간을 결정하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 방법.
  9. 제8항에 있어서, (c) 단계는 상기 반전 센서 신호 출력 지속 시간을 경과한 후에 상기 반전 센서 신호와 상기 정상 센서 신호 간 위상 변동을 확인하고, 상기 반전 센서 신호 출력 지속 시간이 초과되면 고장으로 판단하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 방법.
  10. 제1항에 있어서, (c) 단계는 상기 반전 센서 신호와 상기 정상 센서 신호 간 위상 변동이 없으면 고장으로 판정하고 이를 시스템에 경고하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 방법.
  11. 전원이 인가된 초기 상태에서는 반전 출력 조건을 만족하고, 전원이 정상 상태에 도달하면 정상 출력 조건을 만족하는 신호비교기; 상기 신호비교기의 출력 조건에 따라 센서 신호를 반전 센서 신호 또는 센서 신호를 정상 센서 신호로 전환하는 신호전환부; 및 상기 신호전환부에서 출력된 반전 센서 신호와 정상 센서 신호를 모니터링하고, 이들 간의 위상 변동을 확인하여 신호선의 고장 여부를 진단하는 제어부 를 포함하는 구동모터 신호선 고장 진단 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 신호비교기는 입력단에 커패시터와 저항이 연결되며, 상기 커패시터의 충전 시간이 결정되고, 상기 충전 시간 동안에는 반전 출력 조건을 만족하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 신호비교기는 상기 커패시터의 충전 시간이 경과하고 전원이 정상 상태에 도달하면 정상 출력 조건을 만족하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제어부는 상기 반전 센서 신호와 상기 정상 센서 신호 간의 위상 변동을 확인하고, 상기 위상 변동이 없으면 고장으로 판정하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 반전 센서 신호는 ABI 센서의 A, B 및 I 신호를 반전시켜 출력하는 것이며, 상기 정산 센서 신호는 전원이 정상 상태에 도달했을 때 반전없이 ABI 센서의 A, B 및 I 신호를 출력하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 전원 인가 초기 상태에서 설정된 타이머를 통해 상기 반전 센서 신호의 출력 지속 시간이 결정되는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제어부는 상기 반전 센서 신호의 출력 지속 시간을 경과한 후에 상기 반전 센서 신호와 상기 정상 센서 신호 간 위상 변동을 확인하고, 상기 반전 센서 신호의 출력 지속 시간이 초과되면 고장으로 판정하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 장치.
  18. 제11항에 있어서, 상기 제어부는 상기 반전 센서 신호와 상기 정상 센서 신호 간 위상 변동을 모니터링하여, 상기 위상 변동이 없으면 시스템에 경고 신호를 출력하는 것 인 구동모터 신호선 고장 진단 장치.

Description

구동모터 신호선 고장 진단 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR DIAGNOSING FAULTS IN DRIVE MOTOR SIGNAL LINES AND METHOD USING THEREOF} 본 발명은 구동모터 신호선 고장 진단 장치 및 이를 이용한 구동모터 신호선 고장 진단 방법에 관한 것이다. 전기 모터의 동작을 제어하고, 구동 위치를 파악하기 위해 센서가 사용된다. 그러나, 센서 신호선이 단선되거나 단락되는 경우, 모터의 정상적인 동작에 영향을 줄 수 있으며, 이는 구동 시스템의 안전 및 성능에 문제를 일으킬 수 있다. 기존에는 모터의 구동 시에만 전압과 전류를 계측하여, 센서 신호선을 진단할 수 있었다. 따라서 모터가 구동되지 않는 상황에서는 센서 신호선의 상태를 진단할 수 없었다. 이로 인해 모터가 정지된 상황이나, 모터의 구동이 불가능한 상황에서는 센서 신호선의 상태를 빠르게 파악할 수가 없어, 시스템의 안정성에 문제가 발생할 수 있다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구동모터 신호선 고장 진단 방법을 도시한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동모터 신호선 고장 진단 장치에 대한 모식도를 도시한다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 구동모터 신호선 고장 진단 방법에서, 반전 센서 신호와 정상 센서 신호 간 위상 변동을 비교하여 고장 진단 과정을 도시한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구동모터 신호선 고장 진단 장치에서, 전원 인가 시 커패시터 충전 및 반전 출력 조건을 만족하고, 전원 정상 상태에서 정상 출력 조건을 만족하는 신호비교기의 동작 과정을 도시한다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 구동모터 신호선 고장 진단 방법을 구체적으로 도시한다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 구동모터 신호선 고장 진단 방법에서, 구동모터의 ABI 신호의 초기값과 그 상태를 도시한다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 구동모터 신호선 고장 진단 장치(a)와 종래 기술(b)을 도시한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 시스템을 나타낸 블록도이다. 본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구동모터 신호선 고장 진단 방법을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구동모터 신호선 고장 진단 장치에 대한 모식도를 도시한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 구동모터 신호선 고장 진단 방법은, 구동모터 신호선 고장 진단 방법에 있어서, 전원이 인가된 초기 상태에서 센서 신호를 반전 센서 신호로 전환하는 단계(S710)와, 전원이 정상 상태에 도달하면 센서 신호를 정상 센서 신호로 전환하는 단계(S720) 및 상기 반전 센서 신호와 상기 정상 센서 신호 간 위상 변동을 확인하여, 상기 신호선의 고장 여부를 진단하는 단계(S730)을 포함한다. 전원이 인가된 초기 상태에서 센서 신호를 반전 센서 신호로 전환하는 단계 먼저 전원이 인가된 초기 상태에서 센서 신호를 반전 센서 신호로 전환한다(S710). 이는 구동모터에 전원이 처음 인가되는 시점에 수행되는 것으로, 전원 인가 시 센서 신호를 의도적으로 반전하여 출력함으로써, 모터가 구동되지 않아도 신호선 상태를 진단할 수 있다. 본 발명에서의 센서는 구동모터의 동작 상태를 감지하는 것으로, ABI 센서가 사용될 수 있다. 상기 ABI 센서는 구동모터의 위치, 회전 방향, 회전 속도와 같은 모터의 동작 상태를 감지하는 센서이다. A, B, I 세가지의 출력 신호를 생성하여 제어부로 전달하는 역할을 한다. 이러한 ABI 센서에서 A와 B 신호는 구동모터의 위치와 회전방향을 나타내는 신호로, 90도의 위상 차이를 가지며 펄스 형태로 발생한다. 한바퀴 회전할 때 A와 B는 각각 일정한 펄스를 생성하고, 이들의 위상 차이로 회전 방향을 알 수 있다. 그리고 I 신호는 모터의 한 바퀴 회전당 한번 발생하는 인덱스 펄스로, 모터의 절대 위치를 알려주는 기준점 역할을 하는 것으로, I 신호는 A와 B 신호와 함께 모터의 정확한 위치를 파악하는데 사용된다. 본 발명의 실시예에 따라 A, B, I 센서 신호는 전원이 인가된 초기 상태에서 후술할 신호비교기와 커패시터의 충전 상태에 따라 상기 센서 신호가 반전되어 반전 센서 신호 A’, B’, I’로 출력된다. 예를 들어, A=0, B=1, I=0이라면, 반전 상태에서는 A’=1, B’=0, I’=1로 출력된다. 이때 반전 센서 신호를 통해 초기 상태에서 센서 신호의 이상 여부를 확인할 준비가 된다. 센서 신호를 반전 센서 신호로 전환하기 위한 신호비교기는 커패시터의 충전 상태에 따라 동작하게 된다. 초기 전원 인가 시에는 커패시터가 완전히 충족되지 않았으므로, 신호비교기의 출력이 반전 출력 조건을 만족하도록 설정되어 있다. 이로 인해 센서 신호가 반전된 상태로 출력되는 것이다. 전원이 정상 상태에 도달하면 센서 신호를 정상 센서 신호로 전환하는 단계 전원이 정상 상태에 도달하면 센서 신호를 정상 센서 신호로 전환한다(S720). 이는 전원이 인가된 후 일정 시간이 지나 전원 공급이 안정화되고 정상 상태에 도달했을 때 수행되는 것으로, 커패시터의 충전이 완료되고 신호비교기가 정상 출력 조건을 만족하면 센서 신호는 다시 정상 상태로 전환된다 앞서 반전 센서 신호(A’, B’, I’)가 정상 센서 신호(A, B, I)로 전환되며, 정상 센서 신호는 반전없이 원래의 센서 상태를 나타내며, 모터의 현재 위치와 회전 상태를 반영하게 된다. 예컨대, 충전이 완료되어 정상 상태로 전환되면, A’=1, B’=0, I’=1 이 다시 A=0, B=1, I=0으로 변환된다. 이는 모터 구동에 필요한 정확한 위치 및 회전 정보로 전환되는 과정에 해당된다. 커패시터의 충전이 완료되면 신호비교기 입력단의 V-와 V+의 비교 결과에 따라 신호비교기의 출력이 정상 상태(정상 출력 조건)로 전환되며, 센서 신호가 정상적으로 출력된다. 이러한 전환을 통해 센서 신호의 반전 및 정상 상태를 구분하여 고장진단을 수행할 수 있게 된다. 반전 센서 신호와 정상 센서 신호 간 위상 변동을 확인하여, 신호선의 고장 여부를 진단하는 단계 상기 반전 센서 신호와 상기 정상 센서 신호 간 위상 변동을 확인하여, 상기 신호선의 고장 여부를 진단한다(S730). 제어부(MCU)는 반전 상태의 센서 신호와 정상 상태의 센서 신호 간 위상 변동을 비교하는데, 위상 변동이 정상적으로 일어났는지, 그리고 그 변동이 예상된 패턴에 맞는지를 확인하여 고장 여부를 판단한다. 예를 들어, 만약 반전 구간에서 A’, B’, I’ 신호와 비반전 구간에서의 A, B, I 신호 간에 위상 변동이 일어나면 정상으로 판정한다. 그러나 반전 구간에서 반전이 제대로 되지 않았거나, 비반전 구간으로 전환 시 위상 변동이 없을 경우에는 신호선의 단선 또는 단락과 같은 고장으로 판단하게 된다. 여기서, 위상 변동이 예상대로 발생하지 않거나, 비정상적일 경우 제어부는 이를 고장으로 판정하고, 시스템에 경고 신호 등을 출력할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전원이 인가된 초기 상태에서 센서 신호를 반전 센서 신호로 전환하는 S710 단계는, 신호비교기를 통해 반전 출력 조건을 만족하면 신호전환부를 통해 센서 신호를 반전 센서 신호로 전환하게 된다 본 발명의 실시예에 따른 신호비교기는 센서 신호의 상태를 판단하는 것으로, 전원 인가 시 초기 상태에서 반전 출력 조건이 만족되는지 확인한다. 신호비교기는 커패시터와 저항을 통해 설정된 전압의 차이를 이용하여 반전 출력 조건을 결정하게 되며, 공급 전원 인가 후 커패시터가 충전되기 시작하면 신호비교기의 두 입력단(V+, V-) 간의 전압 차이에 따라 출력이 달라지게 된다. 공급 전원이 인가되면 커패시터의 충전이 시작되어 시간이 지남에 따라 V-의 전압이 상승하게 되고, 초기에는 커패시터의 전압이 낮으므로 V-가 V+ 보다 낮은 상태를 유지하게 된다. 이러한 상태에서는 신호비교기의 출력이 반전 출력 조건을 만족하며, 이 조건은 신호비교기(OP Amp)에서의 Vout이 1로 설정되어 센서 신호가 반전 상태로 전환되게 된다. 신호전환부는 신호비교기의 출력 상태에 따라 센서 신호의 전환이 이루어지도록 하는 것으로, 신호비교기가 반전 출력 조건을 만족하는 경우, 신호전환부는 센서 신호를 반전 센서 신호로 전환한다. 예를 들어, 구동모터에 전원이 인가되어 센서 신호의 초기 상태가 A = 0, B = 1, I = 0이라고 가정하면, 공급 전원 인가 초기 상태에서 커패시터는 충전 중이기 때문에 V- 전압이 낮아 신호비교기의 출력이 반전 출력 조건을 만족하게 된다. 이로 인해 신호전환부는 센서 신호를 반전시켜 A' = 1, B' = 0, I' = 1로 출력하게 된다. 이 반전 상태가 일정 시간 동안 유지되며, 이후 커패시터가 완전히 충전되면 신호비교기는 정상 출력 조건을 만족하게 되어 센서 신호는 다시 정상 상태로 전환된다. 반전 상태에서의 센서 신호와 정상 상태에서의 센서 신호를 비교하여 위상 변동이 제대로 일어났는지를 확인하게 된다. 만약 반전 구간과 정상 구간에서 예상된 위상 변동이 일어나지 않으며, 이는 신호선의 고장(단선 또는 단락 등)으로 판단하고, 시스템은 경고를 출력하게 된다. 본