KR100234808B1

KR100234808B1 - 전동 지게차의 과전류 제어방법

Info

Publication number: KR100234808B1
Application number: KR1019970077831A
Authority: KR
Inventors: 박재순
Original assignee: 추호석; 대우중공업주식회사
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 1999-12-15
Also published as: KR19990057759A

Abstract

주행모터의 과전류를 효과적으로 제어하기 위한 전동 지게차의 과전류 제어방법에 관한 것으로서,주행모터에 흐를수 있는 최대 전류에 상응한 기준 전압값을 설정하여 제어부내의 일정 메모리에 기저장한후, 액세레이터 페달에 따라 주행되는 주행모터에 흐르는 전류에 상응한 전압값을 일정 횟수 검출하여 적산하고, 그 적산된 전압값의 평균값과 기준 전압값을 비교하여 그에 따라 과전류를 판별하고, PWM 신호의 온 타임시간의 조정에 따라 온 듀티율을 일정값 감소시켜 과전류를 제어하므로, 제어부에서 주행모터에 흐르는 전류값이 과전류인지를 직접판별하고 그에 따라 PWM 펄스신호의 온-듀티율을 변화시켜 주행모터에 흐르는 전류를 제어하므로, 별도의 하드웨어 구성없이 일정 프로그램에 의해 주행모터의 과전류를 제어할 수 있다.

Description

전동 지게차의 과전류 제어방법

본 발명은 전동 지게차에 관한 것으로서, 특히 주행모터에 흐르는 과전류를 효율적으로 제어하기 위한 전동 지게차의 과전류 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 산업용 차량에서의 지게차는 비교적 고중량의 하물을 들어올리고 내리거나 이것을 제한된 구역내에서 소망하는 위치로 운반하기 위한 용도로서 널리 사용되고 있다, 이러한 지게차는 그 동력원을 무엇으로 하느냐에 따라 엔진 지게차와 전동 지게차로 구분된다.

엔진 지게차는 주로 아웃도어 영역에서 사용되고, 전동 지게차는 매연이나 소음의 발생이 적기 때문에 인도어 영역에서 흔히 사용된다. 또한 기게차는 마스트 조립체가 차체에 고정되어 있는 표준형 지게차와, 마스트 조립체가 리치레그를 따라 차체에 대하여 전후로 움직이도록 즉, 리치동작을 수행하도록 구성된 리치타입 지게차로 분류된다.

표준형 지게차는 일반적으로 엔진을 탑재하고 있으며 리치타입 지게차는 전기모터와 이것에 전력을 공급하는 배터리를 탑재한 이른바 전동 리치타입의 경우가 많다.

도 1은 종래 기술에 따른 전동 지게차의 주행동작을 위한 구성 블록도로서, 액세레이터(도시되지 않음) 등의 동작에 따른 주행모터(10)의 동작신호를 발생하는 동작명령 발생부(20)와, 동작명령 발생부(20)에서 출력되는 동작신호에 따라 PWM 펄스신호를 발생하는 제어부(30)와, 주행모터(10)에 흐르는 전류를 검출하여 그에 따른 전압값으로 출력하는 전류 검출부(40)와, 전류 검출부(40)에서 출력되는 전압값이 기설정한 기준값 이상이면 제어부(30)에서 출력되는 PWM 펄스신호의 온/오프 동작을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 과전류 제어부(50)와, 제어부(30)의 PWM신호를 과전류 제어부(50)의 제어신호에 따라 제어하여 주행모터(10)를 구동시키는 모터 구동부(60)와, 주행모터(10)에 동작전원을 공급하는 전원 공급부(70)로 구성된다.

여기서, 과전류 제어부(50)는 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하면, 전류 검출부(40)에서 검출된 신호를 일정값 증폭하는 증폭기(51)와, 증폭된 전류 검출신호를 비반전 단자(+)에, 기준값을 반전 단자(-)에 인가받아 이 두신호를 비교하는 제 1 비교기(52)와, 제 1 비교기(52)의 출력신호를 입력받아 그 신호의 반전신호를 출력하는 래치(53)와, 래치(53)에서 출력되는 신호를 반전 단자에, 기준값을 비반전 단자에 인가받아 이 두 신호를 비교하는 제 2 비교기(54)로 이루어진다.

또한, 모터 구동부(60)는 과전류 제어부(50)의 제어신호와 제어부(30)에서 출력되는 PWM 펄스신호를 반전 논리합하는 NOR 게이트로 이루어진다.

이와같이 구성되는 종래 기술에 따른 전동 지게차의 주행 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 운전자가 전동 지게차의 시동을 걸게 되면, 전원 공급부(70)는 각부에 전원을 공급하게 되고, 운전자가 주행을 위해 액세레이터 페달을 밟게 된다.

이렇게 액세레이터 페달을 밟게되면 그 밟는 정도에 상응하는 신호가 동작명령 발생부(20)에서 출력되고, 제어부(30)는 동작명령 발생부(20)에서 출력되는 신호에 따라 일정주기를 갖는 PWM 펄스신호를 출력한다.

그리고, 모터 구동부(60)는 제어부(30)의 PWM 펄스신호를 주행모터(10)에 공급하고 그에 따라 주행모터(10)가 구동되어 전동 지게차는 주행을 하게되는 것이다.

한편, 전류 검출부(40)는 주행모터(10)의 동작시 전류를 계속적으로 검출하여 그에 상응한 전압값을 출력하고, 과전류 제어부(50)는 전류 검출부(40)에서 검출된 전압값이 일정 기준값 이상이면 주행모터(10)를 구동시키기 위한 PWM 펄스신호의 온 타임 시간을 조절하는 제어신호를 출력한다.

즉, 과전류 제어부(50)의 증폭기(51)는 전류 검출부(40)에서 검출된 전류에 비례한 전압값을 일정레벨 증폭하고, 제 1 비교기(52)는 그 증폭된 전압과 가변저항(VR1)의 저항값 조절에 따라 설정된 기준신호를 비교하여 그에 따른 비교신호를 출력하는데, 주행모터(10)에 과전류가 흐르면 증폭된 전압값이 기준신호 보다 크므로 제 1 비교기(52)는 '1'을 출력한다.

그리고, 래치(53)는 입력되는 신호의 반전신호를 출력하는데 제 1 비교기(52)에서 공급되는 '1'의 반전신호인 '0'을 출력한다.

제 2 비교기(54)는 제 1 및 제 2 저항(R1,R2)에 의해 설정된 기준전압과 래치(53)에서 출력되는 신호를 비교하여 래치(53)에서 출력되는 신호가 '0'이므로, 제 2 비교기(54)는 '1'을 출력한다.

그러므로, 전류 검출부(40)에서 검출한 전류가 과전류이면 그에 따라 과전류 제어부(50)에서 '1'을 출력하므로 모터 구동부(60)의 노어 게이트는 제어부(30)에서 출력되는 PWM 펄스신호의 온 타임상태를 오프로 전환하게 한다.

이와같은 과전류 제어부(50)의 제어동작에 의해 주행모터(10)에 과전류가 흐르게 되면 제어부(30)에서 출력되는 PWM 펄스신호의 온상태에서 주행모터(10)의 전류가 증가하므로 이 시간 영역에서 펄스신호의 온상태를 오프상태로 전환하여 주행모터(10)의 전류를 감소시키게 된다.

이때, 과전류 제어부(50)에 의해 PWM 펄스신호가 전환된 오프 상태 동안에 주행모터(10)의 전류값이 기준 전류값 이하가 되더라도 PWM 펄스신호가 다시 온(ON)이 되는 라이징(Rising) 시점이 되어야 주행모터(10)에 전류가 흐르게 되어 주행모터(10)가 구동된다.

종래 기술에 따른 전동 지게차는 주행모터에 흐르는 전류를 검출하여 그에 상응한 전압값과 기설정된 기준 전압값을 비교하여 과전류를 판단하면 과전류 제어부에서 과전류를 제어하기 위한 제어신호를 출력하여 제어부에서 출력되는 PWM 펄스의 온/오프 상태를 조정하므로 과전류를 제어하는데, 이와같이 PWM 펄스의 온/오프 상태를 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 과전류 제어부는 증폭기, 제 1 및 제 2 비교기 및 래치 등의 하드웨어적으로 회로를 구성해야 하므로 번거로울 뿐만 아니라 가격이 고가인 문제점이 있다.

또한, 지게차의 기종에 따라 기준값이 달라 가변저항 등에 의해 기준값을 설정하므로 기준값 설정이 어렵고 설정시간이 많이 소요되는 문제점도 있다.

또한, 과전류 제어시 PWM 펄스신호의 온 타임시간을 조절하여 제어하므로, 과전류가 제어되더라도 PWM 펄스신호의 라이징 타임시 까지 기다려 다시 펄스신호의 온상태로 전환하므로, 정확한 과전류 제어가 어려운 문제점도 있다.

따라서, 본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 주행모터의 전류값에 따른 과전류 제어를 일정 프로그램에 의해 제어부에서 직접 제어하기 위한 전동 지게차의 과전류 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전동 지게차의 주행동작을 위한 구성 블록도,

도 2는 도 1 과전류 제어부의 상세 회로도,

도 3은 본 발명에 따른 전동 지게차의 모터 과전류 제어장치를 나타낸 구성 블록도,

도 4는 본 발명에 따른 전동 지게차의 모터 과전류 제어를 수행하기 위한 플로우 챠트이다.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

100 : 주행모터 101 : 동작명령 발생부

102 : 전류 검출부 103 : 제어부

104 : 전원 공급부

본 발명에 따른 전동 지게차의 과전류 제어방법은 PWM 신호에 의해 구동 제어되는 전동 지게차의 주행모터 제어방법에 있어서, 주행모터의 최대 전류값을 설정하는 단계와, 운전자에 의한 동작명령에 따른 PWM 신호에 의해 주행모터를 구동시키는 단계와, 구동되는 주행모터의 전류값을 검출하는 단계와, 기설정된 최대 전류값과 검출된 전류값의 비교에 의해 주행모터의 과전류를 판단하는 단계와, 과전류 판단에 따라 주행모터의 PWM 신호의 온-듀티율을 조절하여 과전류를 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.

이하, 본 발명에 따른 전동 지게차의 모터 과전류 제어방법의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 전동 지게차의 과전류 제어장치를 나타낸 구성 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전동 지게차의 과전류 제어를 수행하기 위한 플로우 챠트이다.

도 3을 참조하여 그 구성을 설명하면, 액세레이터 페달(도시되지 않음) 등의 동작에 따른 주행모터(100)의 동작신호를 발생하는 동작명령 발생부(101)와, 주행모터(100)에 흐르는 전류를 검출하여 그에 따른 전압값을 출력하는 전류 검출부(102)와, 동작명령 발생부(101)를 통해 입력되는 신호 및 전류 검출부(102)에서 출력되는 전압값을 입력받아 그에 따른 PWM 펄스신호를 출력하여 주행모터(100)를 구동시키는 제어부(103)와, 주행모터(100)에 동작전원을 공급하는 전원 공급부(104)로 구성된다.

여기서, 전류 검출부(102)는 전류 변환기(Current Transducer)로 이루어져 주행모터(100)에 흐르는 전류값을 검출하여 그에 상응한 전압값으로 출력한다.

이와같이 구성되는 본 발명에 따른 전동 지게차의 과전류 제어장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 운전자가 전동 지게차의 시동을 걸게 되면, 전원 공급부(104)는 주행모터(100)에 동작전원을 공급하고, 운전자가 주행을 위해 액세레이터 페달을 밟게 되는데 그에 따른 신호가 동작명령 발생부(101)에서 출력된다.

제어부(103)는 동작명령 발생부(101)에서 출력되는 신호 즉, 액세레이터 페달의 변위에 상응하도록 주행모터(100)를 구동하기 위한 일정의 주기를 갖는 PWM 펄스신호를 출력하여 주행모터(100)를 구동시킨다.

이때, 제어부(103)는 액세레이터 페달의 변위에 따른 PWM 신호의 온 듀티율이 설정되어 내부의 일정 메모리에 기저장되어 있다.

이렇게 주행모터(100)가 구동되는 동안 전류 검출부(102)는 주행모터(100)에 흐르는 전류에 상응한 전압값을 출력하여 제어부(103)에 인가하면, 제어부(103)는 검출된 전류에 따른 전압과 기 설정된 기준전압을 비교한다.

즉, 검출된 전류에 따른 전압값이 기 설정된 기준전압보다 크면 과전류가 주행모터(100)에 흐르는 것으로 판단하여 PWM 펄스신호의 온타임 시간을 일정값 만큼 감소시켜 PWM 신호의 듀티율을 감소키므로 과전류를 제어하게 된다.

여기서, 기준 전압값은 주행모터(100)에 흐를수 있는 최대전류에 상응한 전압값으로서, 전동 지게차의 기종에 따라 각각 다르게 설정된다.

이와같이 구성되어 동작되는 본 발명에 따른 전동 지게차의 과전류 제어를 도 4의 플로우 챠트를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 운전자의 액세레이터 페달을 밟는 정도 즉, 액세레이터 페달의 변위에 따라 PWM 온타임 시간이 변화되는 PWM신호의 온-듀티율을 설정하여 제어부(103) 내의 일정 메모리에 기저장한다(S100).

그리고, 주행모터(100)의 구동에 따라 흐르는 최대 전류값에 비례한 기준 전압값(Vref)을 전동 지게차의 기종에 따라 설정한다(S101).

이어, 운전자가 전동 지게차를 구동하기 위해 시동을 걸면 전원 공급부(104)에서 주행모터(100)에 전원을 온시키고(S102), 운전자가 액세레이터 페달 등을 밟는 동작에 따른 주행명령이 입력되면(S103), 이때의 액세레이터 페달의 변위를 검출한다(S104).

위의 단계(S104)에서 검출된 액세레이터 페달의 변위에 상응하도록 기설정된 PWM 온 듀티율중에서 선택하여 그 PWM 신호의 온 듀티율까기 선형적으로 증가시켜 주행모터(100)를 구동제어한다(S105).

여기서, 검출된 액세레이터 페달의 변위에 해당하는 PWM 온 듀티율까지 선형적으로 증가시킨다는 의미는 주행모터(100)의 정지상태 등에서 갑자기 액세레이터 페달의 변위가 최대변위로 변화하더라도 최대 PWM 온 듀티율로 주행모터(100)를 구동하는 것이 아니라 최대 PWM 온 듀티율까지 서서히 증가시킨다는 것이다.

그리고, 주행모터(100)가 구동 제어되는 동안 전류 검출부(102)는 계속적으로 주행모터(100)에 흐르는 전류를 검출하여 그에 따른 전압을 출력하고(S106), 제어부(103)는 그 전압을 적산한다(S107).

이렇게 검출되는 전압값을 적산하는 횟수가 일정횟수(N) 이상이면(S108) 적산된 전압값을 일정횟수(N)로 나누어 평균값(Vx)을 연산한다(S109).

위의 단계(S109)에서 연산된 평균값(Vx)과 기 설정한 기준 전압값(Vref)을 비교하여(S110) 주행모터(100)의 과전류를 제어하게 된다.

즉, 평균값(Vref)이 기준 전압값(Vx) 보다 크면 주행모터(100)에 과전류가 흐르는 것으로 판단하여 주행모터(100)의 구동을 제어하는 PWM 신호의 온 듀티율을 일정값(Z) 만큼 감소시켜 주행모터(100)의 전류를 감소시킨다(S111).

여기서, PWM 신호의 온 듀티율을 감소시키는 일정값(Z)은 기준전압와 검출된 전류에 따른 전압값의 편차에 따라 설정된다.

한편, 평균값(Vref)이 기준 전압값(Vx) 보다 작으면 주행모터(100)의 구동을 제어하는 현재의 PWM 온 듀티율을 유지하거나 일정값(Z) 만큼 증가시킨다(S112).

이와같은 과정을 반복적으로 수행하여 전동 지게차의 구동시 주행모터에 흐르는 과전류를 제어하게 된다.

그러므로, 본 발명에 따른 전동 지게차의 과전류 제어방법은 주행모터에 흐를수 있는 최대 전류에 상응한 기준 전압값을 설정하여 제어부내의 일정 메모리에 기저장한후, 액세레이터 페달에 따라 주행되는 주행모터에 흐르는 전류에 상응한 전압값을 일정 횟수 검출하여 적산하고, 그 적산된 전압값의 평균값과 기준 전압값을 비교하여 그에 따라 과전류를 판별하고 PWM 신호의 온 타임시간의 조정에 따라 온 듀티율을 일정값 감소시키므로 과전류를 제어하게 된다.

본 발명에 따른 전동 지게차의 과전류 제어방법은 주행모터에 흐를수 있는 최대 전류에 상응한 기준 전압값을 설정하여 제어부내의 일정 메모리에 기저장한후, 액세레이터 페달에 따라 주행되는 주행모터에 흐르는 전류에 상응한 전압값을 일정 횟수 검출하여 적산하고, 그 적산된 전압값의 평균값과 기준 전압값을 비교하여 그에 따라 과전류를 판별하고 PWM 신호의 온 타임시간의 조정에 따라 온 듀티율을 일정값 감소시키므로 과전류를 제어하게 된다.

따라서, 본 발명은 제어부내에 주행모터의 기준 전류값을 기 설정하여 전류 변환기를 통해 검출한 전류값과 비교하여 제어부에서 직접적으로 PWM 펄스신호의 온-듀티율을 변화시켜 주행모터에 흐르는 전류를 제어하므로, 별도의 하드웨어 구성없이 주행모터의 과전류를 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims

PWM 신호에 의해 구동 제어되는 전동 지게차의 주행모터 제어방법에 있어서,

상기 주행모터의 최대 전류값을 설정하는 단계;

운전자에 의한 동작명령에 따른 상기 PWM 신호에 의해 상기 주행모터를 구동시키는 단계;

상기 구동되는 주행모터의 전류값을 검출하는 단계;

상기 기설정된 최대 전류값과 상기 검출된 전류값의 비교에 의해 상기 주행모터의 과전류를 판단하는 단계;

상기 과전류 판단에 따라 상기 주행모터의 PWM 신호의 온-듀티율을 조절하여 과전류를 제어하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 전동 지게차의 과전류 제어방법.
제 1 항에 있어서, 상기 과전류를 판단하는 단계는 상기 검출되는 전류값을 일정횟수 적산하는 단계와, 상기 적산된 전류값의 평균값을 연산하는 단계와, 상기 연산된 평균값과 상기 기설정된 최대전류값의 비교에 따라 과전류를 판단하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 전동 지게차의 과전류 제어방법.
제 1 항에 있어서, 상기 과전류 제어단계는 상기 최대 전류값 보다 검출된 전류값이 크면 상기 PWM 신호의 온-듀티율을 일정값 만큼 감소시키는 단계와, 상기 최대 전류값 보다 검출된 전류값이 작으면 상기 PWM 신호의 온-듀티율을 일정값 증가 또는 유지하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 전동 지게차의 과전류 제어방법.