KR101398152B1 - 가역 전기 모터 보호 방법, 가역 전기 모터 및 와이핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2개의 각도상의 종단 위치 사이에서 자신에 대하여 축 주위로 회전가능한 회전자를 포함하는 가역 전기 모터 보호 방법에 관한 것으로, 회전자의 축 주위로의 회전은 각각의 각도상의 종단 위치가 접근함에 따라 감속 단계를 수행한다. 본 발명은 보호 방법이 감속 단계에 특징적인 값이 결정되는 단계, 특성치가 소정의 임계치와 비교되는 단계, 이 특성치가 임계치로부터 많이 벗어날 때 저감 작동 모드가 적용되는 단계를 포함한다는 것에 그 특징이 있다.

Description

가역 전기 모터 보호 방법, 가역 전기 모터 및 와이핑 장치{METHOD OF PROTECTING A REVERSIBLE ELECTRIC MOTOR, REVERSIBLE ELECTRIC MOTOR AND WIPING DEVICE}

본 발명은 과열의 경우에 가역 전기 모터의 무결성을 보호하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명은 자동차용 와이핑 장치 분야의 적용에 특히 유리하지만 이제 한정되는 것은 아니다.

가역 전기 모터가 열을 발생시킨다는 것은 알려진 사실이다. 또한, 과열은 이러한 유형의 모터의 성능을 당연히 저하시키는 경향이 있고, 심지어 결국엔 회복할 수 없는 고장을 초래할 수 있는 오작동(malfunction)을 일으킬 수 있다는 것도 알려진 사실이다.

그러나 아직까지는, 산업상, 자명한 수익성의 이유 때문에, 가역 전기 모터는 일반적으로 단지 의도된 애플리케이션에 충분한 동력으로 설계된다. 이것은 모터가 모터의 무결성이 더 이상 보증되지 않는 임계 온도까지 가열되는 것을 방지하도록 하기 위하여, 과도한 변형(strain)을 결코 용인하여서는 안된다는 것을 의미한다.

가역 전기 모터의 작동 온도를 제어하기 위한 현재 꽤 널리 알려진 방법은 가능한 가열의 결과를 지속적으로 탐지하는 단계와, 적용가능할 시, 이 모터에 더 적은 전력을 요구하는 저감 작동 모드(degraded operating mode)를 적용하는 단계로 구성된다.

윈드스크린-와이퍼 시스템의 특정 분야에서, 감시되는 파라미터는 일반적으로 가역 전기 모터와 연동되는 블레이드 암 또는 암들의 스위핑(sweeping) 시간이다. 이러한 유형의 지속기간은 모터의 온도가 주어진 임계치를 초과할 때 증가하는 경향이 있다는 것이 실제로 알려져 있는데, 이 임계치는 모터 고유의 전기기계적 구조에 의존한다. 스위핑 시간의 변화를 측정함으로써, 직접적으로 가역 전기 모터의 과열을 탐지하는 것이 가능하게 된다.

그러나, 이러한 유형의 탐지 기술은 모든 과열 현상, 특히 가장 까다로운 과열 현상의 탐지가 가능할 정도로 정확하지는 않다는 단점이 있다. 실제로, 일정한 스위핑 시간이 반드시 상응하는 이동이 일정한 속도로 발생한다는 것을 의미하지는 않는다. 이것은 가역 전기 모터의 무결성을 손상시킬 수 있는 가열 피크(peak)로 인해 까다로운 속도 변동이 이러한 상대적으로 긴 시간 주기 전체에 걸쳐 매우 자주 발생할 수 있음을 의미한다.

더욱이, 본 발명의 목적에 의해 해결되는 기술적 문제는 2개의 각도상의 종단 위치(angular end possition) 사이에서 자신에 대하여 축 주위로 회전가능한 회전자(armature)를 포함하는 가역 전기 모터를 보호하기 위한 방법을 제공하는데, 각각의 각도상의 종단 위치가 접근함에 따라, 회전자의 축 주위의 회전은 감속 단계를 수행하며, 이 보호 방법은 특히 실질적으로 개선된 효율을 제공하고 구현을 간단히 하게 함으로써 종래 기술의 문제점을 극복할 수 있다.

본 발명에 따른, 현재의 기술적 문제에 대한 해결책은:

- 감속 단계의 특성치를 결정하는 단계,

- 이 특성치를 소정의 임계치와 비교하는 단계,

- 특성치가 임계치로부터 많이 벗어나는 경우 저감 작동 모드를 적용하는 단계로 구성된다.

이러한 점에서, 측정되는 특성치는, 명확하지는 않지만, 감속 단계 종단에서의 회전자의 평균 회전 속도, 또는 감속 단계 종단에서의 회전자의 순간 회전 속도일 수 있다고 설명될 수 있다.

그럼에도 불구하고, 본 발명의 보호 방법은 여러 가역 전기 모터들이 전기적으로 연결되었는가에 상관없이, 완벽히 이들을 동시에 조작할 수 있는 것으로 이해된다.

이와 같이 특정된 본 발명은 제한 적이나, 매우 명백한, 회전자의 교번 회전 사이클의 부분, 즉 감속 단계에 관한 장점을 갖는다. 실제로, 이러한 단계의 특성치에서의 어떠한 변화는, 의심할 여지 없이, 모터 작동 온도의 과도한 증가의 징후이다.

본 발명의 보호 방법의 또 다른 중요한 장점은, 순수하게 전자 시스템에서 구현하는 것이 여전히 상대적으로 용이함과 아울러, 가역 전기 모터의 제어 프로그램에서 소프트웨어로 구현하는 것이 특히 용이하다는 점이다.

본 발명은 또한 이하의 설명에서 나타나는 특성들에 관련되는데, 이러한 특성은 그 자체만으로 또는 어떤 가능한 기술적인 조합에 따라 고려되어야 한다.

비제한적인 예로 제공되는 본 명세서는 본 발명의 보다 나은 이해 및 본 발명이 어떻게 제조될 수 있는지를 보증하기 위한 것이다. 본 명세서는 첨부된 도면을 참조로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 가역 전기 모터를 제어하는 법칙을 보여주는 도면.

도 2는 저감 작동 모드에 적용가능한 다양한 방법을 보여주는 개략도.

본 발명을 설명하기 위해 선택된 실시예는 자동차 윈드스크린 상에 설치되도록 설계된 와이핑 장치에 관련된다. 이 와이핑 장치에는 일반적으로 가역 전기 모터가 구비되는데, 이 가역 전기 모터는, 교번 회전 스위핑 운동을 따라서, 와이퍼 블레이드가 단부에 결합된 구동 암의 운동을 구동한다.

가역 전기 모터는 일반적으로 회전자의 각도상의 위치에 따라 회전자의 회전 속도를 특정하는 제어 법칙에 의해 제어된다. 제시된 실시예의 경우에, 도 1의 도식에 정확히 도시된 바와 같이, 제어 법칙은 윈드스크린 상의 블레이드 암의 위치에 따라 와이핑 장치의 스위핑 속도를 특정하는 단계를 포함한다. 이를 위하여, 실제로, 윈드스크린에 대한 블레이드 암의 위치는 일반적으로 위치 센서와 같은 전자 수단을 이용하여 정해진다.

이러한 도식적인 표현에서 볼 수 있는 바와 같이, 제어 법칙(1)은 가속 단 계(2), 전속력 단계(3) 및 감속 단계(4)를 포함하는데, 운동은 참조 PP로 표시되는 "주차" 위치, 및 두문자(頭文字) OAF로 지시되는 "반대편의 고정된 정지" 위치 사이에서 고려되는 것으로 이해된다. 참조 5는 회전자의 각도 위치에 따른 회전자 회전의 실제 속도의 경로에 상응하거나, 유사한 방법으로, 윈드스크린을 따라 있는 자신의 각도 위치에 따른 블레이드 암의 실제 스위핑 속도의 경로에 상응한다.

구체적으로, 가역 전기 모터는 2개의 각도상의 단부 위치 사이에서 자신에 대하여 축 주위로 회전가능한 회전자가 구비되는데, 본 경우에 있어서 2개의 각도상의 단부 위치는 주차 위치(PP) 및 반대편의 고정된 정지 위치(OAF)에 대응한다. 각각의 각도상의 단부 위치가 다가올 때, 회전자의 축 주위의 회전이 감속 단계(4)를 수행하도록 조립체는 배치된다. 회전자의 회전 속도는 요구되는 값에 가능한 근사한 값을 얻도록 지속적으로 조정되는데, 이는 윈드스크린에 대한 와이퍼 블레이드의 마찰이 와이핑 장치의 실제 작동 조건에 따라 본질적으로 상기 속도에 영향을 미치려하기 때문이다.

본 발명의 목적에 따라서, 가역 전기 모터의 무결성을 유지할 수 있는 보호 방법을 이행하는 것이 제공된다. 이것은 분명히 가역 전기 모터가 해당 보호 방법을 이행하기 위한 특정한 수단을 갖는 것으로 가정해 볼 수 있다.

그럼에도 불구하고, 보호 방법은:

- 감속 단계의 특성치를 결정하는 단계,

- 이 특성치를 소정의 임계치와 비교하는 단계,

- 특성치가 임계치로부터 많이 벗어날 때 저감 작동 모드를 적용하는 단계로 구성된다.

여러 해결책이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 보호 방법은 먼저:

- 감속 단계 중에 회전자의 평균 회전 속도를 결정하는 단계,

- 이 평균 회전 속도를 소정의 임계치와 비교하는 단계,

- 평균 회전 속도가 임계치보다 낮을 때 저감 작동 모드를 적용하는 단계로 구성될 수 있다.

이것은, 바꿔 말하면, 모터의 가능한 가열을 간접적으로 탐지하기 위하여 측정되는 감속 단계의 특성치가, 이러한 본 발명의 제1 실시예에서는, 감속 단계 중에서의 회전자의 평균 회전 속도로 구성되는 것을 의미한다. 그러나 이것은 또한 불충분한 평균 회전 속도가 탐지되면 저감 작동 모드가 적용된다는 것을 의미한다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 보호 방법은 또한:

- 감속 단계의 종단에서의 회전자의 각도상의 위치를 결정하는 단계,

- 이 각도 위치를 소정의 임계치와 비교하는 단계,

- 각도상의 오프셋이 임계치보다 클 때 저감 작동 모드를 적용하는 단계로 구성될 수 있다.

이것은, 바꿔 말하면, 모터의 가능한 가열을 간접적으로 탐지하기 위하여 측정되는 감속 단계의 특성치가, 이러한 본 발명의 제2 실시예에서는, 종단 위치가 도달되었을 때의 회전자의 각도상의 위치로 구성되는 것을 의미한다. 그러나 이것은 또한 과도한 각도상의 오프셋이 탐지되면 저감 작동 모드가 적용된다는 것을 의 미한다.

본 발명의 제3 실시예에 따르면, 보호 방법은 최종적으로:

- 감속 단계의 종단에서의 회전자의 순간 회전 속도를 결정하는 단계,

- 이 순간 회전 속도를 소정의 임계치와 비교하는 단계,

- 순간 회전 속도가 임계치보다 클 때 저감 작동 모드를 적용하는 단계로 구성될 수 있다.

이것은, 바꿔 말하면, 모터의 가능한 가열을 간접적으로 탐지하기 위하여 측정되는 감속 단계의 특성치가, 이러한 본 발명의 제3 실시예에서는, 감속 속도의 종단에서의 회전자의 순간 회전 속도로 구성되는 것을 의미한다. 그러나 이것은 또한 과도한 순간 회전 속도가 탐지되면 저감 작동 모드가 적용된다는 것을 의미한다.

앞서 설명된 3개의 실시예를 적절히 결합하여 가역 전기 모터의 가능한 가열을 탐지하는 것이 완벽히 가능하다는 것을 주목해야한다.

전술한 바와 같이, 일단 감속 단계의 적어도 하나의 특성치의 변화가 탐지되면, 상응하는 가열이 모터의 무결성을 손상시키는 것을 방지하도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 저감 작동 모드가 적용되는데, 이는 유리하게도 실질적으로 적은 전력을 요구한다. 이러한 경우에서도 역시, 다양한 해결책이 가능하다.

제1 대안의 실시예를 따르면, 저감 작동 모드는 먼저 회전자의 축의 회전 속도를 감소시키는 단계로 구성된다.

본 발명을 설명하기 위한 예로, 와이핑 장치의 경우, 이것은 높은 스위핑 속 도(GV)로부터 낮은 스위핑 속도(PV)로 변화시키는 단계로 구성되는 것이 유리하다(도 2).

제2 대안의 실시예를 따르면, 저감 작동 모드는 적어도 하나의 종단 위치에서 시간 지연을 발생시키는 단계로도 구성될 수 있다.

구체적으로, 이것은 회전자가 각도상의 종단 위치에 있을 때 주어진 시간 동안 회전자에 전력을 차단시키고, 이후에 시간 지연의 종단에서 회전자를 재가동시키는 것을 요구한다. 본 발명의 와이핑 장치의 경우에 있어서, 시간 지연은 높은(GV) 또는 낮은 스위핑 속도(PV)에 적절히 적용될 수 있음을 주목해야한다(도 2).

제3 대안의 실시예를 따르면, 회전자는 정규 시간 내에서 단속적인 회전 운동에 의해 작동되고, 저감 작동 모드는 단속 시간을 연장하는 것으로 구성될 수 있다.

실시예의 와이핑 장치의 경우에, 이것은 유리하게는 짧은 단속에서 긴 단속으로 전환시키는 것을 의미한다.

더욱이, 도 2는 다양한 저감 작동 모드를 적용할 때, 암의 스위핑 주파수를 조절하는 데 있어서, 통상적이지만 필수불가결한 상승 임계치(SM1, SM2) 및 하강 임계치(SD1, SD2)에 의한 역할을 도시하는데, 이 임계치(SM1, SM2, SD1, SD2)는 실제 선택되는 특성치에 명확히 따른다.

도 2를 예로 들면, 블레이드 암의 스위핑 주파수가 고속(GV)으로 설정되었다고 가정해 보자. 만약 감속중에 암의 평균 회전 속도가 하강 임계치(SD1)에 달하 는 점까지 떨어진다면, 이후에 보호 방법은 낮은 속도(PV)로의 스위칭을 명한다. 암의 평균 속도가 하강 임계치(SD2)까지 계속 떨어지면, 이후에 암의 평균 속도는 단속적인 속도 (INT)로 전환한다.

반면에, 암의 평균 속도가 회복되어 상승 임계치(SM2)에 도달하면, 보호 방법은 단속적인 속도(INT)로부터 저속(PV)으로의 스위칭을 명한다. 상승 임계치(SM1)까지 상승이 계속되면, 이후에 암의 평균 속도는 고속(GV)으로 전환한다.

특히 유리한 방법에서, 보호 방법은 소프트웨어 수단으로 구현될 수 있는 것이 유리하다.

명백히, 본 발명은 2개의 각도상의 종단 위치 사이에서 자신에 대하여 축 주위로 회전할 수 있는 회전자가 구비되고, 또한 앞서 설명된 바와 같은 보호 방법을 구현하기 위한 수단을 포함하는 어떠한 가역 전기 모터에도 관련된다.

더욱 일반적으로 말하면, 본 발명은 청구항에 따른 적어도 하나의 가역 전기 모터가 구비된, 특히 자동차용의, 어떠한 와이핑 장치에도 관련된다.

Claims (10)

1. 2개의 각도상의 종단 위치 사이에서 자신에 대하여 축 주위로 회전가능한 회전자를 포함하고, 상기 회전자의 축 주위의 회전은 각각의 각도상의 종단 위치에 접근함에 따라 감속 단계를 수행하는 것인 가역 전기 모터 보호 방법으로서,

   - 상기 감속 단계의 특성치를 결정하는 단계,

   - 이 특성치를 소정의 임계치와 비교하는 단계,

   - 상기 비교 결과, 상기 특성치가 감속 단계의 상기 임계치와 상이할 때 저감 작동 모드를 적용하는 단계로 구성되고,

   특성치가 임계치와 상이한 것은 가역 전기 모터의 가열 온도 증가를 나타내며,

   상기 저감 작동 모드의 적용은 가역 전기 모터에 더 적은 전력을 공급하게 하는 것을 특징으로 하는 가역 전기 모터 보호 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 보호 방법은

   - 감속 단계 중에 상기 회전자의 평균 회전 속도를 결정하는 단계,

   - 이 평균 회전 속도를 소정의 임계치와 비교하는 단계,

   - 상기 평균 회전 속도가 상기 임계치보다 낮을 때 저감 작동 모드를 적용하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 가역 전기 모터 보호 방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 보호 방법은

   - 상기 감속 단계의 종단에서 상기 회전자의 각도상의 위치를 결정하는 단계,

   - 이 각도상의 위치를 소정의 임계치와 비교하는 단계,

   - 각도상의 오프셋이 상기 임계치보다 클 때 저감 작동 모드를 적용하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 가역 전기 모터 보호 방법.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 보호 방법은

   - 상기 감속 단계의 종단에서 상기 회전자의 순간 회전 속도를 결정하는 단계,

   - 이 순간 회전 속도를 소정의 임계치를 비교하는 단계,

   - 상기 순간 회전 속도가 상기 임계치보다 클 때 저감 작동 모드를 적용하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 가역 전기 모터 보호 방법.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 저감 작동 모드는 상기 회전자의 축 주위로의 회전 속도를 감속시키는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가역 전기 모터 보호 방법.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 저감 작동 모드는 상기 각도상의 종단 위치 중 적어도 하나의 위치에서 시간 지연을 발생시키는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가역 전기 모터 보호 방법.
7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 회전자는 단속적인 회전 운동에 의해 작동되고, 상기 저감 작동 모드는 단속 시간을 연장하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가역 전기 모터 보호 방법.
8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 보호 방법은 소프트웨어 수단을 이용하여 구현될 수 있는 것을 특징으로 하는 가역 전기 모터 보호 방법.
9. 2개의 각도상의 종단 위치 사이에서 자신에 대하여 축 주위로 회전가능한 회전자가 구비된 가역 전기 모터로서, 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 보호 방법을 구현하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가역 전기 모터.
10. 와이핑 장치로서, 청구항 9에 따른 적어도 하나의 가역 전기 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이핑 장치.

Images