KR102056740B1 - 기어 액추에이터 제어방법 및 제어장치 - Google Patents

기어 액추에이터 제어방법 및 제어장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102056740B1
KR102056740B1 KR1020180001558A KR20180001558A KR102056740B1 KR 102056740 B1 KR102056740 B1 KR 102056740B1 KR 1020180001558 A KR1020180001558 A KR 1020180001558A KR 20180001558 A KR20180001558 A KR 20180001558A KR 102056740 B1 KR102056740 B1 KR 102056740B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
output
equation
motor
calculated
Prior art date
Application number
KR1020180001558A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190083750A (ko
Inventor
이창훈
Original Assignee
현대트랜시스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대트랜시스 주식회사 filed Critical 현대트랜시스 주식회사
Priority to KR1020180001558A priority Critical patent/KR102056740B1/ko
Publication of KR20190083750A publication Critical patent/KR20190083750A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102056740B1 publication Critical patent/KR102056740B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/68—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive based on the temperature of a drive component or a semiconductor component
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/32—Electric motors actuators or related electrical control means therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

본 발명은 온도 변화 상황에서 기어 액추에이터의 성능 유지를 위한 액추에이터 제어 방법 및 제어장치에 관한 것으로서 액추에이터 모터의 온도를 모니터링하는 온도감지부, 모니터링된 온도 변화량을 계산하고 상기 모터의 출력을 계산하며 상기 온도 변화량과 상기 모터의 출력으로부터 보정 입력 전압을 얻는 연산처리부 및 상기 보정 입력 전압에 따라 액추에이터 모터에 인가되는 전압을 조정하는 모터제어부를 포함한다.

Description

기어 액추에이터 제어방법 및 제어장치{ GEAR ACTUATOR CONTROL METHOD AND APPARATUS }
본 발명은 기어 액추에이터 제어방법 및 제어장치에 관한 것으로서 구체적으로 온도 변화를 추가적으로 고려하는 온도 변화 상황에서 기어 액추에이터 성능 유지를 위한 기어 액추에이터 제어방법 및 제어장치에 관한 것이다.
종래의 기술은 실온(25도)를 기준으로 평가하여 도출된 TNI커브를 이용하여 액추에이터의 모터를 제어하므로 모터 동작으로 인한 발열 혹은 외부 온도 변화 상황에서 모터 성능의 변화를 고려하지 않고 제어를 하게 된다. 따라서 의도하지 않은 오동작이 발생할 수 있다. 또한 모터의 제어가 비효율적으로 이루어지게 된다는 문제점이 있다.
이러한 온도 변화에 따른 모터 성능의 변화 요인을 이하 구체적으로 설명한다. 첫 번째 변화 요인으로 모터의 권선저항(Winding resistance)의 증가를 들 수 있다. 모터의 권선 저항은 모터 내부에서 열을 발생시키는 주된 원인이다. 어떠한 전동 모터도 토크를 발생시키려면 그 모터의 권선에 전류가 흐르도록 하여야 한다. 뛰어난 전도체일지라도 완벽하지 않으며 어느 정도의 불순물을 포함하고 있다. 그 전도체에 많은 전류가 흐름에 따라 원자가 빠른 속도로 진동하게 된다. 그 결과 모터의 권선 내에서 꾸준히 온도가 증가하게 된다. 모든 금속 전도체는 양의 온도계수를 가진다. 이는 온도가 증가함에 따라 전도체의 저항 또한 증가한다는 의미이다. 하기의 수학식 1은 온도변화에 따른 권선저항의 변화를 보여준다.
Figure 112018001529909-pat00001
Figure 112018001529909-pat00002
: 초기 권선저항(winding resistance) [
Figure 112018001529909-pat00003
]
Figure 112018001529909-pat00004
: 현재 권선저항(winding resistance) [
Figure 112018001529909-pat00005
]
Figure 112018001529909-pat00006
: 컨덕터의 온도계수 [/
Figure 112018001529909-pat00007
](>0)
Figure 112018001529909-pat00008
: 초기 모터 온도 [
Figure 112018001529909-pat00009
]
Figure 112018001529909-pat00010
: 현재 모터 온도 [
Figure 112018001529909-pat00011
]
초기 권선저항
Figure 112018001529909-pat00012
는 온도에 영향을 받지 않은 값이다. 여기서 온도 변화가 일어나 모터의 온도가
Figure 112018001529909-pat00013
에서
Figure 112018001529909-pat00014
까지 변하게 되는 경우 권선저항은
Figure 112018001529909-pat00015
만큼 증가하게 된다. 온도의 영향을 받아 증가한 권선저항은
Figure 112018001529909-pat00016
이다. 증가된 권선 저항의 영향은 하기의 수학식 2를 통하여 알 수 있다.
Figure 112018001529909-pat00017
Figure 112018001529909-pat00018
: 손실되는 모터의 출력(Power)[W]
Figure 112018001529909-pat00019
: 모터에 인가되는 전류[A]
Figure 112018001529909-pat00020
: 권선저항(winding resistance) [
Figure 112018001529909-pat00021
]
상기 수학식 2는 권선저항으로 인하여 손실되는 출력을 보여준다. 수학식 2에서
Figure 112018001529909-pat00022
는 권선저항
Figure 112018001529909-pat00023
와 비례관계이므로 권선저항이 증가할수록 모터의 출력은 감소하게 된다.
두 번째 변화 요인은 자속밀도(Magnetic Flux Density)의 감소이다. 모터 토크 상수(
Figure 112018001529909-pat00024
)는 영구자석의 자속밀도와 직접적으로 연관이 있다. 사용되는 자성체의 물리적 특성에 의존하기에 전체 자속밀도는 자성체의 온도 증가에도 변화하게 된다. 물체의 온도가 증가하는 경우 원자의 진동은 무작위로 정렬된 자기모멘트를 발생시켜 자속밀도의 감소를 일으킨다. 모터 설계에 맞는 동작 영역에서 작동하는 경우 이러한 감소는 일시적이고 회복된다. 하지만 자성체가 견딜 수 있는 정격온도를 벗어나는 경우 부분적으로 자기 소거(demagnetization) 현상이 발생하고 이는 영구적으로 모터의 성능의 영향을 미친다. 하기 수학식 3은 온도 변화에 따른 토크 상수의 변화를 나타내는 식이다.
Figure 112018001529909-pat00025
Figure 112018001529909-pat00026
: 초기 토크 상수(Torque Constant) [Nm/A]
Figure 112018001529909-pat00027
: 현재 토크 상수(Torque Constant) [Nm/A]
Figure 112018001529909-pat00028
: 자성체의 온도계수 [/
Figure 112018001529909-pat00029
](<0)
Figure 112018001529909-pat00030
: 초기 모터 온도 [
Figure 112018001529909-pat00031
]
Figure 112018001529909-pat00032
: 현재 모터 온도 [
Figure 112018001529909-pat00033
]
초기 토크상수
Figure 112018001529909-pat00034
는 온도에 영향을 받지 않은 값이다. 자성체의 온도계수는 컨덕터의 온도계수와는 달리 음수이다. 온도 변화가 일어나 모터의 온도가
Figure 112018001529909-pat00035
에서
Figure 112018001529909-pat00036
까지 변하게 되는 경우 토크상수는
Figure 112018001529909-pat00037
만큼 감소하게 된다. 하기 수학식 4로부터 자속밀도의 감소로 인한 영향을 알 수 있다.
Figure 112018001529909-pat00038
Figure 112018001529909-pat00039
: 각속도(angular velocity)[rad/s]
Figure 112018001529909-pat00040
: 토크(Torque) [Nm]
Figure 112018001529909-pat00041
: 모터의 전류 [A]
Figure 112018001529909-pat00042
: 토크상수(Torque Constant) [Nm/A]
모터의 출력은 각속도
Figure 112018001529909-pat00043
와 토크
Figure 112018001529909-pat00044
의 곱으로 나타낼 수 있다. 그리고 토크
Figure 112018001529909-pat00045
는 전류
Figure 112018001529909-pat00046
와 토크상수
Figure 112018001529909-pat00047
의 곱으로 나타낼 수 있다. 결국 모터의 출력은 토크상수에 비례하게 되며 자속밀도 감소는 토크상수의 감소 및 모터 출력 감소를 야기한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 온도 변화 상황에서도 기어 액추에이터의 오동작을 줄이고 효율적으로 제어하는 기어 액추에이터의 제어방법 및 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기어 액추에이터 제어방법은 액추에이터 모터의 온도를 모니터링하는 제1 단계, 모니터링된 온도 변화량을 계산하고 상기 액추에이터 모터의 출력을 계산하는 제2 단계, 상기 모니터링된 온도 변화량과 상기 액추에이터 모터의 출력을 이용하여 보정 입력 전압을 계산하는 제3 단계 및 상기 보정 입력 전압에 따라 상기 액추에이터 모터에 인가되는 전압을 조정하는 제4 단계를 포함한다.
상기 제1 단계는 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작한 오버런 타임을 추가적으로 모니터링하고, 상기 제3 단계는 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하는 경우 상기 보정 입력 전압을 보정 전 입력 전압으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 단계는 상기 온도 변화량의 절대값이 기 설정된 임계치 이하인 경우 계산 결과를 0으로 변경하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 단계는 TNI커브에 따른 제1 출력을 계산하는 단계 및 상기 온도 변화량에 따른 제2 출력을 분석하는 단계를 포함한다.
상기 제1 출력은 모터의 TNI커브에 기초한 값이며, 상기 제2 출력은 온도 변화 상황에 따른 권선저항(winding resistance)과 자속밀도(magnetic flux density)의 변화를 반영한 값이다.
상기 보정 입력 전압은 상기 제2 출력의 값이 제1 출력의 값과 일치될 때의 값인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기어 액추에이터 제어장치는 모터의 온도 변화량을 모니터링하는 온도 감지부, 모니터링된 온도 변화량을 계산하고 상기 모터의 출력을 계산하며 상기 온도 변화량과 상기 모터의 출력으로부터 보정 입력 전압을 얻는 연산처리부 및 상기 보정 입력 전압에 따라 모터에 인가되는 전압을 조정하는 제어부를 포함한다.
상기 온도 감지부는 상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작한 오버런 타임을 추가적으로 모니터링하고, 상기 연산처리부는 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하는 경우 상기 보정 입력 전압을 보정 전 입력 전압으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 연산처리부는 상기 온도 변화량이 기 설정된 임계치 이하인 경우 상기 온도 변화량의 계산 결과를 0으로 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기어 엑추에이터 제어장치에 따르면 모터 온도 변화에 따른 권선저항 증가와 자석의 자속밀도 감소를 고려하여 모터의 출력(Output power)를 일정하게 유지함으로써 의도하지 않은 오동작을 예방할 수 있다.
본 발명은 외부 요인에 의한 영향성을 감소시켜 효율적으로 액추에이터를 제어할 수 있다.
도1은 모터의 TNI커브를 나타낸 그래프이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 액추에이터 제어장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어 액추에이터 제어방법을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 기어 액추에이터 제어방법 및 제어장치를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 모터의 TNI커브를 예시적으로 나타낸 그래프이다.
TNI커브이라 함은 토크(Torque) 대 RPM (T-N 곡선), 토크(Torque) 대 전류(T-I 곡선) 그래프를 함께 도시하여 나타낸 그래프를 의미한다. 도 1을 참조하면 가로축은 토크(Torque)이다. 토크가 증가할수록 세로축에 도시된 전류(Amps)는 증가하고 RPM은 감소한다. 그리고 효율(Efficiency)은 토크가 증가함에 따라 가파르게 증가하였다가 X 지점을 지난 후부터 점점 낮아지는 것을 알 수 있다. 즉, RPM과 전류는 반비례하는 양상을 보이며 효율이 최대가 되는 영역(X 지점 부근, Nominal range)에서 모터제어가 이루어지게 된다. 그러나 기 설정된 임의의 온도(일 예로, 실온 25도)를 기초로 한 TNI커브에만 의하는 경우 외부 환경으로 인한 온도 변화를 고려하지 않고 제어하게 됨으로써 의도하지 않은 오동작이 발생할 수 있다. 또한 온도 변수로 인해 효율적으로 모터를 제어하기 어렵다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 온도 변화 상황에서 기어 액추에이터의 성능 유지를 위한 기어 액추에이터 제어장치(100)의 구조를 나타낸 도면이다.
제어장치(100)는 온도감지부(101), 연산처리부(102) 및 모터제어부(102)를 포함한다. 온도감지부(101)는 액추에이터 모터의 온도를 모니터링한다. 온도감지부(101)는 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작한 오버런 타임을 추가적으로 모니터링 할 수 있다. 상기 오버런 타임의 측정은 영구적으로 모터의 성능에 영향을 미치는 자기 소거(demagnetization) 현상을 막기 위한 것이다.
상기 오버런 타임은 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하는 순간 그 측정이 시작되고, 상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작하는 동안 증가하게 된다. 그리고 상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값 이하로 내려오는 경우 상기 오버런 타임의 측정은 중지되며 그 값은 0이 된다. 상기 기 설정된 온도 값은 모터에 사용되는 자성체의 성분에 따라 달라질 수 있다.
연산처리부(102)는 온도감지부(101)가 모니터링된 온도 변화량을 계산하고 액추에이터 모터의 출력을 계산한다. 그리고 모니터링한 온도 변화량과 액추에이터 모터의 출력을 이용하여 보정 입력 전압을 계산한다.
연산처리부(102)는 온도감지부(101)가 오버런 타임을 추가적으로 모니터링 하는 경우에 있어서, 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하지 않는 경우 모니터링한 온도 변화량과 액추에이터 모터의 출력을 이용하여 보정 입력 전압을 계산한다. 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하는 경우에는 별도 계산 없이 보정 입력 전압을 보정 전 입력 전압값(
Figure 112018001529909-pat00048
)으로 설정한다. 보정 입력 전압을 보정 전 입력 전압값(
Figure 112018001529909-pat00049
)으로 한다는 것은 추가적인 온도 상승으로 모터의 영구적 손상을 막기 위해 보정 동작을 중지한다는 의미이다. 상기 기 설정된 시간은 자기 소거(demagnetization) 현상을 막기 위해 설정되는 값으로서 모터의 종류, 모터에 사용되는 자성체의 종류에 따라 달라질 수 있다.
연산처리부(102)는 모니터링된 온도 변화량이 기 설정된 임계치 이하인 경우 그 계산 결과를 0으로 변경하여 보정 입력 전압을 계산할 수 있다. 연산처리부(102)는 계산한 보정 입력 전압 값을 모터제어부(103)로 전달한다. 연산처리부(102)는 모터제어부(103)에 전달하는 전압을 기 설정된 전압으로 저장할 수 있다.
모터제어부(103)는 연산처리부(102)로부터 전달받은 전압 값에 따라 액추에이터의 모터에 인가되는 전압을 조정한다.
한편, 상기 장치의 각각의 구성요소들은 기능 및 논리적으로 분리될 수 있음을 나타나기 위해 별도로 도면에 표시한 것이며, 물리적으로 반드시 별도의 구성요소이거나 별도의 코드로 구현되는 것을 의미하는 것은 아니다.
그리고 본 명세서에서 각 기능부(또는 모듈)라 함은, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 각 기능부는 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 '~부'라 함은, 각각 대응되는 정보를 저장하는 소프트웨어 및 하드웨어의 기능적 구조적 결합을 의미할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 변화 상황에서 기어 액추에이터 성능 유지를 위한 기어 액추에이터 제어방법의 제어 과정을 보여주는 흐름도이다.
온도감지부(101)는 액추에이터 모터의 온도를 지속적으로 모니터링한다(S210). 또한 도면에 도시하지는 않았으나 상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된
연산처리부(102)는 도 1에 도시된 TNI커브에 기초하여 제1 출력(
Figure 112018001529909-pat00050
)을 계산한다(S220). 도1에 도시된 TNI커브상 효율을 고려한 범위(X 지점 영역)에서의 제1 출력(
Figure 112018001529909-pat00051
)을 하기 수학식 5 또는 수학식 6을 통해 얻게 된다.
Figure 112018001529909-pat00052
Figure 112018001529909-pat00053
Figure 112018001529909-pat00054
Figure 112018001529909-pat00055
: 각속도(angular velocity)[rad/s]
Figure 112018001529909-pat00056
: 토크(Torque) [Nm]
Figure 112018001529909-pat00057
: 전류 [A]
Figure 112018001529909-pat00058
: 전압 [V]
Figure 112018001529909-pat00059
: 토크 상수(Torque Constant) [Nm/A]
Figure 112018001529909-pat00060
: 권선저항(Winding Resistance) [
Figure 112018001529909-pat00061
]
제1 출력(
Figure 112018001529909-pat00062
)은 모터의 각속도
Figure 112018001529909-pat00063
와 토크
Figure 112018001529909-pat00064
의 곱을 통해 구할 수 있다. 토크
Figure 112018001529909-pat00065
는 전류
Figure 112018001529909-pat00066
와 토크 상수
Figure 112018001529909-pat00067
의 곱이다. 전류
Figure 112018001529909-pat00068
는 권선저항
Figure 112018001529909-pat00069
과 전압
Figure 112018001529909-pat00070
로 나타낼 수 있다. 제1 출력(
Figure 112018001529909-pat00071
)의 계산은 수학식 5 또는 수학식 6을 이용하여 계산할 수 있다. 독립변수로서 사용되는 것은 TNI커브에서 알 수 있는 토크
Figure 112018001529909-pat00072
와 액추에이터 모터의 RPM에 따른 각속도
Figure 112018001529909-pat00073
및 액추에이터의 모터에 인가되는 전류
Figure 112018001529909-pat00074
이다. 세 가지 독립변수가 모두 함께 사용되는 것은 아니다. 예를 들면 도1 TNI커브의 X 지점 영역에 포함되는 적절한 토크가 정해지면 그에 따른 RPM을 얻게 되고 RPM을
Figure 112018001529909-pat00075
로 변환하여 제1 출력(
Figure 112018001529909-pat00076
)을 계산할 수 있다. 전류
Figure 112018001529909-pat00077
를 권선저항
Figure 112018001529909-pat00078
과 전압
Figure 112018001529909-pat00079
로 나타낸 수학식 7은 하기에서 설명하게 될 보정 입력 전압을 계산하기 위해 사용된다. 연산처리부(102)는 상기 S220단계에서 계산한 제1 출력(
Figure 112018001529909-pat00080
)을 제2 출력(
Figure 112018001529909-pat00081
)으로서 하기 수학식 8 내지 수학식 10과 같이 분석한다(S230).
Figure 112018001529909-pat00082
Figure 112018001529909-pat00083
Figure 112018001529909-pat00084
Figure 112018001529909-pat00085
: 각속도(angular velocity)[rad/s]
Figure 112018001529909-pat00086
: 토크(Torque) [Nm]
Figure 112018001529909-pat00087
: 전류 [A]
Figure 112018001529909-pat00088
: 전압 [V]
Figure 112018001529909-pat00089
,
Figure 112018001529909-pat00090
: 토크 상수(Torque Constant) [Nm/A]
Figure 112018001529909-pat00091
,
Figure 112018001529909-pat00092
: 권선저항(Winding Resistance) [
Figure 112018001529909-pat00093
]
Figure 112018001529909-pat00094
: 모터의 온도 변화량 [
Figure 112018001529909-pat00095
]
Figure 112018001529909-pat00096
: 자성체의 온도계수 [/
Figure 112018001529909-pat00097
](<0)
Figure 112018001529909-pat00098
: 컨덕터의 온도계수 [/
Figure 112018001529909-pat00099
](>0)
수학식 8 및 수학식 9는 상기 수학식 5 및 수학식 6에 대하여 설명한 바와 동일하다. 수학식 10의 경우 온도 변화에 따른 모터의 성능 변화를 고려함에 따라 수학식 7과는 다르게 표현된다. 수학식 10에서 추가된
Figure 112018001529909-pat00100
분자 부분은 온도 변화에 따른 자속밀도의 감소를 반영한 식이다. 추가된 분모
Figure 112018001529909-pat00101
부분은 온도 변화에 따른 권선저항의 증가를 반영한 식이다. 온도 변화 전후로 동일한 출력을 나타내기 위해서는 제1 출력(
Figure 112018001529909-pat00102
)과 제2 출력(
Figure 112018001529909-pat00103
)이 동일하여야 한다. 그러므로 제2 출력(
Figure 112018001529909-pat00104
)의 값 자체는 새롭게 얻는 것이 아니며 다음 단계에서 보정된 전압을 계산하기 위해 온도 변화가 고려된 형태의 수학식 10을 이용하여 분석하게 되는 것이다. 상기 수학식 10에서
Figure 112018001529909-pat00105
는 온도감지부(101)가 모니터링한 모터 온도의 변화량을 의미한다. 이는 현재 측정된 온도에서 기 저장된 온도값을 뺀 값이다. 연산처리부(102)는 온도 변화 전후로 동일한 출력을 유지하기 위해 모터에 인가되어야 하는 보정된 Input 전압(
Figure 112018001529909-pat00106
)을 하기의 수학식 11을 통하여 계산한다(S240).
Figure 112018001529909-pat00107
Figure 112018001529909-pat00108
: 보정 전 입력 전압 [V]
Figure 112018001529909-pat00109
: 보정된 입력 전압 [V]
Figure 112018001529909-pat00110
: 모터의 온도 변화량 [
Figure 112018001529909-pat00111
]
Figure 112018001529909-pat00112
: 자성체의 온도계수 [/
Figure 112018001529909-pat00113
](<0)
Figure 112018001529909-pat00114
: 컨덕터의 온도계수 [/
Figure 112018001529909-pat00115
](>0)
상기 수학식 11은 상기 수학식 7과 수학식 10의 연립을 통하여 얻게 된 식이다. 그 결과 온도가 상승하게 되는 경우(
Figure 112018001529909-pat00116
값이 양수인 경우) 분모는 감소하고 분자는 증가하므로 보정 입력 전압은 보정 전 입력 전압보다 크다. 온도가 하강하게 되는 경우(
Figure 112018001529909-pat00117
값이 음수인 경우) 분모는 증가하고 분자는 감소하여 보정 입력 전압은 보정 전 입력 전압보다 작다.
연산처리부(102)는 상기 보정된 입력 전압값(
Figure 112018001529909-pat00118
)을 모터제어부(103)에 전달한다. 연산처리부(102)는 모터제어부(103)에 전달하는 전압을 기 설정된 전압으로 저장할 수 있다.
모터제어부(103)는 상기 보정된 입력 전압(
Figure 112018001529909-pat00119
)을 이용하여 모터에 인가되는 전압을 조정하게 된다(S250).
본 발명의 다른 실시예에 의하면 온도감지부(101)가 상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작한 오버런 타임을 추가적으로 모니터링하는 경우에 있어서, 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하지 않는 경우 단계 S220 내지 S240에 따라 상기 보정된 입력 전압값(
Figure 112018001529909-pat00120
)을 계산한다.
상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과한 경우 연산처리부(102)는 상기 보정된 입력 전압값(
Figure 112018001529909-pat00121
)을 별도로 계산하지 않고, 보정 전 입력 전압값(
Figure 112018001529909-pat00122
)으로 설정한다. 이는 추가적인 온도 상승으로 모터의 영구적 손상을 막기 위해 보정 동작을 중지하기 위함이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의하면 연산처리부(102)가 모니터링된 모터 온도 변화량 계산 결과를 0으로 출력한 경우 연산처리부(102)는 단계 S220 내지 S240을 수행하지 않고 상기 기 설정된 전압을 모터제어부(103)에 전달한다. 모터제어부(103)는 이전에 인가하였던 전압과 동일한 전압을 인가하게 된다.
본 발명은 특정 기능들 및 그의 관계들의 성능을 나타내는 방법 단계들의 목적을 가지고 위에서 설명되었다. 이러한 기능적 구성 요소들 및 방법 단계들의 경계들 및 순서는 설명의 편의를 위해 여기에서 임의로 정의되었다. 상기 특정 기능들 및 관계들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들 및 순서들이 정의될 수 있다. 임의의 그러한 대안적인 경계들 및 순서들은 그러므로 상기 청구된 발명의 범위 및 사상 내에 있다. 추가로, 이러한 기능적 구성 요소들의 경계들은 설명의 편의를 위해 임의로 정의되었다. 어떠한 중요한 기능들이 적절히 수행되는 한 대안적인 경계들이 정의될 수 있다. 마찬가지로, 흐름도 블록들은 또한 어떠한 중요한 기능성을 나타내기 위해 여기에서 임의로 정의되었을 수 있다. 확장된 사용을 위해, 상기 흐름도 블록 경계들 및 순서는 정의되었을 수 있으며 여전히 어떠한 중요한 기능을 수행한다. 기능적 구성 요소들 및 흐름도 블록들 및 순서들 둘 다의 대안적인 정의들은 그러므로 청구된 본 발명의 범위 및 사상 내에 있다.
본 발명은 또한 하나 이상의 실시 예들의 용어로, 적어도 부분적으로 설명되었을 수 있다. 본 발명의 실시 예는 본 발명, 그 측면, 그 특징, 그 개념, 및/또는 그 예를 나타내기 위해 여기에서 사용된다. 본 발명을 구현하는 장치, 제조의 물건, 머신, 및/또는 프로세스의 물리적인 실시 예는 여기에 설명된 하나 이상의 실시 예들을 참조하여 설명된 하나 이상의 측면들, 특징들, 개념들, 예들 등을 포함할 수 있다. 더구나, 전체 도면에서, 실시 예들은 상기 동일한 또는 상이한 참조 번호들을 사용할 수 있는 상기 동일하게 또는 유사하게 명명된 기능들, 단계들, 모듈들 등을 통합할 수 있으며, 그와 같이, 상기 기능들, 단계들, 모듈들 등은 상기 동일한 또는 유사한 기능들, 단계들, 모듈들 등 또는 다른 것들일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 기어 액추에이터 제어장치
101 : 온도감지부
102 : 연산처리부
103 : 모터제어부

Claims (9)

  1. 액추에이터 모터의 온도 및 상기 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작한 오버런 타임을 모니터링하는 제1 단계;
    상기 모니터링된 온도로부터 모터의 온도 변화량을 계산하고, 상기 액추에이터 모터의 출력을 계산하는 제2 단계;
    상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하지 않는 경우 상기 계산된 온도 변화량과 상기 계산된 출력을 이용하여 보정 입력 전압값(Vf)을 계산하거나, 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하는 경우 보정 전 입력 전압값(Vi)을 그대로 사용하는 제3 단계; 및
    상기 보정 입력 전압값(Vf) 또는 상기 보정 전 입력 전압값(Vi) 중 어느 하나에 따라 상기 액추에이터 모터에 인가되는 전압을 조정하는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터의 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 단계의 오버런 타임은
    상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하는 순간부터 그 측정이 시작되며,
    상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작하는 동안 증가하게 되고,
    상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값 이하로 내려오는 순간 그 측정이 끝나되,
    상기 측정이 끝나면 다시 0으로 돌아가는 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터의 제어 방법.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 단계의 상기 액추에이터 모터의 출력은
    TNI커브에 기초하여 계산된 제1 출력 및 상기 온도 변화량에 따른 제2 출력을 포함하고,
    상기 제3 단계의 보정 입력 전압값(Vf)은
    상기 온도 변화 전후로 동일한 액추레이터 모터의 출력을 나타내기 위하여 상기 제1 출력과 상기 제2 출력의 값을 일치시키기 위한 전압값인 것을 특징으로 하되,
    상기 제1 출력은 하기 수학식 1 또는 수학식 2 중 어느 하나를 이용하여 계산되며,
    상기 제2 출력은 하기 수학식 3 또는 수학식 4 중 어느 하나를 이용하여 계산되고,
    상기 온도 변화 전후로 동일한 액추레이터 모터의 출력을 나타내기 위하여 상기 제1 출력과 상기 제2 출력의 값을 일치시키기 위한 전압값은 수학식 5을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터의 제어 방법.
    <수학식 1>
    Figure 112019504053012-pat00126

    <수학식 2>
    Figure 112019504053012-pat00127

    <수학식 3>
    Figure 112019504053012-pat00128

    <수학식 4>
    Figure 112019504053012-pat00129

    <수학식 5>
    Figure 112019504053012-pat00130

    (상기 수학식 1 내지 수학식 5에서
    Figure 112019504053012-pat00131
    는 각속도(angular velocity)[rad/s],
    Figure 112019504053012-pat00132
    ,
    Figure 112019504053012-pat00133
    는 토크(Torque) [Nm],
    Figure 112019504053012-pat00134
    ,
    Figure 112019504053012-pat00135
    는 전류 [A],
    Figure 112019504053012-pat00136
    ,
    Figure 112019504053012-pat00137
    는 전압 [V],
    Figure 112019504053012-pat00138
    ,
    Figure 112019504053012-pat00139
    는 토크 상수(Torque Constant) [Nm/A],
    Figure 112019504053012-pat00140
    ,
    Figure 112019504053012-pat00141
    는 권선저항(Winding Resistance) [
    Figure 112019504053012-pat00142
    ] ,
    Figure 112019504053012-pat00143
    는 모터의 온도 변화량 [
    Figure 112019504053012-pat00144
    ] ,
    Figure 112019504053012-pat00145
    는 자성체의 온도계수 [/
    Figure 112019504053012-pat00146
    ](<0),
    Figure 112019504053012-pat00147
    : 컨덕터의 온도계수 [/
    Figure 112019504053012-pat00148
    ](>0) 임)
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 단계는
    상기 계산된 온도 변화량의 절대값이 기 설정된 임계치 이하인 경우 상기 계산된 온도 변화량을 0으로 변경하고,
    상기 온도 변화량이 0으로 변경됨에 따라 보정 입력 전압값(Vf)과 보정 전 입력 전압값(Vi)이 서로 일치되어 상기 온도 변화 전후로 동일한 액추레이터 모터의 출력을 나타내는 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터의 제어 방법.
  6. 액추에이터 모터의 온도 및 상기 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작한 오버런 타임을 모니터링하는 온도감지부;
    상기 모니터링된 온도로부터 모터의 온도 변화량을 계산하고 상기 액추에이터 모터의 출력을 계산하되, 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하지 않는 경우 상기 계산된 온도 변화량과 상기 계산된 출력을 이용하여 보정 입력 전압값(Vf)을 계산하거나, 상기 오버런 타임이 기 설정된 시간을 초과하는 경우 보정 전 입력 전압값(Vi)을 그대로 사용하는 연산처리부;
    상기 보정 입력 전압값(Vf) 또는 상기 보정 전 입력 전압값(Vi) 중 어느 하나에 따라 상기 액추에이터 모터에 인가되는 전압을 조정하는 모터제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 제어 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 온도감지부가 모니터링하는 오버런 타임은
    상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하는 순간부터 그 측정이 시작되며,
    상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값을 초과하여 동작하는 동안 증가하게 되고,
    상기 액추에이터 모터의 온도가 기 설정된 온도 값 이하로 내려오는 순간 그 측정이 끝나되,
    상기 측정이 끝나면 다시 0으로 돌아가는 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 제어 장치.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 연산처리부가 계산하는 상기 액추에이터 모터의 출력은
    TNI커브에 기초하여 계산된 제1 출력 및 상기 온도 변화량에 따른 제2 출력을 포함하고,
    상기 연산처리부가 계산하는 보정 입력 전압값(Vf)은
    상기 온도 변화 전후로 동일한 출력을 나타내기 위하여 상기 제1 출력과 상기 제2 출력의 값을 일치시키기 위한 전압값인 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 제어 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 출력은 하기 수학식 1 또는 수학식 2 중 어느 하나를 이용하여 계산되며,
    상기 제2 출력은 하기 수학식 3 또는 수학식 4 중 어느 하나를 이용하여 계산되고,
    상기 온도 변화 전후로 동일한 액추레이터 모터의 출력을 나타내기 위하여 상기 제1 출력과 상기 제2 출력의 값을 일치시키기 위한 전압값은 하기 수학식 5을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 기어 액추에이터 제어 장치.
    <수학식 1>
    Figure 112019017781604-pat00149

    <수학식 2>
    Figure 112019017781604-pat00150

    <수학식 3>
    Figure 112019017781604-pat00151

    <수학식 4>
    Figure 112019017781604-pat00152

    <수학식 5>
    Figure 112019017781604-pat00153

    (상기 수학식 1 내지 수학식 5에서
    Figure 112019017781604-pat00154
    는 각속도(angular velocity)[rad/s],
    Figure 112019017781604-pat00155
    ,
    Figure 112019017781604-pat00156
    는 토크(Torque) [Nm],
    Figure 112019017781604-pat00157
    ,
    Figure 112019017781604-pat00158
    는 전류 [A],
    Figure 112019017781604-pat00159
    ,
    Figure 112019017781604-pat00160
    는 전압 [V],
    Figure 112019017781604-pat00161
    ,
    Figure 112019017781604-pat00162
    는 토크 상수(Torque Constant) [Nm/A],
    Figure 112019017781604-pat00163
    ,
    Figure 112019017781604-pat00164
    는 권선저항(Winding Resistance) [
    Figure 112019017781604-pat00165
    ] ,
    Figure 112019017781604-pat00166
    는 모터의 온도 변화량 [
    Figure 112019017781604-pat00167
    ] ,
    Figure 112019017781604-pat00168
    는 자성체의 온도계수 [/
    Figure 112019017781604-pat00169
    ](<0),
    Figure 112019017781604-pat00170
    : 컨덕터의 온도계수 [/
    Figure 112019017781604-pat00171
    ](>0) 임)
KR1020180001558A 2018-01-05 2018-01-05 기어 액추에이터 제어방법 및 제어장치 KR102056740B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180001558A KR102056740B1 (ko) 2018-01-05 2018-01-05 기어 액추에이터 제어방법 및 제어장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180001558A KR102056740B1 (ko) 2018-01-05 2018-01-05 기어 액추에이터 제어방법 및 제어장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190083750A KR20190083750A (ko) 2019-07-15
KR102056740B1 true KR102056740B1 (ko) 2020-01-22

Family

ID=67257696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180001558A KR102056740B1 (ko) 2018-01-05 2018-01-05 기어 액추에이터 제어방법 및 제어장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102056740B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002171790A (ja) * 2000-12-06 2002-06-14 Tomoe Tech Res Co 電動アクチュエータの制御装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000067020A (ko) * 1999-04-22 2000-11-15 김영환 하이브리드 전동 파워 스티어링 시스템의 유압 자동 제어 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002171790A (ja) * 2000-12-06 2002-06-14 Tomoe Tech Res Co 電動アクチュエータの制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190083750A (ko) 2019-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104236018B (zh) 空调器的控制方法和空调器的控制装置
TWI515525B (zh) 溫度控制電路、溫度控制方法以及充電系統
KR101694688B1 (ko) 예열플러그의 온도제어방법
CN106679076B (zh) 变频器功率模块温度控制方法和控制装置
US20150176589A1 (en) Method for controlling fan speed of electronic apparatus and electronic apparatus using the same
CN109462352B (zh) 电机控制方法、装置和计算机可读存储介质
KR100724489B1 (ko) 인버터 입력 전압 변동 보상 장치 및 방법
CN104393807B (zh) 电机的控制方法及其控制系统
JP2009103471A (ja) 電池状態推定装置
US9910096B2 (en) Control apparatus
US9991835B2 (en) Control device for electric compressor
KR102056740B1 (ko) 기어 액추에이터 제어방법 및 제어장치
US10574173B2 (en) Techniques for limiting electrical current provided to a motor in an electric power steering system
CN104871027A (zh) 用于校准电流传感器的方法
CN112585863A (zh) 用于调节电机的转速或转矩的方法、转速调节系统和控制器
WO2016056143A1 (ja) 電動機制御装置
CN107350895B (zh) 机床冷却机负荷控制方法、装置和系统
CN110595091B (zh) 双风扇变频热泵空调及其控制方法
KR20180104818A (ko) 블로워 모듈의 듀티비 보정 장치 및 방법
WO2021138375A1 (en) Method for online direct estimation and compensation of flux and torque errors in electric drives
US11293810B2 (en) Linear control circuit and method thereof
KR102130308B1 (ko) 버스 공조기용 콘덴서 모터의 제어방법
CN110311613B (zh) 调节电动马达的至少一个特性的方法和系统
US20170366127A1 (en) Regulation of a drive device
JP6988582B2 (ja) 電源システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant