KR102151720B1 - 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법으로서, 더욱 상세하게는 모터의 속도를 감지하는 홀센서의 현재 주기가 직전 주기와 소정의 값 이상의 차이가 발생할 때 모터의 동작을 제어할 수 있도록 하는 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법은 모터의 속도변화량을 감지하는 홀 센서의 현재 펄스 주기와 직전의 펄스 주기를 비교하는 비교단계와 상기 비교단계에서 주기의 차이가 소정값(α) 이상일때, 이동물체의 핀치가 발생한 것으로 판단하는 판단단계 및 상기 판단단계에서 이동물체의 핀치가 발생된 것으로 판단되면, 모터의 회전방향을 변경하거나 모터를 정지토록 하는 모터 컨트롤단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법{A control apparatus and method using velocity variation}
본 발명은 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그방법으로서, 더욱 상세하게는 모터의 속도를 감지하는 홀센서의 현재 주기가 직전 주기와 소정의 값 이상의 차이가 발생할 때 모터의 동작을 제어할 수 있도록 하는 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
모터를 이용하는 대부분의 기계 설비는 최소한의 작업 여건이 충족되면 주변 상황과 관계없이 반복 작업을 이어가기 때문에, 기계 및 설비의 움직이는 부분 사이 또는 움직이는 부분과 고정 부분 사이에 신체가 끼이거나, 물리거나, 말려들어감으로 인해 사고가 발생할 수 있다.
안티 핀치 시스템(Anti Pinch System)은 이러한 모터의 움직임으로 인하여 파워 윈도우나 선루프, 차량의 시트, 엘레베이터와 같이 개폐동작을 수행하는 부분에서 개폐구 사이에 인체 부위나 이물질의 끼임을 방지하는 안전 시스템이다.
이러한 안티 핀치 시스템은 인체부위나 이물질의 끼임을 감지하는 센서부와 모터의 동작을 제어할 수 있도록 하는 엑츄에이터부로 구성되어 있다.
현재 개발되어 있는 안티 핀치 시스템 중에서 전류센서를 이용한 경우가 사용되고 있으며, 전류 센서로 모터의 전류를 감지하고, 미리 결정된 전류의 양을 벗어나는 전류가 감지되는 경우 이물질을 검출했다고 판단하는 것이다.
구체적으로 모터의 회전마다 전류 평균값을 측정하여 평균값들의 차이를 이용하여 물체 끼임을 감지하는 것이었다.
그러나, 이러한 전류센서를 이용한 안티 핀치 시스템의 경우 외부에서 자기장이 발생하는 경우 전류 센서의 값에 변동이 일어나게 되고, 특히 이러한 외부 자기장이 물체의 끼임으로 인한 것이 아닌 경우 안티 피치 시스템의 오작동이 발생하게 되는 문제점이 발생하였다.
도 1은 한국등록특허 10-1323028호의 대표도로서, 전류 센서를 이용하여 핀치 인식 경계값에 따라 안티-핀치 시스템을 제어 방법 및 이러한 방법을 사용하는 장치에서 전류 변화량의 누적값을 구하는 방법을 나타낸 그래프이다.
한국등록특허 10-1323028호의 안티 핀치 시스템 제어 방법은 선루프의 동작 중 누적된 양의 전류 변화량과 선루프의 핀치 인식 경계값을 비교하는 단계와 누적된 양의 전류변화량이 핀치 인식 경계값보다 큰 경우, 선루프에 핀치가 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 선루프에 핀치의 발생 여부를 정확하게 판단할 수 있으나, 여전히 전류센서를 이용하여 안티 핀치 시스템을 제어하기 때문에 전류 센서 값의 오작동에 의한 안티 피치 시스템의 오작동이 발생하는 문제점이 있었다.
도 2는 한국등록특허 10-1406069호의 차량용 선루프 제어방법 및 장치에 있어서, 차량이 방지턱을 지날 때 모터의 구동전류를 나타내는 그래프이다.
한국등록특허 10-1406069호의 선루프의 제어 방법은, 단위 시간 당 선루프 구동 모터에 흐르는 전류의 변화량을 측정하는 단계, 전류의 변화량 중 음수인 값을 누적하여 음의 누적 값을 계산하는 단계, 차량의 속도 변화량을 측정하는 단계 및 음의 누적 값과 속도 변화량을 이용하여 선루프의 핀치 인식 경계 값을 조절하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면 선루프 모터에 흐르는 전류뿐만 아니라 차량의 속도를 함께 고려하여 핀치 인식 경계 값을 조절함으로써 차량이 비포장 도로나 방지턱과 같은 도로를 주행하는 동안 발생하는 진동 상황에서도 선루프의 핀치 오검출을 최소화할 수 있는 장점이 있었으나, 여전히 전류센서를 이용하기 때문에 전류 센서 값의 오작동에 의한 안티 피치 시스템의 오작동이 발생하는 문제점이 있었다.
한국등록특허 10-1323028호; 안티-핀치 시스템 제어 방법 및 이러한 방법을 사용하는 장치 한국등록특허 10-1406069호; 차량용 선루프 제어 방법 및 장치
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 가격 경쟁력과 장착이 용이한 홀센서의 주기를 이용하여 모터의 동력으로 이동하는 이동물체에 외부 장애물의 끼임현상을 방지하도록 하는 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다
본 발명의 다른 목적은 홀센서의 주기변화가 발생하더라도 슬라이딩 마찰 저항 학습시 저장된 데이터를 이용하여 특이구간에서도 핀치를 정확하게 판별할 수 있는 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 홀센서의 급격한 주기변화를 감지하더라도 핀치예보를 해제하거나 다시 핀치로 판별할 수 있는 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법은 모터의 속도변화량을 감지하는 홀 센서의 현재 펄스 주기와 직전의 펄스 주기를 비교하는 비교단계와 상기 비교단계에서 주기의 차이가 소정값(α) 이상일때, 이동물체의 핀치가 발생한 것으로 판단하는 판단단계 및 상기 판단단계에서 이동물체의 핀치가 발생된 것으로 판단되면, 모터의 회전방향을 변경하거나 모터를 정지토록 하는 모터 컨트롤단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법은 모터의 속도변화량을 감지하는 홀 센서의 현재 펄스 주기와 직전의 펄스 주기를 비교하는 비교단계와 상기 비교단계에서 주기의 차이가 소정값(α) 이상일때, 이동물체의 핀치를 예보하는 핀치 예보단계와 상기 홀센서의 복수의 펄스 주기 내에서 다시 주기의 차이가 소정값(α)이상인 경우 핀치를 확정하는 핀치 확정단계 및 상기 핀치 확정단계에서 이동물체의 핀치가 확정되면, 모터의 회전방향을 변경하거나 모터를 정지토록 하는 모터 컨트롤단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법은 부하가 없는 상태에서의 모터 속도변화량을 감지하는 홀 센서의 주기 변화값의 특이구간을 파악하는 특이구간 파악단계와 부하가 있는 모터의 속도변화량을 감지하는 홀 센서의 현재 펄스 주기와 직전의 펄스 주기를 비교하는 펄스주기 비교단계와 상기 비교단계에서 주기의 차이가 소정값(α) 이상일때, 이러한 차이구간이 상기 특이구간에 속하는지를 판별하는 판별단계와 상기 판별단계에서 차이구간이 특이구간에 속하지 않았다고 판정되면, 핀치가 발생한 것으로 판단하는 판단하며, 상기 판별단계에서 차이구간이 특이구간에 속하였다고 판정되면 상기 펄스주기의 차이와 특이구간에서의 주기 차이가 소정값(γ)이상인 경우에 핀치가 발생한 것으로 판단하는 판단단계 및 상기 판단단계에서 이동물체의 핀치가 발생된 것으로 판단되면, 모터의 회전방향을 변경하거나 모터를 정지토록 하는 모터 컨트롤단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치는 모터의 속도변화량을 감지하는 홀 센서의 현재 펄스 주기와 직전의 펄스 주기를 비교하는 비교부와 상기 비교단계에서 주기의 차이가 소정값(α) 이상일때, 이동물체의 핀치가 발생한 것으로 판단하는 핀치판단부 및 상기 판단단계에서 이동물체의 핀치가 발생된 것으로 판단되면, 모터의 회전방향을 변경하거나 모터를 정지토록 하는 모터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법의 상기 판단단계에서 소정값(α)은 슬라이딩 마찰 저항 학습시 저장된 데이터에 의해 달리 적용되는 것을 특징으로 한다.
또는 본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법의 상기 판단단계의 소정값(α)은 모터의 회전속도 및 운반체의 속도에 따라 달리 적용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법은 가격 경쟁력과 장착이 용이한 홀센서의 주기를 이용하여 모터의 동력으로 이동하는 이동물체에 외부 장애물의 끼임현상을 효율적으로 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법은 홀센서의 주기변화가 발생하더라도 슬라이딩 마찰 저항 학습시 저장된 데이터를 이용하여 특이구간에서도 핀치를 정확하게 판별할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법은 홀센서의 급격한 주기변화를 감지하더라도 핀치예보를 해제하거나 다시 핀치로 판별할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전류 센서를 이용하여 안티-핀치 시스템을 제어하는 방법을 나타낸 그래프
도 2는 종래의 차량이 방지턱을 지날 때 모터의 구동전류를 나타내는 그래프
도 3은 본 발명의 이동물체의 동작 알고리즘을 나타난 도면
도 4는 본 발명의 펄스 카운트를 위한 주기 설정방법을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 홀센서의 주기를 이용하여 핀치를 확정하는 것을 나타낸 도면(인가전압 9.5V)
도 6은 본 발명의 홀센서의 주기를 이용하여 핀치를 확정하지 않는 것을 나타낸 도면(인가전압 12.7V)
도 7은 본 발명의 핀치 예보 해제 후 다시 핀치를 검출하는 것을 나타낸 도면(인가전압 15.5V).
도 8은 본 발명의 홀센서의 펄스간격을 측정하여 특이구간을 파악하는 것을 나타낸 도면
도 9는 슬라이딩 마찰저항 학습 데이터로 핀치 판별을 위한 임계치를 보정해 주는 것을 나타낸 그래프
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미를 나타낸다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법은 차량의 선루프, 파워윈도우, 차량용 시트뿐만 아니라 모터에 의해 개폐되는 엘레베이터 및 모터에 의해 이동되는 컨베이어 벨트 등 다양한 분야에 사용가능하다. 즉 모터의 동력으로 이동하는 이동물체에 모두 적용가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법은 이동물체의 동작 중 속도 변화율(기울기)을 적분(누적하여 파악)하는 부분과 이동물체의 반전 동작 판정 임계값을 비교하는 부분, 속도 변화량의 적분된 값이 반전 동작 판정 임계값 보다 큰 경우, 이동물체의 모터 제어가 반전 동작을 하는 것으로 구분할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법은 이동물체의 동작 중 적분된 값의 속도 변화량과 이동물체의 반전 검출 임계값을 비교하는 부분과 적분된 값의 속도 변화량이 반전 검출 임계값 보다 큰 경우, 이동물체에 반전 동작을 실시하는 것으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법은 이동물체의 위치 이동에 따른 속도 변화율(기울기)을 측정하는 영역과, 반전 검출 임계값을 설정하는 부분, 동작 중 적분된 값의 속도 변화량과 임계값을 비교하는 것으로 구분할 수 있다. 반전 검출 임계값은 이동물체의 위치 및 주변 환경에 따라 최적화된 값(학습된)을 설정 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치는 반전 동작을 판단하기 위한 시스템 주변 환경(온,습도)에 따라 보정할 수 있는 값을 산출하는 검출부, 주변 환경 검출부로 부터 연산된 변수 값을 바탕으로 이동물체에 발생한 반전 동작 상태를 판단하는 안티 핀치 판단부를 포함하여 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치는 안티 핀치 판단부와 외부 스위치 입력으로 위치 제어 신호를 출력하는 제어부의 출력신호들에 기초하여 모터의 동작을 제어할 수 있다.
안티 핀치 판단부는 이동물체 동작 중 적분된 값의 속도 변화량과 이동물체의 반전 검출 임계값을 비교하고 적분된 값의 속도 변화량이 반전 동작 검출 임계값보다 큰 경우, 이동물체에 반전 동작을 구현할 수 있다.
안티 핀치 판단부는 이동물체의 위치에 따른 기본적인 속도 변화율을 측정하고 반전 검출 임계값을 설정하며 적분된 값의 속도 변화량을 비교하여 반전 동작을 제어 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법은 모터의 속도를 감지하는 홀센서를 이용하여 홀센서의 현재 주기가 직전 주기와 소정값(α) 이상으로 차이가 발생할 때, 모터로 인하여 이동하는 이동물체에 어떠한 끼임이 있다고 검출한다.
홀센서에 의해 끼임이 있다고 검출하는 주기 차이에 의한 소정값(α)은 모터의 회전 속도 또는 선루프 또는 파워윈도우, 차량 시트와 함께 움직이는 운반체인 차량의 속도 등에 따라 달리하여 적용될 수 있다.
또한, 홀센서에 의해 끼임이 있다고 검출하는 소정값(α)이상의 주기 변화가 발생하더라도 슬라이딩(Sliding) 마찰 저항 학습 시 저장된 데이터와 비교하여 끼임이 있었는지 등의 안티 핀치를 판단한다.
여기서 슬라이딩(Sliding) 마찰 저항 학습이란 핀치 검출 영역 전체 포지션에 대한 속도 변화량을 저장하고, 소정값(β)이상의 속도 변화가 발생한 포지션 및 그때의 속도 변화량을 저장하여, 소정값(α)을 보정하는 것을 말한다. 슬라이딩(Sliding) 마찰 저항 학습은 주기적으로 반복되어 다시 학습되는 것이 가장 바람직하다.
일반적으로, 속도변화량은 이동물체를 이동시키는 모터에 인가되는 전압의 크기에 따라 달라지는데, 저전압 상태일수록 속도변화량이 크게 나타나며, 고전압 상태일수록 속도변화량이 작게 나타난다. 따라서 모터에 인가되는 전압의 크기를 고려하여 핀치판단을 위한 보정값을 자동 부여하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법은 모터의 속도변화량을 감지하는 홀 센서의 현재 펄스 주기와 직전의 펄스 주기를 비교하는 비교단계;와 상기 비교단계에서 주기의 차이가 소정값(α) 이상일때, 이동물체의 핀치가 발생한 것으로 판단하는 판단단계; 및 상기 판단단계에서 이동물체의 핀치가 발생된 것으로 판단되면, 모터의 회전방향을 변경하거나 모터를 정지토록 하는 모터 컨트롤단계;를 포함한다.
도 3은 본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법에 있어서 이동물체(차량의 선루프, 파워윈도우, 차량의 시트, 엘리베이터의 개폐문 등)의 동작 알고리즘을 나타난 도면이다.
본 발명에서 사용되는 모터는 모터의 회전축에 링 마그네트(링 자석)을 설치하고, 홀센서로 모터의 속도변화량을 감지하는 구조이다. 홀센서는 전류자기효과를 가지는 홀 소자를 이용한 센서이므로 이동물체를 회전, 승하강 또는 틸트시키는 모터의 회전방향이나, 회전각도, 회전 수 등을 측정할 수 있다.
또한, 홀센서를 이용할 경우 모터의 회전에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 펄스(구형파)가 발생하므로 펄스(구형파)에 의한 홀센서의 주기를 알수 있을 뿐만 아니라 구형파의 펄스폭과 펄스의 발생회수를 카운트(count)할 수도 있게 된다.
본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법은 도 3에 도시된 바와 같이 배터리가 온(on)상태, 또는 사용자에 의해 이동물체의 움직임 개시신호가 포착되면 모터가 회전하기 시작하면서 홀센서에 의한 구형파의 펄스가 발생된다.
특히, 본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법에 있어서, 이동물체를 끝까지 개폐하는 것이 아니라 중간에도 멈출 수 있기 때문에 초기 모드를 통해 차량 등 운반체의 유닛에 설치된 제어기에서 이동물체가 어느 정도 움직였는지를 알기 위하여 위치제어를 위한 거리측정을 실시한다. 여기에서 초기 모드는 필요시 소정의 횟수 진행될 수 있다.
위치제어를 위한 거리측정은 홀센서에 의한 구형파의 펄스를 카운팅(Pulse Counting)하여 측정되며, 측정값은 제어기의 플래쉬 데이터(flash data) 영역에 저장된다.
초기 모터의 회전으로 인한 홀센서의 주기를 Tinterval이라 할 경우에, 사용자 등에 의한 외부 입력이 없다면 이동물체는 정해진 위치까지 이동하게 될 것이며, 정해진 위치(더 이상 이동물체가 진행할 수 없는 상태)에 도달하거나 또는 이동물체의 움직임이 느려져서 홀센서의 주기가 초기 모터의 회전으로 인한 홀센서 주기인 Tinterval인 경우의 일정배수(예를 들어 2배)에 달하는 경우 모터를 멈추도록 한다.
또한, 차량 등 운반체 유닛에 설치된 제어기는 초기 모드를 통해 이동물체의 초기 움직임 개시(Open or Close)에서부터 최종 움직임 종료(Close or Open)시까지의 홀센서의 펄스 카운팅을 통해 이동물체가 홀센서의 몇번의 펄스만에 동작을 종료하여야 하는지를 검출하고 이를 저장한다.
따라서, 사용자에 의해 외부 입력신호가 포착되면 제어기는 저장된 홀센서의 펄스수에 해당하는 기간에만 모터를 회전시키며, 저장된 홀센서의 펄스수에 해당하는 기간이 지나면 홀센서의 주기가 2×Tinterval이하라고 하더라도 모터의 회전을 멈추게 된다.
한편, 차량 등 운반체 유닛에 설치된 제어기는 홀센서의 구형파에서 라이징(Rising) 또는 폴링 (Falling) 에지에서 펄스 수를 카운트할 수 있으며, 구형파 펄스의 주기와 펄스폭도 검출할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법에 있어서 펄스 카운트를 위한 주기 설정방법이다.
본 발명은 복수 개의 홀 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어 도 4는 2개의 홀센서A와 B를 사용하여 펄스 카운팅 주기를 설정하는 것이며, 각각의 홀센서는 90도의 위상각을 가지도록 설정될 수 있으며, 이러한 2개의 홀센서를 이용하여 선루프, 파워윈도우, 차량용 시트 등 이동물체의 움직임 방향을 알 수 있게 된다.
펄스 카운팅을 위한 주기는 사용자에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법에 있어서는 홀센서에 의해 발생하는 구형파 펄스의 1주기를 1개로 카운팅하는데, 1개의 주기를 측정함에 오차가 있을 수도 있기 때문에(또는 홀센서의 주기가 모터의 회전에 따라 달라질 수 있기 때문에) 홀센서 A의 첫 2주기(1주기, 2주기)에서 1개(K)를 카운팅하며, 다음 2주기(3주기, 4주기)에서 1개를 카운팅(K+2)하고, 홀센서 B에서는 홀센서 A의 2주기와 3주기를 1개로 카운팅(K)하도록 한다.
이렇게 교차해서 펄스 주기를 카운팅함으로써 1개의 주기를 측정함에 따라 발생하는 오차를 줄이면서도 정확한 펄스 카운팅이 가능하게 된다.
이동물체를 움직이는 일반 모드이며, 무 부하 상태(외부의 인위적인 부하가 발생하지 않는 only 모터 동작)에서는 위에서 설명한 바와 같이 Full Open 시 초기화 시 저장 되었던 Count 개수에서 모터를 정지한다.
즉, 일반 동작 상태에서는 홀 센서의 Count 개수로 위치를 제어함을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법에 있어서, 운반체의 유닛에 설치된 제어부는 홀 센서 펄스의 라이징(Rising) 또는 폴링(Falling) 엣지(Edge)를 카운팅함으로서, 사용자에 의한 움직임 개시신호 또는 움직인 종료신호에 의해 이동물체가 움직인 거리 또는 위치를 홀센서 펄스의 카운팅을 통해 기억할 수 있게 되며, 카운팅된 펄스의 개수로 이동 거리(Stroke)를 환산하여 다음 동작을 처음 움직임이 끝난 위치(1st Open 위치) 에서 다음 동작(틸트, 진행, 역진행 등)을 제어할 수 있게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법에 있어서는, 모터의 속도변화량을 감지하는 홀 센서의 현재 펄스 주기와 직전의 펄스 주기를 비교하고, 이러한 비교에 의해 주기의 차이가 소정값(α) 이상일때, 이동물체의 핀치가 발생한 것으로 판단하는 것이 아니라, 처음 주기의 차이가 소정값(α)이상인 경우에는 핀치를 예보하고, 복수의 홀센서 주기 내(소정의 주기)에서 다시 주기의 차이가 소정값(α)이상인 경우 핀치를 확정하여 모터의 회전방향을 변경하거나 모터를 정지토록 모터를 컨트롤하는 것이다.
도 5는 모터에 인가되는 전압이 9.5V일때이며, 이러한 홀센서의 주기 변화에 의해 주기의 차이가 소정값(α)이상일 경우에 핀치를 예보하고, 복수의 홀센서 주기(통상 5주기 이내)내에서 다시 주기의 차이가 소정값(α)이상인 경우 핀치를 확정한 것이다.
표 1은 도 5의 Y축의 값인 홀센서의 주기값과 홀센서의 주기값일 때의 모터속도를 기재한 것이다.
Figure 112019089653825-pat00001
도 5에 도시된 본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법에 있어서, 홀센서의 펄스 카운팅인 K-2 지점에서 주기값이 크게 변화되게(또는 모터의 속도변화량이 크게) 나타나 안티 핀치에 대한 예보를 발생시켰다.
비록 홀센서의 펄스 카운팅 지점인 K-2와 K-1지점에서는 주기값의 변화가 크지 않았지만 K-1과 K 지점에서 또한 변화량이 발생하여 안티 핀치를 확정하였다.
즉, K지점에서 이동물체의 핀치가 발생된 것으로 확정되었으므로, 운반체의 유닛에 설치된 제어부는 모터의 회전방향을 변경하거나 모터를 정지토록 하는 모터를 컨트롤하게 된다.
도 6은 모터에 인가되는 전압이 12.7V일때이며, 이러한 홀센서의 주기 변화에 의해 주기의 차이가 소정값(α)이상일 경우에 핀치를 예보하였으나, 복수의 홀센서 주기(통상 5주기 이내)내에서 다시 주기의 차이가 소정값(α)이하이기 때문에 핀치를 확정하지 않았다.
표 2는 도 6의 Y축의 값인 홀센서의 주기값과 홀센서의 주기값일 때의 모터속도를 기재한 것이다.
Figure 112019089653825-pat00002
도 6에 도시된 본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법에 있어서, 홀센서의 펄스 카운팅인 K-2 지점에서 주기값이 크게 변화되게(또는 모터의 속도변화량이 크게) 나타나 안티 핀치에 대한 예보를 발생시켰다.
그러나, 홀센서의 펄스 카운팅 지점인 K-2와 K-1지점에서는 주기값의 변화가 크지 않았고 K-1과 K 지점에서 또한 변화량이 크지 않았기 때문에 안티 핀치를 확정하지 않았다.
즉, K지점에서 이동물체의 핀치가 발생된 것으로 확정되지 않았으므로, 운반체의 유닛에 설치된 제어부는 모터의 회전방향을 변경하거나 모터를 정지하지 않고 계속 같은 방향으로 컨트롤하게 된다.
도 7은 모터에 인가되는 전압이 15.5V일때이며, 이러한 홀센서의 주기 변화에 의해 주기의 차이가 소정값(α)이상일 경우에 1차 핀치를 예보하고, 복수의 홀센서 주기(여기서는 2주기로 책정함)내에서 주기의 차이가 나타나지 않아 핀치 예보를 해제한 이후에 다시 홀센서의 주기변화에 의해 주기의 차이가 소정값(α)이상이 발생하자 2차 핀치를 예보하고, 복수의 홀센서 주기 내에서 다시 주기의 차이가소정값(α)이상 나타남에 따라 핀치를 확정한 것이다. 참고적으로 핀치 예보가 해제될 경우 변화량의 누적값은 초기화되는 것이 바람직하다.
표 3은 도 7의 Y축의 값인 홀센서의 주기값과 홀센서의 주기값일 때의 모터속도를 기재한 것이다.
Figure 112019089653825-pat00003
도 7에 도시된 본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법에 있어서, 홀센서의 펄스 카운팅인 K-6 지점에서 주기값이 크게 변화되게(또는 모터의 속도변화량이 크게) 나타나 안티 핀치에 대한 1차 핀치 예보를 발생시켰다.
또한 홀센서의 펄스 카운팅인 K-6지점에서 1차 Pinch 예보 후 K-5, K-4 주기의 변화량이 크지않아 Pinch 예보를 해제하였다.
그러나, 다시 홀센서의 펄스 카운팅인 K-2 지점에서 주기값이 크게 변화되게(또는 모터의 속도변화량이 크게) 나타나 안티 핀치에 대한 2차 핀치 예보를 발생시켰으며, K-1과 K 지점에서 또한 변화량이 발생하여 K지점에서 안티 핀치를 확정하였다.
즉, K지점에서 이동물체의 핀치가 발생된 것으로 확정되었으므로, 운반체의 유닛에 설치된 제어부는 모터의 회전방향을 변경하거나 모터를 정지토록 하는 모터를 컨트롤하게 된다.
참고적으로 속도변화량은 이동물체를 이동시키는 모터에 인가되는 전압의 크기에 따라 달라지는데, 저전압 상태일수록 속도변화량이 크게 나타나며, 고전압 상태일수록 속도변화량이 작게 나타난다. 따라서 모터에 인가되는 전압의 크기를 고려하여 핀치예보/핀치 판단을 위한 기준값을 자동 보정하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법은, 먼저 초기모드에서 홀센서의 펄스간격을 측정하여 특이구간을 파악하고, 이를 슬라이딩(Sliding) 마찰 저항 학습의 데이터로 저장하고, 특이구간에서는 홀센서의 주기값의 변화량과 슬라이딩 마찰 저항 학습시 저장된 데이터에서의 홀센서 주기값의 변화량을 이용하여 안티 핀치를 확정짓는 것이다.
도 8은 초기모드에서 13.5 V의 전압을 인가하고, 모터의 속도를 감지하는 홀센서의 펄스간격을 측정하여 특이구간을 파악한 것이다.
즉, 도 8은 이동물체가 모터에 의해 전후이동(또는 슬라이딩)하거나 틸팅할 때의 마찰 저항 값이 학습된 홀센서의 펄스간격을 측정하여 저장한 것이다.
다시 말해서 도 8은 홀센서의 펄스값을 슬라이딩(Sliding) 마찰 저항 학습으로 저장한 데이터이다.
슬라이딩(Sliding) 마찰 저항 학습은 핀치 검출 영역 전체 위치에서 모터의 속도 변화량 또는 홀센서 펄스간격을 저장하고, 소정값(β)이상의 속도변화가 발생한 특이구간의 위치 및 그때의 속도 변화량을 저장하는 것을 말한다.
도 8에 도시된 바와 같이 홀센서 펄스값의 특이구간은 2군데(□부분)에서 나타나고 있으며, 정상적인 부분(○)과는 홀센서 펄스값의 변화량이 크게 다름을 알 수 있다.
도 9는 도 8과 같이 초기모드에서 13.5V의 전압을 인가하고 모터의 속도를 감지하는 홀센서의 펄스구간을 총 83개 샘플링한 그래프와 이를 통해 핀치 판별을 위한 임계치를 보정해 준 그래프이다.
본 발명의 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법에서 사용되는 임계치는 외부 장애물의 끼임 현상으로 인한 핀치의 발생을 구분하기 위한 것으로서, 위에서 설명한 홀센서 주기의 변화 또는 모터의 속도변화와는 별개로 특정수치 이상인 경우에는 이동물체 또는 끼임된 물체의 안전 또는 파손방지를 위하여 별도로 주어지는 값으로서 사용자에 의해 설정될 수 있으며, 또는 기존의 데이터를 바탕으로 자동설정될 수도 있다.
또한, 이러한 임계치는 차량 등 운반체의 속도 또는 운반체의 종류에 따라 상이하게 설정될 수 있으며, 도 8이 초기모드 값에 의해서도 달라질 수 있다. 이러한 임계치는 바람직하게는 초기모드 값의 130~200%로 설정될 수 있으나, 사용자의 사용환경에 따라 임의로 조절되는 것이 바람직하다.
도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따르는 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법은 초기화 모드에서의 슬라이딩 마찰 저항 학습(Teach run)된 홀센서의 펄스주기 변화 또는 모터의 속도 변화량을 통해 펄스주기 또는 속도변화량이 특이하게 변화된 부분을 저장하며, 일반 모드에서 이동물체를 전후이동 또는 틸트(tilt)시킬 때 특이구간에서의 변화량과 초기모드에서의 변화량을 비교하여 소정값(γ) 이상인 경우에는 핀치가 발생하였다고 판단하도록 해 준다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법은 부하가 없는 상태에서의 모터 속도변화량을 감지하는 홀 센서의 주기 변화값의 특이구간을 파악하는 특이구간 파악하며, 부하가 있는 모터의 속도변화량을 감지하는 홀 센서의 현재 펄스 주기와 직전의 펄스 주기를 비교한다.
참고적으로 부하가 없는 상태라는 것은 이동물체에 외부 장애물의 끼임현상 등이 발생하지 않고 원활하게 모터가 회전하는 상태를 지칭하며, 부하가 있는 상태라는 것은 이동물체에 외부 장애물의 끼임 등이 발생하여 의도치 않은 부하가 모터의 회전에 영향을 주는 상태로 정의한다.
만일 비교된 펄스의 주기 차이가 소정값(α) 이상라고 하더라도 핀치가 발생했다고 판별하는 것이 아니라 이러한 차이구간이 특이구간에 속하는지를 판별하여 차이구간이 특이구간에 속하지 않았다고 판정되면 그대로 핀치가 발생한 것으로 판단하는 판단하고 차이구간이 특이구간에 속하였다고 판정되면 상기 펄스주기의 차이와 특이구간에서의 주기 차이가 소정값(γ)이상인 경우에만 핀치가 발생한 것으로 판단한다.
만일 이동물체에서 핀치가 발생된 것으로 판단되면, 차량 등 운반체의 유닛에 설치된 제어부에 의해 모터의 회전방향을 변경하거나 모터를 정지하도록 컨트롤 하게 된다.
한편, 핀치를 판정하기 위한 펄스 주기의 차이를 판별하는 소정값(α)은 하기 수학식 1의 절대값으로 구할 수 있으며, 10 ~ 20% 정도가 바람직하며, 제조사 또는 사용자가 이를 조정할 수 있다.
Figure 112019089653825-pat00004
만일 핀치 판정을 위한 모터의 속도변화량으로 소정값(α)을 정한다면 하기 수학식 2의 10 ~ 20% 정도가 바람직하며, 제조사 또는 사용자가 이를 조정할 수 있다.
Figure 112019089653825-pat00005
또한, 슬라이딩(Sliding) 마찰 저항 학습에서의 소정값(β)도 수학식 1 또는 2의 소정값(α)와 동일하게 구하여질 수 있을 것이다.
또, 소정값(α)와 소정값(β)는 서로 동일한 값으로 정해질 수도 있으며, 제조사 또는 사용자에 따라 다른 값으로 지정될 수도 있을 것이다.
또, 슬라이딩 마찰 저항 학습을 통한 저장된 모터의 속도변화량 또는 홀센서 펄스의 주기변화량을 이용하여 핀치를 판별하는 경우에 사용되는 소정값(γ)도 소정값(α) 및 소정값(β)을 도출하는 수학식 1 또는 수학식 2와 유사한 수학식 3으로 구하여질 수 있으며, 소정값(α), 소정값(β)와 서로 동일한 값으로 정해질 수도 있으며, 제조사 또는 사용자에 따라 다른 값으로 지정될 수도 있을 것이다.
Figure 112019089653825-pat00006
그러나, 이러한 수학식 1, 2 및 3은 절대적인 도출방식은 아니며, 필요에 따라 다른 방식으로도 구할 수 있을 것이다.
즉, 본 발명에 따르는 속도 변화량을 이용한 모터 제어장치 및 그 방법에서 이러한 소정값은 속도변화량 또는 주기변화량으로 도출될 수 있으며, 초기모드에서의 슬라이딩 마찰 저항 학습에 의한 데이터, 입력전압, 차량 등 운반체의 속도에 따라 달라질 수도 있다.
참고적으로 모터가 노후화되거나, 부품교체, 수리 등이 발생했을 경우, 모터로 이동시키는 이동물체의 속도 변화량의 수정될 수 있다. 따라서 주기적으로 초기모드에서의 슬라이딩 마찰 저항 학습을 다시 실시하여 저장된 값을 자동 갱신하도록 동작할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 부하가 없는 상태에서의 모터 속도변화량을 감지하는 홀 센서의 주기 변화값의 특이구간을 파악하는 특이구간 파악단계; 부하가 있는 모터의 속도변화량을 감지하는 홀 센서의 현재 펄스 주기와 직전의 펄스 주기를 비교하는 펄스주기 비교단계; 상기 비교단계에서 주기의 차이가 소정값(α) 이상일때, 이러한 차이구간이 상기 특이구간에 속하는지를 판별하는 판별단계;
    상기 판별단계에서 차이구간이 특이구간에 속하지 않았다고 판정되면, 모터에 의해 이동하는 이동물체의 핀치를 예보하는 핀치 예보한 후, 상기 홀센서의 복수의 펄스 주기 내에서 다시 주기의 차이가 소정값(α)이상인 경우 핀치가 발생한 것으로 판단하며,
    상기 판별단계에서 차이구간이 특이구간에 속하였다고 판정되면 상기 펄스주기의 차이와 특이구간에서의 주기 차이가 소정값(γ)이상인 경우에 핀치가 발생한 것으로 판단하는 판단단계;
    상기 판단단계에서 이동물체의 핀치가 발생된 것으로 판단되면, 모터의 회전방향을 변경하거나 모터를 정지토록 하는 모터 컨트롤단계; 및
    제1 및 제2 홀센서에 의한 구형파의 펄스를 카운팅(Pulse Counting)하여 상기 이동물체의 이동거리를 측정하되, 상기 제1 및 제2 홀센서는 90도의 위상각을 가지도록 설정되고, 상기 제1 홀센서는 제1 주기 및 제2 주기와, 제3 주기 및 제4 주기마다 각각 한번 카운팅하고, 상기 제2 홀센서는 상기 제1 홀센서의 제2 주기 및 제3 주기마다 한번 카운팅하는 단계;를 포함하고,
    상기 판단단계는 주변의 온도 및 습도에 따라 핀치를 판단하기 위한 값을 보정하는 단계; 및 모터에 인가되는 전압의 크기변화를 고려하여 핀치예보 및 핀치를 판단하는 기준값을 자동보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 변화량을 이용한 모터 제어방법
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 판단단계에서 소정값(α)은 슬라이딩 마찰 저항 학습시 저장된 데이터에 의해 달리 적용되는 것을 특징으로 하는
    속도 변화량을 이용한 모터 제어방법
  6. 제3항에 있어서,
    상기 판단단계의 소정값(α)은 모터의 회전속도 및 운반체의 속도에 따라 달리 적용되는 것을 특징으로 하는
    속도 변화량을 이용한 모터 제어방법
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