KR102671451B1 - DC motor monitoring system and method of doors for railway vehicles - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 추가장비를 설치하지 않고서도 기존의 전동차의 출입문 시스템을 이용하여 출입문의 개폐에 사용되는 직류모터의 부하 상태를 실시간으로 감시할 수 있도록 함으로써 출입문의 선제적 유지 보수가 가능하도록 하고, 그에 따라 출입문의 고장을 예방할 수 있도록 하는 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for monitoring a direct current motor of a door for an electric vehicle, and more specifically, to monitor the load status of a direct current motor used for opening and closing a door using the door system of an existing electric vehicle without installing additional equipment. It relates to a direct current motor monitoring system and method for doors for electric vehicles that enables preemptive maintenance of doors by enabling real-time monitoring, and thereby prevents door failures.
Description
본 발명은 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 추가장비를 설치하지 않고서도 기존의 전동차의 출입문 시스템을 이용하여 출입문의 개폐에 사용되는 직류모터의 부하 상태를 실시간으로 감시할 수 있도록 함으로써 출입문의 선제적 유지 보수가 가능하도록 하고, 그에 따라 출입문의 고장을 예방할 수 있도록 하는 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for monitoring a direct current motor of a door for an electric vehicle, and more specifically, to monitor the load status of a direct current motor used for opening and closing a door using the door system of an existing electric vehicle without installing additional equipment. It relates to a direct current motor monitoring system and method for doors for electric vehicles that enables preemptive maintenance of doors by enabling real-time monitoring, and thereby prevents door failures.
일반적으로 전동차를 구성하는 각 차량에는 승객의 출입을 위한 출입구가 구비되고, 이러한 출입구에는 전기식으로 작동하는 출입문이 슬라이드 가능하게 설치되어 출입구를 개폐한다.In general, each vehicle that constitutes an electric train is equipped with an entrance for passengers to enter and exit, and an electrically operated door is installed to slide to open and close the entrance.
이러한, 전동차의 각 차량에는 복수의 출입문의 개폐를 제어하기 위한 시스템들이 포함되며, 각각의 출입문 시스템은 도 1에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 출입문 패널(10)과, 직류모터(30), 구동스크류(40) 및 구동너트(50)를 포함하여 출입문 행거(hanger)(20)에 의해 출입문 패널(10)에 연결되어 출입문 패널(10)을 슬라이드 구동시키는 구동장치와, 출입문의 구동 상태 감지를 위한 도어 잠김 감지 리미트 스위치(DLS)(60) 및 도어 닫힘 감지 리미트 스위치(DCS)(70) 등이 포함될 수 있다.Each vehicle of this electric train includes systems for controlling the opening and closing of a plurality of doors, and each door system includes a pair of door panels 10, a direct current motor 30, and a drive, as shown in FIG. 1. A driving device that is connected to the door panel 10 by a door hanger 20, including a screw 40 and a driving nut 50, and slides the door panel 10, and detects the operating state of the door. A door locking detection limit switch (DLS) 60 and a door closing detection limit switch (DCS) 70 may be included.
또한, 출입문 시스템에는 상기와 같은 구성요소들의 상태를 진단(disagnostic)하여 그 정보를 차량제어관리 시스템(TCMS)을 통해 운전자에게 전달하고, 운전자의 명령 신호를 받아 구성요소들을 제어 및 동작시킬 수 있는 마이크로프로세서를 갖춘 출입문 제어장치(DCU)가 포함된다.In addition, the door system includes a system that diagnoses the status of the above components, transmits the information to the driver through the vehicle control management system (TCMS), and controls and operates the components by receiving command signals from the driver. It includes a door control unit (DCU) with a microprocessor.
이 중, 출입문의 구동력은 정역 구동이 가능한 직류모터(30)에 의해 제공되는데, 이러한 전동차용 출입문은 탑승객들의 안전과 직결되는 구성이므로 출입문을 구동시키는 직류모터(30)의 결함을 미연에 확인하고 유지 보수하는 것이 매우 중요하다.Among these, the driving force of the door is provided by a direct current motor (30) capable of driving forward and backward. Since these doors for electric vehicles are directly related to the safety of passengers, defects in the direct current motor (30) that drives the door must be checked in advance. Maintenance is very important.
이와 관련하여 대한민국 등록실용신안공보 제20-0491574호에는 철도차량용 출입문 도어의 직류모터 결함진단장치가 게재되어 있는데, 그 주요 기술적 구성은 전원을 공급하지 않은 수동 조작에 의한 직류모터의 회전시 발생하는 전압 및 전류 신호를 측정하고, 이를 주파수 변환하여 이상 주파수의 존재 유무 확인을 통해 직류모터의 결함 여부를 판단할 수 있도록 구성되어 있다.In relation to this, Republic of Korea Registered Utility Model Publication No. 20-0491574 discloses a defect diagnosis device for a direct current motor of an entrance door for a railway vehicle, the main technical component of which is the defect diagnosis device that occurs when the direct current motor rotates by manual operation without supplying power. It is designed to determine whether a DC motor is defective by measuring voltage and current signals, converting them to frequency, and checking for the presence of abnormal frequencies.
상기 종래기술은 직류모터를 철도차량으로부터 분리하지 않고 장착된 상태로 결함 진단을 수행할 수 있도록 한 것에 그 특징이 있으나, 전동차가 멈춤 상태에 있거나 운행 중단 상태에 있는 경우에만 직류모터의 결함 유무를 판단할 수 있다는 단점이 있다.The above prior art is characterized by allowing fault diagnosis to be performed while the DC motor is mounted without being separated from the railway vehicle. However, the presence or absence of a defect in the DC motor can only be determined when the train is stopped or in a suspended state. There is a downside to being judgmental.
즉, 상기 종래기술을 포함한 종래의 전동차 출입문의 직류모터 감시 시스템 또는 부하상태 모니터링 시스템들은 전동차의 운행이 중단된 상태에서만 결함 유무를 감지할 수 있으므로 전동차의 주행 중 직류모터에 이상이나 결함이 발생되는 경우 이를 감지하기 어려울 뿐만 아니라, 주행 중 직류모터의 부하상태를 실시간으로 모니터링하기 위해 별도의 장비나 시스템을 추가적으로 장착하여야만 하므로 기존에 사용 중인 출입문 시스템에 효율적으로 적용하기가 어렵다는 문제점이 있었다.In other words, conventional DC motor monitoring systems or load status monitoring systems for electric vehicle entrance doors, including the above-described prior art, can detect the presence or absence of defects only when the electric car is stopped, so it is possible for abnormalities or defects to occur in the DC motor while the electric car is running. In this case, not only is it difficult to detect this, but there is a problem that it is difficult to efficiently apply it to the existing door system because additional equipment or systems must be installed to monitor the load status of the DC motor in real time while driving.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 별도의 추가장비를 설치하지 않고서도 기존의 전동차의 출입문 시스템을 이용하여 출입문의 개폐에 사용되는 직류모터의 부하 상태를 실시간으로 감시할 수 있도록 함으로써 출입문의 선제적 유지 보수가 가능하도록 하고, 그에 따라 출입문의 고장 발생을 미연에 방지할 수 있도록 하는 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템 및 방법을 제공함에 있다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above. The purpose of the present invention is to provide a DC motor used for opening and closing doors using the door system of an existing electric train without installing additional equipment. We provide a DC motor monitoring system and method for doors for electric vehicles that enables preemptive maintenance of doors by monitoring the load status in real time and thus prevents door failures in advance.
또한, 본 발명은 복수의 센서를 통해 직류모터의 상태를 실시간으로 측정하고, 측정 결과 및 그에 따른 직류모터의 이상 또는 고장 발생 여부 판단 결과를 복수의 장치를 통해 동시에 모니터링할 수 있도록 함으로써 직류모터 감시의 신뢰성을 향상시킬 수 있음과 동시에 그에 따라 보다 원활하고 안전한 전동차 운행이 가능하도록 하는 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템 및 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.In addition, the present invention measures the status of the DC motor in real time through a plurality of sensors, and monitors the measurement result and the result of determining whether an abnormality or failure of the DC motor occurs simultaneously through a plurality of devices, thereby monitoring the DC motor. Another purpose is to provide a system and method for monitoring the direct current motor of the entrance door for electric vehicles, which can improve the reliability of electric vehicles and at the same time enable smoother and safer operation of electric vehicles.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention to achieve the above objectives,
DC모터 드라이버와, 직류모터 및 출입문 제어장치를 포함하는 전동차용 출입문 시스템에 있어서, 상기 DC모터 드라이버와 직류모터의 사이에는 직류모터의 부하량 측정을 위한 전류센서가 착탈 가능한 형태로 구비된 것을 특징으로 한다.In a door system for an electric vehicle including a DC motor driver, a DC motor, and a door control device, a current sensor for measuring the load of the DC motor is provided in a detachable form between the DC motor driver and the DC motor. do.
이때, 상기 전류센서에 의해 측정된 직류모터의 부하량은 출입문 제어장치와, TCMS 또는 CBM 모듈 중 어느 하나 이상으로 동시에 전송되는 것을 특징으로 한다.At this time, the load of the DC motor measured by the current sensor is transmitted simultaneously to the door control device and one or more of the TCMS or CBM module.
한편, 본 발명은 DC모터 드라이버와, 직류모터 및 출입문 제어장치를 포함하는 전동차용 출입문 시스템에 있어서, 상기 DC모터 드라이버와 직류모터의 사이에 구비되어 직류모터의 상태를 실시간으로 측정하는 센서부와, 상기 센서부에 의해 측정된 측정치들을 이용하여 직류모터의 이상 발생 여부를 판단하는 CBM 모듈을 포함할 수 있다.Meanwhile, the present invention relates to a door system for an electric vehicle including a DC motor driver, a DC motor, and a door control device, including a sensor unit provided between the DC motor driver and the DC motor to measure the status of the DC motor in real time; , It may include a CBM module that determines whether an abnormality has occurred in the DC motor using the measurements measured by the sensor unit.
이때, 상기 센서부는, 직류모터의 부하량 측정을 위한 전류센서와, 상기 DC모터 드라이버로부터 직류모터로 공급되는 전압을 측정하는 전압센서 및 상기 직류모터의 온도 측정을 위한 온도센서를 포함할 수 있다.At this time, the sensor unit may include a current sensor for measuring the load of the DC motor, a voltage sensor for measuring the voltage supplied from the DC motor driver to the DC motor, and a temperature sensor for measuring the temperature of the DC motor.
또한, 상기 센서부는, 직류모터의 구동 중 발생되는 진동이나 흔들림을 측정하기 위한 진동센서와, 직류모터의 습도 측정을 위한 습도센서를 더 포함할 수 있다.In addition, the sensor unit may further include a vibration sensor for measuring vibration or shaking that occurs while driving the DC motor, and a humidity sensor for measuring humidity of the DC motor.
또한, 상기 전류센서의 측정치를 이용한 직류모터의 부하량 측정 및 상기 DC모터 드라이버로부터 입력된 전원에 대한 전압 및 전류의 변화량 측정을 통해 상기 직류모터에 가해지는 부하를 동시에 검출할 수 있다.In addition, the load applied to the DC motor can be simultaneously detected by measuring the load on the DC motor using the measurement value of the current sensor and measuring the amount of change in voltage and current with respect to the power input from the DC motor driver.
그리고, 상기 CBM 모듈은, 상기 DC모터 드라이버로부터 공급되는 전원을 이용하여 CBM 모듈이 작동할 수 있도록 하는 전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 센서부에 의해 측정된 직류모터의 측정치들이 입력되는 센서입력부와, 센서입력부를 통해 입력된 센서부의 측정치들을 이용하여 직류모터의 이상 발생 유무를 판단하는 CPU를 포함할 수 있다.In addition, the CBM module includes a power supply unit that supplies power to enable the CBM module to operate using the power supplied from the DC motor driver, and a sensor input unit where the measurement values of the DC motor measured by the sensor unit are input. It may include a CPU that determines whether an abnormality has occurred in the DC motor using the measured values of the sensor unit input through the sensor input unit.
한편, 본 발명에 따른 전동차용 출입문의 직류모터 감시 방법은,On the other hand, the method for monitoring the direct current motor of the entrance door for electric vehicles according to the present invention is,
전동차용 출입문의 직류모터 감시 방법에 있어서, 상기 직류모터의 정상적인 구동상태에서의 전류, 전압, 온도, 진동 및 습도의 기준값 또는 기준범위를 데이터베이스에 저장하는 기준값 입력단계, 전동차의 DC모터 드라이버와 직류모터의 사이에 구비되는 센서부를 이용하여 직류모터 또는 그 주변의 전류, 전압, 온도, 진동 및 습도를 측정하여 CBM 모듈 및 출입문 제어장치로 전송하는 측정 및 전송단계 및기 CBM 모듈을 통해 센서부에 의해 측정된 측정치들을 상기 기준값 입력단계에서 저장된 기준값 또는 기준범위와 비교하여 직류모터의 이상 발생 여부를 판단하는 이상 여부 판단단계를 포함할 수 있다.In the method of monitoring a DC motor for an electric vehicle door, a reference value input step of storing the standard value or standard range of current, voltage, temperature, vibration and humidity in a normal driving state of the DC motor in a database, the DC motor driver of the electric car and the DC motor A measurement and transmission step that measures the current, voltage, temperature, vibration, and humidity of the DC motor or its surroundings using the sensor unit provided between the motors and transmits it to the CBM module and the door control device by the sensor unit through the CBM module. It may include an abnormality determination step of comparing the measured values with the reference value or reference range stored in the reference value input step to determine whether an abnormality has occurred in the DC motor.
이때, 상기 이상 여부 판단단계는, 상기 센서부로부터 실시간으로 전송되는 측정치들을 데이터베이스에 저장하는 데이터 저장단계, 상기 센서부로부터 실시간으로 전송되는 측정치들을 데이터베이스에 기저장된 기준값 또는 기준 범위와 비교하는 비교단계 및 상기 비교단계에서의 비교 결과, 측정치 중 기준값 또는 기준 범위 내에 포함되지 않는 이상 신호가 감지되는 경우 경보신호를 발생하거나, TCMS 또는 관제센터로 통보하는 경보발생단계를 포함할 수 있다.At this time, the abnormality determination step includes a data storage step of storing the measurement values transmitted in real time from the sensor unit in a database, and a comparison step of comparing the measurement values transmitted in real time from the sensor unit with a reference value or reference range previously stored in the database. And, as a result of the comparison in the comparison step, if an abnormal signal is detected that is not within the standard value or standard range among the measured values, it may include an alarm generation step of generating an alarm signal or notifying the TCMS or control center.
그리고, 상기 데이터베이스에 축적된 센서들의 측정치들을 입력값으로 하고, 상기 입력값에 대한 직류모터의 상태를 출력값으로 하는 기계학습을 수행하는 학습단계를 더 포함하고, 상기 이상 여부 판단단계에서는 학습단계에서의 학습 결과를 이용하여 직류모터의 이상 발생 여부를 판단할 수 있다.And, it further includes a learning step of performing machine learning using the measured values of the sensors accumulated in the database as input values and the state of the DC motor for the input values as an output value. In the abnormality determination step, the learning step Using the learning results, it is possible to determine whether an abnormality has occurred in the DC motor.
또한, 상기 학습단계에서의 학습 결과를 이용하여 상기 기준값 입력단계에서 저장된 기준값 또는 기준범위를 업데이트시키는 업데이트단계를 더 포함할 수 있다.In addition, an updating step of updating the reference value or reference range stored in the reference value input step using the learning result in the learning step may be further included.
본 발명에 따르면, 기존 전동차에 사용되는 출입문 시스템을 그대로 활용할 수 있도록 하면서도 착탈 가능한 형태로 구비되는 전류센서를 이용하여 출입문을 구동시키는 직류모터에 가해지는 부하량을 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 함으로써 설치 및 운영 비용을 최소화 하면서도 출입문의 선제적 유지 보수가 가능하도록 하고, 그에 따라 출입문의 고장 발생을 미연에 방지할 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.According to the present invention, the door system used in existing electric vehicles can be utilized as is, and the load applied to the DC motor that drives the door can be monitored in real time using a detachable current sensor for installation and operation. It has the outstanding effect of enabling preemptive maintenance of doors while minimizing costs, thereby preventing door malfunctions in advance.
또한, 본 발명에 따르면 복수의 센서를 통해 직류모터의 상태를 실시간으로 측정하고, 측정 결과 및 그에 따른 직류모터의 이상 또는 고장 발생 여부 판단 결과를 복수의 장치를 통해 동시에 모니터링할 수 있도록 함으로써 직류모터 감시의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 전동차의 전체적인 정비에 소요되는 시간 및 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 보다 원활하고 안전한 전동차 운행이 가능하도록 하는 효과를 추가로 갖는다.In addition, according to the present invention, the status of the DC motor is measured in real time through a plurality of sensors, and the measurement result and the result of determining whether an abnormality or failure of the DC motor occurs can be simultaneously monitored through a plurality of devices. It can improve the reliability of monitoring, reduce the time and cost required for overall maintenance of the train, and has the additional effect of enabling smoother and safer operation of the train.
도 1은 종래의 전동차 출입문 시스템의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명이 적용되는 전동차 출입문의 직류모터를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 나타낸 직류모터와 센서의 결합 모습을 개념적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템의 다른 실시예를 개념적으로 나타낸 도면.
도 6은 도 5에 나타낸 본 발명 중 CBM 모듈의 구성을 구체적으로 나타낸 도면.
도 7은 도 5에 나타낸 본 발명을 개략적으로 나타낸 도면.Figure 1 is a diagram schematically showing the main configuration of a conventional electric vehicle door system.
Figure 2 is a diagram schematically showing a direct current motor of an electric vehicle door to which the present invention is applied.
Figure 3 is a diagram conceptually showing the combination of the direct current motor and sensor shown in Figure 2.
Figure 4 is a diagram showing a direct current motor monitoring system for an electric vehicle entrance door according to the present invention.
Figure 5 is a diagram conceptually showing another embodiment of a direct current motor monitoring system for an electric vehicle door according to the present invention.
Figure 6 is a diagram specifically showing the configuration of the CBM module of the present invention shown in Figure 5.
Figure 7 is a diagram schematically showing the present invention shown in Figure 5.
이하, 첨부된 도면들을 참고로 하여 본 발명에 따른 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the direct current motor monitoring system for the entrance door for electric vehicles according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 2는 본 발명이 적용되는 전동차 출입문의 직류모터를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 나타낸 직류모터와 센서의 결합 모습을 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템의 다른 실시예를 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5에 나타낸 본 발명 중 CBM 모듈의 구성을 구체적으로 나타낸 도면이며, 도 7은 도 5에 나타낸 본 발명을 개략적으로 나타낸 도면이다.Figure 2 is a diagram schematically showing the direct current motor of the door of an electric vehicle to which the present invention is applied, Figure 3 is a diagram conceptually showing the combination of the direct current motor and sensor shown in Figure 2, and Figure 4 is a diagram schematically showing the combination of the direct current motor and sensor shown in Figure 2, and Figure 4 is a diagram schematically showing the DC motor for the electric vehicle door according to the present invention. It is a diagram showing a direct current motor monitoring system for an entrance door, and Figure 5 is a diagram conceptually showing another embodiment of a direct current motor monitoring system for an electric vehicle door according to the present invention, and Figure 6 is a diagram showing the CBM module of the present invention shown in Figure 5. This is a drawing showing the configuration in detail, and FIG. 7 is a drawing schematically showing the present invention shown in FIG. 5.
본 발명은 별도의 추가장비를 설치하지 않고서도 기존의 전동차의 출입문 시스템을 이용하여 출입문의 개폐에 사용되는 직류모터의 부하 상태를 실시간으로 감시할 수 있도록 함으로써 출입문의 선제적 유지 보수가 가능하도록 하고, 그에 따라 출입문의 고장을 예방할 수 있도록 하는 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템(100)(이하, '직류모터 감시 시스템(100)'이라 한다) 및 방법에 관한 것으로, 먼저 본 발명이 적용되는 직류모터(30)는 도 2에 나타낸 바와 같이 구성되어 있다.The present invention enables preemptive maintenance of doors by monitoring the load status of the DC motor used for opening and closing doors in real time using the door system of existing electric vehicles without installing additional equipment. , It relates to a DC motor monitoring system 100 (hereinafter referred to as 'DC motor monitoring system 100') and method for doors for electric vehicles, which prevents door failure accordingly. First, it relates to a DC motor monitoring system 100 to which the present invention is applied. The motor 30 is configured as shown in FIG. 2.
즉, 직류모터(30)는 고정자 자석(31)과 전기자 코일(32)에 전류가 흘러 자계를 형성하는 전기자로 형성되고, 고정자 자석(31)의 자속과 전기자 자속이 항상 90도를 유지하도록 하는 정류자(33) 및 정류자(33)로 전기를 공급하기 위한 브러시(34)를 포함하여 구성될 수 있다.That is, the direct current motor 30 is formed with an armature in which current flows through the stator magnet 31 and the armature coil 32 to form a magnetic field, and the magnetic flux of the stator magnet 31 and the armature flux are always maintained at 90 degrees. It may be configured to include a commutator 33 and a brush 34 for supplying electricity to the commutator 33.
상기 브러시(34)에 전압이 인가되면 정류자(33)를 통해 전기자 코일(32)에 전류가 흐르고, 인가된 전압의 방향에 따라 직류모터(30)가 회전을 시작하며 전압에 따른 전류가 흐르게 된다.When voltage is applied to the brush 34, current flows to the armature coil 32 through the commutator 33, and the DC motor 30 starts rotating according to the direction of the applied voltage, and a current according to the voltage flows. .
이때, 상기 직류모터(30)의 회전 방향은 전류가 흐르는 방향에 따라 정방향과 역방향으로 구분될 수 있다.At this time, the rotation direction of the DC motor 30 can be divided into forward and reverse directions depending on the direction in which the current flows.
도 3은 상기 직류모터(30)의 부하 감지를 위해 연결 설치되는 센서를 개념적으로 나타낸 것으로, 본 발명은 상기 직류모터(30)의 전원이 인가된 전기자 코일(32)에 전류센서(121)를 연결 설치하여 전기자 코일(32)에 흐르는 전류를 감지함으로써 직류모터(30)의 부하 정도를 측정할 수 있다.Figure 3 conceptually shows a sensor connected and installed to detect the load of the DC motor 30. The present invention includes a current sensor 121 on the armature coil 32 to which power is applied to the DC motor 30. By connecting and installing to detect the current flowing in the armature coil 32, the load level of the DC motor 30 can be measured.
상기 전류센서(121)에 의해 측정된 직류모터(30)의 부하는 전동차에 구비되는 출입문 제어장치(DCU; Door Control Unit)(140) 및 상태기반유지보수(CBM; Condition Based Maintenance) 모듈(130)(이하, 'CBM 모듈'(130)이라 한다)을 통해 실시간으로 확인될 수 있으며, 확인된 직류모터(30)의 부하량에 따라 별도의 정비주기와 구분없이 정비 또는 유지보수가 가능하다.The load of the DC motor 30 measured by the current sensor 121 is the door control unit (DCU) 140 and the condition based maintenance (CBM; Condition Based Maintenance) module 130 provided in the train. ) (hereinafter referred to as the 'CBM module' 130) can be confirmed in real time, and service or maintenance is possible without separate maintenance cycle depending on the confirmed load of the DC motor 30.
또한, 상기 직류모터(30)에는 회전 운동에 대한 위치, 속도 및 방향을 감지 및 측정하기 위한 엔코더(35)가 연결 설치될 수 있으며, 상기 엔코더(35)로는 광센서 또는 자기센서를 활용한 엔코더(35)가 사용될 수 있다.In addition, an encoder 35 may be connected to the DC motor 30 to detect and measure the position, speed, and direction of rotational movement, and the encoder 35 may be an encoder using an optical sensor or magnetic sensor. (35) can be used.
상기 엔코더(35)에 의해 측정된 직류모터(30)의 회전 운동은 디지털신호로 변환되어 출입문 제어장치(140) 등으로 전송되어 직류모터(30)의 구동 제어에 활용될 수 있다.The rotational movement of the DC motor 30 measured by the encoder 35 can be converted into a digital signal and transmitted to the door control device 140, etc., and used for driving control of the DC motor 30.
한편, 본 발명에 따른 직류모터 감시 시스템(100)의 보다 구체적인 실시예에 따르면, 상기 직류모터(30)의 부하 측정을 위한 전류센서(121)를 필요에 따라 기존의 전동차 출입문 시스템에 착탈 가능한 형태로 설치할 수 있는데, 그로 인해 별도의 추가장비를 설치하지 않고서도 기존의 전동차의 출입문 시스템을 이용하여 출입문의 개폐에 사용되는 직류모터(30)의 부하 상태를 실시간으로 감시할 수 있음은 물론 직류모터 감시 시스템(100)의 설치 및 유지보수 비용을 최소화할 수 있다.Meanwhile, according to a more specific embodiment of the DC motor monitoring system 100 according to the present invention, the current sensor 121 for measuring the load of the DC motor 30 is removable from the existing electric vehicle door system as needed. As a result, the load status of the DC motor 30 used to open and close the door can be monitored in real time using the door system of an existing electric train without installing additional equipment, as well as the DC motor. Installation and maintenance costs of the surveillance system 100 can be minimized.
보다 상세히 설명하면, 상기 전류센서(121)는 전동차의 DC모터 드라이버(110)로부터 입력되는 DC 전원을 통해 동작되는 능동센서로, DC모터 드라이버(110)와 직류모터(30)의 사이에 연결 설치될 수 있고, 상기 전류센서(121)에서의 전류 감지에 필요한 전압은 상기 DC 전원을 이용하여 자체적으로 생성할 수 있다.In more detail, the current sensor 121 is an active sensor that operates through DC power input from the DC motor driver 110 of the electric vehicle, and is connected and installed between the DC motor driver 110 and the DC motor 30. It can be, and the voltage required for current detection in the current sensor 121 can be generated by itself using the DC power supply.
또한, 상기 직류모터(30)의 경우 회전 방향에 따라 전원선이 2가닥 존재하므로, 한쪽 방향을 선정하여 사용자가 필요로하는 회전 방향에 대한 직류모터(30)의 부하량을 관측하는 것이 가능하다.In addition, in the case of the DC motor 30, there are two power lines depending on the rotation direction, so it is possible to select one direction and observe the load of the DC motor 30 for the rotation direction required by the user.
그리고, 상기 전류센서(121)의 경우 도 4에 나타낸 바와 같이, 직류모터(30)에 추가 결합되는 구조로 설치될 수 있으므로 필요에 따라 착탈이 가능하도록 구성될 수도 있다.In addition, in the case of the current sensor 121, as shown in FIG. 4, it can be installed in a structure that is additionally coupled to the DC motor 30, so it can be configured to be detachable as needed.
또한, 상기 전류센서(121)는 내부적으로 흐르는 전류를 전압으로 변환시킴으로써 직류모터(30)의 부하량을 측정할 수 있는데, 부하량 측정에 사용되는 전류와 전압의 변환 비율은 사용환경에 따라 변경할 수 있다.In addition, the current sensor 121 can measure the load of the DC motor 30 by converting the internally flowing current into voltage. The conversion ratio of current and voltage used to measure the load can be changed depending on the usage environment. .
이때, 상기 전류센서(121)는 최대 50A까지 검지할 수 있고, 전동차에서 사용되는 환경에 맞게 내전압, 절연저항 및 온도 사양 항목 등의 전기적 특성을 별도로 설정하여 제작될 수 있는데, 그 일실시예는 아래의 (표 1)에 나타낸 바와 같다.At this time, the current sensor 121 can detect up to 50A, and can be manufactured by separately setting electrical characteristics such as withstand voltage, insulation resistance, and temperature specification items to suit the environment used in the electric vehicle. An example of this is As shown in (Table 1) below.
즉, 상기 전류센서(121)에 의해 측정된 전류가 기설정된 직류모터(30)의 정상 전류 범위를 벗어난 경우 직류모터(30)에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.That is, if the current measured by the current sensor 121 is outside the preset normal current range of the DC motor 30, it can be determined that there is a problem with the DC motor 30.
보다 상세히 설명하면, 정상적인 직류모터(30)의 작동 상태에 비해 과도한 전류는 직류모터(30) 내부의 부하나 과열을 나타낼 수 있고, 반대로 정상 작동 상태에 비해 낮은 전류는 모터가 충분한 전력을 받지 못하거나 전력공급회로에 문제가 있는 것으로 판단할 수 있다.In more detail, an excessive current compared to the normal operating state of the DC motor 30 may indicate a load or overheating inside the DC motor 30, and conversely, a low current compared to the normal operating state may indicate that the motor does not receive sufficient power. Alternatively, it may be determined that there is a problem with the power supply circuit.
또한, 상기 전류센서(121)에 내부적으로 흐르는 전류를 전압으로 변환시키는 방식에 의해 측정된 직류모터(30)의 부하량이 마찬가지로 기설정된 범위를 벗어나거나, 부하량의 변화 패턴이 직류모터(30)가 정상적인 구동을 하는 경우의 부하량 변화 패턴과 다른 경우 및 직류모터(30)의 작동 중 전류값이 급격하게 증가하거나 감소하는 경우에도 직류모터(30)에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.In addition, if the load of the DC motor 30 measured by converting the current internally flowing in the current sensor 121 into voltage is outside the preset range, or if the change pattern of the load is the DC motor 30 Even if the load amount change pattern is different from that of normal operation or if the current value suddenly increases or decreases during operation of the DC motor 30, it can be determined that there is something wrong with the DC motor 30.
상기와 같이, 전류센서(121)에 의해 측정된 직류모터(30)의 부하량은 복수의 장치로 전송될 수 있는데, 이는 직류모터(30)의 상태를 다중의 방법을 통해 모니터링 할 수 있도록 함으로써 하나 이상의 장치에 이상이 발생되더라도 출입문 또는 직류모터(30)의 이상 여부를 확인할 수 있도록 함으로써 선제적인 대응을 통해 고장 발생을 미연에 방지할 수 있도록 하기 위함이다.As described above, the load of the DC motor 30 measured by the current sensor 121 can be transmitted to a plurality of devices, which allows the status of the DC motor 30 to be monitored through multiple methods. Even if a problem occurs in the above device, it is possible to check whether the door or the DC motor 30 has a problem, thereby preventing the occurrence of a malfunction in advance through preemptive response.
일예로, 상기 전류센서(121)에 의해 측정된 직류모터(30)의 부하량을 출입문 제어장치(DCU)(140)와, 차량제어관리 시스템(TCMS)(150)(이하, 'TCMS'(150)라 한다) 또는 CBM 모듈(130) 중 어느 하나 이상으로 동시에 전송함으로써 출입문 제어장치(140)에 문제가 발생한 경우에도 TCMS(150)나 CBM 모듈(130)을 통해 출입문 또는 직류모터(30)의 이상 여부를 실시간으로 확인할 수 있다.As an example, the load of the DC motor 30 measured by the current sensor 121 is measured by the door control unit (DCU) 140 and the vehicle control management system (TCMS) 150 (hereinafter referred to as 'TCMS' (150). ) or the CBM module 130 at the same time, even if a problem occurs in the door control device 140, the door or DC motor 30 is transmitted through the TCMS 150 or the CBM module 130. You can check for abnormalities in real time.
한편, 상기한 바와 같은 직류모터(30)의 부하량을 측정하기 위한 수단으로, 전류센서(121) 이외에 다른 센서들을 사용할 수도 있는데, 이로 인해 직류모터(30)의 이상 감지 정확성을 향상시킬 수 있음은 물론, 전류센서(121)에 이상 또는 고장이 발생된 경우에도 직류모터(30)를 실시간으로 감시할 수 있는 효과를 보일 수 있다.Meanwhile, as a means of measuring the load of the DC motor 30 as described above, other sensors in addition to the current sensor 121 may be used, which can improve the accuracy of abnormality detection of the DC motor 30. Of course, even if an abnormality or failure occurs in the current sensor 121, the direct current motor 30 can be monitored in real time.
보다 상세히 설명하면, 상기 전동차에 구비되는 DC모터 드라이버(110)와 직류모터(30)의 사이에는 전류센서(121)를 포함하는 센서부(120)가 구비될 수 있는데, 상기 센서부(120)에는 전술한 전류센서(121) 외에 전압센서(122), 온도센서(123) 등이 포함될 수 있다.In more detail, a sensor unit 120 including a current sensor 121 may be provided between the DC motor driver 110 and the DC motor 30 provided in the electric train. In addition to the current sensor 121 described above, a voltage sensor 122, a temperature sensor 123, etc. may be included.
상기 전압센서(122)는 전동차에 구비된 DC모터 드라이버(110)로부터 직류모터(30)로 공급되는 전압을 측정하는 역할을 하는 것으로, 정상적인 직류모터(30)의 작동 상태에 비해 낮은 전압은 직류모터(30)가 충분한 전력을 받지 못하고 정상적인 작동을 하지 못하는 상태임을 나타낼 수 있고, 반대로 정상 작동 상태에 비해 높은 전압, 즉 과전압은 직류모터(30)에 과부하를 주고 직류모터(30)의 손상을 초래할 수 있다.The voltage sensor 122 serves to measure the voltage supplied to the DC motor 30 from the DC motor driver 110 provided in the electric vehicle. A voltage lower than the normal operating state of the DC motor 30 is a DC motor. This may indicate that the motor 30 is not receiving sufficient power and is unable to operate normally. Conversely, a voltage higher than the normal operating state, that is, overvoltage, may overload the DC motor 30 and cause damage to the DC motor 30. It can result.
이때, 상기 전류센서(121)의 측정치를 이용한 직류모터(30)의 부하량 측정과 동시에 전동차의 DC모터 드라이버(110)로부터 입력된 전원에 대한 전압 및 전류의 변화량을 측정함으로써 직류모터(30)에 가해지는 부하를 동시에 검출하는 방법을 사용할 수도 있다.At this time, by measuring the load of the DC motor 30 using the measurement value of the current sensor 121 and simultaneously measuring the amount of change in voltage and current with respect to the power input from the DC motor driver 110 of the electric vehicle, the DC motor 30 A method of simultaneously detecting the applied load can also be used.
다음, 상기 온도센서(123)는 직류모터(30)의 온도를 측정하기 위한 구성으로, 기설정된 정상범위에 비해 높은 온도는 직류모터(30)의 과열이나 내부의 회로 문제 등을 나타낼 수 있으며, 상기 직류모터(30)가 과열될 경우 감전이나 모터 부품의 손상을 초래할 수 있다.Next, the temperature sensor 123 is configured to measure the temperature of the DC motor 30. A temperature higher than the preset normal range may indicate overheating of the DC motor 30 or an internal circuit problem, If the DC motor 30 overheats, it may cause electric shock or damage to motor parts.
반대로, 상기 온도센서(123)에 의해 측정된 온도가 기설정된 정상범위에 비해 낮은 온도가 측정되는 경우에는 직류모터(30)가 제대로 가동되지 않거나 정상적인 성능을 발휘하지 못하는 것으로 판단할 수 있다.Conversely, if the temperature measured by the temperature sensor 123 is lower than the preset normal range, it may be determined that the DC motor 30 is not operating properly or is not performing normally.
한편, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 센서부(120)로는 진동센서(124)와 습도센서(125)가 더 포함될 수 있는데, 상기 진동센서(124)와 습도센서(125)는 직류모터(30)에 직접 설치될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 5, the sensor unit 120 may further include a vibration sensor 124 and a humidity sensor 125. The vibration sensor 124 and the humidity sensor 125 are connected to the DC motor 30. ) can be installed directly.
먼저, 상기 진동센서(124)는 직류모터(30)의 구동 중 발생되는 진동이나 흔들림을 측정하기 위한 구성으로, 비정상적인 진동이나 흔들림이 감지될 경우, 직류모터(30)의 부품의 불균형 또는 베어링 손상 등의 문제가 발생된 것으로 판단할 수 있다.First, the vibration sensor 124 is configured to measure vibration or shaking that occurs during the operation of the DC motor 30. When abnormal vibration or shaking is detected, the parts of the DC motor 30 are imbalanced or the bearings are damaged. It can be determined that a problem such as this has occurred.
다음, 상기 습도센서(125)는 직류모터(30)의 내부 습도를 파악하기 위한 구성으로, 고습한 환경에서 직류모터(30)가 작동할 경우, 수분이 직류모터(30)의 내부로 침투하여 전기회로나 부품에 손상을 일으킬 수 있다.Next, the humidity sensor 125 is configured to determine the internal humidity of the DC motor 30. When the DC motor 30 operates in a high humidity environment, moisture penetrates into the inside of the DC motor 30. It may cause damage to electrical circuits or parts.
이때, 상기 습도센서(125)를 이용하여 직류모터(30)의 주변 습도를 감지하고, 이를 직류모터(30)의 내부와 연관시킴으로써 습도센서(125)에 의해 측정되는 주변 습도 변화에 따른 직류모터(30) 내부의 습도를 연산하는 방법에 의해 직류모터(30)의 습도를 측정할 수 있다.At this time, the humidity sensor 125 is used to detect the surrounding humidity of the DC motor 30, and by associating this with the inside of the DC motor 30, the DC motor changes according to the change in the surrounding humidity measured by the humidity sensor 125. (30) The humidity of the DC motor 30 can be measured by calculating the internal humidity.
상기와 같이 구성된 센서부(120)를 이용한 전류, 전압, 온도, 진동 및 습도의 측정은 직류모터(30)의 안전성을 강화하고, 잠재적인 고장을 사전에 감지하여 예방할 수 있도록 한 것에 기술적 특징이 있는 것으로, 상기 직류모터(30)의 정상적인 구동상태에서의 측정치 및 직류모터(30)의 사양에 의해 제공되는 정상 구동 범위 등을 이용한 기준값 또는 기준 범위를 미리 설정하여 후술할 데이터베이스에 저장한 상태에서 센서부(120)에 의해 측정된 측정치들을 기저장된 기준값 또는 기준 범위와 비교하는 방법 등에 의해 직류모터(30)의 이상 발생 여부를 실시간으로 확인할 수 있다.The technical feature of measuring current, voltage, temperature, vibration and humidity using the sensor unit 120 configured as above is that it enhances the safety of the DC motor 30 and allows potential failures to be detected and prevented in advance. In this case, a reference value or reference range using the measured value in the normal driving state of the DC motor 30 and the normal driving range provided by the specifications of the DC motor 30 is set in advance and stored in a database to be described later. Whether or not an abnormality has occurred in the DC motor 30 can be confirmed in real time by comparing the measured values measured by the sensor unit 120 with a pre-stored reference value or reference range.
다음, 본 발명에 따른 직류모터 감시 시스템(100)은 센서부(120)에 의해 측정된 측정치들로부터 직류모터(30)의 이상 발생 여부를 판단하는 역할을 하는 CBM 모듈(Condition Based Maintenance Module)(130)을 더 포함할 수 있는데, 상기 CBM 모듈(130)은 도 6에 나타낸 바와 같이, 전원공급부(131), 센서입력부(132), 절연증폭기(133) 및 CPU(134)를 포함할 수 있다.Next, the DC motor monitoring system 100 according to the present invention includes a CBM module (Condition Based Maintenance Module) that serves to determine whether an abnormality has occurred in the DC motor 30 from the measurements measured by the sensor unit 120 ( 130), the CBM module 130 may include a power supply unit 131, a sensor input unit 132, an isolation amplifier 133, and a CPU 134, as shown in FIG. 6. .
보다 상세히 설명하면, 상기 전원공급부(131)는 CPU(134)를 포함하는 CBM 모듈(130)이 작동할 수 있도록 하는 전원을 공급하는 역할을 하는 것으로, 상기 DC모터 드라이버(110)로부터 공급되는 전원을 활용할 수 있다.In more detail, the power supply unit 131 serves to supply power to enable the CBM module 130 including the CPU 134 to operate, and the power supplied from the DC motor driver 110 You can use .
즉, 도 7에 나타낸 바와 같이, DC모터 드라이버(110)로부터 공급되는 110V의 직류 전원은 직류 전원 변환기(DC-DC Converter)(170)에 의해 12V의 직류 전원으로 변환되어 전원공급부(131)로 공급되고, 상기 전원공급부(131)는 직류 전원 변환기로부터 공급되는 12V의 직류 전원을 이용하여 CBM 모듈(130)을 작동시킬 수 있다.That is, as shown in FIG. 7, the 110V DC power supplied from the DC motor driver 110 is converted into 12V DC power by the DC power converter (DC-DC Converter) 170 and supplied to the power supply unit 131. is supplied, and the power supply unit 131 can operate the CBM module 130 using 12V DC power supplied from a DC power converter.
다음, 상기 센서입력부(132)는 센서부(120)를 구성하는 각 센서들로부터의 측정치를 입력 받기 위한 구성으로, 상기 CBM 모듈(130)에는 센서부(120)를 구성하는 센서의 종류 또는 개수에 대응되는 개수의 센서입력부(132)가 구비될 수 있다.Next, the sensor input unit 132 is configured to receive measurement values from each sensor constituting the sensor unit 120, and the CBM module 130 includes the type or number of sensors constituting the sensor unit 120. A corresponding number of sensor input units 132 may be provided.
즉, 상기 전류센서(121), 전압센서(122), 온도센서(123), 진동센서(124) 및 습도센서(125)에 의해 측정된 측정치들은 각각의 센서입력부(132)를 통해 CBM 모듈(130)에 입력될 수 있다.That is, the measurements measured by the current sensor 121, voltage sensor 122, temperature sensor 123, vibration sensor 124, and humidity sensor 125 are transmitted through each sensor input unit 132 through the CBM module ( 130).
이때, 전술한 바와 같이, 상기 센서부(120)에 의해 측정된 값들은 CBM 모듈(130)로 입력됨과 동시에 출입문 제어장치(140)로 전송되어 통신을 통해 TCMS(150)로 전송될 수 있다.At this time, as described above, the values measured by the sensor unit 120 may be input to the CBM module 130 and simultaneously transmitted to the door control device 140 and transmitted to the TCMS 150 through communication.
다음, 상기 절연증폭기(133)는 센서입력부(132)와 CPU(134)의 사이에 연결 설치되는 구성으로, 각 센서입력부(132)를 통해 입력되는 센서들의 측정치는 절연증폭기(133)에 의해 증폭되어 CPU(134)로 전송될 수 있다.Next, the isolation amplifier 133 is configured to be connected and installed between the sensor input unit 132 and the CPU 134, and the measurement values of the sensors input through each sensor input unit 132 are amplified by the isolation amplifier 133. and can be transmitted to the CPU 134.
이때, 상기 절연증폭기(133)는 각 센서입력부(132)와 CPU(134) 사이의 연결라인들을 절연시키는 역할을 하므로 상기 센서입력부(132)를 통해 입력된 측정치들은 노이즈 등에 의한 영향을 최소화하여 CPU(134)로 전달될 수 있다.At this time, the isolation amplifier 133 serves to insulate the connection lines between each sensor input unit 132 and the CPU 134, so the measured values input through the sensor input unit 132 minimize the influence of noise, etc. on the CPU. It can be passed to (134).
다음, 상기 CPU(134)는 센서입력부(132)를 통해 입력되는 각 센서들의 측정치를 이용하여 직류모터(30)의 이상 발생 유무를 확인하기 위한 구성으로, 상기 CPU(134)에는 직류모터(30)의 정상적인 구동상태에서의 각 센서들의 측정치 및 직류모터(30)의 사양에 의해 제공되는 정상 구동 범위 등을 이용한 전류, 전압, 온도, 진동 및 습도의 기준값 또는 기준 범위가 저장되는 데이터베이스(미도시)가 구비될 수 있다.Next, the CPU 134 is configured to check whether an abnormality has occurred in the DC motor 30 using the measurement values of each sensor input through the sensor input unit 132. The CPU 134 includes the DC motor 30. ) A database (not shown) storing reference values or reference ranges of current, voltage, temperature, vibration and humidity using the measured values of each sensor in the normal operating state and the normal operating range provided by the specifications of the DC motor 30. ) may be provided.
즉, 상기 데이터베이스에는 센서부(120)에서 측정될 수 있는 전류, 전압, 온도, 진동 및 습도와 관련하여 직류모터(30)를 정상 구동상태로 판단할 수 있는 기준값 또는 기준 범위가 저장될 수 있고, 상기 CPU(134)는 센서입력부(132)를 통해 입력되는 센서들의 측정치들을 데이터베이스에 저장되어 있는 기준값 또는 기준 범위와의 비교를 통해, 측정치가 기준값과 차이가 있거나, 기준 범위 내에 있지 않은 경우 직류모터(30)에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.That is, the database may store a reference value or reference range for determining that the DC motor 30 is in a normal operating state in relation to the current, voltage, temperature, vibration, and humidity that can be measured by the sensor unit 120. , the CPU 134 compares the measured values of the sensors input through the sensor input unit 132 with the reference value or reference range stored in the database, and if the measured value is different from the reference value or is not within the reference range, direct current It may be determined that an abnormality has occurred in the motor 30.
상기 CPU(134)는 기준값 또는 기준 범위 내에 포함되지 않는 이상 신호가 감지되는 경우 경보신호를 발생하거나, 이를 TCMS(150)에 통보할 수 있고, 별도의 출력단자(135)를 통해 직접 관제센터(160) 등으로 통보함으로써 실시간으로 직류모터(30)의 이상 발생 유무를 모니터링할 수 있도록 구성될 수 있다.The CPU (134) can generate an alarm signal when an abnormal signal that is not included in the standard value or standard range is detected, or can report this to the TCMS (150), and can be sent directly to the control center through a separate output terminal (135). 160), etc., so that the presence or absence of abnormalities in the DC motor 30 can be monitored in real time.
한편, 상기 센서입력부(132)를 통해 실시간으로 CPU(134)에 입력되는 센서부(120)의 측정치들은 데이터베이스에 저장될 수 있는데, 상기 데이터베이스에 저장된 측정치들은 직류모터(30)의 이상 발생 유무 또는 잠재적인 고장 발생 가능성 등의 판단을 위한 기계학습(machine learning)에 활용될 수 있다.Meanwhile, the measured values of the sensor unit 120 that are input to the CPU 134 in real time through the sensor input unit 132 can be stored in a database. The measured values stored in the database determine whether or not an abnormality has occurred in the DC motor 30. It can be used in machine learning to determine the likelihood of potential failure.
즉, 상기 CPU(134)는 학습모듈(미도시)을 더 포함할 수 있는데, 상기 학습모듈은 데이터베이스에 축적된 센서들의 측정치를 이용한 기계학습을 통해 직류모터(30)의 이상 발생 유무 또는 잠재적인 고장 발생 가능성 등의 판단에 대한 정확성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.That is, the CPU 134 may further include a learning module (not shown), which detects or detects potential abnormalities in the DC motor 30 through machine learning using measurements from sensors accumulated in the database. It can play a role in improving the accuracy of judgments such as the possibility of failure.
보다 상세히 설명하면, 일반적으로 직류모터(30)에 이상이 발생되는 경우 특정 센서의 측정치만 기준 범위로부터 벗어나는 것이 아니라, 대부분의 센서의 측정치들이 기준 범위로부터 벗어날 가능성이 높으므로, 전류, 전압, 온도, 진동 및 습도 중 어느 하나의 측정치만 기준 범위로부터 벗어나고 나머지 측정치들은 기준 범위 내에 해당하는 경우에는 직류모터(30)에 이상 또는 고장이 발생했을 가능성 보다는 기준 범위로부터 벗어난 측정치를 전송한 센서에 이상 또는 고장이 발생했을 가능성이 높다.To explain in more detail, in general, when an abnormality occurs in the DC motor 30, not only the measured values of a specific sensor deviate from the standard range, but the measured values of most sensors are likely to deviate from the standard range, so the current, voltage, and temperature , if only one of the vibration and humidity measurements deviates from the standard range and the remaining measurements fall within the standard range, it is more likely that an abnormality or failure has occurred in the DC motor 30, but rather a problem or failure in the sensor that transmitted the measurement value out of the standard range. It is highly likely that a malfunction has occurred.
또한, 대부분의 센서의 측정치들이 기준 범위 내에 해당하기는 하지만, 경계값에 가까운 경우에는 직류모터(30)의 잠재적인 이상 또는 고장 발생 위험이 높은 것으로 판단할 수 있다.In addition, although most of the sensor's measured values fall within the reference range, if they are close to the boundary value, it can be determined that there is a high risk of potential abnormality or failure of the DC motor 30.
그리고, 상기 데이터베이스에 직류모터(30)에 이상 또는 고장이 발생된 경우의 센서 측정치들, 즉 상기 직류모터(30)에 이상 또는 고장이 발생된 경우 센서부(120)에 의해 측정되는 전류, 전압, 온도, 진동 및 습도 등의 측정치들을 별도로 저장하여 학습시킴과 동시에, 직류모터(30)에 이상이 발생되기 전의 센서 측정치들, 예를 들면, 직류모터(30)의 이상 발생 전 10일, 7일, 5일, 3일, 1일 등의 시간에 따른 데이터들을 학습시킴으로써 상기 센서부(120)에 의해 측정된 측정치들이 직류모터(30)의 이상 발생 전 특정 시간의 데이터 특성과 유사한 경우, 추후 일정 시간 이내에 직류모터(30)에 이상이 발생될 위험이 있음을 예측할 수 있도록 구성될 수도 있다.In addition, the database contains sensor measurements when an abnormality or malfunction occurs in the DC motor 30, that is, current and voltage measured by the sensor unit 120 when an abnormality or malfunction occurs in the DC motor 30. , Measured values such as temperature, vibration, and humidity are separately stored and learned, and at the same time, sensor measurements before an abnormality occurs in the DC motor 30, for example, 10 days before an abnormality occurs in the DC motor 30, 7 By learning data according to time such as one day, five days, three days, one day, etc., if the measured values measured by the sensor unit 120 are similar to the data characteristics at a specific time before an abnormality of the DC motor 30 occurred, later It may be configured to predict that there is a risk of an abnormality occurring in the DC motor 30 within a certain period of time.
따라서, 상기 학습모듈에서는 데이터베이스에 축적된 센서부(120)의 측정치들을 이용한 기계학습, 즉 상기 데이터베이스에 축적된 센서부(120)의 측정치들을 입력값으로 하고, 그에 따른 직류모터(30)의 상태를 출력값으로 하는 기계학습을 수행할 수 있고, 학습 결과를 이용하여 직류모터(30)의 이상 또는 고장 발생 여부에 대한 판단의 정확성을 향상시킬 수 있다.Therefore, in the learning module, machine learning is performed using the measurements of the sensor unit 120 accumulated in the database, that is, the measurement values of the sensor unit 120 accumulated in the database are used as input values, and the state of the DC motor 30 according to the result is used. Machine learning can be performed using as an output value, and the accuracy of judgment on whether an abnormality or failure of the DC motor 30 has occurred can be improved using the learning results.
이때, 상기 학습모듈에서의 학습결과 또한 상기 데이터베이스에 저장될 수 있으며, 상기 학습결과에 대한 정확성이 어느 정도 검증되는 경우 기저장된 전류, 전압, 온도, 진동 및 습도의 기준값 또는 기준 범위를 업데이트할 수도 있다.At this time, the learning results from the learning module may also be stored in the database, and if the accuracy of the learning results is verified to some extent, the previously stored reference values or reference ranges of current, voltage, temperature, vibration, and humidity may be updated. there is.
그리고, 상기 CPU(134)의 데이터베이스는 직류모터(30)에 이상 또는 고장이 발생된 경우 센서부(120)에 의해 측정되는 측정치들을 별도로 저장함과 동시에, 상기 직류모터(30)의 이상 또는 고장 발생 전 일정 기간 동안의 측정치들을 시간에 따라 구분하여 저장할 수 있다.In addition, the database of the CPU 134 separately stores the measured values measured by the sensor unit 120 when an abnormality or malfunction occurs in the DC motor 30, and at the same time, when an abnormality or malfunction occurs in the DC motor 30. Measurements over a certain period of time can be separated and stored according to time.
따라서, 상기 CPU(134)에서는 센서부(120)에 의해 측정된 데이터들이 입력되는 경우 데이터베이스에 기저장된 직류모터(30)의 이상 또는 고장 발생 전 일정 기간 동안의 측정치들과의 비교를 통해 직류모터(30)의 이상 또는 고장 발생을 학습모델에 의한 학습 없이도 사전에 예측할 수 있다.Therefore, when the data measured by the sensor unit 120 is input to the CPU 134, the DC motor 30 is compared with the measured values for a certain period before an abnormality or failure of the DC motor 30 pre-stored in the database. The occurrence of abnormalities or failures in (30) can be predicted in advance without learning using a learning model.
한편, 상기와 같이 구성된 센서부(120) 및 CMS 모듈(130) 또한 도 7에 나타낸 바와 같이, 기존에 사용되고 있는 전동차 출입문 시스템에 용이하게 추가 설치할 수 있으므로, 직류모터 감시 시스템(100)의 변경 또는 전환에 소요되는 비용을 최소화할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 7, the sensor unit 120 and the CMS module 130 configured as above can be easily additionally installed in the existing electric vehicle door system, so the DC motor monitoring system 100 can be changed or The cost of conversion can be minimized.
따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 직류모터 감시 시스템(100) 및 방법에 의하면, 기존 전동차에 사용되는 출입문 시스템을 그대로 활용할 수 있도록 하면서도 착탈 가능한 형태로 구비되는 전류센서(121)를 이용하여 출입문을 구동시키는 직류모터(30)에 가해지는 부하량을 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 함으로써 설치 및 운영 비용을 최소화 하면서도 출입문의 선제적 유지 보수가 가능하도록 하고, 그에 따라 출입문의 고장 발생을 미연에 방지할 수 있으며, 복수의 센서를 통해 직류모터(30)의 상태를 실시간으로 측정하고, 측정 결과 및 그에 따른 직류모터(30)의 이상 또는 고장 발생 여부 판단 결과를 복수의 장치를 통해 동시에 모니터링할 수 있도록 함으로써 직류모터(30) 감시의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 전동차의 전체적인 정비에 소요되는 시간 및 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 보다 원활하고 안전한 전동차 운행이 가능하도록 하는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.Therefore, according to the DC motor monitoring system 100 and method according to the present invention as described above, the door system used in existing electric vehicles can be utilized as is, and the door is installed using a current sensor 121 that is provided in a detachable form. By enabling real-time monitoring of the load applied to the DC motor 30 that drives the door, preemptive maintenance of the door can be performed while minimizing installation and operating costs, thereby preventing door failure in advance. By measuring the status of the DC motor 30 in real time through a plurality of sensors, and simultaneously monitoring the measurement results and the result of determining whether an abnormality or failure of the DC motor 30 has occurred, through a plurality of devices. It has various advantages, such as improving the reliability of monitoring of the DC motor 30, reducing the time and cost required for overall maintenance of the electric train, and enabling smoother and safer operation of the electric train.
전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.Although the above-described embodiments describe the most preferred examples of the present invention, it is not limited to the above embodiments, and it is clear to those skilled in the art that various modifications are possible without departing from the technical spirit of the present invention.
본 발명은 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 추가장비를 설치하지 않고서도 기존의 전동차의 출입문 시스템을 이용하여 출입문의 개폐에 사용되는 직류모터의 부하 상태를 실시간으로 감시할 수 있도록 함으로써 출입문의 선제적 유지 보수가 가능하도록 하고, 그에 따라 출입문의 고장을 예방할 수 있도록 하는 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for monitoring a direct current motor of a door for an electric vehicle, and more specifically, to monitor the load status of a direct current motor used for opening and closing a door using the door system of an existing electric vehicle without installing additional equipment. This relates to a direct current motor monitoring system and method for doors for electric vehicles that enables preemptive maintenance of doors by enabling real-time monitoring and thereby prevents door failures.
30 : 직류모터 31 : 고정자 자석
32 : 코일 33 : 정류자
34 : 브러시 35 : 엔코더
100 : 직류모터 감시 시스템 110 : DC모터 드라이버
120 : 센서부 121 : 전류센서
122 : 전압센서 123 : 온도센서
124 : 진동센서 125 : 습도센서
130 : CBM 모듈 131 : 전원공급부
132 : 센서입력부 133 : 절연증폭기
134 : CPU 135 : 출력단자
140 : 출입문 제어장치(DCU) 150 : TCMS
160 : 관제센터 170 : 직류 전원 변환기30: DC motor 31: Stator magnet
32: coil 33: commutator
34: Brush 35: Encoder
100: DC motor monitoring system 110: DC motor driver
120: sensor unit 121: current sensor
122: voltage sensor 123: temperature sensor
124: Vibration sensor 125: Humidity sensor
130: CBM module 131: Power supply unit
132: Sensor input unit 133: Isolation amplifier
134: CPU 135: output terminal
140: Door control unit (DCU) 150: TCMS
160: Control center 170: DC power converter
Claims (11)
상기 DC모터 드라이버와 직류모터의 사이에는 직류모터의 부하량 측정을 위한 전류센서가 착탈 가능한 형태로 구비된 것을 특징으로 하는 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템.
In a door system for an electric vehicle including a DC motor driver, a direct current motor, and a door control device,
A DC motor monitoring system for an electric vehicle entrance door, characterized in that a current sensor for measuring the load of the DC motor is provided in a detachable form between the DC motor driver and the DC motor.
상기 전류센서에 의해 측정된 직류모터의 부하량은 출입문 제어장치와, TCMS 또는 CBM 모듈 중 어느 하나 이상으로 동시에 전송되는 것을 특징으로 하는 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템.
According to clause 1,
A direct current motor monitoring system for an electric vehicle door, characterized in that the load of the direct current motor measured by the current sensor is simultaneously transmitted to the door control device and one or more of the TCMS or CBM module.
상기 DC모터 드라이버와 직류모터의 사이에 구비되어 직류모터의 상태를 실시간으로 측정하는 센서부와,
상기 센서부에 의해 측정된 측정치들을 이용하여 직류모터의 이상 발생 여부를 판단하는 CBM 모듈을 포함하는,
전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템.
In a door system for an electric vehicle including a DC motor driver, a direct current motor, and a door control device,
A sensor unit provided between the DC motor driver and the DC motor to measure the status of the DC motor in real time,
Comprising a CBM module that determines whether an abnormality has occurred in the DC motor using the measurements measured by the sensor unit,
DC motor monitoring system for entrance doors for electric vehicles.
상기 센서부는,
직류모터의 부하량 측정을 위한 전류센서와,
상기 DC모터 드라이버로부터 직류모터로 공급되는 전압을 측정하는 전압센서 및
상기 직류모터의 온도 측정을 위한 온도센서를 포함하는,
전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템.
According to clause 3,
The sensor unit,
A current sensor for measuring the load of a DC motor,
A voltage sensor that measures the voltage supplied from the DC motor driver to the DC motor, and
Including a temperature sensor for measuring the temperature of the DC motor,
DC motor monitoring system for entrance doors for electric vehicles.
상기 센서부는,
직류모터의 구동 중 발생되는 진동이나 흔들림을 측정하기 위한 진동센서와, 직류모터의 습도 측정을 위한 습도센서를 더 포함하는,
전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템.
According to clause 4,
The sensor unit,
It further includes a vibration sensor to measure vibration or shaking that occurs while driving the DC motor, and a humidity sensor to measure the humidity of the DC motor,
DC motor monitoring system for entrance doors for electric vehicles.
상기 전류센서의 측정치를 이용한 직류모터의 부하량 측정 및 상기 DC모터 드라이버로부터 입력된 전원에 대한 전압 및 전류의 변화량 측정을 통해 상기 직류모터에 가해지는 부하를 동시에 검출하는 것을 특징으로 하는 전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템.
According to clause 4,
An entrance door for electric vehicles, characterized in that the load applied to the DC motor is simultaneously detected by measuring the load of the DC motor using the measurement value of the current sensor and measuring the amount of change in voltage and current for the power input from the DC motor driver. DC motor monitoring system.
상기 CBM 모듈은,
상기 DC모터 드라이버로부터 공급되는 전원을 이용하여 CBM 모듈이 작동할 수 있도록 하는 전원을 공급하는 전원공급부와,
상기 센서부에 의해 측정된 직류모터의 측정치들이 입력되는 센서입력부와,
센서입력부를 통해 입력된 센서부의 측정치들을 이용하여 직류모터의 이상 발생 유무를 판단하는 CPU를 포함하는,
전동차용 출입문의 직류모터 감시 시스템.
According to clause 3,
The CBM module is,
A power supply unit that supplies power to enable the CBM module to operate using power supplied from the DC motor driver,
A sensor input unit where the measured values of the DC motor measured by the sensor unit are input,
Comprising a CPU that determines whether an abnormality has occurred in the DC motor using the measurements of the sensor unit input through the sensor input unit,
DC motor monitoring system for entrance doors for electric vehicles.
상기 직류모터의 정상적인 구동상태에서의 전류, 전압, 온도, 진동 및 습도의 기준값 또는 기준범위를 데이터베이스에 저장하는 기준값 입력단계,
전동차의 DC모터 드라이버와 직류모터의 사이에 구비되는 센서부를 이용하여 직류모터 또는 그 주변의 전류, 전압, 온도, 진동 및 습도를 측정하여 CBM 모듈 및 출입문 제어장치로 전송하는 측정 및 전송단계 및
상기 CBM 모듈을 통해 센서부에 의해 측정된 측정치들을 상기 기준값 입력단계에서 저장된 기준값 또는 기준범위와 비교하여 직류모터의 이상 발생 여부를 판단하는 이상 여부 판단단계를 포함하는,
전동차용 출입문의 직류모터 감시 방법.
In the method of monitoring the direct current motor of the entrance door for electric vehicle,
A reference value input step of storing reference values or reference ranges of current, voltage, temperature, vibration, and humidity in a normal operating state of the DC motor in a database;
A measurement and transmission step in which the current, voltage, temperature, vibration and humidity of the DC motor or its surroundings are measured using a sensor unit provided between the DC motor driver of the electric car and the DC motor and transmitted to the CBM module and door control device;
Comprising an abnormality determination step of determining whether an abnormality has occurred in the DC motor by comparing the measured values measured by the sensor unit through the CBM module with the reference value or reference range stored in the reference value input step,
Direct current motor monitoring method for electric vehicle entrance doors.
상기 이상 여부 판단단계는,
상기 센서부로부터 실시간으로 전송되는 측정치들을 데이터베이스에 저장하는 데이터 저장단계,
상기 센서부로부터 실시간으로 전송되는 측정치들을 데이터베이스에 기저장된 기준값 또는 기준 범위와 비교하는 비교단계 및
상기 비교단계에서의 비교 결과, 측정치 중 기준값 또는 기준 범위 내에 포함되지 않는 이상 신호가 감지되는 경우 경보신호를 발생하거나, TCMS 또는 관제센터로 통보하는 경보발생단계를 포함하는,
전동차용 출입문의 직류모터 감시 방법.
According to clause 8,
The above abnormality determination step is,
A data storage step of storing measurements transmitted in real time from the sensor unit in a database,
A comparison step of comparing the measured values transmitted in real time from the sensor unit with a reference value or reference range previously stored in the database, and
As a result of the comparison in the comparison step, if an abnormal signal is detected that is not within the standard value or standard range among the measured values, an alarm signal is generated, or an alarm generation step is provided to notify the TCMS or control center.
Direct current motor monitoring method for electric vehicle entrance doors.
상기 데이터베이스에 축적된 센서들의 측정치들을 입력값으로 하고, 상기 입력값에 대한 직류모터의 상태를 출력값으로 하는 기계학습을 수행하는 학습단계를 더 포함하고,
상기 이상 여부 판단단계에서는 학습단계에서의 학습 결과를 이용하여 직류모터의 이상 발생 여부를 판단하는,
전동차용 출입문의 직류모터 감시 방법.
According to clause 9,
It further includes a learning step of performing machine learning using the measured values of the sensors accumulated in the database as input values and the state of the DC motor for the input values as output values,
In the above abnormality determination step, the learning results from the learning step are used to determine whether an abnormality has occurred in the DC motor.
Direct current motor monitoring method for electric vehicle entrance doors.
상기 학습단계에서의 학습 결과를 이용하여 상기 기준값 입력단계에서 저장된 기준값 또는 기준범위를 업데이트시키는 업데이트단계를 더 포함하는,
전동차용 출입문의 직류모터 감시 방법.
According to clause 10,
Further comprising an update step of updating the reference value or reference range stored in the reference value input step using the learning result in the learning step,
Direct current motor monitoring method for electric vehicle entrance doors.
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