KR20210044787A - 전기 모터를 갖는 모터 시스템용 동작 파라미터 데이터를 캡처하기 위한 방법, 및 대응하는 모터 시스템 - Google Patents
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Abstract
전기 모터를 이용하는 모터 시스템의 동작 파라미터 데이터를 획득하기 위한 방법으로서, 동작 파라미터의 상태는 모터 시스템 동작 중에 기록되며, 동작 파라미터는 기본 파라미터와 하나 이상의 추가적인 파라미터로 구성되고, 기본 파라미터의 상태 기록을 기반으로, 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트가 결정되며, 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트가 감지되면 추가적인 파라미터의 상태가 기록되고, 추가적인 파라미터의 기록된 상태는 감지된 상태 변경 이벤트에 링크되어 저장된다. 대응하는 모터 시스템과 팬도 특정된다.
Description
본 발명은 전기 모터를 구비한 모터 시스템의 동작 파라미터 데이터를 획득하는 방법에 관한 것이다. 모터 시스템은 바람직하게는 팬용 부품으로 제공될 수 있다.
본 발명은 또한 동작 파라미터 데이터를 획득하기 위한 모터 시스템에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 대응하는 모터 시스템을 갖는 팬에 관한 것이다.
용어 "모터 시스템"은 가장 넓은 의미로 이해되어야 한다. 본 발명의 교시는, 예를 들어, 전기 모터, 여러 전기 모터의 배열, 전기 모터 그룹, 또는 여러 전기 모터 시스템에 적용될 수 있다. 모터 시스템은 프로세서 및 메모리를 갖는 제어 유닛을 포함할 수 있다.
실제로, 부품 또는 모터 시스템 및/또는 전기 모터 어셈블리의 남은 서비스 수명을 추정 및/또는 결정하는 것은 항상 중요하다. 예를 들어, 전기 모터 어셈블리에서 회전자 피로(rotor fatigue)의 결정과 관련된 DE 10 2016 122 404 A1이 참조된다.
예를 들어, 열적으로(thermally) 중요한 애플리케이션의 경우와 같이, 고장이 결과적으로 손상으로 이어질 경우, 구성 요소 또는 어셈블리의 남은 서비스 수명을 결정하는 것이 항상 특히 중요하다. 예를 들어, 서버실에서 냉각 시스템 또는 그 일부가 고장 나는 경우, 이로 인해 과열 및 작동 오류가 발생하거나 서버 및 기타 하드웨어가 손상될 수 있다. 다른 복잡하거나 비싼 전자 시스템의 냉각도 마찬가지로 중요하다. 이러한 애플리케이션 시나리오에서, 임박한 장애가 초기 단계에 표시되어, 장애의 위험이 있는 구성 요소를 장애가 발생하기 훨씬 전에 선택적으로 교체할 수 있도록 하는 것이 유용하다. 또한, 이와 관련하여, 오작동 발생시 또는 손상 사건의 여파에서 적어도 파라미터 데이터의 평가 및 분석을 수행하여 원인을 찾을 수 있다면 특히 관련성이 있다.
특히 전기 모터를 작동시키는 데 사용되는 컨버터와 같은 컨버터의 경우, 예를 들어, 전자 정류(EC, Electronically Commutated) 모터에는 서비스 수명을 제한하는 여러 구성 요소와 어셈블리가 있다. 대부분의 경우, 반도체(주로 최종 단계 또는 광 커플러에 있음) 및 커패시터(주로 중간 회로의 전해 커패시터 또는 스위치 모드 전원 공급 장치에 있음)가 고장의 위험이 가장 높다. 특히, 커패시터는 강한 온도 의존적 및 부하 전류 의존적 노화의 영향을 받기 때문에 서비스 수명이 크게 달라질 수 있다.
실제로, 전기 모터는 미니어처 드라이브 및 서보 모터에서 고성능 드라이브에 이르기까지 모든 것을 포함하여 팬의 맥락에서 광범위하게 사용된다. 기계적으로 작동하는 많은 장치와 마찬가지로, 전기 모터도 (기계적) 마모를 겪는다. 슬립 링이있는 전기 모터의 경우, 슬립 링과 슬라이딩 접점이 특히 영향을 받는다. 그러나, 슬립 링이 없는 전기 모터도 마모로 인해 작동하지 않을 수 있다. 기계 부품 중, 모터 축의 베어링이 특히 영향을 받는다.
마모 정도는 특히 전기 모터의 작동 조건에 따라 다르다. 예를 들어, 전기 모터가 지나치게 높거나 지나치게 낮은 온도에서 작동하는 경우, 베어링 그리스는 더 이상 최적으로 윤활할 수 없으며 베어링이 더 빨리 고장난다. 강한 진동은 또한, 베어링이 진동으로 인한 추가적인 힘을 분산시켜야 하기 때문에 베어링의 서비스 수명을 단축시킬 수 있다. 따라서 전기 모터의 동작 파라미터에 영향을 미치는 물리적 변수를 알아야 한다. 관련 물리적 변수에 대한 지식을 바탕으로, 마모되기 쉬운 전기 모터의 동작을 인식할 수 있거나, 또는 이미 고장이 발생한 경우, 예상되는 동작 파라미터에 적합한 교체 모터를 선택할 수 있다.
전기 모터의 작동 파라미터에 대한 결론을 도출할 수 있도록 전기 모터의 하우징에 센서를 부착하는 것이 실제로 알려져 있다. 특히, 이러한 경우 온도와 진동이 측정된다. 또한, 모터가 작동하는 동작은 전압 리플(ripple) 또는 전류 강도와 같은 전기 모터의 공급 신호의 다양한 파라미터로부터 추론될 수 있다.
따라서, 최적화 목적 또는 문제 해결을 위해 수집된 운영 데이터를 분석하고 평가하기 위해, 결정될 수 있는 동작 파라미터 데이터의 보존 및 저장이 특히 중요하다.
그러나, 연속 데이터 수집에는 상당한 양의 메모리가 필요하며 일반적으로 팬 하드웨어에서 사용할 수 없거나 실행 가능하지 않다. 따라서, 기록된 동작 파라미터 데이터를 중앙 평가 유닛으로 직접 전달할 수 있는 가능성을 생성하기 위해, 모터 시스템에 제공되는 게이트웨이가 사용될 수 있다. 그러나, 이는 번거로우며, 방대한 양의 데이터를 수신하고 처리할 수 있는 중앙의 상위 수준 컴퓨팅 유닛에 게이트웨이를 영구적으로 연결하는 것을 필요로 한다. 또한, 상당한 양의 데이터를 전송하는 것은 비효율적이고 불리하다.
팬들에 대한 연습을 통해 알려진 모델 버전을 바탕으로, 따라서, 표준 시리즈 장치에 대한 동작 파라미터 데이터의 의미있는 기록이 없다. 그리고, 특히, 고객 운영과 관련하여, 최적화 잠재력 및/또는 모터 시스템 고장 원인의 결정/식별을 허용하는 동작 데이터가 없다.
따라서, 본 발명은, 동작 파라미터 데이터의 개선 및/또는 보다 효율적인 획득 및 저장이 가능한 방식으로, 바람직하게는 모터 시스템 내부/상에 전기 모터를 직접 포함하는, 전술한 유형의 모터 시스템의 동작 파라미터 데이터를 획득하기 위한 방법을 설계하고 개발하는 목적에 기초한다. 또한, 대응하는 모터 시스템과 대응하는 팬이 특정되어야 한다.
목적은 청구항 제1항의 특징에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 이에 따라, 기본 파라미터와 하나 이상의 추가적인 파라미터를 포함하는 동작 파라미터를 갖는, 모터 시스템이 동작하는 동안 기록되는 동작 파라미터를 갖는, 바람직하게는 팬을 위한, 전기 모터가 있는 모터 시스템의 작동 파라미터 데이터를 수집하기 위한 방법이 특정되며, 기본 파라미터의 상태 감지를 기반으로, 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트가 결정되며, 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트가 감지되면 추가적인 파라미터의 상태가 기록되고, 추가적인 파라미터의 기록된 상태는 감지된 상태 변경 이벤트에 링크되어 저장된다.
상기 목적은 또한 청구항 제16항의 특징에 의해 달성된다. 따라서, 동작 파라미터 데이터를 수집하기 위한 모터 시스템이 특정된다. 모터 시스템은:
고정자(stator) 및 고정자에 대해 회전 가능한 회전자(roter)를 구비한 전기 모터, 및
프로세서와 메모리를 구비한 제어 유닛을 포함하고, 제어 유닛은 동작 파라미터의 상태가 모터 시스템 동작 중에 기록되는 방식으로 구성되고, 동작 파라미터는 기본 파라미터와 하나 이상의 추가적인 파라미터를 포함하며,
제어 유닛은,
기본 파라미터의 상태 감지를 기반으로, 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트가 결정되고,
기본 파라미터의 상태 변경 이벤트가 감지되면, 추가적인 파라미터의 상태가 기록되며,
추가적인 파라미터의 기록된 상태가 감지된 상태 변경 이벤트에 링크된 메모리에 저장되는 방식으로 더 구성된다.
마지막으로, 상기 목적은 청구항 제17항의 특징을 갖는 팬에 의해 달성된다. 따라서, 팬은 청구항 제16항에 따른 모터 시스템을 포함한다.
본 발명에 따른 방식으로, 추후 분석 및 평가에 필요한 모터 시스템의 동작 파라미터 데이터가 데이터 수집 중에 가능한 한 감소하는 경우, 처음에 상당한 이점이 있는 것으로 인식되었다. 본 발명에 따라 추가적인 방식으로, 현재 동작 지점을 평가하거나 저장해야 하는지 여부를 결정하는 기준에 따라, 저장되는 데이터의 양을 줄이기 위해 선택 방법이 구현될 수 있음이 인식되었다. 모터 시스템의 동작 파라미터 데이터를 수집하기 위해, 따라서 동작 파라미터의 상태가 동작 중에 기록된다. 이러한 경우, 동작 파라미터에는 기본 파라미터와 하나 이상의 추가적인 파라미터가 포함된다. 본 발명에 따르면, 기본 파라미터의 미리 결정 가능한 상태 변경 이벤트는 기본 파라미터의 상태 기록을 기반으로 결정된다. 본 발명에 따르면, 기본 파라미터의 사전 결정 가능한 상태 변경 이벤트가 감지되면, 추가적인 파라미터의 상태, 바람직하게는 상태 변경 이벤트의 감지 시에 우세한 상태가 기록된다. 추가적인 파라미터의 기록된 상태는 감지된 상태 변경 이벤트에 링크되어 저장된다.
따라서, 모터 시스템의 동작 파라미터 데이터를 획득하기 위한 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 모터 시스템과 본 발명에 따른 팬은 모터 시스템에서 동작 파라미터 데이터의 개선 및/또는 보다 효율적인 수집 및 저장이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 특히 모터 시스템의 관련된 구성 요소와 관련하여, 메모리 효율적인 방식으로, 모터 시스템의 관련된 동작 지점을 기록하는 아이디어를 기반으로한다. 따라서, 운영 데이터는 손상 발생시 이를 기반으로 분석될 수 있거나(원인 찾기), 또는 동작 파라미터 데이터가 모터 시스템 및/또는 그 구성 요소의 체계적인 개발 및 최적화를 위해 장기(long-term) 데이터베이스로 사용될 수 있다. 유리한 방식으로, 제어 장치 또는 메모리 기능이 있는 제어 유닛이 모터 시스템 또는 사용된 전기 모터에 제공된다.
이 시점에서, 결정될 "미리 결정 가능한 상태 변경 이벤트"는 -특히 청구항의 범위 내에서 그리고 바람직하게는 상세한 설명의 범위 내에서- 동작 파라미터의 상태가 중요한 방식으로 변경되는 특정 또는 정의된 상태 변경 이벤트로 이해될 수 있다는 것에 주의해야 한다. 모터가 동작하기 전에 미리 결정 가능한 상태 변경 이벤트가 -엄격하게 또는 엄격하지 않게- 설정되는 것으로 생각할 수 있다. 또한, 미리 정의 가능한 상태 변경 이벤트는, 고객 동작에서 모터 시스템의 학습 단계 및/또는 모터 시스템의 지속적인 동작 중에, 모터 시스템에 의해 독립적으로 생성 및/또는 조정될 수 있는 상태 변경 이벤트를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 유리한 실시예의 범위 내에서, 사전 결정 가능한 상태 변경 이벤트는 엄격하게 특정되거나 사전 정의되지 않고 학습 모터 시스템에 의해 작동 중에 조정될 수 있는 것을 생각할 수 있다.
또한 동작 상태 파라미터-특히 청구항의 범위 내에서 그리고 바람직하게는 상세한 설명의 범위 내-의 "기록" 또는 "획득"은 가장 넓은 의미에서 상태 기록으로 이해되어야 한다는 것이 지적되어야 한다. 이러한 방식으로, 상태는 측정을 기반으로 획득될 수 있다. 예를 들어, 동작 특정 시뮬레이션을 기반으로 동작 파라미터의 상태가 계산되는 것도 생각할 수 있다. 시뮬레이션 데이터와 실제 측정 데이터가 함께 사용될 수도 있다. 따라서, 동작 파라미터의 "기록된 상태" 표현(기본 파라미터 및/또는 추가적인 파라미터)은 상태가 측정 및/또는 계산에 의해 기록됨을 의미하는 것으로 이해된다.
"모터 시스템의 전기 모터의 동작 파라미터"는 전기 모터 또는 모터 시스템의 동작 조건을 특징으로 하는 다양한 정보를 포함할 수 있다. 이러한 동작 파라미터는, 예를 들어, 작동 온도, 베어링 온도, 진동 응력, 전기 모터의 방향, 회전 속도, 또는 습도일 수 있다. 최종으로 간주되지 않는 이러한 짧은 목록은 전기 모터의 동작 파라미터가 무엇인지 나타낸다. 원칙적으로, 전기 모터 또는 모터 시스템의 서비스 수명에 직간접적으로 영향을 미치는 모든 것이 그러한 동작 파라미터가 될 수 있다. 각각의 동작 파라미터를 나타내는 센서로 기록된 물리적 변수도 그에 따라 다양할 수 있다. 따라서, 동작 파라미터 또는 그 상태 기록은 하나 이상의 측정된 -바람직하게는 물리적인- 변수를 기반으로 결정될 수 있다. 또한, 내부 처리 또는 시뮬레이션 및/또는 계산에 의해 기록된 데이터를 기반으로 동작 파라미터 또는 상태 기록이 발생한다고 생각할 수 있다.
획득한 동작 파라미터 데이터를 모터 시스템에 저장하기 위해, 모터 시스템의 전자 장치는 바람직하게는 동작 파라미터의 기록된 상태를 저장하도록 설계된 메모리를 가질 수 있다. 전원 공급 장치 장애시 데이터 손실을 방지하기 위해, 메모리는 기본적으로 비 휘발성 메모리로 설계될 수 있다. 이러한 비 휘발성 메모리는, 예를 들어, 플래시 메모리, EEPROM(전자 전자적으로 삭제할 수 있는 프로그래밍 가능 판독 전용 메모리), NVRAM(비 휘발성 랜덤 액세스 메모리) 또는 다른 반도체 메모리일 수 있다.
유리한 방식으로, 사전에 결정 가능한 분류는 동작 파라미터의 상태 기록을위한 기초로 사용될 수 있으며, 동작 파라미터의 기록된 상태는 사전 정의된 분류 클래스에 할당된다. 따라서, 동작 파라미터의 상태를 모니터링하여 효율적으로 기록하고 저장할 수있는 적절한 카운팅 방법이 구현될 수 있다. 예를 들어, 클래스는 사전 정의된 동작 파라미터 범위에 대응할 수 있다. 따라서, 정의된 동작 파라미터 범위에서 동작 파라미터의 범위별 분할을 클래스라고 할 수 있다. 편리하게, 상태 변경 이벤트를 계산하기 위해, 동작 파라미터의 측정 범위는 동일한 크기의 등급으로 분할될 있고, 따라서, 분류는 동작 파라미터에 의해 등거리(equidistantly)로 정의된다. 또한, 분류가 동작 파라미터에 의해 비선형적으로 정의되는 것도 생각할 수 있다.
이 시점에서, 미리 정의 가능한 분류는 -따라서 분류에 의해 주어진 클래스- 모터 동작 전에 정의될 수 있어서 사전 정의된 분류가 제공된다는 것에 주의해야 한다. 또한, 분류는 -따라서, 분류에 의해 특정된 클래스- 모터 시스템의 동작 중 및/또는 모터 시스템의 학습 단계에서, 가능하면 개별적으로 동작 파라미터에 대해 생성 및/또는 조정되는 것을 생각할 수 있다.
더 유리한 방식으로, 추가적인 파라미터의 기록된 상태 또는 추가적인 파라미터의 기록된 상태도 감지된 상태 변경 이벤트와 연결되어 저장되는, 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트가 감지되면, 상태 변경 이벤트의 감지 시점에 우세한 하나 이상의 추가적인 파라미터의 상태가 기록 될 수 있다. 결과적으로, 추가적인 동작 파라미터 데이터는 각각 감지된 상태 변경 이벤트와 관련하여 효율적으로 보존 및/또는 저장될 수 있다.
유리한 실시예에서, 감지된 기본 파라미터의 상태 변화 이벤트와 추가적인 파라미터의 기록된 상태를 상태 조합으로 저장하는 것이 제공될 수 있다. 또한, 몇 가지 추가적인 파라미터가 고려되면, 추가적인 파라미터의 기록된 상태 및 감지된 상태 변경 이벤트는 상태 조합으로 저장되는 것을 생각할 수 있다. 이는 감지된 상태 변경 이벤트와 추가적인 파라미터의 기록된 상태, 및 추가적인 파라미터의 기록된 상태 또는 추가적인 파라미터의 기록된 상태가 상태 조합으로 저장될 수 있음을 의미한다. 따라서, 동작 파라미터 데이터의 메모리 효율적인 획득이 가능하며, 여기서 여러 동작 파라미터에 대해 링크된 고려가 이루어질 수 있다. 2개 이상의 동작 파라미터를 고려할 경우, 기본 파라미터로서 제1 동작 파라미터의 변경 함수로,적도 하나의 추가적인 동작 파라미터의 병렬 우세 상태가 감지되어 모터 시스템 작동 중에 추가적인 파라미터로 저장되면서, 동작 파라미터의 결정된 작동 상태의 저장이 구현될 수 있다. 따라서, 모터 시스템에서 데이터 수집 및 동작 데이터의 저장은 정교한 방식, 즉, 특정 데이터 볼륨의 선택에 기반한 지능형 압축을 통해 수행될 수 있다.
따라서, 상태 조합은 유리하게는 기본 파라미터의 변경 함수로 저장될 수 있다. 결과적으로, 감지된 상태 변경 이벤트의 결과로 상태 조합의 형태로 기록되는 모터 시스템의 관련된 작동 상태로, 그리고 상태 조합을 저장하기 위한 측정이 기본 파라미터의 감지된 특성 상태 변화의 함수로 시작되거나 수행되면서, 메모리 효율적인 방법이 제공될 수 있다.
기록되거나 계산된 동작 파라미터 데이터의 효율적인 저장과 관련하여, 감지 된 상태 변경 이벤트는, 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트가 감지된 상태 변경의 시작 상태와 목표 상태가 상태 조합에 저장되는 방식으로, 상태 조합에 의해 저장되는 것을 생각할 수 있다. 따라서, 특성 상태 변경 전의 상태와 특성 상태 변경 후의 상태는 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트의 시작 및 목표 상태로 저장된다.
유리한 방식으로, 작동 중에 감지된 상태 변화 이벤트를 기반으로 생성된 상태 조합은 행렬에 저장되거나 행렬을 통해 저장될 수 있다. 행렬은 행렬의 열과 행을 통해 주소를 지정할 수 있는 행렬 요소로 구성된다. 더 유리한 방식으로, 행렬은 다차원 행렬 또는 내포 행렬(nested matrix)로 구현될 수 있으며, 추가적인 하위 요소는 교대로 행렬 요소 내에 저장된다. 하위 요소에는 스칼라, 벡터 및/또는 행렬이 포함될 수 있다.
또한, 상태 조합이, 기본 파라미터의 감지된 상태 변화 이벤트의 분포를 얻을 수 있는 방식으로, 행렬에 저장되는 것을 생각할 수 있다. 따라서, 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트의 각각의 상태 변경은 후속 동작 데이터 분석에 사용될 수 있다.
기록되거나 결정된 작동 상태의 효율적인 저장과 관련하여, 상태 조합은, 상태 변경 이벤트의 시작 상태 및 목표 상태가 행렬의 인덱스, 바람직하게는 행렬의 열 인덱스 및 행 인덱스를 통해 매핑되는 방식으로, 행렬에 저장될 수 있다. 상태 이벤트 수에 대한 정보는 행렬의 행렬 요소 내에 편리하게 저장될 수 있다. 따라서, 기록된 작동 상태의 간단하고 효율적인 저장이 실현된다.
유리한 방식으로, 추가적인 파라미터의 기록된 상태에 대한 정보는 행렬의 행렬 요소 내에 저장될 수 있다. 행렬은 행렬 요소가 있는 내포 행렬일 수 있다. 행렬 요소는 벡터 및/또는 하나 이상의 행렬을 포함할 수 있다. 추가적인 파라미터에 대한 다양한 정보, 특히 추가적인 파라미터의 기록된 상태는, 따라서 효율적인 방식으로 내포 행렬에 저장될 수 있다.
관련 동작 파라미터 데이터의 적절한 수집과 관련하여, 기본 파라미터의 상태 기록을 통해 결정된 기본 파라미터의 상태는, 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트를 감지하기 위해, 미리 정의될 수 있거나 또는 미리 정의된 평가 간격으로 평가/분석을 받을 수 있다. 따라서, 상태 변경 이벤트의 감지는 효율적인 방식으로 구현된다. 상태 변경 이벤트는 기본 파라미터의 미리 정의된 상태 변경을 나타낼 수 있다.
평가는, 미리 정의 가능한 변경 임계값, 특히, 상태 변경 임계값이 초과된 경우, 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트가 결정되는 방식으로, 유리하게 구현될 수 있다. 따라서, 적절한 변경 임계값을 선택하여, 동작 파라미터 데이터의 획득 및 저장과 관련하여 특성 상태 변경으로 고려되어야 하는 상태 변경이 설정될 수 있다.
동작 파라미터는 유리하게는 회전 속도 파라미터, 온도 파라미터, 전류 파라미터 및/또는 전압 파라미터 등을 포함할 수 있다. 모터 시스템의 후속 분석 및/또는 최적화에 특히 중요한, 모터 시스템 및/또는 전기 모터의 동작 파라미터는 따라서 고려하여 저장될 수 있다. 따라서, 동작 파라미터에는 회전 속도, 온도, 전류, 전압 등에 대한 정보가 포함될 수 있다. 또한, 구배 또는 그로부터 파생된 다른 수학적 파생물도 생각할 수 있다.
의미있는 동작 파라미터 데이터의 수집 및 저장과 관련하여, 회전 속도 파라미터가 기본 파라미터로 사용되는 것을 생각할 수 있다. 온도 파라미터 및/또는 현재 파라미터는 추가적인 파라미터로서 적절한 방식으로 고려되고 기록될 수 있다. 회전 속도 파라미터의 함수로 동작 파라미터 데이터를 기본 파라미터로 저장하면, 예를 들어, 다음과 같은 이점이 있다:
- 모터 시스템의 동작 모드 변경에 대한 자세한 지식
- 고객의 운영 파라미터에 대한 체계적인 분석이 가능함
- 동작 모드와 손상 패턴의 상관 관계를 결정하기 위한 데이터 분석이 가능
- 서비스 수명 추정시 콜드 스타트(cold starts) 고려
또한, 의미있는 동작 파라미터 데이터의 수집 및 저장과 관련하여, 전압 파라미터가 기본 파라미터로 사용되는 것을 생각할 수 있다.
본 발명의 교시를 유리하게 설계하고 개선하기 위한 다양한 옵션이 있다. 이를 위해, 한편으로, 청구항 제1항에 종속된 청구항에 대한 참조가 이루어지고, 다른 한편으로, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 예시적인 실시예의 다음 설명이 참조된다. 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 예시적인 실시예의 설명과 관련하여, 교시의 일반적으로 바람직한 설계 및 개선이 또한 설명된다.
도면은 다음과 같다.
도 1은, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 모터 시스템의 동작 파라미터 데이터를 수집하는 방법의 블록 다이어그램의 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 모터 시스템의 동작 파라미터 데이터를 수집하는 방법에 대한 상태 변화 이벤트를 감지하는 알고리즘의 개략도이다.
도 3a는, 시간에 따라 결정된 동작 파라미터의 상태를 도시하는 다이어그램이다.
도 3b는, 시간에 따라 결정되는 추가적인 동작 파라미터의 상태를 도시하는 다이어그램이다.
도 4는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 내포 행렬에서 상태 조합으로 동작 파라미터의 결정된 상태의 예시적인 저장의 개략도이다.
도 5는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 방법의 단계의 개략도이다.
도 1은, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 모터 시스템의 동작 파라미터 데이터를 수집하는 방법의 블록 다이어그램의 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 모터 시스템의 동작 파라미터 데이터를 수집하는 방법에 대한 상태 변화 이벤트를 감지하는 알고리즘의 개략도이다.
도 3a는, 시간에 따라 결정된 동작 파라미터의 상태를 도시하는 다이어그램이다.
도 3b는, 시간에 따라 결정되는 추가적인 동작 파라미터의 상태를 도시하는 다이어그램이다.
도 4는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 내포 행렬에서 상태 조합으로 동작 파라미터의 결정된 상태의 예시적인 저장의 개략도이다.
도 5는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 방법의 단계의 개략도이다.
도 1은, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 모터 시스템의 동작 파라미터 데이터를 수집하는 방법의 블록 다이어그램의 개략도를 도시한다. 도 1은, 예를 들어, 모터 시스템의 외부 회전자 모터 및/또는 팬에 적용될 수 있는 예시적인 실시예에 따른 방법의 원리를 도시한다. 모터 시스템 및/또는 팬의 작동 중, 즉, 모터 작동 중에, 동작 파라미터(1)의 미리 정의된 상태 변화 이벤트는 동작 파라미터(1)의 상태 기록에 기초하여 기본 파라미터로 결정된다. 이는, 모터가 동작하는 동안에, 동작 파라미터(1)의 상태가 시간에 따라 기록된다는 것을 의미하며, 동작 파라미터(1)의 사전 정의 및/또는 특성 상태 변화가 감지되도록, 미리 정의된 평가 간격 Δ에서 결정된 동작 파라미터(1)의 상태가 평가된다. 평가 과정에서 동작 파라미터(1)의 특성 상태 변화가 발견되지 않으면, 모터 동작은 변경되지 않고 계속된다. 특성 상태 변경이 감지되면 메모리 기능이 트리거된다. 따라서, 특징적인 상태 변화는 팬의 모터 시스템이 작동하는 동안 관련된 동작 파라미터를 통해 감지되고, 필요한 경우 메모리 기능이 트리거된다. 이어서, 동작 파라미터(1)의 상태 변경이 동작 파라미터(2)의 관련 상태 및, 적용 가능한 경우, 추가적인 동작 파라미터의 상태와 함께 상태 조합으로 저장되는 방식으로, 저장 기능이 구성된다. 모터 시스템 및/또는 팬에서 이에 대응하는 메모리가 사용될 수 있다. 모터 동작이 계속된다. 결과적으로, 관련 동작 파라미터 상태를 나타내는 관련 상태 조합이 기본 파라미터의 상태 변경 기능으로 감지되고 저장될 수 있으며, .이 경우에는 파라미터(1)이 감지되고 저장된다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 모터 시스템의 동작 파라미터 데이터를 획득하기 위한 방법에 대한 상태 변화 이벤트를 감지하기 위한 알고리즘을 개략도로 도시한다. 도 2는 기본 파라미터의 특성 상태 변화를 감지하는 데 사용될 수 있는 방법의 기반이 되는 알고리즘을 예로서 도시한다. 모터 동작 중에, 모터 시스템의 기본 파라미터는 미리 정의된 평가 간격으로 샘플링된다. 특성 상태 변화를 기반으로 상태 변화 이벤트를 감지하기 위해, 샘플링 시간 t에서 기본 파라미터의 샘플링된 상태 n(t)는 샘플링 시간 t-1에서 기본 파라미터의 이전 상태 n(t-1)과 연속적으로 비교된다. 상태 변화가 감지되면, 감지된 상태 변화 이벤트를 저장하기 위한 측정이 트리거되고, 감지된 특성 상태 변화에 추가하여 감지 시점에 우세한 상태인 적어도 하나의 추가적인 파라미터의 상태가 저장된다.
따라서, 기본 파라미터로 동작하는 동작 파라미터의 변경은 동작 중에 정의된 평가 간격으로 분석된다. 상태 변경 이벤트와 관련된 모터 시스템 동작 상태는, 상태 변경 이벤트 동안 존재하는 하나 이상의 추가적인 파라미터 상태에 의해, 기본 파라미터의 양적 변경 정도, 즉, 기본 파라미터의 상태 변경에 따르는 특징을 갖는다. 도 3a 및 도 3b는 각각 시간에 따라 결정된 동작 파라미터의 상태의 예시적인 예시를 위한 다이어그램을 도시한다. 도 3a 및/또는 도 3b의 x축은 각각 기준 변수, 예를 들어, 동작 파라미터(1) 및 동작 파라미터(2)의 상태가 관련된 시간을 나타낸다. 시간 대신에, 전류, 전력, 또는 온도와 같은 변수 및/또는 이러한 변수의 조합도 참조 변수로 사용될 수 있다. 도 3a 및/또는 도 3b의 y축은 동작 파라미터(1) 및/또는 동작 파라미터(2)의 혹시라도 있을 상태를 나타내고, 동작 파라미터(1)와 동작 파라미터(2)의 값 범위는 클래스 1 내지 10으로 분할된다. 동작 파라미터(1)는 기본 파라미터로 사용되며, 도 3a에 표시된 기본 파라미터의 곡선은 회전 속도 파라미터의 예시적인 곡선을 나타낸다. 도 3a의 점선으로 표시된 평가 간격 Δ에서, 클래스 4에서 클래스 2로 회전 속도 점프가 발생하는 상태 변경 이벤트를 볼 수 있다.
동작 파라미터(2)는 추가적인 파라미터로 사용되며, 도 3b에 표시된 추가적인 파라미터의 곡선은 온도 파라미터의 예시적인 곡선을 나타낸다. 기본 파라미터의 상태 변화 이벤트 감지 시간은 도 3b에 따른 다이어그램에 수직 점선으로 표시되어 있다. 따라서, 상태 변화 이벤트의 감지 시 우세한 추가적인 파라미터의 상태는 도 3b의 클래스 5에 할당된다. 따라서, 도 3은 상태 변경 이벤트로서 평가 간격 Δ에서 발생하는 회전 속도 점프를 도시하며, 회전 속도 파라미터는 상태 클래스 4에서 상태 클래스 2로 점프한다. 상태 변경 이벤트 발생시, 추가적인 파라미터로 작동하는 온도 파라미터가 상태 등급 5로 기록된다.
도 4는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 내포 행렬에서 상태 조합으로 결정된 동작 파라미터 상태의 예시적인 저장을 개략적으로 도시한다. 도 4는 도 3에 따른 동작 파라미터(1) 및 동작 파라미터(2)의 예시적인 곡선을 사용하여 동작 파라미터 데이터의 저장을 도시하며, 데이터 저장은 기록된 동작 상태를 내포 행렬에 정의된 클래스 형태로 저장함으로써 발생한다. 클래스는 동작 파라미터를 정의된 동작 파라미터 값 범위로 분할하는 것이다. 동작 파라미터의 분류는 등거리 또는 비선형으로 정의될 수 있다. 동작 파라미터(1)의 상태 변경 후, 시작 및 목표 클래스, 즉 동작 파라미터(1)의 상태와 같은 방식으로 메인 행렬에 저장된 감지된 상태 변경 이벤트는 상태 변경 전후의 기본 파라미터로 확인될 수 있다. 행렬 요소의 항목 수는 동작 파라미터(1)를 기본 파라미터로 분류하는 특징이 있는 상태 변화 이벤트의 수를 설명한다.
상태 변경 이벤트(클래스에서 클래스로)의 저장된 상태 변경에 추가하여, 즉, 기본 파라미터로서의 동작 파라미터(1)의 상태 변경, 추가적인 동작 파라미터, 즉, 추가적인 파라미터에 대한 정보는 또한 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트와 연결되어 구현된 프로그램 코드에 저장된다. 따라서, 예를 들어, 기본 파라미터(동작 파라미터(1))에 대해 클래스 4에서 클래스 2로 회전 속도 점프가 발생했으며, 회전 속도 점프가 발생했을 때 추가적인 파라미터(동작 파라미터(2))에 대해 클래스 5의 온도가 존재했다는 동작 파라미터 데이터가 저장될 수 있다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법의 개별적인 단계를 개략적으로 도시한다. 모터 시스템의 동작 파라미터 데이터가 수집되며, 동작 파라미터(1) 및 동작 파라미터(2)의 상태가 모터 시스템 작동 중에 기록된다. 동작 파라미터(1)는 기본 파라미터를 나타내고, 동작 파라미터(2)는 추가적인 파라미터를 나타낸다. 기본 파라미터로 동작하는 동작 파라미터(1)의 상태 기록을 기반으로, 사전 정의된 동작 파라미터(1)의 상태 변경 이벤트가 결정된다. 동작 파라미터(1)의 상태 변경 이벤트가 감지되면, 추가적인 파라미터로 기능하는 동작 파라미터(2)의 상태가 기록된다 - 상태는 상태 변경 이벤트가 감지될 때 우세한 상태이다. 동작 파라미터(2)의 기록된 상태는 감지된 상태 변경 이벤트에 연결되고 내포 행렬에 저장된다.
감지된 상태 변경 이벤트와 추가적인 파라미터의 기록된 상태는 상태 조합으로 행렬에 저장된다. 상태 조합은 행렬의 행과 열을 통해 감지된 상태 변경 이벤트의 시작 상태와 목표 상태가 표시되는 방식으로 행렬에 저장된다. 감지된 상태 이벤트 수에 대한 정보는 메인 행렬의 행렬 요소 내에 저장된다. 또한, 추가적인 파라미터, 즉, 동작 파라미터(2)의 기록된 상태에 관한 정보는 행렬 요소 내에 저장된다. 특히, 도 5에 도시된 예에 따르면, 시작 클래스 4에서 목표 클래스 2로의 동작 파라미터(1)의 특성 상태 변화는 메인 행렬에 저장된다. 상태 변화 이벤트 감지시 우세한 추가적인 파라미터의 상태도 대응하는 행렬 요소, 즉, 추가적인 파라미터로 동작하는 파라미터(2)를 작동시키기 위한 클래스 5에 저장된다.
저장할 데이터의 양을 감소시키기 위해, 현재 동작 지점을 평가하거나 저장해야 하는지 여부를 결정하는 데 사용되는 선택 방법이 구현된다. 결과적으로, 동작 파라미터 데이터의 메모리 효율적인 획득이 실현된다.
본 발명에 따른 방법의 또다른 유리한 실시예와 관련하여, 반복을 피하기 위해 설명의 일반적인 부분 및 첨부된 청구 범위를 참조한다.
마지막으로, 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 모터 시스템 및 본 발명에 따른 팬의 전술 한 예시적인 실시예는 청구된 교시를 설명하기 위해서만 사용되고 예시적인 실시예에 제한되지 않는다는 것에 유의해야 한다.
Claims (17)
- 바람직하게는 팬용 전기 모터를 구비한 모터 시스템의 동작 파라미터 데이터의 획득을 위한 방법으로서,
동작 파라미터들의 상태들이 상기 모터 시스템의 동작 중에 기록되고,
상기 동작 파라미터들은 기본 파라미터와 적어도 하나의 추가적인 파라미터를 포함하며,
상기 기본 파라미터의 상태 기록에 기반하여, 상기 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트들이 결정되고,
상기 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트의 감지 시, 상기 추가적인 파라미터의 상태가 기록되며,
상기 추가적인 파라미터의 기록된 상태는 상기 감지된 상태 변경 이벤트에 링크되어 저장되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제1항에 있어서, 동작 파라미터의 상기 상태 기록은 분류를 기반으로 하며, 상기 동작 파라미터의 기록된 상태는 상기 분류의 클래스에 할당되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기본 파라미터의 상기 상태 변경 이벤트가 감지되면, 하나 이상의 추가적인 파라미터들의 상태가 기록되며, 상기 추가적인 파라미터의 상기 기록된 상태 또는 상기 추가적인 파라미터들의 상기 기록된 상태들은 상기 감지된 상태 변경 이벤트에 링크되어 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추가적인 파라미터의 상기 감지된 상태 변경 이벤트와 상기 기록된 상태, 및 혹시라도 있을 상기 추가적인 파라미터의 상기 기록된 상태 또는 상기 추가적인 파라미터들의 상기 기록된 상태들은 상태 조합으로 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 상태 조합은 상기 기본 파라미터 내에서 상기 변경의 함수로 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 감지된 상태 변경 이벤트가, 상기 기본 파라미터의 상기 감지된 상태 변경 이벤트의 상태 변경 시작 상태 및 목표 상태가 상기 상태 조합에 저장되는 방식으로, 상기 상태 조합에 의해 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 감지된 상태 변경 이벤트들의 결과로 생성된 상태 조합들은, 행렬 요소들을 갖는 행렬, 바람직하게는 내포 행렬(nested matrix)에 의해 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 상태 조합들이, 상기 파라미터의 상기 감지된 상태 변화 이벤트들의 분포가 획득될 수 있는 방식으로, 상기 행렬 내에 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 상태 조합들이, 상기 상태 변경 이벤트들의 시작 상태들 및 목표 상태들이 상기 행렬의 인덱스들, 바람직하게는 상기 행렬의 열 인덱스들과 행 인덱스들을 통해 표시되는 방식으로, 상기 행렬 내에 저장되며, 상태 이벤트들의 수에 관한 정보가 상기 행렬의 상기 행렬 요소들 내에 저장될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 추가 파라미터들의 기록된 상태들에 대한 정보가 상기 행렬의 상기 행렬 요소들 내에 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기본 파라미터의 상기 상태 기록에 의해 결정된 상기 기본 파라미터의 상태가, 상기 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트를 감지하기 위해, 미리 정의 가능한 평가 간격으로 평가를 받는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 평가가, 미리 정의 가능한 변경 임계값이 초과되는 경우 상기 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트가 결정되는 방식으로, 구현되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동작 파라미터들은 회전 속도 파라미터, 온도 파라미터, 전류 파라미터 및/또는 전압 파라미터 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 회전 속도 파라미터가 상기 기본 파라미터로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 전압 파라미터가 상기 기본 파라미터로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 특히 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한, 동작 파라미터 데이터의 획득을 위한 모터 시스템으로서, 상기 모터 시스템은:
고정자(stator) 및 상기 고정자에 대해 회전 가능한 회전자(rotor)를 구비한 전기 모터, 및
프로세서와 메모리를 구비한 제어 유닛을 포함하고,
상기 제어 유닛은, 상기 모터 시스템이 동작하는 동안에, 동작 파라미터들의 상태들이 기록되는 방식으로 구성되며, 상기 동작 파라미터들은 기본 파라미터와 적어도 하나의 추가적인 파라미터를 포함하고,
상기 제어 유닛은,
상기 기본 파라미터의 기록 상태에 기반하여, 상기 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트들이 결정되며,
상기 기본 파라미터의 상태 변경 이벤트가 감지된 경우, 상기 추가적인 파라미터의 상태가 기록되고,
상기 추가적인 파라미터의 상기 기록된 상태가 상기 감지된 상태 변경 이벤트에 링크된 상기 메모리 내에 저장되는
방식으로 더 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 시스템. - 특히 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한, 제16항에 따른 모터 시스템을 갖는 팬.
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