KR970004994B1 - 자동차 엔진 모의 장치의 전기 모터용 오버-로딩 모니터링 시스템 - Google Patents

자동차 엔진 모의 장치의 전기 모터용 오버-로딩 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

자동차 엔진 모의 장치의 전기 모터용 오버-로딩 모니터링 시스템
제1도는 본 발명에 따라 저 관성 동력 장치로서 전기 모터를 사용한 자동차-자동 변속기용 탁상 검사 장치 및 오버-로딩 모니터링 시스템의 양호한 실시예의 개략도.
제2도는 본 발명에 따른 오버-로드 모니터링의 양호한 실시예를 실현하는 프로세스를 도시한 플로우챠트.
제3도는 1싸이클에서 구동 토오크 변화를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 저관성 동력 장치 2 : 토오크 미터
3 : 변속기 4 : 동력계
6 : 컴퓨터 탑재 제어기 7 : 샘플링부
8 : 오버-로드 검출부
본 발명은 일반적으로 전기 모터, 특히 자동 변속기, 자동 전달축, 차동 기어 유니트 등과 같은 엔진 구동 차량 부품들을 검사하기 위한 자동차 내연 엔진을 모의(simulation)하기 위해 장치된 모터의 동작을 제어하기 위한 제어 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게 말하면, 본 발명은 오버-로드된 상태에서 구동되는 전기 모터를 모니터하기 위한 시스템에 관한 것이다.
최근, 전기 모터를 사용하는 자동 변속기 검사 장치에 엔진 출력 특성 모의 시스템이 제안되었다. 이러한 시스템을 과도-동력계(transient-dynamometer ; TR-DY)라고 칭하는데, 여기서는 전기 모터의 고관성 또는 큰 관성이 자동차 엔진 구동 특성을 만족할만한 높은 응답으로 모의하도록 보상된다. 이러한 시스템에 있어서는 직류 모터가 구동 토오크 소오스로서 사용된다. 이러한 시스템에 사용되는 직류 모터는 연속 정격(continuous rating)에서 정의된 용량의 측면에서 볼때 오버-로드된 상태에서 구동되는 경향이 있다.
통상적으로, 전기 모터의 정격은 다음과 같이 정의된다.
1) 전기 모터의 정격은 순간 최대 출력인 공칭 정격 토오크에 대해 오버-로드되어서는 안된다.
2) 25% ED(economic dispatch control)정격이 표준인데, 25% ED는 소정 패턴의 사이클 구동에서 25%는 공칭 정격 토오크에서 구동되고 나머지 75%는 무-부하 상태에서 구동되는 것을 의미한다.
3) 연속 구동은 각 싸이클에서 RMS(제곱 평균)값이 공칭 정격 토오크의 50% 이하일때 가능하다.
제3도에서 도시한 바와 같이, △t1내지 △t3의 각 싸이클에서의 토오크가 각각 T1내지 T3이라고 가정하면, RMS값 및 조건 (3)은 다음 식으로 표현된다.
양변은 T0으로 나누고 T1/T0=Ta및 T2/T0=Tb와 T3/T0=Tc로 하면, 상기 식(1)은 다음과 같이 변형된다.
한편, 25% ED에서의 구동은 다음 식에 의해 RMS값으로 표현된다.
상기 식으로부터, 25% ED에서의 RMS값을 나타내는 값이 공칭 정격 토오크의 50%가 된다는 것을 알아야 한다.
오버-로드 상태에서 구동이 기대되는 모터의 경우에, 구동 패턴은 오버-로딩의 크기가 선정된 제한보다 크지 않도록 셋트된다. 종래의 기술에서, 열적 교환(thermal relay) 또는 온도 변화는 과잉 오버-로드 상태로부터 모터를 보호하기 위해 과부하에 의한 과열(over-heating)을 검출하기 위해 사용된다.
그러나, 오버-로딩 상태를 검출하기 위해 종래에 시도된 방법은 과부하의 검출에 필요한 정확도 및 응답시간의 관점에서 성공적이지 못했다.
그러므로, 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 해결할 수 있는 오버-로딩 모니터링 시스템(over-loading monitoring system)을 제공하는 것이다.
상술한 목적 및 그 외의 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 오버-로딩 검출 시스템은 모터 작동 파라메터, 예를들어 선정된 비교적 짧은 샘플링 주기에서의 회전 속도 및 출력 토오크를 주기적으로 샘플한다. 샘플된 모터 작동 파라메터에 기초하여, 출력 토오크와, 선정된 오버-로드 정격 토오크의 비율이 유도되어 저장된다. 오버-로드 검출은 회전 평균값을 유도하고 유도된 회전 평균값과 선정된 임계값을 비교함으로써 출력 토오크 및 오버-로드 정격 토오크의 다수의 샘플된 비율에 관련하여 실행된다.
실제로, 회전 평균값 및 오버-로드 검출의 계산은 다음 식으로 계산될 수 있다.
여기에서, Tsi는 샘플된 순간 출력 토오크를 나타낸다.
다른 방법에서, 회전 평균값 및 오버-로드 검출의 계산은 다음 식으로 계산될 수 있다.
여기서, Ti는 샘플된 순간 출력 토오크와 선정된 오버-로드 정격 토오크의 비를 나타낸다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 전기 모터용 과잉 오버-로드 검출 시스템이, 회전 표시 신호를 발생시키기 위해 전기 모터의 회전 속도를 모니터링하는 제1감지기, 출력 토오크 표시 신호를 발생시키기 위해 출력 토오크를 모니터링하는 제2감지기, 선정된 샘플링 주기에서 상기 회전 속도 표지 신호 및 출력 토오크 표시 신호를 주기적으로 샘플링하는 제3수단, 선정된 수의 입력 신호가 모터 로드 표시 데이타를 유도하기 위해 샘플될 수 있도록 샘플링 주기보다 충분히 길게 셋트되는 선정된 오버-로딩 검출 주기에서 샘플된 신호들을 프로세싱하고, 모터 로드 표시 데이타가 로드 기준보다 클때 오버-로딩 검출 신호를 출력하기 위해 모터 로드 표시 데이타와 선정된 로드 기준을 비교하기 위한 제4수단을 표함하는 것을 특징으로 한다.
자동차 내연 엔진에 결합된 차량 부품을 검사하기 위한 탁상 검사 장치(bench testing apparatus)에 있어서, 상기 장치가 차량 부품을 구동시키기 위한 자동차 엔진 특성 모의 출력 토오크를 제공하기 위해 원동기(prime moter)로서 전기 모터를 갖고 있는 저관성 동력 장치와, 전기 모터용 과잉 오버-로드 검출 시스템을 포함하며, 상기 과잉 오버 로딩 검출 시스템이, 회전 표시 신호를 발생시키기 위해 전기 모터의 회전속도를 모니터링하는 제1감지기, 출력 토오크 표시 신호를 발생시키기 위해 출력 토오크를 모니터링하는 제2감지기, 선정된 샘플링 주기에서의 회전 속도 표시 신호 및 출력 토오크 표시 신호를 주기적으로 샘플링하는 제3수단, 선정된 수의 입력 신호가 모터 로드 표시 데이타를 유도하기 위해 샘플될 수 있도록 샘플링 주기보다 충분히 길게 셋트되는 선정된 오버-로딩 검출 주기에서 샘플된 신호들을 프로세싱하고, 모터 로드 표시 데이타가 로드 기준보다 클때 오버-로딩 검출 신호를 출력하기 위해 모터 로드 표시 데이타를 선정된 로드 기준과 비교하기 위한 제4수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제4수단은 또한 출력 토오크 표시 신호로 표시되는 실제 토오크와 선정된 토오크 기준의 비율 및 출력 토오크 표시 신호 및 토오크 기준의 비율의 회전 평균값을 유도할 수 있고, 과잉 오버-로딩 상태가 모터 로드 표시 데이타 및 선정된 로드 기준을 근거하여 검출될 수 있도록 모터 로드 표시 데이타를 유도할 수 있다. 또한, 제4수단은 입력 데이타의 정수가 샘플될 수 있도록 샘플링 주기보다 매우 긴 길이로 오버-로딩 검출 주기가 셋트될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 설명한다.
제1도를 참조하면, 자동차 변속기용 탁상 검사 장치가 도시되어 있다. 상기 장치는 전기 모터를 포함하는 저관성 동력 장치(1)을 사용한다. 저관성 동력 장치내의 전기 모터는 자동차 엔진을 모의하기 위해 전기 모터의 고관성을 보상할 수 있는 증속(speed increasing) 디바이스 또는 소정의 적절한 디바이스와 결합된다. 저관성 동력 장치(1)은 토오크 미터(torque meter ; 2)를 통해 검사되는 자동 변속기(3)에 접속된다. 구동토오크를 흡수하기 위한 동력계(dynamometer)와 같은 더미 로드(dummy load ; 4)가 자동 변속기의 출력 샤프트에 접속된다.
컴퓨터 탑재 제어기(6)은 엔진 속도 모의 회전 속도 신호를 발생시키기 위해 모터의 회전 속도를 모니터 하는 회전 속도 감지기(5)에 접속된다. 제어기(6)은 또한 저관성 동력 장치(1)의 출력 토오크를 나타내는 출력 토오크 표시 신호를 수신하기 위해 토오크 부재에 접속된다. 제어기(6)은 입력 신호를 샘플링하기 위한 샘플링부(7) 및 오버-로드 검출부(8)을 포함한다. 오버-로드 검출부(8)은 토오크의 제곱-평균값을 유도하기 위해 입력 데이타를 프로세스하고, 오버-로딩 상태를 판정하도록 선정된 오버-로드 기준과 유도된 평균값을 비교한다. 제어기(6)은 모니터 결과를 디스플레이하기 위해 디스플레이 모니터(9)에 접속된다.
전기 모터의 오버-로딩 상태를 검출하기 위해 실행되는 프로세스는 제2도를 참조하여 설명하겠다. 먼저, 저관성 동력 장치(1)은 자동차 변속기에 출력 토오크를 공급하기 위해 개시된다. 다음, 회전 소곧 감지기(5) 및 토오크 미터(2)는 회전 속도 표시 신호 Ni 및 출력 토오크 표시 신호 Tsi를 발생시키도록 작동한다. 회전 속도 표시 신호 Ni 및 출력 토오크 표시 신호 Tsi는 샘플링부(7)에서 샘플링된다. 도시한 실시예에서, 샘플링부는 소정 간격, 예를들어 매 0.1초마다 출력 신호를 샘플한다. 또한, 도시한 실시예에서, 전기 모터의 오버-로딩 상태를 검출하기 위한 기본 주기는 5분으로 셋트된다. 그러므로, 각각의 샘플링 싸이클에서, 3000개의 샘플링 데이타가 얻어진다.
오버-로딩 검출부는 각각의 샘플된 회전 속도 데이타 Ni(i=1-3000)를 약하게 정해진 것으로 셋트된 회전 속도 기준 NB와 비교한다. 회전 속도 데이타 Ni가 회전 속도 기준 NB이하이면, 출력 토오크 Tsi와 선정된 오버-로드 정격 토오크 TNB사이의 비율 Ti이 유도된다. 한편, 회전 속도 데이타 Ni가 회전 속도 기준 NB보다 크며, 비율 Ti은 출력 토오크 Tsi 및 오버-로드 정격 토오크 T사이에서 유도된다. 오버-로드 정격 토오크 T는 회전 속도에 기초하여 유도되고, 실제에서 메모리에 셋트한다. 그러므로, 오버-로딩 정격 토오크는 회전 속도 Ni에 의하여 테이블 또는 맵(map)에 의해 유도될 수 있다. 이렇게 유도된 비율 Ti은 메모리(도시 안함)에 저장된다. 상술한 샘플링 프로세스는 각각의 샘플링 타이밍에서 실행되므로 각각의 오버-로드 검출 싸이클에서 3000회 반복된다.
필요한 경우, RMS 유도 프로세스는 과잉 오버-로딩으로부터 모터를 보호하기 위해 이미 샘플된 데이타를 갖는 각각의 샘플링 데이타에 관련하여 실행될 수 있다.
3000개 이상의 데이타가 샘플될때, 샘플된 데이타는 회전 평균값을 유도하기 위해 프로세스된다. 샘플 시간에서, 메모리에서 전이되는 데이타는 메모리가 가장 최신의 샘플 3000개의 샘플 데이타를 보유하도록 앞에서 3000싸이클 이상 샘플된 오래된 데이타를 소거하기 위해 실행된다. 다음, 샘플된 데이타는 RMS값을 유도하기 위해 프로세스된다.
여기서, 샘플된 데이타를 Tk로 가정하면, RMS값은 다음 식을 통해 유도될 수 있다.
이렇게 유도된 RMS값은 선정된 기준값, 예를들어 0.5(50%)와 비교된다. RMS값이 기준값보다 크면, 과잉 오버-로딩 검출 신호가 출력된다. 기준값보다 작으면 프로세스는 다음 샘플에 관련하여 상술한 프로세스를 반복하기 위해 복귀한다.
과잉 오버-로딩 검출 신호는 모터의 과잉 오버-로딩 상태를 표시하기 위해 디스플레이(9)에 공급된다.
그러므로, 도시한 실시예에서, 목적 및 장점을 완전하게 알 수 있다.
본 발명을 양호한 실시예에 관련하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정 실시예에 제한되지 않고 본 발명의 원리로부터 벗어남이 없이 실행될 수 있는 모든 가능한 실시예 및 변형을 포함한다.

Claims (6)

  1. 전기 모터용 과잉 오버-로드 검출 시스템에 있어서, 회전 표시 신호를 발생시키기 위해 상기 전기 모터의 회전 속도를 모니터하기 위한 제1감지기, 출력 토오크 표시 신호를 발생시키기 위해 출력 토오크를 모니터하기 위한 제2감지기, 선정된 샘플링 주기에서의 상기 회전 속도 표시 신호 및 상기 출력 토오크 표시 신호를 주기적으로 샘플링하기 위한 제3수단, 소정수의 입력 신호가 모터 로드 표시 데이타를 유도하기 위해 샘플될 수 있도록 상기 샘플링 주기보다 상당히 길게 셋트되어 있는 선정된 오버-로딩 검출 주기에 걸쳐서 샘플된 신호들을 프로세싱하고, 모터 로드 표시 데이타가 상기 로드 기준보다 클때 오버-로딩 검출신호를 출력하기 위해 선정된 로드 기준과 상기 모터 로드 표시 데이타를 비교하기 위한 제4수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 과잉 오버-로딩 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제4수단이 상기 출력 토오크 표시 신호로 표시되는 실제 토오크와 선정된 토오크 기준의 비율 및 상기 출력 토오크 표시 신호와 상기 토오크 기준의 상기 비율의 회전 평균값을 유도하고, 과잉 오버-로딩 상태가 모터 로드 표시 데이타 및 상기 선정된 로드 기준을 근거하여 검출될 수 있도록 상기 모터 로드 표시 데이타를 더 유도하는 것을 특징으로 하는 과잉 오버-로딩 검출 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제4수단은 입력 데이타의 정수(integral number)가 샘플될 수 있도록 상기 샘플링 주기보다 매우 긴 길이로 상기 오버-로딩 검출 주기가 셋트되는 것을 특징으로 하는 과잉 오버-로딩 검출 시스템.
  4. 원동기로서, 전기 모터를 갖고 있는 저관성 동력 장치와 전기 모터용 과잉 오버-로딩 검출 시스템을 포함하며, 자동차 내연 엔진에 결합된 차량 부품을 검사하기 위한 탁상 장치에 있어서, 상기 과잉 오버로딩 검출 시스템이, 회전 표시 신호를 발생시키기 위해 상기 전기 모터의 회전 속도를 모니터하기 위한 제1감지기, 출력 토오크 표시 신호를 발생시키기 위해 출력 토오크를 모니터하기 위한 제2감지기, 선정된 샘플링 주기에서의 상기 회전 속도 표시 신호 및 상기 출력 토오크 표시 신호를 주기적으로 샘플링하기 위한 제3수단, 소정수의 입력 신호가 모터 로드 표시 데이타를 유도하기 위해 샘플될 수 있도록 샘플링 주기보다 상당히 길게 셋트되어 있는 선정된 오버-로딩 검출 주기에 걸쳐서 샘플된 신호들을 프로세싱하고, 모터로드 표시 데이타가 로드 기준보다 클때 오버-로드 검출 신호를 출력하기 위해 선정된 상기 로드 기준과 상기 모터 로드 표시 데이타를 비교하기 위한 제4수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 탁상 검사 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제4수단이 상기 출력 토오크 표시 신호로 표시되는 실제 토오크와 선정된 토오크 기준의 비율 및 상기 출력 토오크 표시 신호와 상기 토오크 기준의 상기 비율의 회전 평균값을 유도하고, 과잉 오버-로딩 상태가 모터 로드 표시 데이타 및 상기 선정된 로드 기준을 근거하여 검출될 수 있도록 상기 모터 로드 표시 데이타를 더 유도하는 것을 특징으로 하는 탁상 검사 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제4수단은 입력 데이타의 정수가 샘플될 수 있도록 상기 샘플링 주기보다 상당히 긴 길이로 상기 오버-로딩 검출 주기가 셋트되는 것을 특징으로 하는 탁상 검사 장치.
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