전동차 전기식 출입문의 센서리스 구동을 위한 Brushed DC Motor의 각속도 추정 알고리즘에 관한 연구

Abstract

전동차의 출입문 도어 시스템은 공기식에서 진기식으로 점점 진화를 하고 있다. 국내 전동차에 전기식 도어 시스템이 도입되기 시작하고 국산화가 이루어진지 10년이 넘어간다. 전기식 도어 시스템은 공압식 도어 시스템에 비하여 초기 설치 비용은 높지만, 시스템을 구성하는 주요 부품들은 반영구적인 수명을 가지는 부품들로 유지보수 비용의 발생이 거의 없으며, 마이크로 프로세서를 탑재하여 실시간으로 각 도어의 상황을 차량 제어 시스템(TCMS; Train Control and Maintenance System)에게 전송하며, 도어 구동을 위한 중요 파라미터들의 사용자 조절이 가능하고 승객 안전을 위한 장애감지 기능등을 탑재하여 공압식 도어 시스템보다 안전한 시스템으로 평가받고 있다. 전동차 출입문 전기식 도어 시스템은 도어 판넬(Panel)을 구동하기 위한 구동원으로 DC 모터를 일반적으로 사용하고 있다. 전기식 도어 시스템에 사용되는 DC 모터의 회전속도를 측정하기 위해서 대부분의 전기식 도어 시스템 제작사들은 DC 모터에 추가적으로 설치되는 속도 측정 장치를 사용한다. 이 추가적으로 장착되는 센서들은 높은 수명을 가지지만, 고장이 날 경우 출입문은 폐쇄되게 되고 이는 곧 승객의 불편으로 이어지게 된다. 본 논문에서는 DC 모터의 회전 속도를 측정 하기 위한 별도의 센서를 사용하지 않으므로 도어 시스템에 사용되는 부품의 수와 유지보수 포인트 감소를 통하여 도어 시스템의 신뢰성을 높일 수 있는 방안으로 DC 모터의 특성을 사용한 DC 모터 회전 속도 추정 알고리즘과 알고리즘의 신뢰성에 대하여 연구한다.