KR100240557B1 - 모터 차량용 조정 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 소자로써, 제어기(산술-논리 유니트), 실제값 평가회로, 고급 전자공학용 인터페이스, 메모리를 갖는 출력단 구동 및 프로그램 제어 유니트를 갖는 전기 제어 회로 (마이크로제어기를 갖는)와 직접 제어 소자를 갖는, 특히, 모터 차량용 제어 시스템에 관련된다. 소자(1)는 국부적인 전자칩으로 배열되거나 디지털로 동작하는 마이크로제어기(20)의 기판(19)상에 배열되고 국부적인 전자 칩(또는 주변 IC 제어기)은, 기계적 소자 방식으로, 분산된 형태, 즉, 다시 말하면 직접 제어 소자상에 직접적으로 배열되는 점이 뛰어나다.

Description

[발명의 명칭]

모터 차량용 조정 디바이스

[종래 기술]

본 발명은, 제어 시스템에 관련되며, 소자로서, 제어기(산술-논리 유니트), 실제값 평가 회로 및 메모리를 갖는 프로그램 제어 유니트로 구성된 마이크로제어기를 갖는 전기 제어 회로와 직접 제어 요소를 갖는, 특히, 모터 차량용 제어 시스템에 관련된다. 제어기는 디지탈 모드 동작용 RISC 산술-논리 유니트 구조로써 구성된다. 파워 출력단 구동 및/또는 파워 출력단 및 특히 표준화된 μC인터페이스는 다른 소자로 제공된다.

제어 시스템은 다양한 기술 분야에서 사용된다. 종종, 빠른 제어 시스템이 사용되는 것을 요구한다. 그것은 모터 차량 기술에서 또한 제공되는데, 거기에서 시정수 ＜1ms인 제어 시스템이 사용된다. 적은 시정수는, 예를 들어, 작동 기어 제어에서의 댐퍼(damper)밸브에서 필요로 된다. 여기서, 대략 5ms인 시정수가 발생된다. 상기 종류의 제어 시스템이 모터 차량 중앙 제어 장치의 마이크로제어기에 의해 동작된다면, 프로세싱상의 타이밍 문제는 상기 종류의 중앙 마이크로제어기의 제한된 계산 용량 때문에 발생된다. 부가적으로, 분산된 제어 시스템에 관한 모터 차량의 제어 디바이스의 중앙 위치 때문에 상대적으로 긴 연결 라인을 사용해야 함으로써 충분한 전자기 적합성(electromagnetic compatibility, EMC)이 보장되지 못하고, 그래서 제어 프로세스에 악영향을 미치는 위험성의 결점이 존재한다. 더우기, 라인 루팅(routing)(케이블 경도)의 비용이 증가하게 된다.

[본 발명의 장점]

대조적으로, 주요한 청구범위에서 언급된 특징을 갖는 본 발명에 따른 제어 시스템은 기판상에 요구된 소자를 갖는 주변 IC제어기가 발생시키는 장점을 갖는다. 상기 소자는 디지탈적으로 동작하는 마이크로제어기부분으로 또한 구성될 수 있다. 상기 주변 IC제어기는 "국부적인(local)전자 소자"로 그 기능, 칩 영역 및 그 원가에 대해 최적화되어진다. 하나의 제어 알고리즘에 대해 계산 용량의 동시적인 제한을 갖는 하나의 칩상에 모든 소자를 집적시키는 것은 경제적인 해결책이 되고, 긴 연결 라인은 바로 근접한 작동기에서 마이크로제어기의 분산된 장치(국부적인 장치)에 의해서, 상기 차량에 관한한, 제거됨으로써, 전자기 간섭, 용량성 간섭 및 누화가 방지된다.

본 발명의 부가적인 개발에서, 제어 회로는 기판상에 데이터/파라미터 메모리를 가지게 된다. 칩에 집적된 상기 데이터/파라미터 메모리에서, 그중에서도 제어 알고리즘용 계수는 기억된다.

칩에 집적된 출력단은 직접 제어 요소의 동작용으로 요구된다. 그러나, 거기에 출력단 구동 유니트가 제어 회로기판에 배열되는 출력단을 구동시키도록 제공된다.

본 발명의 부가적인 개발에 따라, 제어 회로가 프로그램 입력용 하나의 인터페이스 및/또는 데이터/파라미터 입력 및/또는 세트된 기술적인 제어값의 스페시피케이션(specification)및/또는 상태 입력 및/또는 외부 정보 입력과 출력중 적어도 하나를 기판상에 갖도록 제공된다. 상기 인터페이스는 버스 인터페이스(마이크로제어기 버스, CAN)로 구성될 수 있다.

디지털 형태로 작동하는 제어 알고리즘이 제공된다. 그것은 제어기의 결점을 방지한다.

특히 경제적인 설계를 위해, 제어 회로의 칩상에 소자는 영역의 견지에서 그리고 기술적인 제어 요건에 관해 최적화되고/특수화되기위해 구성되도록 제공된다. 종래 기술로부터 공지된 제어 디바이스와 대조적으로, 큰 용량 및 복잡한 설계로 된 마이크로제어기가 사용되지 않고, 디지털 제어 기술의 필수 요건에 사용되는 최소 명령 세트를 가지며 제어 기능용으로 최적화되는 주변 IC제어기를 사용한다. 많은 융통성을 갖는 장점은 데이터/파라미터 메모리가 램으로 구성됨으로써 발생된다. 그러나, 특히 일련 생산의 경우, 파라미터 및 제어 표준이 고정되면, 원가의 최적화를 위해 데이터/파라미터 메모리가 ROM으로 구성되게 된다.

상기에서 이미 언급된 인터페이스는 CAN인터페이스로 구성될 수 있다. 중앙 제어 장치를 예로 하는 모든 시스템의 다른 소자를 갖는(예를 들어 모터 차량의 다른 전기/전자 소자를 갖는)데이터 교환은 CAN연결을 통해 또한 제공될 수 있다.

그러나, 대안적으로, 인터페이스가, 마이크로프로세서 인터페이스, 특히 병렬 마이크로프로세스 인터페이스로써 구성되는 것이 또한 가능하다. 상기 인터페이스를 통해, 프로그램, 파라미터, 상태 정보와 기술 제어 시스템 변수들은 로드(load)될 수 있고 인터로게이트(interrogete)될 수 있다. 부가적으로, 상기 인터페이스는 칩 시험 또는 검사용에 적합하다.

특히 모터 차량 기술외의 응용의 경우, 인터페이스가 산업적인 버스 시스템에 연결하기 위해 제공하는 것이 가능하다.

이미 설명된 주변 IC 제어기의 모든 구조는 더욱 복잡한 μC/μP(마이크로 제어기/마이크로 프로세서)의 칩 주변 유니트상에 부가적으로 집적될 수 있었다.

[도면]

본 발명은 도면을 참고로 더욱 상세하게 설명된다. 그것은 제어 시스템의 블럭 회로 다이어그램을 도시한다.

[양호한 실시예의 설명]

제1도는 다수의 소자(1)를 갖는 제어 시스템의 블럭회로 다이어그램을 도시한다. 소자(1)는 합산점(3)에 세트값(4)을 공급하는 인터페이스(2)를 구비한다. 합산점(3)의 출력(5)은 산술-논리 유니트로 구성된 제어기(6)에 연결된다. 제어기(6)는 상세하게 예시되지 않은 메모리를 갖는 프로그램 제어 유니트(7)에 연결된다. 부가해서, 연결부(8)는, 예를 들어, 제어 프로세스에 영향을 미치도록, 예를 들어, 인터페이스(2)에 공급되는 정보를 프로그램 제어 유니트(7)에 전송하기 위해 인터페이스(2) 및 프로그램 제어 유니트(7)간에 설치된다.

부가해서, 데이터/파라미터 메모리(9)는 제어기(6)에 이송된다. 데이터/파라미터 메모리(9)는 정보 링크(10)를 경유해 인터페이스(2)에 또한 연결된다. 상기 수단에 의해, 외부 데이터가 제어 알고리즘의 파라미터를 지정하고 변화시키기 위해 공급되는 것이 가능하다.

제어기(6) 출력(11)은 출력단 구동 회로(12)에 연결된다. 후자는 파워(power)반도체로 양호하게 설치된 출력단(13)에 교대로 연결된다. 출력단(13)은 직접 제어 소자(14)와 결합한다. 상기 직접 제어 소자(14)는 센서(예시안된)에 의해 양호하게 센서값(15)을 제공하고, 그 값(15)은 실제값 평가 회로(16)에 공급된다. 실제값 평가 회로(16) 출력(17)에서, 실제값(18)은 -부호를 갖는 합산점(13)에 공급되어 가용하다.

본 발명에 따라 모든 소자(1)가 마이크로제어기(20)의 기판(19) 및 분리 기판에 집적되어 있다. 그것은 실선 박스로 도면에서 표시되어 있다. 그러나, 대안적으로 출력단(13)은 기판(19)에 집적되는 것도 가능하고, 그것은 도면에 점선으로 도시된다.

기판(19)을 가진 주변 IC 제어기는 양호하게 디지탈적으로 동작한다. 그것은 모든 소자(1)가 디지탈 형태로 이루어지고 칩에 위치되는 것을 의미한다. 순수한 디지털 방식은 절대적으로 필요한 것이 아니라 집적성과 사용되는 반도체 프로세스에 관한한 상당한 장점이다. 센서(15)에 의해 공급된 센서값이 종래 기술에서 처럼 아나로그 대 디지털 변환기를 경유해 시스템에 제공되는 것이 아니라 오히려 기술에 숙력된 자에게 공지된 알맞은 기본 요소에 의한 디지털 값으로 직접 요구된다. 실제값 평가 회로(16)는 소용돌이 전류 센서와 결합되서 양호하게 구성되나, 그것은 원리상 다른 주파수에 비례하는 평가 프로세스용으로 또한 설계된다.

디지털 제어기(6)는 영역-최적화 및 문제 지향성 산술 논리 유니트 형태로 이루어지고 제어-기술 알고리즘용의 모든 명령 세트는 디지털 제어 구조의 필요한 명령으로 최적화된다. 그것은 원가에 영향을 미치게 설계된다. 동시에, 제어 알고리즘 및 계수에 관해 자유롭게 프로그램 될 수 있기 위해, 명령 세트, 다시 말하면 산술-논리 회로를 제공하는 것이 가능하다. 상기 목적을 위해, 램이 사용된다. 그러나, 다른 그리고 원가에 더욱 효율적인 방식에서 램 대신에 롬을 사용하는 것이 또한 가능한데 그 결과 칩 영역이 감소될 수 있다.

출력단(13)은 일정한 주파수에서 펄스폭 변조 및 2차 전류 제어로써 동작한다. 프리휠링(Freewheeling)다이오드는 트랜지스터로 구성되는 파워 반도체에 배정된다. 양호하게, 전자적으로 스위치 가능한 빠른 프리휠링 수단이 제공된다. 빠른 프리휠링 수단용 스위칭 기준은 프로그램가능한 제어 알고리즘에 의해 결정된다. 그러므로, 빠른 프리휠링 수단이 각기 사용된 제어 방법의 부분이다.

인터페이스(2)는 CAN 인터페이스로 양호하게 구성된다.

그러나, 그것은 마이크로프로세서 인터페이스로써 대안적으로 또한 이루어질 수 있다. 제어 알고리즘에 영향을 미치는 정보는, 예를 들어, 모터 차량의 다른 소자 외부의 인터페이스에 전송될 수 있다. 예를 들어, 프로그램, 파라미터, 상태 정보 및 기술 제어 시스템 변수는 로드(load)되거나 인터로게이트(interrogate)될 수 있다. 부가해서, 인터페이스는 칩 시험 또는 칩 검사를 허여하고, 검사 기능은 주변 IC 제어기의 개별적인 기능 블럭에서 또한 수행된다.

전체적으로, 순수한 디지털 회로 설계 덕분에, 본 발명에 따른 제어 시스템은 구조의 감소 및 칩 영역의 감소를 가져오는 것이 주지된다. 기술 제어 기능 세팅에 최적화되는 명령 세트 덕분에, 최소 원가를 지향하는 설계가 얻어진다. 부가적으로, 중앙 클럭 신호 발생이 칩에서 발생되도록 제공되고, 그것은 실제값 평가 회로의 타이밍 샘플링 클럭, 제어기(6)의 계산 사이클 및 출력단(13)의 기본 주파수의 동기를 가져온다.

Claims (10)

1. 작동기용 제어값이 한편으로 세트값과 다른 한편으로 실제값으로 공급되는 디지털 제어 회로에 의해 발생되며, 상기 작동기, 실제값 평가 회로, 데이터/파리미터 메모리, 인터페이스, 프로그램 제어 유니트, 출력단용 출력단 구동 유니트를 갖는, 특히, 모터 차량용 제어 시스템에 있어서, 상기 실제값 평가 회로(16)는 주파수에 비례하는 센서 신호를 평가하는 순수한 디지털 실제값 평가 회로(16)로 구성되고, 상기 출력단(13)이 제2전류 제어와 동작하며, 전자적으로 스위치 가능한 빠른 프리휠링(freewheeling)수단이 출력단(13)에 제공되고, 소자(1)인 실제값 평가 회로(16), 출력단 구동 유니트(12), 인터페이스(2), 데이터/파라미터 메모리(9), 산술-논리 유니트(6) 및 프로그램 제어 유니트(7)가 칩에 집적되는 것을 특징으로 하는 모터 차량용 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서, 기판(19)의 소자(1)는 영역의 견지에서 그리고 기술 제어 조건에 관한한 최적화/특수화시키기 위해 구성되고, 산술-논리 유니트(6)는 제어 프로세스를 디지털로 실현하는데 필요한 명령에 제한되는 명령 세트를 갖는 RISC 산술-논리 유니트 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 차량용 제어 시스템.
3. 제1 또는 2항에 있어서, 상기 개별적인 소자(1)가 제어 회로(20) 및 작동기(14)를 조정하는 검사 기능으로 각기 제공되는 것을 특징으로 하는 모터 차량용 제어 시스템.
4. 제1 또는 제2항에 있어서, 샘플링 시스템의 방법에서 동기 동작을 하기 위한 모든 소자(1)용 중앙 클럭 신호 발생이 제공되는 것을 특징으로 하는 모터 차량용 제어 시스템.
5. 제3항에 있어서, 제어 회로(20)는 직접 제어 소자(14)와 오직 서로 작용하는 것을 특징으로 하는 모터 차량용 제어 시스템.
6. 제1 또는 제2항에 있어서, 상기 칩이 작동기(14) 근방에 설치되는 것을 특징으로 하는 모터 차량용 제어 시스템.
7. 제1 또는 제2항에 있어서, 상기 데이터/파라미터 메모리(9)가 램(RAM)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 차량용 제어 시스템.
8. 제1 또는 제2항에 있어서, 상기 데이터/파라미터 메모리(9)가 롬(ROM)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 차량용 제어 시스템.
9. 제1 또는 제2항에 있어서, 상기 인터페이스(2)가 CAN 버스용 직렬 인터페이스로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 차량용 제어 시스템.
10. 제1 또는 제2항에 있어서, 상기 인터페이스(2)가 병렬 인터페이스로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 차량용 제어 시스템.