KR100305808B1 - 자동차스로틀밸브구동용모터의위치제어방법 - Google Patents

자동차스로틀밸브구동용모터의위치제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터 위치에 따른 스로틀 밸브의 개도 변화 정도를 각 구간별(POS1~POSn)로 나누어 스로틀 밸브 제어 기준값으로 선정하고 실제 스로틀 밸브의 위치를 검출하여 모터 위치와 비교하여 발생하는 오차에 대해 제어부로 피드백시켜 PID 제어기에 적용시키므로써 모터의 위치 제어가 스로틀 밸브의 원하는 개도에 정확하게 매칭되도록 하여 트랙션 컨트롤이 안정되게 이루어지도록 하기 위하여, 슬립이 발생하여 트랙션 제어가 온됨으로써 스로틀 밸브의 목표 개도를 연산하는 제1단계와; 스로틀 밸브 목표 개도의 기준값을 설정하는 제2단계와; 설정된 기준값에서 모터의 위치 제어를 시작하는 제3단계와; 기준값에 의하여 제어되는 모터의 위치에 따라 실제 회전한 스로틀 밸브의 위치 오차를 연산하여 피드백하는 제4단계와; 피드백 받은 위치 오차값을 이용하여 비례이득제어 및 적분이득제어 그리고 미분이득제어를 수행하는 제5단계와; 기준값과 각 이득 제어로부터 산출된 오차 보정값을 가산하여 모터에 최종적으로 신호를 출력하는 제6단계로 이루어지는 것을 자동차 스로틀 밸브 구동용 모터의 위치 제어방법에 관한 것이다.

Description

자동차 스로틀 밸브 구동용 모터의 위치 제어방법
본 발명은 자동차의 트랙션 컨트롤 시스템(traction control system)에 관한 것으로서, 스로틀 밸브(throttle valve)를 직접 구동하는 모터의 위치를 정확하게 제어하기 위한 자동차 스로틀 밸브 구동용 모터(motor)의 위치 제어방법에 관한 것이다.
미끄러지기 쉬운 도로면에서 가속 페달을 가압하여 가속하였을 때 구동륜이 공전하기만 하고 자동차가 움직이지 않거나, 자동차가 옆으로 쏠려 위험한 상태가 되는 일이 있다.
빙판이나 눈길, 진흙탕 등에서 출진할 때 등 특히 후륜 구동의 2륜 구동 차의 경우는 현저하게 나타난다.
이와 같이 미끄러지기 쉬운 도로면에서의 출진을 안정되게 수행하기 위하여 트랙션 제어 장치가 개발되고 있다.
일반적으로 트랙션 제어 장치는 휠 속도 센서로부터 바퀴의 속도에 대한 신호를 입력받아 슬립(slip)량을 연산하고 슬립 발생으로 판단시 스로틀 액추에이터에 제어신호를 출력하여 스로틀 밸브를 닫는 쪽으로 제어하여 슬립이 안정화될 때까지 엔진의 출력을 감소시킨다.
따라서 실질적으로 스로틀 액추에이터에서 스로틀 밸브의 개도를 정확하게 조정하는 것이 중요하다.
그리고 스로틀 액추에이터로는 가격면에서 유리한 DC 모터를 이용하고 있다.
그런데 종래의 트랙션 컨트롤 시스템에서 이용하는 DC 모터 작동에 따른 스로틀 밸브의 응답 특성을 테스트한 결과 도 3과 같이 모터 위치에 따라 스로틀 밸브의 개도 정도가 각 구간별로 비선형적으로 오차가 발생하므로 모터의 위치 제어에 대한 정밀한 보정이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 모터 위치에 따른 스로틀 밸브의 개도 변화 정도를 각 구간별(POS1~POSn)로 나누어 스로틀 밸브 제어 기준값으로 선정하고 실제 스로틀 밸브의 위치를 검출하여 모터 위치와 비교하여 발생하는 오차에 대해 제어부로 피드백(feed back)시켜 PID 제어기에 적용시키므로써 모터의 위치 제어가 스로틀 밸브의 원하는 개도에 정확하게 매칭되도록 하여 트랙션 컨트롤이 안정되게 이루어지도록 하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명을 실현하기 위한 스로틀 밸브 제어 모터를 구동하는 장치에 관한 블록도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스로틀 제어 모터 구동 방법에 관한 제어 순서도이고,
도 3은 스로틀 제어 모터에 인가된 신호와 스로틀 밸브가 실제로 동작한 위치 변화를 비교 도시한 그래프이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
슬립이 발생하여 트랙션 제어가 온됨으로써 스로틀 밸브의 목표 개도를 연산하는 제1단계와;
스로틀 밸브 목표 개도의 기준값을 설정하는 제2단계와;
설정된 기준값에서 모터의 위치 제어를 시작하는 제3단계와;
기준값에 의하여 제어되는 모터의 위치에 따라 실제 회전한 스로틀 밸브의 위치 오차를 연산하여 피드백하는 제4단계와;
피드백 받은 위치 오차값을 이용하여 비례이득제어 및 적분이득제어 그리고 미분이득제어를 수행하는 제5단계와;
기준값과 각 이득 제어로부터 산출된 오차 보정값을 가산하여 모터에 최종적으로 신호를 출력하는 제6단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 구성을 도 1을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
차량의 각 4바퀴의 속도를 검출하는 각 휠 스피드 센서(미도시)와, 운전자의 가속 페달 가압 정도에 따라 상태가 가변되는 가속 페달 센서(11)와, 가속 페달 및 스로틀 제어 모터에 의해 최종적으로 개폐 상태가 가변되는 스로틀 밸브의 개폐 정도를 검출하는 스로틀 개도 센서(12)와, 상기 각 센서(11,12)의 신호를 종합하여 현 슬립 상태를 안정화하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부(20)와, 제어부(20)의 슬립 방지를 위해 출력하는 스로틀 밸브의 폐쇄 정도 신호에 따라 스로틀 밸브의 개폐를 조정하는 스로틀 제어 모터(30)로 이루어진다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 동작을 도 2 및 도 3을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 트랙션 컨트롤 제어의 수행 여부를 판단하기 위하여 차량의 운행 정보를 판독한다.
특히 트랙션 컨트롤에 관련되는 각 휠 스피드 센서(미도시)로부터 각 바퀴의 차륜속을 검출하고, 가속 페달 센서(15)로부터 운전자 가속 의지를 검출하고, 스로틀 개도 센서(16)로부터 현재 스로틀 밸브의 위치를 검출한다.
그리고 검출되는 신호를 이용하여 현재의 차속을 산출하고, 가속도를 연산한다.
그리고 구동륜과 연산된 차속의 차이를 기준으로 슬립량을 계산하여 슬립이 발생한 것으로 판단되면 제어부(20)는 트랙션 컨트롤 모드를 수행한다.
따라서 스로틀 밸브를 어느 정도로 폐쇄하여야 할 지를 결정하기 위하여 스로틀 밸브 목표 개도(throttle target angle:TTA)를 연산한다(S100).
그리고 도 3과 같이 각 구간별 특성에 따라 나뉘어진 위치에서 현재 스로틀 밸브 목표 개도(TTA)의 해당 위치를 찾는다.
이때 제어하여야 할 스로틀 목표 개도 위치(POS)가 POS1에 속하면 POS1구간에서 미리 설정된 1차 함수 관계식(Y1=a1X+b1)에 따라 기준값이 설정되고 POS2에 속하면 POS2구간에서 미리 설정된 1차 함수 관계식(Y2=a2X+b2)에 따라 기준값이 설정되며 POSn에 속하면 POSn구간에서 미리 설정된 1차 함수 관계식(Yn=anX+bn)에 따라 기준값이 설정된다.
따라서 해당 위치(POS)에 따라 설정된 1차 함수식을 스로틀 밸브 목표 개도 기준값(B)으로 설정한다(S200).
상기 해당 구간별로 1차 함수식을 달리 적용하는 이유는 모터 구동 신호 대비 스로틀 밸브 개도 움직임의 변화가 각 구간별로 다르게 출력되어 일정간격을 구분하여 기준값을 선정할 필요가 있기 때문이다.
따라서 S200에서 선정된 기준값으로 모터 위치 제어를 시작한다(S300).
그리고 모터 위치 제어에 의해 실제 조정되는 스로틀 밸브의 위치를 검출하여 모터 위치와 비교하여 발생하는 오차(e)에 대해 제어부로 피드백시켜(S400), PID 제어기에 적용시킨다.
따라서 비례 이득 제어에 의해 KP* e값이 설정되고 적분 이득 제어에 의해 KI* ∫edt값이 설정되고 미분 이득 제어에 의해 KD* de/dt 값이 설정된다(S500).
상기 S200과 S500에서 설정되는 모터 위치 제어 신호를 가산하므로써 아래 수학식 1과 같이 최종 모터로 인가되는 신호가 산출된다(S600).
최종 모터 출력값(M) = B + KP* e + KI* ∫edt + KD* de/dt
S600에서 산출된 신호(M)만큼 모터에 PWM신호를 출력하여 모터의 위치를 제어한다(S700).
따라서 모터의 위치 제어가 정밀하게 이루어져 이에 따라 스로틀 밸브의 개도 제어도 정밀하게 이루어진다.
본 발명은 모터의 위치 제어가 정밀해지므로 스로틀 밸브의 개도 제어도 정밀해져 트랙션 컨트롤이 효과적으로 이루어진다.

Claims (1)

  1. 슬립이 발생하여 트랙션 제어가 온됨으로써 스로틀 밸브의 목표 개도를 연산하는 제1단계와;
    스로틀 밸브 목표 개도의 위치 영역에 따라 1차 함수식에 의해 기준값이 선정되고 위치 영역은 일정 간격으로 샘플링되어 나누어지는 제2단계와;
    설정된 기준값에서 모터의 위치 제어를 시작하는 제3단계와;
    기준값에 의하여 제어되는 모터의 위치에 따라 실제 회전한 스로틀 밸브의 위치 오차를 연산하여 피드백하는 제4단계와;
    피드백 받은 위치 오차값을 이용하여 비례이득제어 및 적분이득제어 그리고 미분이득제어를 수행하는 제5단계와;
    기준값과 각 이득 제어로부터 산출된 오차 보정값을 가산하여 모터에 최종적으로 신호를 출력하는 제6단계로 이루어지는 것을 자동차 스로틀 밸브 구동용 모터의 위치 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07189784A (ja) * 1993-12-28 1995-07-28 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関のスロットル制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07189784A (ja) * 1993-12-28 1995-07-28 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関のスロットル制御装置

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