KR100724259B1

KR100724259B1 - 자동차의 스텝 모터 제어 방법

Info

Publication number: KR100724259B1
Application number: KR1020060029005A
Authority: KR
Inventors: 정태영
Original assignee: 지멘스 오토모티브 주식회사
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-05-31

Abstract

스텝 모터의 회전 속도 변경 시 이전 속도에 대한 관성력에 의해 발생하는 스텝 로스(step loss)를 감소할 수 있도록 한 자동차의 스텝 모터 제어 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 아이들 공기량을 조절하는 자동차의 스텝 모터 제어 방법에 있어서, a) 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호를 수신하는 단계; b) 상기 a) 단계를 통해 수신된 제어 신호를 기초로 상기 스텝 모터의 회전 속도 변경 모드인 지를 체크하고, 상기 스텝 모터의 회전 속도 변경 모드가 아닌 경우 각 스텝마다 상기 스텝 모터의 특성에 따라 설정된 제1 소정 지연 시간을 가지는 제1 구동 신호를 발생하여 상기 스텝 모터에 제공하는 단계; c) 상기 b) 단계를 통해 회전 속도 변경인 경우 상기 제1 소정 지연 시간 보다 큰 제2 소정 지연 시간을 가지는 제2 구동 신호를 발생하여 상기 스텝 모터에 제공하는 단계; 및 d) 상기 c) 단계의 제2 소정 지연 시간이 경과된 경우 각 스텝마다 상기 제2 소정 지연 시간 보다 작은 제3 소정 지연 시간을 가지는 제3 구동 신호를 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호를 기초로 설정된 목표 스텝이 도달할 때까지 상기 스텝 모터에 제공하는 단계로 포함한다.

자동차, 아이들 공기량 제어 밸브, 스텝 모터

Description

자동차의 스텝 모터 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING STEP MOTOR OF CAR}

도 1은 본 발명이 적용되는 자동차의 IACV 제어 장치의 구성을 보인 도이다.

도 2는 도 1에 도시된 스텝 모터 제어부의 구동 신호를 보인 파형 도이다.

도 3은 본 발명에 따른 자동차의 스텝 모터 제어 과정을 보인 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 마이크로 컨트롤러 20 : 스텝 모터 제어부

30 : 스로틀 바디 40 : 스텝 모터

50 : IACV

본 발명은 자동차의 스텝 모터 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 스텝 모터의 회전 속도 변경 시 이전 회전 속도에 대한 관성력에 의해 발생하는 스텝 로스를 감소하여 공기량을 정확하게 제어할 수 있도록 한 방법에 관한 것이다.

자동차의 엔진이 부하를 받게 되는 엔진의 아이들 작동 시에는 엔진에 필요한 공기량이 많아진다.

이와 같은 엔진의 아이들 작동 상태는 별도의 감지수단에 의해 감지되어 자동차의 제어장치로 신호 인가되고, 자동차의 마이크로 컨트롤러는 아이들 작동 시의 공기량을 제어하는 아이들 공기량 제어 장치의 스텝 모터에 제어 신호를 보내게 된다.

이와 같은 스텝 모터에 제어 신호가 인가되면, 스텝 모터에 접속되는 커넥터를 통하여 스테이터로 전원이 인가됨에 따라 스테이터를 구성하는 코일에 전류가 흐르게 되면서 스테이터의 내측 공간에 회전 자계가 형성된다.

이와 같이 스테이터의 내측 공간에 회전 자계가 형성되면, 상기 스테이터의 내측 중심부에 끼워져 있는 로터가 제자리 회전된다.

이때, 상기 로터의 선단에 나사 결합한 핀틀 샤프트는 하우징의 선단 내측에 직선 이동되도록 결합하여 있기 때문에 로터와 함께 제자리에서 회전되는 것이 아니라, 로터의 회전력을 받아 하우징의 내측 또는 외측방향으로 직선 이동되며, 그 결과 핀틀 샤프트의 선단부에 일체로 형성된 핀틀이 공기유입구를 개방하거나 닫아 주는 역할을 하는 것이다.

이러한 핀틀의 공기 유입구의 개방 또는 닫힘으로 엔진의 아이들 시 공기량이 조절된다.

이때 상기 스텝 모터는 회전 속도 변경 시(아이들 공기량 제어 밸브가 열림 도중에 열림 속도 변경 시 또는 닫힘 도중의 닫힘 속도 변경 시) 이전 속도에 대한 관성이 발생하고, 상기 이전 속도에 대한 관성력에 의해 발생하는 스텝 로스가 쌓이게 되면, 정확한 공기량 제어가 어려운 문제점이 있었다. 따라서, 스텝 모터의 회전 속도 변경 시 발생하는 스텝 로스를 줄이기 위한 별도의 알고리즘이 필요하였다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상기 스텝 모터의 회전 속도 변경 시 상기 스텝 모터의 특성 및 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호를 기초로 스텝 모터에 공급되는 구동 신호의 지연 시간을 가변시킴으로써, 스텝 모터의 회전 속도 변경 시 이전 속도에 대해 발생하는 관성에 따른 스텝 로스를 미연에 방지하고, 공기량 제어를 정확하게 실행하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 자동차의 스텝 모터 제어 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기술적 과제는,

공기량을 제어하기 위한 제어 신호를 발생하는 마이크로 컨트롤러와 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호를 수신하여 아이들 공기 제어 밸브를 제어하기 위해 스텝 모터를 회전하기 위한 구동 신호를 발생하는 스텝 모터 제어부를 포함하여 아이들 공기량을 조절하는 자동차의 스텝 모터 제어 방법에 있어서,

a) 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호를 수신하는 단계;

b) 상기 a) 단계를 통해 수신된 제어 신호를 기초로 상기 스텝 모터의 회전 속도 변경인 지를 체크하여 회전 속도 변경이 아닌 경우 각 스텝마다 상기 스텝 모터의 특성에 따라 설정된 제1 소정 지연 시간을 가지는 제1 구동 신호를 발생하여 상기 스텝 모터에 제공하는 단계;

c) 상기 b) 단계를 통해 상기 스텝 모터의 회전 속도 변경인 경우 상기 제1 소정 지연 시간 보다 큰 제2 소정 지연 시간을 가지는 제2 구동 신호를 발생하여 상기 스텝 모터에 제공하는 단계; 및

d) 상기 c) 단계의 제2 소정 지연 시간이 경과된 경우 각 스텝마다 상기 제2 소정 지연 시간 보다 작은 제3 소정 지연 시간을 가지는 제3 구동 신호를 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호를 기초로 설정된 목표 스텝이 도달할 때까지 상기 스텝 모터에 제공하는 단계로 포함하고,

여기서, 상기 제1 내지 제3 소정 지연 시간은 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호와 상기 스텝 모터의 특성에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.

상기 제3 소정 지연 시간은 현재 속도가 변경하고자 하는 속도 보다 작은 경우 제1 소정 지연 시간 보다 큰 값을 가지며, 현재 속도가 변경하고자 하는 속도보다 큰 경우 상기 제1 소정 지연 시간 보다 작은 값을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 상기 스텝 모터의 회전 속도 변경 시 상기 스텝 모터의 특성 및 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호를 기초로 상기 스텝 모터에 공급되는 구동 신호의 지연 시간을 가변시킴으로써, 상기 스텝 모터의 회전 속도 변경 시 이전 속도에 대한 관성에 의해 발생하는 스텝 로스(step loss)를 미연에 방지하여 공기량을 정확하게 제어할 수 있도록 한 효과를 얻는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 자동차의 아이들 공기압 밸브 제어 장치의 구성을 보인 도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스텝 모터(40)의 회전 속도 변경 시 스텝 모터 제어부(20)의 구동 신호를 보인 파형 도이다.

본 발명이 적용되는 자동차의 아이들 공기압 제어 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진이 공회전 상태인 경우, 엔진에 부하가 걸리게 되어 엔진의 회전이 불안정해지는 경우가 발생하면 아이들 공기압 제어 밸브(IACV:Idle Air Control Valve)를 엔진의 스로틀 바디에 장착하여 엔진 회전수에 따른 공기량을 적절히 제어하게 된다.

전술한 바와 같은 차량의 IACV(Idle air control valve) 제어 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로 컨트롤러(10), 스텝 모터 제어부(20), 스로틀 바디(30), 스텝 모터(40), 및 IACV(50)를 구비하며, 엔진의 스로틀 바디(30)에 IACV(50)가 장착된다. 따라서, 엔진이 공회전을 할 경우 마이크로 컨트롤러(10)는 엔진의 회전수를 검사한 후 아이들 공기량을 제어하기 위한 제어 신호를 발생하고, 이 제어 신호는 직렬 통신 라인(SPI)을 통해 스텝 모터 제어부(20)에 공급되며, 상기 스텝 모터 제어부(20)는 수신된 제어 신호를 기초로 스텝 모터(40)를 동작시키기 위한 제1 구동 신호(a)를 발생한다.

또한, 상기 스텝 모터 제어부(20)는 상기 제1 구동 신호(a)를 기초로 스텝 모터(40)를 제어하여 상기 스텝 모터(40)에 연결된 IACV(50)가 가동되어 유입되는 공기의 양을 조절함으로써, 공회전시 엔진을 안정되게 회전시킬 수 있도록 구비되어 있다.

여기서, 상기 제1 구동 신호(a)는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 스텝 모터(40)의 각 스텝 마다 일정한 제1 소정 지연 시간(Ta)을 가지며, 이 제1 소정 지연 시간(Ta)에 따라 상기 스텝 모터(40)는 상기 제어 신호에 의해 미리 설정된 방향으로 회전한다.

이때, 상기 마이크로 컨트롤러(10)의 제어 신호에 따라 상기 스텝 모터(40)의 제1 회전 속도가 상기 제1 회전 속도 보다 낮은 제2 회전 속도로 변경되면, 상기 스텝 모터 제어부(20)는 상기 스텝 모터(40)의 제1 회전 속도에서 제2 회전 속도로 전환하기 위한 제2 소정 지연 시간(Tb)을 가지는 제2 구동 신호((b)를 발생하고, 이 제2 구동 신호(b)는 상기 스텝 모터(40)에 제공되며, 이 스텝 모터(40)는 상기 제2 소정 지연 시간(Tb) 동안 구동이 정지된다.

이어 상기 스텝 모터 제어부(20)는 목표 스텝까지 상기 각 스텝마다 제3 소정 지연 시간(Tc)을 가지는 제3 구동 신호(c)를 발생하고, 이 발생한 제3 구동 신호(c)에 따라 스텝 모터(40)는 회전 속도를 제 2 회전 속도로 전환한 후 목표 스텝까지 회전한다.

이러한 스텝 모터(40)의 회전에 따라 상기 IACV(50)가 동작하여 유입되는 공기량이 조절된다.

여기서, 상기 제2 소정 지연 시간(Tb)은 제1 소정 지연 시간(Ta)보다 큰 값을 가지며 상기 제3 소정 지연 시간(Tc)은 상기 제1 회전 속도가 상기 제2 회전 속도 보다 큰 경우 상기 제1 소정 지연 시간(Ta)보다 크고 상기 제2 소정 지연 시간(Tb)보다 작은 값을 가진다. 상기 제1 소정 지연 시간(Ta) 및 제2 소정 지연 시간(Tb) 및 제3 소정 지연 시간(Tc)은 상기 스텝 모터(40)의 특성에 따라 결정된다. 즉, 상기 스텝 모터의 지연 시간은 특성이 다른 스텝 모터 각각에 대해 소정 회의 실험을 통해 스텝 로스(step loss)가 가장 적은 최적의 값으로 결정된다.

전술한 바와 같이 구성되는 차량의 IACV 제어 장치에서 본 발명의 동작을 첨부된 도 3을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 운전자가 엔진의 시동을 걸기 위해 이그니션키를 엔진 스타트 위치로 돌리면 엔진 스타트 모터(미도시됨)에 의해 엔진이 크랭크되고 상기 마이크로 컨트롤러(10)는 공기량을 제어하기 위한 제어 신호를 발생하고, 상기 제어 신호는 직렬 통신 라인(SPI)을 통해 스텝 모터 제어부(20)에 공급된다.

상기 스텝 모터 제어부(20)는 직렬 통신 라인(SPI)을 통해 공급된 상기 제어 신호를 수신하고(단계 101), 이 수신된 제어 신호가 기초로 아이들 시 공기량을 제어하기 위해 상기 스텝 모터(40)의 회전 속도 변경인 지를 체크하고(단계 103), 여기서, 회전 속도 변경이 아닌 경우 아이들 시 공기량을 제어하여 엔진 회전수를 조절하기 위해 상기 스텝 모터(40)의 제1 회전 속도로 구동시키기 위한 제1 구동 신호(a)를 발생한다(단계 105). 이 제1 구동 신호(a)를 수신한 스텝 모터(40)는 제1 회전 속도 회전한다. 이러한 스텝 모터(40)의 회전으로 인해 상기 IACV(50)의 열림 또는 닫힘이 제어되어 아이들 시 공기량이 제어된다. 상기 단계(105)의 실행 후 후술 될 단계(113)로 진행한다.

한편, 상기 스텝 모터 제어부(20)는 상기 단계(103)를 통해 회전 속도 변경인 경우 상기 스텝 모터(40)의 제1 회전 속도를 제2 회전 속도로 전환하기 위한 제2 구동 신호(b)를 발생한다(단계 107).

여기서, 상기 스텝 모터(40)의 회전 속도로 변경하기 위한 제2 구동 신호(b)가 발생한 경우 상기 스텝 모터(40)는 상기 제2 소정 지연 시간(Tb) 동안 스텝 모터(40)의 전류 공급이 정지되어 상기 스텝 모터(40)의 구동이 정지된다.

즉, 상기 스텝 모터 제어부(20)는 상기 제2 소정 지연 시간(Tb)이 경과되었는 지를 체크하고, 상기 제2 소정 지연 시간(Tb)이 경과된 경우 상기 제2 소정 지연 시간(Tb)보다 작고 상기 제1 소정 지연 시간(Ta)보다 큰 제3 소정 지연 시간(Tc)을 가지는 제3 구동 신호(c)를 발생하며(단계 111) 경과되지 않은 경우 상기 단계(107)로 진행한다.

또한, 상기 단계(111)의 실행 후 상기 스텝 모터 제어부(20)는 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호를 기초로 설정된 목표 스텝에 도달하였는지를 체크하고(단계 113), 상기 목표 스텝에 도달된 경우 상기 단계(101)로 진행하고 상기 목표 스텝에 도달되지 않은 경우 상기 단계(111)로 진행한다.

본 발명의 실시 예에서는 열림 상태에서 상기 제1 회전 속도가 상기 제2 회전 속도보다 큰 경우를 예를 들어 설명하였으나, 닫힘 상태에서 상기 제1 회전 속도가 제2 회전 속도보다 작은 경우 제3 소정 지연 시간(Tc)은 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 제1 소정 지연 시간(Ta)보다 작은 값을 가진다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 스텝 모터 제어 방법은, 상기 스텝 모터의 회전 속도 변경 시 상기 스텝 모터의 특성 및 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호를 기초로 상기 스텝 모터의 구동 신호의 지연 시간을 가변시킴으로써, 상기 스텝 모터의 회전 속도 변경 시 이전 속도에 대한 관성력에 의해 발생하는 스텝 로스(step loss)를 미연에 방지하여 공기량 제어를 정확하게 실행할 수 있는 효과를 얻는다.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

공기량을 제어하기 위한 제어 신호를 발생하는 마이크로 컨트롤러와 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호를 수신하여 아이들 공기 제어 밸브를 제어하기 위해 스텝 모터를 회전하기 위한 구동 신호를 발생하는 스텝 모터 제어부를 포함하여 아이들 공기량을 조절하는 자동차의 스텝 모터 제어 방법에 있어서,

a) 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호를 수신하는 단계;

b) 상기 a) 단계를 통해 수신된 제어 신호를 기초로 상기 스텝 모터의 회전 속도 변경인 지를 체크하여 회전 속도 변경이 아닌 경우 각 스텝마다 상기 스텝 모터의 특성에 따라 설정된 제1 소정 지연 시간을 가지는 제1 구동 신호를 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호를 기초로 설정된 목표 스텝에 도달할 때까지 상기 스텝 모터에 제공하는 단계;

c) 상기 b) 단계를 통해 상기 스텝 모터의 회전 속도 변경인 경우 상기 제1 소정 지연 시간 보다 큰 제2 소정 지연 시간을 가지는 제2 구동 신호를 발생하여 상기 스텝 모터에 제공하는 단계; 및

d) 상기 c) 단계의 제2 소정 지연 시간이 경과된 경우 각 스텝마다 상기 제2 소정 지연 시간 보다 작은 제3 소정 지연 시간을 가지는 제3 구동 신호를 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호를 기초로 설정된 목표 스텝에 도달할 때까지 상기 스텝 모터에 제공하는 단계로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 스텝 모터 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 d) 단계는,

d-1) 상기 c)단계의 제2 소정 지연 시간이 경과된 경우 각 스텝마다 상기 제2 소정 지연 시간 보다 작은 제3 소정 지연 시간을 가지는 제3 구동 신호를 발생하여 상기 스텝 모터에 공급하는 단계; 및

d-2) 상기 d-1)에 의해 회전하는 상기 스텝 모터의 회전수가 상기 목표 스텝에 도달하였는 지를 체크하고, 상기 목표 스텝에 도달한 경우 상기 a) 단계로 진행하고 도달하지 않은 경우 상기 d-1) 단계로 진행하는 것을 특징으로 하는 자동차의 스텝 모터 제어 방법.
제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 내지 제 3 소정 지연 시간은 상기 마이크로 컨트롤러의 제어 신호와 상기 스텝 모터의 특성에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 자동차의 스텝 모터 제어 방법.
제3항에 있어서, 상기 제3 소정 지연 시간은 현재 회전 속도가 변경하고자 하는 회전 속도 보다 작은 경우 상기 제1 소정 지연 시간 보다 큰 값을 가지는 것을 특징으로 하는 자동차의 스텝 모터 제어 방법.
제4항에 있어서, 상기 제3 소정 지연 시간은 현재 회전 속도가 변경하고자 하는 회전 속도 보다 큰 경우 상기 제1 소정 지연 시간 보다 작은 값을 가지는 것 을 특징으로 하는 자동차의 스텝 모터 제어 방법.