KR101231416B1 - 가변 밸브 리프트용 모터 제어 장치 및 방법 - Google Patents

가변 밸브 리프트용 모터 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

가변 밸브 리프트용 모터 제어 장치는 밸브 리프트 측정값과 밸브 리프트 목표값을 이용하여 가변 밸브 리프트 장치에 대한 제어를 위해 모터에 대한 제어 여부를 결정하고, 모터를 제어하기 위해 배터리 전압과 미리 결정된 기준 전압 범위를 비교하며, 배터리 전압이 기준 전압 범위에 포함되는 경우에 배터리 전압에 대응되는 전압 팩터를 결정한 후, 미리 결정된 기준 신호값에 전압 팩터를 적용하여 모터에 대한 구동 신호값을 결정한다.

Description

가변 밸브 리프트용 모터 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MOTOR CONTROL FOR VARIABLE VALVE LIFT}
본 발명은 가변 밸브 리프트용 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 연속 가변 밸브 리프트 장치를 구동하는 모터를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
연속 가변 밸브 리프트(Continuously Variable Valve Lift, 이하에서는 'CVVL'이라고도 함) 시스템은 편심된 컨트롤 샤프트(control shaft)의 회전을 통해 캠의 누름량을 가변하여 밸브의 개폐도를 가변한다. 이때, 밸브의 개폐도를 나타내는 밸브 리프트는 컨트롤 샤프트의 각도값에 따라 결정되며, 컨트롤 샤프트의 각도값은 모터에 의해 가변된다.
CVVL 시스템은 밸브 리프트의 현재값과 목표값의 차이에 따라 모터를 제어하여 미리 정의된 작동 범위 내에서 컨트롤 샤프트의 각도값을 가변함으로써 밸브 리프트를 제어한다. 이때, CVVL 시스템에서 밸브 리프트는 공기량 즉, 엔진의 구동력을 결정하기 때문에, 밸브 리프트의 제어 성능은 엔진의 제어 및 반응 성능을 결정하는 중요한 요소이다.
이때, 모터를 통한 CVVL 기구의 제어는 모터의 고전 소모를 야기하므로 최적의 모터 제어 조건이 필요하다.
본 발명의 목적은, 차량의 조건에 따라 CVVL 시스템의 공기량 제어 및 엔진 성능을 정의하는 밸브 리프트의 제어를 수행하기 위한 가변 밸브 리프트용 모터 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 가변 밸브 리프트용 모터 제어 방법은 장치가 가변 밸브 리프트 장치와 연동하는 모터를 제어하는 모터 제어 방법으로써, 밸브 리프트 측정값과 밸브 리프트 목표값을 이용하여 가변 밸브 리프트 장치에 대한 제어를 위해 모터에 대한 제어 여부를 결정하는 단계, 모터를 제어하기 위해 배터리 전압과 미리 결정된 기준 전압 범위를 비교하는 단계, 배터리 전압이 기준 전압 범위에 포함되는 경우, 배터리 전압에 대응되는 전압 팩터를 결정하는 단계, 그리고 미리 결정된 기준 신호값에 전압 팩터를 적용하여 모터에 대한 구동 신호값을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특징에 따른 가변 밸브 리프트용 모터 제어 장치는 가변 밸브 리프트를 제어하는 모터 제어 장치로써, 모터, 위치 센서, 배터리 및 제어 컨트롤러를 포함한다. 모터는 가변 밸브 리프트와 연동하여 밸브 리프트를 제어한다. 위치 센서는 밸브 리프트를 측정한다. 배터리는 모터에 전원을 공급한다. 제어 컨트롤러는 위치 센서를 통해 측정된 밸브 리프트 측정값에 따라 모터에 대한 제어 여부를 결정하고, 모터를 제어하기 위해 배터리의 전압을 이용하여 구동 신호값을 결정하며, 구동 신호값에 따라 모터를 제어한다.
본 발명의 특징에 따르면, 배터리 전압에 따른 모터 성능 저하를 방지하여 CVVL 제어 효과를 극대화하고, 모터 제어에 따른 배터리 부하를 저감하여 배터리 전압 강하 및 성능 저하를 방지하며, 배터리 이상 시 모터부하를 제거함에 따라 문제 상황에서의 주행거리를 증대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 모터 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모터의 제어 방법을 도시한 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 고지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 해당 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이제, 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 가변 밸브 리프트용 모터 제어 장치 및 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 1을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 모터 제어 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 모터 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모터 제어 장치(100)는 제어 컨트롤러(110), 위치 센서(130), 모터(150) 및 배터리(170)를 포함하며. 모터(150)를 통해 연속 가변 밸브 리프트(Continuously Variable Valve Lift, 이하에서는 'CVVL'라고도 함) 장치(10)의 밸브 리프트(valve lift)를 제어한다.
제어 컨트롤러(110)는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation, 이하에서는 'PWM'이라고도 함) 방식에 따라 모터(150)를 제어한다.
위치 센서(130)는 CVVL 장치(10)의 밸브 리프트를 측정한다.
모터(150)는 CVVL 장치(10)와 연동하여 밸브 리프트를 제어한다.
배터리(170)는 모터 제어 장치(100)의 전원을 공급한다.
다음, 도 2를 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 모터 제어 장치가 모터를 제어하는 방법에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모터의 제어 방법을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 제어 컨트롤러(110)는 밸브 리프트의 측정값과 밸브 리프트의 목표값간의 차이값에 해당하는 밸브 리프트 차이값(Diff_VLFT)이 미리 결정된 임계값(A)을 초과하는지를 판단한다(S101).
S101 단계의 판단결과에 따라, 밸브 리프트 차이값(Diff_VLFT)이 임계값(A)을 초과하는 경우, 제어 컨트롤러(110)는 배터리(170)의 전압(VB)이 미리 결정된 제1 기준 전압(a) 이상인지를 판단한다(S103).
S103 단계의 판단결과에 따라, 배터리(170)의 전압(VB)이 미리 결정된 기준 전압(a) 이상인 경우, 제어 컨트롤러(110)는 PWM 구동 신호값을 구하기 위한 PWM 팩터(PWM_DR_P_FAC)를 결정한다(S105). 여기서, 제어 컨트롤러(110)는 PWM 팩터(PWM_DR_P_FAC)를 "0"으로 결정할 수 있다.
S103 단계의 판단결과에 따라, 배터리(170)의 전압(VB)이 미리 결정된 기준 전압(a) 이상이 아닌 경우, 제어 컨트롤러(110)는 배터리(170)의 전압(VB)이 미리 결정된 기준 전압 범위에 포함되는지를 판단한다(S107). 여기서, 기준 전압 범위는 제1 기준 전압(a) 미만이고, 제2 기준 전압(b) 이상인 경우이다.
S107 단계의 판단결과에 따라, 배터리(170)의 전압(VB)이 기준 전압 범위에 포함되는 경우, 제어 컨트롤러(110)는 배터리(170)의 전압(VB)과 미리 결정된 전압 임계치간의 차이에 해당하는 전압 차이값(Diff_VB)을 계산한다(S109).
다음, 제어 컨트롤러(110)는 전압 차이값(Diff_VB)에 따라 PWM 구동 신호값을 구하기 위한 PWM 팩터(PWM_DR_P_FAC)를 결정한다(S111). 여기서, 제어 컨트롤러(110)는 미리 저장된 PWM 팩터 테이블을 이용하여 PWM 팩터(PWM_DR_P_FAC)를 결정할 수 있다. 이때, PWM 팩터 테이블은 표 1을 따를 수 있다.
Figure 112010080541812-pat00001
이후, 제어 컨트롤러(110)는 밸브 리프트 차이값(Diff_VLFT)에 대응되는 PWM 기준 신호값(PWM_BAS)에 PWM 팩터(PWM_DR_P_FAC)를 적용하여 PWM 구동 신호값(PWM_DR)을 결정한다(S113). 여기서, 제어 컨트롤러(110)는 수학식 1에 따라 PWM 구동 신호값(PWM_DR)을 계산할 수 있다.
Figure 112010080541812-pat00002
다음, 제어 컨트롤러(110)는 PWM 구동 신호값(PWM_DR)이 미리 결정된 PWM 최대 신호값(PWM_MAX)을 초과하는지를 판단한다(S115).
S115 단계의 판단결과에 따라, PWM 구동 신호값(PWM_DR)이 PWM 최대 신호값(PWM_MAX)을 초과하는 경우, 제어 컨트롤러(110)는 PWM 최종 신호값(PWM_DR_FNL)을 PWM 최대 신호값(PWM_MAX)으로 설정한다(S117). 여기서, 제어 컨트롤러(110)는 PWM 최종 신호값(PWM_DR_FNL) 즉, PWM 최대 신호값(PWM_MAX)에 따라 모터(150)를 제어한다.
S115 단계의 판단결과에 따라, PWM 구동 신호값(PWM_DR)이 PWM 최대 신호값(PWM_MAX)을 초과하지 아니하는 경우, 제어 컨트롤러(110)는 PWM 최종 신호값(PWM_DR_FNL)을 PWM 구동 신호값(PWM_DR)으로 설정한다(S119). 여기서, 제어 컨트롤러(110)는 PWM 최종 신호값(PWM_DR_FNL) 즉, PWM 구동 신호값(PWM_DR)에 따라 모터(150)를 제어한다.
S107 단계의 판단결과에 따라, 배터리(170)의 전압(VB)이 기준 전압 범위에 포함되지 아니하는 경우, 제어 컨트롤러(110)는 고전류 소모 부품인 모터(150)의 구동을 거의 없애고 가장 기본적인 엔진 구동만을 수행하기 위해서 PWM 최종 신호값(PWM_DR_FNL)을 PWM 전압 제어 신호값(ID_PWM_VB_LIMP)으로 설정한다(S121). 여기서, 모터(150)는 PWM 전압 제어 신호값(ID_PWM_VB_LIMP)에 따라 밸브 리프트를 최고점 위치로 이동 시킨다.
이후, 제어 컨트롤러(110)는 모터(150)의 역회전이나 변동을 막기 위해 PWM 최종 신호값(PWM_DR_FNL)을 PWM 최소 신호값(PWM_HOLD_LIMP)으로 재설정한다(S123). 여기서, 모터(150)는 PWM 최소 신호값(PWM_HOLD_LIMP)에 따라 구동을 중지한다.
다음, 제어 컨트롤러(110)는 배터리(170)의 전압(VB)이 제2 기준 전압(b) 미만인지를 판단한다(S125).
S125 단계의 판단결과에 따라, 배터리(170)의 전압(VB)이 제2 기준 전압(b) 미만인 경우, 제어 컨트롤러(110)는 다시 S123 단계를 수행한다.
S125 단계의 판단결과에 따라, 배터리(170)의 전압(VB)이 제2 기준 전압(b) 미만이 아닌 경우, 제어 컨트롤러(110)는 다시 S107 단계를 수행한다.
S101 단계의 판단결과에 따라, 밸브 리프트 차이값(Diff_VLFT)이 임계값(A)을 초과하지 아니하는 경우, 제어 컨트롤러(110)는 모터 제어 방법을 종료한다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: CVVL 장치 100: 모터 제어 장치
110: 제어 컨트롤러 130: 위치 센서
150: 모터 170: 배터리

Claims (13)

  1. 장치가 가변 밸브 리프트 장치와 연동하는 모터를 제어하는 모터 제어 방법에 있어서,
    밸브 리프트 측정값과 밸브 리프트 목표값을 이용하여 상기 가변 밸브 리프트 장치에 대한 제어를 위해 상기 모터에 대한 제어 여부를 결정하는 단계;
    상기 모터를 제어하기 위해 배터리 전압과 미리 결정된 기준 전압 범위를 비교하는 단계;
    상기 배터리 전압이 상기 기준 전압 범위에 포함되는 경우, 상기 배터리 전압에 대응되는 전압 팩터를 결정하는 단계; 및
    미리 결정된 기준 신호값에 상기 전압 팩터를 적용하여 상기 모터에 대한 구동 신호값을 결정하는 단계를 포함하는 가변 밸브 리프트용 모터 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압 팩터를 결정하는 단계는
    상기 배터리 전압과 미리 결정된 전압 임계치간의 차이에 해당하는 전압 차이값을 계산하는 단계; 및
    상기 전압 차이값에 대응되는 상기 전압 팩터를 결정하는 단계를 포함하는 가변 밸브 리프트용 모터 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 여부를 결정하는 단계는
    상기 밸브 리프트 측정값과 상기 밸브 리프트 목표값간의 차이에 해당하는 밸브 리프트 차이값에 따라 상기 모터에 대한 제어 여부를 결정하는 가변 밸브 리프트용 모터 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구동 신호값을 결정하는 단계는
    상기 밸브 리프트 차이값에 대응되는 상기 기준 신호값을 이용하여 상기 구동 신호값을 결정하는 가변 밸브 리프트용 모터 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 전압이 상기 기준 전압 범위의 최대값을 초과하는 경우, 상기 기준 신호값을 상기 구동 신호값으로 결정하는 단계를 더 포함하는 가변 밸브 리프트용 모터 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구동 신호값이 미리 결정된 최대 신호값을 초과하는 경우, 상기 최대 신호값에 따라 상기 모터를 제어하는 단계; 및
    상기 구동 신호값이 상기 최대 신호값을 초과하지 아니하는 경우, 상기 구동 신호값에 달 상기 모터를 제어하는 단계를 더 포함하는 가변 밸브 리프트용 모터 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 전압이 상기 기준 전압 범위의 최소값보다 작은 경우, 밸브 리프트를 최고점 위치로 이동시키는 전압 제어 신호값에 따라 상기 모터를 제어하는 단계를 더 포함하는 가변 밸브 리프트용 모터 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전압 제어 신호값에 따라 상기 모터를 제어하는 단계 이후에
    상기 모터의 구동을 중지하는 최소 신호값에 따라 상기 모터를 제어하는 단계를 더 포함하는 가변 밸브 리프트용 모터 제어 방법.
  9. 가변 밸브 리프트를 제어하는 모터 제어 장치에 있어서,
    상기 가변 밸브 리프트와 연동하여 밸브 리프트를 제어하는 모터;
    상기 밸브 리프트를 측정하는 위치 센서;
    상기 모터에 전원을 공급하는 배터리; 및
    상기 위치 센서를 통해 측정된 밸브 리프트 측정값과 밸브 리프트 목표값간의 차이에 해당하는 밸브 리프트 차이값에 따라 상기 모터에 대한 제어 여부를 결정하고, 상기 모터를 제어하기 위해 상기 배터리의 전압을 이용하여 구동 신호값을 결정하며, 상기 구동 신호값에 따라 상기 모터를 제어하는 제어 컨트롤러를 포함하고,
    상기 제어 컨트롤러는,
    상기 배터리 전압이 미리 결정된 기준 전압 범위의 최대값을 초과하는 경우, 미리 결정된 기준 신호값으로 상기 모터를 제어하고,
    상기 배터리 전압이 상기 기준 전압 범위의 최소값보다 작은 경우, 밸브 리프트를 최고점 위치로 이동되도록 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트용 모터 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어 컨트롤러는
    상기 배터리의 전압이 상기 기준 전압 범위에 포함되는 경우, 상기 모터의 전압 강하를 방지하기 위해 상기 기준 신호값을 증가시켜 상기 구동 신호값을 결정하는 가변 밸브 리프트용 모터 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어 컨트롤러는
    상기 배터리 전압에 대응되는 팩터를 이용하여 상기 기준 신호값을 증가시키는 가변 밸브 리프트용 모터 제어 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 기준 신호값은
    미리 결정된 밸브 리프트 목표값과 상기 밸브 리프트 측정값간의 차이값에 대응되는 가변 밸브 리프트용 모터 제어 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 구동 신호값은
    펄스 폭 변조 방식을 따르는 가변 밸브 리프트용 모터 제어 장치.
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