KR101807517B1 - 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치 및 방법 - Google Patents

역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치는 기설정된 타겟 구동 속도 명령에 따라 구동하는 전동모터에서 발생하는 역기전력을 측정하는 역기전력 측정부, 상기 역기전력 측정부에 의해 측정된 상기 역기전력값을 이용하여 현재 토크값을 구하는 토크 연산부, 상기 전동모터에 의해 구동되는 전동식 오일펌프의 오일 온도를 검출하여 현재 유온값을 얻는 유온 검출부, 및 기저장된 유온/토크-유압 맵 데이터로부터 상기 현재 토크값과 상기 현재 유온값에 대한 현재 유압값을 획득하고, 획득된 상기 현재 유압값에 따라 상기 전동모터를 제어하는 모터 제어부를 포함한다.

Description

역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치 및 방법{Device for controlling electric oil pump using counter electromotive force and method thereof}
본 발명은 전동식 오일펌프에 관한 것으로, 특히 차량의 전동모터에서 발생하는 역기전력을 이용하여 전동식 오일펌프의 구동을 제어하는 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
차량의 구동을 위한 변속기는 오일을 사용하여 변속단의 전환 등을 수행한다. 이를 위해, 변속기에 오일을 공급하는 장치 즉, 오일펌프가 구비된다. 오일펌프에는 엔진에 의해 구동되는 기계식 오일펌프와, 전동모터에 의해 구동되는 전동식 오일펌프가 있다.
오늘날, 변속기의 작동유압을 공급하는 시스템에 연비개선 및 엔진 부하 감소의 목적으로 기계식 오일펌프가 아닌 전동식 오일펌프가 이용된다. 일반적으로 전동식 오일펌프는 오일 온도(유온), 차량 속도, 변속단 위치, TCU(변속기 제어기) 명령 등에 의한 펌프 회전을 담당한다. 이때, 전동식 오일펌프는 전동모터에 의해 구동되므로, 오일펌프에 의해 토출되는 오일의 토출 유압은 전동모터의 구동 토크에 의존한다. 즉, 오일펌프에서 소정의 토출 유압으로 오일을 토출하기 위해서는 이 소정의 토출 유압에 따른 구동 토크를 출력하도록 전동모터를 제어하면 된다.
한편, 전동식 오일펌프의 구동을 제어함에 있어서, 변속기 및 클러치 내 필요한 라인 압력을 형성하기 위해서는 최적의 모터 회전수로 오일펌프를 구동해야 한다. 통상적으로, 오일(Automatic Transmission Fluid, ATF)의 온도에 따라 미리 설정된 목표 회전수로 펌프를 제어하게 된다. 이때, 오일의 점도에 따라 부하 토크가 달라지기 때문에 점도와 상관관계가 있는 오일의 온도를 사용하여 모터의 목표 회전수가 제어된다. 오일의 특성상 오일의 온도가 높을수록 오일의 점도가 낮아지고 오일의 점도가 낮을수록 유압라인 내 규정된 압력을 형성하기 위해 펌프의 모터 회전수를 증가시키게 된다.
상기와 같이 오일의 점도를 반영한 값으로서 온도센서에 의해 측정되는 오일의 온도를 제어변수로 사용하고 있는데, 펌프의 구동 제어 시 유체의 정확한 실제 점도값으로 구동속도를 제어해야 하나, 통상의 차량에서는 온도센서의 계측값을 사용하여 제어하고 있다.
하지만, 변속기 등의 사용이 계속되면서 오일의 점도 특성이 변하기 되고, 신품과 달리 내구가 진행됨에 따라 오일 점도의 특성이 변경되어 실제 부하 토크를 정확히 변경 예측하는 것이 불가능하다.
본 발명의 목적은 별도의 센서 없이 차량의 전동모터에서 발생하는 역기전력을 이용하여 토크값 및 유압값을 확인하고, 이를 이용하여 전동모터의 토크를 제어하여 전동식 오일펌프를 구동시키는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치는 기설정된 타겟 구동 속도 명령에 따라 구동하는 전동모터에서 발생하는 역기전력을 측정하는 역기전력 측정부, 상기 역기전력 측정부에 의해 측정된 상기 역기전력값을 이용하여 현재 토크값을 구하는 토크 연산부, 상기 전동모터에 의해 구동되는 전동식 오일펌프의 오일 온도를 검출하여 현재 유온값을 얻는 유온 검출부, 및 기저장된 유온/토크-유압 맵 데이터로부터 상기 현재 토크값과 상기 현재 유온값에 대한 현재 유압값을 획득하고, 획득된 상기 현재 유압값에 따라 상기 전동모터를 제어하는 모터 제어부를 포함한다.
상기 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치는 사전의 개발용 전동모터의 시험 구동에 의해 발생하는 토크값, 상기 개발용 전동모터에 의해 구동되는 개발용 오일펌프에서 토출되는 오일의 유온값 및 유압값에 대한 매핑 테이블인 상기 유온/토크-유압 맵 데이터를 저장하는 맵 데이터 저장부를 더 포함한다.
상기 토크 연산부는 상기 전동모터에 인가되는 구동전압값, 상기 타겟 구동 속도값 및 상기 역기전력값을 연산하여 상기 현재 토크값을 구한다.
상기 모터 제어부는 상기 현재 유압값과 기설정된 설정 유압값을 비교하고, 상기 설정 유압값으로 오일이 토출되도록 상기 전동모터의 구동 토크를 제어한다.
상기 모터 제어부는 상기 현재 유압값이 상기 설정 유압값보다 낮은 경우 상기 현재 토크값보다 높은 지령 토크로 상기 전동모터를 제어하며, 상기 현재 유압값이 상기 설정 유압값보다 높은 경우 상기 현재 토크값보다 낮은 지령 토크로 상기 전동모터를 제어한다.
한편, 전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따른 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 방법은 기설정된 타겟 구동 속도 명령에 따라 구동하는 전동모터에서 발생하는 역기전력을 측정하는 단계, 측정된 상기 역기전력값을 이용하여 현재 토크값을 구하는 단계, 상기 전동모터에 의해 구동되는 전동식 오일펌프의 오일 온도를 검출하여 현재 유온값을 얻는 단계, 기저장된 유온/토크-유압 맵 데이터로부터 상기 현재 토크값과 상기 현재 유온값에 대한 현재 유압값을 획득하는 단계, 및 획득된 상기 현재 유압값에 따라 상기 전동모터를 제어하는 단계를 포함한다.
상기 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 방법은 상기 측정하는 단계 이전에 개발용 전동모터의 시험 구동에 의해 발생하는 토크값, 상기 개발용 전동모터에 의해 구동되는 개발용 오일펌프에서 토출되는 오일의 유온값 및 유압값에 대한 매핑 테이블인 상기 유온/토크-유압 맵 데이터를 저장하는 단계를 더 포함한다.
상기 현재 토크값을 구하는 단계는 상기 전동모터에 인가되는 구동전압값, 상기 타겟 구동 속도값 및 상기 역기전력값을 연산하여 상기 현재 토크값을 구한다.
상기 전동모터를 제어하는 단계는 상기 현재 유압값과 기설정된 설정 유압값을 비교하고, 상기 설정 유압값으로 오일이 토출되도록 상기 전동모터의 구동 토크를 제어한다.
상기 전동모터를 제어하는 단계는 상기 현재 유압값이 상기 설정 유압값보다 낮은 경우 상기 현재 토크값보다 높은 지령 토크로 상기 전동모터를 제어하며, 상기 현재 유압값이 상기 설정 유압값보다 높은 경우 상기 현재 토크값보다 낮은 지령 토크로 상기 전동모터를 제어한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전동식 오일펌프를 구동하기 위한 전동모터에서 발생하는 역기전력을 이용하여 현재의 토크를 확인할 수 있으며, 현재 온도와 현재 토크에 따라 현재 유압을 획득하고, 현재 유압을 고려하여 지령 토크를 조절함으로써, 유압 센서 및 토크 센서 등의 부품을 생략할 수 있어 비용을 절감할 수 있으며, 오일의 노후에 따른 유압 특성 변화 또한 감지할 수 있다.
또한, 전동모터의 토크가 높아서 회전이 빨라서 전동식 오일펌프에서 생성하는 오일의 압력이 너무 높으면, 릴리프 밸브를 이용하여 유압이 제어되지만, 본 발명의 실시예에 따른 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치는 기계적 릴리프 밸브가 열리고 닫히기 전에 전자식으로 제어함으로써, 오일펌프의 수명 및 일정 유압을 유지하기 위한 압력 보상기의 역할을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 토크, 유온 및 유압에 관한 3차원 그래프의 예시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 방법 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고, 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 역기전력 측정부(110), 토크 연산부(120), 유온 검출부(130), 모터 제어부(140) 및 맵 데이터 저장부(150)를 포함한다.
먼저, 차량의 엔진의 시동에서 키 스위치를 온 하면, 배터리(미도시)로부터, 키 스위치를 거처 전자제어장치(ECU)를 포함한 각 부에 소정의 전압이 공급되고, 전자제어장치는 작동을 개시한다. 아울러, 전동모터에 구동 전압이 인가되어, 전동모터에 의해 구동되는 전동식 오일펌프(Electric Oil Pump) 또한 동작하게 된다. 이때, 전동모터에 인가되는 구동 전압은 차량의 배터리의 공급전압(예컨대, 12V)일 수 있으며, 이는 고정된 값일 수 있다.
여기서, 전동모터는 sensorless BLAC(Brushless AC) 모터일 수 있다. 바람직하게, 전동모터는 영구자석 동기 전동기(Permanent Synchronous Motor, PMSM)일 수 있다.
전동모터에 구동전압이 인가되어 구동이 시작되면, 역기전력 측정부(110)는 전동모터에서 발생되는 역기전력을 측정한다. 이때, 전동모터는 외부로부터 입력되는 타겟 구동 속도 명령에 따라 회전하여 구동될 수 있다. 역기전력 측정부(110)는 타겟 구동 속도 명령에 따라 구동하는 전동모터에서 발생하는 역기전력을 측정하여 역기전력값을 얻을 수 있다.
토크 연산부(120)는 역기전력 측정부(110)에 의해 측정된 역기전력값을 이용하여 전동모터의 현재 토크값을 연산한다. 구체적으로, 토크 연산부(120)는 전동모터에 인가되는 타겟 구동 속도값 및 구동전압과 측정된 역기전력값을 이용하여 전동모터의 현재 토크값을 구할 수 있다. 이때, 토크 연산부(120)는 수학식 1을 통해 현재 토크값을 구할 수 있다.
[수학식 1]
TQ=(V*i)/ω
여기서, TQ는 토크, V는 전동모터에 인가되는 구동전압값, i는 역기전력 측정부(110)에 의해 측정된 역기전력값, ω는 타겟 구동 속도값일 수 있다.
유온 검출부(130)는 전동모터에 의해 구동되는 전동식 오일펌프에서 토출되어 변속기에 공급되는 자동 변속기 오일(Automatic Transmission Fluid, ATF)의 온도를 검출한다. 이때, 유온 검출부(130)는 오일(ATF)의 온도를 검출하는 유온센서일 수 있다.
모터 제어부(140)는 토크 연산부(120)에 의해 연산된 현재 토크값과 유온 검출부(130)에 의해 검출된 현재 유온값을 이용하여 현재 유압값을 획득하고, 획득된 현재 유압값에 따라 전동모터의 속도 및 토크를 제어한다. 이때, 모터 제어부(140)는 맵 데이터 저장부(150)에 저장된 맵 데이터를 이용하여 현재 유압값을 획득할 수 있다.
여기서, 맵 데이터는 전동모터의 속도 및 토크를 제어하기 위해 전동식 오일펌프에서 토출되는 오일의 압력(유압)에 대한 매핑 테이블로써, 사전에 구축되어 있을 수 있다. 구체적으로, 맵 데이터 저장부(150)에 구축된 맵 데이터는 도 2에 예시된 바와 같이 전동모터의 토크, 유온 및 유압에 관한 3차원 그래프로 표현될 수 있다.
이러한 맵 데이터는 사전에 개발을 위한 개발용 오일펌프를 구동시키는 개발용 모터의 토크, 유온 및 유압을 측정하여 형성될 수 있다. 예컨대, 개발용 모터의 소정 위치에 토크 센서, 유온 센서 및 유압 센서가 장착될 수 있으며, 개발용 모터에 인가되는 명령 및 주변 환경에 따라 센서들에서 측정되는 측정값에 따라 형성될 수 있다. 구체적으로, 맵 데이터 생성을 위해 개발용 모터가 시험 가동될 수 있으며, 시험 가동 중에 토크 센서 및 유온 센서를 이용하여 개발용 모터의 토크 및 개발용 오일펌프에서 토출되는 오일의 온도를 측정할 수 있다. 이때, 토크 센서를 이용하지 않고, 개발용 모터의 역기전력을 측정하고, 역기전력과 토크 간의 연산식(수학식 1)을 통해 토크값을 산출할 수도 있다.
아울러, 개발용 모터의 시험 가동에 의해 구동되는 개발용 오일펌프에서 토출되는 오일의 유압을 유압 센서를 이용하여 측정할 수 있다.
이와 같은 과정을 통해 획득된 유온값 및 토크값 별로 유압값이 매핑되어 매핑 테이블 즉, 유온/토크-유압 맵 데이터가 생성될 수 있다. 아울러, 이러한 맵 데이터는 수차례의 시험 가동을 거쳐 측정되는 측정값들의 평균으로 생성될 수 있다.
이와 같은 과정을 통해 생성된 유온/토크-유압 맵 데이터를 이용하여 모터 제어부(140)는 현재 토크값과 현재 유온값에 대한 현재 유압값을 획득할 수 있다.
모터 제어부(140)는 획득된 현재 유압값을 고려하여 전동모터의 토크를 제어한다. 예컨대, 모터 제어부(140)는 현재 유압값과 기설정된 설정 유압값을 비교하고, 비교 결과에 따라 전동모터의 토크를 제어할 수 있다. 이때, 설정 유압값은 사전에 상온에서 측정된 오일의 압력값일 수 있으며, 사전에 개발자 등에 의해 변경 가능한 값이다.
모터 제어부(140)는 오일 상태에 따라 전동모터를 제어하여 전동식 오일펌프에서 일정한 유압의 오일이 토출되도록 제어할 수 있다. 여기서, 모터 제어부(140)는 ATF 등의 오일의 경우 유온이 높을수록 오일의 점도(저항력)가 높아져 전동식 오일펌프를 구동하기 위해 필요로 하는 구동 토크는 높아지게 되며, 반대로 유온이 낮을수록 오일의 점도(저항력)가 낮아서 전동식 오일펌프를 구동하기 위해 필요로 하는 구동 토크는 낮아지는 특징에 따라 전동모터에 인가되는 지령 토크를 조절할 수 있다.
예컨대, 현재 유압값이 설정 유압값보다 높은 경우에는 오일의 온도 또는 기타 다른 이유로 오일의 점도가 낮은 걸로 판단할 수 있다. 이 경우, 모터 제어부(140)는 전동식 오일펌프에서 설정 유압값으로 오일이 토출되도록, 모터의 현재 토크값보다 낮은 지령 토크값을 인가할 수 있다.
만약, 현재 유압값이 설정 유압값보다 낮은 경우에는 오일의 온도 또는 기타 다른 이유로 오일의 점도가 높은 걸로 판단할 수 있다. 이 경우, 모터 제어부(140)는 전동식 오일펌프에서 설정 유압값으로 오일이 토출되도록, 모터의 현재 토크값보다 높은 지령 토크값을 인가할 수 있다.
이때, 모터 제어부(140)는 설정 유압값과 현재 유압값 간의 차이를 보상하기 위한 지령 토크값을 연산하고, 연산된 지령 토크값을 모터에 인가하여 오일펌프를 피드백 제어할 수 있다. 아울러, 모터 제어부(140)는 현재 유온값을 더 고려하여 지령 토크값을 연산할 수도 있다.
덧붙여, 모터 제어부(140)는 획득된 현재 유압값을 TCU(Transmission Control Unit)로 전송할 수 있다. 이에 따라, TCU에서 변속 충격 저감 및 최적 변속 타이밍을 제어하는데 해당 유압값을 사용할 수 있다. 즉, TCU는 모터 제어부(140)로부터 수신된 현재 유압값을 이용하여 토크 컨버터로 동력을 전달하는 타이밍을 더욱 정밀하게 조정하고, 최적 유압이 되었을 때 클러치를 연결함으로써 연비 개선과 변속 시 운전 정숙성에 기여할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전동식 오일펌프를 구동하기 위한 전동모터에서 발생하는 역기전력을 이용하여 현재의 토크를 확인할 수 있으며, 현재 온도와 현재 토크에 따라 현재 유압을 획득하고, 현재 유압을 고려하여 지령 토크를 조절함으로써, 유압 센서 및 토크 센서 등의 부품을 생략할 수 있어 비용을 절감할 수 있으며, 오일의 노후에 따른 유압 특성 변화 또한 감지할 수 있다.
또한, 전동모터의 토크가 높아서 회전이 빨라서 전동식 오일펌프에서 생성하는 오일의 압력이 너무 높으면, 릴리프 밸브를 이용하여 유압이 제어되지만, 본 발명의 실시예에 따른 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치는 기계적 릴리프 밸브가 열리고 닫히기 전에 전자식으로 제어함으로써, 오일펌프의 수명 및 일정 유압을 유지하기 위한 압력 보상기의 역할을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 방법 흐름도이다.
이하, 별도의 언급이 없는 한, 이하에서 설명하는 동작은 본 발명의 실시예에 따른 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치(100)에서 동작하는 것으로 간주한다.
먼저, 차량의 엔진의 시동에서 키 스위치를 온 되면(S310), 배터리(미도시)로부터 전자제어장치(ECU)를 포함한 각 부에 소정의 전압이 공급되고, 전자제어장치는 작동을 개시한다. 전동모터에 구동 전압이 인가되어, 전동모터에 의해 구동되는 전동식 오일펌프(electric oil pump) 또한 동작하게 된다. 이때, 전동모터에 인가되는 구동 전압은 차량의 배터리의 공급전압(예컨대, 12V)일 수 있으며, 이는 고정된 값일 수 있다.
이에 따라, 전동모터에 구동전압이 인가되어 구동이 시작되면, 전동모터에는 타겟 구동 속도가 명령된다(S320). 이때, 타겟 구동 속도는 사전에 설정된 것일 수 있으며, 타겟 구동 속도에 따라 전동모터는 회전하여 구동할 수 있다.
전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 전동모터에서 발생되는 역기전력을 측정한다(S330). 이때, 타겟 구동 속도 명령에 따라 구동하는 전동모터에서 발생하는 역기전력을 측정하여 역기전력값을 얻을 수 있다.
전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 단계 S330에서 측정된 역기전력값을 이용하여 전동모터의 현재 토크값을 연산한다(S340). 구체적으로, 전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 전동모터에 인가되는 타겟 구동 속도값 및 구동전압과 측정된 역기전력값을 이용하여 전동모터의 현재 토크값을 구할 수 있다. 이때, 전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 수학식 1을 통해 현재 토크값을 구할 수 있다.
한편, 전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 전동모터에 의해 구동되는 전동식 오일펌프에서 토출되어 변속기에 공급되는 자동 변속기 오일(ATF)의 온도를 검출한다(S350). 이때, 전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 ATF의 온도를 검출하는 유온센서를 이용하여 유온을 검출할 수 있다.
전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 단계 S340에서 연산된 현재 토크값과 단계 S350에서 검출된 현재 유온값을 이용하여 현재 유압값을 획득한다(S360). 이때, 전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 별도의 메모리에 저장된 맵 데이터를 이용하여 현재 유압값을 획득할 수 있다.
여기서, 맵 데이터는 전동모터의 속도 및 토크를 제어하기 위해 전동식 오일펌프에서 토출되는 오일의 압력(유압)에 대한 매핑 테이블로써, 사전에 구축되어 있을 수 있다. 구체적으로, 별도의 메모리에 구축된 맵 데이터는 도 2에 예시된 바와 같이 전동모터의 토크, 유온 및 유압에 관한 3차원 그래프로 표현될 수 있다.
이러한 맵 데이터는 사전에 개발을 위한 개발용 모터의 토크, 유온 및 유압을 측정하여 형성될 수 있다. 예컨대, 개발용 모터의 소정 위치에 토크 센서, 유온 센서 및 유압 센서가 장착될 수 있으며, 개발용 모터에 인가되는 명령 및 주변 환경에 따라 센서들에서 측정되는 측정값에 따라 형성될 수 있다. 구체적으로, 맵 데이터 생성을 위해 개발용 모터가 시험 가동될 수 있으며, 시험 가동 중에 유온 센서와 토크 센서를 이용하여 모터의 유온과 토크를 측정할 수 있다. 이때, 토크 센서를 이용하지 않고, 개발용 모터의 역기전력을 측정하고, 역기전력과 토크 간의 연산식을 통해 토크값을 산출할 수도 있다.
아울러, 시험 가동 중 유압 센서를 이용하여 유압을 측정할 수 있다.
이와 같은 과정을 통해 획득된 유온값 및 토크값 별로 유압값이 매핑되어 매핑 테이블 즉, 유온/토크-유압 맵 데이터가 생성될 수 있다. 아울러, 이러한 맵 데이터는 수차례의 시험 가동을 거쳐 측정되는 측정값들의 평균으로 생성될 수 있다.
이와 같은 과정을 통해 생성된 유온/토크-유압 맵 데이터를 이용하여 전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 현재 토크값과 현재 유온값에 대한 현재 유압값을 획득할 수 있다.
전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 단계 S360에서 획득된 현재 유압값에 따라 전동모터의 속도 및 토크를 제어한다(S370). 예컨대, 전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 현재 유압값과 기설정된 설정 유압값을 비교하고, 비교 결과에 따라 전동모터의 토크를 제어할 수 있다. 이때, 설정 유압값은 사전에 상온에서 측정된 오일의 압력값일 수 있으며, 사전에 개발자 등에 의해 변경 가능한 값이다.
전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 오일 상태에 따라 모터를 제어하여 전동식 오일펌프에서 일정한 유압의 오일이 토출되도록 제어할 수 있다. 여기서, 전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 ATF 등의 오일의 경우 유온이 높을수록 오일의 점도가 높아져 전동식 오일펌프를 구동하기 위해 필요로 하는 구동 토크는 높아지게 되며, 반대로 유온이 낮을수록 오일의 점도가 낮아서 전동식 오일펌프를 구동하기 위해 필요로 하는 구동 토크는 낮아지는 특징에 따라 전동모터에 인가되는 지령 토크를 조절할 수 있다.
예컨대, 현재 유압값이 설정 유압값보다 높은 경우에는 오일의 온도 또는 기타 다른 이유로 오일의 점도가 낮은 걸로 판단할 수 있다. 이때, 전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 전동식 오일펌프에서 설정 유압값으로 오일이 토출되도록, 모터의 현재 토크값보다 낮은 지령 토크값을 인가할 수 있다.
만약, 현재 유압값이 설정 유압값보다 낮은 경우에는 오일의 온도 또는 기타 다른 이유로 오일의 점도가 높은 걸로 판단할 수 있다. 이때, 전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 전동식 오일펌프에서 설정 유압값으로 오일이 토출되도록, 모터의 현재 토크값보다 높은 지령 토크값을 인가할 수 있다.
이때, 전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 설정 유압값과 현재 유압값 간의 차이를 보상하기 위한 지령 토크값을 연산하고, 연산된 지령 토크값을 모터에 인가하여 오일펌프를 피드백 제어할 수 있다. 아울러, 전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 현재 유온값을 더 고려하여 지령 토크값을 연산할 수도 있다.
덧붙여, 전동식 오일펌프 제어 장치(100)는 단계 S360에서 획득된 유압값을 TCU로 전송할 수 있다. 이에 따라, TCU에서 변속 충격 저감 및 최적 변속 타이밍을 제어하는데 해당 유압값을 사용할 수 있다. 즉, TCU는 전동식 오일펌프 제어 장치(100)로부터 수신된 현재 유압값을 이용하여 토크 컨버터로 동력을 전달하는 타이밍을 더욱 정밀하게 조정하고, 최적 유압이 되었을 때 클러치를 연결함으로써 연비 개선과 변속 시 운전 정숙성에 기여할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전동식 오일펌프를 구동하기 위한 전동모터에서 발생하는 역기전력을 이용하여 현재의 토크를 확인할 수 있으며, 현재 온도와 현재 토크에 따라 현재 유압을 획득하고, 현재 유압을 고려하여 지령 토크를 조절함으로써, 유압 센서 및 토크 센서 등의 부품을 생략할 수 있어 비용을 절감할 수 있으며, 오일의 노후에 따른 유압 특성 변화 또한 감지할 수 있다.
또한, 전동모터의 토크가 높아서 회전이 빨라서 전동식 오일펌프에서 생성하는 오일의 압력이 너무 높으면, 릴리프 밸브를 이용하여 유압이 제어되지만, 본 발명의 실시예에 따른 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치는 기계적 릴리프 밸브가 열리고 닫히기 전에 전자식으로 제어함으로써, 오일펌프의 수명 및 일정 유압을 유지하기 위한 압력 보상기의 역할을 수행할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 전동식 오일펌프 제어장치
110 : 역기전력 측정부 120 : 토크 연산부
130 : 유온 검출부 140 : 모터 제어부
150 : 맵 데이터 저장부

Claims (10)

  1. 기설정된 타겟 구동 속도 명령에 따라 구동하는 전동모터에서 발생하는 역기전력을 측정하는 역기전력 측정부;
    상기 역기전력 측정부에 의해 측정된 상기 역기전력값을 이용하여 현재 토크값을 구하는 토크 연산부;
    상기 전동모터에 의해 구동되는 전동식 오일펌프의 오일 온도를 검출하여 현재 유온값을 얻는 유온 검출부; 및
    기저장된 유온/토크-유압 맵 데이터로부터 상기 현재 토크값과 상기 현재 유온값에 대한 현재 유압값을 획득하고, 획득된 상기 현재 유압값에 따라 상기 전동모터를 제어하는 모터 제어부;
    를 포함하는 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    사전의 개발용 전동모터의 시험 구동에 의해 발생하는 토크값, 상기 개발용 전동모터에 의해 구동되는 개발용 오일펌프에서 토출되는 오일의 유온값 및 유압값에 대한 매핑 테이블인 상기 유온/토크-유압 맵 데이터를 저장하는 맵 데이터 저장부
    를 더 포함하는 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치.

  3. 제1항에 있어서, 상기 토크 연산부는,
    상기 전동모터에 인가되는 구동전압값, 상기 타겟 구동 속도값 및 상기 역기전력값을 연산하여 상기 현재 토크값을 구하는 것
    인 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 모터 제어부는,
    상기 현재 유압값과 기설정된 설정 유압값을 비교하고, 상기 설정 유압값으로 오일이 토출되도록 상기 전동모터의 구동 토크를 제어하는 것
    인 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 모터 제어부는,
    상기 현재 유압값이 상기 설정 유압값보다 낮은 경우 상기 현재 토크값보다 높은 지령 토크로 상기 전동모터를 제어하며, 상기 현재 유압값이 상기 설정 유압값보다 높은 경우 상기 현재 토크값보다 낮은 지령 토크로 상기 전동모터를 제어하는 것
    인 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 장치.

  6. 기설정된 타겟 구동 속도 명령에 따라 구동하는 전동모터에서 발생하는 역기전력을 측정하는 단계;
    측정된 상기 역기전력값을 이용하여 현재 토크값을 구하는 단계;
    상기 전동모터에 의해 구동되는 전동식 오일펌프의 오일 온도를 검출하여 현재 유온값을 얻는 단계;
    기저장된 유온/토크-유압 맵 데이터로부터 상기 현재 토크값과 상기 현재 유온값에 대한 현재 유압값을 획득하는 단계; 및
    획득된 상기 현재 유압값에 따라 상기 전동모터를 제어하는 단계;
    를 포함하는 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측정하는 단계 이전에 개발용 전동모터의 시험 구동에 의해 발생하는 토크값, 상기 개발용 전동모터에 의해 구동되는 개발용 오일펌프에서 토출되는 오일의 유온값 및 유압값에 대한 매핑 테이블인 상기 유온/토크-유압 맵 데이터를 저장하는 단계
    를 더 포함하는 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 현재 토크값을 구하는 단계는,
    상기 전동모터에 인가되는 구동전압값, 상기 타겟 구동 속도값 및 상기 역기전력값을 연산하여 상기 현재 토크값을 구하는 것
    인 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 전동모터를 제어하는 단계는,
    상기 현재 유압값과 기설정된 설정 유압값을 비교하고, 상기 설정 유압값으로 오일이 토출되도록 상기 전동모터의 구동 토크를 제어하는 것
    인 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전동모터를 제어하는 단계는,
    상기 현재 유압값이 상기 설정 유압값보다 낮은 경우 상기 현재 토크값보다 높은 지령 토크로 상기 전동모터를 제어하며, 상기 현재 유압값이 상기 설정 유압값보다 높은 경우 상기 현재 토크값보다 낮은 지령 토크로 상기 전동모터를 제어하는 것
    인 역기전력을 이용한 전동식 오일펌프 제어 방법.
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