KR102095660B1 - Method for learning travel range position of egr valve - Google Patents

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이우택
허태광
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창원대학교 산학협력단
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Abstract

A method for learning a movement range of an EGR valve is disclosed. The method includes: a step of selecting one of a position control mode for controlling the position of an exhaust gas recirculation (EGR) valve using a position controller or a current control mode for controlling the current of a motor using a current controller; a step that the current controller controls an integrator of the current controller using the output of the current controller in the position control mode, and the position controller uses the output of the position controller to control the integrator of the position controller in the current control mode.

Description

EGR 밸브의 이동범위를 학습하는 방법{METHOD FOR LEARNING TRAVEL RANGE POSITION OF EGR VALVE}METHOD FOR LEARNING TRAVEL RANGE POSITION OF EGR VALVE

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 EGR 밸브의 이동 범위 학습 알고리즘에 관한 것으로, 특히 위치-전류 모드전환 제어기를 활용하여 EGR 밸브가 이동할 수 있는 범위를 학습하는 알고리즘에 관한 것이다.An embodiment according to the concept of the present invention relates to a moving range learning algorithm of an EGR valve, and more particularly, to an algorithm for learning a range in which an EGR valve can move using a position-current mode switching controller.

일반적으로 자동차에 설치된 엔진에서 배기되는 배기가스에서 발생되는 질소산화물(NOx)의 생성을 억제하기 위하여 현재 가장 많이 사용하고 있는 방법은 냉각된 배기가스의 일부를 혼합기에 더하여 실린더 내로 흡입시키는 EGR(exhaust gas recirculation) 밸브를 사용하고 있다. In general, the most commonly used method to suppress the generation of nitrogen oxides (NOx) generated from exhaust gas exhausted from engines installed in automobiles is EGR (exhaust) that adds some of the cooled exhaust gas to the cylinder and inhales it. Gas recirculation) valve is used.

EGR 밸브는 배기가스 일부분을 냉각시켜 실린더로 다시 보내 재연소하여 배기가스에 포함된 질소산화물의 양을 줄이는 역할을 한다. EGR 밸브는 모터로 밸브의 위치를 제어하여 실린더로 다시 보내는 배기가스의 양을 조절한다. 따라서, EGR 밸브는 밸브가 움직일 수 있는 범위를 알아야 한다.The EGR valve cools a portion of the exhaust gas and sends it back to the cylinder to reburn to reduce the amount of nitrogen oxides contained in the exhaust gas. The EGR valve controls the amount of exhaust gas sent back to the cylinder by controlling the position of the valve with a motor. Therefore, the EGR valve must know the range within which the valve can move.

EGR 밸브는 대량으로 생산되는 제품이므로 모든 EGR 밸브는 밸브가 양끝 위치에 도달했을 때, 위치 센서가 출력하는 신호의 크기가 서로 다르다. 또한, EGR 밸브는 장기간 사용하는 제품이므로 기구물의 마모가 발생하여 밸브의 양끝 위치가 달라질 수 있다. 따라서, EGR 밸브는 필요시마다 양끝 위치 학습 알고리즘을 사용하여 밸브가 움직일 수 있는 범위를 알아낸다.Since EGR valves are produced in large quantities, all EGR valves have different magnitudes of the signals output by the position sensor when the valves reach the positions at both ends. In addition, since the EGR valve is a product that is used for a long period of time, wear of equipment may occur, and the positions of both ends of the valve may vary. Therefore, the EGR valve uses a position learning algorithm at both ends whenever necessary to find out a range in which the valve can move.

양끝 위치 학습 알고리즘은 밸브를 양끝 위치까지 이동시킨 후 위치센서의 신호를 저장한다. EGR 밸브를 양끝 위치로 이동시키는 방법으로 종래에는 모터에 일정한 전압을 가하여 밸브를 양끝 위치까지 이동시켰다. 그러나, 상기 방법은 밸브가 양끝 위치에서 빠른 속도로 부딪혀서 기구부에 큰 충격을 가할 수 있다. 또한 양끝 위치에 도달한 이후, 밸브로 기구부에 큰 힘을 가하여 기구부를 손상시킬 수 있다.Both end position learning algorithms store the signal from the position sensor after moving the valve to both end positions. As a method of moving the EGR valve to both ends, the valve was moved to both ends by applying a constant voltage to the motor. However, the above method can cause the valve to collide at a high speed at both end positions, thereby applying a great impact to the mechanism. In addition, after reaching the positions at both ends, a large force can be applied to the mechanism with a valve to damage the mechanism.

EGR 밸브를 양끝 위치로 이동시키는 다른 방법으로, 위치 제어기를 사용하여 밸브를 양끝 위치로 이동시키는 방법이 있다. 상기 방법은 EGR 밸브가 양끝 위치에 이동시, 위치 제어기의 지령을 램프입력으로 하여 밸브를 천천히 이동시켜 양끝 위치에 부드럽게 충돌시킨다. 따라서, 충돌 시 밸브가 기구부에 가하는 충격력이 감소한다. Another method of moving the EGR valve to both end positions is to move the valve to both end positions using a position controller. In the above method, when the EGR valve moves to both ends, the command of the position controller is used as a ramp input to move the valve slowly to gently collide at both ends. Therefore, the impact force that the valve exerts on the mechanism portion during a collision is reduced.

그러나, 상기 방법은 밸브가 양끝 위치에 도달한 이후, 모터에 전류가 증가하여 전자 제어부 회로가 손상될 수 있고, 증가된 모터 전류로 인하여 밸브가 기구부에 큰 힘을 가하여 기구부를 손상시킬 수 있는 문제점이 있다.However, in the above method, after the valves reach both ends, the current may increase in the motor, thereby damaging the electronic control circuit, and the increased motor current may cause the valve to damage the mechanism by applying a large force to the mechanism. There is this.

공개특허공보 제10-2017-0071213호Patent Publication No. 10-2017-0071213

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 EGR 밸브의 이동 범위 학습 알고리즘은 모터를 제어하는 도중에 위치 제어 모드 또는 전류 제어모드로 모드를 전환하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above problems, and the moving range learning algorithm of the EGR valve of the present invention aims to switch the mode to the position control mode or the current control mode while controlling the motor.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 EGR 밸브의 이동 범위를 학습하는 방법은 위치 제어기를 이용하여 EGR(exhaust gas recirculation) 밸브의 위치를 제어하는 위치 제어 모드 또는 전류 제어기를 이용하여 상기 모터의 전류를 제어하는 전류 제어 모드 중에서 어느 하나를 선택하는 단계와, 상기 위치 제어 모드일 때, 상기 전류 제어기가 상기 전류 제어기의 출력을 이용하여 상기 전류 제어기의 적분기를 제어하고, 상기 전류 제어 모드일 때, 상기 위치 제어기가 상기 위치 제어기의 출력을 이용하여 상기 위치 제어기의 적분기를 제어하는 단계를 포함한다.The method of learning the moving range of the EGR valve of the present invention for achieving the above object is to use the position control mode or current controller to control the position of the exhaust gas recirculation (EGR) valve using the position controller. Selecting any one of a current control mode for controlling current, and when in the position control mode, the current controller controls the integrator of the current controller using the output of the current controller, and when in the current control mode And the position controller controlling the integrator of the position controller using the output of the position controller.

상기 어느 하나를 선택하는 단계는, 상기 EGR 밸브의 위치 정보를 이용하여 상기 위치 제어 모드 또는 상기 전류 제어 모드 중에서 어느 하나를 선택한다.In the step of selecting any one, the position control mode or the current control mode is selected using the position information of the EGR valve.

상기 어느 하나를 선택하는 단계는, 상기 위치 제어 모드에서 상기 EGR 밸브가 시작 위치에서 제1 설정 위치로 이동한 후 일시 정지하는 단계와, 상기 위치 제어 모드에서 상기 전류 제어 모드로 전환하는 단계와, 상기 전류 제어 모드에서 상기 EGR 밸브가 상기 제1 설정 위치에서 끝 위치로 이동하는 단계를 포함한다.The step of selecting any one of the steps may include: temporarily stopping after the EGR valve moves from a starting position to a first set position in the position control mode, and switching from the position control mode to the current control mode, And in the current control mode, the EGR valve moves from the first set position to the end position.

상기 시작 위치에서 제1 설정 위치까지의 거리는 상기 제1 설정 위치에서 상기 끝 위치까지의 거리보다 길다.The distance from the start position to the first set position is longer than the distance from the first set position to the end position.

상기 어느 하나를 선택하는 단계는, 상기 전류 제어 모드에서 상기 위치 제어 모드로 전환하는 단계와, 상기 위치 제어 모드에서 상기 EGR 밸브가 상기 끝 위치에서 제2 설정 위치로 이동한 후 일시 정지하는 단계와, 상기 위치 제어 모드에서 상기 전류 제어 모드로 전환하는 단계와, 상기 전류 제어 모드에서 상기 EGR 밸브가 상기 제2 설정 위치에서 상기 시작 위치로 이동하는 단계를 더 포함한다.The step of selecting any one of the steps may include switching from the current control mode to the position control mode, and temporarily stopping after the EGR valve moves from the end position to the second set position in the position control mode. , Switching from the position control mode to the current control mode, and moving the EGR valve from the second set position to the start position in the current control mode.

상기 끝 위치에서 상기 제2 설정 위치까지의 거리는 상기 제2 설정 위치에서 상기 시작 위치까지의 거리보다 길다.The distance from the end position to the second set position is longer than the distance from the second set position to the start position.

상기 제어하는 단계는, 상기 위치 제어 모드일 때, 상기 위치 제어기가 상기 EGR 밸브의 현재 위치 정보와 위치 지령 정보의 차이인 위치 에러를 계산하는 단계와, 상기 위치 제어기가 상기 EGR 밸브의 현재 위치와 상기 위치 에러로부터 PID 제어기를 이용하여 상기 EGR 밸브의 위치를 제어하기 위한 제어값을 출력하는 단계와, 상기 전류 제어 모드일 때, 상기 위치 제어기가 상기 위치 제어기의 출력과 상기 EGR 밸브의 입력을 이용하여 상기 위치 제어기의 상기 적분기를 제어하는 단계를 포함한다.In the controlling, in the position control mode, the position controller calculates a position error that is a difference between the current position information and the position command information of the EGR valve, and the position controller determines the current position of the EGR valve. Outputting a control value for controlling the position of the EGR valve using a PID controller from the position error, and when in the current control mode, the position controller uses the output of the position controller and the input of the EGR valve And controlling the integrator of the position controller.

상기 위치 제어기의 상기 적분기를 제어하는 단계는, 상기 위치 제어기가 상기 위치 제어기의 출력과 상기 EGR 밸브의 입력의 차이를 계산하는 단계와, 상기 위치 제어기가 상기 차이를 상기 위치 제어기의 P-제어기의 이득으로 나누는 단계와, 상기 위치 제어기가 위치 지령 정보와 상기 EGR 밸브의 현재 위치 정보의 차이인 위치 에러를 계산하는 단계와, 상기 나눈 결과값과 상기 위치 에러의 차이를 상기 위치 제어기의 상기 적분기로 입력하는 단계를 포함한다.Controlling the integrator of the position controller includes: the position controller calculating a difference between an output of the position controller and an input of the EGR valve, and the position controller calculates the difference of the position controller of the P-controller of the position controller. Dividing by a gain, and the position controller calculating position error which is a difference between position command information and current position information of the EGR valve, and the difference between the divided result value and the position error to the integrator of the position controller. And inputting.

상기 제어하는 단계는, 상기 전류 제어 모드일 때, 상기 전류 제어기가 상기 모터의 현재 전류 정보와 전류 지령 정보의 차이인 전류 에러를 계산하는 단계와, 상기 전류 제어기가 상기 모터의 현재 전류와 상기 전류 에러로부터 PI 제어기를 이용하여 상기 모터의 전류를 제어하기 위한 제어값을 출력하는 단계와, 상기 위치 제어 모드일 때, 상기 전류 제어기가 상기 전류 제어기의 출력과 상기 EGR 밸브의 입력을 이용하여 상기 전류 제어기의 상기 적분기를 제어하는 단계를 포함한다.The controlling may include, when in the current control mode, the current controller calculating a current error that is a difference between current motor current information and current command information, and the current controller current current and the current of the motor. Outputting a control value for controlling the current of the motor using a PI controller from an error, and when in the position control mode, the current controller uses the output of the current controller and the input of the EGR valve to generate the current And controlling the integrator of the controller.

상기 전류 제어기의 상기 적분기를 제어하는 단계는, 상기 전류 제어기가 상기 전류 제어기의 출력과 상기 EGR 밸브의 입력의 차이를 계산하는 단계와, 상기 전류 제어기가 상기 차이를 상기 전류 제어기의 P-제어기의 이득으로 나누는 단계와, 상기 나눈 결과값과 상기 전류 에러의 차이를 상기 전류 제어기의 상기 적분기로 입력하는 단계를 포함한다.Controlling the integrator of the current controller includes: calculating the difference between the output of the current controller and the input of the EGR valve by the current controller, and the current controller calculating the difference of the P-controller of the current controller. Dividing by a gain, and inputting the difference between the divided result value and the current error into the integrator of the current controller.

상기한 바와 같은 본 발명의 EGR 밸브의 이동 범위 학습 알고리즘은 EGR 밸브가 양끝 위치에 연착륙하여 기계에 가해지는 충격력을 감소시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.The moving range learning algorithm of the EGR valve of the present invention as described above can provide an effect that the EGR valve can reduce the impact force applied to the machine by soft landing at both ends.

또한, 상기한 바와 같은 본 발명의 EGR 밸브의 이동 범위 학습 알고리즘은 밸브가 양끝 위치에 도달한 이후, 모터의 전류를 제어하여 EGR 밸브 기구부와 전자제어부 회로를 보호할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.In addition, the moving range learning algorithm of the EGR valve of the present invention as described above can provide an effect of protecting the EGR valve mechanism and electronic control circuit by controlling the current of the motor after the valve reaches both ends. .

따라서, 본 발명의 EGR 밸브의 이동 범위 학습 알고리즘은 EGR 밸브의 양끝 이동 범위 학습 알고리즘 수행 중에 밸브가 양끝 위치까지 이동 시 EGR 밸브의 기구부와 전자 제어부의 부담을 최소화할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.Therefore, the movement range learning algorithm of the EGR valve of the present invention can provide an effect of minimizing the burden on the mechanical part and the electronic control part of the EGR valve when the valve moves to both end positions while performing the movement range learning algorithm at both ends of the EGR valve. .

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 EGR 밸브 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제어기의 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 EGR 밸브 학습 알고리즘의 플로우차트이다.
도 4는 본 발명의 EGR 밸브 학습 알고리즘을 설명하기 위한 그래프이다.1 shows an EGR valve system according to an embodiment of the present invention.
2 shows a structure of a controller according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of an EGR valve learning algorithm according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph for explaining the EGR valve learning algorithm of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예 및 도면을 참조하여, 본 발명을 더욱 상술한다. Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples and drawings according to the present invention.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 EGR 밸브 시스템을 나타낸다. 도 1을 참조하면, EGR 밸브 시스템(10)은 전자 제어부(100)와 EGR 밸브 기구부(200)로 구성된다. EGR 밸브 기구부(200)는 EGR 기구물, EGR 기구물을 구동하기 위한 모터, 및 밸브의 위치를 알기위한 위치 센서를 포함한다. EGR 밸브 기구부(200)는 모터의 전류 정보(i)와 밸브의 위치 정보(x)를 전자 제어부(100)로 전송하고, 전자 제어부는 전압(v)을 EGR 밸브 기구부(200)로 전송한다.1 shows an EGR valve system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the EGR valve system 10 includes an electronic control unit 100 and an EGR valve mechanism unit 200. The EGR valve mechanism part 200 includes an EGR mechanism, a motor for driving the EGR mechanism, and a position sensor for knowing the position of the valve. The EGR valve mechanism unit 200 transmits the current information i of the motor and the position information x of the valve to the electronic control unit 100, and the electronic control unit transmits the voltage v to the EGR valve mechanism unit 200.

전자 제어부(100)는 마이크로컨트롤러유닛(micro controller unit(MCU); 110)과 H-브리지 회로(h-bridge circuit; 130)를 포함한다. MCU(110)는 모터의 전류 정보(i)와 밸브의 위치 정보(x)를 이용하여 도 2에서 설명될 위치 제어기, 전류 제어기, 및 스위치에 해당하는 제어 알고리즘과 학습 알고리즘을 수행한다. The electronic control unit 100 includes a micro controller unit (MCU) 110 and an H-bridge circuit 130. The MCU 110 performs a control algorithm and a learning algorithm corresponding to the position controller, the current controller, and the switch to be described in FIG. 2 by using the current information i of the motor and the position information x of the valve.

H-브릿지 회로(130)는 모터를 구동하기 위한 전력 변환 회로를 포함한다. MCU(110)는 모터에 입력하기 위한 제어기의 출력(ur)에 해당하는 전압을 만들기 위해 H-브릿지 회로(130)를 사용한다.The H-bridge circuit 130 includes a power conversion circuit for driving the motor. The MCU 110 uses the H-bridge circuit 130 to make a voltage corresponding to the output u r of the controller for input to the motor.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제어기의 구조를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 제어기는 두가지 모드를 가진다. 첫 번째 모드는 위치 제어기(150)를 사용한 위치 제어 모드이고, 두 번째 모드는 밸브가 움직일 때 힘을 제어하기 위한 전류 제어기(170)를 사용한 전류 제어 모드이다. 2 shows a structure of a controller according to an embodiment of the present invention. 2, the controller has two modes. The first mode is a position control mode using the position controller 150, and the second mode is a current control mode using the current controller 170 to control the force when the valve moves.

제어기는 스위치를 제어하여 위치 제어 모드 또는 전류 제어 모드 중에서 어느 하나를 선택하여 모드 전환할 수 있다. 예컨대, 스위치가 EGR 밸브의 입력(ur)과 위치 제어기(150)의 출력(uposition)을 연결하면 위치 제어 모드이고, 스위치가 EGR 밸브의 입력(ur)과 전류 제어기(170)의 출력(ucurrent)을 연결하면 전류 제어 모드이다.The controller may switch the mode by controlling the switch to select either the position control mode or the current control mode. For example, the switch by connecting the output (u position) of the input (u r) and a position controller 150 of the EGR valve position control mode, and switches the input of the EGR valve (u r) and output of the current controller 170, If (u current ) is connected, it is the current control mode.

위치 제어기(150)로는 PID 제어기를 사용할 수 있다. 위치 제어기(150)는 제1 연산부(151), 제2 연산부(152), I-제어기(153), P-제어기(154), D-제어기(155), 제3 연산부(156), 제4 연산부(157), 및 곱셈기(158)를 포함한다.A PID controller may be used as the position controller 150. The position controller 150 includes a first operation unit 151, a second operation unit 152, an I-controller 153, a P-controller 154, a D-controller 155, a third operation unit 156, and a fourth It includes an operation unit 157, and a multiplier 158.

제1 연산부(151)는 위치 지령 정보(x*)와 밸브의 현재 위치 정보(x)의 차이인 위치 에러(ex)를 계산한다. The first operation unit 151 calculates a position error (e x ) that is a difference between the position command information (x * ) and the current position information (x) of the valve.

I-제어기(153)와 P-제어기(154) 각각에 위치 에러(ex)가 입력되고, D-제어기(155)에 밸브의 현재 위치 정보(x)가 입력된다. 여기서, Kpi는 I-제어기(153)의 이득이고, Kpp는 P-제어기(154)의 이득이고, Kpd는 D-제어기(155)의 이득을 나타낸다.The position error (e x ) is input to each of the I-controller 153 and the P-controller 154, and the current position information (x) of the valve is input to the D-controller 155. Here, Kpi is the gain of the I-controller 153, Kpp is the gain of the P-controller 154, and Kpd represents the gain of the D-controller 155.

제3 연산부(156)는 P-제어기(154)의 출력과 D-제어기(155)의 출력의 합에 I-제어기(153)의 출력을 차감하여 위치제어기의 출력(uposition)으로 출력한다.The third arithmetic unit 156 subtracts the output of the I-controller 153 from the sum of the outputs of the P-controller 154 and the outputs of the D-controller 155 and outputs it to the output (u position ) of the position controller.

위치 제어기(150)는 위치제어기의 출력(uposition)과 EGR 밸브의 입력(ur)의 차이에

Figure 112018131298388-pat00001
을 곱하여 I-제어기(153)로 입력하는 컨디셔닝 전환구조를 포함한다. The position controller 150 is based on the difference between the output (u position ) of the position controller and the input (u r ) of the EGR valve.
Figure 112018131298388-pat00001
And a conditioning switching structure input to the I-controller 153 by multiplying.

구체적으로, 위치 제어기(150)의 컨디셔닝 전환구조는 제4 연산부(157)가 위치제어기의 출력(uposition)과 EGR 밸브의 입력(ur)의 차이를 계산하여 출력한다. 곱셈기(158)는 제4 연산부(157)의 출력에

Figure 112018131298388-pat00002
을 곱하여 출력한다. 제2 연산부(152)는 위치 에러(ex)와 곱셈기(158)의 출력의 차이를 계산하여 출력한다. 제2 연산부(152)의 출력이 I-제어기(153)로 입력된다.Specifically, the conditioning switching structure of the position controller 150 calculates and outputs the difference between the output (u position ) of the position controller and the input (u r ) of the EGR valve by the fourth operation unit 157. The multiplier 158 is connected to the output of the fourth operator 157.
Figure 112018131298388-pat00002
Multiply and print. The second operation unit 152 calculates and outputs a difference between the position error (e x ) and the output of the multiplier 158. The output of the second operation unit 152 is input to the I-controller 153.

위치 제어기(150)의 컨디셔닝 전환구조는 위치 제어 모드일 때에는 아무런 동작을 수행하지 않는다. 그러나, 전류 제어 모드일 때 위치제어기의 출력(uposition)과 EGR 밸브의 입력(ur)의 차이에

Figure 112018131298388-pat00003
을 곱한 후, 위치 에러(ex)와의 차이를 위치 제어기의 I-제어기(153)로 입력함으로써 I-제어기(153)의 상태를 조절한다. The condition switching structure of the position controller 150 does not perform any operation in the position control mode. However, in the current control mode, the difference between the output (u position ) of the position controller and the input (u r ) of the EGR valve
Figure 112018131298388-pat00003
After multiplying by, the state of the I-controller 153 is adjusted by inputting the difference from the position error (e x ) to the I-controller 153 of the position controller.

위치 제어기의 동작을 수학식으로 표현하면 하기와 같다.The operation of the position controller is expressed as follows.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112018131298388-pat00004
Figure 112018131298388-pat00004

여기서,

Figure 112018131298388-pat00005
은 위치 지령 정보를 의미하고
Figure 112018131298388-pat00006
은 밸브의 현재 위치 정보를 의미한다.here,
Figure 112018131298388-pat00005
Means location command information
Figure 112018131298388-pat00006
Means the current position information of the valve.

따라서, 위치 제어기(150)의 컨디셔닝 전환구조는 전류 제어 모드일 때 위치 에러(ex)가 무한히 증가함으로 인해 발생하는 I-제어기(153)의 응답 특성의 문제점을 개선할 수 있다. 또한, 위치 제어기(150)의 컨디셔닝 전환구조는 위치 제어 모드에서 밸브 위치가 위치 지령을 빠르게 추종하도록 할 수 있다.Accordingly, the conditioning switching structure of the position controller 150 can improve the problem of the response characteristic of the I-controller 153 caused by the infinite increase in the position error (e x ) when in the current control mode. In addition, the conditioning switching structure of the position controller 150 can allow the valve position to quickly follow the position command in the position control mode.

전류 제어기(170)로는 PI 제어기를 사용할 수 있다. 전류 제어기(170)는 제1 연산부(171), P-제어기(172), I-제어기(173), 제2 연산부(174), 제3 연산부(175), 곱셈기(176), 및 제4 연산부(177)를 포함한다.A PI controller may be used as the current controller 170. The current controller 170 includes a first operation unit 171, a P-controller 172, an I-controller 173, a second operation unit 174, a third operation unit 175, a multiplier 176, and a fourth operation unit (177).

제1 연산부(171)는 전류 지령 정보(i*)와 모터의 현재 전류 정보(i)의 차이인 전류 에러(ei)를 계산한다. The first operation unit 171 calculates a current error (e i ) that is the difference between the current command information (i * ) and the current current information (i) of the motor.

P-제어기(172), I-제어기(173) 각각에 전류 에러(ei)가 입력된다. 여기서, Kcp는 P-제어기(172)의 이득이고, Kci는 I-제어기(173)의 이득을 나타낸다.The current error e i is input to each of the P-controller 172 and the I-controller 173. Here, Kcp is the gain of the P-controller 172, Kci is the gain of the I-controller 173.

제2 연산부(174)는 P-제어기(172)의 출력과 I-제어기(173)의 출력의 합을 전류 제어기의 출력(ucurrent)으로 출력한다.The second operation unit 174 outputs the sum of the output of the P-controller 172 and the output of the I-controller 173 as the output of the current controller (u current ).

전류 제어기(170)는 전류 제어기의 출력(ucurrent)과 EGR 밸브의 입력(ur)의 차이에

Figure 112018131298388-pat00007
을 곱하여 I-제어기(173)로 입력하는 컨디셔닝 전환구조를 포함한다. Current controller 170 is the difference between the output (u current ) of the current controller and the input (u r ) of the EGR valve.
Figure 112018131298388-pat00007
And a conditioning switching structure input to the I-controller 173 by multiplying.

구체적으로, 전류 제어기(170)의 컨디셔닝 전환구조는 제3 연산부(175)가 전류 제어기의 출력(ucurrent)과 EGR 밸브의 입력(ur)의 차이를 계산하여 출력한다. 곱셈기(176)는 제3 연산부(175)의 출력에

Figure 112018131298388-pat00008
을 곱하여 출력한다. 제4 연산부(177)는 전류 에러(ix)와 곱셈기(176)의 출력의 차이를 계산하여 출력한다. 제4 연산부(177)의 출력이 I-제어기(173)로 입력된다.Specifically, the conditioning switching structure of the current controller 170 calculates and outputs the difference between the output (u current ) of the current controller and the input (u r ) of the EGR valve. The multiplier 176 is connected to the output of the third operator 175.
Figure 112018131298388-pat00008
Multiply and print. The fourth calculation unit 177 calculates and outputs a difference between the current error (i x ) and the output of the multiplier 176. The output of the fourth operation unit 177 is input to the I-controller 173.

전류 제어기(170)의 컨디셔닝 전환구조는 전류 제어 모드일 때에는 아무런 동작을 수행하지 않는다. 그러나, 위치 제어 모드일 때 전류 제어기의 출력(ucurrent)과 EGR 밸브의 입력(ur)의 차이에

Figure 112018131298388-pat00009
을 곱한 후, 전류 에러(ei)와의 차이를 전류 제어기의 I-제어기(173)로 입력함으로써 I-제어기(173)의 상태를 조절한다. The conditioning switching structure of the current controller 170 does not perform any operation in the current control mode. However, in the position control mode, the difference between the output of the current controller (u current ) and the input of the EGR valve (u r )
Figure 112018131298388-pat00009
After multiplying by, input the difference from the current error (e i ) to the I-controller 173 of the current controller to adjust the state of the I-controller 173.

따라서, 전류 제어기(170)의 컨디셔닝 전환구조는 위치 제어 모드일 때 전류 에러(ei)가 무한히 증가함으로 인해 발생하는 I-제어기(173)의 응답 특성의 문제점을 개선할 수 있다. 또한, 전류 제어기(170)의 컨디셔닝 전환구조는 전류 제어 모드에서 밸브 전류가 전류 지령을 빠르게 추종하도록 할 수 있다.Therefore, the conditioning switching structure of the current controller 170 can improve the problem of the response characteristic of the I-controller 173 caused by the infinite increase in the current error e i when in the position control mode. In addition, the conditioning switching structure of the current controller 170 can allow the valve current to quickly follow the current command in the current control mode.

전류 제어기의 동작을 수학식으로 표현하면 하기와 같다.The operation of the current controller is expressed as follows.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112018131298388-pat00010
Figure 112018131298388-pat00010

여기서,

Figure 112018131298388-pat00011
은 전류 지령 정보를 의미하고
Figure 112018131298388-pat00012
은 모터의 현재 전류 정보를 의미한다.here,
Figure 112018131298388-pat00011
Means current command information
Figure 112018131298388-pat00012
Means current current information of the motor.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 EGR 밸브 학습 알고리즘의 플로우차트이고, 도 4는 본 발명의 EGR 밸브 학습 알고리즘을 설명하기 위한 그래프이다. 도 3과 도 4를 참조하면, EGR 밸브 학습 알고리즘 수행 중, 위치 제어 모드(a 구간)에서 밸브가 시작 위치에서 제1 설정 위치(예컨대, 90% 위치)로 이동한 후 일시정지한다(S110). 이 후 위치 제어 모드에서 전류 제어 모드로 전환한다. 전류 제어 모드(b 구간)에서 밸브가 상기 제1 설정 위치에서 끝 위치(예컨대, 100% 위치)로 이동한다(S130).3 is a flowchart of an EGR valve learning algorithm according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a graph for explaining the EGR valve learning algorithm of the present invention. 3 and 4, during the EGR valve learning algorithm, in the position control mode (a section), the valve moves from the starting position to the first set position (eg, 90% position) and then pauses (S110). . After that, it switches from the position control mode to the current control mode. In the current control mode (section b), the valve moves from the first set position to the end position (eg, 100% position) (S130).

상기 시작 위치에서 제1 설정 위치까지의 거리는 상기 제1 설정 위치에서 상기 끝 위치까지의 거리보다 길다.The distance from the start position to the first set position is longer than the distance from the first set position to the end position.

전류 제어 모드 상태에서 이동하는 밸브의 거리가 짧기 때문에 밸브가 양끝 위치에서 충돌할 때 속도가 빠르지 않다. 따라서, 밸브가 기구부에 가하는 충격력이 크지 않다. Since the distance of the valve moving in the current control mode is short, the speed is not fast when the valve collides at both ends. Therefore, the impact force that the valve exerts on the mechanism portion is not large.

또한, 충돌 이후 전류를 제어하기 때문에 모터의 전류가 상승하지 않는다. 따라서, 전자 제어부의 회로를 보호할 수 있고, 모터의 전류를 조절하면 충돌 이후 양 끝 위치에 가해지는 힘을 조절할 수 있으므로 기구부도 보호할 수 있다.In addition, since the current is controlled after the collision, the motor current does not rise. Therefore, it is possible to protect the circuit of the electronic control unit, and if the current of the motor is adjusted, the force applied to both end positions after the collision can be controlled, thereby protecting the mechanism unit.

밸브가 양 끝 위치까지 이동한 후, 전류 제어 모드에서 위치 제어 모드로 전환한다. 위치 제어 모드(c 구간)에서 상기 끝 위치에서 제2 설정 위치(예컨대, 10% 위치)로 이동한 후 일시정지한다(S160). 이 후 위치 제어 모드에서 전류 제어 모드로 전환한다. 전류 제어 모드(d 구간)에서 상기 제2 설정 위치에서 시작 위치(예컨대, 0% 위치)로 이동한다(S170). After the valve moves to both end positions, it switches from the current control mode to the position control mode. In the position control mode (section c), after moving from the end position to the second set position (eg, 10% position), the process is temporarily stopped (S160). After that, it switches from the position control mode to the current control mode. In the current control mode (section d), the second set position is moved to a start position (eg, 0% position) (S170).

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, but this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10; EGR 밸브 시스템
100; 전자 제어부
200; EGR 밸브 기구부10; EGR valve system
100; Electronic control
200; EGR valve mechanism

Claims (10)

위치 제어기를 이용하여 EGR(exhaust gas recirculation) 밸브의 이동 범위를 제어하는 위치 제어 모드 또는 전류 제어기를 이용하여 모터의 전류를 제어하는 전류 제어 모드 중에서 어느 하나를 선택하는 단계; 및
상기 위치 제어 모드일 때, 상기 전류 제어기가 상기 전류 제어기의 출력을 이용하여 상기 전류 제어기의 적분기를 제어하고, 상기 전류 제어 모드일 때, 상기 위치 제어기가 상기 위치 제어기의 출력을 이용하여 상기 위치 제어기의 적분기를 제어하는 단계;를 포함하는 EGR 밸브의 이동 범위를 학습하는 방법.
Selecting one of a position control mode for controlling a movement range of an exhaust gas recirculation (EGR) valve using a position controller or a current control mode for controlling the current of the motor using a current controller; And
When in the position control mode, the current controller controls the integrator of the current controller using the output of the current controller, and when in the current control mode, the position controller uses the output of the position controller to use the position controller Controlling the integrator of; How to learn the range of movement of the EGR valve comprising a.
제1항에 있어서, 상기 어느 하나를 선택하는 단계는,
상기 EGR 밸브의 위치 정보를 이용하여 상기 위치 제어 모드 또는 상기 전류 제어 모드 중에서 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 EGR 밸브의 이동 범위를 학습하는 방법.
The method of claim 1, wherein the step of selecting any one of the
Method for learning the movement range of the EGR valve, characterized in that to select one of the position control mode or the current control mode using the position information of the EGR valve.
제2항에 있어서, 상기 어느 하나를 선택하는 단계는,
상기 위치 제어 모드에서 상기 EGR 밸브가 시작 위치에서 제1 설정 위치로 이동한 후 일시 정지하는 단계;
상기 위치 제어 모드에서 상기 전류 제어 모드로 전환하는 단계; 및
상기 전류 제어 모드에서 상기 EGR 밸브가 상기 제1 설정 위치에서 끝 위치로 이동하는 단계;를 포함하는 EGR 밸브의 이동 범위를 학습하는 방법.
According to claim 2, The step of selecting any one of the,
Temporarily stopping the EGR valve in the position control mode after moving from the starting position to the first setting position;
Switching from the position control mode to the current control mode; And
In the current control mode, the step of moving the EGR valve from the first set position to the end position; Method for learning the movement range of the EGR valve comprising a.
제3항에 있어서,
상기 시작 위치에서 상기 제1 설정 위치까지의 거리는 상기 제1 설정 위치에서 상기 끝 위치까지의 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 EGR 밸브의 이동 범위를 학습하는 방법.
According to claim 3,
The distance from the start position to the first set position is a method for learning the movement range of the EGR valve, characterized in that longer than the distance from the first set position to the end position.
제3항에 있어서, 상기 어느 하나를 선택하는 단계는,
상기 전류 제어 모드에서 상기 위치 제어 모드로 전환하는 단계;
상기 위치 제어 모드에서 상기 EGR 밸브가 상기 끝 위치에서 제2 설정 위치로 이동한 후 일시 정지하는 단계;
상기 위치 제어 모드에서 상기 전류 제어 모드로 전환하는 단계; 및
상기 전류 제어 모드에서 상기 EGR 밸브가 상기 제2 설정 위치에서 상기 시작 위치로 이동하는 단계;를 더 포함하는 EGR 밸브의 이동 범위를 학습하는 방법.
According to claim 3, The step of selecting any one of the,
Switching from the current control mode to the position control mode;
Temporarily stopping the EGR valve in the position control mode after moving from the end position to the second set position;
Switching from the position control mode to the current control mode; And
And moving the EGR valve from the second set position to the start position in the current control mode.
제5항에 있어서,
상기 끝 위치에서 상기 제2 설정 위치까지의 거리는 상기 제2 설정 위치에서 상기 시작 위치까지의 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 EGR 밸브의 이동 범위를 학습하는 방법.
The method of claim 5,
The distance from the end position to the second set position is greater than the distance from the second set position to the start position.
제1항에 있어서,
상기 위치 제어 모드일 때, 상기 전류 제어기의 상기 적분기를 제어하는 단계는, 상기 위치 제어기가 상기 EGR 밸브의 현재 위치 정보와 위치 지령 정보의 차이인 위치 에러를 계산하는 단계; 및
상기 위치 제어기가 상기 EGR 밸브의 현재 위치와 상기 위치 에러로부터 PID 제어기를 이용하여 상기 EGR 밸브의 위치를 제어하기 위한 제어값을 출력하는 단계;를 포함하고,
상기 전류 제어 모드일 때, 상기 위치 제어기의 상기 적분기를 제어하는 단계는, 상기 위치 제어기가 상기 위치 제어기의 출력과 상기 EGR 밸브의 입력을 이용하여 상기 위치 제어기의 상기 적분기를 제어하는 단계;를 포함하는 EGR 밸브의 이동 범위를 학습하는 방법.
According to claim 1,
When in the position control mode, controlling the integrator of the current controller includes: the position controller calculating a position error that is a difference between current position information and position command information of the EGR valve; And
The position controller outputs a control value for controlling the position of the EGR valve using a PID controller from the current position of the EGR valve and the position error.
In the current control mode, controlling the integrator of the position controller includes controlling the integrator of the position controller using the position controller output and the input of the EGR valve by the position controller. How to learn the moving range of the EGR valve.
제7항에 있어서, 상기 위치 제어기의 상기 적분기를 제어하는 단계는,
상기 위치 제어기가 상기 위치 제어기의 출력과 상기 EGR 밸브의 입력의 차이를 계산하는 단계;
상기 위치 제어기가 상기 차이를 상기 위치 제어기의 P-제어기의 이득으로 나누는 단계; 및
상기 나눈 결과값과 상기 위치 에러의 차이를 상기 위치 제어기의 상기 적분기로 입력하는 단계;를 포함하는 EGR 밸브의 이동 범위를 학습하는 방법.
The method of claim 7, wherein the step of controlling the integrator of the position controller,
The position controller calculating a difference between the output of the position controller and the input of the EGR valve;
The position controller dividing the difference by the gain of the P-controller of the position controller; And
And inputting the difference between the divided result value and the position error into the integrator of the position controller.
제7항에 있어서,
상기 전류 제어 모드일 때, 상기 위치 제어기의 상기 적분기를 제어하는 단계는, 상기 전류 제어기가 상기 모터의 현재 전류 정보와 전류 지령 정보의 차이인 전류 에러를 계산하는 단계; 및
상기 전류 제어기가 상기 모터의 현재 전류와 상기 전류 에러로부터 PI 제어기를 이용하여 상기 모터의 전류를 제어하기 위한 제어값을 출력하는 단계;를 포함하고,
상기 위치 제어 모드일 때, 상기 전류 제어기의 상기 적분기를 제어하는 단계는 상기 전류 제어기가 상기 전류 제어기의 출력과 상기 EGR 밸브의 입력을 이용하여 상기 전류 제어기의 상기 적분기를 제어하는 단계;를 포함하는 EGR 밸브의 이동 범위를 학습하는 방법.
The method of claim 7,
In the current control mode, controlling the integrator of the position controller may include: calculating, by the current controller, a current error that is a difference between current current information and current command information of the motor; And
And outputting a control value for controlling the current of the motor using a PI controller from the current current of the motor and the current error by the current controller.
When in the position control mode, controlling the integrator of the current controller includes controlling the integrator of the current controller by using the output of the current controller and the input of the EGR valve by the current controller. How to learn the range of movement of an EGR valve.
제9항에 있어서, 상기 전류 제어기의 상기 적분기를 제어하는 단계는,
상기 전류 제어기가 상기 전류 제어기의 출력과 상기 EGR 밸브의 입력의 차이를 계산하는 단계;
상기 전류 제어기가 상기 차이를 상기 전류 제어기의 P-제어기의 이득으로 나누는 단계; 및
상기 나눈 결과값과 상기 전류 에러의 차이를 상기 전류 제어기의 상기 적분기로 입력하는 단계;를 포함하는 EGR 밸브의 이동 범위를 학습하는 방법.The method of claim 9, wherein the step of controlling the integrator of the current controller,
Calculating, by the current controller, the difference between the output of the current controller and the input of the EGR valve;
The current controller dividing the difference by the gain of the P-controller of the current controller; And
And inputting the difference between the divided result value and the current error into the integrator of the current controller.
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