KR102141901B1 - Fuel pump motor control apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진에 연료를 공급하는 연료펌프용 모터의 구동을 제어하는 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a fuel pump motor control device and a control method, and more particularly, to a fuel pump motor control device and control method for controlling driving of a fuel pump motor that supplies fuel to an engine.
일반적으로, 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas, 이하 '엘피지'라 함)는 냉각이나 가압에 의해 쉽게 액화하고 반대로 가열이나 감압에 의해 기화하는 특성을 가짐에 따라, 보통 가압(액화)된 상태로 고압 용기에 저장되어 기타 가스에 비해 취급이 쉬우며 발열량이 높다.In general, liquefied petroleum gas (Liquefied Petroleum Gas, hereinafter referred to as'LPG') has a property of being easily liquefied by cooling or pressurization and, conversely, by vaporizing by heating or decompression, it is usually pressurized (liquefied) under high pressure Stored in a container, it is easier to handle and has a higher calorific value than other gases.
종래에는 상기 엘피지를 연료로 하는 차량에서 액화되어 있는 가스를 엔진에 기체 상태로 공기와 함께 유입시켜 엔진의 연소실에서 착화될 수 있도록 구성하였으나, 이러한 방식은 기동성이 떨어지고 압력조절에 의한 분사방식으로 출력이 저하된다는 문제점이 있었다.Conventionally, the gas liquefied in the vehicle using LPG is introduced into the engine in a gaseous state together with air, so that it can be ignited in the combustion chamber of the engine. There was a problem that it was lowered.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 최근에는 용기에 액화 저장되어 있는 가스를 가솔린 엔진과 동일한 방법으로, 연료탱크에서 공급되는 액화 가스를 그대로 인젝터까지 분사하도록 구성한 엘피아이(Liqufid Petroleum Injection, 액상 연료 분사) 엔진을 사용하여 기동성을 높이고 출력부분을 개선하였다. In order to solve this problem, recently, a liquid liquefied petroleum injection (Liquifid Petroleum Injection) engine configured to inject the liquefied gas supplied from the fuel tank to the injector in the same way as the gasoline engine in the same way as the gasoline engine. Use to improve maneuverability and improve output.
예를 들어, 본 출원인은 하기의 특허문헌 1 내지 특허문헌 2 등 다수에 엘피아이 시스템 및 그에 적용되는 연료펌프 모터 구동 기술을 개시하여 특허 출원해서 등록받은 바 있다.For example, the applicant has filed a patent application by registering the LPIA system and the fuel pump motor driving technology applied thereto in a number of
한편, 연료펌프를 구동시켜 주는 모터는 높은 효율과 장 수명 및 신뢰성 확보를 위하여 브러시리스 직류모터(Brushless DC Motor, 이하 'BLDC 모터'라 함)를 이용하며, 특히 센서가 없는(sensorless) BLDC 모터를 사용하는 것이 일반적이다.On the other hand, the motor that drives the fuel pump uses a brushless DC motor (hereinafter referred to as'BLDC motor') to secure high efficiency, long life, and reliability, and in particular, a sensorless BLDC motor. It is common to use.
그리고 종래기술에 따른 엘피아이 시스템은 액체 연료를 인젝터에서 그대로 분사하기 때문에, 연료펌프에 용적형 펌프를 적용하고, 연료펌프에 적용된 BLDC 모터를 제어하는 모터 드라이버가 연료탱크 내부에 장착된다.In addition, since the LPI system according to the prior art directly injects liquid fuel from the injector, a positive displacement pump is applied to the fuel pump, and a motor driver that controls the BLDC motor applied to the fuel pump is mounted inside the fuel tank.
상기 모터 드라이버는 차량의 ECU에서 PWM 신호를 받아 모터 속도와 비교하여 모터의 현재 RPM을 체크하고, 내부의 설정된 프로그램에 따라 모터 RPM을 5단계, 예컨대 1단: 500RPM, 2단: 1000RPM, 3단: 1500RPM, 4단: 2000RPM, 5단: 2800RPM로 조절하여 연료유량을 조절한다. The motor driver receives the PWM signal from the ECU of the vehicle and checks the current RPM of the motor in comparison to the motor speed, and the motor RPM is 5 steps according to the internally set program, for example, 1st stage: 500RPM, 2nd stage: 1000RPM, 3rd stage : 1500RPM, 4th stage: 2000RPM, 5th stage: 2800RPM to control fuel flow.
한편, 종래기술에 따른 엘피아이 시스템은 연료펌프에 용적형 펌프를 적용하고, BLDC 제어 방식으로 연료펌프에 적용되는 모터의 구동을 제어함에 따라, 연료펌프 구동시 지속적으로 소음이 발생한다. On the other hand, the LPI system according to the prior art applies a positive displacement pump to the fuel pump, and controls the driving of the motor applied to the fuel pump using a BLDC control method, thereby continuously generating noise when driving the fuel pump.
이러한 연료펌프 구동시 발생하는 소음의 주된 원인은 펌프의 플랜지와 모터의 샤프트의 충돌과 BLDC 모터 제어시 토크 리플이다. The main causes of noise generated when driving the fuel pump are collision of the flange of the pump and the shaft of the motor and torque ripple when controlling the BLDC motor.
이와 같이, 연료펌프에서 발생하는 소음을 개선하기 위해, 펌프부에 흡음재 또는 차음재를 부착하는 방안이 이용되었으나, 이는 제품의 제조비용을 상승시키고, 작업성을 저하시키는 문제점이 있었다. As described above, in order to improve the noise generated by the fuel pump, a method of attaching a sound absorbing material or a sound insulating material to the pump part was used, but this increased the manufacturing cost of the product and lowered workability.
그리고 종래기술에 따른 엘피아이 시스템은 모터 드라이버에서 BLDC 제어 방식으로 모터의 역기전력을 측정하고, 측정된 역기전력에 기초해서 로터의 위치를 예측해서 예측된 로터의 위치에 따라 3상 전류를 제어하여 모터를 구동한다. And the LPI system according to the prior art measures the back electromotive force of the motor by the BLDC control method from the motor driver, predicts the rotor position based on the measured back electromotive force, and controls the motor by controlling the 3-phase current according to the predicted rotor position. Drive.
그러나 상기한 바와 같은 모터 제어방법의 개선만으로는 용적형 펌프에서 발생하는 소음을 저감하기에는 한계가 있다.However, the improvement of the motor control method as described above is limited in reducing noise generated from the positive displacement pump.
즉, 터빈 펌프는 용적형 펌프에 비해 소음이 적고, BLAC 제어 방식으로 구동하는 경우, BLDC 제어 방식으로 구동하는 경우에 비해 소음 저감 효과를 얻을 수 있다.That is, the turbine pump has less noise than the positive displacement pump, and when driven by a BLAC control method, it is possible to obtain a noise reduction effect compared to when driven by a BLDC control method.
반면, BLAC 제어 방식으로 터빈 펌프를 구동하는 경우, BLDC 제어 방식으로 구동하는 경우에 비해 소음은 저감되나, 최대 출력이 저하될 수 있다. On the other hand, when the turbine pump is driven by the BLAC control method, the noise is reduced compared to the case of the BLDC control method, but the maximum power may be lowered.
예를 들어, 도 1은 종래기술에 따른 연료펌프 모터 제어장치에 적용되는 모터 구동부의 구성도이고, 도 2는 모터 인가 전류에 따른 필요 전류 측정시간을 예시한 그래프이다. 그리고 도 3은 모터에 인가되는 전류에 따른 필요 전류 측정시간을 예시한 도면이고, 도 4는 전류 측정 포인트를 예시한 도면이며, 도 5는 일반적인 BLAC 제어시 전류 측정 시간 과다로 인해 발생한 토크 리플이 포함된 출력 토크 그래프이다. For example, FIG. 1 is a configuration diagram of a motor driving unit applied to a fuel pump motor control device according to the prior art, and FIG. 2 is a graph illustrating a required current measurement time according to a motor applied current. And Figure 3 is a diagram illustrating a required current measurement time according to the current applied to the motor, Figure 4 is a diagram illustrating a current measurement point, Figure 5 is a torque ripple caused by excessive current measurement time during normal BLAC control Output torque graph included.
연료펌프 모터 제어장치에 적용되는 모터 구동부(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 각각 3개의 FET 또는 MOSFET 소자를 이용해 3상 풀 브리지 회로를 구성하는 제1 및 제2 스위칭부(2,3)를 포함하는 인버터 회로로 구성된다.The
그리고 제2 스위칭부(3)와 기저전위라인(GND) 사이에는 상 전류를 측정하기 위한 하나의 션트 저항(4)이 연결되고, 제1 및 제2 스위칭부(2,3)를 포함하는 인버터 회로를 구동하는 컨트롤러(5), 즉 모터 드라이버와 션트 저항(4) 사이에는 전압 증폭단(6)이 마련된다. In addition, one
이와 같이 모터 구동부(1)에 하나의 션트 저항(4)을 적용해서 연료펌프(7)에 마련되는 모터(8)의 3상 전류를 측정한다.As described above, a
이러한 1션트 BLAC 제어시 전류 측정은 공간 벡터 펄스폭 변조(Space Vector Pulse Width Modulation, 이하 'SVPWM'라 함) 주기동안 2번 이루어진다. In this one-shunt BLAC control, current measurement is performed twice during a space vector pulse width modulation (hereinafter referred to as'SVPWM') period.
여기서, 전류를 측정하는 전류 측정 시간(Tmin)은 전류 측정 및 아날로그 디지털 변환(ADC) 시간 등을 포함한다.Here, the current measurement time (T min ) for measuring the current includes current measurement and analog digital conversion (ADC) time.
도 2와 도 3에서 상기 전류 측정 시간은 링잉 시간(ringing time)보다 충분히 커야 하며, 상기 링잉 시간은 모터에 인가되는 전류의 크기에 비례해서 길어진다. 2 and 3, the current measurement time should be sufficiently larger than the ringing time, and the ringing time is prolonged in proportion to the magnitude of the current applied to the motor.
도 2에서 실제 전류값은 황색선으로 도시되어 있고, 나머지 선들은 션트 저항으로 측정된 전류값을 디지털 아날로그 컨버터로 출력한 값들이다. In FIG. 2, the actual current value is shown as a yellow line, and the remaining lines are values output from the digital analog converter by measuring the current value measured by the shunt resistor.
도 2의 (a)를 통해 전류 측정 시간이 부족하여 전류가 정확히 측정되지 않은 것을 확인할 수 있다.It can be seen through FIG. 2(a) that the current measurement time is insufficient and the current is not accurately measured.
반면, 도 2의 (b)와 같이 전류 측정 시간이 충분하게 설정된 경우에는 실제 전류의 값이 정상적으로 측정됨을 확인할 수 있다.On the other hand, when the current measurement time is sufficiently set as shown in FIG. 2B, it can be confirmed that the actual current value is normally measured.
이와 같은 종래기술에 따른 전류 측정 기법은 전류 측정 시간을 확보하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 SVPWM을 수행함에 따라, 토크 리플(torque ripple)이 발생한다.In the current measurement technique according to the prior art, as shown in FIG. 4, in order to secure the current measurement time, torque ripple occurs as SVPWM is performed.
즉, 종래기술에 따른 전류 측정 기법은 전류 측정 시간이 확보되지 않은 상태의 SVPWM의 출력을 V상 및 W상으로 이동시킴으로써, 전류 측정 시간을 확보한다.That is, in the current measurement technique according to the prior art, the current measurement time is secured by moving the output of the SVPWM in the state where the current measurement time is not secured to the V phase and the W phase.
이를 통해, 전류 측정 시간을 확보할 수 있으나, 선형성이 회손됨에 따라, 토크 리플의 발생 원인이 되었다. Through this, the current measurement time can be secured, but as the linearity is lost, it has been a cause of torque ripple.
특히, 도 5에 도시된 바와 같이 전류 측정 시간이 과다해질수록 발생하는 토크 리플의 정도는 심해진다.In particular, as shown in FIG. 5, the more the current measurement time is increased, the more severe the torque ripple is.
그러나 종래기술에 따른 전류 측정 기법은 시스템에 인가되는 최대 전류에서 필요한 전류 측정 시간을 계산하고, 계산된 전류 측정 시간을 고정하여 사용하였다. However, the current measurement technique according to the prior art calculates the required current measurement time at the maximum current applied to the system, and uses the calculated current measurement time fixed.
이로 인해, 종래기술에 따른 전류 측정 기법은 모터에 인가되는 전류가 낮은 경우에도 필요 이상의 전류 측정 시간을 확보함에 따라, 과다한 토크 리플이 발생하는 문제점이 있었다. For this reason, the current measurement technique according to the prior art has a problem in that excessive torque ripple occurs as the current measurement time is longer than necessary even when the current applied to the motor is low.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연료펌프를 구동해서 액체 상태의 연료를 고압 상태로 엔진에 공급하는 연료펌프 모터 제어장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to solve the problems as described above, it is to provide a fuel pump motor control device for driving the fuel pump to supply the fuel in the liquid state to the engine in a high pressure state.
본 발명의 다른 목적은 션트 저항을 이용해서 전류를 측정하여 모터의 구동을 제어하는 과정에서 토크 리플의 발생을 최소화할 수 있는 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a fuel pump motor control apparatus and control method capable of minimizing the occurrence of torque ripple in the process of controlling the driving of the motor by measuring the current using a shunt resistor.
본 발명의 또 다른 목적은 제어 방법을 절환하는 과정에서 모터에 인가되는 전류에 따라 전류 측정 시간을 최소화하여 전류 측정의 안정성을 보장할 수 있는 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a fuel pump motor control device and a control method that can ensure the stability of current measurement by minimizing the current measurement time according to the current applied to the motor in the process of switching the control method.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 연료펌프 모터 제어장치는 차량의 메인 제어부로부터 수신된 입력신호에 대응되는 목표 출력과 연료펌프에 구비된 모터의 현재 출력을 비교하고 비교 결과에 따라 모터를 구동하도록 제어신호를 발생하는 제어부, 상기 제어부의 제어신호에 따라 모터를 구동하는 모터 구동부 및 상기 모터 구동부에 연결된 션트 저항에서 감지된 모터에 인가되는 구동전류에 기초하여 모터에 마련된 로터의 위치 및 회전속도를 추정하는 추정부를 포함하고, 상기 제어부는 모터에 인가되는 구동전류의 전류값마다 필요 전류 측정 시간을 산출하고, 산출된 전류값에 따라 전류 측정 시간을 변화시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the fuel pump motor control apparatus according to the present invention compares the target output corresponding to the input signal received from the main control unit of the vehicle with the current output of the motor provided in the fuel pump and compares the result. The control unit generates a control signal to drive the motor accordingly, the motor driving unit for driving the motor according to the control signal of the control unit, and the rotor provided in the motor based on the driving current applied to the motor sensed by the shunt resistor connected to the motor driving unit It includes an estimation unit for estimating the position and rotational speed, and the control unit calculates a required current measurement time for each current value of the driving current applied to the motor, and controls to change the current measurement time according to the calculated current value. Is done.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 연료펌프 모터 제어방법은 (a) 차량의 메인 제어부로부터 연료펌프에 구비되는 모터를 구동하고자 하는 목표 출력에 대응되는 입력신호를 수신받는 단계, (b) 추정부를 이용해서 상기 모터에 마련된 로터의 회전속도 및 위치를 추정하는 단계 및 (c) 제어부에서 상기 목표 출력과 상기 모터의 현재 출력에 기초해서 BLAC 제어 방식 기반으로 상기 모터의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 단계를 포함하며, 상기 제어부는 모터에 인가되는 구동전류의 전류값마다 필요 전류 측정 시간을 산출하고, 산출된 전류값에 따라 전류 측정 시간을 변화시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the fuel pump motor control method according to the present invention (a) receives an input signal corresponding to a target output to drive the motor provided in the fuel pump from the main control unit of the vehicle Step, (b) estimating the rotational speed and position of the rotor provided in the motor using the estimator, and (c) driving the motor based on the BLAC control method based on the target output from the controller and the current output of the motor. And generating a control signal for controlling the current, and the controller calculates a required current measurement time for each current value of the driving current applied to the motor, and controls to change the current measurement time according to the calculated current value. It is characterized by.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법에 의하면, 모터에 인가되는 구동전류를 감지하고, 감지된 전류값에 따라 전류를 측정하는 시간을 조절하도록 제어할 수 있다는 효과가 얻어진다. As described above, according to the fuel pump motor control apparatus and control method according to the present invention, it is possible to control the driving current applied to the motor and to control the time for measuring the current according to the sensed current value. Is obtained.
그리고 본 발명에 의하면, 모터에 인가되는 전류에 따라 정상적인 전류 측정이 가능한 최소의 전류 측정 시간을 적용할 수 있다는 효과가 얻어진다.In addition, according to the present invention, the effect that the minimum current measurement time for normal current measurement can be applied according to the current applied to the motor is obtained.
이로 인해, 본 발명에 의하면, 전류 측정 시간 과다로 인해 발생하는 토크 리플을 최소화할 수 있다는 효과가 얻어진다. Therefore, according to the present invention, the effect that the torque ripple generated due to the excessive current measurement time can be minimized is obtained.
따라서 본 발명에 의하면, 모터의 저 RPM 영역에서 전류 측정 시간을 최소화하여 토크 리플 발생을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다. Therefore, according to the present invention, it is possible to minimize the current measurement time in the low RPM region of the motor, thereby obtaining the effect of preventing torque ripple.
결과적으로, 본 발명에 의하면, 전류 측정 시간 과다로 인한 토크 리플 발생을 억제함으로써, 전류 측정의 안정성을 보장할 수 있다는 효과가 얻어진다.As a result, according to the present invention, by suppressing the occurrence of torque ripple due to excessive current measurement time, an effect that the stability of the current measurement can be ensured is obtained.
도 1은 종래기술에 따른 연료펌프 모터 제어장치에 적용되는 모터 구동부의 구성도,
도 2는 모터 인가 전류에 따른 필요 전류 측정시간을 예시한 그래프,
도 3은 모터에 인가되는 전류에 따른 필요 전류 측정시간을 예시한 도면,
도 4는 전류 측정 포인트를 예시한 도면,
도 5는 일반적인 BLAC 제어시 전류 측정 시간 과다로 인해 발생한 토크 리플이 포함된 출력 토크 그래프,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어장치가 적용된 엘피아이 시스템의 구성도,
도 7은 도 6에 도시된 연료펌프 모터 제어장치의 상세 구성도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어장치의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도. 1 is a configuration diagram of a motor driving unit applied to a fuel pump motor control device according to the prior art,
2 is a graph illustrating the required current measurement time according to the motor applied current,
3 is a diagram illustrating the required current measurement time according to the current applied to the motor,
4 is a view illustrating a current measurement point,
5 is an output torque graph including torque ripple caused by excessive current measurement time during general BLAC control;
6 is a configuration diagram of an LPI system to which a fuel pump motor control device according to a preferred embodiment of the present invention is applied,
7 is a detailed configuration diagram of a fuel pump motor control device shown in FIG. 6;
8 is a flow chart illustrating step by step a control method of a fuel pump motor control device according to a preferred embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a fuel pump motor control apparatus and a control method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 실시 예에서는 엘피아이 시스템에 적용되는 연료펌프용 모터(이하 '모터'라 약칭함)를 이용하여 설명하기로 한다.In this embodiment, a description will be given using a fuel pump motor (hereinafter abbreviated as'motor') that is applied to the LPI system.
상기 엘피아이 시스템은 가스 연료 차량의 연비를 개선하기 위해 개발된 가스 연료 시스템으로서, 액체 상태의 가스 연료를 엔진에 공급하고, 엔진에서 분사되고 남은 가스 연료를 다시 봄베로 회수하도록 구성된다.The LPIA system is a gas fuel system developed to improve the fuel efficiency of a gas fueled vehicle, and is configured to supply liquid gas fuel to the engine and recover the remaining gas fuel injected from the engine into a cylinder.
그러나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 엘피아이 시스템이나 엘피디아이 시스템과 같이 액체 상태의 가스 연료를 엔진에 공급하는 가스 연료 공급시스템뿐만 아니라, 가솔린이나 디젤 직접분사 시스템과 같이 다양한 연료 공급시스템에 적용되도록 변경될 수 있음에 유의하여야 한다.However, the present invention is not necessarily limited to this, as well as a gas fuel supply system that supplies gaseous fuel in a liquid state, such as an Elpia system or an Elpdiay system, to various fuel supply systems such as a gasoline or diesel direct injection system. It should be noted that it may be changed to apply.
전류 측정 시간에 포함되는 링잉 시간은 모터에 인가되는 전류의 크기에 비례해서 길이가 달라진다. The ringing time included in the current measurement time varies in length in proportion to the amount of current applied to the motor.
그래서 전류 측정 시간도 모터에 인가되는 전류의 크기에 비례해서 변화한다. Therefore, the current measurement time also changes in proportion to the magnitude of the current applied to the motor.
이에 따라, 본 발명에 따른 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법은 모터에 인가되는 전류의 값마다 필요 전류 측정 시간을 산출하고, 전류값에 따라 전류 측정 시간을 변화시켜 적용한다. Accordingly, the fuel pump motor control apparatus and control method according to the present invention calculates the required current measurement time for each value of the current applied to the motor, and applies it by changing the current measurement time according to the current value.
이와 같이, 본 발명은 모터에 인가되는 전류에 따라 정상적인 전류 측정이 가능한 최소의 전류 측정 시간을 적용함으로써, 전류 측정 시간 과다로 인해 발생하는 토크 리플을 최소화할 수 있으며, 전류 측정의 안정성을 보장할 수 있다. As described above, according to the present invention, by applying a minimum current measurement time capable of normal current measurement according to a current applied to a motor, torque ripple caused by excessive current measurement time can be minimized, and stability of current measurement is guaranteed. Can be.
다음, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어장치의 구성을 상세하게 설명한다.Next, a configuration of a fuel pump motor control device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어장치가 적용된 엘피아이 시스템의 구성도이고, 도 7은 도 6에 도시된 연료펌프 모터 제어장치의 상세 구성도이다. FIG. 6 is a configuration diagram of an LPI system to which a fuel pump motor control apparatus according to a preferred embodiment of the present invention is applied, and FIG. 7 is a detailed configuration diagram of the fuel pump motor control apparatus shown in FIG. 6.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어장치가 적용된 엘피아이 시스템(10)은 도 6에 도시된 바와 같이, 봄베에 저장된 연료를 펌핑하는 연료펌프(12), 차량의 주행 상태에 기초하여 엔진에 공급되는 연료의 목표 출력을 산출하는 메인 제어부(11), 메인 제어부(11)와 통신을 수행하여 메인 제어부(11)로부터 수신된 목표 출력과 연료펌프(12)에 구비된 모터(13)의 현재 출력을 비교하고 비교 결과에 따라 모터(13)의 구동을 제어하는 연료펌프 모터 제어장치(20), 연료펌프(12)에 의해 펌핑되어 공급되는 연료를 미리 설정된 고압으로 가압하는 고압펌프(14), 고압으로 가압된 연료를 엔진의 실린더 내부에 분사하는 인젝터(15) 및 차량의 가속상태를 감지하는 가속상태 감지부(16)를 포함할 수 있다.First, the
메인 제어부(11)는 차량의 주행 상태에 기초해서 엔진에 공급되는 연료의 유량을 조절하도록 모터(13)의 목표 출력, 즉 목표 RPM에 대응되는 단 입력신호를 연료펌프 모터 제어장치(10)의 제어부(21)로 전달할 수 있다. The
가속상태 감지부(16)는 운전자의 가속페달 조작시 가속페달의 각도를 감지하는 가속페달센서(AccelerationPedal Sensor)로 구비될 수 있다. 상기 가속페달센서는 가속페달의 각도를 감지한 가속상태 감지신호를 메인 제어부(11)로 전달한다.The acceleration
연료펌프(12)는 용적형 펌프에 비해 토크 리플에 대한 소음 저감 효과를 갖는 터빈 펌프로 마련되고, 모터(13)는 센서가 없는(sensorless) BLDC 모터로 마련될 수 있다. The
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어장치(20)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 차량의 메인 제어부(11)로부터 수신된 입력신호에 대응되는 목표 출력과 연료펌프(12)에 구비된 모터(13)의 현재 출력을 비교하고 비교 결과에 따라 모터(13)를 구동하도록 제어신호를 발생하는 제어부(21), 제어부(21)의 제어신호에 따라 모터(13)를 구동하는 모터 구동부(23) 및 모터 구동부(23)에 연결된 션트 저항(43)에서 감지되는 전류에 기초하여 모터(13)에 마련된 로터의 위치 및 회전속도를 추정하는 추정부(22)를 포함할 수 있다.The fuel pump
추정부(22)는 션트 저항(43)을 통해 흐르는 전류값을 감지하는 전류감지부(44)에서 감지된 전류값을 이용해서 로터의 위치 및 회전속도를 추정할 수 있다. The
그래서 제어부(21)는 추정부(22)에서 추정된 결과를 이용해서 모터(13)의 현재 출력, 즉 현재 RPM을 판단하고, 모터(13)의 구동을 제어하도록 제어신호를 발생할 수 있다. Therefore, the
모터 구동부(23)는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, 이하 'FET'라 함) 소자를 이용하여 3상 풀 브리지(3-Phase FullBridge) 방식으로 이루어지며, 모터(13)에 인가되는 공급전원을 스위칭한다.The
이러한 모터 구동부(23)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 각각 3개의 FET(또는 MOSFET) 소자를 이용해 3상 풀 브리지 회로를 구성하는 제1 및 제2 스위칭부를 포함하는 인버터 회로(41)와 인버터 회로(41)를 구동하는 모터 드라이버로 마련되는 모터 컨트롤러(42)를 포함할 수 있다. 6 and 7, the
여기서, 상기 제2 스위칭부와 기저전위라인(GND) 사이에는 상 전류를 측정하기 위한 하나의 션트 저항(43)이 연결될 수 있다.Here, one
전류감지부(44)는 션트 저항(43)의 입력단과 출력단에 연결되어 션트 저항(43)을 통해 흐르는 전류를 감지해서 감지신호를 제어부(21)의 매핑부(31)와 추정기(22)에 전달한다.The
이와 같이 구성되는 모터 구동부(23)에 하나의 션트 저항(43)을 적용해서 모터의 3상 전류를 측정할 수 있다. The three-phase current of the motor can be measured by applying one
제어부(21)는 모터(13)를 미리 설정된 복수의 단, 예컨대 5단 중에서 어느 하나의 단에 대응되는 모터 출력, 즉 RPM으로 구동하도록, 메인 제어부(11)로부터 단 입력신호를 수신하고, 수신된 단 입력신호에 따라 BLAC 제어 방식으로 모터(13)를 구동하도록 제어신호를 발생할 수 있다. The
이러한 제어부(21)는 모터(13)에 인가되는 전류의 값마다 필요 전류 측정 시간을 산출하고, 전류값에 따라 전류 측정 시간을 변화시키도록 제어한다. The
이를 위해, 제어부(21)는 도 7에 도시된 바와 같이, 메인 제어부(11)의 입력신호에 따른 목표 출력에 대응되도록 모터(13)를 구동하는 속도 제어기(32), 속도 제어기(32)의 출력신호와 추정부(22)에서 추정된 로터의 회전속도 및 위치를 피드백 받아 모터 구동부(23)에 인가되는 전류를 조절하는 전류 제어기(33), 전류 제어기(33)의 출력신호를 SVPWM 신호로 변환된 신호를 발생하는 신호 발생기(34) 그리고 모터(13)에 인가되는 구동전류의 전류값별 전류 측정 시간을 매핑해서 저장하고 전류 감지부(44)에서 감지된 전류값에 대응되는 전류 측정 시간을 검색해서 신호 발생기(34)로 전달하는 매핑부(31)를 포함한다.To this end, the
매핑부(31)는 실험을 통해 모터(13)에 인가되는 구동전류를 감지하는 전류감지부(44)에서 감지된 전류값별로 전류 측정 시간을 결정하는 각각 요소들을 대응시켜 필요 전류 측정 시간을 산출하고, 산출된 필요 전류 측정 시간의 최대값과 최소값을 설정해서 전류 측정 시간을 제한(limitation)하여 최종적으로 전류 측정 시간을 매핑해서 저장한다. The
그리고 매핑부(31)는 전류 감지부(44)에서 감지된 전류값이 수신되면, 수신된 전류값에 대응되는 전류 측정 시간을 검색해서 신호 발생기(34)로 전달한다. In addition, when the current value sensed by the
그러면, 신호 발생기(34)는 다음 SVPWM 신호 발생시 매핑부(31)에서 전달받은 전류 측정 시간을 확보한다.Then, the
이와 같이, 본 발명은 모터에 인가되는 구동전류를 감지하고, 감지된 전류값에 따라 전류를 측정하는 시간을 조절하도록 제어할 수 있다. As described above, the present invention can be controlled to detect the driving current applied to the motor and to adjust the time for measuring the current according to the sensed current value.
그리고 본 발명은 모터에 인가되는 전류에 따라 정상적인 전류 측정이 가능한 최소의 전류 측정 시간을 적용할 수 있다.And the present invention can be applied to the minimum current measurement time that can be normal current measurement according to the current applied to the motor.
이로 인해, 본 발명은 전류 측정 시간 과다로 인해 발생하는 토크 리플을 최소화할 수 있다. Due to this, the present invention can minimize torque ripple caused by excessive current measurement time.
따라서 본 발명은 모터의 저 RPM 영역에서 전류 측정 시간을 최소화하여 토크 리플 발생을 방지할 수 있다. Therefore, the present invention can prevent the occurrence of torque ripple by minimizing the current measurement time in the low RPM region of the motor.
결과적으로, 본 발명은 전류 측정 시간 과다로 인한 토크 리플 발생을 억제함으로써, 전류 측정의 안정성을 보장할 수 있다. As a result, the present invention can ensure the stability of the current measurement by suppressing the occurrence of torque ripple due to excessive current measurement time.
다음, 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어장치의 제어방법을 상세하게 설명한다. Next, a control method of a fuel pump motor control apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 8.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 연료펌프 모터 제어장치의 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating step-by-step a control method of a fuel pump motor control device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 8의 S10단계에서 차량의 이그니션 키(도면 미도시)가 온 또는 스타트 조작되어 전원이 공급되면, 연료펌프 모터 제어장치(20)는 봄베에 저장된 연료를 펌핑해서 엔진으로 공급하기 위해, 연료펌프(12)에 마련된 모터(13)를 구동한다 (S12).When the ignition key (not shown) of the vehicle is turned on or started in step S10 of FIG. 8 to supply power, the fuel
즉, 연료펌프 모터 제어장치(20)의 제어부(21)는 차량의 메인 제어부(11)로부터 수신된 입력신호에 대응되는 목표 출력과 연료펌프(12)에 구비된 모터(13)의 현재 출력을 비교하고 비교 결과에 따라 모터(13)를 구동하도록 제어신호를 발생해서 모터(13)의 구동을 제어한다.That is, the
모터가 구동되면, 전류 감지부(44)는 션트 저항(43)을 흐르는 구동전류를 감지하고, 제어부(21)는 전류 감지부(44)에서 감지된 전류값을 이용해서 추정부(22)에서 추정된 로터의 위치 및 회전속도를 기준으로, 목표 출력에 따라 모터에 인가되는 전류 값을 조절하는 피드백 제어를 수행한다. When the motor is driven, the
이때, 매핑부(31)는 실험을 통해 모터(13)에 인가되는 구동전류를 감지하는 전류감지부(44)에서 감지된 전류값별로 전류 측정 시간을 결정하는 각각 요소들을 대응시켜 필요 전류 측정 시간을 산출하고, 산출된 필요 전류 측정 시간의 최대값과 최소값을 설정해서 전류 측정 시간을 제한(limitation)하여 최종적으로 전류 측정 시간을 매핑해서 저장한 상태이다. At this time, the
그래서 매핑부(31)는 전류 감지부(44)에서 감지된 전류값이 수신되면, 수신된 전류값에 대응되는 전류 측정 시간을 검색해서 신호 발생기(34)로 전달한다. So, when the current value sensed by the
그러면, 신호 발생기(34)는 다음 SVPWM 발생시 매핑부(31)에서 전달받은 전류 측정 시간을 확보한다.Then, the
이와 같이, 제어부(21)는 모터에 인가되는 구동전류를 감지해서 감지된 전류값에 따라 전류를 측정하는 시간을 최소화하도록 조절함에 따라, 전류 측정 시간 과다로 인해 발생하는 토크 리플을 감소시킬 수 있다.As described above, the
이후, 제어부(21)는 가속상태 감지부(16)의 감지신호에 따라 메인 제어부(11)에서 설정된 목표 출력을 수신해서 모터(13)의 구동을 제어할 수 있다. Thereafter, the
한편, S18단계에서 제어부(21)는 이그니션 키가 오프 조작되어 전원 공급이 중지되는지를 검사하고, 전원 공급이 중지될 때까지 S14단계 내지 S18단계를 반복 수행하도록 제어한다.On the other hand, in step S18, the
만약, S18단계의 검사결과 전원 공급이 중지되면, 제어부(21)는 연료펌프 모터 제어장치(20)에 마련된 각 장치의 구동을 중지하고 종료한다.If the power supply is stopped as a result of the inspection in step S18, the
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 모터에 인가되는 구동전류를 감지하고, 감지된 전류값에 따라 전류를 측정하는 시간을 조절하도록 제어할 수 있다. Through the process as described above, the present invention can be controlled to detect the drive current applied to the motor, and adjust the time for measuring the current according to the sensed current value.
그리고 본 발명은 모터에 인가되는 전류에 따라 정상적인 전류 측정이 가능한 최소의 전류 측정 시간을 적용할 수 있다.And the present invention can be applied to the minimum current measurement time that can be normal current measurement according to the current applied to the motor.
이로 인해, 본 발명은 전류 측정 시간 과다로 인해 발생하는 토크 리플을 최소화할 수 있다. Due to this, the present invention can minimize torque ripple caused by excessive current measurement time.
따라서 본 발명은 모터의 저 RPM 영역에서 전류 측정 시간을 최소화하여 토크 리플 발생을 방지할 수 있다. Therefore, the present invention can prevent the occurrence of torque ripple by minimizing the current measurement time in the low RPM region of the motor.
결과적으로, 본 발명은 전류 측정 시간 과다로 인한 토크 리플 발생을 억제함으로써, 전류 측정의 안정성을 보장할 수 있다. As a result, the present invention can ensure the stability of the current measurement by suppressing the occurrence of torque ripple due to excessive current measurement time.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventors has been described in detail according to the above-described embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist thereof.
본 발명은 연료펌프 모터에 인가되는 전류에 기초해서 하나의 션트 저항을 이용해서 전류를 측정하는 시간을 최소화하여 토크 리플을 완화하고, 전류 측정의 안정성을 보장하는 연료펌프 모터 제어장치 및 제어방법 기술에 적용된다.The present invention minimizes the time to measure the current using one shunt resistor based on the current applied to the fuel pump motor to alleviate torque ripple and to control the fuel pump motor control device and control method technology to ensure the stability of the current measurement Applies to.
10: 엘피아이 시스템
11: 메인 제어부 12: 연료펌프
13: 모터 14: 고압펌프
15: 인젝터 16: 가속상태 감지부
20: 연료펌프 모터 구동장치
21: 제어부 22: 추정부
23: 모터구동부
31: 매핑부 32: 속도 제어기
33: 전류 제어기 34: 신호 발생기
41: 인버터 회로 42: 모터 컨트롤러
43: 션트 저항 44: 전류 감지부10: Elpia system
11: Main control unit 12: Fuel pump
13: motor 14: high pressure pump
15: injector 16: acceleration state detection unit
20: fuel pump motor drive
21: control unit 22: estimation unit
23: motor drive
31: mapping unit 32: speed controller
33: current controller 34: signal generator
41: inverter circuit 42: motor controller
43: shunt resistor 44: current sensing unit
Claims (6)
상기 제어부의 제어신호에 따라 모터를 구동하는 모터 구동부 및
상기 모터 구동부에 연결된 션트 저항에서 감지된 모터에 인가되는 구동전류에 기초하여 모터에 마련된 로터의 위치 및 회전속도를 추정하는 추정부를 포함하고,
상기 제어부는 메인 제어부의 입력신호에 따른 목표 출력에 대응되도록 모터를 구동하는 속도 제어기,
상기 속도 제어기의 출력신호와 상기 추정부에서 추정된 로터의 회전속도 및 위치를 피드백 받아 상기 모터 구동부에 인가되는 전류를 조절하는 전류 제어기,
상기 전류 제어기의 출력신호를 공간 벡터 펄스 폭 변조 신호로 변환된 신호를 발생하는 신호 발생기 그리고
모터에 인가되는 구동전류의 전류값별 전류 측정 시간을 매핑해서 저장하고 상기 션트 저항에 흐르는 전류를 감지하는 전류 감지부에서 감지된 전류값에 대응되는 전류 측정 시간을 검색해서 상기 신호 발생기로 전달하는 매핑부를 포함하여
모터에 인가되는 구동전류의 전류값마다 필요 전류 측정 시간을 산출하고, 산출된 전류값에 따라 전류 측정 시간을 변화시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모터 제어장치. A control unit that compares a target output corresponding to the input signal received from the main control unit of the vehicle with the current output of the motor provided in the fuel pump and generates a control signal to drive the motor according to the comparison result,
A motor driving unit for driving the motor according to the control signal of the control unit and
It includes an estimation unit for estimating the position and rotational speed of the rotor provided in the motor based on the driving current applied to the motor sensed by the shunt resistor connected to the motor driving unit,
The control unit is a speed controller for driving the motor to correspond to the target output according to the input signal of the main control unit,
A current controller that receives feedback of the output signal of the speed controller and the rotational speed and position of the rotor estimated by the estimator to adjust the current applied to the motor driver,
A signal generator for generating a signal converted from the output signal of the current controller into a space vector pulse width modulated signal, and
Mapping that stores and maps the current measurement time for each current value of the driving current applied to the motor and retrieves the current measurement time corresponding to the detected current value from the current sensing unit that senses the current flowing through the shunt resistor and delivers it to the signal generator Including wealth
A fuel pump motor control device comprising calculating a required current measurement time for each current value of a driving current applied to a motor and controlling to change the current measurement time according to the calculated current value.
상기 매핑부는 모터에 인가되는 구동전류를 감지한 전류값별로 전류 측정 시간을 결정하는 각각의 요소들을 대응시켜 필요 전류 측정 시간을 산출하고, 산출된 필요 전류 측정 시간의 최대값과 최소값을 설정해서 전류 측정 시간을 제한하여 전류 측정 시간을 매핑해서 저장하며, 전류 감지부에서 감지된 구동전류의 전류값이 수신되면, 수신된 전류값에 대응되는 전류 측정 시간을 검색해서 상기 신호 발생기로 전달하고,
상기 신호 발생기는 다음 공간 벡터 펄스 폭 변조 신호 발생시 상기 매핑부에서 전달받은 전류 측정 시간을 확보하여, 상기 전류 측정 시간 과다로 인해 발생하는 토크 리플을 감소시키는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모터 제어장치. According to claim 1,
The mapping unit calculates the required current measurement time by correlating each element determining the current measurement time for each current value that senses the driving current applied to the motor, and sets the maximum and minimum values of the calculated required current measurement time to set the current Limits the measurement time and maps and stores the current measurement time. When the current value of the driving current sensed by the current sensing unit is received, the current measurement time corresponding to the received current value is retrieved and transmitted to the signal generator.
The signal generator secures the current measurement time received from the mapping unit when the next spatial vector pulse width modulated signal is generated, thereby reducing torque ripple caused by the current measurement time excess.
(a) 차량의 메인 제어부로부터 연료펌프에 구비되는 모터를 구동하고자 하는 목표 출력에 대응되는 입력신호를 수신받는 단계,
(b) 추정부를 이용해서 상기 모터에 마련된 로터의 회전속도 및 위치를 추정하는 단계 및
(c) 제어부에서 상기 목표 출력과 상기 모터의 현재 출력에 기초해서 BLAC 제어 방식 기반으로 상기 모터의 구동을 제어하는 제어신호를 발생하는 단계를 포함하며,
상기 (c)단계는 (c1) 상기 제어부의 속도 제어기에서 메인 제어부의 입력신호에 따른 목표 출력에 대응되도록 모터를 구동하는 단계,
(c2) 전류 제어기에서 상기 속도 제어기의 출력신호와 상기 추정부에서 추정된 로터의 회전속도 및 위치를 피드백 받아 상기 모터 구동부에 인가되는 전류를 조절하는 단계,
(c3) 신호 발생기에서 상기 전류 제어기의 출력신호를 공간 벡터 펄스 폭 변조 신호로 변환된 신호를 발생하는 단계 그리고
(c4) 매핑부에서 모터에 인가되는 구동전류의 전류값별 전류 측정 시간을 매핑해서 저장하고 상기 전류 감지부에서 감지된 전류값에 대응되는 전류 측정 시간을 검색해서 상기 신호 발생기로 전달하는 단계를 포함하여
모터에 인가되는 구동전류의 전류값마다 필요 전류 측정 시간을 산출하고, 산출된 전류값에 따라 전류 측정 시간을 변화시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모터 제어방법. In the control method of the fuel pump motor control device according to claim 1 or 3,
(A) receiving an input signal corresponding to a target output to drive the motor provided in the fuel pump from the main control unit of the vehicle,
(b) estimating the rotational speed and position of the rotor provided in the motor using an estimation unit, and
(c) a control unit generating a control signal for controlling the driving of the motor based on the BLAC control method based on the target output and the current output of the motor,
The step (c) is (c1) driving the motor to correspond to the target output according to the input signal from the main controller in the speed controller of the controller,
(c2) receiving an output signal of the speed controller from the current controller and the rotational speed and position of the rotor estimated by the estimating unit to adjust the current applied to the motor driving unit;
(c3) generating a signal in which a signal generator converts the output signal of the current controller into a spatial vector pulse width modulated signal, and
(c4) mapping and storing the current measurement time for each current value of the driving current applied to the motor in the mapping unit, and retrieving the current measurement time corresponding to the current value sensed by the current detection unit and transferring the measured time to the signal generator. So
A method for controlling a fuel pump motor, wherein the required current measurement time is calculated for each current value of the driving current applied to the motor and controlled to change the current measurement time according to the calculated current value.
상기 매핑부는 모터에 인가되는 구동전류를 감지한 전류값별로 전류 측정 시간을 결정하는 각각의 요소들을 대응시켜 필요 전류 측정 시간을 산출하고, 산출된 필요 전류 측정 시간의 최대값과 최소값을 설정해서 전류 측정 시간을 제한하여 전류 측정 시간을 매핑해서 저장하며, 전류 감지부에서 감지된 구동전류의 전류값이 수신되면, 수신된 전류값에 대응되는 전류 측정 시간을 검색해서 상기 신호 발생기로 전달하고,
상기 신호 발생기는 다음 공간 벡터 펄스 폭 변조 신호 발생시 상기 매핑부에서 전달받은 전류 측정 시간을 확보하여 상기 전류 측정 시간 과다로 인해 발생하는 토크 리플을 감소시키는 것을 특징으로 하는 연료펌프 모터 제어방법.
According to claim 4,
The mapping unit calculates the required current measurement time by correlating each element determining the current measurement time for each current value that senses the driving current applied to the motor, and sets the maximum and minimum values of the calculated required current measurement time to set the current Limits the measurement time and maps and stores the current measurement time. When the current value of the driving current sensed by the current sensing unit is received, the current measurement time corresponding to the received current value is retrieved and transmitted to the signal generator.
The signal generator is to control the fuel pump motor, characterized in that to secure the current measurement time received from the mapping unit when the next space vector pulse width modulation signal is generated, thereby reducing torque ripple caused by the current measurement time excess.
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