KR102654975B1 - 액추에이터 장치 및 액추에이터 장치의 경우에 표류 자기장을 보상하는 방법 - Google Patents

액추에이터 장치 및 액추에이터 장치의 경우에 표류 자기장을 보상하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자기 작동 장치(2), 특히 선형 액추에이터로서, 적어도 하나의 전자기장을 생성하기 위한 적어도 하나의 액추에이터 코일(6), 및 상기 적어도 하나의 생성된 전자기장에 따라 길이 방향(L)으로 그리고 반대 방향으로 이동될 수 있는 태핏(8)을 갖는 액추에이터(4); 지시 요소(12) 및 센서 요소(14)를 갖는 센서 장치(10)로서, 상기 지시 요소(12)는 상기 태핏(8) 상에 배열되고, 상기 센서 요소(14)는 상기 지시 요소(12)에 의해 생성된 자기장(18)에 따라 측정 신호(SM)를 생성하도록 설계되고, 상기 측정 신호는 길이 방향(L)으로 상기 태핏(8)의 현재 실제 위치에 대한 정보를 포함하는, 상기 센서 장치(10); 및 상기 태핏(8)이 현재 실제 위치로부터 목표 위치로 이동하도록 상기 적어도 하나의 전자기장을 생성하기 위해 동작 동안 상기 측정 신호(SM)에 기초한 위치 신호(SP)에 따라 상기 적어도 하나의 액추에이터 코일(6)에 제어 전압(UA)을 인가하도록 설계된 제어기(22)를 갖는 제어 유닛(20)을 포함하는, 상기 전자기 작동 장치에 관한 것이다. 동작 동안 표류 자기장(26)이 상기 적어도 하나의 액추에이터 코일(6)에 의해 생성된다. 상기 측정 신호(SM)는 상기 표류 자기장이 상기 측정 신호(SM)에 미친 영향을 보상하는 방식으로 조정된다.

Description

액추에이터 장치 및 액추에이터 장치의 경우에 표류 자기장을 보상하는 방법
본 발명은 액추에이터 장치 및 이러한 액추에이터 장치의 경우에 표류 자기장(stray magnetic field)을 보상하기 위한 방법에 관한 것이다.
액추에이터 장치, 특히 선형 액추에이터는 요즘 특히 예를 들어 길이 방향을 따라 선형 운동을 제어하고 모니터링하는 것이 필요한 경우에 사용된다. 예를 들어, 이러한 선형 액추에이터는 자동차 산업에서 소위 "와이어에 의한 시프트" 시스템에서 사용되고, 이 시스템은 동작 동안 기어 변경을 위해 선형 운동을 실행한다.
선형 액추에이터는 일반적으로 가장 단순한 구성에서 소위 액추에이터 코일로 둘러싸인 본질적으로 핀 형상의 태핏(tappet)을 갖는다. 따라서 액추에이터 코일은 액추에이터 코일과 태핏 사이에 갭을 두고 "태핏 주위에 감겨 있다". 액추에이터의 기능은 알려진 전자기 고려 사항에 기초한다. 동작 동안, 이 경우 제어 전압이 액추에이터 코일에 인가되고, 제어 전압에 의해 액추에이터 코일 내에 흐르는 전기 액추에이터 전류는 액추에이터 코일 근처에서 전자기장을 생성한다. 생성된 전자기장은 태핏에 힘을 가하고, 힘에 의해 태핏은 길이 방향으로 또는 반대 방향으로 이동하여 선형 운동을 실행한다.
이러한 선형 운동은 일반적으로, 예를 들어, (간접적으로) 선형 운동을 담당하는 액추에이터 전류를 제어함으로써 (예를 들어, 액추에이터 전압을 제어함으로써) 정확히 제어될 수 있다. 태핏의 현재 위치에 대한 정보를 얻기 위해 이러한 액추에이터 장치는 일반적으로 위치 센서를 갖는다. 위치 센서는 또한 태핏의 위치를 결정하기 위해 종종 (자체적으로 생성된) 자기장을 사용하는 방식으로 설계된다. 여기서 단점은 2개의 자기장(액추에이터 코일의 전자기장과 위치 센서의 자기장)이 서로 원치 않게 영향을 미칠 수 있다는 것이다.
이에 따라, 본 발명은 자기장 관련 간섭이 적어도 감소된 액추에이터 장치를 제시하는 것을 목적으로 한다.
본 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 전자기 액추에이터 장치에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 유리한 구성, 개선 및 변형은 종속 청구항의 주제이다.
전자기 액추에이터 장치는 특히 선형 액추에이터로 설계되고 아래에서 간단히 액추에이터 장치라고도 지칭된다.
액추에이터 장치는 적어도 하나의 전자기장을 생성하기 위한 적어도 하나의 액추에이터 코일을 갖는 액추에이터를 갖는다. 액추에이터는 바람직하게는 2개의 전자기장을 생성하기 위한 2개의 액추에이터 코일을 갖는다. 또한, 액추에이터는 적어도 하나의 생성된 자기장에 따라 길이 방향으로 그리고 그 반대 방향으로 이동될 수 있는 태핏을 갖는다. 태핏은 특히 핀 형상으로 설계된다.
또한, 액추에이터 장치는 송신자 요소와 센서 요소를 갖는 센서 장치를 포함한다. 송신자 요소는 이 경우 태핏 상에 배열된다. 센서 요소는 동작 동안 센서 요소에 의해 검출된, 송신자 요소에 의해 생성된 자기장에 따라 측정 신호를 생성하는 방식으로 설계된다. 이 경우 생성된 측정 신호는 길이 방향을 따라 태핏의 현재 실제 위치에 대한 정보를 포함한다. 즉, 센서 요소는 태핏의 다른 위치에서 다른 측정 신호를 생성하는 기초가 되는 자기장의 다른 값(방향)을 검출한다.
또한, 액추에이터 장치는 측정 신호에 기초한 위치 신호에 따라 동작 동안 적어도 하나의 전자기장을 생성하기 위해 적어도 하나의 액추에이터 코일에 제어 전압을 인가하도록 설정된 제어기를 갖는 제어 유닛을 포함한다. 측정 신호에 기초한 위치 신호는 여기서 측정 신호의 값에 기초하여 태핏의 실제 위치를 추론한 다음 위치 신호의 형태로 제어기에 송신하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 제어 전압을 적어도 하나의 액추에이터 코일에 인가하고 적어도 하나의 전자기장을 생성하는 것은 태핏을 이동시키는 데 사용되며, 특히 현재 실제 위치로부터 (미리 결정된) 목표 위치로 태핏을 이동시키는 데 사용된다.
동작 동안, 측정 신호에 및 그로 인해 또한 위치 신호에 (부정적으로) 영향을 미치는 (원치 않는) 표류 자기장은 액추에이터 코일에 의해 생성된다.
제어 유닛은 표류 자기장과 상관된 변수(간단히 변수라고도 지칭됨)를 결정하고 이 변수에 따라 측정 신호를 조정하여 제어기로 송신하도록 설정된 보상 장치를 갖는다. 측정 신호를 조정하는 것은 이 경우 표류 자기장에 의해 야기되는 영향을 고려하여 측정 신호 및 그리하여 또한 위치 신호에서 표류 자기장을 보상하도록 결정된 변수에 기초하여 측정 신호를 조정하는 방식으로 수행된다.
이러한 구성은, 이미 언급한 바와 같이, 센서 장치, 특히 센서 요소에 의해 태핏의 위치를 간접적으로 검출할 수 있게 하는 원하는 자기장에 추가하여, 액추에이터의 동작 동안 발생하는 표류 자기장이 센서 요소에 의해 검출되고, 원하는 자기장에 간섭적으로 중첩되는 것을 고려하는 것에 기초한다. 즉, 송신자 요소의 자기장은 예를 들어 표류 자기장에 의해 (표류 자기장과 자기장의 보강 중첩에 의해) 원치 않게 강화되거나 (표류 자기장과 자기장의 상쇄 중첩에 의해) 원치 않게 약화된다. 중첩하는 두 가지 경우 모두, 표류 자기장으로 인해 야기된 측정 신호에 영향을 미쳐 결과적으로 위치 신호에 영향을 미치므로 제어기는 태핏의 현재 실제 위치에 대한 잘못된 정보를 수신한다. 태핏 위치를 정확히 위치 제어하는 것이 이에 의해 부정적으로 영향을 받는다.
보상 장치를 사용하여 표류 자기장과 상관된 변수를 결정하고 이 변수에 따라 측정 신호를 조정함으로써, 자기장에 표류 자기장의 원치 않는 중첩은 태핏 위치를 충분히 정확히 제어하는 것을 달성하는 방식으로 보상된다. 이것은 바람직하게는 표류 자기장이 특히 간섭하는 효과를 완전히 보상한다.
바람직한 구성에 따르면, 표류 자기장과 상관된 변수는 제어 전압의 결과로서 적어도 하나의 액추에이터 코일에 흐르는 액추에이터 전류이다. 이 구성은 생성된 표류 자기장이 액추에이터 코일 내에 흐르는 액추에이터 전류에 비례한다는 물리적 고려 사항에 기초한다. 또한, 기술적인 관점에서 액추에이터 전류를 검출하는 것은 간단하고 저렴하게 구현할 수 있다.
바람직한 개선에 따르면, 제어 유닛에는 또한 액추에이터의 적어도 하나의 상태 변수에 기초하여 액추에이터 전류를 결정하도록 설정된 추정 유닛이 배열된다. 이 결정은 특히 액추에이터 전류를 측정할 수 없거나 연속적으로 측정할 수 없는 경우에 발생한다.
이 경우, 추정 유닛은 특히 바람직하게는 특히 다음 상태 변수, 즉
- 마지막으로 검출된 액추에이터 전류,
- 액추에이터 온도,
- 적어도 하나의 액추에이터 코일의 전기 저항,
- 적어도 하나의 액추에이터 코일의 인덕턴스,
- 태핏의 위치와 속도 및
- 액추에이터 전압(예를 들어, PWM 제어의 경우 듀티 사이클 + 동작 전압)
중 적어도 하나 이상에 기초하여 액추에이터 전류를 결정하도록 설정된다.
마지막으로 검출된 액추에이터 전류는 여기서 특히, 예를 들어 일시적으로 전류 측정을 사용할 수 없는 경우, 전류 측정이 여전히 이용 가능했던 마지막으로 측정된 전류 값을 의미하는 것으로 이해된다.
보상 장치는 보정 함수에 기초하여 결정된 변수로부터 보정 변수(예를 들어, 보정 값 또는 보정 계수)를 결정하는 방식으로 유리하게 설정된다. 보정 변수에 기초하여 측정 신호는 표류 자기장에 의해 야기된 영향을 고려하기 위해 측정 신호에 보정 변수를 적용하는 방식으로 동작 동안 조정된다. 이 경우 보정 함수는 특히 보정 변수를 결정하기 위해 액추에이터 전류에 의존하는 함수이다. 즉, 동작 동안 발생하는 다른 액추에이터 전류에 대해 측정 신호를 조정하기 위한 다른 보정 변수가 결정된다. 결과적으로, 측정 신호를 조정하는 것과 관련하여 그리고 이에 따라 자기장에 간섭적으로 중첩되는 표류 전자기장을 보상하는 것과 관련하여 서로 다른 액추에이터 전류에 반응할 수 있다. 또한, 측정 신호를 조정하는 것은 각 경우에 흐르는 액추에이터 전류의 레벨에 관계없이 충분한 정확도로 수행되는 것이 달성된다.
보정 함수와 측정 신호를 적절히 조정한 것에 기초하여 보정 변수를 결정하는 것에 대한 대안으로서, 액추에이터 전류 값과 태핏의 각 위치 사이의 기능 할당이 테이블에 저장된다. 이 테이블은 예를 들어 제어 유닛의 내부 메모리에 저장되어 동작 동안 호출될 수 있다.
바람직한 개선에 따르면, 보정 함수에 기초하여 결정된 보정 변수는 교정값으로 보정된다. 이 경우 교정값은 바람직하게는 오프셋 및/또는 이득 계수이다.
이러한 구성은 자기장과 표류 전자기장 사이의 관계 및/또는 액추에이터 전류 측정에서의 이득 에러로 인한 효과를 오프셋 또는 이득 계수로 균형을 맞춰서 유리하게 보상을 수행한다는 장점을 제공한다.
송신자 요소는 유리하게는 영구 자석으로 설계된다. 이것은 자기장을 생성하는 것과 관련하여 송신자 요소를 특히 간단하고 저렴하게 구성할 수 있다.
더욱이, 센서 요소는 예를 들어 (다축) 홀 센서와 같은 자기장 센서로서 유리하게 설계된다. 대안적으로, 수신 유닛은 자기 저항 센서로 설계된다. 수신 유닛을 자기장 센서로 설계하면 송신자 요소를 영구 자석으로 구성하는 것과 유사하게 센서 요소를 특히 간단하고 저렴하게 구성할 수 있다. 요약하면, 송신자 요소와 센서 요소를 갖는 완전한 센서 장치를 간단하고 저렴하게 구현할 수 있다.
바람직한 구성에 따르면, 송신자 요소는 송신자 요소에 의해 생성된 자기장의 방향과 센서 요소가 배열된 측정 위치에서 표류 자기장의 방향이 본질적으로 동일한 방향으로 배향되도록(이에 따라 두 자기장이 보강 중첩되도록) 태핏 상에 배열된다. 이 구성은 표류 자기장과 자기장의 방향이 벡터 덧셈의 형태로 중첩되어 결과 자기장을 형성한다는 것을 고려한 것에 기초한다. 또한, 예를 들어 홀 센서 또는 자기 저항 센서로 설계된 센서 요소는 출력 신호, 여기서는 측정 신호를 생성하도록 자속에 대한 최소값을 필요로 한다. 생성된 자기장과 표류 자기장의 방향은 본질적으로 동일한 방향으로 배향된 경우 한편으로는 측정 신호가 센서 요소에 의해 실제로 검출되는 것이 (결과 자기장의 크기에 의해) 보장된다. 더욱이, 위치 신호를 생성하기 위해 측정 신호를 조정하는 것은 두 자기장(자기장과 표류 자기장)의 방향과 예를 들어 반대 방향으로 정렬된 것에 비해 상당히 단순화된다.
본 목적은 또한 청구항 10의 특징을 갖는 액추에이터 장치의 경우에 표류 자기장을 보상하기 위한 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 이 경우 액추에이터 장치는 특히 이미 위에서 설명한 액추에이터 장치이다.
액추에이터 장치와 관련하여 나열된 장점 및 바람직한 구성은 방법에도 적용될 수 있으며 그 반대로도 적용될 수 있다.
방법은 특히 전술한 액추에이터 장치에 의해 수행되는 방법이다. 이 경우 방법은 다음 단계를 포함한다.
먼저, 보상 장치에 의해 표류 자기장과 상관된 변수를 검출한다. 표류 자기장과 관련된 변수는 이 경우 바람직하게는 동작 동안 적어도 하나의 액추에이터 코일을 통해 흐르는 액추에이터 전류이다.
검출된 변수에 기초하여 보정 변수를 생성한다. 생성하는 것은 여기서 바람직하게 검출된 변수에 따라 보정 함수에 의해 발생한다.
검출된 측정 신호를 조정하는 것은 생성된 보정 변수를 검출된 측정 신호에 적용함으로써 수행된다.
그런 다음, 조정된 측정 신호에 기초하여 위치 신호를 생성하고 제어기로 송신하여, 조정된 측정 신호에 기초한 위치 신호에 의해 태핏의 현재 실제 위치를 조정한다. 따라서 측정 신호를 조정하는 것은 표류 자기장에 의해 야기된 영향을 보상하고 이에 의해 태핏을 바람직하게는 편차 없이 실제 위치로부터 미리 결정된 목표 위치로 이동시킨다.
바람직하게는, 보정 함수에 기초하여 결정된 변수로부터 보정 장치에 의해 보정 변수를 결정한다. 보정 변수에 기초하여 측정 신호를 조정하고, 보정 함수에 기초하여 결정된 보정 변수는 교정값으로 보정된다. 이 경우 교정값은 바람직하게는 오프셋 및/또는 이득 계수이다.
유리한 개선에 따르면, 교정값을 결정하기 위해, 태핏은 미리 결정된 특히 알려진 교정 위치로 이동된다. 이러한 알려진 교정 위치는 특히 태핏의 두 개의 단부 위치이다. 여기서 단부 위치는 각 경우에 최대 편향 시 태핏이 취하는 길이 방향 그리고 반대 방향의 위치를 의미하는 것으로 이해된다.
두 단부 위치에서 태핏의 위치는 액추에이터의 통전 시, 즉 표류 자기장이 존재할 때 한번 결정되고, 액추에이터의 통전 해제 시, 즉 표류 자기장이 존재하지 않을 때 한번 결정된다. 이 결정은 태핏의 현재 실제 위치에 대한 정보를 포함하는 측정 신호의 편차를 간단하고 정확히 검출할 수 있다는 장점을 제공한다. 즉, 액추에이터의 통전이 해제될 때 태핏의 위치를 검출함으로써 간섭 표류 자기장이 없어 센서 장치가 태핏의 정확한 위치 값을 공급한다. 액추에이터의 통전 시 그리고 태핏의 위치가 변경되지 않은 상태에서 측정 신호를 검출함으로써 표류 자기장에 의해 영향을 받는 측정 신호를 검출할 수 있다. 따라서 이 두 측정 신호를 비교하면 보상이 필요한 차이, 즉 표류 자기장으로 인한 영향을 제공할 수 있다.
또한, 보정 함수에 기초하여 보정 변수를 생성하고, 보정 변수는 두 단부 위치 중 하나의 단부 위치에서 태핏의 위치를 나타내는 측정 신호에 적용된다. 이에 의해 전술한 차이에 대해 보정 함수와 관련된 보상이 달성된다. 마지막으로, 더 추가하여 보정 함수를 통해 조정된 측정 신호를 실제 검출된(즉, 액추에이터의 통전이 해제될 때 결정된) 측정 신호와 다시 한번 비교하고, 이로부터 가능한 오프셋 및 또한 이득 계수를 결정한다.
2개의 단부 위치, 이에 따라 태핏의 길이 방향으로 및 반대 방향으로 각각의 극단 위치가 이러한 방식으로 교정된 것으로 인해, 측정 신호를 조정하기 위한 교정은 이 두 극단 위치 사이에 위치된 태핏의 모든 위치에 적용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 부분적으로 매우 단순화된 표현으로 도시된 도면을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 액추에이터와 제어 유닛을 갖는 액추에이터 장치를 도시한다.
이하에서 간단히 액추에이터 장치(2)라고도 지칭되는 단순성을 위해 전자기 액추에이터 장치(2)는 액추에이터(4)를 갖는다. 액추에이터(4)는 적어도 하나의 전자기장을 생성하기 위한 적어도 하나의 액추에이터 코일(6)을 갖는다. 더욱이, 액추에이터(4)는 적어도 하나의 생성된 전자기장에 따라 길이 방향(L)으로 그리고 반대 방향으로 이동될 수 있는 태핏(8)을 갖는다. 예시적인 실시예에서, 태핏(8)은 핀 형상으로 설계된다.
또한, 액추에이터 장치(2)는 센서 장치(10)를 갖는다. 센서 장치(10)는 송신자 요소(12) 및 센서 요소(14)를 갖는다. 예시적인 실시예에서, 송신자 요소(12)는 태핏(8) 상에 배열된다. 예시적인 실시예에서, 송신자 요소(12)는 구체적으로 태핏(8)의 상부 단부(16)에 배열된다. 센서 요소(14)는 송신자 요소(12)에 의해 생성된 자기장(18)에 따라 측정 신호(SM)를 생성하도록 설계된다. 측정 신호(SM)는 길이 방향(L)을 따라 태핏(8)의 현재 실제 위치에 대한 정보를 포함한다. 예시적인 실시예에서, 송신자 요소(12)는 영구 자석으로 설계된다. 또한, 예시적인 실시예에서 센서 요소(14)는 홀 센서로서 설계된다.
또한, 액추에이터 장치(2)는 제어 유닛(20)을 갖는다. 제어 유닛(20)은 제어기(22)를 갖는다. 제어기(22)는 동작 동안 측정 신호(SM)에 기초한 위치 신호(SP)에 의존하여 제어 전압(UA)이 적어도 하나의 전자기장을 생성하기 위해 적어도 하나의 액추에이터 코일(6)에 인가되는 방식으로 설정된다. 이를 위해, 제어기(22)는 예를 들어 제어 전압(UA)이 제공될 수 있도록 전력 드라이버(24), 예시적인 실시예에서, 전압원에 의해 연결된다. 제어 유닛(20)은 예를 들어 신호(S타깃) 형태로 태핏(8)을 순간 실제 위치로부터 미리 결정된 목표 위치로 이동시킬 수 있게 한다. 이 경우 목표 위치는 예를 들어 입력 변수로서 제어기(22)에 송신된다.
액추에이터 장치(2)의 동작 동안, 액추에이터 코일(6)에 의해 표류 자기장(26)이 생성된다. 이는 측정 신호(SM)에 영향을 미쳐 실제 위치를 목표 위치로 정확히 위치 제어하는 것이 에러에 의해 영향을 받는다.
이러한 방식으로 에러에 의해 영향을 받는 것을 보상하기 위해, 예시적인 실시예에서 제어 유닛(20)은 보상 장치(28)를 갖는다. 보상 장치(28)는 표류 자기장(26)과 상관된 변수(G)를 결정하고 이 변수에 따라 측정 신호(SM)를 조정하고 제어기(22)로 송신하도록 설정된다. 예시적인 실시예에서, 제어 전압의 결과 적어도 하나의 액추에이터 코일(6)에 흐르는 액추에이터 전류(IA)는 표류 자기장(26)과 상관된 변수(G)로서 사용된다. 측정 신호(SM)를 조정하는 것은 표류 자기장에 의해 야기된 측정 신호(SM)의 영향을 보상하는 방식으로 수행된다. 즉, 보상 장치(28)에 의해 보상하는 것으로 인해, 제어기(22)는 표류 자기장(26)에 의해 영향을 받지 않은 측정 신호(SM)에 기초한 위치 신호(SP)를 수신한다. 즉, 간섭 표류 자기장(26)이 없는 것처럼 측정 신호(SM)에 기초한 위치 신호(SP)가 존재한다.
표류 자기장(26)과 상관된 변수(G), 예시적인 실시예에서, 전기자 전류(IA)를 측정하는 것은 예시적인 실시예에서 예를 들어 전기자 전류(IA)를 송신하기 위해 보상 장치(28)에 추가로 연결된 전류 측정 유닛(30)에 의해 발생한다.
표류 자기장(26)과 상관된 변수(G)를 직접 결정한 값을 검출할 수 없거나 일시적으로 검출할 수 없는 경우, 제어 유닛(20)은 추정 유닛(32)을 갖는다. 추정 유닛(32)은 액추에이터(4)의 다른 상태 변수(Z)에 기초하여 표류 자기장(26)과 상관된 변수(G)를 결정하는 방식으로 설정된다. 예시적인 실시예에서, 이 다른 상태 변수(Z)는 유리하게는 또한 전기자 전류(IA)와 상관 관계에 있고, 이에 따라 표류 자기장(26)과 상관 관계에 있다. 따라서 다른 상태 변수는 예를 들어 마지막으로 측정된 전기자 전류(IA), 제어 전압(UA), 액추에이터 온도, 적어도 하나의 액추에이터 코일(6)의 측정된 또는 추정된 전기 저항 및/또는 측정된 또는 추정된 인덕턴스, 및 예를 들어 태핏(8)의 대략적인 위치 및/또는 속도이다.
본 발명은 위에서 설명된 예시적인 실시예로 제한되지 않는다. 오히려, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 주제를 벗어남이 없이 본 발명의 다른 변형을 이 예시적인 실시예로부터 도출할 수 있을 것이다. 특히, 예시적인 실시예와 관련하여 설명된 모든 개별적인 특징은 또한 본 발명의 주제를 벗어남이 없이 다른 방식으로 서로 결합될 수 있다.
2: 전자기 액추에이터 장치 4: 액추에이터
6: 액추에이터 코일 8: 태핏
10: 센서 장치 12: 송신자 요소
14: 센서 요소 16: 상부 단부
18: 자기장 20: 제어 유닛
22: 제어기 24: 전력 드라이버
26: 표류 자기장 28: 보상 장치
30: 전류 측정 유닛 32: 추정 유닛
L: 길이 방향 SM: 측정 신호
S타깃: 타깃 위치 신호 SP: 위치 신호
IA: 전기자 전류 G: 변수
UA: 제어 전압 Z: 상태 변수

Claims (12)

  1. 전자기 액추에이터 장치(2)로서,
    - 적어도 하나의 전자기장을 생성하기 위한 적어도 하나의 액추에이터 코일(6), 및 상기 적어도 하나의 생성된 전자기장에 따라 길이 방향(L)으로 그리고 반대 방향으로 이동될 수 있는 태핏(tappet)(8)을 갖는 액추에이터(4),
    - 송신자 요소(12) 및 센서 요소(14)를 갖는 센서 장치(10)로서, 상기 송신자 요소(12)는 상기 태핏(8) 상에 배열되고 상기 센서 요소(14)는 상기 송신자 요소(12)에 의해 생성된 자기장(18)에 따라 측정 신호(SM)를 생성하는 방식으로 설계되고, 상기 측정 신호는 길이 방향(L)을 따라 상기 태핏(8)의 현재 실제 위치에 대한 정보를 포함하는, 상기 센서 장치(10), 및
    - 상기 태핏(8)이 현재 실제 위치로부터 목표 위치로 이동하도록 상기 측정 신호(SM)에 기초한 위치 신호(SP)에 따라 동작 동안 상기 적어도 하나의 전자기장을 생성하기 위해 상기 적어도 하나의 액추에이터 코일(6)에 제어 전압(UA)을 인가하도록 설정된 제어기(22)를 갖는 제어 유닛(20)
    을 포함하되,
    동작 동안 상기 측정 신호(SM)에 영향을 미치는 표류 자기장(stray magnetic field)(26)은 상기 적어도 하나의 액추에이터 코일(6)에 의해 생성되고,
    상기 제어 유닛(20)은 상기 표류 자기장(26)과 상관된 변수(G)를 결정하고 상기 변수(G)에 따라 상기 측정 신호(SM)를 조정하여 상기 제어기(22)로 송신하도록 설정된 보상 장치(28)를 갖고, 상기 측정 신호(SM)를 조정하는 것은 상기 표류 자기장에 의해 야기된 상기 측정 신호(SM)의 영향을 보상하는 방식으로 수행되는, 전자기 액추에이터 장치(2).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표류 자기장(26)과 상관된 변수(G)는 상기 제어 전압(UA)으로 인해 상기 적어도 하나의 액추에이터 코일에 흐르는 액추에이터 전류(IA)인, 전자기 액추에이터 장치(2).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 유닛(20)에는 추정 유닛(32)이 더 배열되고, 상기 추정 유닛은 상기 액추에이터(4)의 적어도 하나의 상태 변수(Z)에 기초하여 상기 표류 자기장(26)과 상관된 변수(G)를 결정하도록 설정된, 전자기 액추에이터 장치(2).
  4. 제3항에 있어서, 상기 추정 유닛(32)은, 다음 상태 변수, 즉
    - 마지막으로 검출된 액추에이터 전류(IA),
    - 액추에이터 온도,
    - 상기 적어도 하나의 액추에이터 코일(6)의 전기 저항,
    - 상기 적어도 하나의 액추에이터 코일(6)의 인덕턴스,
    - 상기 태핏(8)의 위치와 속도,
    - 상기 액추에이터(4)의 제어 전압(Ua)
    중 적어도 하나에 기초하여, 상기 표류 자기장(26)과 상관된 변수(G)를 결정하도록 설정된, 액추에이터 장치(2).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보상 장치(28)는 보정 함수에 기초하여 결정된 변수(G)로부터 보정 변수를 결정하고 상기 보정 변수에 기초하여 상기 측정 신호(SM)를 조정하는 방식으로 설정된, 액추에이터 장치(2).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보정 함수에 기초하여 결정된 보정 변수는 교정값으로 보정되고, 상기 교정값은 오프셋 및/또는 이득 계수인, 액추에이터 장치(2).
  7. 제1항에 있어서,
    상기 송신자 요소(12)는 영구 자석으로 설계된, 액추에이터 장치(2).
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서 요소(14)는 자기장 센서로 설계된, 액추에이터 장치(2).
  9. 제1항에 있어서,
    상기 송신자 요소(12)는 상기 송신자 요소(12)에 의해 생성된 자기장(18)의 방향과, 상기 센서 요소(14)가 배열된 측정 위치에서 표류 자기장의 방향은 본질적으로 동일한 방향으로 배향되는 방식으로 상기 태핏(8) 상에 배열된, 액추에이터 장치(2).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 액추에이터 장치(2)의 경우에 표류 자기장을 보상하기 위한 방법으로서,
    - 적어도 하나의 전자기장을 생성하기 위한 적어도 하나의 액추에이터 코일(6), 및 상기 적어도 하나의 생성된 자기장에 따라 길이 방향(L)으로 그리고 반대 방향으로 이동될 수 있는 태핏(8)을 갖는 액추에이터(4),
    - 송신자 요소(12) 및 센서 요소(14)를 포함하는 센서 장치(10)로서, 상기 송신자 요소(12)는 상기 태핏(8) 상에 배열되고, 길이 방향(L)을 따라 상기 태핏(8)의 현재 실제 위치에 대한 정보를 포함하는 측정 신호(SM)는 상기 송신자 요소(12)에 의해 생성된 자기장(18)에 따라 상기 센서 요소(14)에 의해 생성되는, 상기 센서 장치(10), 및
    - 상기 측정 신호(SM)에 기초한 위치 신호(SP)에 따라 상기 적어도 하나의 전자기장을 생성하기 위해 상기 적어도 하나의 액추에이터 코일(6)에 제어 전압(UA)을 인가하여 상기 태핏(8)을 현재 실제 위치로부터 목표 위치로 이동시키는 제어기(22)를 갖는 제어 유닛(20)으로서, 상기 측정 신호(SM)에 영향을 미치는 표류 자기장이 상기 적어도 하나의 액추에이터 코일(6)에 의해 생성되는, 상기 제어 유닛(20)을 포함하고, 상기 방법은,
    - 보상 장치(28)에 의해 표류 자기장과 상관된 변수(G)를 검출하는 단계,
    - 검출된 변수(G)에 기초하여 보정 변수를 생성하는 단계,
    - 상기 측정 신호(SM)에 상기 보정 변수를 적용하여 상기 측정 신호(SM)를 조정하는 단계, 및
    - 적응된 측정 신호(SM)에 기초한 상기 위치 신호(SP)를 상기 제어기(22)로 송신하는 단계
    를 포함하는, 표류 자기장을 보상하기 위한 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    보정 함수에 기초하여 결정된 변수로부터 상기 보상 장치(28)에 의해 보정 변수를 결정하고, 상기 보정 변수에 기초하여 상기 측정 신호(SM)를 조정하며, 상기 보정 함수에 기초하여 결정된 상기 보정 변수를 교정값으로 보정하고, 상기 교정값은 오프셋 및/또는 이득 계수인, 표류 자기장을 보상하기 위한 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 교정값을 결정하기 위해 상기 태핏(8)은 미리 결정된 알려진 교정 위치로 이동되고, 한번은 통전된 액추에이터(4)로 이동되고 한번은 통전 해제된 액추에이터(4)로 이동되고, 상기 태핏(8)의 위치는 각 경우에 상기 센서 장치(10)에 의해 검출되며, 또한 상기 보정 함수를 통해 각 교정 위치에 대해 결정된 교정 위치에 대한 값을 상기 교정 위치의 실제 값과 비교하고, 이로부터 상기 오프셋 및 이득 계수를 결정하는, 표류 자기장을 보상하기 위한 방법.
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