KR20010038027A - 차속센서 이상유무 진단방법 - Google Patents

차속센서 이상유무 진단방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔진에 사용되는 차속 센서 이상유무 진단방법에 관한 것으로서, 특히 엔진 전자제어 시스템에 있어서 연료량 및 오토 크루즈 제어(auto cruise control)에 요구되는 입력신호 중 차속신호의 결함상태를 감시하기 위한 장치에 대하여 종래의 단순히 상한치 및 하한치로 차속센서 이상유무 판단에 중간영역에 존재하는 미세한 노이즈도 감지할 수 있게 하여 안정성을 향상시키는 차속센서 이상유무 진단방법에 관한 것이다.

Description

차속센서 이상유무 진단방법{Method of trouble diagnosis for speed sensor}
본 발명은 차속센서 이상유무 진단방법에 관한 것으로, 특히 연료량 및 오토 크루즈 제어(auto cruise control)에 요구되는 입력신호 중 차속신호의 결함상태를 감시하기 위한 장치에 대하여 종래의 단순히 상한치 및 하한치로 차속센서 이상유무 판단에 중간영역에 존재하는 미세한 노이즈도 감지할 수 있게 하여 안정성을 향상시키는 차속센서 이상유무 진단방법에 관한 것이다.
일반적으로 종래의차속센서 신호는 엔진 전자화와 관련하여 연료량 제어 및 오토 크루즈 제어(auto cruise control) 등에 사용되는 입력신호로 T/M의 컨버터 하우징에 장착되어 차량의 주행과 동시에 센서와 회전 플레이트의 돌기에서 홀효과(Hall Effect)에 의한 전압레벨이 듀티비{(온×100%/온+오프) = (하이×100%/로우+하이)} 형태로 출력된다.
이 때 ECU는 출력펄스의 주파수를 거리상수를 이용하여 실차속을 계산한다.
차속은 아이들(idle) 제어에서 제어 파라미터를 결정하는 중요한 기능을 수행하게 된다.
따라서, 센서 고장에 대한 모니터링 방안 및 대체 기능이 개발 적용 중이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 현재 적용 중인 모니터링 장치중 입력신호의 전압범위를 검사하여 센서의 단락(하한치) 또는 개방(상한치)을 인식할 수 있다.
종래의 방법으로는 단순히 상한치와 하한치만으로 차속센서 고장 진단을 할 수 밖에 없어서 그 이외의 세밀한 부분은 진단할 수 없는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 종래의 단순히 상한치 및 하한치로 차속센서 이상유무 판단에 중간영역에 존재하는 미세한 노이즈도 감지할 수 있게 하여 안정성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래의 구조를 보인 개략도,
도 2는 종래의 일실시예를 보인 그래프,
도 3은 본 발명의 구조를 보인 개략도,
도 4는 본 발명의 작동원리를 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명의 작동흐름 로직.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 센서 전원선 20 : 차속센서
30 : 엔진 ECU 40 : 인젝터
50 : 그라운드 60 : 신호
70 : 노이즈 80 : 아날로그/디지탈 컨버터
90 : 홀 IC 91 : 센서 온/오프시 전류방향
92 : 저주파 필터부
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 회전휠의 오목한 부분과 볼록한 부분에 의해 홀소자의 자속의 변화로 홀소자를 구동하는 단계와, 상기 홀소자의 구동으로 파워 트랜지스터가 온되어 전압신호가 노이즈와 함께 A/D컨버터로 입력되는 단계와, 상기 A/D컨버터에서 출력전압을 로우(Low), 미디엄(Medium) 및 하이(High)로 레벨화시키는 단계와, 상기 레벨화된 신호를 근거로 전자제어장치에서 판단을 하되 로우 및 하이신호는 차속센서 정상으로 판단하고 미디엄 신호일 때에는 차속센서의 이상으로 판단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특지으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 차속센서 이상유무 진단방법을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 종래의 구조와 동일하게 센서에 전원을 공급하는 센서 전원선(10)과, 상기 센서 전원선(10)의 전압을 받아 차속신호를 공급하는 차속센서(20)와, 상기 차속센서(20)에서 입력시킨 신호를 받아서 출력펄스의 주파수를 이용하여 실차속을 계산하는 엔진 ECU(30)와, 상기 엔진 ECU(30)에 연결된 인젝터(40)로 구성된다.
여기서, Us 는 밧데리 전압을 나타내며, 대략 4.5 ∼ 24V 범위를 사용하며, 최대 허용 범위는 -30 ∼ +24V 이다. 현재는 최대 18V로 되어 있다.
Uo 는 출력전압을 나타내며, 즉 A/D컨버터에 입력되는 전압을 의미하며, 대략 0 ∼ 20V 범위를 사용하며, 최대 허용 범위는 0 ∼ 30V 이다. 하지만, 출력전압은 전자제어장치의 설정전압(Ve)에 따라 달라진다.
RL은 부하저항(Load resistence)를 나타내며, 범위는 600Ω±10% 이다.
종래에 센서에 이상 전압이 발생할 수 있는 모든 경우는 다음과 같다.
전원센서선 그라운드 신호선 비고
open(단선) open open 하한치
open o.k(정상) open 하한치
open o.k o.k 하한치
open 밧데리에 단락 o.k 하한치
밧데리에 단락 o.k o.k 하한치
o.k o.k 밧데리에 단락 상한치
밧데리에 단락 밧데리에 단락 밧데리에 단락 상한치
o.k o.k 밧데리에 단락 상한치
이상 전압이 발생 가능한 경우는 상기 표 1에 언급된 것보다 훨씬 많다.
여기서, 중요한 변수는 센서를 구동하기 위해서는 밧데리전압 및 밧데리 그라운드이다.
첫번째 밧데리 전압인 경우, 센서가 신호로서 인식하기 위해서는 적어도 주행속도 이상으로 차량이 주행 중이어야 한다.
따라서, 이때부터는 공급전원은 교류기를 통해 일정하게 전압이 유지된다.
다만, 그라운드 전압은 분기점 및 와이어링 결선에 의해 약간 변동될 수 있다.
이러한 기술적인 검토 결과를 바탕으로 위에서 언급한 센서 이상 전압은 어떠한 경우에도 상한치와 하한치의 중간영역은 발생할 수 없다.
이것은 ECU 내부 회로의 결함으로 간주되고 이 또한 추가적으로 결함으로 분류해야 할 것으로 여겨진다.
본 발명은 상기와 같이 상한치와 하한치에 의해서만 차속센서의 고장유무를 감지하던 것을 상한치와 하한치의 중간영역에 노이즈의 펄스가 발생하였을 때에도 이를 감지할 수 있게 한 것으로, 회전휠의 오목한 부분과 볼록한 부분에 의해 홀소자의 자속의 변화로 홀소자를 구동하는 단계와(S10), 상기 홀소자의 구동으로 파워 트랜지스터가 온되어 전압신호가 노이즈와 함께 A/D컨버터로 입력되는 단계(S20∼S30)와, 상기 A/D컨버터에서 출력전압을 로우(Low), 미디엄(Medium) 및 하이(High)로 레벨화시키는 단계(S40)와, 상기 레벨화된 신호를 근거로 전자제어장치에서 판단을 하되(S50) 로우 및 하이 신호는 차속센서를 정상으로 판정하고(S60) 미디엄 신호일 때에는 차속센서의 이상으로 판단하는 단계(S70)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
먼저, 상기 차속센서에서 홀(Hall)소자에 의해 자력의 변화로 의해 상기 홀소자가 구동이 되고 따라서 파워 트랜지스터가 온이 되어 로패스 필터를 통해 상기 전자제어장치의 A/D컨버터로 입력되게 된다.
만일 이 때 상기 차속센서 내의 로패스 필터가 감지하지 못하는 노이즈가 전자제어장치를 통해 들어오게 될때, 상기 전자제어장치의 A/D컨버터에서 출력전압(Ve)을 로우, 미디엄 및 하이 등으로 레벨화시켜준다.
이 때, 상기 전자제어장치는 출력전압이 로우, 하이일 때는 차속센서를 정상으로 판단하고 미디엄의 출력전압이 들어올 때 이를 차속센서의 고장으로 진단하게 된다.
따라서, 종래의 노이즈에 의해 하한치와 상한치일 때에만 차속의 고장을 감지하던 것을 미디엄 영역의 노이즈 펄스도 감지하여 차속센서 이상을 감지할 수 있게 된다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 차속센서 고장진단 장치의 작용 및 효과를 설명한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 반도체의 홀효과를 이용한 방식으로 회전체에 의한 자계 변화량에 따른 오픈 컬렉터(open collector) 신호출력에 의하여 발생하는 출력신호 파형을 갖게 된다.
여기서, 하한치에서 홀효과가 작동됨을 의미하며, 이 때 회전휠의 이빨이 센서의 정면을 지나간다.
또한, Usat 는 출력 포화전압 = 0.5V 이하를 말하며, 센서 내부의 20kHz 저주파 필터(저항=20∼30Ω. Cs=100pF)에 출력전압이 걸려 있다. 이것은 적용하는시스템마다 요구하는 값이 다르며, 일반적으로 Ve가 높을수록 이 값은 높다.
항 목 정 상 결 함 비 고
입력(Us) -30U≤Us≤24V Us＜-30 또는 Us＞24V 단순 스펙 비교치
출력(Uo) 0≤Uo≤30V Uo＜0 또는 Uo＞30V
Uosat-α≤Uo≤Ve+β 좌측 범위외 ECU결함인식 신호범위(종래)
입·출력 특성을 비교하면 다음과 같다.
그리고, 결함범위(중간치)를 추가하면 다음과 같다.
출력(Uo) 결함 전이부 인식 범위 : Uosat + ｒ ＜ Uo ＜ Ve - ｒ
여기서, ｒ 는 한계전압이다.
추가결함 발생시 신호 전이 상태는 센서와 ECU간의 선로에 차량의 전자파에 의한 노이즈가 유입되어, 도 4에 나타낸 바와 같이, 결함 발생 전이부로 출력이 순간적으로 나타날 수가 있다.
물론, 센서 출력단에 저주파 필터가 적용되었어도 모든 노이즈를 제거하지는 못한다.
이 경우에 종래 방식으로는 신호를 빠뜨린 결과 실제 차속보다 느리게 인식한다.
따라서, 전이부 상태가 일정시간 경과되기 전에는 임시 결함상태로 분류하고 이후에는 최종 결함상태로 분류한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 엔진 전자제어 시스템에 있어서 연료량 및 오토 크루즈 제어에 요구되는 입력신호 중 차속신호의 결함을 감시하기 위한 장치에 대하여 미세한 노이즈에 의한 차속센서 이상유무를 판별하여 안정성을 향상시키는데 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 회전휠의 오목한 부분과 볼록한 부분에 의해 홀소자의 자속의 변화로 홀소자를 구동하는 단계와, 상기 홀소자의 구동으로 파워 트랜지스터가 온되어 전압신호가 노이즈와 함께 A/D컨버터로 입력되는 단계와, 상기 A/D컨버터에서 출력전압을 로우(Low), 미디엄(Medium) 및 하이(High)로 레벨화시키는 단계와, 상기 레벨화된 신호를 근거로 전자제어장치에서 판단을 하되 로우 및 하이신호는 차속센서를 정상으로 판단하고 미디엄 신호일 때에는 차속센서의 이상으로 판단하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차속센서 이상유무 진단방법.
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