KR20020024401A - 전자 드로틀 제어 시스템의 오류 판정방법 - Google Patents

전자 드로틀 제어 시스템의 오류 판정방법 Download PDF

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Abstract

드로틀 밸브의 개도량을 측정하는 TPS, 액셀 페달의 위치를 검출하는 APS, 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서, 엔진으로 공급되는 공기량을 검출하는 AFS, 상기 각 센서들로부터 검출신호를 입력받아 오류를 판정하는 ECU를 포함하는 전자 드로틀 제어 시스템에서,
TPS 출력전압의 변화가 있는 경우 APS, AFS, 엔진 회전수의 변화와 비교함으로써, TPS회로 오류 및 드로틀 모터 회로 오류를 구분하여 검출할 수 있는 오류 판정방법을 제공하기 위하여,
APS 출력의 변화가 크지 않은 상태(즉, 액셀 페달을 움직이지 않은 상태)에서 TPS 출력전압이 큰 폭으로 변한 경우에,
AFS를 통하여 검출한 실제 공기량의 변화가 크고 엔진 회전수의 변화가 큰 경우에는 드로틀 모터 회로의 오류로 판정하며, AFS를 통하여 검출한 실제 공기량의 변화가 크지 않고 엔진 회전수의 변화가 크지 않은 경우에는 TPS회로의 오류로 판정하는 전자 드로틀 제어 시스템의 오류 판정방법을 제공한다.

Description

전자 드로틀 제어 시스템의 오류 판정방법{A METHOD FOR JUDGING ERROR ON A ELECTRONIC THROTTLE CONTROL SYSTEM}
본 발명은 전자 드로틀 제어 시스템의 오류 판정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, TPS 출력전압의 변화가 있는 경우 APS, AFS, 엔진 회전수의 변화와 비교함으로써, TPS회로 오류 및 드로틀 모터 회로 오류를 구분하여 검출할 수 있는 오류 판정방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 전자 드로틀 제어 시스템(Electronic Throttle control System; 이하 ETS라 칭한다)은, 드로틀 밸브가 액셀 페달과 직결되어 동작하는 종래의 드로틀 밸브 제어방법과는 달리, 드로틀 밸브에 드로틀 모터가 부착되고, 상기 드로틀 모터는 ECU에서 제어하는 방법의 드로틀 제어 시스템이다.
액셀 페달의 위치를 검출하는 액셀 페달 센서(Accel Pedal Sensor; 이하 APS라 칭한다)의 검출신호, 정속 주행 상태를 유지하는 오토크루즈(Auto-cruise) 기능에 필요한 드로틀 개도량 계산값, 트랙션 컨트롤 시스템(Traction Control System)의 드로틀 제어 명령 등을 기초로 상기 ECU가 드로틀 개도량을 계산하여, 상기 드로틀 모터를 제어함으로써 드로틀 밸브 개도를 제어한다.
이 때 상기 ECU는 드로틀 밸브에 부착된 드로틀 포지션 센서(Throttle Position Sensor; 이하 TPS라 칭한다)로부터 드로틀 밸브 개도량을 측정하여 피드백(feedback) 보정에 이용한다.
상기와 같은 종래의 ETS 시스템에도 시스템의 오류를 판정하는 방법이 수행되고 있다.
종래 기술에 의한 ETS 오류 판정방법은, (1) ECU가 지시한 드로틀 목표 개도량과 상기 TPS로부터 입력받은 피드백 값을 비교하여 그 차이가 큰 경우 (2) 드로틀 모터가 동작할 때 TPS값의 변화가 없는 경우 (3) TPS 출력전압이 정상 작동범위를 벗어나는 경우 (4) TPS 출력전압을 기준전압을 중심으로 역전시킨 값을 기초로 비정상 작동 상태로 판단되는 경우 등에 있어서 TPS의 오류가 있는 것으로 판단하고 있다.
그런데, TPS 뿐만 아니라 드로틀 모터의 오작동에 의하여도 드로틀 제어가 불량하게 될 수 있고, 센서, 드로틀 모터 및 ECU 등을 연결하는 배선이나 연결부에서 접촉 불량이 발생한 경우에도 오류가 생길 수 있으나, 종래 기술에 의한 ETS 오류 판정방법에 의해서는 TPS 회로의 오류인지 드로틀 모터 회로의 오류인지 판정하는 방법이 없었다.
또한 종래 기술에 의한 ETS 오류 판정방법에 의하면 오류 판정을 위하여 소정의 시간(일예로는 목표치와 피드백 값과의 차이가 발생하는 상태로 몇 초 이상)이 필요하도록 하고 있어, 짧은 시간동안 일어나는 오작동은 검출할 수 없는 문제가 있었다.
도 3 및 도 4는 APS의 변화가 크지 않은 상태에서 TPS 출력전압이 짧은 시간동안 요동하는 오류현상을 나타낸 도면이다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 오류에 관하여는 종래기술에 의한 오류 판정방법에 의해서는 오류를 검출할 수 없는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 TPS 출력전압의 변화가 있는 경우 APS, AFS, 엔진 회전수의 변화와 비교함으로써, TPS회로 오류 및 드로틀 모터 회로 오류를 구분하여 검출할 수 있는 오류 판정방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 오류 판정방법이 운용되는 오류 판정 시스템의 제어 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 오류 판정방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3 및 도 4는 엑셀 페달 센서(APS)의 변화가 크지 않은 상태에서 드로틀 포지션 센서(TPS) 출력전압이 짧은 시간 동안 요동하는 오류현상을 나타낸 도면이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 전자 드로틀 제어 시스템의 오류 판정방법은,
드로틀 밸브의 개도량을 측정하는 TPS, 액셀 페달의 위치를 검출하는 APS,엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서, 엔진으로 공급되는 공기량을 검출하는 AFS, 상기 각 센서들로부터 검출신호를 입력받아 오류를 판정하는 ECU를 포함하는 전자 드로틀 제어 시스템의 오류 판정방법에 있어서,
(1) TPS 출력전압의 변화량이 TPS기준 변화량을 초과하고, TPS목표 전압과 TPS 출력전압의 편차가 TPS기준 편차를 초과하는지 판단하는 단계;
(2) 상기(1)단계에서 TPS기준 변화량을 초과하고, TPS기준 편차를 초과하는 경우에, APS 출력의 변화량이 APS기준 변화량을 초과하는지 판단하는 단계;
(3) 상기(2)단계에서 APS기준 변화량을 초과하지 않는 경우에, 제1설정시간을 경과한 후에 AFS 출력의 변화량이 AFS기준 변화량을 초과하는지 판단하는 단계;
(4) 상기(3)단계에서 AFS기준 변화량을 초과하는 경우에 AFS에러 지수를 증가시키는 단계;
(5) 상기 (3)단계에서 AFS기준 변화량을 초과하지 않는 경우, 또는 상기(4)단계에서 AFS에러 지수를 증가시킨 후에, 설정시간을 경과한 후에 엔진 회전수 변화량이 엔진 회전수 기준 변화량을 초과하는지 판단하는 단계;
(6) 상기(5)단계에서 엔진 회전수 기준 변화량을 초과하는 경우에, 엔진 회전수 에러 지수를 증가시키는 단계;
(7) 상기 AFS에러 지수가 AFS에러 기준 지수를 초과하고, 엔진 회전수 에러 지수가 엔진 회전수 에러 기준 지수를 초과하는지 판단하는 단계;
(8) 상기(7)단계에서 AFS에러 기준 지수를 초과하고, 엔진 회전수 에러 기준 지수를 초과하는 경우에 모터 에러 지수를 증가시키는 단계;
(9) 상기 모터 에러 지수가 모터 에러 기준 지수를 초과하는지 판단하는 단계;
(10) 상기(9)단계에서 모터 에러 지수를 초과하는 경우에 모터 회로의 오류인 것으로 판단하는 단계;
를 포함하고,
(11) 상기(5)단계에서, 엔진 회전수 기준 변화량을 초과하지 않는 경우에, TPS에러 지수를 증가시키는 단계;
(12) TPS에러 지수가 TPS에러 기준 지수를 초과하는지 판단하는 단계;
(13) 상기(12)단계에서 TPS에러 기준 지수를 초과하는 경우에 TPS 회로의 오류인 것으로 판단하는 단계;
를 더 포함하는 전자 드로틀 제어 시스템의 오류 판정방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면의 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 오류 판정방법이 운용되는 오류 판정 시스템의 제어 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 오류 판정 시스템은,
드로틀 밸브의 개도량을 측정하는 TPS(110; Throttle Position Sensor), 액셀 페달의 위치를 검출하는 APS(120; Accel Pedal Sensor), 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서(130), 엔진으로 공급되는 공기량을 검출하는 AFS(140; Air Flow Sensor), 상기 각 센서(110~140)들로부터 검출신호를 입력받아 오류를 판정하는 ECU(150) 및 상기 ECU(150)으로부터 작동신호를 받아 작동되는 경고수단(160)을 포함한다.
상기 경고수단(160)은 계기판 일측에 장착되어 엔진의 오작동을 경고하는 경고등으로 할 수 있다.
상기 ECU 내에는, TPS 출력전압 변화량의 대소 여부를 판단하기 위한 TPS 기준 변화량, TPS 목표 전압과 TPS 출력전압의 편차의 대소 여부를 판단하기 위한 TPS 기준 편차, APS 출력 변화량의 대소 여부를 판단하기 위한 APS 기준 변화량, AFS 출력 변화량의 대소 여부를 판단하기 위한 AFS 기준 변화량, 및 엔진 회전수 변화량의 대소 여부를 판단하기 위한 엔진 회전수 기준 변화량이 설정된다.
또한, AFS 출력 변화량이 설정범위를 벗어난 횟수를 정하기 위한 AFS 에러 지수, 엔진 회전수 변화량이 설정범위를 벗어난 횟수를 정하기 위한 엔진 회전수 에러 지수, TPS회로의 오류 가능성이 있는 것으로 판단된 횟수를 정하기 위한 TPS 에러 지수, 드로틀 모터 회로에 오류 가능성이 있는 것으로 판단된 횟수를 정하기 위한 모터 에러 지수가 변수로 설정되며, 상기 변수들의 비교 기준값으로 AFS 에러 기준 지수, 엔진 회전수 에러 기준 지수, TPS 에러 기준 지수, 및 모터 에러 기준 지수가 설정된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 오류 판정방법을 나타낸 흐름도이다.
APS 출력의 변화가 크지 않은 상태(즉, 액셀 페달을 움직이지 않은 상태)에서 TPS 출력전압이 큰 폭으로 변한 경우에는 TPS회로의 오류 또는 드로틀 모터 회로의 오류가 있는 것으로 이해할 수 있다.
이 때 AFS를 통하여 검출한 실제 공기량의 변화가 크고 엔진 회전수의 변화가 큰 경우에는 드로틀 모터 회로의 오류로 판정하며, AFS를 통하여 검출한 실제 공기량의 변화가 크지 않고 엔진 회전수의 변화가 크지 않은 경우에는 TPS회로의 오류로 판정한다.
이러한 판정을 위해서 본 발명의 실시예의 오류 판정방법은, 먼저, TPS 출력전압의 변화량이 설정된 TPS기준 변화량을 초과하고, TPS 목표 전압과 TPS 출력전압의 편차가 설정된 TPS기준 편차를 초과하는지 판단한다(S210).
상기 판단단계(S210)에서 TPS기준 변화량을 초과하지 않거나, TPS기준 편차를 초과하지 않는 것으로 판단된 경우에는 정상으로 판정한다(S275).
상기 판단단계(S210)에서 TPS기준 변화량을 초과하고, TPS기준 편차를 초과하는 것으로 판단된 경우에는 APS 출력의 변화량이 기설정된 APS기준 변화량을 초과하는지 판단한다(S215).
상기 판단단계(S215)에서 APS기준 변화량을 초과하는 것으로 판단된 경우에는 정상으로 판정한다(S275).
상기 판단단계(S215)에서 APS기준 변화량을 초과하지 않는 것으로 판단된 경우에는 소정 시간으로 설정된 제1설정시간을 경과한 후에 AFS 출력의 변화량이 AFS기준 변화량을 초과하는지 판단한다(S220).
상기 AFS기준 변화량 초과 판단단계(S220)에서 초과하는 경우에는 AFS 에러 지수를 증가시킨다(S225).
상기 AFS기준 변화량 초과 판단단계(S220)에서 초과하지 않는 경우 또는 상기AFS 에러 지수 증가단계(S225)에서 AFS에러 지수를 증가시킨 후에는, 소정 시간으로 설정된 제2설정시간을 경과한 후에 엔진 회전수 변화량이 엔진 회전수 기준 변화량을 초과하는지 판단한다(S230).
상기 엔진 회전수 변화량 판단단계(S230)에서 엔진 회전수 기준 변화량을 초과하는 경우에는 엔진 회전수 에러 지수를 증가시킨다(S235).
엔진 회전수 에러 지수를 증가시킨 후에는, 상기 AFS에러 지수가 AFS에러 기준 지수를 초과하고, 엔진 회전수 에러 지수가 엔진 회전수 에러 기준 지수를 초과하는지 판단한다(S245).
상기 엔진 회전수 에러 지수 판단단계(S245)에서 초과하지 않는 것으로 판단된 경우에는 정상으로 판정한다(S275).
상기 엔진 회전수 에러 지수 판단단계(S245)에서 초과하는 것으로 판단된 경우에는 모터 에러 지수를 증가시킨다(S255).
상기 모터 에러 지수를 증가시킨 후에는 상기 모터 에러 지수가 모터 에러 기준 지수를 초과하는지 판단한다(S260).
상기 모터 에러 지수 판단단계(S260)에서 초과하지 않는 것으로 판단된 경우에는 정상으로 판정한다(S275).
상기 모터 에러 지수 판단단계(S260)에서 초과하는 것으로 판단된 경우에는 드로틀 모터 회로의 오류로 판정한다(S270).
상기와 같은 단계를 통하여 드로틀 모터 회로의 오류를 판정함으로써, APS 출력의 변화가 크지 않은 상태(즉, 액셀 페달을 움직이지 않은 상태)에서 TPS 출력전압이 큰 폭으로 변한 경우에 AFS를 통하여 검출한 실제 공기량의 변화가 크고 엔진 회전수의 변화가 큰 경우에는 드로틀 모터 회로의 오류로 판정할 수 있는 것이다.
상기 엔진 회전수 변화량 판단단계(S230)에서 엔진 회전수 기준 변화량을 초과하지 않는 경우에는 TPS 에러 지수를 증가시킨다(S240).
TPS에러 지수를 증가시킨 후에는 상기 TPS에러 지수가 TPS에러 기준 지수를 초과하는지 판단한다(S250).
상기 TPS에러 지수 판단단계(S250)에서 초과하지 않는 경우에는 정상으로 판정한다(S275).
상기 TPS에러 지수 판단단계(S250)에서 초과하는 경우에는 TPS회로의 오류인 것으로 판정한다(S275).
상기와 같은 단계를 통하여, APS 출력의 변화가 크지 않은 상태(즉, 액셀 페달을 움직이지 않은 상태)에서 TPS 출력전압이 큰 폭으로 변한 경우에 AFS를 통하여 검출한 실제 공기량의 변화가 크지 않고 엔진 회전수의 변화가 크지 않은 경우에는 TPS회로의 오류로 판정할 수 있는 것이다.
이상으로 본 발명의 전자 드로틀 제어 시스템의 오류 판정방법에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, TPS 출력전압의 변화가 있는 경우 APS, AFS, 엔진 회전수의 변화와 비교함으로써, TPS회로 오류 및 드로틀 모터 회로 오류를 구분하여 오류가 있는 회로를 선택하여 검출할 수 있는 장점이 있으며, 이를 통하여 불필요한 정비를 막을 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기와 같이 검출되는 오류를 페일 세이프 로직(fail-safe logic)으로 대비할 수 있도록 함으로써 엔진의 동작 상태를 안정되게 할 수 있게 하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 드로틀 밸브의 개도량을 측정하는 TPS, 액셀 페달의 위치를 검출하는 APS, 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서, 엔진으로 공급되는 공기량을 검출하는 AFS, 상기 각 센서들로부터 검출신호를 입력받아 오류를 판정하는 ECU를 포함하는 전자 드로틀 제어 시스템의 오류 판정방법에 있어서,
    (1) TPS 출력전압의 변화량이 TPS기준 변화량을 초과하고, TPS목표 전압과 TPS 출력전압의 편차가 TPS기준 편차를 초과하는지 판단하는 단계;
    (2) 상기(1)단계에서 TPS기준 변화량을 초과하고, TPS기준 편차를 초과하는 경우에, APS 출력의 변화량이 APS기준 변화량을 초과하는지 판단하는 단계;
    (3) 상기(2)단계에서 APS기준 변화량을 초과하지 않는 경우에, 제1설정시간을 경과한 후에 AFS 출력의 변화량이 AFS기준 변화량을 초과하는지 판단하는 단계;
    (4) 상기(3)단계에서 AFS기준 변화량을 초과하는 경우에 AFS에러 지수를 증가시키는 단계;
    (5) 상기 (3)단계에서 AFS기준 변화량을 초과하지 않는 경우, 또는 상기(4)단계에서 AFS에러 지수를 증가시킨 후에, 설정시간을 경과한 후에 엔진 회전수 변화량이 엔진 회전수 기준 변화량을 초과하는지 판단하는 단계;
    (6) 상기(5)단계에서 엔진 회전수 기준 변화량을 초과하는 경우에, 엔진 회전수 에러 지수를 증가시키는 단계;
    (7) 상기 AFS에러 지수가 AFS에러 기준 지수를 초과하고, 엔진 회전수 에러지수가 엔진 회전수 에러 기준 지수를 초과하는지 판단하는 단계;
    (8) 상기(7)단계에서 AFS에러 기준 지수를 초과하고, 엔진 회전수 에러 기준 지수를 초과하는 경우에 모터 에러 지수를 증가시키는 단계;
    (9) 상기 모터 에러 지수가 모터 에러 기준 지수를 초과하는지 판단하는 단계;
    (10) 상기(9)단계에서 모터 에러 지수를 초과하는 경우에 드로틀 모터 회로의 오류인 것으로 판단하는 단계;
    를 포함하는 전자 드로틀 제어 시스템의 오류 판정방법.
  2. 제1항에서,
    (11) 상기(5)단계에서, 엔진 회전수 기준 변화량을 초과하지 않는 경우에, TPS에러 지수를 증가시키는 단계;
    (12) TPS에러 지수가 TPS에러 기준 지수를 초과하는지 판단하는 단계;
    (13) 상기(12)단계에서 TPS에러 기준 지수를 초과하는 경우에 TPS 회로의 오류인 것으로 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 드로틀 제어 시스템의 오류 판정방법.
  3. 제1항에서,
    (14) 상기(1)단계에서 TPS기준 변화량을 초과하지 않거나, TPS기준 편차를초과하지 않는 경우, 또는, 상기(2)단계에서 APS기준 변화량을 초과하는 경우, 또는, 상기(9)단계에서 모터 에러 기준 지수를 초과하지 않는 경우에 정상 상태인 것으로 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 드로틀 제어 시스템의 오류 판정방법.
  4. 제2항에서,
    (15) 상기(1)단계에서 TPS기준 변화량을 초과하지 않거나, TPS기준 편차를 초과하지 않는 경우, 또는, 상기(2)단계에서 APS기준 변화량을 초과하는 경우, 또는, 상기(9)단계에서 모터 에러 기준 지수를 초과하지 않는 경우, 또는, 상기(12)단계에서 TPS에러 기준 지수를 초과하지 않는 경우에 정상 상태인 것으로 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 드로틀 제어 시스템의 오류 판정방법.
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