KR20060036272A - 피크 앤드 홀드 엑츄에이터의 전압 변동에 대한 러싱 구간제어장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서, 피크 앤드 홀드 엑츄에이터의 전압 변동에 대한 러싱 구간 제어장치를 개시한다.
본 발명에 따르면, 엑츄에이터로 공급되는 구동전압을 검출하기 위한 전압 검출부; 전압 검출부에서 검출된 전압의 크기에 반비례하도록 러싱(Rushing) 구간에서의 턴온 시간을 산출하기 위한 턴온시간 연산부; 턴온시간 연산부의 턴온 시간에 근거하여 러싱(Rushing) 구간에서의 제어를 위한 러싱 제어신호를 생성하고, 기 설정된 제어 주파수 및 목표치 전류량에 따라 상기 엑츄에이터의 피크 홀딩 구간 및 노멀 홀딩 구간별 구동을 제어하기 위한 제어부; 제어부의 러싱 제어신호에 대응하는 펄스신호를 엑츄에이터의 러싱(Rushing) 구간 동안 제공하고, 제어 주파수에 대응하여 피크 홀딩(Peak Holding) 구간과 노멀 홀딩(Normal Holding) 구간별 동작을 수행하기 위한 출력 드라이버; 및 펄스신호에 대한 주파수 발진을 수행하기 위한 주파수 공급부로 이루어진다. 따라서, 엑츄에이터로 공급되는 구동전압의 변동에 관계 없이 러싱 구간동안 정형화된 전류를 엑츄에이터로 제공할 수 있음에 따라, 시스템의 정격 구동이 가능하고, 시스템의 재현성을 개선할 수 있다.
차량, 피크, 홀드, 주파수, 엑츄에이터, 펄스, 러싱, Rushing
Description
도 1은 종래 엑츄에이터 구동 패턴을 설명하기 위한 제어 그래프이다.
도 2는 본 발명의 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 엑츄에이터 구동 패턴을 설명하기 위한 제어 그래프이다.
<주요 도면에 대한 부호의 설명>
201 : 턴온시간 연산부 203 : 제어부
205 : 출력 드라이버 207 : 엑츄에이터
209 : 전압 검출부 215 : 주파수 공급부
본 발명은 피크 앤드 홀드 엑츄에이터를 위한 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피크홀딩(Peak Holding) 전(前) 러싱(Rushing) 구간에서 쵸핑(Chopping)을 수행하도록 하여, 엑츄에이터(Actuator)의 공급전압 변동에 따른 응답 특성의 변화를 억제할 수 있는 피크 앤드 홀드 엑츄에이터의 전압 변동에 대한 러싱 구간 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 제어용 엑츄에이터는 마이크로 컨트롤러로부터 제어되며, 마이크로 컨트롤러는 프로그램에 의거 상기 엑츄에이터로 피크 시그널 및 홀드 시그널을 공급하므로서 엑츄에이터의 동작을 제어하는 것이다. 이와 같은 제어방식에 따르면, 엑츄에이터를 구동하기 위한 마이크로 컨트롤러에 의해 피크 시그널 및 홀드 시그널만을 생성하고 보조 제어부에 의거 피크 타임 및 홀드 타임 동안의 적절한 전류를 보장하기 위한 PWM 신호를 생성하도록 하고 있다.
상기 피크 시그널 및 홀드 시그널을 포함하는 엑츄에이터 구동은 피크 앤드 홀드 드라이버(Peak & Hold driver)에 의해 이루어지며, 이러한 드라이버로부터 구동되는 신호는 도 1에 도시된 바와 같이, 엑츄에이터로 초기 전압을 인가하여 급격한 전류 상승을 유도함으로서, 엑츄에이터의 응답성을 빠르게 하기 위한 러싱(Rushing) 구간과 이 때 발생된 피크 전류를 유지하기 위한 피크 홀딩(Peak Holding) 구간 및 이미 이동하여 고정된 엑츄에이터의 고정상태를 안정적으로 유지하기 위한 노멀 홀딩(Normal Holding) 구간으로 이루어진다.
상기 러싱(Rushing) 구간에서는 상기 엑츄에이터에 공급되는 구동 전류를 최대한 빨리 상승시키기 위해, 해당 드라이버를 100% 턴온한다. 그리고, 상기 피크 홀딩(Peak Holding) 구간에서는 도달한 피크 전류값을 유지하기 위해 적절한 듀티로 턴온(PWM 구동)하고, 또한 노말 홀딩 구간에서도 피크 홀딩 구간과 같은 개념으로 PWM 구동을 수행한다. 이 때, 상기 피크 홀딩 전류값과 노말 홀딩 전류값은 서로 다른 값이며, 이는 엑츄에이터의 구동전압 및 구동전류가 기 설정된 제원에 따 라 이루어지도록 하기 위한 것으로, 상기 엑츄에이터의 특성에 따라 설정된다.
그러나, 상기 엑츄에이터로 공급되는 전압이 기 설정된 전압 보다 높을 경우, 상기 피크 앤드 홀드 드라이버는 기 설정된 포멧에 따라 러싱 구간 및 피크 홀딩 구간을 수행하는데, 도시된 바와 같이 기준치 이상의 전압에 의해 피크점까지의 전류 도달시간이 빠르게 되어, 도시된 'D' 구간만큼 피크 홀딩 구간이 늘어나게 된다.
더구나, D 구간 만큼 빠른 시점에 엑츄에이터에 피크 전류가 공급됨으로, 엑츄에이터의 응답이 빨라지게 되며, 이는 동일한 피크/홀드 제어신호에 대해 전압 변동에 따라 엑츄에이터의 응압이 달라지는 원인이 된다. 따라서, 엑츄에이터로 공급되는 전류가 정형화되지 못하여 시스템의 재현성이 저하되는 문제점이 발생된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 엑츄에이터의 공급 전압에 비례한 듀티비를 갖는 펄스신호를 러싱 구간동안에 제공함으로서, 엑츄에이터로 공급되는 전압의 변동에 관계 없이, 적정 수준 또는 기 설정된 수준의 전류가 일정한 시점에서 엑츄에이터로 제공될 수 있도록 하는 피크 앤드 홀드 엑츄에이터의 전압 변동에 대한 러싱 구간 제어장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 피크 앤드 홀드 엑츄에이터의 전압 변동에 대한 러싱 구간 제어장치는, 엑츄에이터를 정격 구동시키기 위한 엑츄에이터 구동장치에 있어서, 상기 엑츄에이터로 공급되는 구동전압을 검출하기 위한 전압 검출부; 상기 전압 검출부에서 검출된 전압의 크기에 반비례하도록 러싱(Rushing) 구간에서의 턴온 시간을 산출하기 위한 턴온시간 연산부; 상기 턴온시간 연산부의 턴온 시간에 근거하여 상기 러싱(Rushing) 구간에서의 제어를 위한 러싱 제어신호를 생성하고, 기 설정된 제어 주파수 및 목표 전류에 따라 상기 엑츄에이터의 피크 홀딩 구간 및 노멀 홀딩 구간별 구동을 제어하기 위한 제어부; 상기 제어부의 러싱 제어신호에 대응하는 펄스신호를 인젝터의 러싱(Rushing) 구간 동안 제공하고, 상기 제어 주파수에 대응하여 상기 피크 홀딩(Peak Holding) 구간과 노멀 홀딩(Normal Holding) 구간별 동작을 수행하기 위한 출력 드라이버; 및 상기 펄스신호에 대한 주파수 발진을 수행하기 위한 주파수 공급부로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 러싱 제어신호는 상기 턴온 시간에 따른 상기 펄스신호의 듀티비이거나, 상기 턴온 시간에 따른 상기 펄스 신호의 주파수 제어신호인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 러싱 제어신호는 상기 턴온 시간에 따른 상기 펄스 신호의 주파수 제어신호이고, 상기 주파수 공급부는 상기 주파수 제어신호에 근접되는 주파수 대역의 신호를 공급하기 위한 적어도 둘 이상의 주파수 발생부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 주파수 제어신호에 응답하여 상기 어느 하나의 주파수 발생부를 선택하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명에 따른 엑츄에이터의 러싱(Rushing) 구간 제어를 위한 구성도이다. 도 3은 본 발명에 따른 제어원리를 설명하기 위한 파형도이다.
도시된 바와 같이, 엑츄에이터(207)로 공급되는 구동전압을 검출하기 위한 전압 검출부(209)와, 상기 전압 검출부(209)에서 검출된 전압의 크기에 반비례하도록 러싱(Rushing) 구간에서의 구동 시간을 산출하기 위한 턴온시간 연산부(201), 상기 턴온시간 연산부(201)의 산출 시간에 근거하여 러싱(Rushing) 구간에서의 구동주파수를 선택하고, 기 설정된 제어 주파수에 기초하여 상기 엑츄에이터(207)의 피크 홀딩 구간 및 노멀 홀딩 구간별 구동을 제어하기 위한 제어부(203), 상기 제어부(203)의 출력 주파수에 응답하여 인젝터의 러싱(Rushing) 구간을 포함하여 상기 피크 홀딩(Peak Holding) 구간과 노멀 홀딩(Normal Holding) 구간별 동작을 수행하기 위한 출력 드라이버(205)로 구성된다.
여기서, 상기 제어부(203)로 구동 주파수를 공급하기 위한 주파수 공급부(215)가 접속된다. 그리고, 상기 턴온시간 연산부(201)는 러싱(Rushing) 구간에서의 구동 시간을 산출함에 있어, 구동 펄스신호의 듀티비를 산출하거나 구동 펄스신호에 대응하는 주파수를 산출할 수 있다. 이 때, 상기 제어부(203)는 상기 구동 펄스신호에 대한 듀티비에 따라 상기 주파수 공급부(215)에서 출력되는 주파수의 듀티를 제어할 수 있으며, 또는 상기 주파수 공급부(215)에서 펄스 신호의 주파수를 설정 제어할 수 있을 것이다.
따라서, 상기 주파수 공급부(215)는 회로의 설계 편의에 따라 특정 대역의 주파수별로 발진할 수 있도록 하거나, 기 설정된 특정 대역의 주파수를 선택적으로 발진할 수 있도록 저주파 발생부(211) 및 고주파 발생부(213)로 구성될 수 있다.
이하, 본 발명의 동작을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 상기 엑츄에이터(207)는 소정치의 공급전압을 인가받고, 출력 드라이버(205)에 의한 스위칭 신호에 응답하여 상기 러싱(Rushing) 구간, 피크 홀딩(Peak Holding) 및 노멀 홀딩(Normal Holding) 구간별 동작을 수행한다.
상기 전압 검출부(209)는 엑츄에이터(207)로 공급되는 구동전압과 병렬로 접속되어, 상기 엑츄에이터(207)의 구동전압을 검출한다. 이는 기 설정된 기준치 전압과 비교하여 전압차를 인지하기 위한 것으로, 전압차 크기에 따른 전기적 신호를 발생시킨다. 상기 전기적 신호는 디지트화된 데이터일 수 있으며, 상기 엑츄에이터(207)로 공급되는 전압을 소정치로 감압 처리한 전기적 신호일 수 있다.
상기 턴온시간 연산부(201)는 상기 전압 검출부(209)로부터 제공되는 전기적 신호에 응답하여 러싱(Rushing) 구간에서의 동작펄스 신호를 생성하기 위한 시간정보를 출력한다. 상기 시간정보는 상기 기준전압에 대하여 현재 입력되는 엑츄에이터(207)의 구동전압의 크기에 반비례하여 펄스 신호에 대한 듀티비를 낮추기 위한 시간 제어에 사용될 수 있으며, 또는 상기 구동전압의 크기에 반비례하여 펄스 신호에 대한 주파수를 낮추기 위한 주파수 설정정보로 사용될 수 있을 것이다.
예컨대, 기준전압에 대한 구동전압이 클 경우, 상기 턴온시간 연산부(201)에 서 제공되는 시간정보는 듀티비를 낮추기 위해 설정되며, 상기 듀티비를 갖는 펄스 신호에 의해 상기 엑츄에이터(207)로 공급되는 전압(또는, 전류량)을 제한함으로서, 러싱(Rushing) 구간내에서의 공급전류 상승폭을 줄인다. 이는 상기 러싱(Rushing) 구간내로 공급되는 일정 주파수 대역의 펄스 신호의 온오프 절환 주기를 제어하여 엑츄에이터(207)로 공급되는 전류량을 제어하는 것으로, 상기 펄스 신호의 온상태에서 구동전압의 전압을 인가하고, 상기 펄스 신호의 오프 상태에서 상기 구동전압을 차단하여 전류 상승을 억제한다.
따라서, 상기 펄스 신호의 오프 상태를 유지하는 시간이 클 경우 즉, 듀티가 작을 경우, 엑츄에이터(207)로 공급되는 구동전류의 상승 억제율이 높아 도 3에서와 같이 구동전류의 상승 폭이 저하된다.
한편, 본 발명에서 상기 러싱(Rushing) 구간동안 공급되는 펄스신호를 기 설정된 특정 대역의 주파수로 제어할 수 있는데, 상기 제어부(203)는 턴온시간 연산부(201)로부터 제공되는 시간 정보에 기초하여 출력 주파수를 산출하고, 해당 주파수에 근접되는 주파수 발생부를 인에이블 시킨다. 이는 상기 주파수 공급부(215)로 다수의 주파수 발생부를 포함하며, 각 주파수 발생부는 서로 다른 주파수 대역을 갖는다. 상기 주파수 공급부(211)는 제어부(203)로부터 선별되는 선택신호에 응답하여 어느 하나의 주파수 발생부를 통해 해당 주파수 신호를 발생시킨다.
상기 제어부(203)는 상기 러싱(Rushing) 구간동안 주파수 공급부(215)의 출력 주파수에 따른 펄스신호를 생성하여 상기 출력 드라이버(205)로 제공한다. 상기 출력 드라이버(205)는 상기 출력 주파수에 대응하는 펄스신호를 엑츄레이터(207)로 공급한다.
따라서, 상기 제어부(203)는 상기 러싱(Rushing) 구간동안의 제어를 완료하고, 피크 홀딩(Peak Holding) 구간에서의 펄스신호를 생성한다. 상기 피크 홀딩(Peak Holding) 구간은 상기 러싱(Rushing) 구간에서 제공된 엑츄에이터(207)의 공급전류를 유지시킨다. 이후, 상기 제어부(203)는 노멀 홀딩(Normal Holding) 구간동안 상기 엑츄에이터(207)를 정상 구동시키기 위한 정격 전류로 전압강하를 유도하며, 소정 주파수의 펄스신호로서 상기 정격 전류를 유지시킨다.
이상에서 본 발명을 특정한 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정하지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
앞서 설명된 바와 같이, 본 발명에서는 엑츄에이터를 구동하기 위한 피크 앤 홀드(Peak & Hold) 방식의 제어에 있어서, 엑츄에이터로 공급되는 구동전압의 크기에 반비례하여 초기 러싱(Rushing) 구간동안 쵸핑(Chopping)을 수행함으로서, 엑츄에이터로 공급되는 구동전압의 변동에 관계 없이 적정 전류를 엑츄에이터로 제공할 수 있음에 따라, 시스템의 정격 구동이 가능하고 이로부터 시스템의 재현성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
Claims (5)
- 차량의 인젝션 엑츄에이터를 정격 구동시키기 위한 엑츄에이터 구동장치에 있어서,상기 엑츄에이터로 공급되는 구동전압을 검출하기 위한 전압 검출부;상기 전압 검출부에서 검출된 전압의 크기에 반비례하도록 러싱(Rushing) 구간에서의 턴온 시간을 산출하기 위한 턴온시간 연산부;상기 턴온시간 연산부의 턴온 시간에 근거하여 상기 러싱(Rushing) 구간에서의 제어를 위한 러싱 제어신호를 생성하고, 기 설정된 제어 주파수에 따라 상기 엑츄에이터의 피크 홀딩 구간 및 노멀 홀딩 구간별 구동을 제어하기 위한 제어부;상기 제어부의 러싱 제어신호에 대응하는 펄스신호를 인젝터의 러싱(Rushing) 구간 동안 제공하고, 상기 제어 주파수에 대응하여 상기 피크 홀딩(Peak Holding) 구간과 노멀 홀딩(Normal Holding) 구간별 동작을 수행하기 위한 출력 드라이버; 및상기 펄스신호에 대한 주파수 발진을 수행하기 위한 주파수 공급부로 이루어진 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 엑츄에이터의 전압 변동에 대한 러싱 구간 제어장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 러싱 제어신호는 상기 턴온 시간에 따른 상기 펄스신호의 듀티비인 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 엑츄에이터의 전압 변동에 대 한 러싱 구간 제어장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 러싱 제어신호는 상기 턴온 시간에 따른 상기 펄스 신호의 주파수 제어신호인 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 엑츄에이터의 전압 변동에 대한 러싱 구간 제어장치.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 러싱 제어신호는 상기 턴온 시간에 따른 상기 펄스 신호의 주파수 제어신호이고, 상기 주파수 공급부는 상기 주파수 제어신호에 근접되는 주파수 대역의 신호를 공급하기 위한 적어도 둘 이상의 주파수 발생부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 주파수 제어신호에 응답하여 상기 어느 하나의 주파수 발생부를 선택하는 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 엑츄에이터의 전압 변동에 대한 러싱 구간 제어장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 주파수 발생부는 저주파 발생부 및 고주파 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 피크 앤드 홀드 엑츄에이터의 전압 변동에 대한 러싱 구간 제어장치.
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