KR20080054300A - Ａｇｃｓ 액추에이터 위치 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 AGCS 액추에이터의 절대 위치를 측정하는 AGCS 액추에이터 위치 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 리니어 홀센서를 이용하여 액추에이터의 변위에 따른 자속을 측정하고, 리니어 홀센서를 통해 측정된 센싱값의 비선형 위치 오차를 보상한 후, 자속-액추에이터 위치 변환 상수와 곱하여 액추에이터의 절대 위치를 측정하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 위치 제어 기능 구현을 위한 센서 및 기구 구조에 따른 부품수를 감소시킬 수 있고, 이에 따른 원가절감 및 무게를 절감시킬 수 있다. 또한, 초기화 동작을 수행하지 않으므로 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
리니어 홀센서, AGCS 액추에이터, 절대위치

Description

ＡＧＣＳ 액추에이터 위치 측정 장치 및 방법{Apparatus for measuring location of active geometry controlled system actuator and method theereof}
도 1 은 종래의 AGCS 액추에이터 위치 측정 장치의 구성도.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 AGCS 액추에이터 위치 측정 구조의 구성도.
도 3 은 액추에이터 변위에 대한 측정 자속의 크기를 나타낸 그래프.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 보정값을 나타낸 그래프.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 AGCS 액추에이터 위치 측정 장치의 블럭 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 액추에이터
110: DC 모터
120: 검출 자석
130: 리드 스크류
200: 리니어 홀센서 보드
210: 리니어 홀센서
300: 위치검출부
310: 제한기
320: 저역통과필터
330: 마이컴
340: 비교기
350: OR 게이트
본 발명은 AGCS 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 더욱 상세하게는 AGCS 액추에이터의 절대 위치를 측정하는 AGCS 액추에이터 위치 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 현가장치(suspension system)는 차체의 중량을 지지함과 동시에 노면의 불규칙 등에 의한 바퀴의 상,하 진동을 완화 및 흡수하여 차체로의 진동 전달을 방지하여 승차감 및 주행안정성을 향상시키는 장치이다.
이러한, 현가장치 중 액티브 지오메트리 컨트롤드 서스펜션(Active Geometry Controlled Suspension; 이하 AGCS라 한다) 시스템은 차량 선회시 토우 아웃(toe out) 경향이 나타나 조정성이 떨어지는 문제점을 해결하기 위해 리어 컨트롤 아암 의 길이를 신축시켜 차량 선회시 후륜을 토우 인(toe in)으로 유도하여 차량의 롤(roll) 발생시 조종 안정성을 향상시키는 시스템이다.
도 1 은 종래의 AGCS 액추에이터 위치 측정 장치의 구성도이다.
종래의 AGCS 액추에이터 위치 측정 장치는 도 1 에 도시된 바와 같이, 액추에이터(Actuator)(10)와 리미트 센서 보드(20)를 구비하는데, 액추에이터(10)는 DC 모터(11)와 DC 모터(11)의 회전자(12)에 자기식 엔코더(13)가 장착되고, 엔코더 보드(14)에 풀 스트로크(Full stroke) 위치 감지용 홀스위치(15)와 기준 위치 감지용 홀스위치(16)가 설치된다.
또한, DC 모터(11) 회전자(12)의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 리드스크류(18)가 설치되고, 이 리드스크류(18)의 외측에는 기준 위치 및 풀 스트로크 위치를 검출하기 위한 검출자석(17)이 설치된다.
또한 상기한 홀스위치(15,16)를 구비하여 기준 위치 및 풀 스트로크 위치를 통해 액추에이터의 위치를 측정하도록 하는 리미트 센서 보드(20)를 구비한다.
이와 같이 구성되는 종래의 AGCS 시스템의 위치 측정 과정은 최초 ECU(Electronic control unit)(미도시)로부터 제어신호가 입력되면 이 제어신호에 응답하여 DC 모터(11)가 화살표 방향으로 회전한다.
이에 따라, 액추에이터(10)가 화살표 방향으로 직선운동을 하고, 이와 함께 엔코더 보드(14)에 장착된 홀스위치(15,16)가 기준 위치 및 풀 스트로크 위치를 검출한다.
특히, ECU는 최초 속도 40㎞가 초과하면 초기화를 실시하는데, 초기화 동작 기간에 DC 모터(11)를 회전시켜 기준위치에서 ECU로 입력되는 엔코더 신호의 초기값을 설정하고, 다시 반대로 회전시켜 풀 스트로크 위치가 입력될 경우 풀 스트로크 위치가 입력되면 엔코더 신호의 최종값을 설정한다.
이와 같은 초기화 동작 이후에는 엔코더 신호를 이용하여 액추에이터(10)의 위치를 1단계 내지 3단계로 제어하게 된다.
이러한 AGCS 액추에이터 위치 측정 장치는 액추에이터의 정확한 위치 검출 및 제어가 가능하다는 장점이 있으나, 실제 동작과는 관계없이 매 주행시마다 초기화 동작이 필요하므로 전력을 낭비하며 기구부의 마모를 초래하였다.
또한, 위치 제어 기능 구현을 위한 다수개의 센서 및 기구 구조를 이용함으로써 원가가 상승되고 시스템의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 리니어 홀센서를 이용하여 액추에이터의 절대 위치를 측정할 수 있도록 한 AGCS 액추에이터 위치 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 위치 제어 기능 구현을 위한 센서 및 기구 구조에 따른 부품수를 감소시키고 이에 따른 원가절감 및 무게를 절감시키며, 구동시 필요한 전력 소모를 감소시키는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 창안된 본 발명의 구성은 다음과 같다. 본 발명의 AGCS 액추에이터 위치 검출 장치는 액추에이터에 설치되는 검출자석, 상기 액추에이터의 변위에 따른 자속을 측정하는 리니어 홀센서, 및 상기 리니어 홀센서로부터 출력되는 센싱값을 통해 상기 액추에이터의 절대 위치를 측정하는 위치측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 위치검출부는 상기 센싱값의 노이즈를 제거하는 저역통과필터, 및 상기 센싱값의 비선형 오차를 보상한 후 자속-액추에이터 위치 변환 상수와 곱하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 마이컴은 상기 센싱값에 대한 보정값이 기 설정되어 상기 센싱값과 합산하여 보상하는 것을 특징으로 한다.
상기 위치측정부는 상기 액추에이터의 동작 범위 내에서 측정된 센싱값만을 출력하도록 하는 제한기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
위치측정부는 상기 센싱값이 상기 액추에이터의 동작범위에 따라 기 설정된 제한값보다 크거나 작은 지를 판단하는 비교기를 구비하여 상기 센싱값이 상기 제한값보다 크거나 작으면 상기 마이컴이 센서 이상(fail)을 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 AGCS 액추에이터 위치 측정 방법은 리니어 홀센서를 이용하여 액추에이터의 변위에 따른 자속을 측정하는 단계, 및 상기 리니어 홀센서를 통해 측정된 센싱값의 비선형 위치 오차를 보상한 후, 자속-액추에이터 위치 변환 상수와 곱하여 상기 액추에이터의 절대 위치를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 비선형 위치 오차는 기 설정된 상기 센싱값에 대한 보정값을 상기 센싱값과 합산하여 보상하는 것을 특징으로 한다.
상기 보정값은 상기 센싱값별로 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 센싱값을 상기 액추에이터의 동작범위에 따라 기 설정된 제한값과 비교하여 상기 센싱값이 상기 제한값보다 크거나 작으면 센싱 이상을 출력하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 AGCS 액추에이터 위치 측정 구조의 구성도이고, 도 3 은 액추에이터 변위에 대한 측정 자속의 크기를 나타낸 그래프이며, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 보정값을 나타낸 그래프이며, 도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 AGCS 액추에이터 위치 측정 장치의 블럭 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 AGCS 액추에이터 위치 측정 구조는 도 2 에 도시된 바와 같이, DC 모터(110)와 이 DC 모터(110)의 회전자(112), 검출자석(120), 및 리드 스크류(130)를 구비한다.
또한, 리니어 홀센서 보드(200)에 리니어 홀센서(210)가 설치되어 상기한 검출자석(120)과의 거리에 따라 자속을 측정하여 그 센싱값을 도 5 에 도시된 위치측정부(300)로 출력한다.
상기한 센싱값이 출력되는 과정은 상기한 DC 모터(110)가 ECU(미도시)의 제 어신호에 응답하여 구동하면, 회전자(112)가 화살표 방향으로 회전운동하고 이 때 리드 스크류(130)에 의해 액추에이터(100)가 화살표 방향으로 직선운동을 한다.
이에 따라, 액추에이터(100)의 변위가 증가 또는 감소하게 되는데, 이 때 액추에이터(100)의 이동에 의해 엑추에이터(100)에 장착된 검출자석(120)도 이동하게 되므로, 리니어 홀센서 보드(200)에 설치된 리니어 홀센서(210)와의 거리가 변하게 된다.
즉, 액추에이터의 변위가 변화함에 따라 검출자석(120)과 리니어 홀센서(210)의 거리가 변화하게 되어 자력의 세기가 달라지게 되므로, 리니어 홀센서(210)에 의해 측정되는 센싱값이 서로 달라지게 된다.
이 경우 검출자석(120)과 리니어 홀센서(210)와의 거리가 가까울수록 센싱값은 증가하고 거리가 멀수록 센싱값은 감소하게 된다. 즉, 액추에이터의 변위가 클수록 센싱값이 작아지게 된다.
하지만, 이 센싱값은 액추에이터의 변위와 일정하게 비례하지 않는데, 이는 리니어 홀센서(210)가 통상 자속의 세기가 증가할수록 센서출력이 선형적으로 증가하더라도 리니어 홀센서(210)와 검출자석(120)과의 기구적 구조로 인해 리니어 홀센서(210)에서 쇄교하는 자속의 세기가 액추에이터의 변위에 비례하지 않기 때문이다.
이러한 리니어 홀센서(210)에 의해 측정된 센싱값, 즉 측정 자속은 도 3 에 도시된 바와 같다.
즉, 액추에이터 변위가 증가하도록 측정자속이 일정하게 감소하지 않는다.
따라서, 리니어 홀센서(210)에 의해 측정된 센싱값에 대해 보정 테이블을 적용한다.
즉, 센싱값에 대한 보정 테이블은 도 4 에 도시된 바와 같이, 측정된 자속, 즉 센싱값에 대한 보정값은 가운데가 볼록하고 가장자리 부분이 작은 형태를 취하고 있어 센싱값과 보정값을 합산함으로써, 도 3 에 도시된 바와 같은 측정 자속을 보정할 수 있다. 이러한 보정 테이블은 당업자가 실험적으로 구할 수 있다.
이하 상기한 액추에이터의 변위에 따른 센싱값에 보정 테이블을 적용하여 액추에이터(100)의 절대위치를 측정하는 과정을 도 5 를 참조하여 설명한다.
도 5 는 액추에이터(100)의 절대위치를 측정하는 위치측정부(300)의 블럭 구성도로서, 위치측정부(300)는 제한기(310), 저역통과필터(320), 마이컴(330), 비교기(340), 및 OR 게이트(350)를 구비한다.
먼저, 제한기(310)는 실제 액추에이터(100)의 동작 범위내에서의 센싱값만을 받아들이기 위한 것으로서, 리니어 홀센서(210)에 센서 이상(fail)이 발생하거나 액추에이터 제어에 실패하여 동작범위 밖으로 액추에이터(100)가 벗어났을 경우 제한기(310)의 입력과 출력이 달라지게 된다.
이러한 달라진 입출력은 비교기(340)로 입력되는데, 비교기(340)는 제한기(310)의 출력값과 입력값, 즉 리니어 홀센서(210)로부터 출력된 센싱값을 비교하는 것으로서, 센싱값이 제한값보다 큰 경우 즉 0보다 큰 경우와 측정자속이 제한값보다 작을 경우에 대하여 비교를 한다.
여기서, 제한값은 액추에이터(100)의 동작 범위에 따라 설정된 값이다.
이러한 비교기(340)의 출력값은 OR 게이트(350)로 입력됨으로써, 측정자속이 제한값 보다 크거나, 측정자속이 제한값 보다 작으면 이상을 검출한다.
한편, 제한기(310)의 출력값은 저역통과필터(320)로 입력되는데, 저역통과필터(320)는 노이즈 신호를 필터링하는 것으로서, 본 실시예에서는 50㎐로 선정한다.
이와 같이, 저역통과필터(320)에 의해 필터링된 측정자속은 마이컴(330)에 입력되고, 마이컴(330)은 입력된 센싱값과 보정테이블의 보정값을 합산한 후 그 합산값에 자속-액추에이터 위치 변환 상수를 곱하여 액추에이터의 절대 위치를 산출한다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 리니어 홀센서를 이용하여 액추에이터의 절대 위치를 측정하여, 위치 제어 기능 구현을 위한 센서 및 기구 구조에 따른 부품수를 감소시킬 수 있고, 이에 따른 원가절감 및 무게를 절감시킬 수 있다.
또한, 초기화 동작을 수행하지 않으므로 전력 소모를 감소시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 액추에이터에 설치되는 검출자석;
    상기 액추에이터의 변위에 따른 자속을 측정하는 리니어 홀센서; 및
    상기 리니어 홀센서로부터 출력되는 센싱값을 통해 상기 액추에이터의 절대 위치를 측정하는 위치측정부를 포함하는 AGCS 액추에이터 위치 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 위치측정부는
    상기 센싱값의 노이즈를 제거하는 저역통과필터; 및
    상기 센싱값의 비선형 오차를 보상한 후 자속-액추에이터 위치 변환 상수와 곱하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 하는 AGCS 액추에이터 위치 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 마이컴은
    상기 센싱값에 대한 보정값이 기 설정되어 상기 센싱값과 합산하여 보상하는 것을 특징으로 하는 AGCS 액추에이터 위치 측정 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 위치측정부는
    상기 액추에이터의 동작 범위 내에서 측정된 센싱값만을 출력하도록 하는 제한기를 포함하는 것을 특징으로 하는 AGCS 액추에이터 위치 측정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 위치측정부는
    상기 센싱값이 상기 액추에이터의 동작범위에 따라 기 설정된 제한값보다 크거나 작은 지를 판단하는 비교기를 구비하여 상기 센싱값이 상기 제한값보다 크거나 작으면 센서 이상(fail)을 출력하는 것을 특징으로 하는 AGCS 액추에이터 위치 측정 장치.
  6. 리니어 홀센서를 이용하여 액추에이터의 변위에 따른 자속을 측정하는 단계; 및
    상기 리니어 홀센서를 통해 측정된 센싱값의 비선형 위치 오차를 보상한 후, 자속-액추에이터 위치 변환 상수와 곱하여 상기 액추에이터의 절대 위치를 측정하는 단계를 포함하는 AGCS 액추에이터 위치 측정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 비선형 위치 오차는 기 설정된 상기 센싱값에 대한 보정값을 상기 센싱값과 합산하여 보상하는 것을 특징으로 하는 AGCS 액추에이터 위치 측정 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 보정값은 상기 센싱값별로 설정되는 것을 특징으로 하는 AGCS 액추에이터 위치 측정 방법.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 센싱값을 상기 액추에이터의 동작범위에 따라 기 설 정된 제한값과 비교하여 상기 센싱값이 상기 제한값보다 크거나 작으면 센싱 이상을 출력하는 것을 특징으로 하는 AGCS 액추에이터 위치 측정 방법.
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