KR20080059103A - 전류 피드백의 자체보정을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

전류 피드백의 자체보정을 위한 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20080059103A
KR20080059103A KR1020070136111A KR20070136111A KR20080059103A KR 20080059103 A KR20080059103 A KR 20080059103A KR 1020070136111 A KR1020070136111 A KR 1020070136111A KR 20070136111 A KR20070136111 A KR 20070136111A KR 20080059103 A KR20080059103 A KR 20080059103A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
load
current
correction
high precision
soft
Prior art date
Application number
KR1020070136111A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101422285B1 (ko
Inventor
스캇 엠. 코스텔로
존 에이 재니츠
로버트 디. 밀스
아키오 후지마키
크리스티안 알 루드윅
앨런 엘 영피터
Original Assignee
켈시-헤이즈 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 켈시-헤이즈 컴파니 filed Critical 켈시-헤이즈 컴파니
Publication of KR20080059103A publication Critical patent/KR20080059103A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101422285B1 publication Critical patent/KR101422285B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/28—Provision in measuring instruments for reference values, e.g. standard voltage, standard waveform

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

부하를 횡단하여 선택적으로 연결된 정밀 레지스터에 의해 유도된 전류는 부하에 직렬로 연결된 전류 검출 장치에 의해 검출된 전류를 보정하는데 사용된다.
보정 장치, 부하, 레지스터, 임피던스, 필드 효과 트랜지스터

Description

전류 피드백의 자체보정을 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SELF CALIBRATION OF CURRENT FEEDBACK}
본 발명은 전류 피드백 신호 및 제어 시스템내의 일련의 명령 신호의 자체보정을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
자동차는 점점 복잡해지고 있으며, 특히 다양한 온보드 시스템을 위한 전자 제어기에 대해서는 더욱 그러하다. 이러한 많은 시스템을 위한 기계적 인터페이스로의 전기부는 밸브 전기자와 같은 기계적 장치를 변위시키는데 사용되는 코일을 포함하며, 상기 전기자의 변위는 밸브를 통과하는 전류의 함수가 된다. 여러가지 실시예는 안티로크 브레이크, 트랙션 제어 및 차량 안정성 제어 시스템의 차량 브레이크를 제어하는 솔레노이드 밸브와, 능동 현가시스템에서 토션 로드를 제어하는 솔레노이드 밸브와, 전자유압 조향 시스템에서 조향 도움을 제어하는 코일을 포함한다. 또한, 솔레노이드와 DC 모터와 자동차 서브시스템에서의 기타 다른 유도 부하를 구동하기 위해 다양한 전류가 사용되고 있다. 또한, 선형 솔레노이드의 위치와 DC 모터에서의 토오크는 정밀한 위치조정을 위한 정밀한 전류측정을 필요로 하는 전류 드라이브와 직접적으로 연관되어 있다.
도1에 도시된 전형적인 종래기술의 차량 제어시스템(10)은 부하(14)를 통과하는 전류 흐름을 제어하기 위해 스위치(12)를 사용한다. 도1에 도시된 바와 같이, 부하(14)는 스위치(12)의 제1측과 전원공급부(V+) 사이에 연결된다. 스위치(12)의 제2측은 스위치가 파손되었을 경우 전원공급부에 단락회로 방지를 제공하기 위하여 접지된다. 도1에 도시된 바와 같이, 제어기(16)는 스위치를 개폐하도록 작동되는 위치(12)에 연결된다. 제어기(16)는 전형적으로 작동 알고리즘을 저장하는 메모리가 구비된 마이크로프로세서를 포함한다. 또한, 상기 제어기(16)는 통상적으로 차량의 작동변수를 관찰하는 하나이상의 센서에 연결된다. 상기 마이크로프로세서는 작동 알고리즘에 따라 스위치(12)를 선택적으로 개폐하여 부하(14)를 작동 및 정지시키도록, 센서 신호에 응답한다.
상술한 바와 같이, 부하(14)는 도2에 도시된 바와 같은 코일(20) 이다. 또한, 스위치(12)는 코일(20)의 한쪽 단부에 연결된 드레인과 지면에 연결되는 소스를 갖는, 필드 효과 트랜지스터(field effect transistor; FET)(22) 등과 같은 반도체 장치이다. 또한, 코일(20)의 다른쪽 단부는 전원공급부(V+)에 연결된다. FET(22)의 게이트는 통상적으로 상술한 바와 같은 제어기(16)로서 작용하는 전자 제어유니트(ECU)(24)의 제어 포트에 연결된다. 전형적으로, ECU 제어 포트는 지면 포텐셜에서 "낮거나" 또는 5볼트 등과 같은 고정 전압에서 "높아질" 것이다. 제어 포트가 낮을 때, FET(22)는 비도전 상태이고, 코일(20)을 통한 전류 흐름을 차단하는 반면에; 제어 포트가 높을 때, FET는 도전 상태로서, 잠재적으로 높은 전류가 코일을 통해 흐르게 한다.
시스템의 폐쇄 루프 제어를 제공하기 위해서는 피드백이 요구된다. 도2에 도시된 부하(20)에 대하여, 코일을 통과하는 실제 전류의 피드백은 제어가 원하는 전류를 얻고 있는지를 확인할 것이 요구된다. 높은 전류 회로에서 전류 피드백을 제공하기 위한 장치는 전형적으로 전류 션트(shunt)로 불리우며; 금속 바아, 저항, 또는 반도체 장치를 포함하여 여러가지 형태로 올 수 있다. 저항성 션트는 도전성 부하(20)와 스위치(22)(도시않음) 사이에 연결된다. 전류는 전압을 전류로 변환하기 위하여, 션트를 횡단하는 편차 전압을 측정하고 오옴의 법칙을 인가하므로써 측정된다. 이것은 솔레노이드 코일 또는 DC 모터를 통과하는 전류를 측정하는 공통적인 방법이다. 이러한 장치의 이용에 따른 단점은 상기 장치가 고가이고, 넓은 공간을 요구하며, 전류 흐름에 의해 생성되는 열을 분산시키는 수단을 필요로 한다는 점이다.
최근, 전류 피드백 신호를 제공하는 내부 회로를 포함하는 저가의 집적형 FET 칩이 개발되었다. 이러한 특징부는 전형적으로 "진단 피드백", "전류 검출 출력", 또는 "거울 FET"로 언급된다. 이러한 집적형 FET는 하기의 설명에서 "피드백 FET"로 언급된다. 도2에 도시된 부품과 유사한 부품에 동일한 도면부호가 부여된 도3에는 피드백 FET(32)가 도시되어 있다. 도3에서, 피드백 FET(32)이 도전상태일 때, FET 에서 전류 피드백 터미널(34)에는 FET(32)의 소스와 드레인 사이를 흐르는 전류에 비례하는 전압이 발생된다. 전류 피드백 터미널(34)은 전류 피드백 라인(36)에 의해 ECT(24)에서 대응의 전류 피드백 포트(38)에 연결된다.
상술한 바와 같이, 피드백 FET는 회로를 위한 전류 피드백을 얻는 수단이 아 니지만, 그러나 이제 서술될 설명은 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서의 피드백 FET 장치를 사용할 것이다.
일부 어플리케이션에서 단일의 FET로부터의 파워에는 멀티플 부하가 공급되지만 각각의 제어 FET로 제어되며, 이러한 제어 FET중 하나는 각각의 부하와 연관되어 있다. 이것은 예를 들어 다수의 솔레노이드 코일이 안티로크 브레이크 시스템, 트랙션 제어 시스템 및/또는 차량 안정성 제어 시스템 등과 같은 차량 전자 브레이크 시스템에서 유압의 인가를 제어하는데 사용될 때 발생된다. 다른 어플리케이션은 엔진 제어시스템에서 멀티플 연료 분사기의 제어와, 능동 현가시스템 및 전기식 파워 조향 시스템에서의 솔레노이드 밸브의 제어를 포함한다.
전형적인 멀티플 부하 제어 어플리케이션이 도4에 도시되어 있으며, 이전의 도면에 도시된 부품들과 유사한 부품들은 동일한 도면부호가 부여되었다. 도4에 도시된 바와 같이, 코일로 도시된 바와 같은 다수의 부하(L1 내지 Ln)의 각각의 높은 단부는 피드백-FET(32)의 소스 터미널에 각각 연결된다. 피드백-FET 드레인 터미널은 전원공급부(V+)에 연결되지만, 피드백-FET 게이트는 ECU(24)에 연결된다. 피드백-FET(32)는 전류 피드백 라인(36)에 의해 ECU(24)의 대응의 전류 피드백 포트(38)에 연결되는 전류 피드백 터미널(34)을 갖는다. 도4에 도시된 바와 같이, 각각의 부하(L1 내지 Ln)의 낮은 단부는 관련의 제어부 또는 드라이버(FET, T1 내지 Tn)의 드레인 터미널에 연결된다. 제어 FET의 각각의 소스 터미널은 지면에 연결되는 반면, 드라이버 FET의 각각의 게이트는 ECU(24)에 연결된다.
도4에 도시된 제어 회로의 작동중, 피드백-FET(32)는 각각의 부하(L1 내지 Ln)에 파워를 제공하기 위하여 도전 상태로 배치된다. 각각의 부하는 대응의 드라이버 FET(T1 내지 Tn)을 도전 상태로 선택적으로 배치하므로써 개별적으로 작동된다. 간혹 한번에 오직 하나의 부하만 작동되기도 하며, 이 경우 피드백-FET(32)에 의해 검출된 전류는 부하 전류와 동일할 것이다. 따라서, 단일 피드백-FET(32)의 사용은 부품 비용을 최소화하면서 다수의 부하를 관찰할 수 있게 한다.
피드백-FET(32)의 사용은 ECT(24)에 유용한 피드백 정보를 제공할 수 있지만, 각각의 어플리케이션은 정보를 위해 높은 레벨의 정밀도를 필요로 한다. 불행하게도, 이러한 장치내의 빌트인 증폭기는 특정 어플리케이션에 대해 원하는 레벨의 정밀도를 제공하지 못한다. 따라서, 피드백-FET를 위한 자체보정 능력을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 전류 제어를 강화하기 위해 피드백을 사용하여 전류 피드백 신호의 자체보정을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 궁극적으로, 이것은 그다지 비싸지 않고 그다지 정밀하지 않은 고출력 장치를 사용할 수 있게 하지만, 저렴한 로우 전류 장치를 통해 정밀한 피드백을 유지할 수 있게 한다.
본 발명은 전류 검출장치에 직렬연결된 부하를 포함하는 자체보정 제어 회로를 제공한다. 상기 회로는 공지의 특징을 갖는 고정밀 부하 장치를 포함하며, 이러한 장치는 부하를 횡단하여 선택적으로 연결된다. 상기 회로는 전류 검출장치 및 고정밀 부하에 연결된 보정 장치를 부가로 포함한다. 상기 보정 장치는 부하에 연결된 전원공급부의 출력 전압을 관찰하고, 부하를 횡단하는 고정밀 부하 장치가 없어도 부하를 통해 제1부하 전류를 측정하도록 작동된다. 상기 보정 장치는 부하를 횡단하여 고정밀 부하 장치를 연결하고 상기 부하를 통해 흐르는 제2부하 전류를 측정하도록 작동된다. 또한, 상기 보정 장치는 제1 및 제2부하 전류의 함수로서 실제 부하 전류와, 고정밀 부하 장치의 공지의 특성과, 전원공급부 전압을 결정하도록 작동된다.
본 발명은 부하 전류를 보정하는 방법을 제공하며; 이러한 방법은 부하를 횡단하여 선택적으로 연결되는 고정밀 부하 장치를 제공하는 단계와, 부하를 횡단하여 연결된 고정밀 부하 장치없이 제1부하 전류를 측정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 부하를 횡단하여 고정밀 부하장치를 연결하고, 상기 고정밀 부하 장치를 흐르는 예측된 보정 전류를 고정밀 부하 장치의 공지의 특성 및 상기 부하에 전기적으로 연결된 전원공급부의 전압의 함수로 결정한다. 또한, 상기 방법은 부하를 횡단하여 연결된 고정밀 부하 장치로 제2부하 전류를 측정한다. 상기 방법은 실제 부하 전류를 제1 및 제2부하 전류와 예측된 보정 전류의 함수로 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 실제 부하 전류에 대한 제1부하 전류의 비율로 가정된 부하 임피던스를 측정하므로써, 진정한 부하 임피던스를 결정하는 단계를 제공한다. 또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 측정에 의해 발견된 바와 같이, 제어 시스템에서 적어도 하나의 제어 명령을 진정한 부하 임피던스의 함수로 결정하는 단계를 제공한다.
본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도5에는 본 발명에 따른 제어 회로의 개략적인 다이아그램이 도시되어 있다. 도4에 도시된 부품과 유사한, 도5에 도시된 부품은 동일한 도면부호를 갖는다. 따라서, 코일로 도시된 다수의 부하(L1 내지 Ln)는 양호한 실시예에서 도5에 도시된 바와 같이 피드백-FET의 소스 터미널인, 전류 검출장치(32)의 출력 터미널에 연결된다. 본 발명은 도면에 도시된 피드백 FET 이외의 기타 다른 다른 전류 검출장치에도 적용될 수 있음을 인식해야 한다. 피드백 FET(32)의 드레인 또는 전류 검출 장치의 출력 터미널은 전원공급부(V+)에 연결되며, FET 게이트는 ECU(24)에 연결된다. 피드백 FET 전류 피드백 터미널(34)은 라인(36)에 의해 ECU(24)에서 전류 피드백 포트(38)에 연결된다. 전류 검출장치에 대해, ECU 전류 피드백 포트(38)(도시않음)에는 유사한 출력 터미널이 연결된다. 각각의 부하(L1 내지 Ln)의 로우 단부는 관련의 드라이버 FET(T1 내지 Tn)의 드레인 터미널에 각각 연결된다. 각각의 드라이버 FET의 소스 터미널은 지면에 연결되지만, 각각의 드라이버 FET의 게이트는 ECU(24)에 연결된다. 따라서, ECU는 피드백 FET(32)를 갖는 부하에 파워를 공급하고, 또한 특정 부하와 연관된 드라이버 FET를 도전 상태로 절환하므로써 하나이상의 부하를 선택적으로 작동시키도록 구동될 수 있다. 본 발명은 ECU(24)에 연결되는 회로의 부품에 대해 서술하였지만, 회로의 제어는 전형적으로 ECU의 내부에 배치된 마이크로프로세서(도시않음)에 의해 제어되는 것을 인식해야 한다. 따라서, 다양한 전자 부품은 마이크로프로세서에 연결되고 상기 마이프로프로세서에 의해 직간접으로 작동된다. 상기 마이크로프로세서는 저장된 제어 알고리즘에 따라 작동된다.
본 발명은 부하(L1 내지 Ln)에 평행한 정밀 보정 레지스터(40)를 부가하는 단계를 포함한다. 도5에 도시된 바와 같이, 보정 레지스터(40)는 부하(L1 내지 Ln)쪽에 연결되는 제1단부와, 스위치에 연결되는 제2단부를 가지며; 양호한 실시예에서 상기 스위치는 도5에 도시된 바와 같이 보정 FET(42) 이다. 따라서, 보정 레지스터(40)의 제2단부는 보정 FET(42)의 드레인에 연결된다. 보정 FET(42)의 소스는 지면에 연결되는 반면에, FET 게이트(44)는 라인(46)에 의해 ECU(24)에서 보정 제어 포트(48)에 연결된다. ECU(24)에 있는 마이크로프로세서는 도전 상태와 비도전 상태 사이에서 보정 FET(42)를 절환하므로써 부하를 횡단하여 보정 레지스터(40)를 선택적으로 삽입 및 제거하도록 작동될 수 있다. 또한, 전원공급부(V+)는 전압 검출 라인(50)에 의해 ECU(24)에서 전압 검출 포트(52)에 연결된다.
도5에 도시된 회로의 작동이 서술될 것이다. 보정 FET(42)가 도전 모드로 절환되었을 때, 부하에 의해 인출되고 전류 검출 장치(32)에 의해 측정된 전류는 보정 레지스터(40)를 흐르는 보정 전류(IR)에 단독으로 기여된 측정가능한 양만큼 증가될 것이다. 보정 레지스터(40)를 횡단하는 전압이 전압 검출 포트(52)에서 검출된 바와 같은 전원공급부(V+)의 전압과 거의 동일하고 또한 정밀 레지스터(40)의 저항값(R)이 공지되어 있기 때문에, 정밀 레지스터(40)에 의해 유도된 보정 전류(IR)는 ECU(24)에 의해 다음과 같이 결정될 수 있다.
IR = V/R (1)
본 발명은 부하 전류(IL)의 실제값을 결정하기 위해 피드백 FET(32)에 의해 검출된 또는 측정된 바와 같이 전원공급부(V+)에 의해 공급된 소스 전류(IS)를 측정하기 위해 보정 전류(IR)가 이용된다는 것을 이용한다. 부하가 전원공급부에 직렬로 연결되기 때문에, 검출된 소스 전류는 검출된 부하 전류이며, 따라서 전류 검출 장치를 통해 부하로 흐르는 전류는 하기 설명에 있어서 이러한 용어로 언급된다는 것을 인식해야 한다. 이와 마찬가지로, 특정 전류 검출장치에 따라 전류가 검출되 거나 측정되며, 부하를 흐르는 전류를 결정하는 처리단계는 하기의 설명에 있어서 검출되거나 또는 측정된 용어로 서술된다.
본 발명은 측정 보정 상수(k)에 의해 부하를 횡단하여 연결된 보정 레지스터(40)를 갖거나 갖지 않더라도, 보정 전류(IR)가 피드백 FET(32)에 의해 검출된 또는 측정된 소스 사이의 편차와 연관있다는 것을 이용한다. 상기 측정 보정 상수(k)는 하기의 식에 따라 검출된 소스 전류와 연관되어 있다.
IR = k(ISON - ISOFT)
상기 ISOFT 는 보정 FET(42)가 비도전 상태일 때 피드백 FET(32)에 의해 검출된 제1전류이고, ISON 은 보정 FET(42)가 도전 상태일 때 피드백 FET(32)에 의해 검출된 제2전류이다.
상기 식은 측정 보정 상수(k)에 대해 풀면 다음과 같다.
k = IR /(ISON - ISOFT ) (2)
실제 부하 전류(IL)는 하기의 식에 나타나는 바와 같이 보정 FET(42)가 동일한 측정 상수(k)에 의해 비도전 상태에 있을 때 피드백 FET(32)에 의해 전류(ISOFT)와 연관되어 있다.
IL = k*ISOFT (3)
상기 식은 실제 부하 전류(IL)의 값을 연산하기 위해 직접 사용된다. 그러 나, 상기 식(1)에 나타난 바와 같이 검출된 제2 및 제1전류의 편차에 대한 비율(ISON - ISOFT)에 의해 결정되는 바와 같이, 측정 요소를 상기 식(3)에 대체함에 따라, 측정된 전류의 함수로 실제 부하 전류(IL)를 연산하기 위한 또 다른 제2식은 다음과 같다.
IL = [IR /(ISON - ISOFT)] * ISOFT (4)
상기 IR 은 식(1)에 나타난 바와 같이 정밀 레지스터(40)의 공지의 저항값 및 측정된 전원공급 전압(V)에 의해 결정되며, ISON 및 ISOFT 는 보정 FET(42)가 도전 상태 및 비도전 상태로 있을 때 피드백 FET(32)에 의해 검출된 소스 전류 이다.
본 발명은 식(3) 또는 식(4)이 실제 부하 전류(IL)의 값을 연산하기 위해 사용된다는 것을 이용하고 있다.
또한, 본 발명은 전류 제어 출력 신호의 보정을 제공하기 위해 상기 실제 부하 전류를 사용하는 것을 이용하고 있다. 전류 제어는 레지스터가 제어 회로를 흐르는 전류의 일부에 대해 정밀한 값을 제공하며 또한 온도, 에이징, 부품 교체 또는 기타 다른 요소로 인해 부하 회로에서의 변화에 대한 제어 동작을 조정하기 위해 정밀한 전류가 사용된다는 지식에 기초하고 있다. 따라서, 본 발명은 제어 출력 신호를 결정하는데 사용된 진정한 부하 임피던스(ZL)가 하기의 관련식에 따라 정밀한 보정된 실제 부하 전류(IL) 및 이미 검출된 부하 전류(ISOFT)의 측정에 의해, 이전에 가정한 부하 임피던스(ZLPREV)와 연관되었다는 것을 이용한다.
ZLPREV * ISOFT = ZL * IL
이러한 식은 다음과 같이 변형된다.
ZL = ZLPREV(ISOFT/IL) (5)
상기 ISOFT 는 보정 FET(42)가 비도전 상태일 때 피드백 FET(32)에 의해 검출된 본래 전류이고, IL 은 피드백 전류 보정후 연산된 실제 부하 전류이다.
상기 식(5)은 정밀한 부하 임피던스(ZL)의 값을 직접 연산하기 위해 사용된다. 최종적인 정밀한 부하 임피던스값은 제어 시스템 또는 기타 다른 제어 시스템 명령 및/또는 이득의 전류 제어 출력 신호를 업데이트하는데 사용된다. 본 발명은 이미 가정한 부하 임피던스(ZLPREV)가 부품 또는 측정값으로부터 연산되는 것을 이용한다.
도5에 도시된 회로의 동작은 도6에 도시된 흐름도로 요약된다. 이러한 흐름도는 블럭(60)으로 진행되며, 상기 블럭(60)에서는 보정 FET(42)가 비도전 상태인 것으로 가정된다. 그후, 알고리즘은 블럭(61)으로 진행되어, 각각의 부하 임피던스(Z1 내지 Zn)에 대한 초기 작동값이 가정된다. 상기 알고리즘은 블럭(62)으로 진행하여, 하나이상의 드라이버 FET(T1 내지 Tn)가 작동되며, 초기 작동은 각각의 부하를 위한 블럭(61)으로부터의 가정 임피던스(Z1 내지 Zn)에 기초한다. 알고리 즘은 블럭(64)으로 진행되어, 제1소스 전류(ISOFT)가 피드백 FET(34) 및 ECU(24)에 제공된 값에 의해 검출된다. 그후, 알고리즘은 블럭(66)으로 진행되어, 보정 레지스터(40)는 보정 FET(42)를 도전 상태로 배치하므로써 부하를 횡단하여 연결된다. 알고리즘은 블럭(68)으로 진행되어, 소스 전압(V)은 ECU(24)에 의해 판독되고, 제2소스 전류(ISON)는 ECU(24)에 제공된 값을 갖는 피드백 FET(34)에 의해 검출된다. 알고리즘은 블럭(70)으로 진행되어, 보정 레지스터(40)는 보정 FET(42)를 비도전 상태로 복귀시키므로써 부하로부터 제거된다. 선택적 블럭(71)은 도6에 도시되어 있으며, 소스 전류는 보정 레지스터(40)의 제거후 다시 검출되거나 측정되며, 블럭(64)에서 측정한 제1소스 전류(ISOFT)와 비교된다. 만일 검출된 전류 사이의 편차가 임계값을 초과한다면, 기능부전이 발생되고 이 경우 알고리즘이 종료되고 에러 플래그가 설정된다. 그후, 알고리즘은 블럭(72)으로 진행되어, 보정 전류(IR)는 검출된 소스 전압 및 보정 레지스터(40)의 공지의 저항값으로부터 ECU(24)에 의해 연산된다. 그후, 알고리즘은 블럭(74)으로 진행되어, ECU(24)는 상기 식에 나타난 바와 같이, 연산된 보정 전류 및 검출된 제1 및 제2소스 전류로부터 보정 상수(k)를 연산한다. 알고리즘은 블럭(76)으로 진행되어, 실제 부하 전류(IL)는 상술한 식(1)으로 나타난 바와 같이 보정 상수와 검출된 제1소스 전류(ISOFT)를 곱하여 ECU(24)에 의해 연산된다. 그후, 알고리즘은 블럭(78)으로 진행되어, 실제 부하 임피던스(ZL)는 식(3)에 나타난 바와 같이 가정된 소스 전류(ISOFT)와 실제 부하 전 류(IL)의 비율과 이미 가정한 부하 임피던스를 곱하여 ECU(24)에 의해 연산된다. ECU(24)는 드라이버 FET(T1 내지 Tn)에 새로운 제어 출력을 연산하기 위해, 블럭(80)에서 이러한 새로운 임피던스 값을 사용한다. 마지막으로, 알고리즘은 블럭(82)에서 종료된다.
본 발명은 알고리즘(도시않음)의 또 다른 실시예를 이용하며, 도6에서 블럭(74, 76)은 또 다른 식(2)으로 도시된 바와 같이 하나의 블럭으로 대체되며, 이러한 블럭에서 실제 부하 전류(IL)는 식(2)로 나타난 바와 같이 보정 전류(IR)와 검출된 제1 및 제2소스 전류(ISOFT)의 함수로서 연산된다.
따라서, 본발명의 회로는 도7에 도시된 응답 곡선으로 도시된 바와 같이, 피드백 전압이 소스 전류에 대해 매우 평탄한 영역에서 피드백 FET이 작동될 때, 또는 고정밀도가 필요할 때, 피드백 FET에 의해 검출된 전류값의 보정을 위해 제공된다. 도7에서, 피드백 FET(32)에 의해 ECU 전류 피드백 포트(38)에 공급된 전압(VFI)은 소스 전류(IS)의 함수로서 도시되었다. 도7에서, △IS 로 명명된 곡선 영역은 매우 평탄하다. 따라서, 영역(△IS)내에서 소스 전류의 커다란 변화로 인해, VFI 의 값에는 작은 변화가 유발되어, 잠재적으로 부정확한 전류 판독으로 나타날 수 있다. 그러나, 본 발명의 어플리케이션은 소스 전류가 영역(△IS)내에 있을 때, 전류 피드백의 정밀도를 강화시킨다. 궁극적으로, 이것은 로우 전류 장치를 통해 정밀 피드백을 유지할 동안 높은 전류 경로에서 그다지 비싸지 않지만 그다지 정밀 하지 않은 장치의 사용을 허용한다. 또한, 상술한 바와 같이, 본 발명의 회로는 외부 요소(온도, 에이징, 부품 대체 또는 기타 다른 요소)가 부하 특성의 변화를 유발할 때, 부하(들)의 가정된 임피던스 값(들)의 보정을 제공한다.
본 발명은 측정 상수(k)의 연산에 의해 소스 전류의 보정이 작동 사이클마다 실행되거나 또는 사이클중 주기적으로 실행되는 것을 이용한다. 자체 보정 회로의 추후 동작은 그 게이트에 펄스변조된 전압을 인가하므로써 제어 FET(T1 내지 Tn)가 주기적으로 on 및 off 로 절환되는 어플리케이션에서 유용하다. 본 발명은 보정 FET(42)의 절환 속도를 적절히 설계하므로써, 제어 FET중 하나가 도전 상태로 배치될 때마다 k의 값이 선택적으로 결정되는 것을 이용한다. 선택적으로, k의 값은 그다지 자주 결정되지 않으며, 값의 업데이트 사이에서 검출된 전류에 인가된다.
상술한 바와 같이, 만일 부하(L1 내지 Ln)중 하나가 한번 여자될 경우, 부하 전류(IL)는 코일 전류와 동일하다. 이와 마찬가지로, 만일 동일한 시간에 여러개의 부하가 여자된다면, 제1 및 제2소스 전류는 여자된 부하를 흐르는 전류의 총합과 동일하며, 상술한 관계가 실제로 존재한다.
본 발명은 도8에 도시된 바와 같이 단일 부하(20)를 갖는 회로에 인가되며, 상술한 도면에 도시된 부품과 유사한 부품은 동일한 도면부호를 갖는다. 도8에 도시된 바와 같이, 보정 레지스터(40)는 단일 드라이버 FET(60)에 의해 제어되는 부하(20)를 횡단하여 연결된다. 또한, 상술한 바와 같은 식은 단일 부하(20)를 통과하는 전류인 실제 부하 전류(IL)를 갖는 도8에 인가된다.
도9에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서, 상술의 도면에 도시된 부품과 유사한 부품에는 동일한 도면부호가 부여되었다. 도9에 도시된 바와 같이, 피드백 FET(32)는 지면에 직접 연결된 하부측을 갖는 단일 부하(20)를 위한 드라이버 FET 이다. 따라서, 도8에 도시된 부하 드라이버 FET(60)가 제거되었다. 도9에 도시된 바와 같은 접지된 부하 회로 형태가 허용가능한 경우, 자체 보정 특성을 유지하면서 제어 FET(60)의 제거에 의해 비용이 감소된다.
코일을 흐르는 측정 전류를 보정하는 양호한 실시예가 도시 및 설명되었지만, 본 발명은 기타 다른 부하를 흐르는 전류를 보정하는데 실용적이다. 또한, 부하 전류(ISOFT, ISON)를 검출하기 위해, 상술한 바와 같이 FET 이외의 반도체 부품이나 션트 등과 같은 기타 다른 전류 검출 장치가 사용될 수도 있지만, 본 발명은 이러한 장치에도 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 상술한 드라이버 FET(T1 내지 Tn) 대신에 트랜지스터 등과 같은 절환 장치, 반도체 장치 및 기계적 스위치를 포함하는 회로에서 실행된다.
본 발명자는 본 발명이 예를 들어 안티로크 브레이크 시스템, 트랙션 제어 시스템 및/또는 차량 안정성 제어 시스템 등과 같은 차량 전자 브레이크 시스템에서 유압의 인가 제어 등과 같은 다양한 어플리케이션에 사용될 수 있을 것으로 믿는다. 기타 다른 어플리케이션은 엔진 제어 시스템에서 다점 연료분사기의 제어와 능동 현가시스템 및 전기식 파워 스티어링 시스템에서의 솔레노이드 밸브의 제어를 포함한다. 본 발명은 모터 제어, 온도 감응성 부하, 및 기타 다른 형태의 부하의 제어 등과 같은 비차량용으로 사용될 수 있으며, 이 경우 도전성/임피던스는 정밀하게 예측되지 않으며 고정형 동작 및 가변형 동작을 위한 설정의 전류량을 필요로 한다.
본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.
도1은 전형적인 종래기술의 제어 회로의 개략적인 다이아그램.
도2는 전자 스위치로서 필드 효과 트랜지스터를 이용하는, 도1에 도시된 종래기술의 제어 회로의 실시예에 대한 개략적인 다이아그램.
도3은 전류 피드백을 갖는 강화된 필드 효과 트랜지스터를 전자 스위치로서 이용하는, 도1에 도시된 종래기술의 제어 회로의 다른 실시예에 대한 개략적인 다이아그램.
도4는 도3에 도시된 종래기술의 제어 회로의 또 다른 실시예에 대한 개략적인 다이아그램.
도5는 본 발명에 따른 제어 회로의 개략적인 다이아그램.
도6은 도5에 도시된 회로의 작동을 도시한 플로우챠트.
도7은 피드백-FET에 의해 발생된 전류 피드백 신호와 부하 전류 사이의 관계를 도시한 그래프.
도8은 도5에 도시된 회로의 다른 실시예에 대한 개략적인 다이아그램.
도9는 도5에 도시된 회로의 또 다른 실시예에 대한 개략적인 다이아그램.

Claims (20)

  1. 부하와, 상기 부하와 직렬로 연결된 전류 검출 장치와, 상기 전류 검출 장치에 연결된 보정 장치를 가지며, 상기 보정 장치는 부하에 전기적으로 연결된 전원공급부의 출력 전압을 관찰하고 상기 부하를 흐르는 제1부하 전류를 측정하도록 작동되는 자체보정 제어 회로에 있어서,
    공지의 특징을 갖는 고정밀 부하 장치가 상기 보정 장치에 연결되며; 상기 보정 장치는 부하를 횡단하여 고정밀 부하 장치를 선택적으로 연결하며; 상기 보정 장치는 고정밀 부하 장치가 부하를 횡단하여 연결되지 않을 때 상기 제1부하 전류를 측정하도록 작동되고, 상기 부하를 횡단하여 고정밀 부하 장치를 연결하도록 작동되고, 상기 부하를 흐르는 제2부하 전류를 측정하도록 작동되며; 상기 보정 장치는 제1 및 제2부하 전류와, 고정밀 부하 장치의 공지의 특성과, 전원공급부 전압의 함수로 실제 부하 전류를 결정하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 자체 보정 제어 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정밀 부하 장치는 정밀 레지스터를 포함하며; 상기 보정 장치는 정밀 레지스터의 저항값에 의해 전원공급부 전압을 분할하므로써, 보정 전류를 결정하도록 작동되며; 상기 보정 장치는 하기의 식에 의해 실제 부하 전류를 결정하도록 부가로 작동되는 것을 특징으로 하는 자체 보정 제어 회로.
    IL = [IR /(ISON - ISOFT)] * ISOFT
    IR 은 보정 전류, ISON 및 ISOFT 는 제2 및 제1부하 전류.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보정 장치는 실제 부하 전류에 대한 제1부하 전류의 비율로 가정된 부하 임피던스를 측정하므로써, 진정한 부하 임피던스를 결정하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 자체 보정 제어 회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 보정 장치는 진정한 부하 임피던스의 함수로서, 제어 시스템에서 적어도 하나의 수정된 제어 명령을 결정하도록 작동되며; 상기 보정 장치는 제어 시스템에서 대응의 제어 명령을 상기 수정된 제어 명령으로 대체하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 자체 보정 제어 회로.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고정밀 부하 장치는 정밀 레지스터를 포함하며; 상기 보정 장치는 제1 및 제2부하 전류 사이의 편차를 결정하고, 제1 및 제2부하 전류 사이의 편차에 대한 함수로서 보정 상수를 결정하며; 상기 보정 장치는 실제 부하 전류를, 상기 보정 상수와 제1부하 전류를 곱하여 결정하도록 부가로 작동되는 것을 특징으로 하는 자체 보정 제어 회로.
  6. 제5항에 있어서, 상기 보정 상수는 하기의 식에 의해 결정되는 것을 특징으 로 하는 자체 보정 제어 회로.
    k = IR /(ISON - ISOFT)
    k 는 보정 상수, IR 은 정밀 레지스터의 저항값에 의해 전원공급부 전압을 분할하므로써 결정되는 보정 전류, ISOFT 는 제1부하 전류, ISON 은 제2부하 전류.
  7. 제6항에 있어서, 제1전류 검출 장치는 전류 검출 능력을 포함하는 강화된 필드 효과 트랜지스터이며, 상기 강화된 필드 효과 트랜지스터는 제1 및 제2부하 전류를 측정하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 자체 보정 제어 회로.
  8. 제7항에 있어서, 상기 고정밀 부하 장치는 정밀 트랜지스터에 연결되는 필드 효과 트랜지스터를 포함하며; 상기 필드 효과 트랜지스터는 부하를 횡단하여 정밀 레지스터를 연결하기 위해, 비도전 상태와 도전 상태 사이에서 절환되는 것을 특징으로 하는 자체 보정 제어 회로.
  9. 제8항에 있어서, 상기 보정 장치는 메모리를 갖는 마이크로프로세서를 포함하며, 상기 메모리는 측정된 전류를 관찰하고 상기 실제 부하 전류를 결정하기 위해 알고리즘을 저장하는 것을 특징으로 하는 자체 보정 제어 회로.
  10. 제9항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 차량 제어 시스템을 위해 전자 제 어 모듈에 포함되는 것을 특징으로 하는 자체 보정 제어 회로.
  11. 제10항에 있어서, 상기 차량 제어 시스템은 전자 브레이크 제어 시스템인 것을 특징으로 하는 자체 보정 제어 회로.
  12. 부하를 통해 흐르는 전류를 보정하기 위한 방법에 있어서,
    (a)부하와, 이러한 부하와 직렬로 연결된 전류 검출 장치 및 부하를 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 방법은,
    (b)부하를 횡단하여 선택적으로 연결되는 고정밀 부하 장치를 제공하는 단계와,
    (c)부하를 횡단하여 연결된 고정밀 부하 장치없이 제1전류를 측정하는 단계와,
    (d)부하를 횡단하여 고정밀 부하 장치를 연결하는 단계와,
    (e)고정밀 부하 장치를 흐르는, 예측된 보정 전류를 결정하는 단계와,
    (f)부하를 횡단하여 연결된 고정밀 부하 장치로 부하를 통과하는 제2전류를 측정하는 단계와,
    (g)실제 부하 전류를, 제1 및 제2부하 전류와 예측된 보정 전류의 함수로 결정하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 보정 방법.
  13. 제12항에 있어서, 단계(b)에 제공된 고정밀 부하 장치는 공지의 저항을 갖는 고정밀 레지스터를 포함하며; 단계(e)에서 예측된 보정 전류의 결정은 (e1)전원공급부 전압을 측정하는 단계와, (e2)예측된 보정 전류를 결정하기 위하여 상기 측정된 전원공급부 전압을 공지의 저항으로 분할하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 보정 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 단계(g)는 (g1)보정 상수를, 예측된 전류와 제1 및 제2부하 전류 측정값의 함수로 결정하는 단계와; (g2)실제 부하 전류를, 보정 상수와 제1부하 전류 측정값의 곱으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 보정 방법.
  15. 제14항에 있어서, 보정 상수는 하기의 식에 의해 단계(g1)에서 결정되는 것을 특징으로 하는 전류 보정 방법.
    k = IR /(ISON - ISOFT)
    k 는 보정 상수, IR 은 예측된 보정 전류, ISOFT 는 제1부하 전류, ISON 은 제2부하 전류.
  16. 제13항에 있어서, 실제 부하 전류는 하기의 식에 의해 단계(g)에서 결정되는 것을 특징으로 하는 전류 보정 방법.
    IL = [IR /(ISON - ISOFT)] * ISOFT
    IR 은 예측된 보정 전류, ISON 및 ISOFT 는 제2 및 1부하 전류
  17. 제16항에 있어서, 단계(b)에 제공된 고정밀 부하 장치는 정밀 레지스터에 연결된 전자 스위치를 포함하며, 단계(d)의 실행중 상기 전자 스위치는 부하를 횡단하여 정밀 레지스터에 연결되기 위해 도전 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 전류 보정 방법.
  18. 제17항에 있어서, 단계(a)에 제공된 전류 검출 장치는 전류 검출 능력을 갖는 강화된 필드 효과 트랜지스터를 포함하며, 상기 강화된 필드 효과 트랜지스터는 단계(c) 및 단계(f)의 실행중 부하에 연결되며, 강화된 필드 효과 트랜지스터는 제1 및 제2부하 전류를 각각 측정하는 것을 특징으로 하는 전류 보정 방법.
  19. 제12항에 있어서, 실제 부하 전류에 대해 제1부하 전류의 비율로 가정된 부하 임피던스를 측정하므로써, 진정한 부하 임피던스를 결정하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 보정 방법.
  20. 제19항에 있어서, (i)제어 시스템에서 적어도 하나의 변형된 제어 명령을 단 계(g)에서 결정된 진정한 부하 임피던스의 함수로 결정하는 단계와, (j)제어 시스템에서 대응의 제어 명령을 단계(h)에서 결정된 변형된 제어 명령으로 대체하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 보정 방법.
KR1020070136111A 2006-12-22 2007-12-24 전류 피드백의 자체보정을 위한 장치 및 방법 KR101422285B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/644,068 2006-12-22
US11/644,068 US7363186B1 (en) 2006-12-22 2006-12-22 Apparatus and method for self calibration of current feedback

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080059103A true KR20080059103A (ko) 2008-06-26
KR101422285B1 KR101422285B1 (ko) 2014-07-22

Family

ID=39310244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070136111A KR101422285B1 (ko) 2006-12-22 2007-12-24 전류 피드백의 자체보정을 위한 장치 및 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7363186B1 (ko)
KR (1) KR101422285B1 (ko)
CN (1) CN101236439B (ko)
DE (1) DE102007061252A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8326551B2 (en) * 2008-04-22 2012-12-04 Xerox Corporation Method and system for incorporating electronic signature analysis in low voltage power supplies
EP2390678B1 (de) * 2010-05-27 2013-06-26 Hella KGaA Hueck & Co. Ausfallerkennung bei parallel geschalteten Verbrauchern
US8283742B2 (en) * 2010-08-31 2012-10-09 Infineon Technologies, A.G. Thin-wafer current sensors
CN103048542A (zh) * 2011-10-14 2013-04-17 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 电流校准电阻的测定装置及系统
CN106680752B (zh) * 2012-12-18 2019-07-19 上海联影医疗科技有限公司 线圈测试装置、磁共振系统及其输出校正方法和装置
JP2016200570A (ja) * 2015-04-14 2016-12-01 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の電流検出方法および半導体装置
DE102016204941A1 (de) * 2016-03-24 2017-09-28 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Bestimmen eines Laststroms und Batteriesensor
DE102017203535A1 (de) 2017-03-03 2018-09-06 Continental Automotive Gmbh Stromsensor mit optimierter Stromdichteverteilung, Verfahren zum Bestimmen eines Laststroms
US10604131B2 (en) 2018-07-13 2020-03-31 Robert Bosch Gmbh Open loop control for electromechanical brake
US11180184B2 (en) 2019-01-25 2021-11-23 Cnh Industrial America Llc Automatic steering calibration of an agricultural machine
CN113447871B (zh) * 2021-06-24 2023-07-04 北京海博思创科技股份有限公司 校准方法及装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4794247A (en) * 1987-09-18 1988-12-27 Santa Barbara Research Center Read-out amplifier for photovoltaic detector
US6166670A (en) * 1998-11-09 2000-12-26 O'shaughnessy; Timothy G. Self calibrating current mirror and digital to analog converter
US6331830B1 (en) * 2000-02-04 2001-12-18 Rockwell Technologies Llc Self-trimming current source and method for switched current source DAC
GB2367962B (en) * 2000-10-14 2004-07-21 Trw Ltd Multiple channel solenoid current monitor
GB2368210A (en) 2000-10-21 2002-04-24 Trw Ltd Controllable current decay rate for hydraulic brake system solenoids
JP2003216252A (ja) * 2001-11-15 2003-07-31 Seiko Instruments Inc ボルテージレギュレータ
US6583740B2 (en) * 2001-11-21 2003-06-24 Analog Devices, Inc. Calibrated current source
DE10205194A1 (de) * 2002-02-08 2003-08-28 Tyco Electronics Amp Gmbh Schaltungsanordnung zur Steuerung eines konstanten Stromes durch eine Last
CN1554992A (zh) * 2003-12-25 2004-12-15 上海交通大学 远端变负载的自动稳压调节电源

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007061252A1 (de) 2008-11-13
CN101236439A (zh) 2008-08-06
CN101236439B (zh) 2012-07-11
KR101422285B1 (ko) 2014-07-22
US7363186B1 (en) 2008-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101422285B1 (ko) 전류 피드백의 자체보정을 위한 장치 및 방법
US7609069B2 (en) Method to detect shorted solenoid coils
US10145883B2 (en) Circuit arrangement for detecting a type for a solenoid valve
US7865327B2 (en) Method for determining the temperature of an electrical component with the aid of a temperature model
KR20130083320A (ko) 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치
US20170192060A1 (en) Enhanced protection, diagnosis, and control of power distribution and control units
JPH06205531A (ja) 負荷を制御し断線状態を識別するための回路装置
JP2005518988A (ja) Ｐｗｍ制御の油圧弁の有効電流の電圧偏差と温度偏差を校正する方法と回路装置
US8649152B2 (en) Circuit configuration for regulating current in a valve coil
JPH0792033A (ja) 電流制御式電気コイルの温度を検出するための回路装置
KR101961224B1 (ko) 션트 저항의 온도계수를 이용한 가변부하의 전류 측정방법
JP5516971B2 (ja) リニアソレノイド制御装置
KR100612168B1 (ko) 전류 제어기의 밸런싱 방법
US7152800B2 (en) Preamplifier system having programmable resistance
JP5915054B2 (ja) ソレノイドの通電制御装置
US6856147B2 (en) Resistive load measurement system
EP0964166B1 (en) Hydraulic control systems
KR100721382B1 (ko) 솔레노이드 코일의 온도 측정 장치
KR102201455B1 (ko) 센서 평가 유닛의 작동 방법 및 센서 평가 유닛
US11112810B2 (en) Analog control loop with digital feedback
KR20080023875A (ko) 밸브 구동용 솔레노이드의 전류제어장치
US20160033559A1 (en) Overcurrent detecting device and overcurrent detecting method
JP2018087612A (ja) 駆動制御装置
KR20180065214A (ko) 차량의 릴레이 제어 방법
CN117792375A (zh) 用于感测在驱动负载的晶体管中流动的电流的方法以及用于感测的对应电路布置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170710

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180710

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190709

Year of fee payment: 6