KR20090094509A - 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 시스템 및 방법 - Google Patents

전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

펄스 폭 변조 제어 방식의 전자 제어 장치에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 시스템 및 방법이 개시된다. 그러한 시스템 및 방법은, 전자 제어식 가변 댐퍼의 제어시, 솔레노이드 밸브의 온도를 추정하여 온도 변화에 상응하게 댐퍼의 감쇠력을 보상함으로써, 차량의 운행시 댐퍼의 온도 변화에 따른 감쇠력의 변화를 보상하기 위해 온도 보상 팩터를 산출함에 있어, PWM 듀티로부터 온도 보상 팩터를 산출할 수 있으며, 차량의 운행시 댐퍼의 온도 변화에 따른 감쇠력의 변화를 보상함으로써 승차감을 향상시킬 수 있다.
솔레노이드, 댐퍼, 감쇠력, 온도

Description

전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 시스템 및 방법{SYSTEM FOR COMPENSATING DAMPING FORCE OF ELECTRONIC CONTROLLED ADJUSTABLE DAMPER AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 전자 제어식 가변 댐퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 전자 제어식 가변 댐퍼(electronic controlled adjustable damper)의 감쇠력(damping force) 보상 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하며 주행시 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격이 차체에 직접 전달되지 않도록 함으로써 차체나 하물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치이다. 이는 구동 바퀴의 구동력이나 제동시 각 바퀴의 제동력을 차체에 전달함과 함께 선회할 때의 원심력에도 견디고 각 바퀴를 차체에 대해 바른 위치로 지지하는 역할을 수행하며, 또한 주행중 노면의 상태에 따라 발생하는 충격을 흡수하여 차체의 진동을 최소화한다.
이러한 현가장치는 각종 센서로부터 자동차와 노면의 상태를 감지하고, 스프링 상수, 댐퍼(damper)의 감쇠력 그리고 공기나 유공압 스프링의 회로 압력 등을 가변시켜 주행안정성과 승차감을 동시에 향상시킨다. 이 경우, 댐퍼의 감쇠력 제어 를 위해 솔레노이드(이하에서, "솔레노이드 밸브" 라고도 함)로 인가되는 전류의 정밀한 제어는 매우 중요하다.
특히, 승차감 향상을 위해서는 댐퍼의 감쇠력을 제어하는 것이 아주 중요한데, 이러한 댐퍼의 감쇠력은 댐퍼의 온도 변화에 따라 그 특성이 변할 수 있다. 차량의 운행시 일반적으로는 댐퍼의 온도가 증가하게 되므로 그에 따른 열손에 의해 감쇠력이 감소되는 경향을 보인다.
하지만, 종래의 제어 플랜트(plant), 즉 전자 제어식 가변 댐퍼의 상태를 충분히 고려하지 않는 댐퍼의 제어(특히, 댐퍼의 온도를 고려하지 않는 댐퍼의 제어) 상황에서 차량이 주행 및 정차를 반복하는 경우, 만약 댐퍼의 온도 변화가 생긴다면 승차감에 변동이 발생하는 단점이 있다.
따라서, 차량의 운행시 승차감 확보를 위해 댐퍼의 온도 변화에 따른 감쇠력 보상 방안이 절실히 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 차량의 운행시 댐퍼의 온도 변화에 따른 감쇠력의 변화를 보상할 수 있는 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 시스템 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 차량의 운행시 댐퍼의 온도 변화에 따른 감쇠력의 변화를 보상하기 위해 온도 보상 팩터를 산출함에 있어, 상기 댐퍼를 제어하기 위한 전자 제어 장치의 펄스 폭 변조의 듀티로부터 온도 보상 팩터를 산출하는 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 시스템 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 차량의 운행시 댐퍼의 온도 변화에 따른 감쇠력의 변화를 보상함으로써 승차감을 향상시킬 수 있는 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 시스템 및 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 해결 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 시스템은, 펄스 폭 변조 제어 방식의 전자 제어 장치에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 전자 제어식 가변 댐퍼; 및 상기 솔레노이드 밸브의 온도를 추정하여 온도 변화에 상응하게 상기 댐퍼의 감쇠력을 보상하기 위한 온도 보상부를 포함한다.
상기 해결 과제를 달성하기 위해 본 발명의 일 양상에 따른 펄스 폭 변조 제 어 방식의 전자 제어 장치에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 방법은, 상기 댐퍼의 제어시, 상기 솔레노이드 밸브의 온도를 추정하여 온도 변화에 상응하게 상기 댐퍼의 감쇠력을 보상한다.
여기서, 상기 솔레노이드 밸브의 온도는 상기 펄스 폭 변조의 듀티비로부터 추정될 수 있다.
상기 해결 과제를 달성하기 위해 본 발명의 일 양상에 따라 펄스 폭 변조 제어 방식의 전자 제어 장치에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 방법은, 상기 펄스 폭 변조의 듀티비로부터 솔레노이드 온도를 추정하는 단계; 상기 추정된 솔레노이드 온도로부터 온도 보상 팩터를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 온도 보상 팩터에 의해 감쇠력 맵을 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 시스템 및 방법을 제공함으로써, 차량의 운행시 댐퍼의 온도 변화에 따른 감쇠력의 변화를 보상하는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 시스템 및 방법을 제공함으로써, 차량의 운행시 댐퍼의 온도 변화에 따른 감쇠력의 변화를 보상하기 위해 온도 보상 팩터를 산출함에 있어, 댐퍼를 제어하기 위한 전자 제어 장치의 펄스 폭 변조의 듀티로부터 온도 보상 팩터를 산출할 수 있으며, 차량의 운행시 댐퍼의 온도 변화에 따른 감쇠력의 변화를 보상함으로써 승차감을 향상시키는 효과를 갖는다.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도없이 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 사용되어서는 아니될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 전자 제어 현가장치(Electronic Control Suspension;ECS)(10), 솔레노이드 구동부(20), 솔레노이드(30), 전류 감지부(40) 및 온도 보상부(50)가 도시되어 있다. 댐퍼(미도시)는 전자 제어식 가변 댐퍼로서, 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation;PWM) 제어 방식의 전자 제어 장치에 의해 제어되는 솔레노이드(30)를 포함한다.
ECS(10)는 전류감지부(40)로부터 피드백 검출되는 평균 전류값을 이용하여 솔레노이드 구동을 위한 PWM 펄스의 듀티비(duty ratio)(이하에서는, "PWM 듀티" 라고도 함)를 조정함으로써, 솔레노이드로 인가되는 구동전류를 제어하게 된다. 예를 들면, 전류 감지부(40)로부터 피드백되는 한 주기의 PWM 삼각파형의 하이(high) 및 로우(low) 영역의 평균 전류값을 산출한 후, 각 영역에서의 평균 전류 시점을 검출하여 두 평균 전류값과 평균 전류 시점의 합산에 의해 한 주기의 PWM 평균 전류값이 산출될 수 있다.
솔레노이드 구동부(20)는 PWM 펄스 파형의 전류 제어신호에 의해 제어되고, 인가되는 PWM 펄스의 듀티에 상응하게 솔레노이드(30)의 전류 흐름을 온(on) 또는 오프(off)시킨다.
전류 감지부(40)는 솔레노이드(30)의 구동에 따라 솔레노이드(30)로부터 피드백되는 PWM 구동 전류를 검출하여 ECS(10)로 인가한다.
온도 보상부(50)는 ECS(10)로부터 출력되는 PWM 펄스를 수신하여 이로부터 솔레노이드 밸브의 온도를 추정하여 온도 변화에 상응하게 댐퍼의 감쇠력을 보상함으로써 댐퍼의 감쇠력을 제어한다.
도 2는 솔레노이드 밸브의 온도와 PWM 펄스의 듀티비 간의 관계를 나타낸 그래프로서, 도 2를 참조하면, 솔레노이드 밸브의 온도를 PWM 펄스의 듀티비로 추정할 수 있다.
도 3은 댐퍼의 감쇠력과 솔레노이드 밸브의 전류 간의 관계를 나타낸 그래프로서, 주어진 그래프는 특정 솔레노이드 밸브의 전류에 따른 댐퍼의 목표 감쇠력을 나타낸다. 도 3은 또한 감쇠력 맵(map)으로도 일컬어진다. 1사분면의 그래프는 리바운드(rebound) 상황이고, 4사분면의 그래프는 컴프레션(compression) 상황이다.
리바운드 상황을 예로 들어 설명하면, 일반적으로 차량의 운행으로 인해 댐퍼의 온도가 증가하게 된다. 그리고, 댐퍼의 온도가 증가하게 되면, 열손으로 인해 감쇠력이 감소하게 된다. 즉, 목표 감쇠력을 Fr0라 하면, 댐퍼의 온도 증가에 기인한 감쇠력은 Fr1이 될 수 있다. 즉, 전류의 변화에 따른 목표 감쇠력은 그래프 g1로 나타나는 반면, 감소된 감쇠력에 따른 전류와 감쇠력 간의 관계는 그래프 g2로 나타 난다. 즉, 감소된 감쇠력(Fr1)을 목표 감쇠력(Fr0)으로 가져가기 위해 도 3의 댐퍼 감쇠력 맵으로부터 온도 보상 팩터(factor)(이하 "KT" 라 함)가 산출될 수 있고, KT 와, g1에서 목표 감쇠력(Fr0)을 갖게 하는 전류(I0)로부터 그래프 g2에서 목표 감쇠력(Fr0)에 상응하는 전류(I1)를 얻을 수 있다(즉, I1 = I0 * KT). 따라서, 솔레노이드 전류가 I1이 되도록 ECU(미도시)를 통해 PWM 듀티비를 높게 조정함으로써 목표 감쇠력(Fr0)을 갖도록 조정될 수 있다. 위에서 그래프 g2 및 온도 보상 팩터는, 실험이나 튜닝 등의 방법으로 얻어질 수 있다.
감쇠력이 감소되는 경우를 주로 설명하였지만, 감쇠력이 높은 경우(즉, 그래프에서 Fr2)에도 마찬가지로 감쇠력을 보상할 수 있는 데, 그 방법은 감쇠력이 감소되는 경우의 보상 방법과 동일하므로 구체적은 설명은 생략한다.
이와 같이, 본 발명은 차량의 운행으로 인해 댐퍼의 온도가 변화하더라도 그에 따른 감쇠력을 보상하는 보상 제어를 수행함으로써, 승차감을 높일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 방법은, PWM 듀티비로부터 솔레노이드 온도를 추정하는 단계(S10), 추정된 솔레노이드 온도로부터 온도 보상 팩터를 산출하는 단계(S20) 및 산출된 온도 보상 팩터에 의해 감 쇠력 맵을 조정하는 단계(S30)를 포함한다.
온도 보상 팩터에 의해 댐퍼의 감쇠력을 보상하는 구체적인 방법의 예는 감쇠력 보상 시스템에서 도 3을 참조하여 설명된 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
그리하여, 종래의 댐퍼의 온도를 고려하지 아니하고 감쇠력 맵만으로 댐퍼의 감쇠력을 제어하는 것과 비교할 경우, 본 발명은 댐퍼의 온도 변화에 상응하게 감쇠력 맵을 조정하여 제어 플랜트와 제어 목표를 일치시킴으로써 승차감을 향상시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 제어 시스템 및 방법은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 설계되고, 응용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게는 자명한 사실이라 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 시스템을 설명하기 위한 블록도,
도 2는 솔레노이드 밸브의 온도와 PWM 펄스의 듀티비 간의 관계를 나타낸 그래프,
도 3은 댐퍼의 감쇠력과 솔레노이드 밸브의 전류 간의 관계를 나타낸 그래프, 및
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

Claims (4)

  1. 펄스 폭 변조 제어 방식의 전자 제어 장치에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 전자 제어식 가변 댐퍼; 및
    상기 솔레노이드 밸브의 온도를 추정하여 온도 변화에 상응하게 상기 댐퍼의 감쇠력을 보상하기 위한 온도 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브의 온도는 상기 펄스 폭 변조의 듀티비로부터 추정되는 것을 특징으로 하는 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 시스템.
  3. 펄스 폭 변조 제어 방식의 전자 제어 장치에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 방법에 있어서:
    상기 댐퍼의 제어시, 상기 솔레노이드 밸브의 온도를 추정하여 온도 변화에 상응하게 상기 댐퍼의 감쇠력을 보상하는 것을 특징으로 하는 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 방법.
  4. 펄스 폭 변조 제어 방식의 전자 제어 장치에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 방법에 있어서:
    상기 펄스 폭 변조의 듀티비로부터 솔레노이드 온도를 추정하는 단계;
    상기 추정된 솔레노이드 온도로부터 온도 보상 팩터를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 온도 보상 팩터에 의해 감쇠력 맵을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어식 가변 댐퍼의 감쇠력 보상 방법.
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