KR20100050709A - 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 방법은, 엔진 점화 장치 오프시, 엔진 냉각수의 온도를 측정하여, 비휘발성 메모리에 저장하는 1단계; 엔진 점화 장치 온시, 엔진 냉각수의 온도를 측정하여, 상기 저장된 온도와의 차 값을 계산하는 2단계; 및 상기 계산된 온도 차 값에 근거하여, 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브를 가변 제어하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 전자 안정 제어(ESC) 시스템의 솔레노이드 밸브 온도에 따라, 코일의 저항 계수가 변화하는 것을 능동적으로 반영하여, 상기 솔레노이드 밸브를 온/오프시키기 위한 구형파의 펄스폭변조(PWM) 신호의 듀티(Duty)를 가변 제어함으로써, 보다 정밀한 제어가 가능하게 되며, 또한, 부가적인 전류 측정 회로나, 전용의 전류 측정 IC를 추가하지 않아도 되므로, 부품 감소 효과와 불필요한 전력 소모의 방지로 원가 절감에 효과가 있다.

전자 안정 제어 시스템, 솔레노이드 밸브, 온도 변화, 코일 저항 계수, 구형파 펄스폭변조 신호

Description

전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 장치 및 방법 {Apparatus and method for controlling solenoid valve of electronic stability control system}

본 발명은, 차량의 전자 안정 제어(ESC) 시스템을 보다 정밀하게 제어할 수 있도록 하기 위한 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 구비되는 ABS(Anti-lock Brake System)는, 차량이 급제동할 때 바퀴가 잠기는 현상을 방지하기 위해 개발된 특수 브레이크 시스템을 말하고, ESC(Electronic Stability Control) 시스템은, 차량이 선회시 한계 성능을 넘어가려고 할 때 유압을 이용한 제동력을 발생시켜, 차량의 거동을 안정화시켜 주는 시스템을 말한다.

한편, 상기 ABS 시스템과 ESC 시스템에서는, 브레이크를 작동하기 위한 유압의 온/오프(On/OFF)를 위해, 솔레노이드 밸브를 사용하게 되는 데, 예를 들어 도 1 에 도시한 ABS 시스템의 경우, 도 2에 도시한 바와 같이, 솔레노이드 밸브의 내부에 코일이 감겨져 있다.

또한, 도 3에 도시한 ESC 시스템의 경우에도, 도 4에 도시한 바와 같이, 솔레노이드 밸브의 내부에 코일이 감겨져 있는 데, 상기 코일에 전류를 흘려 자기장을 형성시키게 되면, 기름이 흘러가는 길인 유로를 막거나 또는 열어주게 된다.

그리고, 솔레노이드 밸브가 평상시 개방되어 있는 상태에서, 전류를 흘려주게 되면, 닫혀 있는 유로가 개방되는 데, 예를 들어, 상기 코일에 구형파의 펄스폭변조(PWM) 신호를 인가하되, 상기 구형파의 하이(High) 펄스 구간 폭을 조정하게 되면, 상기 유로의 개방 시간을 조절할 수 있게 된다.

한편, 도 5는 코일의 온도에 따른 저항 계수의 변화를 보여주고 있는 데, 예를 들어, 코일이 작동하거나, 주변의 온도 등이 상승하여, 상기 코일의 온도가 올라가게 되면, 저항 계수도 같이 올라가게 된다.

그리고, 상기 저항 계수가 올라가게 되면, 저항(R) 값이 증가하게 되는 데, 상기 코일의 온도가 달라지게 되면, 동일한 구형파의 펄스폭변조(PWM) 신호를, 상기 솔레노이드 밸브에 인가한다고 해도, 상기 코일의 저항 계수가 다르기 때문에 흐르는 전류의 량도 달라지게 되므로, 코일에 형성되는 자기장의 세기가 달라진다.

이에 따라, 최종 제어 목표인 유로의 개방 정도가 달라지기 때문에, 유압으로 작동하는 브레이크의 제동 제어에도 영향을 끼치게 되므로, 이러한 영향을 제거하기 위해, 도 4에 도시한 바와 같이, 솔레노이드 입력 단자 또는 출력 단자에 저항(R)을 연결하고, 상기 저항의 입/출력 단자에 차동증폭기를 설치하고 있다.

한편, 상기 솔레노이드 밸브에 펄스폭변조(PWM) 신호를 인가하게 되면, 전류가 흐르는 순간 저항의 입력단과 출력단 사이에는, 저항값 R 만큼 전압강하(V)가 일어나게 되는 데, 오옴의 법칙(I=V/R)에 근거하여, 전압 강하 값과 저항 값을 알고 있으면 솔레노이드 밸브에 어느 정도의 전류가 흐르는지 파악할 수 있으므로, 이 전류 값을 피드백 받아서 펄스폭변조 신호의 듀티(Duty)를 조정하여 원하는 유압으로의 제어가 가능하게 된다.

그러나, ABS 시스템의 경우, 브레이크 작동시, 브레이킹 정도를 조절하기 때문에, 휠 스피드(Wheel Speed)를 참조하여 PWM Duty를 제어하게 되므로, 솔레노이드 밸브의 코일 온도에 따른 PWM 제어 오차에 영향을 덜 받을 수 있지만, ESC 시스템의 경우, 인위적으로 브레이크의 슬립을 발생시켜야 할 때도 있기 때문에, 단순히 ON/OFF 제어가 아닌 정밀한 유로의 개방 정도를 제어할 필요가 있으며, 또한 코일 온도 차에 의한 오차를 극복하기 위해서는, 부가적인 전류 측정 회로(예: OP AMP와 션트 저항)를 부수적으로 추가 설치하거나, 전용의 전류 측정 IC를 추가해야 만하는 문제점이 있다.

본 발명은, 전자 안정 제어(ESC) 시스템의 솔레노이드 밸브 온도에 따라, 코일의 저항 계수가 변화하는 것을 능동적으로 반영하여, 상기 솔레노이드 밸브를 온/오프시키기 위한 구형파의 펄스폭변조 신호의 듀티(Duty)를 가변 제어함으로써, 부가적인 전류 측정 회로나, 전용의 전류 측정 IC를 추가하지 않고서도, 정밀한 제어가 가능하도록 하기 위한 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 방법은, 엔진 점화 장치 오프시, 엔진 냉각수의 온도를 측정하여, 비휘발성 메모리에 저장하는 1단계; 엔진 점화 장치 온시, 엔진 냉각수의 온도를 측정하여, 상기 저장된 온도와의 차 값을 계산하는 2단계; 및 상기 계산된 온도 차 값에 근거하여, 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브를 가변 제어하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 3단계는, 상기 계산된 온도 차 값에 근거하여, 상기 엔진 점화 장치의 오프 유지 시간을 추정하는 하위 1단계; 상기 추정된 오프 유지 시간에 따라, 상기 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브에 감긴 코일의 온도 변화를 추정하는 하위 2단계; 및 상기 추정된 코일의 온도 변화에 따라, 상기 솔레노이드 밸브를 온/오프시키기 위한 구형파 펄스폭변조 신호의 듀티를 가변 제어하는 하위 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 하위 2단계는, 상기 추정된 오프 유지 시간이 길면, 상기 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브에 감긴 코일의 온도 변화가 크다고 추정하는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 하위 3단계는, 상기 추정된 코일의 온도 변화가 크면, 상기 솔레노이드 밸브를 온시키기 위한 구형파의 하이 펄스폭을 증가시키는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 3단계는, 상기 계산된 온도 차 값과 엔진 외기온 값에 근거하여, 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브를 가변 제어하는 것을 특징으로 하며,

또한, 본 발명에 따른 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 장치는, 엔진 냉각수의 온도를 측정하기 위한 측정수단; 엔진 점화 장치 오프시, 측정된 엔진 냉각수의 온도를 저장하기 위한 저장수단; 및 엔진 점화 장치 온시, 측정되는 엔진 냉각수의 온도와 상기 저장된 온도의 차 값을 계산한 후, 그 온도 차 값에 근거하여, 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브를 가변 제어하기 위한 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 저장수단은, 상기 측정수단에 의해 측정된 엔진 냉각수의 온도를 저장하기 위한 비휘발성 메모리인 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 제어수단은, 상기 계산된 온도 차 값에 근거하여, 상기 엔진 점화 장치의 오프 유지 시간을 추정하고, 상기 추정된 오프 유지 시간에 따라, 상기 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브에 감긴 코일의 온도 변화를 추정하고, 상기 추정된 코일의 온도 변화에 따라, 상기 솔레노이드 밸브를 온/오프시키기 위한 구형파 펄스폭변조 신호의 듀티를 가변 제어하는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 제어수단은, 상기 추정된 오프 유지 시간이 길면, 상기 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브에 감긴 코일의 온도 변화가 크다고 추정하는 것 을 특징으로 하며,

또한, 상기 제어수단은, 상기 추정된 코일의 온도 변화가 크면, 상기 솔레노이드 밸브를 온시키기 위한 구형파의 하이 펄스폭을 증가시키는 것을 특징으로 하며,

또한, 상기 제어수단은, 상기 계산된 온도 차 값과 엔진 외기온 값에 근거하여, 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브를 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 전자 안정 제어(ESC) 시스템의 솔레노이드 밸브 온도에 따라, 코일의 저항 계수가 변화하는 것을 능동적으로 반영하여, 상기 솔레노이드 밸브를 온/오프시키기 위한 구형파의 펄스폭변조 신호의 듀티를 가변 제어함으로써, 보다 정밀한 제어가 가능하게 되며, 또한, 부가적인 전류 측정 회로나, 전용의 전류 측정 IC를 추가하지 않아도 되므로, 부품 감소 효과와 불필요한 전력 소모의 방지로 원가 절감에 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 장치 및 방법에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6은, 본 발명에 따른 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 장치에 대한 실시예의 구성을 도시한 것으로, 코일이 감겨져 있는 솔레노이드 밸브(10)에 구형파의 펄스폭변조(PWM) 신호를 인가하기 위한 펄스폭변조 신호 생성기(11)와, 상기 펄스폭변조 신호의 듀티(Duty)를 가변 제어하기 위한 엔진 컨트롤 유니트(ECU)(12)가 포함 구성된다.

한편, 상기 엔진 컨트롤 유니트(12)에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 엔진 점화 장치(13)가 오프(Off)되는 경우, 그 시점에 온도 센서(15)에 의해 측정되는 엔진 냉각수의 온도를, 비휘발성 메모리, 예를 들어 이이피롬(EEPROM)(14) 내에 저장하게 된다.

그리고, 이후, 상기 엔진 점화 장치(13)가 온(On)되는 경우, 그 시점에 온도 센서(15)에 의해 측정되는 엔진 냉각수의 온도를 수신한 후, 상기 이이피롬(14)에 저장된 엔진 냉각수의 온도와 비교하여, 그 온도 차 값을 계산하게 된다.

또한, 상기 계산된 온도 차 값에 근거하여, 상기 엔진 점화 장치의 오프 유지 시간을 추정하고, 상기 추정된 오프 유지 시간에 따라, 상기 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브에 감긴 코일의 온도 변화를 추정하게 된다.

예를 들어, 상기 계산된 온도 차 값이 크면, 상기 엔진 점화 장치의 오프 유지 시간이 길다고 추정하게 되고, 또한, 이에 따라, 상기 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브에 감긴 코일의 온도 변화가 크다고 추정하게 된다.

그리고, 상기 엔진 컨트롤 유니트(12)에서는, 상기와 같이 추정된 코일의 온도 변화가 크면, 상기 펄스폭변조 신호 생성기(11)를 동작 제어하여, 상기 솔레노 이드 밸브를 온시키기 위한 구형파의 하이 펄스폭을 증가시키게 된다.

또한, 상기 엔진 컨트롤 유니트(12)에서는, 다른 온도 센서(16)에서 의해 측정된 엔진 외기온 값을 참조하여, 상기 솔레노이드 밸브를 온/오프시키기 위한 구형파 펄스폭을 보다 정밀하게 가변 제어할 수도 있다.

한편, 상기 엔진 컨트롤 유니트(12)에서는, 차량 내의 CAN 메시지를 통해, 도 7에 도시한 정보를 수신하게 되는 데, 예를 들어, 도 7의 TEMP_ENG는, 엔진 냉각수 온도 측정 범위가 -48도 ~ 142.5도임을 나타내는 것이고, 도 7의 IntAirTemp는, 엔진 인테이크(Intake) 공기 온도, 즉 엔진 외기온이 -48도 ~ 142.5도임을 나타내는 것이다.

또한, 상기 두 가지의 CAN 메시지를 이용하여, 솔레노이드 밸브의 코일이, 차량 운행 정지로 인해 온도가 식었는지를 추정할 수 있는 데, 예를 들어, 초기 솔레노이드 밸브 동작시 온도는, 23도를 기준으로 저항 계수를 고려한 PWM Duty 제어를 실시하게 된다.

그리고, 이후 솔레노이드 구동 회수와 차량 주행 시간, 그리고 휠 스피드(Wheel Speed)를 통한 피드백 등을 고려하여 코일의 저항 계수 변화를 추정하게 되는 데, 차량 운행이 종료된 후 다시 시동을 온시키게 되면, 솔레노이드 밸브는 차량 주행 이전에 이미 온도가 올라가 있는 상태가 된다.

한편, 예를 들어, 휘발성 메모리(예: RAM)를 이용하여, 엔진 냉각수 온도 등과 같은 변수 값들을 저장하게 되면, 상기 변수 값들은 초기화 되어 버리기 때문에, 상기와 같은 추정 값을 계산할 수 없게 되므로, 솔레노이드 밸브 코일의 온도 변화에 따른 저항 계수 추정이 불가능 하게 되어, 제어시 과/부족 유압 제어가 발생하게 된다.

그러므로, 본 발명에서와 같이, 차량 운행 종료시, 즉 엔진 점화 장치가 오드되는 경우, 엔진 냉각수의 온도를 이이피롬과 같은 비휘발성 메모리에 저장하고, 이후 엔진 점화 장치가 온되면, 그 시점에 측정된 엔진 냉각수의 온도와 비교하여 차량이, 어느 시간 정도 정지하고 있었는지를 추정할 수 있게 된다.

또한, 상기 정지 시간을 바탕으로 하여, 상기 솔레노이드 밸브에 감겨진 코일의 온도 변화를 추정하게 되는 데, 이때 전술한 바와 같이, 엔진 외기온 값도 참조하여 얼마나 빨리 식었을 지를 보다 정밀하게 추정하여 정확도를 높일 수 있도록 한다.

한편, 도 8은 엔진 점화 장치가 오프된 상태에서 온 상태로 전환될 때까지 변화되는 엔진 냉각수의 온도 변화를 그래프로 도시한 것인 데, 예를 들어, 엔진 외기온이 낮을 경우, 가운데 그래프와 같이, 엔진 냉각수의 온도가 급격히 하강하게 되고, 반대로 엔진 외기온이 높을 경우, 아래 그래프와 같이 엔진 냉각수의 온도가 서서히 하강하게 된다.

따라서, 상기 엔진 컨트롤 유니트(12)에서는, 상기 엔진 외기온 값을 더 반영하여, 솔레노이드 밸브에 인가되는 펄스폭변조(PWM) 신호의 듀티를 가변 제어함으로써, 부가적인 전류 측정 회로나, 전용의 전류 측정 IC를 추가하지 않고서도, 정밀한 제어가 가능하게 된다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

도 1은 종래의 ABS 액츄에이터를 도시한 도면,

도 2는 종래의 ABS에 적용되는 솔레노이드 밸브를 도시한 도면,

도 3은 종래의 ESC 액츄에이터를 도시한 도면,

도 4는 종래의 ESC에 적용되는 솔레노이드 밸브를 도시한 도면,

도 5는 온도 변화에 따른 코일의 저항 계수를 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 따른 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 장치를 도시한 도면,

도 7은 본 발명에 이용되는 CAN 메시지를 도시한 도면,

도 9는 본 발명에 이용되는 온도 변화를 도시한 도면이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : ESC 액츄에이터 11 : 펄스폭변조 신호 생성기

12 : 엔진 컨트롤 유니트 13 : 엔진 점화 장치

14 : 이이피롬 15,16 : 온도 센서

Claims (11)

1. 엔진 점화 장치 오프시, 엔진 냉각수의 온도를 측정하여, 비휘발성 메모리에 저장하는 1단계;

   엔진 점화 장치 온시, 엔진 냉각수의 온도를 측정하여, 상기 저장된 온도와의 차 값을 계산하는 2단계; 및

   상기 계산된 온도 차 값에 근거하여, 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브를 가변 제어하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 3단계는,

   상기 계산된 온도 차 값에 근거하여, 상기 엔진 점화 장치의 오프 유지 시간을 추정하는 하위 1단계;

   상기 추정된 오프 유지 시간에 따라, 상기 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브에 감긴 코일의 온도 변화를 추정하는 하위 2단계; 및

   상기 추정된 코일의 온도 변화에 따라, 상기 솔레노이드 밸브를 온/오프시키기 위한 구형파 펄스폭변조 신호의 듀티를 가변 제어하는 하위 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 하위 2단계는, 상기 추정된 오프 유지 시간이 길면, 상기 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브에 감긴 코일의 온도 변화가 크다고 추정하는 것을 특징으로 하는 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 방법.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 하위 3단계는, 상기 추정된 코일의 온도 변화가 크면, 상기 솔레노이드 밸브를 온시키기 위한 구형파의 하이 펄스폭을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 3단계는, 상기 계산된 온도 차 값과 엔진 외기온 값에 근거하여, 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브를 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 방법.
6. 엔진 냉각수의 온도를 측정하기 위한 측정수단;

   엔진 점화 장치 오프시, 측정된 엔진 냉각수의 온도를 저장하기 위한 저장수단; 및

   엔진 점화 장치 온시, 측정되는 엔진 냉각수의 온도와 상기 저장된 온도의 차 값을 계산한 후, 그 온도 차 값에 근거하여, 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브를 가변 제어하기 위한 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 저장수단은, 상기 측정수단에 의해 측정된 엔진 냉각수의 온도를 저장하기 위한 비휘발성 메모리인 것을 특징으로 하는 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 장치.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 제어수단은, 상기 계산된 온도 차 값에 근거하여, 상기 엔진 점화 장치의 오프 유지 시간을 추정하고, 상기 추정된 오프 유지 시간에 따라, 상기 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브에 감긴 코일의 온도 변화를 추정하고, 상기 추정된 코일의 온도 변화에 따라, 상기 솔레노이드 밸브를 온/오프시키기 위한 구형파 펄스폭변조 신호의 듀티를 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제어수단은, 상기 추정된 오프 유지 시간이 길면, 상기 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브에 감긴 코일의 온도 변화가 크다고 추정하는 것을 특징 으로 하는 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 장치.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 제어수단은, 상기 추정된 코일의 온도 변화가 크면, 상기 솔레노이드 밸브를 온시키기 위한 구형파의 하이 펄스폭을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 장치.
11. 제 7항에 있어서,

    상기 제어수단은, 상기 계산된 온도 차 값과 엔진 외기온 값에 근거하여, 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브를 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 안정 제어 시스템의 솔레노이드 밸브 제어 장치.

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