KR20100105888A - 열에 민감한 액추에이터들에 대한 제어장치를 작동하는 방법 - Google Patents

Abstract

열에 민감한 액추에이터들에 대한 제어 장치를 작동하는 방법으로서 계산 모델에 기초하여 계산되는 적어도 하나의 액추에이터의 열부하가 임계값에 도달된 후에 제어 장치는 먼저 스위치 오프된다.

Description

열에 민감한 액추에이터들에 대한 제어장치를 작동하는 방법{METHOD FOR OPERATING A CONTROL UNIT FOR HEAT-SENSITIVE ACTUATORS}

본 발명은 하나의 제어장치에 의해 제어되는 다수의 액추에이터들이나 장치들을 포함하는 시스템 내에서 상호작용하며, 액추에이터들이나 장치들의 적어도 하나에 대한 열부하가 언제든지 계산 모델에 기초하여 계산되는, 열에 민감하고 일시적으로 작동되는 액추에이터들이나 장치들에 대한 제어 장치를 작동하는 방법에 관한 것이다.

열에 민감한 액추에이터들이나 장치들을 가지는 시스템들 내에서, 다시 말하면, 예를 들어 차량들의 에어 서스펜션 시스템들 내에서, 시스템 요소들과 장치들의 과열은 가능한 한 회피되어야 한다. 공급된 에너지의 도움으로 작동되는, 압축기들, 밸브들, 및 모터들 등과 같은, 관련된 액추에이터들과 장치들은 보통 한정된 시간 동안만 작동하도록 설계되며, 따라서 이러한 시스템들은 가능한 한 비용 효과적인 방식으로 제조될 수 있다. 이러한 부품들은 일반적으로 긴 기간 동안 작동되도록 의도되지 않으며 장기간 작동되면 열부하가 증가될 수 있다.

장기간의 부하나 주어진 과도하게 빠르고 연속적인 스위치 온 작동 때문에, 특히 모터들이나 압축기들은 각각의 액추에이터나 장치의 주변 조건들에 따라서 기능적인 결함들이 발생될 수 있는 정도까지 과도하게 가열될 수 있으며, 이러한 조건들은, 예를 들면, 실제 주변 온도, 기존의 절연물질들이나 인접한 열원들을 포함한다.

적절한 부품들 상의 온도 센서들은 경고 신호들을 발생시킬 수 있으나 일반적으로는 비용 때문에 모든 요소들에 구비되지는 않는다. 액추에이터 (또는 장치) 상의 열부하가 보통 가동시간/작동시간/활성화시간의 함수이므로, 제어 장치의 가동시간은 종래기술에서 액추에이터 (또는 장치) 상의 열부하에 대한 결과를 도출하기 위해 측정되고 이용된다. 이 의존성/함수는 각 액추에이터 (또는 장치) 및 액추에이터 (또는 장치) 주변의 환경적 조건들에 맞추어진 계산 모델을 따른다.

만일 액추에이터나 장치가 활성화되면, 액추에이터 상의 열부하는 대부분의 경우에 증가한다. 이는 일반적으로 액추에이터 (또는 장치)의 가열 단계로 불린다. 만일 액추에이터가 활성화되지 않으면, 대부분의 경우에 액추에이터는 냉각되고 열부하는 하락한다. 이는 액추에이터의 냉각단계로 불린다.

특정한 활성화 시간 후에, 액추에이터는 스위치 오프될 정도까지 열부하를 받고 이에 따라서 가열단계는 종료된다. 가열 단계의 길이는 사용된 계산 모델에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 이는 주변 온도와 같은 변수들이 계산 모델에 들어가게 되는 경우이다. 따라서 비활성화 시간은 가변적일 수 있다.

예를 들면, 압축기의 계산 모델은 실제 압축기 헤드 온도를 제공한다. 압축기 헤드는 작동에 의한 최대 부하를 받는 압축기의 지점(the point of the compressor)이다. 만일 압축기가 활성화되면, 압축기 헤드의 온도는 상승한다. 압축기 헤드 온도는 최대 압축기 헤드 온도 (KKT-max)를 넘지 않아야 한다. 제어 장치는 계산 모델을 사용하여 계산된 압축기 헤드 온도가 임계값 "KKT-max"에 도달할 때 압축기의 작동을 종료시킨다. 이와 같이 가열단계는 종료되고 냉각단계가 시작된다. 계산 모델은 냉각단계에서 하락하는 압축기 헤드 온도를 제공한다. 만일 압축기 헤드 온도가 하한 임계값(최소 KKT, KKT-min)에 도달하거나 이보다 낮게 되면, 압축기는 압축기가 재활성화될 수 있는 정도까지 냉각된다.

임계값을 한정할 때 종종 절충이 필요하다. 고려할 첫 번째 요인(factor)은 압축기가 가능한 한 빨리 다시 시스템에 이용될 수 있게 되어야 한다는 것이며, 두 번째로 압축기가 충분히 긴 기간 동안 열부하를 받을 수 있어야 한다.

게다가, 각 액추에이터는 온도 모델에 따라서 실험에 의해 그리고 설치 상황을 고려하여 정해지는 관련된 필수 냉각기간(Δt_{(T→ T0 )})을 가지며, 이러한 냉각 기간 동안에 액추에이터는 다시 스위치 온될 수 있기 전에 작동에 의해 생성된 열부하 후에 다시 냉각되어야 한다. 이 경우에, T₁은 액추에이터가 과열을 피하기 위해 스위치 오프되어야 하는 온도이고, T₀는 임계값이며, 이 경우에 임계온도나 정상 온도는 시스템 내의 계속된 작동을 허용한다.

시스템이나 차량에서 최적화된 에너지 밸런스를 위해, 시스템의 모든 에너지 소비원들(energy consumers)은 전체 시스템이 더 이상 사용되지 않을 때 보통 스위치 오프된다. 제어 장치들을 가지는 상기한 시스템들에서, 예를 들면, 이는 제어 장치에 대한 전원 공급장치도 역시 스위치 오프되게 한다. 결과적으로, 제어 장치의 계산 장치들은 더 이상 작동하지 않고 시스템의 마지막 실제 작동상태에 관한 모든 정보는 상실된다. 상실된 정보는 특히 모든 열에 민감한 액추에이터들이나 장치들이 그들에게 필요한 임계값/임계온도 이하로 냉각되었는지 또는 스위치 오프에 의해 그들의 필수적인 냉각기간 동안 가동하는지, 다시 말하면, 액추에이터들이나 장치들이 그들이 다시 스위치 온될 수 있거나 충분한 시간 동안에 시스템에 이용될 수 있는 정도로 작동에 의해 발생된 열부하 후에 다시 냉각되었는지에 관한 정보이다.

그러나, 만일 액추에이터들이나 장치들이 소정의 임계값 아래로 아직 충분하게 냉각되지 않고, 예를 들어 만일 차량이나 관련된 에어 서스펜션 제어 장치가 교통신호등 단계 동안에 스위치 오프되고 다시 스위치 온되면 에어 서스펜션 압축기가 충분히 냉각되지 않고, 그리고 압축기가 충분히 냉각되지 않았음에도 다시 재시동된다면, 과열이 발생될 수 있다. 종래기술에서는 이를 방지하기 위하여, 제어 장치가 다시 스위치 온되는 각 시간마다 액추에이터들과 장치들 상의 열부하가 최대(최악의 경우)가 되며 최대 냉각 기간이 액추에이터들과 장치들이 재시동되기 전에 지나가야 하는 것으로 보통 가정한다. 이는 불리하게도 제어 장치가 스위치 온된 후에 시스템이나 에어 서스펜션이 몇 분 동안 작동되지 않게 한다.

그러므로 본 발명의 목적은 열에 민감하고 일시적으로 작동되는 액추에이터들이나 장치들에 대한 제어 장치를 작동하는 방법을 제공하는 것이며, 제어 장치와 관련되고 액추에이터들과 장치들을 포함하는 시스템이 값비싼 보조 장치들이 없이도 스위치 오프된 후에 가능한 한 빨리 다시 사용될 준비가 될 수 있다.

이 목적은 독립 청구항의 특징들에 의해 달성된다. 추가적인 유익한 개발들은 종속항들에 개시되어 있다.

이 과정에서, 제어 장치를 스위치 오프하도록 제어 장치로 공급되는 신호가 주어지면, 제어 장치는 계산 모델에 기초하여 계산되는 액추에이터 상의 열부하가 임계값에 이르거나 그 아래로 하락한 후에만 스위치 오프된다. 따라서 제어 장치는 가동시간(Δt_{run - on}) 후에만 스위치 오프되며 가동시간은 스위치 오프 신호로부터 시작되어 액추에이터의 하한 열부하 임계값이 도달될 때까지 경과하는 시간이며 계산 모델에 의해 간접적으로 생성된다. 이 경우에, 제어 장치는 액추에이터 상의 실제 열부하를 계산하기 위해 계산 모델을 사용한다. 만일 액추에이터 상의 실제 열부하가 스위치 오프 임계값에 도달하면, 가동시간은 종료되고 제어 장치는 전원 공급장치와의 연결이 끊기게 된다.

액추에이터들/장치들의 이러한 제어된 냉각 때문에, 모든 시스템 기능들은 제어 장치가 스위치 오프되고 다시 스위치 온된 후에 대기 시간 없이도 즉각적으로 사용될 수 있다. 이는 시스템의 준비성의 상당한 증가를 보장한다.

본 방법의 하나의 유리한 개발은 차량의 에어 서스펜션 시스템의 제어 장치를 작동하기 위한 사용을 포함하며 에어 서스펜션 시스템 내에 존재하는 압축기에 대한 열부하가 언제든지 계산 모델에 기초하여 계산되고, 계산 모델에 기초하여 계산되는 압축기 상의 열부하가 임계값에 도달한 후에만 제어 장치가 스위치 오프된다. 압축기들과 밸브들은 보통 대개 열의 발생(the development of heat)에 의한 부하를 받는 요소들이며 따라서 본 방법의 특별한 효과가 여기에서 달성된다.

따라서 본 방법의 추가적인 유익한 개발은, 차량의 에어 서스펜션 시스템의 제어 장치를 작동하기 위하여, 에어 서스펜션 시스템 내에 존재하는 밸브에 대한 열부하가 언제든지 계산 모델에 기초하여 계산되고 계산 모델에 기초하여 계산되는 밸브 상의 열부하가 임계값에 도달한 후에만 제어 장치가 스위치 오프됨으로써 제공된다.

본 방법의 유리한 개발은 열부하가 언제든지 온도를 사용하는 온도 모델에 기초하여 계산되고 온도 모델에 기초하여 계산되는 온도가 하한 온도(T₀)에 도달한 후에만 제어 장치가 스위치 오프되는 것을 포함한다. 이러한 타입의 온도 모델들은 개별적인 요소들에 대한 상응하는 일련의 실험에 의해 용이하게 결정될 수 있으며 필요한 계산 비용의 관점에서 관리될 수 있다.

유리하고 단순한 본 방법의 개발은 열부하가 언제든지 스위치 온 기간을 이용하여 계산되고 스위치 온 기간이 하한값에 도달한 후에만 제어 장치가 스위치 오프되는 것을 포함한다. 스위치 온 기간을 특정하는 것이 기계공학에서는 관습이며 수 많은 조립체들에서의 설계 기초로서의 서류의 일부를 형성한다. 시간 순서들(time sequences)은 제어 장치들에 의해 매우 정밀하고 용이하게 확인될 수 있다.

본 방법의 추가적인 유리한 실시예는 에어 서스펜션 시스템 내의 모든 액추에이터들이나 열부하 장치들(thermally loaded devices)에 대한 열부하가 언제든지 계산 모델에 기초하여 계산되며 모든 액추에이터들이나 장치들이 그들의 임계값들에 도달한 후에만 제어 장치가 스위치 오프되는 것을 포함한다. 따라서 에어 서스펜션 시스템 내의 액추에이터들이나 열부하 장치들은 온도 모델에 따라서 요구되는 관련된 냉각 기간(Δt_{(T→ T0 )})을 가지며 정해진 가동시간들 중 가장 긴 가동시간 후에만 제어 장치가 스위치 오프된다. 그러므로, 포함된 모든 요소들의 과열을 방지함과 동시에 시스템의 준비성의 상당한 증가가 보장된다.

본 방법의 유리한 개발은 제어 장치를 스위치 오프하도록 제어 장치로 공급되는 신호가 주어지면, 열부하 상태가 저장되고, 이에 기초하여 제어 장치가 재시동된 후에 저장된 열부하 상태로부터 시작하여 열부하가 계산되는 것을 포함한다.

예를 들어 종래기술에서와 같이, 재냉각이 원칙적으로 스위치 온 후의 시간으로 이동되지만, 이 냉각 기간은 스위치 오프 전에 이미 실행된 냉각을 고려함으로써 감소된다.

이를 위해, 도1은 청구항 3에서 청구된 본 발명에 따른 방법의 기능이 레벨-제어 시스템, 다시 말하면 제어 장치에 의해 제어되는 차량의 에어 서스펜션 시스템 내에서 도시되는 논리도를 도시한다.

이 방법은 시스템 내의 압축기가 이미 약간의 시간 동안 작동되고 있는 상태로부터 시작되고, 온도 모델에 따라서, 이러한 가동시간 후에, 압축기헤드는 150℃(T_K)의 실제 온도에 있다고 가정한다. 상응하는 신호(5)가 제어 장치의 계산 장치 내에 존재하는 비교기들(1) 중 하나에 인가된다.

운전자는 차량을 떠날 때 점화장치를 스위치 오프하며, 그 결과로 제어 장치를 스위치 오프하기 위한 신호(3)는 제어 장치의 계산 장치 내에 존재하는 AND 게이트(2)로 전송된다. 그러나 제어 장치는 아직은 실제로 스위치 오프되지 않는다.

40℃(스위치 오프 온도(T₀))의 압축기 헤드의 임계온도도 또한 신호(5)가 인가되는 제어 장치의 계산 장치 내에 존재하는 동일한 비교기(2)로 인가된다. 압축기 헤드의 온도를 냉각시키기 위한, 압축기의 온도 모델에 기초하여 결정되는 실제 냉각 기간(Δt_{( TK → T0 )})이 T₀ = 40℃의 임계값 아래로 낮추기에 충분하게 되자마자, 상응하는 신호(6)가 제어 장치 내의 AND 게이트(2)로 전송되며, 이 신호는 오직 압축기 헤드에서의 온도 조건들에 기초하여서만 제어 장치가 이제 스위치 오프될 수 있음을 나타낸다.

마찬가지로, 3개의 밸브들의 온도를 냉각시키기 위한 각각의 냉각 기간(Δt_{(TV→ T0 )})이 확인된다. 이 경우에, 상응하는 가동시간 모델들에 기초하여 각 경우에 결정되는, 스위치 온 기간에 대한, 다시 말하면 스위치 온 기간에 대한 임계값에 상응하는 온도에 도달하기 위한 임계값들은 신호들(7, 10, 13)로서 제어 장치의 계산 장치 내에 존재하는 비교기들(1)로 전송된다. 각각의 밸브의 온도 모델/스위치 온 기간 모델에 기초하여 실제 스위치 온 기간으로부터 결정되고 마찬가지로 신호로서 제공되는 냉각 기간(8, 11, 14)이 온도가 각각의 밸브의 정상 온도 아래로 하강하도록 충분하게 되자마자, 상응하는 신호(9, 12, 15)는 제어 장치 내의 AND 게이트(2)로 전송되고 이 신호는 각각의 밸브에서의 온도 조건들에 기초하여 제어 장치가 스위치 오프를 위해 작동될 수 있음을 나타낸다.

제어 장치는 모든 신호들(6, 9, 12, 15)가 제공될 때에만 스위치 오프 신호(16)에 의해서 실제로 스위치 오프된다.

참조번호들의 리스트(명세서의 일부)
1: 비교기
2: AND 게이트
3: 제어 장치를 스위치 오프하기 위한 신호
4: 신호(압축기 헤드 온도 임계값(임계값))
5: 신호(압축기 헤드 실제 온도)
6: 신호(정상 온도/도달된 임계값/압축기 헤드)
7: 신호(제1밸브의 스위치 온 기간 임계값)
8: 신호(제1밸브의 기존의 스위치 온 기간)
9: 신호(도달된 임계 스위치 온 기간/제1밸브)
10: 신호(제2밸브의 스위치 온 기간 임계값)
11: 신호(제2밸브의 기존의 스위치 온 기간)
12: 신호(도달된 임계 스위치 온 기간/제2밸브)
13: 신호(제3밸브의 스위치 온 기간 임계값)
14: 신호(제3밸브의 기존의 스위치 온 기간)
15: 신호(도달된 임계 스위치 온 기간/제3밸브)
16: 제어 장치에 대한 스위치 오프 신호

Claims (7)

1. 제어장치에 의해 제어되는 다수의 액추에이터들을 포함하는 시스템 내에서 상호작용하며, 상기 액추에이터들이나 장치들의 적어도 하나에 대한 열부하가 언제든지 계산 모델에 기초하여 계산되는, 열에 민감하고 일시적으로 작동되는 상기 액추에이터들이나 상기 장치들에 대한 제어 장치를 작동하는 방법에 있어서,
   상기 제어 장치를 스위치 오프하기 위해 상기 제어 장치로 공급되는 신호가 주어지면, 계산 모델에 기초하여 계산되는 액추에이터 상의 열부하가 임계값 아래로 하락한 후에만 상기 제어 장치가 스위치 오프되는 것을 특징으로 하는
   액추에이터들이나 장치들에 대한 제어 장치를 작동하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   에어 서스펜션 시스템 내에 존재하는 압축기에 대한 열부하가 언제든지 계산 모델에 기초하여 계산되고 상기 계산 모델에 기초하여 계산되는 상기 압축기 상의 열부하가 임계값 아래로 하락한 후에만 상기 제어 장치가 스위치 오프되는 것을 특징으로 하는
   차량의 에어 서스펜션 시스템의 제어 장치를 작동하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 에어 서스펜션 시스템 내에 존재하는 밸브에 대한 열부하가 언제든지 계산 모델에 기초하여 계산되고 상기 계산 모델에 기초하여 계산되는 상기 밸브 상의 상기 열부하가 임계값 아래로 하락한 후에만 상기 제어 장치가 스위치 오프되는 것을 특징으로 하는
   차량의 에어 서스펜션 시스템의 제어 장치를 작동하는 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 열부하가 언제든지 온도를 사용하는 온도 모델에 기초하여 계산되고 상기 온도 모델에 기초하여 계산되는 상기 온도가 하한 온도(T₀)에 도달된 후에만 상기 제어 장치가 스위치 오프되는 것을 특징으로 하는
   차량의 에어 서스펜션 시스템의 제어 장치를 작동하는 방법.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 열부하가 언제든지 스위치 온 기간을 이용하여 계산되고 상기 스위치 온 기간이 하한값에 도달된 후에만 상기 제어 장치가 스위치 오프되는 것을 특징으로 하는
   차량의 에어 서스펜션 시스템의 제어 장치를 작동하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서,
   상기 에어 서스펜션 시스템 내의 상기 모든 액추에이터들이나 열부하 장치들의 상기 열부하가 언제든지 계산 모델에 기초하여 계산되고 상기 모든 액추에이터들이나 장치들이 그들의 임계값들에 도달된 후에만 상기 제어 장치가 스위치 오프되는 것을 특징으로 하는
   차량의 에어 서스펜션 시스템의 제어 장치를 작동하는 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항에 있어서,
   상기 제어 장치를 스위치 오프하기 위해 상기 제어 장치로 공급되는 신호가 주어지면, 열부하 상태가 저장되며, 이를 기초하여 상기 제어 장치가 재시동된 후에 상기 저장된 열부하 상태로부터 시작하여 상기 열부하가 계산되는 것을 특징으로 하는
   차량의 에어 서스펜션 시스템의 제어 장치를 작동하는 방법.

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