KR20130009174A - 액추에이터 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

액추에이터 제어 방법이 개시된다. 기어의 위치를 측정하는 로터리센서 및 모터의 전류를 측정하는 홀센서를 구비하는 액추에이터를 제어하는, 본 발명의 방법은, 상기 로터리센서로부터 수신한 상기 기어의 위치가 소정의 타겟위치인 경우에는, 모터를 감속하도록 제어하고, 상기 홀센서로부터 수신하는 상기 모터의 전류의 크기가 소정 전류 이상인 경우에는 모터를 정지하도록 제어한다.

Description

액추에이터 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING ACTUATOR}
본 발명은 액추에이터 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기자동차의 주차 브레이크용 액추에이터를 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 주차 브레이크 장치는, 주/정차시 자동차가 임의로 움직이지 못하도록 구속하거나 주행중 제동장치를 가동할 수 없는 비상상황에서 자동차를 긴급 제동하는데 사용되는 자동차의 필수 안전장치로써, 최근에는 전동모터의 동력을 이용하여 주차 브레이크를 동작 또는 동작을 해제시킴으로써 운전자의 편의성을 개선하고, 또한 주차 브레이크 가동시 제동성능을 높일 수 있는 전자식 주차 브레이크 장치가 개발되어 자동차에 장착되고 있다.
이와 같은 전자식 주차 브레이크 장치에 있어서, 액추에이터(actuator)는, 컨트롤러의 제어에 의해, 구동하는 전동모터의 구동력을 기어와 감속기 등을 통해 주차 브레이크 케이블에 작용하여 주차 브레이크 케이블을 당기거나 해제하는 것으로, 전동모터 구동축의 회전운동을 주차 브레이크 케이블에 그대로 작용하거나 직선운동 변환기구 등으로 직선운동으로 변환하여 작용하고, 더불어 당겨진 주차 브레이크 케이블을 풀리지 않게 록킹(locking) 기구로 구속함으로써 자동차의 주/정차된 상태가 유지되도록 한다.
통상적으로, 모터로 동작되는 주차 브레이크용 액추에이터는, 모터의 전기각과 모터의 폴(pole)의 개수에 따라 기계각이 결정되며, 그 기계각은 또한 모터와 연결된 기어의 비에 따라 결정된다.
따라서, 이 계산을 담당하는 마이크로컨트롤 유닛(Micro Control Unit; 'MCU'라 함)의 경우, 계산하여야 하는 양이 많아지고, 기계적으로 문제가 발생할 경우에는, 계산의 정확성이 소실되어 제어가 부정확해지는 문제점이 있다.
또한, 모터가 실속(stall) 상황이 되면, 액추에이터는 배터리의 전류의 소비량을 증가시켜, 배터리의 수명에도 영향을 미치게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기계적 오류를 줄이고, 정밀도를 유지하여, 제어의 정확성을 담보하는 액추에이터 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 모터의 실속(stall)을 방지하여, 배터리 소모를 감소시키도록 하는 액추에이터 제어 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 모터에 가해지는 충격파 또는 소음을 감소시켜, 차량을 사용하는 사용자에 편의를 제공하는 액추에이터 제어 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 MCU가 수행하는 계산양을 줄여, 정확한 제어가 가능하게 하는 액추에이터 제어 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 기어의 위치를 측정하는 로터리센서 및 모터의 전류를 측정하는 홀센서를 구비하는 액추에이터를 제어하는, 본 발명의 방법은, 상기 로터리센서로부터 수신한 상기 기어의 위치가 소정의 타겟위치인 경우에는, 모터를 감속하도록 제어하는 단계; 및 상기 홀센서로부터 수신하는 상기 모터의 전류의 크기가 소정 전류 이상인 경우에는 모터를 정지하도록 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 로터리 센서로부터 수신한 상기 기어의 위치가 정지위치인 경우에는, 모터를 정지하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 타겟위치인지 여부는, 상기 기어의 정지위치를 기준으로, 상기 기어가 소정 범위에 위치하는지 여부를 이용하여 판단하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 소정 전류 이상인 경우에는, 상기 모터는 실속상태의 전류가 흐르는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명은, 모터 동작에서 기계적 오류를 줄이고, 정밀도를 유지하여, 제어의 정확성을 담보하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 모터의 위치로부터 기어의 위치를 계산하는 종래에 비해, 기어의 위치를 직접 로터리센서로부터 수신하여 제어함으로써, MCU의 계산부하를 줄이도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 액추에이터 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액추에이터 제어 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 액추에이터 제어 시스템의 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 액추에이터 제어 시스템은, 모터(10)와, 액추에이터(20)와, 액추에이터(20)를 제어하는 제어부(30)와, 제어부(30)에 전원을 인가하는 전원부(40)로 구성된다.
액추에이터(20)는 기어(21), 홀센서(22) 및 로터리센서(23)로 구성되며, 본 발명과 관련하여, 전체적으로 모터(10)의 구동시 기어(21)를 통한 감속을 수행하는 것이다. 홀센서(22)는 전류의 방향에 수직으로 자장이 인가되면 출력이 변화되는 홀 소자를 이용한 센서로서, 모터(10)의 축(axis)의 회전방향이나 회전각도, 회전수를 확인하며, 제어부(30)로부터의 신호를 통하여, 모터(10)를 제어한다. 구체적으로는, 본 발명의 홀센서(22)는, 모터(10)의 위치를 피드백하여 MCU(32)로 제공하고, MCU(32)의 제어에 의해 모터(10)를 제어한다.
로터리센서(23)는 일반적으로, 기어(21)의 위치를 검색하여, 이를 제어부(30)에 알려서, 본 발명의 액추에이터 제어를 수행하도록 피드백한다. 상세한 설명은, 추후 설명하기로 한다.
제어부(30)는 강하출력부(Low Drop Out; 이하, 'LDO'라 함)(31), MCU(32) 및 구동부(33)로 구성된다.
LDO(31)는 전원부(40)로부터 입력되는 12V의 전압을 5V로 강하하여 MCU(32)에 제공한다. 또한, LDO(31)는 5V 저전압을 홀센서(22)와 로터리센서(23)에도 제공한다. 한편, 전원부(40)로부터 공급되는 12V 전압은, LDO(31)에서 강하되어 내부회로로 공급되는 이외에, 구동부(33)에는 직접 공급되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
구동부(33)는 모터(10)를 구동하는 것으로서, 전원부(40)로부터 12V 전압을 인가받아, MCU(32)의 제어에 의해 모터(10)를 구동한다. 구동부(33)는 바람직하게는, 게이트 드라이버(Gate Driver) 또는 인버터(Inverter)이거나, 게이트 드라이버와 인버터의 조합일 수도 있다.
전원부(40)는 제어부(30)에 소정 전압(예를 들어, 12V) 전압을 인가하는 것으로서, 바람직하게는, 차량에서 사용하는 배터리(battery)이다.
MCU(32)는, 본 발명의 액추에이터 제어를 담당하는 것으로서, 그 상세한 동작을 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명의 액추에이터 제어 방법에서, MCU(32)는 모터(10)의 초기구동시, 언더-댐핑(under-damping)되는 전류를 고려하여, 구동부(33)에 전원을 인가하면서, 홀센서(22)가 모터(10)의 전류 측정을 소정 시간 지연(delay)하도록 제어한다. 언더-댐핑이란, 초기구동시, 펄스에 의해 전류가 진동하는 현상을 억제하는 것으로서, 모터(10)의 구동 초기에는 전류가 과도상태가 되므로, 정상상태보다 그 값이 높아져서 이를 방지하기 위한 것이다.
MCU(32)는 홀센서(22)가 모터(10)로부터 출력되는 전류를 소정 시간 지연하여 측정하여, 정상상태에서의 전류만을 측정하도록 제어한다.
또한, 본 발명의 MCU(32)는, 로터리센서(23)로부터 액추에이터(20)의 구동과 관련된 정보를 피드백받아, 모터(10)를 제어한다. 이를 도면을 참조로 설명하기로 하자.
도 2는 본 발명에 따른 액추에이터 제어 방법을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 MCU(32)는, 로터리센서(23)로부터 기어(21)의 위치를 수신한다. 본 발명의 로터리센서(23)는, 기어(21)의 위치를 센싱하는 기능을 담당하는 것임은 이미 설명한 바와 같다.
MCU(32)는 로터리센서(23)로부터 기어(21)의 위치를 수신하여(S21), 기어(21)의 위치가 타겟(target)위치인가를 판단한다(S22). 타겟위치는, 본 발명에서는 주차시 기어(21)의 최종값(즉, 정지위치)을 기준으로, 약 10%(즉, 36°) 이하에 위치하는 경우인 것이 바람직하다. 즉, MCU(32)는 기어(21)가 주차할 것인지를 미리 판단하여, 모터(10)가 감속하도록 구동부(33)를 제어한다(S23).
만약, 기어(21)의 위치가 타겟위치에 있지 않은 경우에는(S22), 홀센서(22)로부터 수신하는 모터(10)의 전류를 확인하여, 전류 크기가 소정 전류(threshold) 이상인지를 판단한다(S24). 즉, MCU(32)는 모터(10)에 실속(stall) 상태의 전류가 흐르는지 여부를 판단하여, 만약, 실속상태의 전류가 흐르는 경우에는, 모터(10)를 정지시킨다(S26).
한편, 모터(10)가 감속하도록 구동부(33)를 제어한 MCU(32)는, 그 이후의 로터리센서(23)로부터 수신되는 기어위치를 확인하여(도시되지 않음), 기어(21)의 위치가 정지위치인 경우에는(S25), 모터(10)가 정지하도록 구동부(33)를 제어한다(S26).
이와 같이, 본 발명의 제어 방법은, 일반적으로 모터의 전기각을 수신하여, 이에 의해 기어위치를 계산하던 종래의 기술과 달리, 로터리센서(23)로부터 모터(10)의 위치가 아닌, 직접 기어(21)의 위치를 수신함으로써, MCU(32)의 계산부하를 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 컴퓨터가 읽어들일 수 있는 프로그램 코드를 기록하여 구현하는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예들이 소프트웨어를 이용하여 실행되는 경우, 본 발명의 구성 수단들은 필요한 작업을 실행하는 코드 세그먼트들이다. 또한, 프로그램 또는 코드 세그먼트들은 컴퓨터의 프로세서로 판독 가능한 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망을 통해 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호로 전송될 수 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 컴퓨터 시스템이 읽어들일 수 있는 데이터를 저장하는 모든 종류의 기록장치가 포함될 수 있다. 예컨대, 컴퓨터 판독가능 기록매체에는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 포함될 수 있다. 또한, 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 컴퓨터 판독가능 기록매체를 분산 배치하여 컴퓨터가 읽어들일 수 있는 코드가 분산 방식으로 저장되고 실행되도록 할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 모터 20: 액추에이터
21: 기어 22: 홀센서
23: 로터리센서 30: 제어부
31: LDO 32: MCU
33: 구동부 40: 전원부

Claims (4)

  1. 기어의 위치를 측정하는 로터리센서 및 모터의 전류를 측정하는 홀센서를 구비하는 액추에이터를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 로터리센서로부터 수신한 상기 기어의 위치가 소정의 타겟위치인 경우에는, 모터를 감속하도록 제어하는 단계; 및
    상기 홀센서로부터 수신하는 상기 모터의 전류의 크기가 소정 전류 이상인 경우에는 모터를 정지하도록 제어하는 단계를 포함하는 액추에이터 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로터리 센서로부터 수신한 상기 기어의 위치가 정지위치인 경우에는, 모터를 정지하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 액추에이터 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 타겟위치인지 여부는,
    상기 기어의 정지위치를 기준으로, 상기 기어가 소정 범위에 위치하는지 여부를 이용하여 판단하는 액추에이터 제어 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 소정 전류 이상인 경우에는,
    상기 모터는 실속상태의 전류가 흐르는 액추에이터 제어 방법.
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