KR20130077151A

KR20130077151A - 파워 트렁크 또는 파워 테일게이트 제어 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20130077151A
Application number: KR1020110145709A
Authority: KR
Inventors: 장세영; 안재형; 이상일
Original assignee: (주) 모토텍
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2013-07-09
Also published as: JP5612656B2; KR101307371B1; US9048703B2; JP2013139707A; EP2610692A8; EP2610692A2; US20130169197A1; EP2610692A3; CN103187922A

Abstract

본 발명은 파워 트렁크 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 트렁크를 구비하는 차량에서 파워 트렁크를 제어하는 시스템에 있어서, 상기 트렁크에 동력을 전달하여 구동시키기 위한 모터, 상기 모터의 속도를 감지하기 위한 속도 감지부, 상기 속도 감지부에서 감지된 상기 모터의 속도 정보를 이용하여 현재 트렁크의 위치 및 동작 속도를 계산하고, 계산된 위치 및 동작 속도를 고려하여 상기 모터를 제어하되, 미리 정해진 목표 속도와 상기 동작 속도를 비교하여 그 편차를 PID 제어(Proportional Integral Derivative control) 방식으로 보상하는 방법으로 상기 모터를 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 의하면 파워 트렁크 시스템이 구비된 차량에 있어서, 트렁크의 파워 개폐시(open/close), 외부환경(온도, 경사도)의 변화에 관계없이 파워 트렁크의 개폐 속도를 일정하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

Description

파워 트렁크 제어 시스템 및 그 방법 {System for controlling power trunk and method therefor}

본 발명은 파워 트렁크 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 후방에 구비된 트렁크를 열거나 닫을 수 있는 파워 트렁크 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 후면부를 이루는 트렁크에는 일반 소화물 및 비상용 작업공구, 스페어 타이어 등이 보관되고, 또한 사고 발생시를 대비하여 구급상자 등이 보관되어 있고, 이러한 트렁크 룸을 덮고 있는 것을 트렁크 리드라고 부른다.

트렁크 리드는 트렁크 락장치에 의하여 단속되는데, 이러한 락장치를 해제하기만 하면 적은 힘으로도 쉽게 트렁크 리드가 올라가도록 힌지장치가 구비되어 있다.

최근에는 트렁크 리드가 운전석에서 간단한 스위치 조작만 하면 자동으로 열리거나 닫히게 할 수 있는 파워 트렁크 자동개폐장치가 개발되어 있다.

종래 파워 트렁크의 구동을 제어하는 다양한 기술이 제안되었다.

종래 기술의 일례로, 홀 센서로부터 트렁크의 각도와 이동속도를 전달받아 가속구간, 감속구간, 정속구간으로 구간을 분류하여 각 구간에 따라 듀티 비를 일정비율로 증가, 감소, 유지시키면서 파워 트렁크의 속도를 제어하는 기술이 있다. 이 종래 기술은 PWM의 듀티 비를 일정한 비율로 증감시킴으로써, 모터의 출력을 제어하여 트렁크의 속도를 구간별로 제어할 수 있다.

그러나, 종래 기술은 일정한 비율로 듀티 비를 증감시키는 기술로서, 차량의 외부환경(온도, 경사도 등)에 따라 트렁크의 개폐 속도를 유지시킬 수 없다는 문제점이 있다. 즉, 종래 기술에서는 외부환경에 관계없이 파워 트렁크의 속도를 제어하기 때문에, 구동 중 회부 환경이 변하는 경우, 파워 트렁크의 속도 제어에 문제가 발생한다. 또한, 종래 기술에서 외부환경을 고려하여 일정한 파워 트렁크 속도를 유지시키기 위해서는 타겟과 프로파일 등이 필요한데, 이는 로직적으로 복잡하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량의 외부 환경에 관계없이 파워 트렁크의 개폐 속도를 일정하게 제어할 수 있는 파워 트렁크 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트렁크를 구비하는 차량에서 파워 트렁크를 제어하는 시스템에 있어서, 상기 트렁크에 동력을 전달하여 구동시키기 위한 모터, 상기 모터의 속도를 감지하기 위한 속도 감지부, 상기 속도 감지부에서 감지된 상기 모터의 속도 정보를 이용하여 현재 트렁크의 위치 및 동작 속도를 계산하고, 계산된 위치 및 동작 속도를 고려하여 상기 모터를 제어하되, 미리 정해진 목표 속도와 상기 동작 속도를 비교하여 그 편차를 PID 제어(Proportional Integral Derivative control) 방식으로 보상하는 방법으로 상기 모터를 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 속도 감지부는 홀 센서(Hall sensor)일 수 있다.

상기 제어부는 상기 홀 센서에서 측정된 상기 모터의 RPM(Revolution per minute)과 상기 목표 속도의 RPM을 비교하여 그 편차를 PID 제어 방식으로 보상하는 방법으로 상기 모터를 제어할 수 있다.

상기 제어부는 상기 PID 제어 보상 방법에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티 비(duty ratio)를 제어하는 방식으로 상기 모터를 제어할 수 있다.

상기 제어부는, 금회 조작량을 MV_n, 전회 조작량을 MV_n _-1, 금회 조작량의 미분을 ΔMV_n, 금회 편차를 e_n, 전회 편차를 e_n _-1, 전전회 편차를 e_n _-2, Kp를 비례 계수, Ki를 비례 적분 계수, Kd를 비례 미분 계수라고 할 때, MV_n=MV_n _-1+ΔMV_n, ΔMV_n=Kp*(e_n-e_n _-1)+Ki*e_n+Kd*((e_n-e_n _-1)-(en-1-e_n _-2))의 수학식을 이용하여 상기 PID 제어 보상을 수행할 수 있다.

본 발명의 트렁크, 상기 트렁크에 동력을 전달하여 구동시키기 위한 모터, 상기 모터의 속도를 감지하기 위한 속도 감지부 및 상기 트렁크의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는 파워 트렁크 시스템에서의 파워 트렁크 제어 방법에 있어서, 상기 제어부는 상기 속도 감지부에서 감지된 상기 모터의 속도 정보를 이용하여 현재 트렁크의 위치 및 동작 속도를 확인하는 단계, 상기 제어부는 미리 정해진 목표 속도와 상기 동작 속도를 비교하여 그 편차를 PID 제어(Proportional Integral Derivative control) 방식으로 보상하는 단계, 상기 제어부는 상기 PID 제어 보상 결과에 따라 상기 모터의 속도를 제어하는 단계를 포함한다.

상기 속도 감지부는 홀 센서(Hall sensor)일 수 있다.

본 발명에 의하면 파워 트렁크 시스템이 구비된 차량에 있어서, 트렁크의 파워 개폐시(open/close), 외부환경(온도, 경사도)의 변화에 관계없이 파워 트렁크의 개폐 속도를 일정하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

즉, 본 발명에 의하면 일정한 비율로 고정된 PWM의 듀티(Duty) 비 제어를 통한 PID 제어를 이용하기에, 하나의 프로파일(Profile)을 이용하여 외부환경(온도, 경사도)의 변화에도 일정하게 트렁크의 개폐속도 조절이 가능하며, 구동 중 외부환경이 변화하더라도 PID 제어를 통해 즉각적인 보상이 가능하다. 이처럼, 본 발명에서는 하나의 프로파일을 이용하여 어떠한 환경변화에도 일정한 트렁크 구동을 제어할 수 있기 때문에, 로직(Logic) 적으로도 간단해지며, 파워 트렁크의 개폐 속도 조절에 있어 보다 안정적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 트렁크 제어 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 트렁크 제어 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 트렁크 제어 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트렁크 오픈시 목표 속도 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 PID 제어를 설명하기 위한 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 트렁크 제어 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 파워 트렁크 제어 시스템은 트렁크를 구비하는 차량에서 파워 트렁크를 제어하는 시스템으로서, 속도 감지부(110), 제어부(120), 모터(130)를 포함한다.

속도 감지부(110)는 모터(130)의 속도를 감지하는 역할을 한다.

본 발명의 일 실시예에서 속도 감지부(110)는 홀 센서(Hall sensor)인 것이 바람직하다.

모터(130)는 트렁크에 동력을 전달하여 구동시키기 역할을 한다.

제어부(120)는 속도 감지부(110)에서 감지된 모터(130)의 속도 정보를 이용하여 현재 트렁크의 위치 및 동작 속도를 계산하고, 계산된 위치 및 동작 속도를 고려하여 모터(130)를 제어하되, 미리 정해진 목표 속도와 동작 속도를 비교하여 그 편차를 PID 제어(Proportional Integral Derivative control) 방식으로 보상하는 방법으로 모터(130)를 제어한다.

본 발명의 일 실시예에서 제어부(120)는 홀 센서에서 측정된 모터(130)의 RPM(Revolution per minute)과 목표 속도의 RPM을 비교하여 그 편차를 PID 제어 방식으로 보상하는 방법으로 모터(130)를 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 제어부(120)는 PID 제어 보상 방법에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티 비(duty ratio)를 제어하는 방식으로 모터(130)를 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 제어부(120)는 다음 수학식을 이용하여 PID 제어 보상을 수행할 수 있다.

[수학식 1]

MV_n=MV_n _-1+ΔMV_n,

ΔMV_n=Kp*(e_n-e_n _-1)+Ki*e_n+Kd*((e_n-e_n _-1)-(en-1-e_n _-2))

[수학식 1]에서 금회 조작량을 MV_n, 전회 조작량을 MV_n _-1, 금회 조작량의 미분을 ΔMV_n, 금회 편차를 e_n, 전회 편차를 e_n _-1, 전전회 편차를 e_n _-2, Kp를 비례 계수, Ki를 비례 적분 계수, Kd를 비례 미분 계수라고 정한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 트렁크 제어 방법을 보여주는 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 제어부(120)는 속도 감지부(110)에서 감지된 모터(130)의 속도 정보를 이용하여 현재 트렁크의 위치 및 동작 속도를 확인한다(S201). 본 발명의 일 실시예에서 속도 감지부(110)는 홀 센서(Hall sensor)인 것이 바람직하다.

제어부(120)는 미리 정해진 목표 속도와 동작 속도를 비교하여 그 편차를 PID 제어(Proportional Integral Derivative control) 방식으로 보상한다(S203).

제어부(120)는 PID 제어 보상 결과에 따라 모터(130)의 속도를 제어한다(S205).

본 발명에서 제어부(120)는 PID 제어 보상 방법에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티 비(duty ratio)를 제어하는 방식으로 모터(130)를 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 트렁크 제어 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 목표 속도(Target speed)와 현재 모터 속도를 비교하여, 그 편차를 PID 제어를 통해 보상한다. 그리고, PID 제어 보상 프로세스를 통해 PWM 듀티비를 조절하는 방식으로 출력을 제어하며, PWM 출력을 통해 모터(130)를 제어하게 된다. 결국, 모터(130) 속도를 제어함으로써, 트렁크의 개폐 속도를 제어할 수 있다.

PID 제어(Proportional Integral Derivative control)는 제어 변수와 기준 입력 사이의 오차에 근거하여 계통의 출력이 기준 전압을 유지하도록 하는 피드백 제어의 일종으로, 비례(Proportional) 제어와 비례 적분(Proportional-Integral) 제어, 비례 미분(Proportional-Derivative) 제어를 조합한 것이다.

P(비례) 제어는 기준 신호와 현재 신호 사이의 오차 신호에 적당한 비례 상수 이득을 곱해서 제어 신호를 만든다.

I(비례 적분) 제어는 오차 신호를 적분하여 제어 신호를 만드는 적분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결해 사용한다.

D(비례 미분) 제어는 오차 신호를 미분하여 제어 신호를 만드는 미분 제어를 비례 제어에 병렬로 연결하여 사용한다.

PID 제어는 자동화 시스템의 반응을 측정할 뿐 아니라 반응을 제어할 때도 사용되는 제어 방법이며, 온도, 압력, 유량, 회전 속도 등을 제어하기 위해 쓰이며, 과도 상태의 특성 등 PI나 PD 제어의 문제점들을 개선할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트렁크 오픈시 목표 속도 그래프이다. 구체적으로 도 4는 트렁크 오픈 시의 목표 속도 RPM 그래프를 도시한 것이다.

본 발명에서는 모터(130)에 장착된 홀 센서를 통해 모터의 속도 및 RPM 정보를 확인할 수 있다. 따라서, 모터의 속도를 통해 현재 트렁크의 위치를 확인할 수 있다.

본 발명에서는 목표 속도 RPM 그래프와 현재 모터(130)의 RPM을 비교하여, 그 편차를 계산하고, 이를 PID 제어를 통해 보상하게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 PID 제어를 설명하기 위한 그래프이다.

도 5 (a)에는 목표 속도 프로파일(desired profile)(a)과 실제 속도 프로파일(actual profile)(b)이 도시되어 있고, 도 5 (b)에는 PWM 출력신호가 도시되어 있다.

도 5 (a)에서 1번의 경우, 현재 모터(130)의 RPM이 목표 속도 RPM 보다 큰 경우이다. 1번의 경우에 도 5 (b)에서 PWM 출력 그래프는 PWM 출력이 작아지는 것을 확인할 수 있다.

그 반대의 경우, 즉 도 5 (a)에서 2번의 경우, 현재 모터(130)의 RPM이 목표 속도 RPM 보다 작은 경우이다. 2번의 경우에 도 5 (b)에서 PWM 출력 그래프는 PWM 출력이 커지는 것을 확인할 수 있다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

110 속도 감지부 120 제어부
130 모터

Claims

트렁크를 구비하는 차량에서 파워 트렁크를 제어하는 시스템에 있어서,
상기 트렁크에 동력을 전달하여 구동시키기 위한 모터;
상기 모터의 속도를 감지하기 위한 속도 감지부;
상기 속도 감지부에서 감지된 상기 모터의 속도 정보를 이용하여 현재 트렁크의 위치 및 동작 속도를 계산하고, 계산된 위치 및 동작 속도를 고려하여 상기 모터를 제어하되, 미리 정해진 목표 속도와 상기 동작 속도를 비교하여 그 편차를 PID 제어(Proportional Integral Derivative control) 방식으로 보상하는 방법으로 상기 모터를 제어하는 제어부를 포함하는 파워 트렁크 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 속도 감지부는 홀 센서(Hall sensor)인 것임을 특징으로 하는 파워 트렁크 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제어부는 상기 홀 센서에서 측정된 상기 모터의 RPM(Revolution per minute)과 상기 목표 속도의 RPM을 비교하여 그 편차를 PID 제어 방식으로 보상하는 방법으로 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 파워 트렁크 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 PID 제어 보상 방법에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티 비(duty ratio)를 제어하는 방식으로 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 파워 트렁크 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
금회 조작량을 MV_n, 전회 조작량을 MV_n _-1, 금회 조작량의 미분을 ΔMV_n, 금회 편차를 e_n, 전회 편차를 e_n _-1, 전전회 편차를 e_n _-2, Kp를 비례 계수, Ki를 비례 적분 계수, Kd를 비례 미분 계수라고 할 때,
MV_n=MV_n _-1+ΔMV_n,
ΔMV_n=Kp*(e_n-e_n _-1)+Ki*e_n+Kd*((e_n-e_n _-1)-(en-1-e_n _-2))
의 수학식을 이용하여 상기 PID 제어 보상을 수행하는 것을 특징으로 하는 파워 트렁크 제어 시스템.
트렁크, 상기 트렁크에 동력을 전달하여 구동시키기 위한 모터, 상기 모터의 속도를 감지하기 위한 속도 감지부 및 상기 트렁크의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는 파워 트렁크 시스템에서의 파워 트렁크 제어 방법에 있어서,
상기 제어부는 상기 속도 감지부에서 감지된 상기 모터의 속도 정보를 이용하여 현재 트렁크의 위치 및 동작 속도를 확인하는 단계;
상기 제어부는 미리 정해진 목표 속도와 상기 동작 속도를 비교하여 그 편차를 PID 제어(Proportional Integral Derivative control) 방식으로 보상하는 단계;
상기 제어부는 상기 PID 제어 보상 결과에 따라 상기 모터의 속도를 제어하는 단계를 포함하는 파워 트렁크 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 속도 감지부는 홀 센서(Hall sensor)인 것임을 특징으로 하는 파워 트렁크 제어 방법.
제7항에 있어서,
상기 제어부는 상기 홀 센서에서 측정된 상기 모터의 RPM(Revolution per minute)과 상기 목표 속도의 RPM을 비교하여 그 편차를 PID 제어 방식으로 보상하는 방법으로 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 파워 트렁크 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 제어부는 상기 PID 제어 보상 방법에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티 비(duty ratio)를 제어하는 방식으로 상기 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 파워 트렁크 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 제어부는,
금회 조작량을 MV_n, 전회 조작량을 MV_n _-1, 금회 조작량의 미분을 ΔMV_n, 금회 편차를 e_n, 전회 편차를 e_n _-1, 전전회 편차를 e_n _-2, Kp를 비례 계수, Ki를 비례 적분 계수, Kd를 비례 미분 계수라고 할 때,
MV_n=MV_n _-1+ΔMV_n,
ΔMV_n=Kp*(e_n-e_n _-1)+Ki*e_n+Kd*((e_n-e_n _-1)-(en-1-e_n _-2))
의 수학식을 이용하여 상기 PID 제어 보상을 수행하는 것을 특징으로 하는 파워 트렁크 제어 방법.