KR20160134140A - 가변 연료 압력 시스템 및 그의 연료펌프 제어방법 - Google Patents

가변 연료 압력 시스템 및 그의 연료펌프 제어방법 Download PDF

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Abstract

가변 연료 압력 시스템 및 그의 연료펌프 제어방법에 관한 것으로, 연료펌프 모터의 구동에 의해 연료펌프로부터 펌핑되어 연료공급라인을 통해 고압펌프로 공급되는 연료의 현재 압력을 감지하는 압력감지부, 차량의 메인 제어부로부터 수신된 목표 압력과 상기 압력감지부에서 감지된 현재 압력에 기초해서 상기 모터를 구동하기 위한 모터 구동전압을 산출하고 산출된 모터 구동전압을 기반으로 상기 모터를 구동하도록 제어신호를 발생하는 제어부 및 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 모터를 구동하는 모터 구동부를 포함하는 구성을 마련하여, 목표 압력과 현재 압력을 이용해서 산출된 보상값을 모터 구동전압을 산출하고, 산출된 모터 구동전압을 이용해서 PWM 제어신호의 듀티값을 산출해서 모터 구동을 제어함에 따라 입력 전압변동에 의한 제어특성 변화를 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

가변 연료 압력 시스템 및 그의 연료펌프 제어방법{VARIABLE FUEL PRESSURE SYSTEM AND FUEL PUMP CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 가변 연료 압력 시스템 및 그의 연료펌프 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 가속 상태에 따라 연료 압력을 조절하도록 연료펌프의 구동을 제어하는 가변 연료 압력 시스템 및 그의 연료펌프 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 가솔린이나 디젤, 가스 연료를 사용하는 자동차, 하이브리드 자동차 또는 플러그인 하이브리드 자동차에서 연료탱크에 저장되어 있는 연료는 연료펌프의 구동에 의해 엔진으로 공급된다.
이때, 자동차의 속도 등을 고려하여 펌프의 회전 속도를 제어함으로써 엔진에 공급되는 연료의 양을 조절한다.
연료펌프를 구동하는 모터는 직류 모터(DC Motor)나 높은 효율과 장 수명 및 신뢰성 확보를 위하여 BLDC 모터(Brushless DC Motor)를 이용하며, 특히 센서가 없는(sensorless) BLDC 모터를 사용하는 것이 일반적이다.
최근에는 자동차의 연비를 향상시키기 위하여 많은 연구 개발이 이루어지고 있다.
본 출원인은 연료펌프용 모터의 회전속도를 정밀하게 제어하여 자동차의 연비를 향상시킬 수 있는 연료펌프 모터 구동장치 기술을 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등 다수에 개시하여 등록받은 바 있다.
특허문헌 1에는 전원부로부터 공급되는 자동차의 전원 전압을 직접적으로 스위칭하여 연료펌프 모터를 구동함에 따라, 설정된 회전 속도에 대한 모터의 응답성을 향상시켜 회전속도를 제어하는 연료펌프 모터 구동장치의 구성이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는 운전자에 의해 가속페달이 조작되는지 여부를 실시간으로 검사하여 가속상태 변화율을 산출하고, 산출된 가속상태 변화율이 미리 설정된 시간 동안 유지되는지 여부에 따라 가속상태 여부를 판단하며, 가속상태에서는 PWM 제어신호의 목표 듀티값을 상향 설정함으로써, 상향 설정된 PWM 제어신호의 듀티값에 따라 모터를 구동하여 연료공급라인의 압력 저하를 방지하는 연료펌프 모터 구동장치 구성이 개시되어 있다.
예를 들어, 도 1은 종래기술에 따른 연료펌프 모터 구동장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 연료펌프 모터 구동장치의 동작 과정에서 측정된 파형 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 연료펌프 모터 구동장치는 차량의 가속상태에 따라 차량의 메인 제어부(도면 미도시)에서 수신되는 목표 압력과 연료공급라인에서 감지된 현재 압력을 비교하고 비교 결과에 따라 비례 적분 제어 방식으로 모터(1)의 구동을 제어하는 비례 적분 제어기(2)를 포함한다.
비례 적분 제어기(2)는 목표 압력과 현재 압력을 비교한 결과에 따른 보상값을 산출하고, 산출된 보상값을 기반으로 모터(1)에 인가되는 PWM 제어신호의 듀티값을 산출한다.
대한민국 특허 등록번호 제10-0649355호(2006년 11월 27일 공고) 대한민국 특허 등록번호 제10-1458985호(2014년 11월 12일 공고)
그러나 종래기술에 따른 연료펌프 모터 구동장치는 비례 적분 제어기(2)에서 산출되는 보상값을 PWM 제어신호의 듀티값으로 환산하여 모터의 구동을 제어함에 따라, DC 모터가 적용되는 연료펌프용 모터의 특성상 입력 전압에 의해 제어 특성이 변화하는 문제점이 있었다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 연료펌프 모터 구동장치는 입력전압값이 18V에서 12V로 변동됨에 따라 제어 특성이 변화함을 확인할 수 있다.
또한, 종래기술에 따른 연료펌프 모터 구동장치는 비례 적분 제어기를 이용하여 목표 압력을 추종하는 과정에서 시스템의 특성상 모터를 구동하여 연료탱크 내부에 저장된 연료를 펌핑해서 연료공급라인을 통해 엔진으로 공급하고, 연료공급라인에 형성된 연료 압력을 감지해서 피드백 받는 일련의 과정을 거쳐야 함에 따라, 응답성이 매우 느리다.
이로 인해, 연료의 목표 압력을 추종하는 과정에서 오버슈트(overshoot)와 언더슈트(undershoot)가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연료펌프 제어시 입력 전압변동에 의한 제어 특성 변화를 방지할 수 있는 가변 연료 압력 시스템 및 그의 연료펌프 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 연료의 목표 압력에 따른 제어과정에서 오버슈트와 언더슈트를 최소화할 수 있는 가변 연료 압력 시스템 및 그의 연료펌프 제어방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 가변 연료 압력 시스템은 연료펌프 모터의 구동에 의해 연료펌프로부터 펌핑되어 연료공급라인을 통해 고압펌프로 공급되는 연료의 현재 압력을 감지하는 압력감지부, 차량의 메인 제어부로부터 수신된 목표 압력과 상기 압력감지부에서 감지된 현재 압력에 기초해서 상기 모터를 구동하기 위한 모터 구동전압을 산출하고 산출된 모터 구동전압을 기반으로 상기 모터를 구동하도록 제어신호를 발생하는 제어부 및 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 모터를 구동하는 모터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 메인 제어부로부터 수신된 목표 압력과 상기 압력감지부에서 감지된 현재 압력을 비교하고, 비교 결과에 따라 모터를 구동하기 위한 모터 구동전압을 산출하는 비례 적분 제어기 및 상기 비례 적분 제어기에서 산출된 모터 구동전압을 기반으로 PWM 제어신호의 듀티값을 산출하고 산출된 듀티값의 PWM 제어신호를 상기 모터 구동부로 출력하는 듀티값 산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 비례 적분 제어기에서 산출된 모터 구동전압을 목표 압력별로 미리 설정된 기준전압 범위로 제한하는 전압제한부를 더 포함하고, 상기 전압제한부는 목표 압력에 따라 기준전압의 상한치와 하한치를 변경해서 상기 모터 구동전압을 상기 기준전압 범위로 제한하는 것을 특징으로 한다.
상기 전압제한부는 차량의 가속상태에 따라 목표 압력을 추종하도록, 메인 제어부로부터 수신되는 연료 소모량, 흡입 공기량 또는 엔진 토크 변동에 따라 상기 기준전압의 상한치를 변경해서 상기 모터 구동전압을 제한하는 것을 특징으로 한다.
상기 전압제한부는 목표 압력과 연료 소모량, 흡입 공기량 및 엔진 토크를 미리 설정된 간격으로 복수의 값을 설정하고, 보간법을 이용해서 설정된 복수의 값 사이 구간의 값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 가변 연료 압력 시스템의 연료펌프 제어방법은 (a) 차량의 메인 제어부에서 가속상태에 기초하여 목표 압력을 설정하는 단계, (b) 압력감지부를 이용해서 연료공급라인에 형성된 현재 압력을 감지하는 단계, (c) 비례 적분 제어기에서 상기 목표 압력과 현재 압력을 비교해서 산출된 보상값에 대응되는 모터 구동전압을 산출하는 단계 및 (d) 모터 구동부에서 산출된 모터 구동전압에 대응되는 제어신호에 기초해서 모터를 구동하는 단계를 포함하여 입력 전압 변동에 의한 제어특성 변화를 방지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 (e) 전압제한부에서 상기 (d)단계 이전에 연료 압력 변동에 의한 언더슈트 및 오버슈트를 방지하도록, 상기 모터 구동전압을 목표 압력에 따라 설정되는 기준전압 범위로 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전압제한부는 차량의 가속상태에 따라 목료 압력을 추종하도록, 상기 기준전압 범위의 상한치를 메인 제어부로부터 수신되는 연료 소모량, 흡입 공기량 또는 엔진 토크 정보에 따라 보상하고, 상기 모터 구동전압을 보상된 상한치가 적용된 기준전압 범위로 제한하는 것을 특징으로 한다.
상기 전압제한부는 목표 압력과 연료 소모량, 흡입 공기량 및 엔진 토크를 미리 설정된 간격으로 복수의 값을 설정하고, 보간법을 이용해서 설정된 복수의 값 사이 구간의 값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 가변 연료 압력 시스템 및 그의 연료펌프 제어방법에 의하면, 목표 압력과 현재 압력을 이용해서 산출된 보상값을 모터 구동전압을 산출하고, 산출된 모터 구동전압을 이용해서 PWM 제어신호의 듀티값을 산출해서 모터 구동을 제어함에 따라 입력 전압변동에 의한 제어특성 변화를 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면, 목표 압력에 따라 모터 구동전압의 범위를 제한해서 언더슈트와 오버슈트를 최소화함으로써, 언더슈트로 인한 연료 공급안정성 저하 및 오버슈트로 인한 차량의 연비 저하를 미연에 예방할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 종래기술에 따른 연료펌프 모터 구동장치의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 연료펌프 모터 구동장치의 동작 과정에서 측정된 파형 그래프,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가변 연료 압력 시스템의 블록 구성도,
도 4는 도 3에 도시된 연료펌프 모터 구동장치의 동작 과정에서 측정된 파형 그래프,
도 5는 도 3에 도시된 연료펌프 모터 구동장치의 동작 과정에서 측정된 파형 그래프,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가변 연료 압력 시스템의 연료펌프 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가변 연료 압력 시스템 및 그의 연료펌프 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시 예에서는 가솔린 직접분사 시스템에 적용되는 연료펌프 모터를 이용하여 설명하기로 한다.
상기 가솔린 직접분사 시스템은 연료탱크에 저장된 연료를 펌핑하는 연료펌프, 연료펌프에 의해 펌핑된 연료를 엔진의 고압펌프와 인젝터로 공급하는 연료공급라인, 엔진에서 분사되고 남은 연료를 다시 연료탱크로 리턴시키는 연료회수라인 및 연료회수라인을 통해 회수되는 연료의 압력을 미리 설정된 압력으로 유지하는 레귤레이터를 포함할 수 있다.
그러나 본 발명은 가솔린 직접분사 시스템에 한정되는 것은 아니며, 엘피아이 시스템이나 엘피디아이 시스템과 같이 액체 상태의 가스 연료를 엔진에 공급하는 가스 연료 공급시스템, 디젤 직접분사 시스템, 하이브리드 연료 공급시스템 및 플러그인 하이브리드 연료 공급시스템과 같이 다양한 연료 공급시스템에 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가변 연료 압력 시스템의 블록 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가변 연료 압력 시스템(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 차량의 주행 상태에 기초하여 엔진에 공급되는 연료의 목표압력을 산출하는 메인 제어부(11), 메인 제어부(11)와 통신을 수행하여 메인 제어부(11)로부터 수신된 목표압력과 연료공급라인(S)에서 실제 감지된 현재 압력을 비교하고 비교결과에 따라 연료펌프(12)에 구비된 모터(13)의 구동속도를 제어하는 연료펌프 모터 구동장치(20) 및 연료펌프(12)에 의해 펌핑되어 공급되는 연료를 미리 설정된 고압으로 가압하는 고압펌프(13) 및 고압으로 가압된 연료를 엔진의 실린더 내부에 분사하는 인젝터(15) 및 차량의 가속상태를 감지하는 가속상태 감지부(16)를 포함한다.
도 3에서 모터(13)는 2상 DC 모터로 도시되어 있으나, 단상 또는 3상 BLDC 모터 등 다양한 DC 모터로 적용될 수 있다.
가속상태 감지부(16)는 운전자의 가속페달 조작시 가속페달의 각도를 감지하는 가속페달센서(Acceleration Pedal Sensor)로 구비되고, 상기 가속페달센서는 가속페달의 각도를 감지한 가속상태 감지신호를 메인제어부(11)로 전달한다.
연료펌프 모터 구동장치(20)는 연료펌프 모터(13)의 구동에 의해 연료펌프(12)로부터 펌핑되어 연료공급라인(S)을 통해 고압펌프(13)로 공급되는 연료의 현재 압력을 감지하는 압력감지부(22), 차량의 메인 제어부(10)로부터 수신된 목표 압력과 압력감지부(22)에서 감지된 현재 압력에 기초해서 모터(13)를 구동하기 위한 모터 구동전압을 산출하고 산출된 모터 구동전압을 기반으로 모터(13)를 구동하도록 제어신호를 발생하는 제어부(21) 및 제어부(21)의 제어신호에 따라 모터(13)를 구동하는 모터 구동부(23)를 포함할 수 있다.
이와 함께, 연료펌프 모터 구동장치(20)는 배터리(16)로부터 공급된 구동전원을 안정적으로 유지하고 과전압을 차단하여 각 장치를 보호하는 과전압 보호부(도면 미도시) 및 차량의 메인 제어부(10)와 제어부(21) 사이에서 CAN 통신을 수행하는 CAN 통신부(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다.
제어부(21)는 상기 CAN 통신부를 통해 메인 제어부(10)로부터 수신된 목표 압력과 압력감지부(22)에서 감지된 현재 압력을 비교하고, 비교 결과에 따라 모터를 구동하기 위한 모터 구동전압을 산출하는 비례 적분 제어기(31) 및 산출된 모터 구동전압을 기반으로 PWM 제어신호의 듀티값을 산출하고 산출된 듀티값의 PWM 제어신호를 모터 구동부(23)로 출력하는 듀티값 산출부(32)를 포함할 수 있다.
비례 적분 제어기(31)는 비례 동작에 의해 현재 압력과 목표 압력의 편차값에 비례해서 압력을 보상함과 동시에 적분 동작에 의해 외란에 대한 잔류 편차를 제거해서 보상값을 산출하고 산출된 보상값을 실험 결과를 통해 보상값별로 전압값이 매핑된 테이블을 이용해서 모터 구동전압을 산출할 수 있다.
예를 들어, 도 4는 도 3에 도시된 연료펌프 모터 구동장치의 동작 과정에서 측정된 파형 그래프이다.
도 4에는 연료펌프 모터 구동장치의 동작 시 측정된 목표 압력과 현재 압력, 입력전압 및 모터 전류 파형이 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 입력 전압이 18V에서 12V로 변동되더라도 제어 특성이 동일함을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 메인 제어부로부터 수신된 목표 압력과 압력감지부에서 감지된 현재 압력을 비교해서 모터를 구동하기 위한 모터 구동전압을 산출하고, 산출된 모터 구동전압을 기반으로 PWM 제어신호의 듀티값을 산출해서 산출된 듀티값의 PWM 제어신호를 이용해서 모터 구동부의 구동을 제어함으로써, 입력 전압변동에 의한 제어특성 변화를 방지할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이, 목표 압력과 연료 압력을 이용해서 모터 구동전압을 산출하고, 산출된 모터 구동전압을 기반으로 연료펌프 모터(13)의 구동을 제어하는 경우에도, 시스템의 특성상 연료의 목표 압력을 추종하는 과정에서 오버슈트와 언더슈트가 발생할 수 있다.
이에 따라, 제어부(21)는 오버슈트와 언더슈트를 최소화하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이 비례 적분 제어기(31)에서 산출된 모터 구동전압을 목표 압력별로 미리 설정된 기준전압 범위로 제한하는 전압제한부(33)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 표 1은 목표 압력별 기준전압 범위의 하한치와 상한치 테이블이다.
목표 압력 250㎪ 350㎪ 450㎪ 550㎪
기준전압 상한치 6V 7V 7.7V 8V
기준전압 하한치 4.5V 5.0V 6.5V 8.5V
표 1에 도시된 바와 같이, 전압제한부(33)는 목표 압력에 따라 기준전압의 상한치와 하한치를 변경하여 해당 상한치와 하한치 사이를 기준전압 범위로 설정할 수 있다.
예를 들어, 전압제한부(33)는 목표 압력이 약 250㎪인 경우, 기준전압의 상한치와 하한치를 각각 약 6V와 약 4.5V로 설정해서 모터 구동전압을 약 6V 내지 약 4.5V 범위로 제한할 수 있다.
그리고 전압제한부(33)는 차량의 가속상태에 따라 목표 압력을 추종할 수 있도록, 메인 제어부(11)로부터 수신되는 연료 소모량, 흡입 공기량 또는 엔진 토크 변동에 따라 모터 구동전압의 상한치를 조절할 수 있다.
이를 위해, 전압제한부(33)는 차량의 가속 상태에 따른 연료 소모량, 흡입 공기량 또는 엔진 토크 정보를 메인 제어부로부터 수신하고, 수신된 연료 소모량, 흡입 공기량, 엔진 토크 정보를 일정 구간으로 구분한 설정값별로 기준전압 범위의 상한치를 변경할 수 있다.
예를 들어, 표 2는 엔진 토크의 설정값별 기준전압의 보상값 및 상한치 테이블이다.
엔진 토크 40% 60% 80% 90%
보상치 0V 0.5V 1.5V 2V
기준전압 상한치 6V 7.5V 9.2V 10V
표 2에 도시된 바와 같이, 전압제한부(33)는 엔진 토크의 설정값별로 기준전압의 상한치를 미리 설정된 보상치만큼 보상해서 기준전압의 상한치를 적응적으로 조절할 수 있다.
예를 들어, 전압제한부(33)는 엔진 토크가 약 40%인 경우 보상치 약 0V를 적용해서 기준전압 상한치를 약 6V로 설정하고, 엔진 토크가 약 80%인 경우에는 보상치 약 1.5V를 보상해서 기준전압 상한치를 약 9.2V로 설정할 수 있다.
한편, 표 1 및 표 2에는 소수의 값들만이 예시되어 있으며, 전압제한부(33)는 보간법(interpolation)을 이용해서 표 1 및 표 2에 기재된 목표 압력, 흡입 공기량 및 엔진 토크의 설정값들 사이 값을 세밀하게 설정할 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 연료펌프 모터 구동장치의 동작 과정에서 측정된 파형 그래프이다.
도 5에는 모터 구동전압이 기준전압 범위로 전압 제한된 상태(A 부분)와 미제한된 상태(B 부분)가 도시되어 있다.
모터 구동전압의 하한치와 상한치가 미제한된 경우, 도 5의 B 부분에 도시된 바와 같이 연료의 압력 변동 초기에 오버슈트와 언더슈트가 발생한다.
반면, 모터 구동전압의 하한치와 상한치가 제한된 경우, 도 5의 A 부분에 도시된 바와 같이 연료의 압력 변동시 오버슈트와 언더슈트 발생이 억제됨을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 목표 압력에 따라 모터 구동전압의 범위를 제한해서 언더슈트와 오버슈트를 최소화할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 언더슈트로 인한 연료 공급안정성 저하 및 오버슈트로 인한 차량의 연비 저하를 미연에 예방할 수 있다.
다음, 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가변 연료 압력 시스템의 연료펌프 제어방법을 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 가변 연료 압력 시스템의 연료펌프 제어방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
차량의 이그니션 키가 스타트 조작되면, 연료펌프 모터 구동장치(20)는 연료펌프(12)에 마련된 모터(13)를 구동해서 연료를 펌핑하여 연료공급라인(S)을 통해 엔진에 공급한다.
도 6의 S10단계에서 가속상태 감지부(16)는 차량의 가속상태를 감지하고, 감지된 가속상태 감지신호를 메인 제어부(11)로 전달한다.
그러면, 메인 제어부(11)는 상기 가속상태에 기초해서 목표 압력을 설정하고, 연료펌프 모터 구동장치(20)의 제어부(21)는 메인 제어부(11)로부터 목표 압력을 수신한다.
압력 감지부(22)는 연료공급라인(S)을 통해 고압펌프(14)로 공급되는 연료의 현재 압력을 감지하고, 감지된 현재 압력에 대응되는 감지신호를 제어부(21)로 전달한다(S12).
제어부(21)의 비례 적분 제어기(31)는 감지된 현재 압력과 메인 제어부(11)로부터 수신된 목표 압력을 비교해서 비교 결과에 따른 비례 적분 동작을 통해 보상값을 산출하고, 산출된 보상값에 대응되는 모터 구동전압을 산출한다(S14).
한편, 제어부(21)는 메인 제어부(11)로부터 연료 소모량, 흡입 공기량 또는 엔진 토크 정보를 수신한다(S16).
전압 제한부(33)는 표 1에 기재된 바와 같이, 산출된 모터 구동전압을 목표 압력별로 매핑된 기준전압 범위로 제한한다.
이와 함께, 전압제한부(33)는 표 2에 기재된 바와 같이, 수신된 연료 소모량, 흡입 공기량 또는 엔진 토크별로 매핑된 기준전압의 상한치를 조절해서 설정하고, 모터 구동전압을 기준전압 범위로 제한한다(S18).
그러면, 듀티값 산출부(32)는 제한된 모터 구동전압에 대응되는 PWM 제어신호의 듀티값을 산출하고(S20), 산출된 듀티값의 PWM 제어신호를 모터 구동부(23)로 전달해서 모터의 구동을 제어한다(S22).
이후, 제어부(21)는 엔진 시동이 중지될 때까지 S10단계 내지 S22단계를 반복 수행하도록 제어한다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 목표 압력과 현재 압력을 이용해서 산출된 보상값을 모터 구동전압을 산출하고, 산출된 모터 구동전압을 이용해서 PWM 제어신호의 듀티값을 산출해서 모터 구동을 제어함에 따라 입력 전압변동에 의한 제어특성 변화를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 목표 압력에 따라 모터 구동전압의 범위를 제한해서 언더슈트와 오버슈트를 최소화할 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
상기의 실시 예에서는 가솔린 직접분사 시스템에 적용되는 연료펌프 모터를 이용하여 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 본 발명은 가솔린 직접분사 시스템뿐만 아니라, 엘피아이 시스템이나 엘피디아이 시스템과 같이 액체 상태의 가스 연료를 엔진에 공급하는 가스 연료 공급시스템, 디젤 직접분사 시스템, 하이브리드 연료 공급시스템 및 플러그인 하이브리드 연료 공급시스템과 같이 다양한 연료 공급시스템에 적용되도록 변경될 수 있다.
본 발명은 메인 제어부로부터 수신된 목표 압력과 압력감지부에서 감지된 현재 압력을 비교해서 모터를 구동하기 위한 모터 구동전압을 산출하고, 산출된 모터 구동전압을 기반으로 PWM 제어신호의 듀티값을 산출해서 산출된 듀티값의 PWM 제어신호를 이용해서 모터 구동부의 구동을 제어함으로써, 입력 전압변동에 의한 제어특성 변화를 방지하는 가변 연료 압력 시스템 기술에 적용된다.
10: 가변 연료 압력 시스템
11: 메인 제어부 12: 연료펌프
13: 모터 14: 고압펌프
15: 인젝터 16: 가속상태 감지부
20: 연료펌프 모터 구동장치
21: 제어부 22: 압력감지부
23: 모터구동부 31: 비례 적분 제어기
32: 듀티값 산출부 33: 전압 제한부

Claims (9)

  1. 연료펌프 모터의 구동에 의해 연료펌프로부터 펌핑되어 연료공급라인을 통해 고압펌프로 공급되는 연료의 현재 압력을 감지하는 압력감지부,
    차량의 메인 제어부로부터 수신된 목표 압력과 상기 압력감지부에서 감지된 현재 압력에 기초해서 상기 모터를 구동하기 위한 모터 구동전압을 산출하고 산출된 모터 구동전압을 기반으로 상기 모터를 구동하도록 제어신호를 발생하는 제어부 및
    상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 모터를 구동하는 모터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 연료 압력 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    메인 제어부로부터 수신된 목표 압력과 상기 압력감지부에서 감지된 현재 압력을 비교하고, 비교 결과에 따라 모터를 구동하기 위한 모터 구동전압을 산출하는 비례 적분 제어기 및
    상기 비례 적분 제어기에서 산출된 모터 구동전압을 기반으로 PWM 제어신호의 듀티값을 산출하고 산출된 듀티값의 PWM 제어신호를 상기 모터 구동부로 출력하는 듀티값 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 연료 압력 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 비례 적분 제어기에서 산출된 모터 구동전압을 목표 압력별로 미리 설정된 기준전압 범위로 제한하는 전압제한부를 더 포함하고,
    상기 전압제한부는 목표 압력에 따라 기준전압의 상한치와 하한치를 변경해서 상기 모터 구동전압을 상기 기준전압 범위로 제한하는 것을 특징으로 하는 가변 연료 압력 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전압제한부는 차량의 가속상태에 따라 목표 압력을 추종하도록, 메인 제어부로부터 수신되는 연료 소모량, 흡입 공기량 또는 엔진 토크 변동에 따라 상기 기준전압의 상한치를 변경해서 상기 모터 구동전압을 제한하는 것을 특징으로 하는 가변 연료 압력 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 전압제한부는 목표 압력과 연료 소모량, 흡입 공기량 및 엔진 토크를 미리 설정된 간격으로 복수의 값을 설정하고, 보간법을 이용해서 설정된 복수의 값 사이 구간의 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 가변 연료 압력 시스템.
  6. (a) 차량의 메인 제어부에서 가속상태에 기초하여 목표 압력을 설정하는 단계,
    (b) 압력감지부를 이용해서 연료공급라인에 형성된 현재 압력을 감지하는 단계,
    (c) 비례 적분 제어기에서 상기 목표 압력과 현재 압력을 비교해서 산출된 보상값에 대응되는 모터 구동전압을 산출하는 단계 및
    (d) 모터 구동부에서 산출된 모터 구동전압에 대응되는 제어신호에 기초해서 모터를 구동하는 단계를 포함하여
    입력 전압 변동에 의한 제어특성 변화를 방지하는 것을 특징으로 하는 가변 연료 압력 시스템의 연료펌프 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    (e) 전압제한부에서 상기 (d)단계 이전에 연료 압력 변동에 의한 언더슈트 및 오버슈트를 방지하도록, 상기 모터 구동전압을 목표 압력에 따라 설정되는 기준전압 범위로 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 연료 압력 시스템의 연료펌프 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전압제한부는 차량의 가속상태에 따라 목료 압력을 추종하도록, 상기 기준전압 범위의 상한치를 메인 제어부로부터 수신되는 연료 소모량, 흡입 공기량 또는 엔진 토크 정보에 따라 보상하고, 상기 모터 구동전압을 보상된 상한치가 적용된 기준전압 범위로 제한하는 것을 특징으로 하는 가변 연료 압력 시스템의 연료펌프 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전압제한부는 목표 압력과 연료 소모량, 흡입 공기량 및 엔진 토크를 미리 설정된 간격으로 복수의 값을 설정하고, 보간법을 이용해서 설정된 복수의 값 사이 구간의 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 가변 연료 압력 시스템의 연료펌프 제어방법.
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