KR20170006532A - 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법 - Google Patents

액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법은 차량의 휠과 연결된 코일스프링과 연결되는 액추에이터에 유체를 공급하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법에 관한 것으로써, 전자제어유닛(ECU: Electronic Control Unit)이 상기 액추에이터와 상기 펌프 사이에 배치된 제 1밸브 및 상기 펌프와 유체 저장소 사이에 배치된 제 2밸브 중 적어도 하나를 제어하는 제 1단계; 상기 펌프 내부에 배치된 피스톤을 일측으로 이동시켜 상기 피스톤을 일측 한계 위치까지 이동시키는 제 2단계; 상기 피스톤의 일측 한계 위치에 기초하여 상기 피스톤의 타측 한계 위치의 근사치를 산출하는 제 3단계; 상기 피스톤을 타측으로 이동시켜 상기 피스톤을 타측 한계 위치까지 이동시키는 제 4단계; 상기 타측 한계 위치의 근사치 및 상기 타측 한계 위치를 비교하는 제 5단계; 및 상기 비교 결과에 기초하여 상기 펌프의 이상 여부를 판단하는 제 6단계;를 포함한다.

Description

액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법{A METHOD OF SETTING ZERO POINT OF BI-DIRECTIONAL LINEAR PUMP FOR ACTIVE SUSPENSION APPARATUS}
본 발명은 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법에 관한 것으로써, 구체적으로는 차량용 액티브 서스펜션 장치에서 차량의 휠에 배치된 액추에이터에 유체를 공급하는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법에 관한 것이다.
차량에 있어서의 액티브 서스펜션 시스템(Active Suspension System)은 센서를 통하여 노면으로부터 들어오는 각종 입력들을 감지하고, 전자제어어유닛(Electric Control Unit, ECU)이 상기 감지된 입력을 기초로 차량의 롤(Roll) 거동 등을 효과적으로 제어하는 시스템을 말한다.
구체적으로, 차량의 휠에 연결된 코일스프링의 변위를 보상하는 액추에이터를 구비하고 상기 액추에이터에 공급되는 유체량을 적절히 제어하여 차량의 롤(Roll) 및 피치(Pitch) 변화를 감지하여 차고를 일정하게 유지함으로써 승차감 및 차량의 노면 접지력을 향상할 수 있는 기능을 수행한다.
나아가 차고의 레벨 제어(Level Control)을 통하여 노면의 상태에 따라 운전자가 차고의 높이를 설정할 수 있게 하거나, 나아가 고속에서 차고를 낮추어 공기저항을 줄임으로써 운전의 안정성 및 연비를 향상시킬 수 있는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 액티브 서스펜션 시스템과 관련하여, 미국등록특허 제6,000,702호에는 Spring 및 이와 직렬로 연결된 Lift-Adjustable Regulating Unit을 포함하고, Lift-Adjustable Regulating Unit으로 공급되는 유체의 유량은 비례제어밸브를 통해서 조절되는 기술적 내용이 개시되어 있다.
그러나 이러한 기술적 내용은 고가의 비례제어밸브 및 유압펌프를 사용해야 한다는 문제점이 있으며, 나아가 상기 유압펌프는 엔진에 연결되어 상시 구동되는 구조이므로 이로 인하여 엔진이 작동상태일 경우에는 펌프가 항상 구동하여 고압의 Source를 발생시켜야 하기 때문에 시스템에서 요구하지 않는 과도한 용량을 필요로 하게 되고 엔진 출력을 저하시킴으로써 연비에도 안 좋은 영향을 미치게 되는 문제점이 있다.
나아가, 상기 문헌에는 이러한 액티브 서스펜션 시스템에 유체를 공급해주는 펌프의 경우, 양방향 리니어 펌프가 적용될 수 있는데, 액티브 서스펜션 시스템의 일측에 유체를 공급한 이후 양방향 리니어 펌프 내의 피스톤을 중립에 위치시키는 기술적 특징이 개시되어 있지 않으므로, 제어 입력에 효율적으로 대처할 수 없다는 문제점이 있다.
미국등록특허공보 제6,000,702호
본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
양방향 선형 펌프의 피스톤의 한계 위치에 기초하여 양방향 선형 펌프의 원점을 설정함으로써 제어 입력에 효율적으로 대처할 수 있음과 동시에, 모터, 기어 및 밸브 등에 의해 발생되는 외란이 발생할 경우 원점 설정시의 페일(Fail) 상황을 검출할 수 있는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법을 제안하는 것이다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법은 차량의 휠과 연결된 코일스프링과 연결되는 액추에이터에 유체를 공급하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법에 관한 것으로써, 전자제어유닛(ECU: Electronic Control Unit)이 상기 액추에이터와 상기 펌프 사이에 배치된 제 1밸브 및 상기 펌프와 유체 저장소 사이에 배치된 제 2밸브 중 적어도 하나를 제어하는 제 1단계; 상기 펌프 내부에 배치된 피스톤을 일측으로 이동시켜 상기 피스톤을 일측 한계 위치까지 이동시키는 제 2단계; 상기 피스톤의 일측 한계 위치에 기초하여 상기 피스톤의 타측 한계 위치의 근사치를 산출하는 제 3단계; 상기 피스톤을 타측으로 이동시켜 상기 피스톤을 타측 한계 위치까지 이동시키는 제 4단계; 상기 타측 한계 위치의 근사치 및 상기 타측 한계 위치를 비교하는 제 5단계; 및 상기 비교 결과에 기초하여 상기 펌프의 이상 여부를 판단하는 제 6단계;를 포함한다.
상기 제 1단계는, 상기 전자제어유닛이 상기 액추에이터와 상기 펌프 사이에 유체의 이동을 차단할 수 있도록 상기 제 1밸브를 제어하고, 상기 펌프와 상기 유체 저장소 사이에 유체 연통될 수 있도록 상기 제 2밸브를 제어하는 것이 바람직하다.
상기 제 2단계는, 상기 모터에 미리 설정된 전원을 미리 설정된 주기로 인가하여 상기 피스톤을 일측 방향으로 단계적으로 이동시키는 제 2-1단계; 상기 주기 동안 회전한 상기 모터의 위치를 검출하는 제 2-2단계; 및 상기 모터의 위치에 기초하여 상기 피스톤이 일측 한계 위치에 도달했는지 여부를 판단하는 제 2-3단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 2-3단계는, 현재 주기 동안 회전한 상기 모터의 제 1위치 및 직전 주기 동안 회전한 상기 모터의 제 2위치를 검출하고, 상기 제 1위치 및 상기 제 2위치의 차이를 미리 설정된 값과 비교하는 제 2-3a단계; 및 상기 제 1위치 및 상기 제 2위치의 차이가 미리 설정된 값보다 작은 경우 상기 모터의 회전이 멈춘 것으로 판단하는 제 2-3b단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 2-3단계는, 상기 제 2-3b단계 이후, 미리 설정된 전원을 일정 주기로 상기 모터에 추가 인가하는 제 2-3c단계; 상기 전원의 추가 인가 횟수 및 미리 설정된 횟수를 비교하는 제 2-3d단계; 및 상기 제 2-3d단계에서의 비교 결과, 상기 전원의 추가 인가 횟수가 미리 설정된 횟수 이상인 경우, 상기 피스톤이 일측 한계 위치에 도달한 것으로 판단하는 제 2-3e단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 3단계에서, 상기 피스톤의 타측 한계 위치의 근사치는 상기 피스톤을 수용하는 챔버의 길이에 기초하여 산출되는 것이 바람직하다.
상기 제 4단계는, 상기 모터에 미리 설정된 전원을 미리 설정된 주기로 인가하여 상기 피스톤을 타측 방향으로 단계적으로 이동시키는 제 4-1단계; 상기 주기 동안 회전한 상기 모터의 위치를 검출하는 제 4-2단계; 및 상기 모터의 위치에 기초하여 상기 피스톤이 타측 한계 위치에 도달했는지 여부를 판단하는 제 4-3단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 4-3단계는, 현재 주기 동안 회전한 상기 모터의 제 3위치 및 직전 주기 동안 회전한 상기 모터의 제 4위치를 검출하고, 상기 제 3위치 및 상기 제 4위치의 차이를 미리 설정된 값과 비교하는 제 4-3a단계; 및 상기 제 3위치 및 상기 제 4위치의 차이가 미리 설정된 값보다 작은 경우 상기 모터의 회전이 멈춘 것으로 판단하는 제 4-3b단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 4-3단계는, 상기 제 4-3b단계 이후, 미리 설정된 전원을 일정 주기로 상기 모터에 추가 인가하는 제 4-3c단계; 상기 전원의 추가 인가 횟수 및 미리 설정된 횟수를 비교하는 제 4-3d단계; 및 상기 제 4-3d단계에서의 비교 결과, 상기 전원의 추가 인가 횟수가 미리 설정된 횟수 이상인 경우, 상기 피스톤이 타측 한계 위치에 도달한 것으로 판단하는 제 2-3e단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 피스톤의 일측 한계 위치 또는 타측 한계 위치 중 적어도 하나에 기초하여 상기 피스톤의 중립 위치 또는 상기 피스톤의 중립 위치와 상응하는 상기 모터의 목표 위치 중 적어도 하나를 산출하는 것이 바람직하다.
상기 제 6단계에서 상기 펌프가 이상이 없다고 판단될 경우, 상기 모터를 일측 방향으로 구동시켜 상기 피스톤을 상기 중립 위치로 이동시키는 제 7단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 7단계는, 상기 모터에 미리 설정된 전원을 일정 주기로 인가하여 상기 피스톤을 단계적으로 이동시키는 제 7-1단계; 상기 모터의 위치 및 상기 목표 위치와의 차이를 비교하는 제 7-2단계; 및 상기 모터의 위치 및 상기 목표 위치와의 차이가 미리 설정된 값보다 작은 경우 상기 전원의 인가를 중단하는 제 7-3단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법은 양방향 선형 펌프에 포함된 피스톤의 일측 및 타측 한계 위치를 모두 고려하여 펌프의 원점을 설정함으로써, 차량용 액티브 서스펜션 장치를 효율적으로 제어할 수 있으며, 나아가 외란 발생시 강인하게 원점 설정시의 페일(Fail) 상황을 검출할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법이 적용되는 차량용 액티브 서스펜션 장치의 일 예를 도시한 회로도이다.
도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 선형 펌프의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법을 시계열적으로 도시한 플로우차트이다.
도 5 내지 도 7은 도 4의 일부 단계를 세분화한 플로우차트이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법을 설명하기에 앞서, 차량용 액티브 서스펜션 장치를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법이 적용되는 차량용 액티브 서스펜션 장치의 일 예를 도시한 회로도이고, 도 2 및 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 선형 펌프의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치는 크게 펌프(100), 액추에이터(200), 유로, 밸브(450. 460) 및 유체 저장소(500)를 포함할 수 있다.
펌프(100)는 차량용 액티브 서스펜션 장치에 이용되는 유체에 유압을 발생시키는 구성으로써, 장치내에서의 유체의 이동을 조정하는 역할을 수행하며, 구체적으로는 모터(110)를 이용하여 구동하게 된다. 종래의 경우 차량용 액티브 서스펜션 장치에서의 펌프는 유압펌프로써 엔진에 연결되어 상시 구동됨으로 인하여 불필요한 압력을 발생시키는 문제점이 있었으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치와 같이 펌프(100)가 모터(110)에 의해 구동하는 구조를 채용하게 되면, 전자제어유닛(ECU, Electronic Control Unit)이 필요에 따라 모터(110)에 신호를 전달함으로써 펌프(100)를 선택적으로 구동시키는 것이 가능하기 때문에 엔진 출력 저하 및 연비 향상의 효과를 기대할 수 있게 된다.
액추에이터(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 펌프(100)로부터 유체를 공급받으며, 차량의 좌측 전륜 휠, 좌측 후륜 휠, 우측 전륜 휠 및 우측 후륜 휠 측에 각각 배치된 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4액추에이터(210, 220, 230, 240)로 구분될 수 있다. 각각의 액추에이터(210, 220, 230, 240)는 코일스프링(211, 221, 231, 241) 및 댐퍼(212, 222, 232, 242)와 연결되어 있고, 특히 액추에이터(210, 220, 230, 240)는 코일스프링(211, 221, 231, 241)의 변위를 보상하는 역할을 수행한다
특히, 펌프(100)는 모터(110)의 구동에 기초하여 제 1액추에이터(210) 및 제 2액추에이터(220)에 유체를 동시에 공급할 수 있거나, 또는 제 3액추에이터(230) 및 제 4액추에이터(240)에 유체를 동시에 공급하도록 구성할 수 있다. 즉, 도 1과 같이 하나의 펌프(100) 구동에 의해서 차량의 좌측 휠의 전/후륜측의 액추에이터에 유체를 동시에 공급하거나 또는 차량의 우측 휠의 전/후륜측의 액추에이터에 유체를 동시에 공급하는 것이 가능하다.
유로는 펌프(100), 액추에이터(200) 또는 유체 저장소(500) 사이의 유체의 이동을 위한 통로로써, 펌프(100)와 제 1액추에이터(210) 사이에 형성된 유로는 도 2에 도시된 바와 같이 펌프(100)와 직접 연결되는 제 1-1유로(311), 제 1-1유로(311)에서 분기되는 제 1-2유로(312) 및 제 1-3유로(313)으로 구분될 수 있으며, 제 1-2유로(312)는 제 1액추에이터(210)와 연결되는 유로이고, 제 1-3유로(313)는 유체 저장소(500)와 연결되는 유로이다. 펌프(100)와 제 2액추에이터(220), 제 3액추에이터(230) 및 제 4액추에이터(240)와 연결되는 유로 또한 제 1액추에이터(210) 사이에 형성된 유로와 마찬가지로 도 1과 같이 세분화할 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 하겠다.
밸브는 상기 유로(300)상에 배치되어 유체의 흐름을 제어하는 역할을 수행한다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치에서는 비례제어밸브가 아닌 온/오프(On/Off) 밸브를 채용하고, 이러한 온/오프(On/Off) 밸브의 동작을 전자제어유닛을 통해 제어함으로써, 유체의 이동을 선택적으로 제어할 수 있다. 이를 통해서 시스템 구조의 단순화 및 원가 절감의 효과를 기대할 있다.
한편, 유체 저장소(500, Reservoir)는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치 내의 유체의 유량이 과잉될 경우, 이를 수용 및 저장하는 기능을 수행하고, 또한 액추에이터(200)가 더 많은 유량의 공급을 필요로 할 경우 유체를 각 액추에이터(200) 또는 펌프(100)로 공급하는 기능을 수행한다.
특히 펌프(100)는 하나의 챔버 및 피스톤을 구비할 수도 있으며, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 2개의 실린더 및 피스톤을 구비함으로써 모터 출력의 증대 없이 복수 개의 액추에이터(200)를 제어할 수 있는 듀얼 실린더 구조의 펌프가 채용될 수 있으며, 이하에서는 듀얼 실린더 구조의 펌프를 중심으로 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 선형 펌프는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 일측에 톱니 형상의 홈이 형성된 제 1랙바(151) 및 제 2랙바(152)는 제 1피스톤(141) 및 제 2피스톤(142)을 지지하고, 피니언(160)이 상기 제 1랙바(151) 및 제 2랙바(152)의 일측에 형성된 홈과 함께 맞물리도록 배치된다. 피니언(160)은 모터(110)와 연결되고, 모터(110)에 의해서 피니언(160)이 회전하게 되면 제 1랙바(151) 및 제 2랙바(152)는 도 3에 도시된 바와 같이 서로 반대 방향으로 이동하게 된다. 결론적으로 제 1랙바(151) 및 제 2랙바(152)의 이동에 의해서 제 1피스톤(141) 및 제 2피스톤(142)는 서로 반대 방향으로 이동하게 된다.
이러한 듀얼 실린더 펌프 구조에 의해서 하나의 펌프(100)로 복수 개의 액추에이터(200)에 유체를 동시에 공급할 수 있게 된다. 일반적으로 복수 개의 액추에이터를 하나의 펌프로 제어하기 위해서는 펌프의 용량을 증대시켜야 하는데, 모터 출력의 한계로 인하여 펌프 용량의 증대에는 한계가 존재하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치에 적용된 듀얼 실린더 구조의 펌프(100)의 경우 모터 출력의 증대 없이 복수 개의 액추에이터(200)를 제어할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치의 펌프(100)는 제 1랙바(151) 및 제 2랙바(152) 중 적어도 하나를 지지하는 서포트 요크(170, Support Yoke)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 서포트 요크(170)는 제 1랙바(151) 또는 제 2랙바(152)와 피니언(160)이 유격을 방지하기 위해 채용되는 구성으로써, 이를 통해 제 1랙바(151), 제 2랙바(152)에 형성된 홈 또는 피니언에서의 상기 홈과 대응되는 형상의 마모에 의한 오작동을 방지하고, 나아가 유격 발생에 의한 래틀(Rattle) 소음을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상술한 차량용 액티브 서스펜션 장치 및 이에 적용되는 펌프에 대한 내용을 기초로, 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법에 대하여 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법을 시계열적으로 도시한 플로우차트이고, 도 5 내지 도 7은 도 4의 일부 단계를 세분화한 플로우차트이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법은 차량의 휠과 연결된 코일스프링과 연결되는 액추에이터(200)에 유체를 공급하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프(100)의 원점 설정 방법에 관한 것으로써, 도 4에 도시된 바와 같이 크게 액추에이터 스크로크를 유지하는 제 1단계(S100), 피스톤(141)을 일측 한계 위치로 이동시키는 제 2단계(S200), 피스톤(141)의 타측 한계 위치의 근사치를 산출하는 제 3단계(S300), 피스톤(141)을 타측 한계 위치로 이동시키는 제 4단계(S400), 피스톤의 타측 한계 위치 근사치와 피스톤의 타측 한계 위치를 비교하는 제 5단계(S500), 펌프(100)의 정상 여부 판단 및 피스톤(141)의 중립 위치를 산출하는 제 6단계(S600) 및 피스톤(141)을 중립 위치로 이동시키는 제 7단계(S700)를 포함한다.
제 1단계(S100)는 전자제어유닛(ECU:Electronic Control Unit)이 액추에이터(200)와 펌프(100) 사이에 배치된 제 1밸브(450) 및 펌프(100)와 유체 저장소(500) 사이에 배치된 제 2밸브(460) 중 적어도 하나를 제어하는 단계이다. 구체적으로 전자제어유닛이 액추에이터(200)와 펌프(100) 사이에 유체의 이동이 차단되도록 제 1밸브(450)를 제어하고, 펌프(100)와 유체 저장소(500) 사이에는 유체 연통될 수 있도록 제 2밸브(460)를 제어하는 것이 바람직하며, 이를 통하여 피스톤(141)이 중립위치로 이동하는 경우 액추에이터(200)의 스트로크에는 영향을 미치지 않도록 함과 동시에, 피스톤(141)의 이동경로를 확보할 수 있게 된다.
제 1단계(S100) 이후, 펌프(100) 내부에 배치된 피스톤(141)을 일측으로 이동시켜 피스톤(141)을 일측 한계 위치(MAX STROKE)까지 이동시키는 제 2단계(S200)가 수행된다. 제 2단계(S200)는 구체적으로 도 5에 도시된 바와 같이, 모터(110)에 미리 설정된 전원을 일정한 주기로 인가함으로써 피스톤(141)을 일정한 증가량을 가지고 일측 방향으로 단계적으로 이동시키는 제 2-1단계(S210)를 포함할 수 있으며, 이를 통해서 모터의 급격한 움직임을 방지할 수 있게 된다. 이후 상기 주기 동안 회전한 모터(110)의 위치를 검출하는 제 2-2단계(S220) 및 검출된 모터(110)의 위치에 기초하여 피스톤(141)이 일측 한계 위치(MAX STROKE)에 도달하였는지 여부를 판단하는 제 2-3단계(S230)를 포함할 수 있다.
특히, 제 2-3단계(S230)는 현재 주기 동안 회전한 모터(110)의 제 1위치 및 직전 주기 동안 회전한 모터(110)의 제 2위치를 검출하고, 제 1위치 및 제 2위치의 차이를 미리 설정된 값(A)과 비교하는 제 2-3a단계(S231)를 포함하게 된다. 즉, 각 주기마다 모터(110)에 전원을 인가할 경우 피스톤(141)은 일정한 증가량을 갖고 일측방향으로 단계적으로 이동하게 되므로 현재 주기 및 직전 주기의 모터의 위치는 달라지게 되다가, 결국 도 3과 같이 피스톤(141)이 일측 한계 위치(MAX Stroke)에 다다르게 되면 모터(110)에 전원을 추가 인가하더라도 모터(110)는 더 이상 회전하지 않게 되므로 제 1위치 및 제 2위치의 차이는 0 또는 0과 가까운 값이 되게 된다. 따라서, 상기 제 2-3a단계(S231) 이후, 제 1위치 및 제 2위치의 차이가 미리 설정된 값(A) 보다 작은 경우 모터(110)의 회전이 멈춘 것으로 판단하는 제 2-3b단계(S232)가 수행되게 되며, 이때 미리 설정된 값(A)은 피니언(160)과 랙바(151, 152)간의 이격상태 등을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.
상기 제 2-3b단계(S232)에 의해 모터(110)의 회전이 멈춘 경우 이를 피스톤(141)이 일측 한계 위치에 도달한 것으로 판단하는 것도 가능하지만, 피스톤(141)이 일측 한계 위치에 도달하지 않은 상태에서 모터(110)가 하드웨어 또는 소프트웨어적인 이유로 잠시 회전이 중단될 수 있다는 점을 고려하여, 제 2-3b단계(S232) 이후 미리 설정된 전원을 일정 주기로 모터(110)에 추가 인가하는 제 2-3c단계(S233); 및 전원의 추가 인가 횟수를 카운팅하고, 카운딩된 추가 인가 횟수가 미리 설정된 횟수(B)와 비교하여, 전원의 추가 인가 횟수가 미리 설정된 횟수(B) 이상인 경우, 즉 일정 시간동안 모터의 위치 차이가 변화가 없다고 판단되는 경우 피스톤(141)이 일측 한계 위치에 도달한 것으로 판단하는 제 2-3d단계(S234) 및 제 2-3e단계(S235)가 각각 수행되는 것이 바람직하다.
한편, 제 2단계(S200)에 의해 산출된 피스톤(141)의 일측 한계 위치에 기초하여 피스톤(141)의 중립 위치(O)를 산출하고, 피스톤(141)을 타측 방향으로 이동시켜 상기 중립 위치(O)로 이동시킴으로써 원점을 설정하는 것도 가능하다. 다만, 이 경우 액티브 서스펜션 장치에 포함되는 모터, 기어 또는 밸브 등의 하드웨어 구성의 문제로 인하여 피스톤(141)이 한계 위치에 도달하지 못한 상태에서 고착될 경우에 문제가 발생될 여지가 있다. 구체적으로, 전자 제어 유닛이 실제 중립 위치가 아닌 다른 곳을 중립 위치로 산출하므로써 액티브 서스펜션 장치의 잘못된 중점 설정으로 인한 오동작의 문제점이 발생할 수 있으며, 나아가 전자 제어 유닛에서는 별도의 스트로크 센서를 이용하지 않는 한 이러한 페일(Fail) 상황을 판단할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법에서는, 상기 피스톤(141)을 일측 한계 위치까지 이동시키는 제 2단계(S200) 이후, 상기 피스톤(141)의 타측 한계 위치의 근사치를 산출하는 제 3단계(S300)와 상기 피스톤(141)을 타측으로 이동시켜 피스톤(141)을 타측 한계 위치까지 이동시키는 제 4단계(S400) 및 제 3단계(S300)에서 산출된 타측 한계 위치의 근사치와 제 4단계(S400)에서 산출된 타측 한계 위치를 비교하는 제 5단계(S500)를 수행하게 된다. 이를 통해 피스톤(141)의 고착 여부를 검출하는 것이 가능하게 되며, 이하에서는 상술한 제 3단계(S300) 내지 제 5단계(S500)에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
상술한 바와 같이, 제 2단계(S200)에서 피스톤(141)이 일측 한계 위치(MAX Stroke)에 있는 상황에서 피스톤(141)의 타측 한계 위치(MIN Stroke)의 근사치를 산출하는 제 3단계(S300)가 수행된다. 이러한 피스톤(141)의 타측 한계 위치의 근사치는 피스톤(141)을 수용하는 챔버의 길이, 즉 피스톤(141)이 왕복 가능한 거리에 기초하여 산출할 수 있으며, 나아가 실험 또는 측정 등을 통하여 도출된 상수를 기초로 산출되는 것도 가능하다.
제 3단계(S300) 이후, 일측 한계 위치(MAX Stroke)에 위치한 피스톤(141)을 타측 한계 위치(MIN Stroke)까지 이동시키는 제 4단계(S400)가 수행된다. 제 4단계(S400)는 구체적으로 도 6에 도시된 바와 같이, 모터(110)에 미리 설정된 전원을 일정한 주기로 인가함으로써 피스톤(141)을 일정한 증가량을 가지고 타측 방향으로 단계적으로 이동시키는 제 4-1단계(S410)를 포함할 수 있으며, 이를 통해서 모터의 급격한 움직임을 방지할 수 있게 된다. 이후 상기 주기 동안 회전한 모터(110)의 위치를 검출하는 제 4-2단계(S420) 및 검출된 모터(110)의 위치에 기초하여 피스톤(141)이 타측 한계 위치(MIN Stroke)에 도달하였는지 여부를 판단하는 제 4-3단계(S430)를 포함할 수 있다.
특히, 제 4-3단계(S430)는 현재 주기 동안 회전한 모터(110)의 제 3위치 및 직전 주기 동안 회전한 모터(110)의 제 4위치를 검출하고, 제 3위치 및 제 4위치의 차이를 미리 설정된 값(C)과 비교하는 제 4-3a단계(S431)를 포함하게 된다. 즉, 각 주기마다 모터(110)에 전원을 인가할 경우 피스톤(141)은 일정한 증가량을 갖고 타측방향으로 단계적으로 이동하게 되므로 현재 주기 및 직전 주기의 모터의 위치는 달라지게 되다가, 결국 피스톤(141)이 타측 한계 위치(MIN Stroke)에 다다르게 되면 모터(110)에 전원을 추가 인가하더라도 모터(110)는 더 이상 회전하지 않게 되므로 제 3위치 및 제 4위치의 차이는 0 또는 0과 가까운 값이 되게 된다. 따라서, 상기 제 4-3a단계(S431) 이후, 제 3위치 및 제 4위치의 차이가 미리 설정된 값(C) 보다 작은 경우 모터(110)의 회전이 멈춘 것으로 판단하는 제 4-3b단계(S432)가 수행되게 되며, 이때 미리 설정된 값(C)은 피니언(160)과 랙바(151, 152)간의 이격상태 등을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.
상기 제 4-3b단계(S432)에 의해 모터(110)의 회전이 멈춘 경우 이를 피스톤(141)이 타측 한계 위치에 도달한 것으로 판단하는 것도 가능하지만, 피스톤(141)이 타측 한계 위치에 도달하지 않은 상태에서 모터(110)가 하드웨어 또는 소프트웨어적인 이유로 잠시 회전이 중단될 수 있다는 점을 고려하여, 제 4-3b단계(S432) 이후 미리 설정된 전원을 일정 주기로 모터(110)에 추가 인가하는 제 4-3c단계(S433); 및 전원의 추가 인가 횟수를 카운팅하고, 카운딩된 추가 인가 횟수가 미리 설정된 횟수(D)와 비교하여, 전원의 추가 인가 횟수가 미리 설정된 횟수(D) 이상인 경우, 즉 일정 시간동안 모터의 위치 차이가 변화가 없다고 판단되는 경우 피스톤(141)이 일측 한계 위치에 도달한 것으로 판단하는 제 4-3d단계(S434) 및 제 4-3e단계(S435)가 각각 수행되는 것이 바람직하다.
제 4단계(S400)가 수행된 이후, 제 3단계(S300)에서 산출된 피스톤(141)의 타측 한계 위치의 근사치와 제 4단계(S400)에서 산출된 피스톤(141)의 타측 한계 위치를 비교하는 제 5단계(S500)가 수행된다.
제 5단계(S500)에서의 비교 결과에 기초하여 펌프(100)의 이상 여부를 판단하는 제 6단계(S600)가 수행되는데, 구체적으로 피스톤(141)의 타측 한계 위치의 근사치와 타측 한계 위치의 차이가 미리 설정된 값(E) 보다 클 경우는 펌프가 고착된 것으로 파악하여 펌프가 비정상인 것으로 판단하고, 사용자에게 알리거나 또는 액티브 서스펜션 시스템을 불활성화 하는 등의 조치가 이루어지게 된다. 반대로, 피스톤(141)의 타측 한계 위치의 근사치와 타측 한계 위치의 차이가 미리 설정된 값(E) 보다 작을 경우는 펌프(100)가 정상인 것으로 판단하게 되고, 동시에 피스톤의 중립 위치 또는 피스톤(141)의 중립 위치와 상응하는 모터(110)의 목표 위치를 를 산출하게 된다. 이러한 피스톤(141)의 중립 위치 또는 모터(110)의 목표 위치는 피스톤(141)의 일측 한계 위치 또는 타측 한계 위치 중 적어도 하나에 기초하여 계산 또는 시험에 의해 산출이 가능하다.
상기 산출된 피스톤(141)의 중립 위치 또는 모터(110)의 목표 위치에 기초하여 피스톤(141)을 일측 방향으로 이동시켜서 피스톤(141)을 중립 위치로 이동시키는 제 7단계(S700)가 수행된다. 이러한 제 7단계(S700)를 도 7을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 모터(110)에 미리 설정된 전원을 일정 주기로 인가하여 피스톤(141)을 일측 방향으로 단계적으로 이동시키는 제 7-1단계(S710)이 수행되고, 모터(110)의 현재 위치 및 산출된 목표 위치와의 차이를 비교하는 제 7-2단계(S720)가 수행된다. 이후 모터(110)의 현재 위치 및 목표 위치와의 차이가 미리 설정된 값(F) 보다 작은 경우 전원의 인가를 중단하는 제 7-3단계(S730)를 수행함으로써, 피스톤(141)의 원점 설정이 완료되게 된다.
한편, 상술한 제 1단계(S100) 내지 제 7단계(S700)는 메인 로직 수행을 효율적으로 수행하기 위한 예비단계임을 고려할 때, 전자제어유닛의 이그니션(Ignition) 신호가 온(On)된 후, 안티 롤(Anti-Roll) 제어를 위한 메인 로직이 시작되기 전에 수행되는 것이 바람직하다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 펌프
110: 모터
141, 142: 피스톤
200: 액추에이터
450: 제 1밸브
460: 제 2밸브
500: 유체 저장소

Claims (12)

  1. 차량의 휠과 연결된 코일스프링과 연결되는 액추에이터(200)에 유체를 공급하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프(100)의 원점 설정 방법에 있어서,
    전자제어유닛(ECU: Electronic Control Unit)이 상기 액추에이터(200)와 상기 펌프(100) 사이에 배치된 제 1밸브(450) 및 상기 펌프(100)와 유체 저장소(500) 사이에 배치된 제 2밸브(460) 중 적어도 하나를 제어하는 제 1단계(S100);
    상기 펌프(100) 내부에 배치된 피스톤(141)을 일측으로 이동시켜 상기 피스톤(141)을 일측 한계 위치까지 이동시키는 제 2단계(S200);
    상기 피스톤(141)의 일측 한계 위치에 기초하여 상기 피스톤(141)의 타측 한계 위치의 근사치를 산출하는 제 3단계(S300);
    상기 피스톤(141)을 타측으로 이동시켜 상기 피스톤(141)을 타측 한계 위치까지 이동시키는 제 4단계(S400);
    상기 타측 한계 위치의 근사치 및 상기 타측 한계 위치를 비교하는 제 5단계(S500); 및
    상기 비교 결과에 기초하여 상기 펌프(100)의 이상 여부를 판단하는 제 6단계(S600);
    를 포함하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1단계(S100)는,
    상기 전자제어유닛(ECU)이 상기 액추에이터(200)와 상기 펌프(100) 사이에 유체의 이동을 차단할 수 있도록 상기 제 1밸브(450)를 제어하고,
    상기 펌프(100)와 상기 유체 저장소(500) 사이에 유체 연통될 수 있도록 상기 제 2밸브(460)를 제어하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2단계(S200)는,
    상기 모터(110)에 미리 설정된 전원을 미리 설정된 주기로 인가하여 상기 피스톤(141)을 일측 방향으로 단계적으로 이동시키는 제 2-1단계(S210);
    상기 주기 동안 회전한 상기 모터(110)의 위치를 검출하는 제 2-2단계(S220); 및
    상기 모터(110)의 위치에 기초하여 상기 피스톤(141)이 일측 한계 위치에 도달했는지 여부를 판단하는 제 2-3단계(S230);
    를 포함하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 2-3단계(S230)는,
    현재 주기 동안 회전한 상기 모터(110)의 제 1위치 및 직전 주기 동안 회전한 상기 모터(110)의 제 2위치를 검출하고, 상기 제 1위치 및 상기 제 2위치의 차이를 미리 설정된 값(A)과 비교하는 제 2-3a단계(S231); 및
    상기 제 1위치 및 상기 제 2위치의 차이가 미리 설정된 값(A)보다 작은 경우 상기 모터(110)의 회전이 멈춘 것으로 판단하는 제 2-3b단계(S232);
    를 포함하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제 2-3단계(S230)는,
    상기 제 2-3b단계(S232) 이후, 미리 설정된 전원을 일정 주기로 상기 모터(110)에 추가 인가하는 제 2-3c단계(S233);
    상기 전원의 추가 인가 횟수 및 미리 설정된 횟수(B)를 비교하는 제 2-3d단계(S234); 및
    상기 제 2-3d단계(S234)에서의 비교 결과, 상기 전원의 추가 인가 횟수가 미리 설정된 횟수(B) 이상인 경우, 상기 피스톤(141)이 일측 한계 위치에 도달한 것으로 판단하는 제 2-3e단계(S235);
    를 더 포함하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 3단계(S300)에서,
    상기 피스톤(141)의 타측 한계 위치의 근사치는 상기 피스톤(141)을 수용하는 챔버의 길이에 기초하여 산출되는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 4단계(S400)는,
    상기 모터(110)에 미리 설정된 전원을 미리 설정된 주기로 인가하여 상기 피스톤(141)을 타측 방향으로 단계적으로 이동시키는 제 4-1단계(S410);
    상기 주기 동안 회전한 상기 모터(110)의 위치를 검출하는 제 4-2단계(S420); 및
    상기 모터(110)의 위치에 기초하여 상기 피스톤(141)이 타측 한계 위치에 도달했는지 여부를 판단하는 제 4-3단계(S430);
    를 포함하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 4-3단계(S230)는,
    현재 주기 동안 회전한 상기 모터(110)의 제 3위치 및 직전 주기 동안 회전한 상기 모터(110)의 제 4위치를 검출하고, 상기 제 3위치 및 상기 제 4위치의 차이를 미리 설정된 값(C)과 비교하는 제 4-3a단계(S431); 및
    상기 제 3위치 및 상기 제 4위치의 차이가 미리 설정된 값(C)보다 작은 경우 상기 모터(110)의 회전이 멈춘 것으로 판단하는 제 4-3b단계(S432);
    를 포함하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제 4-3단계(S430)는,
    상기 제 4-3b단계(S432) 이후, 미리 설정된 전원을 일정 주기로 상기 모터(110)에 추가 인가하는 제 4-3c단계(S433);
    상기 전원의 추가 인가 횟수 및 미리 설정된 횟수(D)를 비교하는 제 4-3d단계(S434); 및
    상기 제 4-3d단계(S434)에서의 비교 결과, 상기 전원의 추가 인가 횟수가 미리 설정된 횟수(D) 이상인 경우, 상기 피스톤(141)이 타측 한계 위치에 도달한 것으로 판단하는 제 2-3e단계(S235);
    를 더 포함하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 피스톤(141)의 일측 한계 위치 또는 타측 한계 위치 중 적어도 하나에 기초하여 상기 피스톤(141)의 중립 위치 또는 상기 피스톤(141)의 중립 위치와 상응하는 상기 모터(110)의 목표 위치 중 적어도 하나를 산출하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제 6단계(S600)에서 상기 펌프(100)가 이상이 없다고 판단될 경우,
    상기 모터(110)를 일측 방향으로 구동시켜 상기 피스톤(141)을 상기 중립 위치로 이동시키는 제 7단계(S700);
    를 더 포함하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제 7단계(S700)는,
    상기 모터(110)에 미리 설정된 전원을 일정 주기로 인가하여 상기 피스톤(141)을 단계적으로 이동시키는 제 7-1단계(S710);
    상기 모터(110)의 위치 및 상기 목표 위치와의 차이를 비교하는 제 7-2단계(S720); 및
    상기 모터(110)의 위치 및 상기 목표 위치와의 차이가 미리 설정된 값(F)보다 작은 경우 상기 전원의 인가를 중단하는 제 7-3단계(S730);
    를 포함하는 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 양방향 선형 펌프의 원점 설정 방법.
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