KR20200025367A

KR20200025367A - 간접진단방식 cvvd 위치학습 보정방법 및 cvvd 시스템

Info

Publication number: KR20200025367A
Application number: KR1020180102591A
Authority: KR
Inventors: 권선동
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2020-03-10
Also published as: KR102474615B1

Abstract

본 발명의 CVVD 시스템(1)에 적용된 간접진단방식 CVVD 위치학습 보정방법은 컨트롤러가 CVVD 구동제어에 대한 CVVD 구동제어 명령을 출력하면, CVVD 시스템(1)의 동작과 연계된 엔진의 샤프트 센서 신호값 또는 CVVD 모터전류를 홀 센서 상관관계(correlation)로 적용하고, CVVD 모터 내장형 홀 센서(7-1)의 홀 미싱(Hall Missing)에 의한 CVVD 구동제어 명령 편차를 CMPS(Camshaft Position Sensor)(7-2)가 이용된 CMPS 적용 CVVD 구동제어 명령 또는 CKPS(Crankshaft Position Sensor)(7-3)가 이용된 CKPS 적용 CVVD 구동제어 명령으로 보정해주는 센서 상관관계 모드 제어가 수행되거나 또는 CVVD 모터전류가 이용된 모터전류 적용 CVVD 구동제어 명령으로 보정해주는 감지모드 제어로 구분함으로써 홀 미싱(Hall Missing)으로부터 CVVD 제어 정확도 확보는 물론 모터 내장형 회전각 센서 삭제로 센서수량 축소 및 원가 절감도 가능한 특징을 갖는다.

Description

간접진단방식 CVVD 위치학습 보정방법 및 CVVD 시스템{Method for CVVD Location Learning Correction Based on Indirect Diagnosis and CVVD System Thereof}

본 발명은 CVVD 위치학습에 관한 것으로, 특히 홀 센서(Hall Sensor)와 상관관계(Correlation)인 회전각 센서(Angle Sensor)를 적용하지 않는 간접진단방식으로 CVVD 위치학습에 대한 검증 및 보정이 가능한 CVVD 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 밸브가변기구인 CVVD 시스템(Continuously Variable Valve Duration System)은 최종조립라인(End Of Line)에서 엔진 조립 초기시 밸브 듀레이션(valve duration)(즉, 흡기 밸브를 동작시키는 캠의 듀레이션으로 흡기 밸브 open 상태 기간) 학습을 수행하여 정확한 듀레이션/타이밍 제어 동작이 이루어지도록 한다. 이 경우 상기 최종조립라인의 밸브 듀레이션 학습은 최초 학습 또는 EOL(End Of Line) 학습에 의한 CVVD 위치 학습을 의미한다.

일례로 상기 CVVD 위치 학습은 흡기 밸브를 동작시키는 캠과 연계된 컨트롤 샤프트를 모터로 회전시켜 캠의 듀레이션(즉, 밸브 듀레이션)을 변경시켜주고, 컨트롤 샤프트의 위치 값을 컨트롤 샤프트 회전수로 판정하여 듀레이션(즉, 흡기 밸브 오픈(open) 상태 기간)을 판정하는 방식이다.

그 결과 상기 CVVD 위치 학습은 엔진과 조립된 CVVD 시스템의 듀레이션/타이밍 제어 동작에 대한 정확도를 확보하고, 이로부터 CVVD 시스템은 엔진 점화시기에 대한 정확히 구동으로 엔진 시동 꺼짐 없이 엔진 제어를 수행하여 준다.

일본특개 2013-167223(2013.8.29)

하지만 상기 CVVD 위치 학습은 CVVD 구동용 모터에 장착된 홀 센서와 회전각 센서를 필요로 하는데, 이는 홀 센서가 외란(예, 1 kHz 초과의 주변 주파수)에 의해 홀 미싱의 발생 가능성을 가지므로 이에 대한 보정이 요구됨에 기인된다. 여기서 상기 홀 미싱은 실제 발생한 모터 회전수가 훨씬 적은 값으로 인식됨으로써 목표 위치를 추종하는 홀 센서 신호값으로 환산한 모터 회전량 보다 더 많은 회전량이 모터에서 발생됨을 의미한다.

일례로 상기 홀 센서는 모터의 회전각 제어를 위한 메인 센서로 적용한다. 즉, 상기 홀 센서는 홀 이펙트(HALL EFFECT) 효과로 자기력의 변화를 구형파로 변환하고 구형파의 온/오프(ON/OFF) 전환 상태 검출로 모터로 회전되는 컨트롤 샤프트의 회전수를 카운트(COUNT)한다. 반면 상기 홀 센서는 주변 주파수가 1 kHz를 초과하는 조건에서 홀 미싱이 발생할 수 있어서 홀 센서의 출력값은 신뢰할 수 없게 된다. 그러므로 상기 회전각 센서는 홀 센서와 상관관계를 갖는 보조 센서로 적용한다. 즉, 상기 회전각 센서는 홀 센서의 홀 미싱을 진단하여 보정함으로써 홀 미싱 문제 해결로 홀 센서를 이용한 CVVD 위치 학습에 대한 정확도 및 신뢰도를 확보하여 준다.

이와 같이 상기 CVVD 위치 학습은 외란 영향에 의한 홀 센서의 홀 미싱 해소를 위해 홀 센서와 상관관계를 갖는 별도의 회전각 센서가 반드시 이용되어야 하고, 그 결과 CVVD 시스템은 필요한 센서수량 중가에 의한 원가 상승으로 비용에서 불리할 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 모터소모전류와 캠 샤프트/크랭크 샤프트 위치 중 어느 하나 방식으로 홀 센서와 상관관계를 확보하여 외란 영향에 따른 홀 센서의 홀 미싱이 감지 및 보정됨으로써 CVVD 제어 정확도가 확보되고, 특히 모터소모전류와 캠 샤프트/크랭크 샤프트 위치 중 어느 하나 방식에 회전각 센서가 적용되지 않음으로써 센서수량 축소 및 원가 절감도 가능한 간접진단방식 CVVD 위치학습 보정방법 및 CVVD 시스템의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CVVD 위치학습 보정방법은 컨트롤러가 CVVD 구동제어에 대한 CVVD 구동제어 명령을 출력하면, CVVD 시스템의 동작과 연계된 엔진의 샤프트 센서 신호값 또는 CVVD 모터전류를 홀 센서 상관관계로 적용하고, CVVD 모터 내장형 홀 센서의 홀 미싱을 검증 및 보정하여 주는 간접진단제어가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 CVVD 구동제어 명령은 상기 CVVD 모터 내장형 홀 센서를 이용하여 생성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 간접진단제어는 상기 CVVD 구동제어 명령을 상기 샤프트 센서 신호값에 의한 샤프트 센서 적용 CVVD 구동제어 명령으로 변경하는 센서 상관관계 모드 제어, 상기 CVVD 구동제어 명령을 상기 CVVD 모터전류에 의한 모터전류 적용 CVVD 구동제어 명령으로 변경하는 감지모드 제어로 구분된다. 특히 상기 센서 상관관계 모드 제어와 상기 감지모드 제어는 연료 컷 모드로 구분되고, 상기 감지모드 제어는 상기 연료 컷 모드에서 진입된다.

바람직한 실시예로서, 상기 센서 상관관계 모드 제어는, CMPS(Camshaft Position Sensor)와 CKPS(Crank Position Sensor)를 상기 샤프트 센서 신호값으로 하여 각각에 대한 CMPS 신호값 및 CKPS 신호값이 검출되는 단계, 상기 CMPS 신호값으로 홀 센서 상관관계 정상조건이 판단되는 단계, 홀 센서 상관관계 정상에서 CVVD 모터에 대한 모터 구동 주파수 조건 충족이 판단되는 단계, 모터 구동 주파수 충족조건에서 상기 CMPS 신호값과 상기 CKPS 신호값이 비교되어 상기 샤프트 센서 적용 CVVD 구동제어 명령이 생성되는 단계로 수행된다.

바람직한 센서 상관관계 모드 제어의 실시예로서, 상기 홀 센서 상관관계 정상조건에서 모터 센서 적용 CVVD 구동 제어 명령을 생성하고, 상기 모터 센서 적용 CVVD 구동 제어 명령은 상기 CVVD 구동제어 명령과 동일하다. 상기 모터 구동 주파수 조건 충족이 아닌 경우 “홀 미싱”을 표출한다. 상기 모터 구동 주파수 조건 충족은 모터 구동 주파수에 대한 1KHz의 임계값을 적용한다. 상기 샤프트 센서 적용 CVVD 구동제어 명령은 상기 CKPS 신호값을 정상으로 한 CMPS 적용 CVVD 구동제어 명령과 상기 CKPS 신호값을 정상으로 한 CKPS 적용 CVVD 구동제어 명령으로 구분된다.

바람직한 실시예로서, 상기 감지모드 제어는, 흡기밸브 목표 닫힘 위치로 흡기밸브 위치가 설정되는 단계, 배기밸브 목표 열림 위치로 배기밸브 위치가 설정되는 단계, 상기 배기밸브 목표 열림 위치가 지각 제어되는 단계, 상기 CVVD 모터전류를 검출하여 모터소모 평균 전류값 조건 충족이 판단되는 단계, 모터소모 평균 전류값 미 충족조건에서 홀 미싱량이 적용되어 상기 모터전류 적용 CVVD 구동제어 명령이 생성되는 단계로 수행된다.

바람직한 감지모드 제어의 실시예로서, 상기 모터소모 평균 전류값 조건 충족은 소모 평균 전류값에 대해 10A의 임계값을 적용한다. 상기 홀 미싱량은 상기 모터소모 평균 전류값 미 충족조건의 위치에서 흡기밸브 목표 닫힘 위치까지를 홀 미싱된 구간으로 하여 홀 센서 신호값과 홀 미싱 발생 지점의 합산하여 계산된다, 상기 모터소모 평균 전류값 조건 충족인 경우 상기 홀 미싱은 흡기밸브 목표 닫힘 시점까지 판단이 지속된다. 상기 흡기밸브 목표 닫힘 시점은 연속적으로 최소 단위씩 감소시켜 가며 상기 모터소모 평균 전류값 조건 충족을 판단해준다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CVVD 시스템은 CVVD 구동제어에 대한 CVVD 구동제어 명령을 출력하면, CVVD 시스템의 동작과 연계된 엔진의 샤프트 센서 신호값 또는 CVVD 모터전류를 홀 센서 상관관계로 적용하고, CVVD 모터 내장형 홀 센서의 홀 미싱에 의한 CVVD 구동제어 명령 편차를 CVVD 시스템의 동작과 연계된 엔진의 샤프트 센서 신호값이 이용된 CMPS 적용 CVVD 구동제어 명령 또는 CKPS 적용 CVVD 구동제어 명령으로 보정해주는 센서 상관관계 모드 제어가 수행되거나 또는 CVVD 모터전류가 이용된 모터전류 적용 CVVD 구동제어 명령으로 보정해주는 감지모드 제어로 구분하는 컨트롤러가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 컨트롤러는 센서 상관관계 모드 맵을 구비하고, 상기 센서 상관관계 모드 맵에는 상기 CVVD 모터 내장형 홀 센서 및 상기 CVVD 모터전류와 함께 CMPS와 CKPS에 대한 데이터가 테이블이 구축된다.

바람직한 실시예로서, 상기 CMPS는 상기 CMPS 적용 CVVD 구동제어 명령에 적용되고, 상기 CKPS는 상기 CKPS 적용 CVVD 구동제어 명령에 적용된다.

이러한 본 발명의 CVVD 시스템에 적용된 CVVD 위치학습 보정방법은 홀 센서의 홀 미싱을 모터 내장형 회전각 센서의 사용이 없는 간접진단방식을 수행함으로써 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, 홀 센서의 상관관계 용으로 사용하는 회전각 센서를 삭제함으로써 CVVD 시스템의 센서 수량 축소와 원가 절감이 이루어진다. 둘째, 회전각 센서를 삭제하면서도 홀 센서와 상관관계를 모터소모전류와 캠 샤프트/크랭크 샤프트 위치 중 어느 하나 방식으로 확보함으로써 홀 센서의 홀 미싱에 대한 감지 및 보정을 동일하게 수행할 수 있다. 셋째, 캠 샤프트 위치를 센싱하는 CMPS 및 크랭크 샤프트 위치를 센싱하는 CKPS의 어느 하나가 홀 센서와 상관관계에 적용됨으로써 선택폭을 넓게 할 수 있다. 넷째, CMPS와 CKPS를 순차 적용함으로써 홀 센서의 홀 미싱에 대한 감지 및 보정이 보다 정확해질 수 있다. 다섯째, 회전각 센서 없이 CVVD 위치학습이 가능함으로써 기존의 CVVD 시스템에 적용되어 시스템 개선 및 성능 향상이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 간접진단방식 CVVD 위치학습 보정방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 CVVD 위치학습보정을 모터 내장형 회전각 센서 없이 간접 진단하는 CVVD 시스템의 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 CVVD 시스템의 홀 센서 외란으로 인한 모터제어불량의 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 간접진단방식 CVVD 위치학습 보정방법의 센서 상관관계 모드 제어 순서도이며, 도 5는 본 발명에 따른 간접진단방식 CVVD 위치학습 보정방법의 감지모드 제어 순서도이고, 도 6은 본 발명에 따른 감지모드 제어 시 흡/배기 밸브 위치를 통한 모터전류편차 확인 상태이며, 도 7은 본 발명에 따른 감지모드 제어 시 홀 미싱을 보정하는 모터적용 CVVD 구동제어 명령의 예이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, CVVD 위치학습 보정방법은 CVVD 구동진입 제어(S1), 센서 상관관계 판단 제어(S2), 센서 진단 제어(S3), 센서리스 진단 제어(S3), CVVD 구동실시 제어(S5)로 수행된다. 일례로 상기 CVVD 구동진입 제어(S1)에서 생성된 CVVD 구동제어 명령은 상기 센서 진단 제어(S3)를 통해 모터 센서 신호(예, 홀 센서) 및 샤프트 센서 신호(예, CMPS/CKPS)로 검증되거나 또는 상기 센서리스 진단 제어(S3)를 통해 CVVD 모터전류편차로 검증된다. 그러므로 상기 CVVD 위치학습 방법은 모터 내장형 회전각 센서의 사용 없는 간접진단제어로 위치학습을 검증 및 보정할 수 있는 간접진단방식 CVVD 위치학습 보정방법으로 특징된다.

그 결과 상기 간접진단방식 CVVD 위치학습 보정방법은 모터센서로 모터에 내장된 홀 센서와 상관관계를 갖는 모터 내장형 회전각 센서 대신 CMPS와 CKPS 및 모터 전류로 홀 센서의 외란 영향에 의한 홀 미싱을 해소해 줌으로써 기존 센서외 별도 센서의 추가 없이도 CVVD 구동제어를 위한 CVVD 학습값 신뢰성을 높이면서도 원가상승을 방지할 수 있다.

도 2를 참조하면, CVVD 시스템(1)은 모터(3), CVVD 기구부(5), 센서 유닛(7)을 구성요소로 포함하여 엔진(100)에 조립되고, 모터(3)의 제어를 위해 CAN(Controller Area Network)으로 연결된 컨트롤러(Controller)(10)가 포함된다. 또한 CVVD 시스템(1)은 배기밸브 열림/닫힘 시점이 동시에 변경되도록 캠 샤프트를 직접 제어하는 CVVT(Continuously Variable Valve Timing) 시스템과 연계된다.

일례로 상기 모터(3)는 BLDC(Brushless Direct Current) 3상 모터로서, 컨트롤러(10)의 제어에 의한 모터 회전이 캠 샤프트의 캠으로 전달되도록 컨트롤 샤프트를 구비하며, 상기 컨트롤 샤프트에는 그 엔드(end)부위에서 숏/롱 듀레이션(short/long duration) 위치를 감지하는 스토퍼(Mechanical stopper)를 구비한다. 상기 CVVD 기구부(5)는 모터(3)의 컨트롤 샤프트에 연계된 기어 및 캠 샤프트에 연계된 링크를 감싼 하우징으로 흡배기 밸브를 개폐하는 캠 샤프트에 조립된다. 상기 센서 유닛(7)은 자기력을 구형파로 변환하여 구형파 개수 카운트 방식으로 모터(3)에 내장되어 모터 회전에 따른 숏/롱(short/long) 위치를 검출하는 홀 센서(7-1), 캠 샤프트의 엔드부(end portion) 또는 중간부(middle portion)에 위치되어 샤프트의 회전 위치(예, CMP RPM(revolution per minute))를 검출하는 CMPS(7-2), 크랭크 샤프트의 엔드부 또는 중간부에 위치되어 샤프트의 회전 위치(예, CKP RPM))를 검출하는 CKPS(7-3)를 포함한다. 상기 CMPS(7-2), 상기 CKPS(7-3)의 각각은 샤프트 둘레에 형성된 타겟 휠로 회전 위치를 검출하여 컨트롤러(10)로 제공한다.

그러므로 상기 모터(3), 상기 홀 센서(7-1), 상기 CMPS(7-2), 상기 CKPS(7-3) 및 상기 컨트롤 샤프트, 상기 스토퍼, 상기 기어, 상기 링크, 상기 하우징은 CVVD 시스템(1)의 통상적인 구성요소이다. 다만 상기 CVVD 시스템(1)은 모터(3)에 내장되는 센서를 회전각 센서 없이 홀 센서(7-1) 만 사용함으로써 기존과 달리 모터 내장형 회전각 센서의 삭제로 센서 수량이 줄어드는 차이가 있고, 또한 삭제된 회전각 센서의 기능이 CMPS(7-2)나 CKPS(7-3) 또는 모터전류로 대체되는 차이가 있다.

일례로 상기 컨트롤러(10)는 엔진 센서의 엔진정보와 홀 센서(7-1)/CMPS(7-2)/CKPS(7-3)의 샤프트 회전정보를 검출하고, 복수개의 맵(10-1,10-2,10-3)을 구비한다. 그러므로 상기 컨트롤러(10)는 이들을 제어하는 ECU 드라이버(Electronic Control Unit Driver)로 구성된다.

구체적으로 상기 맵(10-1,10-2,10-3)은 숏/롱 듀레이션에 대한 위치 학습값의 저장 및 업데이트가 이루어지는 CVVD 학습값 맵(10-1), 홀 센서(7-1)의 학습값을 이용한 CVVD 구동제어 명령에 대한 검증과 보정을 위해 홀 센서(7-1)/CMPS(7-2)/CKPS(7-3) 각각의 신호값 데이터가 테이블로 구축된 센서 상관관계 모드 맵(10-2) 및 홀 센서(7-1)의 학습값을 이용한 CVVD 구동제어 명령에 대한 검증과 보정을 위해 모터(3)의 모터 전류값 데이터가 테이블로 구축된 감지모드 맵(10-3)으로 구성된다.

이하 도 1의 간접진단방식 CVVD 위치학습 보정방법을 도 2 내지 도 7을 참조로 상세히 설명한다. 이 경우 제어 주체는 컨트롤러(10)이고, 제어 대상은 CVVD 시스템(1) 및 모터(3)이며, 검출대상은 홀 센서(7-1)/CMPS(7-2)/CKPS(7-3) 각각의 신호값이다.

도 1을 참조하면, 컨트롤러(10)는 CVVD 구동진입 제어(S1)에서 CVVD 구동제어 명령의 신호를 생성하며, 센서 상관관계 판단 제어(S2)에서 연료 컷(Fuel Cut)을 적용하고, 센서 진단 제어(S3)에서 모터 센서(즉, 홀 센서(701)) 또는 샤프트 센서(즉, CMPS(7-2) 및 CKPS(7-3))에 기초하여 CVVD 구동제어 명령을 검증하여 생성하며, 센서리스 진단 제어(S3)에서 CVVD 모터 전류에 기초하여 CVVD 구동제어 명령을 검증하여 생성하며, CVVD 구동실시 제어(S5)에서 CVVD 구동제어 명령에 따른 흡기 밸브 제어가 이루어진다.

먼저 컨트롤러(10)는 상기 CVVD 구동진입 제어(S1)를 S10의 엔진운전정보 검출 단계, S20의 CVVD 구동제어 명령 단계로 수행한다.

도 2를 참조하면, 컨트롤러(10)는 엔진운전정보 검출(S10)을 위해 엔진정보로 엔진 크랭킹(cranking)(스타트모터에 의한 크랭크샤프트 회전 상태), 엔진 RPM, 엔진의 시동(ignition) 키 온/오프(key ON/OFF), 차속, 엑셀페달 개도, 배터리 전압, 냉각수온/흡기온 범위 등을 검출하고, 샤프트 회전정보로 홀 센서(7-1)/CMPS(7-2)/CKPS(7-3)의 각각에서 생성된 신호값을 검출한다. 그리고 컨트롤러(10)는 CVVD 구동제어 명령(S20)을 위해 홀 센서(7-1)의 신호값에 따른 학습값을 CVVD 학습값 맵(10-1)에서 읽고, 이에 상응하는 모터제어 듀티(duty)를 출력한다.

도 3을 참조하면, 모터(3)에 내려진 CVVD 구동제어 명령이 모터 내장형 홀 센서(701)를 홀 미싱으로 만들어주는 외란 영향이 모터제어불량으로 빠지는 상태를 예시한다.

도시된 바와 같이, 홀 센서(7-1)는 외란 영향(예, 전기적 Noise 등)에 의한 홀 미싱 발생 가능성이 있고, 상기 홀 미싱에서 컨트롤러(10)는 실제 발생한 모터(3)의 회전수가 훨씬 적은 값으로 인식됨으로써 목표 위치를 추종하는 홀 센서(7-1)의 신호값으로 환산한 모터 회전량 보다 더 많은 회전량이 모터(3)에서 발생됨을 예시한다. 이러한 이유는 모터(3)는 목표치(Target Angle)를 추종하기 위하여 모터 내장형 홀 센서(7-1)의 출력값을 피드백(Feedback) 하여 목표치의 목포 위치로 컨트롤 샤프트 위치를 이동시킨다. 이를 위해 컨트롤러(10)는 엔진 시동키 온/오프(즉, key on/off)시 최소/최대(min/max) 위치(즉, 숏/롱 듀레이션)에 대한 스토퍼 터치로 영점 세팅(zero setting)(단, 차량 주행 중 적용불가)하여 보정하는 홀 센서 학습을 수행하기 때문이다.

따라서 상기 CVVD 구동진입 제어(S1)의 CVVD 구동제어 명령(S20)을 통해 출력된 목표치는 홀 미싱이 감안된 검증 및 보정을 필요로한다.

이어 컨트롤러(10)는 상기 센서 상관관계 판단 제어(S2)를 S30의 센서 상관관계 모드 진입 단계, S40의 연료 컷 모드에 대한 연료 컷 학인 단계로 수행한다. 이 경우 상기 연료 컷 학인(S40)은 엔진(100)의 연료 컷 모드(Fuel Cut Mode)가 연소에 대한 영향을 최소화하면서 동시에 캠 샤프트의 캠(CAM) 제어 자유도도 상대적으로 수월하게 하기 때문이다.

그 결과 컨트롤러(10)는 연료 컷 모드에서 감지모드 제어를 위한 센서리스 진단 제어(S3)로 전환하는 반면 비 연료 컷 모드에서 센서 상관관계모드 제어를 위한 센서 진단 제어(S3)로 전환한다.

이어 컨트롤러(10)는 상기 센서 진단 제어(S3)를 S50의 센서 상관관계 모드 제어 단계로 수행하되, 상기 센서 상관관계 모드 제어(S50)의 결과는 S50A의 모터 센서 적용 CVVD 구동제어 명령과 S50B의 샤프트 센서 적용 CVVD 구동제어 명령으로 구분해 생성한다.

일례로 상기 모터 센서 적용 CVVD 구동제어 명령(50A)은 홀 센서(7-1)의 학습값을 이용하므로 CVVD 구동진입 제어(S1)의 CVVD 구동제어 명령(S20)과 동일하다. 그러므로 상기 모터 센서 적용 CVVD 구동제어 명령(50A)은 모터(3)가 갖는 목표치의 목포 위치에 대한 홀 센서(7-1)의 신호값이 홀 미싱 영향을 받지 않은 상태이다. 반면 상기 샤프트 센서 적용 CVVD 구동제어 명령(S50B)은 CMPS(7-2) 또는 CKPS(7-3)로 홀 센서(7-1)의 신호값을 센서 상관관계 모드 맵(10-2)과 연계하여 생성된다. 그러므로 상기 샤프트 센서 적용 CVVD 구동제어 명령(S50B)은 모터(3)가 갖는 목표치의 목포 위치에 대한 홀 미싱 영향을 유추하여 보정한 상태이다.

도 4를 참조하면, 컨트롤러(10)에 의한 상기 센서 상관관계 모드 제어(S50)의 상세 절차는 S51의 CMPS 및 CKPS 데이터 검출 단계, S52의 CMPS 상관관계 적용 단계, S53의 홀 센서 확인 단계, S54의 모터 구동 주파수 판단 단계, S55의 홀 센서 고장 단계, S56의 CKPS 상관관계 대비 단계, S57의 CMPS 고장 단계, S58의 CKPS 상관관계 적용 단계로 수행된다,

도 2를 참조하면, 컨트롤러(10)는 CMPS 및 CKPS 데이터 검출(S51)을 위해 CVVD 구동제어 명령(S20)에 의한 모터(3)의 회전으로부터 샤프트 회전정보인 CMPS(7-2)의 신호값과 CKPS(7-3)의 신호값을 검출한다. 또한 컨트롤러(10)는 홀 센서 확인(S53)을 위해 홀 센서(7-1)의 신호값을 검출한다. 이로부터 컨트롤러(10)는 CMPS 상관관계 적용(S52), 모터 구동 주파수 판단(S54), 홀 센서 고장(S55), CKPS 상관관계 대비(S56), CMPS 고장(S57), CKPS 상관관계 적용(S58)을 순차적으로 검증한다.

일례로 컨트롤러(10)는 상기 CMPS 상관관계 적용(S52)을 위해 홀 센서(7-1)와 CMPS(7-2)의 센서 상관관계에 대한 정상수준여부로 판단되고, 이는 CVVD 구동제어 명령(S20)을 받은 모터(3)의 목포 위치가 유추되는 CMPS 신호값을 홀 센서 신호값과 비교하여 두 값의 동일성으로 센서 상관관계가 정상수준으로 판단된다.

그 결과 컨트롤러(10)는 홀센서/CMPS 상관관계 정상수준이 확인된 경우 홀 센서가 외란 영향을 받지 않는 상태이므로 홀 센서를 신뢰하여 S50A의 모터 센서 적용 CVVD 구동 제어 명령을 생성하는 반면 컨트롤러(10)는 홀센서/CMPS 상관관계 정상수준이 확인되지 않은 경우 홀 센서(7-1)가 외란 영향으로 홀 미싱 상태이므로 홀 센서 검증을 위해 S53의 홀 센서 확인 단계로 전환된다.

일례로 컨트롤러(10)는 상기 홀 센서 확인(S53)을 위해 CVVD 구동제어 명령(S20)에 의한 모터(3)의 회전으로부터 검출된 홀 센서 신호값을 확인하고, 상기 모터 구동 주파수 판단(S54)을 위해 홀 센서 신호값의 주파수 변환 후 모터 구동 주파수 판단식을 적용한다.

모터 구동 주파수 판단식 : 모터 구동 주파수 < F

여기서 “모터 구동 주파수”는 홀 센서 신호값 기반 검출 주파수이고, “F"는 주파수 임계값(threshold)으로서 홀 미싱으로부터 홀 센서 출력신호를 신뢰할 수 있는 주파수인 약 1 kHz이며, “<”는 두 값의 크기 관계를 나타내는 부등호이다.

그 결과 컨트롤러(10)는 “모터 구동 주파수 < F”의 조건 미충족인 경우 CMPS(7-2)가 정상인 상태에서 홀 센서(7-1)를 고장 또는 에러로 판정하여 S55의 홀 센서 고장 단계로 전환한 후 S56의 CKPS 상관관계 대비 단계로 진입한다. 이 경우 상기 홀 센서 고장(S55)은 운전석 클러스터에 “홀 미싱”을 표출한 후 홀 센서 회복 시 중단된다. 반면 컨트롤러(10)는 “모터 구동 주파수 < F”의 조건 충족인 경우 정상 상태인 CMPS(7-2)에 대한 신호값 신뢰성 판단을 위해 S56의 CKPS 상관관계 대비 단계로 진입한다.

일례로 컨트롤러(10)는 상기 CKPS 상관관계 대비(S56)를 위해 CMPS(7-2)와 CKPS(7-3)의 센서 상관관계에 대한 정상수준여부로 판단되고, 이는 CMPS 신호값을 CKPS 신호값과 비교하여 두 값의 동일성으로 센서 상관관계의 정상수준을 판단한다.

그 결과 컨트롤러(10)는 CMPS/CKPS 상관관계 정상수준이 확인된 경우 CMPS(7-2)가 정상이므로 샤프트 센서 적용 CVVD 구동제어 명령(S50B)을 S50B-1의 CMPS 적용 CVVD 구동제어 명령으로 하고, 상기 CMPS 적용 CVVD 구동제어 명령(S50B-1)은 CVVD 구동제어 명령(S20)에서 홀 센서(7-1)로 인한 모터(3)의 목포위치편차를 보정하여 준다. 반면 컨트롤러(10)는 CMPS/CKPS 상관관계 정상수준이 확인되지 않은 경우 홀 센서(7-1)와 CMPS(7-2)의 고장 또는 에러이므로 S57의 CMPS 고장 단계로 진입한다. 이 경우 상기 CMPS 고장(S57)은 운전석 클러스터에 “ CMPS 고장”을 표출한 후 CMPS 회복 시 중단된다.

일례로 컨트롤러(10)는 상기 CKPS 상관관계 적용(S58)을 CMPS 고장(S57)에서 즉시 진입한다.

그 결과 컨트롤러(10)는 샤프트 센서 적용 CVVD 구동제어 명령(S50B)을 S50B-2의 CKPS 적용 CVVD 구동제어 명령으로 하고, 상기 CKPS 적용 CVVD 구동제어 명령(S50B-2)은 CVVD 구동제어 명령(S20)에서 홀 센서(7-1)로 인한 모터(3)의 목포위치편차를 보정하여 준다.

한편 컨트롤러(10)는 상기 센서리스 진단 제어(S3)를 S60의 감지모드 제어 단계로 수행하되, 상기 감지모드 제어(S60)의 결과는 S60A의 모터전류 적용 CVVD 구동제어 명령으로 생성된다.

도 5를 참조하면, 컨트롤러(10)에 의한 상기 감지모드 제어(S60)의 상세 절차는 S61의 흡기밸브 위치 설정 단계, S62의 배기밸브 위치 설정 단계, S63의 배기밸브 목표 열림 위치 지각제어 단계, S64의 모터소모 평균 전류값 판단 단계, S65의 홀 미싱 위치 확인 단계, S66의 홀 미싱량 계산 단계, S67의 홀 센서 보정 단계, S68의 흡기밸브 목표 닫힘 시점 확인 단계, S69의 미 발생 확인 단계로 수행된다,

도 6을 참조하면, 모터(3)의 회전축(또는 컨트롤 샤프트 또는 캠 샤프트)에서 TDC(Top Dead Center) 및 BDC(Bottom Dead Center)에 연계하여 A,B,C,D로 설정된 밸브위치가 예시된다.

일례로 상기 A는 흡기 CVVD 제어로 이루어지는 흡기밸브 목표 닫힘 위치이고, 흡기 CVVD 제어를 통해 최대회전위치(maximum)가 되도록 BDC를 지난 위치에 배치된다. 그리고 상기 D는 홀 미싱 발생 지점이다.

일례로 상기 B는 배기 CVVT 제어로 이루어지는 배기밸브 목표 열림 위치이고, 배기 CVVT 제어를 통해 최대회전위치(maximum)가 되도록 BDC 보다 앞선 위치(예, 최소 BDC 30°CA(Crank Angle) 전)에 배치된다. 이와 같이 흡기밸브 및 배기밸브의 열림 기간을 최대로 선정함은 펌핑 손실(Loss)을 크게 하고 흡기 유량을 최대화시키고, 특히 편차인지가 수월한 전류값 수준의 최대화 시점에서 전류값 편차 극대화가 이루어지도록 CVVD 모터 구동 전류값을 최대로 인가시킬 수 있음에 기인한다. 그리고 상기 C는 배기 CVVD 제어로 이루어지는 배기밸브 목표 닫힘 위치이고, BDC 방향으로 배치된다. 이 경우 상기 배기밸브 목표 닫힘 위치는 BDC 방향으로 약 8°CA를 최소단위로 하여 지각시켜주는 배기 CVVD 제어로 구현된다.

따라서 상기 감지모드 제어(S60)의 각 단계에 대한 컨트롤러(10)의 제어는 하기와 같다.

일례로 상기 흡기밸브 위치 설정(S61)에서는 흡기 CVVD 제어를 통해 BDC를 지난 후의 위치인 흡기밸브 목표 닫힘 위치(A)를 최대회전위치(maximum)로 하여 흡기밸브가 닫혀 진다. 이어 상기 배기밸브 위치 설정(S62)에서는 배기 CVVT 제어를 통해 BDC 보다 앞선 위치(예, 최소 BDC 30°CA 전)인 배기밸브 목표 열림 위치(B)를 최대회전위치(maximum)로 하여 배기밸브가 열려진다. 또한 상기 배기밸브 목표 열림 위치 지각제어(S63)에서는 배기 CVVD 제어를 통해 BDC 방향으로 약 8°CA의 최소단위로 배기밸브 목표 닫힘 위치(C)를 지각시켜 배기밸브가 닫혀 진다.

일례로 상기 모터소모 평균 전류값 판단(S64)에서는 모터(3)의 소모 평균 전류값을 소모 평균 전류값 판단식으로 확인한다.

소모 평균 전류값 판단식 : 소모 평균 전류값 = K

여기서 “소모 평균 전류값”은 판단시점에서 모터(3)에서 검출된 소모 평균 전류값이고, “K"는 모터(3)의 기 확인된 임계값으로서 약 10A를 적용하며, ”=“는 두 값이 동일함을 나타내는 부등호이다.

그 결과 “소모 평균 전류값 = K”의 조건이 충족되지 않은 경우 검출된 소모 평균 전류값이 기 확인된 기준값 보다 낮다고 판단하여 S65의 홀 미싱 위치 확인 단계로 진입한다.

일례로 상기 홀 미싱 위치 확인(S65)은 기 확인된 기준값보다 낮은 소모 평균 전류값의 검출시점의 위치를 홀 미싱 발생 지점(D)으로 하여 이루어지고, 이로부터 홀 미싱 발생 지점(D)의 위치로 부터 흡기밸브 목표 닫힘 위치(A) 까지를 “홀 미싱된 구간”으로 판정한다. 이 경우 상기 홀 미싱 위치 확인(S65)은 운전석 클러스터에 “홀 미싱”을 표출한 후 홀 미싱 해제 시 중단된다. 상기 홀 미싱량 계산(S66)에서는 상기 “홀 미싱된 구간”에 대한 홀 센서(7-1)의 신호값을 보정하도록 홀 미싱량이 계산된다. 상기 홀 미싱량은 홀 센서 신호값과 홀 미싱 발생 지점(D)을 합해 카운터 값으로 계산되고, 상기 카운터 값은 모터 회전값으로 1 카운터가 8.57°인 경우 모터 1회전은 42 카운터로 설정되어 숏 듀레이션 에서 롱 듀레이션에 대한 모터위치변화를 나타낸다.

그 결과 상기 홀 센서 보정(S67)은 모터전류 적용 CVVD 구동제어 명령(S60A)을 생성하고, 상기 모터전류 적용 CVVD 구동제어 명령(S60A)은 CVVD 구동제어 명령(S20)에서 홀 센서(7-1)로 인한 모터(3)의 목포위치편차를 보정하여 준다.

도 7을 참조하면, 컨트롤러(10)의 모터전류 적용 CVVD 구동제어 명령(S60A)이 홀 미싱 발생 지점(D)과 배기밸브 목표 열림 위치(B)의 편차를 홀 미싱량으로 제거함을 예시한다.

다시 도 5를 참조하면, 상기 흡기밸브 목표 닫힘 시점 확인(S68)은 모터소모 평균 전류값 판단(S64)에서 “소모 평균 전류값 = K”의 조건이 충족된 경우이므로 흡기밸브 목표 닫힘 시점을 확인하여 준다. 그 결과 흡기밸브 목표 닫힘 시점에 도달 전인 경우 모터소모 평균 전류값 판단(S64)으로 피드백하고, 다시 연속적으로 최소 단위씩 감소시켜 가며 기준값과 비교하면서 “소모 평균 전류값 = K”를 다시 판단한다. 상기 홀 미싱 미 발생 확인(S69)은 흡기밸브 목표 닫힘 시점 확인(S68)에서 흡기밸브 목표 닫힘 시점 확인된 경우로 판정된다.

그 결과 상기 홀 미싱 제거 확인(S69)은 홀 센서(7-1)가 정상이므로 CVVD 구동제어 명령(S20)을 그대로 적용한다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 CVVD 시스템(1)에 적용된 간접진단방식 CVVD 위치학습 보정방법은 컨트롤러가 CVVD 구동제어에 대한 CVVD 구동제어 명령을 출력하면, CVVD 시스템(1)의 동작과 연계된 엔진의 샤프트 센서 신호값 또는 CVVD 모터전류를 홀 센서 상관관계로 적용하고, CVVD 모터 내장형 홀 센서(7-1)의 홀 미싱에 의한 CVVD 구동제어 명령 편차를 CMPS(7-2)가 이용된 CMPS 적용 CVVD 구동제어 명령 또는 CKPS(7-3)가 이용된 CKPS 적용 CVVD 구동제어 명령으로 보정해주는 센서 상관관계 모드 제어가 수행되거나 또는 CVVD 모터전류가 이용된 모터전류 적용 CVVD 구동제어 명령으로 보정해주는 감지모드 제어로 구분함으로써 홀 미싱으로부터 CVVD 제어 정확도 확보는 물론 모터 내장형 회전각 센서 삭제로 센서수량 축소 및 원가 절감도 가능하다.

1 : CVVD 시스템 3 : 모터
5 : CVVD 기구부 7 : 센서 유닛
7-1 : 홀 센서(Hall Sensor)
7-2 : CMPS(Camshaft Position Sensor)
7-3 : CKPS(Crankshaft Position Sensor)
10 : 컨트롤러(Controller) 10-1 : CVVD 학습값 맵
10-2 : 센서 상관관계 모드 맵
10-3 : 감지모드 맵 100 : 엔진

Claims

컨트롤러가 CVVD 구동제어에 대한 CVVD 구동제어 명령을 출력하면, CVVD 시스템의 동작과 연계된 엔진의 샤프트 센서 신호값 또는 CVVD 모터전류를 홀 센서 상관관계(correlation)로 적용하고, CVVD 모터 내장형 홀 센서의 홀 미싱(Hall Missing)을 검증 및 보정하여 주는 간접진단제어;
가 포함되는 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 1에 있어서, 상기 CVVD 구동제어 명령은 상기 CVVD 모터 내장형 홀 센서를 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 1에 있어서, 상기 간접진단제어는 상기 CVVD 구동제어 명령을 상기 샤프트 센서 신호값에 의한 샤프트 센서 적용 CVVD 구동제어 명령으로 변경하는 센서 상관관계 모드 제어, 상기 CVVD 구동제어 명령을 상기 CVVD 모터전류에 의한 모터전류 적용 CVVD 구동제어 명령으로 변경하는 감지모드 제어로 구분되는 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 3에 있어서, 상기 센서 상관관계 모드 제어와 상기 감지모드 제어는 연료 컷 모드(Fuel Cut Mode)로 구분되고, 상기 감지모드 제어는 상기 연료 컷 모드에서 진입되는 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 3에 있어서, 상기 센서 상관관계 모드 제어는, CMPS(Camshaft Position Sensor)와 CKPS(Crankshaft Position Sensor)를 상기 샤프트 센서 신호값으로 하여 각각에 대한 CMPS 신호값 및 CKPS 신호값이 검출되는 단계, 상기 CMPS 신호값으로 홀 센서 상관관계 정상조건이 판단되는 단계, 홀 센서 상관관계 정상에서 CVVD 모터에 대한 모터 구동 주파수 조건 충족이 판단되는 단계, 모터 구동 주파수 충족조건에서 상기 CMPS 신호값과 상기 CKPS 신호값이 비교되어 상기 샤프트 센서 적용 CVVD 구동제어 명령이 생성되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 5에 있어서, 상기 홀 센서 상관관계 정상조건에서 모터 센서 적용 CVVD 구동 제어 명령을 생성하고, 상기 모터 센서 적용 CVVD 구동 제어 명령은 상기 CVVD 구동제어 명령과 동일한 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 5에 있어서, 상기 모터 구동 주파수 조건 충족이 아닌 경우 “홀 미싱”을 표출하는 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 5에 있어서, 상기 모터 구동 주파수 조건 충족은 모터 구동 주파수에 대한 임계값(threshold)을 적용하는 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 8에 있어서, 상기 임계값은 1 kHz인 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 5에 있어서, 상기 샤프트 센서 적용 CVVD 구동제어 명령은 상기 CKPS 신호값을 정상으로 한 CMPS 적용 CVVD 구동제어 명령과 상기 CKPS 신호값을 정상으로 한 CKPS 적용 CVVD 구동제어 명령으로 구분되는 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 3에 있어서, 상기 감지모드 제어는, 흡기밸브 목표 닫힘 위치로 흡기밸브 위치가 설정되는 단계, 배기밸브 목표 열림 위치로 배기밸브 위치가 설정되는 단계, 상기 배기밸브 목표 열림 위치가 지각 제어되는 단계, 상기 CVVD 모터전류를 검출하여 모터소모 평균 전류값 조건 충족이 판단되는 단계, 모터소모 평균 전류값 미 충족조건에서 홀 미싱량이 적용되어 상기 모터전류 적용 CVVD 구동제어 명령이 생성되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 11에 있어서, 상기 모터소모 평균 전류값 조건 충족은 소모 평균 전류값에 대한 임계값을 적용하는 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 12에 있어서, 상기 임계값은 10A인 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 11에 있어서, 상기 홀 미싱량은 상기 모터소모 평균 전류값 미 충족조건의 위치에서 흡기밸브 목표 닫힘 위치까지를 홀 미싱된 구간으로 하여 계산되는 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 14에 있어서, 상기 홀 미싱량은 홀 센서 신호값과 홀 미싱 발생 지점의 합산인 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 11에 있어서, 상기 모터소모 평균 전류값 조건 충족인 경우 상기 홀 미싱은 흡기밸브 목표 닫힘 시점까지 판단이 지속되는 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
청구항 16에 있어서, 상기 흡기밸브 목표 닫힘 시점은 연속적으로 최소 단위씩 감소시켜 가며 상기 모터소모 평균 전류값 조건 충족을 판단해주는 것을 특징으로 하는 CVVD 위치학습 보정방법.
CVVD 구동제어에 대한 CVVD 구동제어 명령을 출력하면, CVVD 시스템의 동작과 연계된 엔진의 샤프트 센서 신호값 또는 CVVD 모터전류를 홀 센서 상관관계로 적용하고, CVVD 모터 내장형 홀 센서의 홀 미싱에 의한 CVVD 구동제어 명령 편차를 CVVD 시스템의 동작과 연계된 엔진의 샤프트 센서 신호값이 이용된 CMPS 적용 CVVD 구동제어 명령 또는 CKPS 적용 CVVD 구동제어 명령으로 보정해주는 센서 상관관계 모드 제어가 수행되거나 또는 CVVD 모터전류가 이용된 모터전류 적용 CVVD 구동제어 명령으로 보정해주는 감지모드 제어로 구분하는 컨트롤러;
가 포함되는 것을 특징으로 하는 CVVD 시스템.
청구항 18에 있어서, 상기 컨트롤러는 센서 상관관계 모드 맵을 구비하고, 상기 센서 상관관계 모드 맵에는 상기 CVVD 모터 내장형 홀 센서 및 상기 CVVD 모터전류와 함께 CMPS와 CKPS에 대한 데이터가 테이블이 구축되는 것을 특징으로 하는 CVVD 시스템.
청구항 19에 있어서, 상기 CMPS는 상기 CMPS 적용 CVVD 구동제어 명령에 적용되고, 상기 CKPS는 상기 CKPS 적용 CVVD 구동제어 명령에 적용되는 것을 특징으로 하는 CVVD 시스템.