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KR102024550B1 - 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치 및 제어방법 Download PDF

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KR102024550B1
KR102024550B1 KR1020170133959A KR20170133959A KR102024550B1 KR 102024550 B1 KR102024550 B1 KR 102024550B1 KR 1020170133959 A KR1020170133959 A KR 1020170133959A KR 20170133959 A KR20170133959 A KR 20170133959A KR 102024550 B1 KR102024550 B1 KR 102024550B1
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KR
South Korea
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motor
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motor position
steering
position sensor
Prior art date
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KR1020170133959A
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Inventor
김태우
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주식회사 만도
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Publication date
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Priority to US16/160,569 priority patent/US20190111964A1/en
Priority to CN201811203198.8A priority patent/CN109664934B/zh
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Abstract

본 발명은 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 차량의 조향 보조력을 공급하는 모터의 회전자 위치 정보인 모터위치 정보 및 상기 모터의 회전 방향 정보인 모터방향 정보를 감지하는 제1 감지부, 상기 차량의 조향토크 정보 또는 조향각 정보를 감지하는 제2 감지부, 상기 모터위치 정보의 차이값을 연산하고, 상기 모터방향 정보의 방향값을 추정하며, 상기 모터위치 정보를 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보와 연산하여 고장을 판단하는 고장 판단부 및 판단된 결과에 따라 상기 모터의 전류 출력을 감소시키거나 또는 상기 모터의 전류를 미출력시키는 조향 제어부를 포함하는 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치를 제공한다.

Description

전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치 및 제어방법{Fail Safe Control Apparatus For Electric Power Steering System And Method Thereof}
본 발명은 모터 위치 센서의 고장 발생시, 전동식 동력 조향 시스템을 제어하기 위한 페일 세이프 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는 스티어링 휠(steering wheel, 핸들)의 조향력을 경감하여 조향 상태의 안정성을 보장하기 위한 수단으로써 동력을 보조하는 전동식 동력 조향 시스템(EPS; Electronic Power Steering System)이 설치되는데, 이는 모터의 회전력을 이용하므로 운전자의 조향력을 쉽게 한다.
즉, 조향 제어(Steering Control)는 운전자의 조향력을 보조해주기 위한 보조 조향력을 발생시키는 제어로, 조향 성능 저하 또는 오동작 시 사고를 초래할 수 있기 때문에 안정성, 신뢰성 등이 반드시 보장되어야 한다.
따라서, 이를 구현하기 위해서 모터 제어가 필수적이므로 전동식 동력 조향 시스템(EPS)에는 모터 위치 센서와 토크 센서가 장착되어 있으며, 상기 모터 위치 센서와 상기 토크 센서를 통해 상기 모터의 위치와 각속도를 검출하고 검출된 센싱값을 기반으로 모터의 위치, 속도, 토크 등을 제어할 수 있다.
이때, 모터 위치 센서의 고장 등으로 인해서 모터 회전각 신호에 대한 신뢰성이 보장되지 않는 상황이 발생하는 경우, 잘못된 조향 제어가 이루어지거나 조향 제어 자체가 이루어지지 못하는 문제점이 있으며, 이는 심각한 주행 사고를 초래시킬 수 있다.
그러므로 종래의 전동식 동력 조향 시스템(EPS)에서는 모터 위치 센서에서 오류가 감지되면 오류의 정도에 상관없이 운전자에게 상기 모터 위치 센서가 고장 상태임을 알리고 모터의 작동을 정지시킴으로써 일시적으로 조향 보조력을 상실시킨다. 이는 주행에 위화감을 조성하며, 운전자의 조향휠 조작에 큰 이질감을 주는 문제가 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 모터 위치 센서에 오류 발생시, 고장인지 정상범위 내의 오류인지 판단함으로써, 모터의 어시스트 전류를 제어하는 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치 및 제어방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 모터 위치 센서의 오류 정도에 따라 모터의 어시스트 전류를 가변함으로써, 조향 보조력을 제어하는 장치 및 방법을 제공한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치는, 차량의 조향 보조력을 공급하는 모터의 회전자 위치 정보인 모터위치 정보 및 상기 모터의 회전 방향 정보인 모터방향 정보를 감지하는 제1 감지부, 상기 차량의 조향토크 정보 또는 조향각 정보를 감지하는 제2 감지부, 상기 모터위치 정보의 차이값을 연산하고, 상기 모터방향 정보의 방향값을 추정하며, 상기 모터위치 정보를 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보와 연산하여 고장을 판단하는 고장 판단부 및 판단된 결과에 따라 상기 모터의 전류 출력을 감소시키거나 또는 상기 모터의 전류를 미출력시키는 조향 제어부를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치는 상기 모터위치 정보를 실시간으로 저장하고, 상기 모터위치 정보에 대응하는 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보를 매칭하며, 매칭된 정보를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어방법은, 차량의 조향 보조력을 공급하는 모터의 회전자 위치 정보인 모터위치 정보 및 상기 모터의 회전 방향 정보인 모터방향 정보를 감지하는 제1 감지단계, 상기 차량의 조향토크 정보 또는 조향각 정보를 감지하는 제2 감지단계, 상기 모터위치 정보의 차이값을 연산하고, 상기 모터방향 정보의 방향값을 추정하며, 상기 모터위치 정보를 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보와 연산하여 고장을 판단하는 고장 판단단계 및 판단된 결과에 따라 상기 모터의 전류 출력을 감소시키거나 또는 상기 모터의 전류를 미출력시키는 조향 제어단계를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어방법은 상기 모터위치 정보를 실시간으로 저장하고, 상기 모터위치 정보에 대응하는 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보를 매칭하며, 매칭된 정보를 저장하는 저장단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 모터 위치 센서의 오류 발생시, 오류의 정도에 따라 차량의 조향 보조력을 감소시키므로 조향 조작에 대한 이질감을 감소시킬 수 있다.
또한, 모터 위치 센서의 고장을 구체화된 조건에 따라 판단하므로 주행의 안정성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치에 대한 블럭구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 및 페일 세이프 제어장치를 포함하는 전동식 동력 조향 시스템의 일부 블럭구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치에 대한 동작의 일례를 간략하게 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어방법에 대한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어방법에 대한 구체적인 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템(20)의 페일 세이프 제어장치(100)에 대한 블럭구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 및 페일 세이프 제어장치(100)를 포함하는 전동식 동력 조향 시스템(20)의 일부 블럭구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템(20)의 페일 세이프 제어장치(100)는, 차량의 조향 보조력을 공급하는 모터(24)의 회전자 위치 정보인 모터위치 정보 및 상기 모터의 회전 방향 정보인 모터방향 정보를 감지하는 제1 감지부(110), 상기 차량의 조향토크 정보 또는 조향각 정보를 감지하는 제2 감지부(120), 상기 모터위치 정보의 차이값을 연산하고, 상기 모터방향 정보의 방향값을 추정하며, 상기 모터위치 정보를 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보와 연산하여 고장을 판단하는 고장 판단부(130) 및 판단된 결과에 따라 모터(24)의 전류 출력을 감소시키거나 또는 모터(24)의 전류를 미출력시키는 조향 제어부(140)를 포함할 수 있다.
이때, 페일 세이프 제어장치(100)는 상기 모터위치 정보를 실시간으로 저장하고, 상기 모터위치 정보에 대응하는 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보를 매칭하며, 매칭된 정보를 저장하는 저장부(150)를 더 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 일반적인 전동식 동력 조향 시스템(20)은 스티어링 휠(Steering Wheel), 운전자가 차량의 스티어링 휠 에 가하는 조향력을 감지하는 토크 센서(Torque Sensor, 22), 상기 스티어링 휠의 조향 각도를 감지하는 조향각 센서(Steering Angle Sensor, 23), 상기 스티어링 휠에 가해지는 조향 보조력을 발생시키는 모터(24), 상기 모터의 회전자의 회전위치를 검출하는 모터 위치 센서(MPS; Motor Position Sensor, 21), 상기 모터를 제어하는 전자 제어수단(ECU; Electronic Control Unit) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 모터(24)는 상기 전자 제어수단(ECU) 및 페일 세이프 제어장치(100)로부터 수신된 제어신호에 따라 조향 보조력을 발생시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 전자 제어수단(ECU)은 토크 센서(22)와 조향각 센서(23)로부터 수신된 전기신호에 기초하여 기설정된 어시스트 제어 맵으로부터 목표 조향 토크값을 연산하고, 상기 목표 조향 토크값에 따른 상기 제어신호 즉, 어시스트 전류 신호를 모터(24)로 송신할 수 있다.
또한, 페일 세이프 제어장치(100)는 모터 위치 센서(21)로부터 수신된 전기신호에 기초하여 모터 위치 센서(21)가 고장 상태인지 판단함으로써, 상기 어시스트 전류 출력을 제어하고, 이를 모터(24)로 송신할 수 있다.
이때, 도 2에 도시된 모터 위치 센서(21)는 복수 개의 모터 위치 센서들로 구성되어 있으며, 이는 제1 모터 위치 센서 및 제2 모터 위치 센서 등으로 구분될 수 있으나, 모터 위치 센서(21)의 개수는 일 예일뿐 이에 한정하지 않는다.
다시 도 1을 참조하면, 제1 감지부(110)는 상기 제1 모터 위치 센서로부터 제1 모터위치 정보, 제1 모터방향 정보를 감지할 수 있고, 상기 제2 모터 위치 센서로부터 제2 모터위치 정보, 제2 모터방향 정보를 감지할 수 있다. 이때, 상기 모터위치 정보는 모터(24)의 회전자 위치 정보를 포함하며, 상기 모터방향 정보는 상기 회전자의 회전 방향 정보를 포함한다.
더불어, 제1 감지부(110)는 상기 제1 모터 위치 센서 및 상기 제2 모터 위치 센서로부터 오류를 감지할 수 있다.
즉, 제1 감지부(110)는 모터 위치 센서(21)가 모터(24)의 회전자 위치를 일시적으로 검출하지 못하거나, 상기 회전자의 실절적인 위치가 변화하더라도 상기 회전자의 위치변화를 다르게 검출하는 경우에 오류가 발생한 것으로 감지할 수 있다.
그리고 제 2 감지부(120)는 토크 센서(22)로부터 상기 조향토크 정보를 감지하고, 조향각 센서(23)로부터 상기 조향각 정보를 감지할 수 있다. 이때, 상기 조향각 정보뿐만 아니라 상기 조향토크 정보를 기반으로 상기 차량의 조향각을 추정할 수 있다.
이때, 본 명세서에서의 "감지"는 해당 정보를 획득한다는 의미로 해석되어야 하며 제1 감지부(110) 및 제2 감지부(120)가 직접 감지하는 것뿐만 아니라 외부 장치로부터 감지된 정보를 획득하는 의미를 포함한다.
즉, 전동식 동력 조향 시스템(EPS, 20)에 포함되는 페일 세이프 제어장치(100)의 제1 감지부(110) 및 제2 감지부(120)는 SPI(Serial Programming Interface) 통신과 같은 시리얼 통신(직렬 통신)을 통해 모터 위치 센서(21), 토크 센서(22) 및 조향각 센서(23) 중 적어도 하나 이상으로부터 상기 정보들을 감지할 수 있다.
그리고 고장 판단부(130)는 상기 제1 모터 위치 센서 및 상기 제2 모터 위치 센서에 오류가 감지되면 고장으로 판단할 수 있다. 즉, 상기 두 개의 센서에 오류가 동시에 발생하면 모터 위치 센서(21)는 고장으로 판단될 수 있다.
반면에, 고장 판단부(130)는 상기 제1 모터 위치 센서 또는 상기 제2 모터 위치 센서에 오류가 감지되면 상기 제1 모터위치 정보 및 상기 제2 모터위치 정보의 현재값과 이전값 간의 차이값을 각각 연산할 수 있다.
다시 말해, 고장 판단부(130)는 상기 제1 모터 위치 센서에만 오류가 감지되거나 상기 제2 모터 위치 센서에만 오류가 감지되면 저장부(150)에 실시간으로 저장된 상기 제1 모터위치 정보 및 상기 제2 모터 위치정보를 불러올 수 있다. 이때, 모터 위치 센서(21)에 오류가 감지된 현재 시간보다 앞선 시간에 저장된 상기 제1 모터위치 정보 및 상기 제2 모터 위치정보가 상기 이전값일 수 있으며, 모터 위치 센서(21)에 오류가 감지된 현재 시간에 감지한 상기 제1 모터위치 정보 및 상기 제2 모터 위치정보가 상기 현재값일 수 있다.
여기에서, 상기 현재 시간과 상기 앞선 시간의 차이는 일정 시간 간격을 가질 수 있으며, 이는 고장 판단부(130)에 기설정될 수 있다.
그리고 고장 판단부(130)는 상기 차이값이 임계값 이상이면 고장으로 판단할 수 있고, 상기 차이값이 임계값 미만이면 상기 제1 모터방향 정보 및 상기 제2 모터방향 정보의 방향값을 각각 추정할 수 있다.
일례로, 상기 임계값은 모터(24) 회전자의 위치각도일 수 있으며, 상기 임계값으로 가능한 범위는 모터(24)의 회전자가 외력에 의해 회전 가능한 최소 각도인 15°이상일 수 있다.
그리고 추정된 상기 방향값은 상기 회전자의 회전 방향 정보를 수치화한 값으로, 상기 회전자가 시계 방향(+)으로 회전하는 경우에 상기 방향값은 순차적으로 0, 1, 2, 3, 0, 1, 2, 3. 0, 1의 수치화된 값을 가질 수 있다. 반면에, 상기 회전자가 반시계 방향(-)으로 회전하는 경우에 상기 방향값은 순차적으로 0, 3, 2, 1, 0, 3, 2, 1, 0, 3의 수치화된 값을 가질 수 있다.
따라서 고장 판단부(130)는 기설정된 일정시간 동안의 상기 방향값이 비순차적이면 고장으로 판단할 수 있고, 상기 일정시간 동안의 상기 방향값이 순차적이면 상기 제1 모터위치 정보에 상응하는 제1 조향각 및 상기 제2 모터위치 정보에 상응하는 제2 조향각을 산출할 수 있다. 이때, 토크 센서(22) 및 조향각 센서(23)는 정상이라고 전제한다.
또한, 상기 방향값이 비순차적인 경우는, 상기 회전자가 시계 방향(+)으로 회전시 상기 방향값이 0, 1, 3, 0, 2, 3. 0, 1의 값을 가지거나 0, 1, 2, 3, 0, 0, 0, 0, 0의 값을 가지는 경우일 수 있다. 즉, 고장으로 판단되는 경우는 상기 방향값이 누락(상기 회전자의 건너뜀, jumping)되거나 반복(상기 회전자의 고착, stuck)되어 비순차적인 값이 검출되는 경우이다.
그리고 고장 판단부(130)는 감지된 상기 조향각 정보 및 상기 조향토크 정보 중 적어도 하나 이상과 상기 제1 조향각 및 상기 제2 조향각 간의 차이값을 각각 연산할 수 있다.
이때, 상기 조향토크 정보 및 상기 조향각 정보를 이용하여 모터 위치 센서(21)의 고장을 검출할 수 있는 이유는 모터(24)의 모터축은 스티어링 휠의 조향축과 기계적으로 연결되어 있으며, 이로 인해 모터축의 회전각과 조향축의 절대 회전 각도인 조향각 간에는 상관 관계가 존재하기 때문이다.
더불어, 상기 모터위치 정보를 기반으로 상기 제1 조향각 및 상기 제2 조향각을 산출할 수 있다.
이때, 고장 판단부(130)는 상기 차이값이 임계각도 이상이면 고장으로 판단할 수 있는데, 상기 모터축의 회전각과 상기 조향축의 조향각 간의 상관 관계를 고려하여 상기 임계각도는 27°이상일 수 있다.
그리고 조향 제어부(140)는 상기 오류가 고장으로 판단되면 모터(24)의 전류를 미출력시켜 모터(24)의 동작을 정지시키고, 상기 오류가 정상 범위로 판단되면 모터(24)의 전류 출력을 감소시킬 수 있다.
즉, 모터(24)의 어시스트 전류를 미출력시키면 모터(24)가 제공하는 조향 보조력은 0이 되므로 일시적으로 상기 차량의 조향 보조력을 상실시킨다.
더불어, 조향 제어부(140)는 모터(24)의 전류를 미출력시킴과 동시에 상기 차량의 클러스터에 모터 위치 센서(21)의 고장 메시지를 시각적 또는 청각적으로 출력할 수 있다.
반면에, 모터(24)의 어시스트 전류를 감소시키면 전동식 동력 조향 시스템(20)의 전자 제어수단(ECU)의 어시스트 맵에 의해 차속 또한 제한 및 고정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 페일 세이프 제어장치(100)는 모터 위치 센서에 오류 발생시, 고장인지 정상범위 내의 오류인지 판단함으로써, 모터의 어시스트 전류를 제어하는 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치 및 제어방법을 제공한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치에 대한 동작의 일례를 간략하게 도시한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 차량의 전동식 동력 조향 시스템(EPS)에 구비된 복수 개의 모터 위치 센서 중에서 하나의 모터 위치 센서의 출력신호와 조향각 센서의 출력신호를 간략하게 도시하고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 모터 위치 센서에 오류가 감지되고, 상기 조향각 센서가 정상으로 감지된 경우에 상기 오류가 정상 범위로 판단되면 모터(24)의 출력신호인 조향 보조력 즉, 조향 보조 토크를 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 조향 보조 토크를 감소시키면 상기 차량의 차속 또한 제한 및 고정될 수 있다.
구체적으로, 제1 감지부(110)에서 상기 제1 모터 위치 센서 및 상기 제2 모터 위치 센서로부터 오류를 감지할 수 있으며, 제2 감지부(120)에서 토크 센서(22)로부터 상기 조향토크 정보를 감지하고, 조향각 센서(23)로부터 상기 조향각 정보를 감지할 수 있다. 이때 조향각 센서(23)는 정상으로 전제한다.
상기 오류가 감지되면, 고장 판단부(130)에서 상기 오류가 모터 위치 센서(21)의 고장으로 인한 것인지 명확하게 판단하고, 판단된 결과에 따라 조향 제어부(140)를 통해 모터(24)의 전류를 미출력시켜 모터(24)의 동작을 정지시키거나 도 3과 같이 모터(24)의 전류 출력 즉, 조향 보조 토크를 감소시킬 수 있다.
따라서 본 발명은 모터 위치 센서의 오류 정도에 따라 모터의 어시스트 전류를 가변함으로써, 조향 보조력을 제어하는 장치 및 방법을 제공한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어방법에 대한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어방법은, 차량의 조향 보조력을 공급하는 모터의 회전자 위치 정보인 모터위치 정보 및 상기 모터의 회전 방향 정보인 모터방향 정보를 감지하는 제1 감지단계(S400), 상기 차량의 조향토크 정보 또는 조향각 정보를 감지하는 제2 감지단계(S410), 상기 모터위치 정보의 차이값을 연산하고, 상기 모터방향 정보의 방향값을 추정하며, 상기 모터위치 정보를 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보와 연산하여 고장을 판단하는 고장 판단단계(S430) 및 판단된 결과에 따라 상기 모터의 전류 출력을 감소시키거나 또는 상기 모터의 전류를 미출력시키는 조향 제어단계(S440)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 감지단계(S400)에서, 상기 제1 모터 위치 센서로부터 제1 모터위치 정보, 제1 모터방향 정보를 감지할 수 있고, 상기 제2 모터 위치 센서로부터 제2 모터위치 정보, 제2 모터방향 정보를 감지할 수 있다.
더불어, 제1 감지단계(S400)에서 상기 제1 모터 위치 센서 및 상기 제2 모터 위치 센서로부터 오류를 감지할 수 있다.
그리고 제 2 감지단계(S410)에서 토크 센서로부터 상기 조향토크 정보를 감지하고, 조향각 센서로부터 상기 조향각 정보를 감지할 수 있다. 이때, 상기 조향각 정보뿐만 아니라 상기 조향토크 정보를 기반으로 상기 차량의 조향각을 추정할 수 있다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어방법은 상기 모터위치 정보를 실시간으로 저장하고, 상기 모터위치 정보에 대응하는 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보를 매칭하며, 매칭된 정보를 저장하는 저장단계(S420)를 더 포함할 수 있다.
또한, 고장 판단단계(S430)에서 상기 제1 모터 위치 센서 및 상기 제2 모터 위치 센서에 오류가 감지되면 고장인지 정상인지 판단할 수 있는데, 상기 제1 모터위치 정보 및 상기 제2 모터위치 정보의 현재값과 이전값의 차이값을 연산하거나, 상기 제1 모터방향 정보 및 상기 제2 모터방향 정보의 방향값을 추정하거나, 조향각의 차이값을 산출함으로써, 판단할 수 있다.
그리고 조향 제어단계(S440)에서 상기 오류가 고장으로 판단되면 상기 모터의 전류를 미출력시켜 상기 모터의 동작을 정지시키고, 상기 오류가 정상 범위로 판단되면 상기 모터의 전류 출력을 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어방법에 대한 구체적인 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 제1 감지단계(S400)에서, 제1 모터 위치 센서 및 제2 모터 위치 센서로부터 모터위치 정보 및 모터방향 정보를 감지한다(S500).
이때 제1 모터 위치 센서 또는 제2 모터 위치 센서의 동작에 문제가 발생함으로써, 감지된 상기 모터위치 정보 및 상기 모터방향 정보에 오류가 발생한다(S510).
그러면 고장 판단단계(S430)에서, 상기 제1 모터 위치 센서 및 상기 제2 모터 위치 센서가 동시에 오류가 발생한 것인지 판단한다(S520).
이때, 상기 제1 모터 위치 센서 및 상기 제2 모터 위치 센서가 동시에 오류가 발생한 경우에는 고장으로 판단하고, 조향 제어단계(S440)에서, 모터에 인가되는 어시스트 전류를 미출력하여 모터의 동작을 정지시킴으로써(S620) 일시적으로 차량의 조향 보조력을 상실시킨다.
반면에, 상기 제1 모터 위치 센서 및 상기 제2 모터 위치 센서 중 하나의 모터 위치 센서에만 오류가 발생한 경우에는 제1 모터위치 정보 및 상기 제2 모터위치 정보의 현재값과 이전값 간의 차이값을 각각 연산한다(S530). 즉, 저장단계(S420)에서 저장된 상기 제1 모터 위치 센서 및 상기 제2 모터 위치 센서의 실시간 감지 정보를 이용하여 고장 판단단계(S430)에서, 상기 제1 모터 위치 센서의 현재값과 이전값 간의 차이값을 산출하고, 상기 제2 모터 위치 센서의 현재값과 이전값 간의 차이값을 각각 산출한다.
그리고 상기 제1 모터 위치 센서 및 상기 제2 모터 위치 센서 각각의 상기 차이값이 임계값 이상인지 판단한다(S540).
이때, 상기 차이값이 상기 임계값 이상이면 고장으로 판단하고, 모터에 인가되는 어시스트 전류를 미출력하여 모터의 동작을 정지시킴으로써(S620) 일시적으로 차량의 조향 보조력을 상실시킨다.
반면에, 상기 차이값이 상기 임계값 미만이면 상기 제1 모터 위치 센서 및 상기 제2 모터 위치 센서 각각의 회전 방향 정보 즉, 방향값을 추정한다(S550).
그리고 기설정된 일정시간 동안의 상기 회전 방향 정보가 순차적인지 판단한다(S560).
이때, 상기 회전 방향이 비순차적이면 고장으로 판단하고, 상기 모터에 인가되는 어시스트 전류를 미출력하여 모터의 동작을 정지시킴으로써(S620) 일시적으로 차량의 조향 보조력을 상실시킨다.
반면에, 상기 회전 방향 정보가 순차적이면 제2 감지단계(S410)에서 조향각 센서 또는 토크 센서로부터 조향각 정보 또는 조향토크 정보를 감지한다(S570).
그리고 상기 제1 모터 위치 센서 및 상기 제2 모터 위치 센서에서 감지된 정보를 각각 제1 조향각 및 제2 조향각으로 환산한다(S580).
이때 상기 제1 조향각은 상기 제1 모터위치 정보에 상응하는 조향각이고, 상기 제2 조향각은 상기 제2 모터위치 정보에 상응하는 조향각이다.
그리고 환산된 상기 제1 조향각 및 상기 제2 조향각과 상기 조향각 센서 또는 상기 토크 센서에서 감지된 조향각의 차이값을 각각 연산한다(S590).
그리고 상기 차이값이 임계각도 이상인지 판단한다(S600).
이때, 상기 차이값이 상기 임계각도 이상이면, 모터에 인가되는 어시스트 전류를 미출력하여 모터의 동작을 정지시킴으로써(S620) 일시적으로 차량의 조향 보조력을 상실시킨다.
반면에, 상기 차이값이 상기 임계각도 미만이면, 상기 모터의 어시스트 전류를 감소시켜 조향 보조력을 감소시키고, 상기 차량의 차속을 제한하여 고정시킨다(S610).
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치 및 제어방법은 모터 위치 센서의 오류 발생시, 오류의 정도에 따라 차량의 조향 보조력을 감소시키므로 조향 조작에 대한 이질감을 감소시킬 수 있다.
또한, 모터 위치 센서의 고장을 구체화된 조건에 따라 판단하므로 주행의 안정성을 향상시키는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치
110 : 제1 감지부 120: 제2 감지부
130 : 고장 판단부 140 : 조향 제어부
150 : 저장부
20 : 전동식 동력 조향 시스템(EPS)
21 : 모터 위치 센서 22 : 토크 센서
23 : 조향각 센서 24 : 모터

Claims (16)

  1. 차량의 조향 보조력을 공급하는 모터의 회전자 위치 정보인 모터위치 정보 및 상기 모터의 회전 방향 정보인 모터방향 정보를 감지하는 제1 감지부;
    상기 차량의 조향토크 정보 또는 조향각 정보를 감지하는 제2 감지부;
    상기 모터위치 정보의 차이값을 연산하고, 상기 모터방향 정보의 방향값을 추정하며, 상기 모터위치 정보를 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보와 연산하여 고장을 판단하는 고장 판단부; 및
    판단된 결과에 따라 상기 모터의 전류 출력을 감소시키거나 또는 상기 모터의 전류를 미출력시키는 조향 제어부;를 포함하고,
    상기 제1 감지부는,
    복수의 모터 위치 센서로부터 각각의 모터 위치 센서의 모터위치 정보 및 모터방향 정보를 감지하고,
    상기 복수의 모터 위치 센서로부터 각각의 모터 위치 센서의 오류를 감지하고,
    상기 조향 제어부는,
    상기 제1 감지부에서 상기 복수의 모터 위치 센서 모두가 오류인 것으로 감지하는 경우, 상기 모터의 전류를 미출력시켜 상기 모터의 동작을 정지시키고,
    상기 고장 판단부는,
    상기 제1 감지부에서 상기 복수의 모터 위치 센서 중 어느 하나가 오류인 것으로 감지하는 경우, 상기 각각의 모터 위치 센서의 모터위치 정보의 차이값을 연산하고, 상기 각각의 모터 위치 센서의 모터방향 정보의 방향값을 추정하며, 상기 각각의 모터 위치 센서의 모터위치 정보를 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보와 연산하여 고장을 판단하고,
    상기 조향 제어부는,
    상기 고장 판단부가 상기 각각의 모터 위치 센서의 모터위치 정보의 차이값, 상기 각각의 모터 위치 센서의 모터방향 정보의 방향값, 상기 각각의 모터 위치 센서의 모터위치 정보를 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보와 연산한 값을 기초로 상기 오류가 정상 범위인 것으로 판단하면, 상기 모터의 전류 출력을 감소시키는, 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터위치 정보를 실시간으로 저장하고, 상기 모터위치 정보에 대응하는 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보를 매칭하며, 매칭된 정보를 저장하는 저장부;를 더 포함하는 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고장 판단부는,
    상기 복수의 모터 위치 센서 중 어느 하나에 오류가 감지되면 상기 각각의 모터 위치 센서의 모터위치 정보의 현재값과 이전값 간의 차이값을 각각 연산하는 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고장 판단부는,
    상기 차이값이 임계값 이상이면 고장으로 판단하고, 상기 차이값이 임계값 미만이면 상기 각각의 모터 위치 센서의 모터방향 정보의 방향값을 각각 추정하는 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고장 판단부는,
    일정시간 동안의 상기 방향값이 비순차적이면 고장으로 판단하고, 일정시간 동안의 상기 방향값이 순차적이면 해당 모터위치 정보에 상응하는 조향각을 산출하는 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 고장 판단부는,
    감지된 상기 조향각 정보 및 상기 조향토크 정보 중 적어도 하나 이상과 상기 산출된 조향각 간의 차이값을 각각 연산하는 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고장 판단부는,
    상기 차이값이 임계각도 이상이면 고장으로 판단하는 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어장치.
  11. 삭제
  12. 차량의 조향 보조력을 공급하는 모터의 회전자 위치 정보인 모터위치 정보 및 상기 모터의 회전 방향 정보인 모터방향 정보를 감지하는 제1 감지단계;
    상기 차량의 조향토크 정보 또는 조향각 정보를 감지하는 제2 감지단계;
    상기 모터위치 정보의 차이값을 연산하고, 상기 모터방향 정보의 방향값을 추정하며, 상기 모터위치 정보를 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보와 연산하여 고장을 판단하는 고장 판단단계; 및
    판단된 결과에 따라 상기 모터의 전류 출력을 감소시키거나 또는 상기 모터의 전류를 미출력시키는 조향 제어단계;를 포함하고,
    상기 제1 감지단계는,
    복수의 모터 위치 센서로부터 각각의 모터 위치 센서의 모터위치 정보 및 모터방향 정보를 감지하고,
    상기 복수의 모터 위치 센서로부터 각각의 모터 위치 센서의 오류를 감지하고,
    상기 조향 제어단계는,
    상기 제1 감지단계에서 상기 복수의 모터 위치 센서 모두가 오류인 것으로 감지하는 경우, 상기 모터의 전류를 미출력시켜 상기 모터의 동작을 정지시키고,
    상기 고장 판단단계는,
    상기 제1 감지단계에서 상기 복수의 모터 위치 센서 중 어느 하나가 오류인 것으로 감지하는 경우, 상기 각각의 모터 위치 센서의 모터위치 정보의 차이값을 연산하고, 상기 각각의 모터 위치 센서의 모터방향 정보의 방향값을 추정하며, 상기 각각의 모터 위치 센서의 모터위치 정보를 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보와 연산하여 고장을 판단하고,
    상기 조향 제어단계는,
    상기 고장 판단단계에서 상기 각각의 모터 위치 센서의 모터위치 정보의 차이값, 상기 각각의 모터 위치 센서의 모터방향 정보의 방향값, 상기 각각의 모터 위치 센서의 모터위치 정보를 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보와 연산한 값을 기초로 상기 오류가 정상 범위인 것으로 판단되면, 상기 모터의 전류 출력을 감소시키는, 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 모터위치 정보를 실시간으로 저장하고, 상기 모터위치 정보에 대응하는 상기 조향토크 정보 또는 상기 조향각 정보를 매칭하며, 매칭된 정보를 저장하는 저장단계;를 더 포함하는 전동식 동력 조향 시스템의 페일 세이프 제어방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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