KR100764206B1 - 전동식 파워 스티어링 시스템에서의 디씨 모터 각속도추정방법 - Google Patents

전동식 파워 스티어링 시스템에서의 디씨 모터 각속도추정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 EPS 시스템에서의 DC 모터 각속도 추정방법에 관한 것으로, 모터 양단 전압(E)에 따라 수학식1 또는 수학식2의 각속도 추정식을 사용하여 DC 모터의 각속도를 추정하는 EPS 시스템에서의 DC 모터 추정방법에 있어서, 검출된 모터의 전류(I)가 0 또는 일정 값(α) 이하인지를 판단하는 제1단계와, 제1단계에서 모터의 전류(I)가 0 또는 일정 값(α) 이하라면 순수 외부 역기전력만이 발생된 경우로 인식하여 수학식3을 통해 DC 모터의 각속도를 구하는 제2단계와, 제1단계에서 모터의 전류(I)가 0 또는 일정 값(α) 이하가 아니라면 순수 외부 역기전력만이 발생된 경우가 아닌 것으로 인식하여 모터의 전류(I)가 0이 아니거나 일정 값(α) 이상인 경우의 모터 양단 전압(E)에 따른 수학식1 또는 수학식2를 통해 DC 모터의 각속도를 구하도록 하는 제3단계로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 순수 외부 역기전력 발생시 해당 각속도 추정식에 따라 DC 모터의 각속도를 추정함으로써 각속도 크기가 미세한 작은 구간에서도 큰 추정 오차를 줄이고, 정확도를 높일 수 있게 되는 효과가 있다.
EPS, 모터, 각속도, 역기전력

Description

전동식 파워 스티어링 시스템에서의 디씨 모터 각속도 추정방법{ANGULAR VELOCITY ESTIMATION METHOD OF DC MOTOR IN EPS SYSTEM}
도 1은 일반적인 EPS 시스템내 모터 구동을 위한 하드웨어 블록 구성도.
도 2는 종래 DC 모터의 각속도를 추정하기 위한 방법을 보인 동작 흐름도.
도 3은 본 발명에 의한 EPS 시스템에서의 DC 모터의 각속도를 추정하기 위한 방법을 보인 동작 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
A,B,A',B' : 제1~제4 FET M : DC 모터
S : 션트저항 AMP : 증폭기
본 발명은 전동식 파워 스티어링(Electric Power Steering ; 이하, 'EPS'라 칭함) 시스템에서의 DC 모터 각속도 추정방법에 관한 것으로, 특히 DC 모터 각속도의 크기가 작은 구간에 대해서도 큰 추정 오차없이 DC 모터의 각속도를 추정할 수 있도록 한 EPS 시스템에서의 DC 모터 각속도 추정방법에 관한 것이다.
일반적으로 EPS 시스템에서는 모터 구동의 성능향상을 위해 필요한 DC 모터 의 각속도 추정을 별도의 센서없이 추정하고 있으며, 이러한 EPS 시스템내 모터 구동 조향장치는 도 1에 도시된 바와 같이 4개의 제1~제4 FET(A,B,A',B')로 구성된 H-브릿지(Bridge) 회로를 이용하여 DC 모터(M)를 구동하고, 션트(Shunt)저항(S)을 접지와 상기 H-브릿지 회로 사이에 위치시켜 이 션트저항(S)을 통해 검출된 양단 전압을 증폭기(AMP)로 증폭하여 모터의 전류를 검출한다.
이때, 상기 DC 모터(M)의 각속도를 추정하기 위해서는 모터 양단 전압과 모터의 전류를 이용하게 되는데, 즉 아래와 같은 각속도 추정식을 이용하며, 이 각속도 추정식은 모터 역기전력이 모터 각속도에 비례한다는 성질을 이용한 것이다.
Figure 112003026480894-pat00001
Figure 112003026480894-pat00002
여기서, E : 모터 양단 전압(motor supply voltage), I : 모터 전류(motor current), R : 모터 저항값(armature resistance),
Figure 112003026480894-pat00003
: 모터 각속도(motor angular velocity), KE : 모터 역기전력(motor back emf constant)이다.
도 2는 종래 DC 모터의 각속도를 추정하기 위한 방법을 보인 동작 흐름도로서, 이를 참고하여 종래 DC 모터의 각속도 추정방법을 설명하면, 먼저 모터 양단 전압(E)은 모터 인가 전압 발생을 위한 PWM 파형을 평활화한 모터 단자(M+, M-) 각각의 전압(VM+, VM-)을 검출하여 구해진 차이값(E=VM+-VM-)이 되는데, 이 차이값을 통해 모터 양단 전압(E)의 크기와 모터에 인가된 전압 방향을 추정한다.
이때, 모터 전류(I)는 모터의 전류방향을 알 수 없으므로 모터 양단 전압(E)의 부호로써 판단하고, 전류 크기는 검출된 션트저항(S)의 양단 전압을 증폭하여 인식하게 된다.
즉, 상기 모터 양단 전압(E)이 0보다 크거나 같은 경우에는(S1) 상기 수학식1로 언급한 각속도 추정식을 통해 DC 모터의 각속도를 구하고(S2), 모터 양단 전압(E)이 0보다 작은 경우에는(S3) 상기 수학식2로 언급한 각속도 추정식을 통해 DC 모터의 각속도를 구하며(S4), 모터 양단 전압(E)의 측정이 불가능한 경우에는 DC 모터의 각속도를 0으로 추정한다(S5).
그러나, 상기와 같은 종래의 DC 모터 각속도 추정방법을 이용하여 각속도를 추정할시 이상적인 경우에는 DC 모터의 각속도 발생 전구간에 대하여 추정이 가능하지만, 션트저항(S) 및 증폭기(AMP)로 이루어진 모터 전류 검출회로의 비선형적인 특성과 순수 외부 역기전력만 발생될 경우에는 모터의 전류 검출이 불가능하게 된다.
이에 따라, DC 모터 각속도의 크기가 미세한 작은 구간에서는 추정된 각속도의 오차가 클 뿐만 아니라 부정확할 수 있다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 EPS 시스템에서 DC 모터의 각속도를 추정하는 방법에 있어서, 모터 양단 전압(E)을 기준으로 한 DC 모터의 각속도 추정식에서 그 기준을 모터 전류(I)로 하고, 모터를 구동하지 않는 상태에서 순수 외부 역기전력 발생시 모터 전류(I)를 0으로 설정하여 해당 각속도 추정식을 구현하고, 순수 외부 역기전력의 발생을 인식하여 상기 해당 각속도 추정식에 따라 DC 모터의 각속도를 추정함으로써 각속도 크기가 미세한 작은 구간에서도 큰 추정 오차를 줄이고, 정확도를 높일 수 있도록 한 EPS 시스템에서의 DC 모터 각속도 추정방법을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 EPS 시스템에서의 DC 모터 각속도 추정방법은, 모터 양단 전압(E)에 따라 수학식1 또는 수학식2의 각속도 추정식을 사용하여 DC 모터의 각속도를 추정하는 EPS 시스템에서의 DC 모터 추정방법에 있어서, 검출된 모터의 전류(I)가 0 또는 일정 값(α) 이하인지를 판단하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 모터의 전류(I)가 0 또는 일정 값(α) 이하라면 순수 외부 역기전력만이 발생된 경우로 인식하여 수학식3을 통해 DC 모터의 각속도를 구하는 제2단계와, 상기 제1단계에서 모터의 전류(I)가 0 또는 일정 값(α) 이하가 아니라면 순수 외부 역기전력만이 발생된 경우가 아닌 것으로 인식하여 모터의 전류(I)가 0이 아니거나 일정 값(α) 이상인 경우의 모터 양단 전압(E)에 따른 수학식1 또는 수학식2를 통해 DC 모터의 각속도를 구하도록 하는 제3단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 EPS 시스템에서의 DC 모터 각속도 추정방법을 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 DC 모터 각속도 추정방법은 도 1에 도시된 EPS 시스템내 모터 구동 조향장치에서 이루어지는데, 즉 도 1에 도시된 EPS 시스템의 모터 구동 조향장치에 있어서 H-브릿지 회로로 DC 모터(M)를 구동하는 경우 제1~제4 FET(A,B,A',B')의 온/오프(On/Off) 패턴이 다양하게 있으나, 본 발명에서 사용된 패턴은 제1,제3 FET(A,A')와 제2,제4 FET(B,B')를 동시에 온/오프함으로써 DC 모터(M)의 전류방향을 결정한다.
본 발명에 있어서 모터 양단 전압(E) 역시 종래와 동일하게 모터 단자(M+, M-) 각각의 전압(VM+, VM-)을 검출하여 구해진 차이값(E=VM+-V M-)이 되는데, 이 차이값을 통해 모터 양단 전압(E)의 크기와 모터에 인가된 전압 방향을 추정한다.
그리고, 모터 전류(I)는 모터 양단 전압(E)의 부호로써 모터의 전류방향을 인식하고, 검출된 션트저항(S)의 양단 전압을 증폭하여 모터의 전류크기를 인식한다.
또한, 종래 DC 모터의 각속도 추정방법에 적용되었던 아래와 같은 각속도 추정식을 그대로 적용하여 DC 모터의 각속도를 추정한다.
[수학식 1]
Figure 112003026480894-pat00004
[수학식 2]
Figure 112003026480894-pat00005
여기서, E : 모터 양단 전압(motor supply voltage), I : 모터 전류(motor current), R : 모터 저항값(armature resistance),
Figure 112003026480894-pat00006
: 모터 각속도(motor angular velocity), KE : 모터 역기전력(motor back emf constant)이다.
도 3은 본 발명에 의한 EPS 시스템에서의 DC 모터의 각속도를 추정하기 위한 방법을 보인 동작 흐름도로서, 이를 참고하여 본 발명에 의한 DC 모터의 각속도 추정방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에서는 모터 양단 전압(E)을 기준으로 한 DC 모터의 각속도 추정식에서 그 기준을 모터 전류(I)로 한다.
즉, 모터 양단 전압(E)이 0보다 크거나 같은 경우에는 상기 수학식1의 각속도 추정식을 통해 DC 모터의 각속도를 구하고, 모터 양단 전압(E)이 0보다 작은 경우에는 상기 수학식2의 각속도 추정식을 통해 DC 모터의 각속도를 구하는 것과 같이 모터 양단 전압(E)에 따라 수학식1 또는 수학식2의 각속도 추정식을 사용하여 DC 모터의 각속도를 추정하나, 본 발명에서는 먼저 모터 전류(I)를 기준으로 해당하는 각속도 추정식을 사용하도록 한다.
이에 따라, 모터를 구동하지 않는 상태에서 순수하게 외부의 힘에 의해 발생된 역기전력에 대해서는 상기 수학식1과 수학식2의 각속도 추정식에서 모터 전류(I)를 0으로 설정하여 아래 수학식 3과 같은 각속도 추정식을 구현하도록 한다.
Figure 112003026480894-pat00007
여기서, E : 모터 양단 전압(motor supply voltage),
Figure 112003026480894-pat00008
: 모터 각속도(motor angular velocity), KE : 모터 역기전력(motor back emf constant)이다.
이때, 각속도 추정식인 수학식1과 수학식2에서 모터 전류(I)의 크기와 모터 저항값(R)이 작으므로 두 수의 곱한 값을 무시할 수 있게 된다.
상기와 같이 본 발명에서는 수학식 3과 같은 각속도 추정식을 구현한 다음, 모터 전류(I)를 기준으로 순수 외부 역기전력 발생에 대한 판단을 수행한 후, 해당하는 각속도 추정식을 통해 DC 모터의 각속도를 추정하는 것이다.
즉, 도 3에 도시된 흐름도에서와 같이 모터의 전류(I)가 0 이거나 또는 일정 값(α) 이하인지를 판단하여(S11) 순수하게 외부의 힘에 의해 역기전력만이 발생되었는지를 확인한다.
만약, 상기 판단 단계(S11)에서 모터의 전류(I)가 0 이거나 또는 일정 값(α) 이하라면 순수하게 외부의 힘에 의해 역기전력만이 발생된 경우로 인식하여 상기 수학식3과 같은 각속도 추정식을 통해 DC 모터의 각속도를 구한다(S12).
반면에, 상기 판단 단계(S11)에서 모터의 전류(I)가 0 이거나 또는 일정 값(α) 이하가 아니라면 순수하게 외부의 힘에 의해 역기전력만이 발생된 경우가 아닌 것으로 인식하여 모터의 전류(I)가 0이 아니거나 또는 일정 값(α) 이상인 경우의 각속도 추정식, 즉 모터 양단 전압(E)에 따른 상기 수학식1 또는 수학식2와 같은 각속도 추정식을 통해 DC 모터의 각속도를 구하도록 한다(S13).
상기와 같이, 본 발명에서는 모터 역기전력(KE) 및 모터 양단 전압(E)의 관계식으로 DC 모터의 각속도를 추정함에 따라 크기가 작은 각속도 발생시의 값도 추정할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 모터 양단 전압(E)을 기준으로 한 DC 모터의 각속도 추정식에서 그 기준을 모터 전류(I)로 하고, 모터를 구동하지 않는 상태에서 순수 외부 역기전력 발생시 모터 전류(I)를 0으로 설정하여 해당 각속도 추정식을 구현하고, 순수 외부 역기전력의 발생을 인식하여 상기 해당 각속도 추정식에 따라 DC 모터의 각속도를 추정함으로써 각속도 크기가 미세한 작은 구간에서도 큰 추정 오차를 줄이고, 정확도를 높일 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 모터 양단 전압(E)에 따라 수학식1 또는 수학식2의 각속도 추정식을 사용하여 DC 모터의 각속도를 추정하는 EPS 시스템에서의 DC 모터 추정방법에 있어서,
    검출된 모터의 전류(I)가 0 인지의 여부를 판단하는 제1단계와,
    상기 제1단계에서 모터의 전류(I)가 0 이라면 순수 외부 역기전력만이 발생된 경우로 인식하여 수학식3을 통해 DC 모터의 각속도를 구하는 제2단계와,
    상기 제1단계에서 모터의 전류(I)가 0 이 아니라면 DC 모터의 역기전력만이 발생된 경우가 아닌 것으로 인식하여 모터의 전류(I)가 0이 아닌 경우의 모터 양단 전압(E)에 따른 수학식1 또는 수학식2를 통해 DC 모터의 각속도를 구하도록 하는 제3단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템에서의 디씨 모터 각속도 추정방법.
    <수학식 1> < 수학식 2> <수학식 3>
    Figure 112007031327681-pat00009
    Figure 112007031327681-pat00010
    Figure 112007031327681-pat00011
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수학식 3은 상기 DC 모터를 구동하지 않는 상태에서 순수 외부 역기전 력 발생시 상기 수학식1과 수학식2에서 모터 전류(I)를 0으로 설정하여 구현한 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템에서의 디씨 모터 각속도 추정방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02211A (ja) * 1987-11-30 1990-01-05 Gist Brocades Nv 製薬学的組成物及びその製法
KR19980032443A (ko) * 1996-10-01 1998-07-25 세끼야데쯔오 전기 파워 스티어링 시스템의 제어 장치
KR20040088617A (ko) * 2003-04-10 2004-10-20 주식회사 만도 전동식 파워 스티어링 시스템에서의 디씨 모터 각속도추정방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02211A (ja) * 1987-11-30 1990-01-05 Gist Brocades Nv 製薬学的組成物及びその製法
KR19980032443A (ko) * 1996-10-01 1998-07-25 세끼야데쯔오 전기 파워 스티어링 시스템의 제어 장치
KR20040088617A (ko) * 2003-04-10 2004-10-20 주식회사 만도 전동식 파워 스티어링 시스템에서의 디씨 모터 각속도추정방법

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