KR101550923B1 - 조향 모터 전류 제한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동 식 조향 장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)의 모터 전류 제한 알고리즘이 온도가 아닌 검출된 모터 전류에 대해 손실 에너지(열 에너지)를 직접 산출하고, 산출한 값에 따라 모터 전류 제한값을 가변 제어하는 순수한 알고리즘만으로 구현되므로, 온도 센서를 이용할 때 발생되는 낮은 정확성을 해소하고, 실시간 최적 모터 제어를 통한 보조 조타력(보타력)량 증가는 물론, 필터와 저항 및 다이오드등과 같은 각종 부품들을 적용하지 않으므로 비용 상승도 가져오지 않는 특징을 갖는다.

모터, 가변 전류, 손실 에너지

Description

조향 모터 전류 제한 방법{Steer motor circuit limit method}

본 발명은 전동 식 조향 장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)에 관한 것으로, 특히 조향 동력을 발생하는 모터 전류 제한 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전동 식 조향 장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)는 EPS(Electric Power Steering)나 또는, EPAS(Electric Power Assisted Steering)가 있다.

상기와 같은 MDPS는 센서로부터 조향 정보를 받고, 주행중인 차속과 차량 상태에 대한 정보를 ECU로부터 받아들여 모터 제어신호를 발생해, 적정한 보조 조타력(보타력)을 구현하는 방식으로 이루어진다.

특히, EPS 시스템의 모터 전류 제어는 열 발생과 전류 허용 한도와 같은 조건에 의하여, 모터의 전류 제한 알고리즘을 적용한다.

이러한 모터의 전류 제한 알고리즘은 일례로, 온도 센서를 통해 측정된 온도 측정값을 잔류 제한 알고리즘의 입력 인자값으로 취해, 온도 측정값에 따라 전류를 제한하는 방식이 있다.

상기와 같은 방식은 온도 센서가 ECU 구동 회로부에 대한 온도를 측정하는 데, 이는 모터 혹은 구동회로의 온도 상승은 모터 혹은 회로에 흐르는 전류값에 비례함을 근거로 한다.

하지만, 상기와 같이 온도 센서가 ECU 구동 회로부의 온도를 측정하는 경우, 구동 회로부의 전류가 모터의 회전 속도에 비례하므로 일정한 토크에서 DC모터의 전류가 일정하지만, 급조타가 발생하면 모터의 전류는 작더라도 구동 회로부의 전류는 커지게 되므로, 모터의 실제적인 온도를 반영하지 못해 정확도가 낮은 근본적인 한계를 갖게 된다.

이와 같이 온도 센서로 ECU 구동 회로부의 온도를 측정해 모터의 온도를 추정하는 방식은 신뢰성이 낮은 모터 전류 제한 알고리즘인 측면을 갖는다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 전류 검출 회로가 검출한 모터 전류값을 이용한 알고리즘만으로 모터의 전류 제한을 실시하므로, ECU 구동 회로부의 온도로 모터의 온도를 추정하는 온도 센서 방식이 갖는 제반 단점을 모두 해소하는 모터의 전류 제한 알고리즘을 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터 전류 제한 방법이 검출된 모터 전류값이 임계 전류값보다 큰지 비교하는 단계;

상기 모터 전류값이 상기 임계 전류값보다 작으면 정상 동작 알고리즘과 같이 전류 제한을 하지 않고, 반대인 경우 상기 모터 전류값을 손실 에너지(Wloss)로 전환시키는 단계;

상기 손실 에너지(Wloss)를 임계 손실값(Wloss-thres)과 비교한 결과로 모터 전류 제한을 가변적으로 할 것인지, 최대값으로 제한할 것인지 판단하는 단계;

상기 손실 에너지(Wloss)가 임계 손실값(Wloss-thres)에 비해 작으면 가변 전류 제한 알고리즘을 구현하고, 반대인 경우 최대 전류 제한값 알고리즘 수행여부를 판단하는 단계;

상기 손실 에너지(Wloss)를 최대 허용 손실값(Wloss-max)과 비교한 후, 다시 임계 손실값(Wloss-thres)과 비교하는 단계로 복귀할 것인지 최대 전류 제한값 알고리즘을 수행할 것인지 판단하는 단계;

상기 손실 에너지(Wloss)가 최대 허용 손실값(Wloss-max)보다 작으면 상기 임계 손실값(Wloss-thres)과 비교하는 절차를 다시 반복하고, 반대인 경우 최대 전류 제한값 알고리즘을 수행하는 단계;

로 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 손실 에너지(Wloss)는 Wloss = ∫RI²dt를 통해 산출되며, R= 모터 저항값 R, I = 전류값이다.

상기 정상 동작 알고리즘은 전류 제한값을 모터 최대 전류의 100%로 선정하 고, 상기 가변 전류 제한 알고리즘은 가변 전류 제한 값이 최대 전류의 10% ~ 100%사이의 값을 손실에너지(Wloss)에 반비례하여 가변시키며, 상기 최대 전류 제한값 알고리즘은 전류 제한값을 모터 최대 전류의 10% 수준으로 낮추는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 제어 대상인 모터의 온도를 추정하는 온도 센서 방식을 이용하지 않고, 모터의 전류를 직접 검출해 알고리즘만으로 모터의 전류 제한을 실시하므로, 온도 센서를 이용할 때 발생되는 정확성이 낮은 문제를 해소하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 모터의 전류를 직접 검출하므로 모터의 최대 허용 전류 한계값을 실시간으로 최적화하여, 운전자가 느끼는 보조 조타력(보타력)량을 증가시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 온도 센서를 이용하지 않으므로, 온도 센서와 같이 수반되는 필터, 저항, 다이오드등과 같은 각종 부품들로 인한 비용 상승이 없는 효과도 갖는다.

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 1은 본 발명에 따른 전동 식 조향 장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)의 동력원인 조향 모터 전류 제한 방법의 순서도를 도시한 것인바, 본 발명은 EPS(Electric Power Steering)나 또는, EPAS(Electric Power Assisted Steering)와 같은 전동 식 조향 장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)에서 온도 센서를 이용하지 않고 순수한 알고리즘만으로 구현하는 방식을 이용하여, 동력원인 모터 전류를 제어하는 모터 전류 제한 알고리즘이다.

이를 위해 본 실시예에서 구현하는 모터 전류 제한 알고리즘은 검출된 모터 전류에 대해 손실 에너지(열 에너지)를 직접 산출한 다음, 산출한 값에 따라 모터 전류 제한값을 가변 제어하는 방식과 같이, 순수한 알고리즘만으로 구현한다.

도 1은 상기와 같은 모터 전류 제한 방법을 구체적으로 표현한다.

도 1은 단계 S10과 같이, 먼저 모터의 전류를 검출하는데, 상기 모터 전류 검출은 전류 검출 회로를 통해 이루어진다.

단계 S20은 검출된 전류값이 임계 전류값보다 큰지 여부를 판단한 후, 만약 임계 전류값이 더 크면 정상적인 동작상태이므로, 단계 S61로 넘어가 모터 전류 제한 알고리즘이 수행되지 않고, 이러한 정상 동작 알고리즘은 전류 제한값을 모터 최대 전류의 100%로 선정한다.

이때, 상기 임계 전류값과 비교되는 검출 전류값은 절대값을 적용하며, 임계 전류값은 전류 제한의 임계값을 의미한다.

단계 S30은 검출된 전류값이 임계 전류값보다 큰 경우 수행되는 절차로서, 이는 Wloss = ∫RI²dt과 같이, 모터(전동기)저항값 R과 제곱 전류값을 곱해 적분하여 산출한다.

상기와 같은 Wloss = ∫RI²dt은 시간에 따른 모터의 손실 에너지를 의미한다.

단계 S40은 계산된 손실 에너지(Wloss)가 미리 선정한 임계 손실값(Wloss-thres)과 비교하는 절차로서, 비교된 결과에 따라 모터 전류 제한을 가변적으로 할 것인지 또는, 최대값으로 제한할 것인지를 판단한다.

만약, 상기 손실 에너지(Wloss)가 임계 손실값(Wloss-thres)보다 작은 경우에는 단계 S62로 넘어가 가변 전류 제한 알고리즘을 실시한다.

상기와 같은 가변 전류 제한 알고리즘은 가변 전류 제한 값이 최대 전류의 10% ~ 100%사이의 값을 손실에너지(Wloss)에 반비례하여 가변시키는 역할을 한다.

하지만, 손실 에너지(Wloss)가 임계 손실값(Wloss-thres)보다 큰 경우에는 단계 S50으로 이어져, 상기 손실 에너지(Wloss)를 미리 선정해놓은 최대 허용 손실값(Wloss-max)과 비교한 후, 다시 임계 손실값(Wloss-thres)과 비교 할 것인지 또는, 최대값으로 제한할 것인지 여부를 판단한다.

만약, 상기 손실 에너지(Wloss)가 최대 허용 손실값(Wloss-max)보다 작은 경우에는 단계 S40으로 다시 복귀해, 손실 에너지(Wloss)가 미리 선정한 임계 손실값(Wloss-thres)과 비교하는 절차를 재 수행하고, 그 결과에 따라 다음 절차를 수행한다.

하지만, 상기 손실 에너지(Wloss)가 최대 허용 손실값(Wloss-max)보다 큰 경우에는 단계 S70으로 넘어가 최대 전류 제한값 알고리즘을 수행한다.

상기와 같은 최대 전류 제한값 알고리즘은 전류 제한값을 모터 최대 전류의 10% 수준으로 낮추는 작용을 한다.

이와 같이 검출된 모터 전류와 이를 이용한 손실 에너지 개념으로 다양한 방식의 모터 전류 제한을 구현함으로써, 모터의 최대 허용 전류 한계값을 실시간으로 최적화할 수 있으며, 이는 실제적으로 운전자가 느끼는 조향 보조 조타력(보타력)량을 증가할 수 있고, 온도 센서 사용에 의한 제반 문제들이 모두 해소될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전동 식 조향 장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)의 동력원인 조향 모터 전류 제한 방법의 순서도

Claims (5)

1. 온도센서를 갖추지 않은 전동식 조향장치의 조향 모터 전류 제한 방법에 있어서,

   전류 검출 회로를 통해 검출된 모터 전류값이 임계 전류값보다 큰지 비교하는 단계;

   상기 모터 전류값이 상기 임계 전류값보다 작으면 정상 동작 알고리즘과 같이 전류 제한을 하지 않고, 반대인 경우 상기 모터 전류값을 손실 에너지(Wloss)로 전환시키는 단계;

   상기 손실 에너지(Wloss)를 임계 손실값(Wloss-thres)과 비교한 결과로 모터 전류 제한을 가변적으로 할 것인지, 최대값으로 제한할 것인지 판단하는 단계;

   상기 손실 에너지(Wloss)가 임계 손실값(Wloss-thres)에 비해 작으면 가변 전류 제한 알고리즘을 구현하고, 반대인 경우 최대 전류 제한값 알고리즘 수행여부를 판단하는 단계;

   상기 손실 에너지(Wloss)를 최대 허용 손실값(Wloss-max)과 비교한 후, 다시 임계 손실값(Wloss-thres)과 비교하는 단계로 복귀할 것인지 최대 전류 제한값 알고리즘을 수행할 것인지 판단하는 단계;

   상기 손실 에너지(Wloss)가 최대 허용 손실값(Wloss-max)보다 작으면 상기 임계 손실값(Wloss-thres)과 비교하는 절차를 다시 반복하고, 반대인 경우 최대 전류 제한값 알고리즘을 수행하는 단계;

   로 수행되는 것을 포함한 조향 모터 전류 제한 방법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 검출된 전류값은 절대값을 적용해 임계 전류값과 비교되는 것을 특징으로 하는 조향 모터 전류 제한 방법.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 손실 에너지(Wloss)는 Wloss = ∫RI²dt를 통해 산출되며, R= 모터 저항값, I = 전류값인 것을 특징으로 하는 조향 모터 전류 제한 방법.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 정상 동작 알고리즘은 전류 제한값을 모터 최대 전류의 100%로 선정하고, 상기 가변 전류 제한 알고리즘은 가변 전류 제한 값이 최대 전류의 10% ~ 100%사이의 값을 손실에너지(Wloss)에 반비례하여 가변시키며, 상기 최대 전류 제한값 알고리즘은 전류 제한값을 모터 최대 전류의 10% 수준으로 낮추는 것을 특징으로 하는 조향 모터 전류 제한 방법.

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