KR102246702B1 - 전동식 조향장치의 전자제어장치 및 그 전원제어방법 - Google Patents

전동식 조향장치의 전자제어장치 및 그 전원제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 조향장치의 전자제어하는 기술에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 한 쌍의 스위치 사이의 전압 및 한 쌍의 스위치와 전자회로 사이의 전압을 감지하여 한 쌍의 스위치의 고장여부를 진단하고, 한 쌍의 스위치가 고장이 생겨도 정상적으로 배터리의 전력을 전자회로에 공급하는 기술에 관한 것으로, 본 발명의 전동식 조향장치의 전자제어장치에 있어서, 배터리와 전자회로 사이에 직렬로 연결되며, 상기 배터리로부터 제공되는 전원을 단속하는 한 쌍의 스위치와 한 쌍의 스위치와 병렬로 연결되며, 한 쌍의 스위치에 고장이 발생한 것으로 진단되면 배터리로부터 제공되는 전원을 전자회로에 제공하는 보조 스위치와 한 쌍의 스위치 사이의 전압인 제1 전압과 상기 한 쌍의 스위치와 전자회로 사이의 전압인 제2 전압을 감지하는 전압 감지부 및 제1 전압과 상기 제2 전압에 따라 한 쌍의 스위치 고장을 진단하며, 한 쌍의 스위치 및 보조 스위치의 온오프를 제어하는 스위치 제어부를 포함하는 장치 및 방법을 제공한다

Description

전동식 조향장치의 전자제어장치 및 그 전원제어방법{Electronic Control Apparatus and Power Control Method for Electronic Power Steering}
본 발명은 전동식 조향장치의 전자제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 배터리의 전력을 온오프하는 한 쌍의 스위치 사이의 전압 및 한 쌍의 스위치와 전자회로 사이의 전압을 감지함으로써, 한 쌍의 스위치의 고장 여부를 진단하고, 고장난 것으로 진단되면 보조 스위치를 턴온하여 전동식 조향장치를 정상적으로 사용할 수 있도록 하는 전동식 조향장치의 전자제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 스티어링 휠을 용이하게 조향할 수 있도록 전동식 조향장치(EPS : Electronic Power Steering)가 구비되어 있으며, 전동식 조향 장치는 구동모터를 이용하여 운전자의 조향력을 보조한다.
이러한 전동식 조향장치는 운전자에 의해 조작되는 조향각에 따라 구동모터를 동작시키는 어시스트 전류를 제어하는 전자회로가 있으며, 전자회로는 배터리로부터 전력을 제공받는다.
배터리와 전자회로 사이에는 배터리의 전력을 단속하는 장치가 장착되어 있다. 배터리의 전력을 단속하는 장치는 기계식 릴레이를 많이 사용해 왔으나, 소음이 존재하는 단점 때문에 전자식 스위치를 많이 사용한다.
전자식 스위치는 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit, MCU)에 의해 온오프 제어된다.
이러한 전자식 스위치에 고장이 발생하면, 전동식 조향 장치를 사용할 수 없게 되어 사고에 노출되는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면에서, 배터리의 전원을 단속하는 한 쌍의 스위치 사이의 전압 및 한 쌍의 스위치와 전자회로 사이의 전압을 감지함으로써, 한 쌍의 스위치의 고장 여부를 진단하고, 한 쌍의 스위치에 고장이 발생하면 보조스위치를 이용하여 배터리의 전원을 전자회로에 공급하도록 하는 전동식 조향장치의 전자제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은 전동식 조향장치의 전자제어장치에 있어서, 배터리와 전자회로 사이에 직렬로 연결되며, 배터리로부터 제공되는 전원을 단속하는 한 쌍의 스위치와 한 쌍의 스위치와 병렬로 연결되며, 한 쌍의 스위치에 고장이 발생한 것으로 진단되면 배터리로부터 제공되는 전원을 상기 전자회로에 제공하는 보조 스위치와 한 쌍의 스위치 사이의 전압인 제1 전압과 한 쌍의 스위치와 전자회로 사이의 전압인 제2 전압을 감지하는 전압 감지부 및 제1 전압과 상기 제2 전압에 따라 한 쌍의 스위치 고장을 진단하며, 한 쌍의 스위치 및 보조 스위치의 온오프를 제어하는 스위치 제어부를 포함하는 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 전동식 조향장치의 전자제어방법에 있어서, 모터를 제어하는 전자회로와 배터리 사이에 배터리로부터 상기 전자회로에 제공되는 전원을 단속하는 한 쌍의 스위치를 직렬로 설치하는 단계와 한 쌍의 스위치가 비정상 작동을 하는 경우, 배터리로부터 전자회로에 전원을 제공하는 보조 스위치를 한 쌍의 스위치와 병렬로 설치하는 단계와 한 쌍의 스위치 사이의 전압인 제1 전압과 한 쌍의 스위치와 전자회로 사이의 전압인 제2 전압을 감지하는 전압 감지단계 및 제1 전압과 제2 전압에 따라 한 쌍의 스위치 고장을 진단하며, 한 쌍의 스위치 및 보조 스위치의 온오프를 제어하는 스위치 제어단계를 포함하는 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 배터리에 연결된 한 쌍의 스위치 사이의 전압 및 한 쌍의 스위치와 전자회로 사이의 전압을 이용하여 한 쌍의 스위치의 고장 여부를 진단할 수 있다.
또한 한 쌍의 스위치에 고장이 발생하면 보조 스위치를 턴온 함으로써, 정상적으로 전자회로에 배터리의 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 조향장치의 전자제어장치를 적용한 회로도이다.
도 2는 도 1의 전원제어부를 이용하여 전자회로에 공급되는 전원을 제어하는 일 예시 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 도 1의 전원제어부를 이용하여 전자회로에 공급되는 전원을 제어하는 다른 일 예시 과정을 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 조향장치의 전자제어장치를 적용한 회로도이다.
본 발명에 따른 전동식 조향장치의 전자제어장치는 배터리와 전자회로 사이에 직렬로 연결되며, 배터리로부터 제공되는 전원을 단속하는 한 쌍의 스위치와 한 쌍의 스위치와 병렬로 연결되며, 한 쌍의 스위치에 고장이 발생한 것으로 진단되면 배터리로부터 제공되는 전원을 전자회로에 제공하는 보조 스위치와 한 쌍의 스위치 사이의 전압인 제1 전압과 한 쌍의 스위치와 전자회로 사이의 전압인 제2 전압을 감지하는 전압 감지부 및 제1 전압 및 상기 제2 전압에 따라 상기 한 쌍의 스위치 고장을 진단하며, 한 쌍의 스위치 및 보조 스위치의 온오프를 제어하는 스위치 제어부를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전동식 조향장치의 전자제어장치(100)는 제1 스위치(Sw1)와 제2 스위치(Sw2)로 구성되는 한 쌍의 스위치, 제3 스위치(Sw3)인 보조스위치, 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)을 감지하는 전압감지부(110) 및 제1 스위치(Sw1), 제2 스위치(Sw2), 제3 스위치(Sw3)를 제어하는 스위치 제어부(120)를 포함할 수 있다.
도 1의 실시 예에서 전압감지부(110)와 스위치 제어부(120)가 분리되어 있는 것으로 도시되어 있으나 실시예에 따라서는 전압감지부(110)와 스위치 제어부(120)가 하나의 하드웨어 내에 포함되어 있을 수 있다. 아래에서는 설명의 편의를 위해 전압감지부(110) 및 스위치 제어부(120)가 분리되어 있는 것으로 설명한다.
한 쌍의 스위치 및 보조 스위치는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect transistor, FET)인 것을 특징으로 한다. 간단하게 전계 효과 트랜지스터 동작의 기본 원리를 설명하면, 채널(channel)이라고 하는 전류통로가 외부 전계에 의하여 제어할 수 있다. 전계 효과 트랜지스터의 단자는 캐리어의 주입부인 소스(source), 유출부인 드레인(drain), 외부전계를 인가하는 곳인 게이트(Gate)로 구성된다.
한 쌍의 스위치 중, 배터리(5)에 인접한 제1 스위치(Sw1)의 드레인은 배터리(5)와 연결되도록 배치되고, 전자회로(15)에 인접한 제2 스위치(Sw2)의 드레인은 전자회로(15)에 연결되도록 배치한다. 또한, 보조 스위치인 제3 스위치(Sw3)의 드레인은 배터리(5)와 연결한다.
또한, 전동식 조향장치의 전원제어부(10)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 조향장치의 전자제어장치(100), 캐패시터(C) 및 캐패시터(C)에 일정전압을 충전하는 충전회로(150)를 포함할 수 있다.
캐패시터(C)는 전자회로(15)의 양극 부분과 접지 사이에 위치되도록 연결한다. 또한 충전회로(150)는 전자회로(15)의 양극 부분에 연결하여 캐패시터(C)를 충전하도록 설치한다.
전동식 조향장치의 전력부(1)는 배터리(5), 전원제어부(10) 및 전자회로(15)로 구성될 수 있다.
도 1의 회로 구성에 대해 자세히 설명하면, 전동식 조향장치는 운전자에 의해 조작된 조타정보에 비례하는 만큼 구동모터를 가동시켜 힘을 얻는다. 즉, 구동모터는 조타정보에 기초하여 작동해야 한다. 이를 위해, 전자회로(15)가 배터리(5) 전력의 수요를 제어하여 구동모터의 동작이 조타정보에 기초하여 작동하도록 한다.
하지만, 전술한 방법은 이상적인 상황에서만 가능한 경우이며, 현실적인 상황에서는 하드웨어의 제약이 존재하기 때문에 하드웨어의 제약을 해결하는 구성 및 방법이 필수적이다.
도 1의 전동식 조향장치의 전원제어부(10)가 하드웨어의 제약을 해결하기 위한 구성중 하나가 될 수 있다.
자세히 설명하면, 배터리(5)의 전력의 수요를 제어하는 전자회로(15)는 허용전압 및 허용전류 등의 사항(specification)이 존재하는 소자에 의해 구성된다. 따라서 소자의 사항에 맞게 회로가 동작하도록 제어하고, 제어를 통해 해결할 수 없으면 추가적인 구성을 추가하여 소자의 사항을 충족시켜야 한다.
전원제어부(10)가 전술한 추가적인 구성으로서, 구동모터 또는 전자회로(15)의 사항에 맞게 전원을 공급하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 배터리(5)의 전력을 사용하여 전자회로(15) 및 구동모터를 작동하는 순간에 서지(surge)전류가 형성될 수 있다. 이는, 전자회로(15) 및 구동모터가 작동하는 순간에 전자회로(15) 및 구동모터에 전압이 형성되어 있지 않기 때문에 서지전류가 형성될 수 있다. 서지전류가 형성되는 시간은 짧지만 이러한 서지전류는 전자회로(15) 및 구동모터의 고장을 초래할 수 있다.
전술한 이유에 의해 형성될 수 있는 서지전류를 예방하고자 도 1의 캐패시터(C), 충전회로(150) 및 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 조향장치의 전자제어장치(100)를 이용할 수 있다.
자세하게 설명하면, 배터리(5)의 전력을 전자회로(15) 및 구동모터에 공급하기 전에 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 조향장치의 전자제어장치(100)를 이용하여 배터리(5)의 전력을 차단한다. 이후, 충전회로(150)를 이용하여 캐패시터(C)가 일정전압이 되도록 충전시킨다. 상기 일정전압은 전자회로(15) 또는 구동모터의 허용전류 등을 고려한 값일 수 있다. 캐패시터(C)가 일정전압으로 충전된 후, 조향장치의 전자제어장치(100)를 이용하여 배터리(5)의 전력을 전자회로(15) 및 구동모터에 전달하면 전자회로(15) 및 구동모터에 서지전류는 존재하지 않는다.
전술한 캐패시터(C)가 일정전압으로 충전된 후, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향장치의 전자제어장치(100)를 이용하여 배터리(5)의 전력을 전자회로(15) 및 구동모터에 전달하는 구체적인 방법을 이하에서 상세하게 설명한다.
스위치 제어부(120)가 제1 스위치(Sw1)와 제2 스위치(Sw2)만을 턴온시켜 배터리(5)의 전력을 전자회로(15) 및 구동모터에 전달한다.
만일, 제1 스위치(Sw1) 및 제2 스위치(Sw2) 중 어느 하나 이상의 스위치가 개방되는 고장이 발생하면 배터리(5)의 전력을 전자회로(15) 및 구동모터에 전달할 수 없게 된다.
스위치 제어부(120)가 제1 스위치(Sw1) 및 제2 스위치(Sw2) 중 어느 하나 이상의 스위치가 개방되는 고장이 발생한 것으로 진단하면, 스위치 제어부(120)는 보조스위치(Sw3)를 턴온 시켜 배터리(5)의 전력을 전자회로(15) 및 구동모터에 전달할 수 있다.
스위치 제어부가(120)가 고장을 진단하는 방법은, 전압 감지부(110)가 제1 전압(V1)과 제2 전압(V2)를 감지한다. 감지된 제1 전압(V1)및 제2 전압(V2)를 실험을 통해 미리 알고 있는 제1 특정 전압(V1') 및 제2 특정 전압(V2')과 비교함으로써, 스위치 제어부(120)는 제1 스위치(Sw1) 및 제2 스위치 중 어느 하나 이상의 스위치 고장을 진단할 수 있다.
스위치가 개방되는 고장은, 스위치의 드레인 또는 소스 중 하나 이상이 개방(open circuit)되는 고장일 수 있다.
도 1에서 확인할 수 있듯이, 제1 스위치(Sw1)의 드레인은 배터리와 연결하며, 제1 스위치의 소스는 제2 스위치(Sw2)의 소스와 연결된다. 반면 제2 스위치(Sw2)의 드레인은 전자회로(15)에 연결하며, 제1 스위치(Sw1)와 제2 스위치(Sw2)를 한 쌍의 스위치가 되며, 보조 스위치인 제3 스위치(Sw3)의 드레인은 배터리와 연결하며 제3 스위치(Sw3)의 소스는 전자회로(15)와 연결된다.
도 2는 도 1의 전원제어부를 이용하여 전자회로에 공급되는 전원을 제어하는 일 예시 과정을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 감지부는 한 쌍의 스위치 사이의 전압인 제1 전압과 상기 한 쌍의 스위치와 전자회로 사이의 전압인 제2 전압을 감지한다. 감지된 제1 전압 및 제2 전압에 따라, 스위치 제어부는 한 쌍의 스위치 고장을 진단하며, 한 쌍의 스위치 및 상기 보조 스위치의 온오프를 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면, 스위치 제어부가 한 쌍의 스위치인 제1 스위치(Sw1), 제2 스위치(Sw2) 및 보조 스위치인 제3 스위치(Sw3)을 오프한다(S200).
이후, 충전회로가 캐패시터에 일정전압을 충전한다(S210). 상기 일정전압[Vc]은 수학식 1과 같이, 배터리 전압[Vba], 전동력 조향장치의 전자제어장치의 저항성분[Re] 및 제한전류[Ilim]에 의해 정해질 수 있다. 단, 제한전류[Ilim]는 전자회로의 제한전류 및 구동모터의 제한전류 중 작은 값의 전류이다.
Figure 112015012594102-pat00001
스위치 제어부가 캐패시터 전압이 일정전압 이상으로 충전되었는지 판단한다(S220).
S220 단계에서 캐패시터 전압이 일정전압 미만으로 판단되면, 어떠한 동작 변화없이, 캐패시터가 일정전압 이상으로 충전될 때까지 S220 단계를 반복 수행한다.
S220 단계에서 캐패시터 전압이 일정전압 이상으로 판단되면, 스위치 제어부는 제1 스위치(Sw1) 및 제2 스위치(Sw2)를 턴온 동작을 시키며, 전압감지부가 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2)을 감지한다(S230).
다음, 스위치 제어부가 감지된 제1 전압(V1)이 제1 임계전압 이하인지 또는 제2 전압(V2)이 제2 임계전압 이하인지 판단한다(S240).
S240 단계에서 제1 전압(V1)이 제1 임계전압을 초과하며 제2 전압(V2)이 제2 임계전압을 초과하면, 스위치 제어부는 한 쌍의 스위치가 정상인 것으로 진단한다(S250). 단, 제1 임계전압 및 제2 임계전압은 일정전압 이하의 값으로 설정될 수 있다.
S250 단계가 수행되면 S230 단계가 수행되도록 할 수 있다. S230 단계가 수행되면 S240 내지 S270 일부 단계가 수행되도록 할 수 있다.
스위치 제어부는 한 쌍의 스위치를 온시킨 상태에서, 전압 감지부에서 감지된 제1 전압이 제1 임계전압 이하 및 제2 전압이 제2 임계전압 이하 중 하나 이상에 해당하면, 한 쌍의 스위치 중 적어도 하나가 고장이 발생한 것으로 진단하여 알람을 제공하고 상기 보조 스위치를 턴온 할 수 있다.
상기 알람은, 시각, 청각, 촉각 등을 이용하여 운전자에게 해당 고장 상황을 알려줄 수 있는 다양한 기계적 또는 전자적 장치에 따라서 발생할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 상기 알람은 경고등(Warning lamp) 또는 경고음을 의미할 수 있다.
S240 단계에서 제1 전압(V1)이 제1 임계전압 이하 및 제2 전압(V2)이 제2 임계전압 이하 중 어느 하나 이상에 해당하면, 스위치 제어부는 한 쌍의 스위치가 고장인 것으로 진단한다(S260).
이후, 스위치 제어부는 보조 스위치인 제3 스위치(Sw3)를 턴온하며, 알람을 제공한다(S270). 경고등(Warning lamp)으로 알람을 제공하는 경우, S270 단계에서 경고등(Warning lamp)이 턴온(turn on)된다.
한 쌍의 스위치 고장이 진단되면, 스위치 제어부가 보조 스위치인 제3 스위치(Sw3)를 턴온 함으로써, 배터리의 전력을 전자회로 및 구동모터에 전달할 수 있다. 보조 스위치인 제3 스위치를 이용하여 전자회로 및 구동모터에 전력을 전달하는 경우, 조향장치는 정상적으로 작동한다. 하지만 보조 스위치는 임시방편의 안전대책일 뿐이며 보조 스위치 역시 고장이 발생할 수 있기 때문에 운전자에게 알람을 제공하여 고장상태인 한 쌍의 스위치를 정비하도록 한다.
도 2와 달리 S250 단계가 수행되면 S230 단계를 수행하지 않고 종료될 수도 있다.
S240 단계 내지 S260 단계에 대해 자세히 설명하면, 한 쌍의 스위치를 구성하는 제1 스위치 및 제2 스위치가 정상이거나 또는 고장인 경우 제1 전압 및 제2 전압은 다음 표 1과 같이 형성될 수 있다.
표 1의 내용에 있어서, 스위치가 온 상태가 되어도 스위치에 도통저항이 존재하기 때문에 전압강하가 생길 수 있지만, 이러한 전압강하는 생략한다.
제1 스위치(Sw1) 상태 제2 스위치(Sw2) 상태 제1 전압(V1) 제2 전압(V2)
On(정상) On(정상) Vba Vba
On(정상) Off(고장) Vba 일정전압 이하
Off(고장) On(정상) 일정전압 이하 일정전압 이하
Off(고장) Off(고장) 0 일정전압 이하
표 1에 대해 자세히 설명하면, S230 단계에서 스위치 제어부가 제1 스위치 및 제2 스위치를 턴온 동작을 수행하기 때문에 정상 상태의 스위치의 상태는 On 상태이다. 반면, 개방(open circuit) 고장 상태의 스위치 상태는 스위치 제어부의 동작 수행여부와 상관없이 Off 상태가 된다. 상기 Off 상태는 스위치 동작의 Off가 아닌 개방 고장에 의한 Off로서 스위치의 기생 다이오드에 의한 전류 흐름이 존재하지 않는다.
표 1과 같이, 한 쌍의 스위치가 정상이면 제1 전압 및 제 2 전압은 배터리 전압[Vba]이 된다. 이는 제1 스위치 및 제2 스위치가 온 상태이기 때문에 제1 전압 및 제2 전압이 배터리 전압[Vba]으로 되는 것이다.
반면, 한 쌍의 스위치 중 상기 전자회로에 인접한 제2 스위치에 고장이 발생하면, 제1 전압은 배터리 전압[Vba]이 되며, 제2 전압은 일정전압 이하가 된다. 이는, 정상 상태인 제1 스위치가 스위치 On 동작을 함으로, 제1 전압은 배터리 전압[Vba]이 형성되지만, 개방 고장 상태인 제2 스위치에 의해 제2 전압은 배터리 전압이 형성되지 않고 캐패시터 전압인 일정전압이 형성된다. 이후, 충전회로가 캐패시터 충전 동작을 수행하지 않으면 캐패시터 전압은 점차 작아져 제2 전압은 일정 전압 이하가 될 수 있다.
이와 달리, 한 쌍의 스위치 중 배터리에 인접한 제1 스위치에 고장이 발생하면, 제1 전압 및 상기 제2 전압은 일정전압 이하가 된다. 이는 개방 고장 상태인 제1 스위치에 의해 제1 전압은 배터리 전압[Vba]이 형성되지 않으며 정상 상태인 제2 스위치의 스위치 On 동작에 의해 제2 전압과 같이 일정 전압으로 충전된 캐패시터 전압인 일정 전압이 형성된다. 이후, 충전회로가 캐패시터 충전 동작을 수행하지 않으면 캐패시터 전압은 점차 작아져 제1 전압 및 제2 전압은 일정 전압 이하가 될 수 있다.
마지막으로, 한 쌍의 스위치 각각에 고장이 발생하면, 제1 전압은 0 전압이 되며, 제2 전압은 일정전압 이하가 될 수 있다. 이는 개방 고장 상태인 제1 스위치에 의해 제1 전압은 배터리 전압[Vba]이 형성되지 않는다. 또한, 개방 고장 상태인 제2 스위치에 의해 제1 전압은 캐패시터 전압 역시 형성되지 않고 0 전압이 되며 제2 전압은 캐패시터 전압인 일정 전압이 형성된다. 이후, 충전회로가 캐패시터 충전 동작을 수행하지 않으면 캐패시터 전압은 점차 작아져 제2 전압은 일정 전압 이하가 될 수 있다.
즉, 스위치 제어부는 한 쌍의 스위치를 온시킨 상태에서, 전압 감지부에서 감지된 제1 전압 및 제2 전압 중 하나 이상의 전압이 일정전압 이하이면, 한 쌍의 스위치 중 적어도 하나가 고장이 발생한 것으로 진단할 수 있다.
단, 스위치 각각에서 전압강하가 생길 수 있기 때문에 이러한 특성을 반영하여 제1 전압은 제1 임계전압 이하 및 제2 전압은 제2 임계전압 이하 중 하나 이상에 해당하면 한 쌍의 스위치 중 적어도 하나가 고장이 발생한 것으로 진단한다.
이상에서 설명한 제1 스위치 및 제2 스위치의 상태에 따라 형성되는 제1 전압 및 제2 전압은 해당 종사자에게는 자명한 사실일 것이다.
도 2에서 S230 단계 내지 S270 단계가 본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 조향장치의 전자제어장치의 동작을 설명한다.
도 3은 도 1의 전원제어부를 이용하여 전자회로에 공급되는 전원을 제어하는 다른 일 예시 과정을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 전동식 조향장치의 전자제어장치는 한 쌍의 스위치 사이의 전압인 제1 전압과 한 쌍의 스위치와 전자회로 사이의 전압인 제2 전압을 감지하는 전압 감지부 및 제1 전압 및 상기 제2 전압에 따라 한 쌍의 스위치 고장을 진단하고, 배터리의 전압을 더 감지하여 정전압으로 감지되면 한 쌍의 스위치 및 보조 스위치의 온오프를 제어하는 스위치 제어부를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, S300 단계 내지 S320 단계는 도 2의 S200 단계 내지 S220 단계와 동일한 동작을 수행할 수 있다. 또한 S350 단계 내지 S390 단계는 도 2의 S230 단계 내지 S270 단계와 동일한 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 전동식 조향장치의 전자제어장치는 S300 단계 내지 S320 단계가 수행된 후, 스위치 제어부가 배터리 전압을 더 감지한 후, 감지된 배터리 전압이 0 이상인 정전압인지, 또는 배터리 전압이 0 미만인 역전압인지를 판단한다(S330).
S330 단계에서 배터리 전압이 0 미만인 역전압으로 판단되면, 제어부는 배터리 연결이 불량임을 알리는 알람을 제공한다(S340).
S330 단계와 S340 단계는 사용자의 부주의에 의해 배터리의 극성을 다르게 연결한 경우, 스위치 제어부가 S350 단계를 수행하면, 전자회로의 고장을 초래하거나 또는 구동 모터가 역동작을 할 수 있기 때문에 이를 예방하고, 운전자에게 이를 알리는 동작을 하는 단계이다.
단, S330 단계 및 S340 단계는 충전회로(150)가 배터리(5)가 아닌 보조 배터리의 전력을 사용하여 커패시터(C)를 충전하는 경우에 한하여 적용될 수 있다.
이와 달리, 충전회로(150)가 배터리(5)의 전력을 사용하여 커패시터(C)를 충전하면, S330 단계 및 S340 단계는 생략될 수 있다.
또한, S330 단계와 S340 단계는 도 3과 같이 S320 단계 후 동작하는 것으로 제한하지 않고, S310 단계 또는 S300 단계 후에 동작해도 무방하다.
이하에서는 도1 내지 도3을 이용하여 설명한 전동식 조향장치의 전자제어장치가 수행하는 동작인 전동식 조향장치의 전자제어방법에 대해서 간략하게 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전동식 조향장치의 전자제어방법은 모터를 제어하는 전자회로와 배터리 사이에 배터리로부터 전자회로에 제공되는 전원을 단속하는 한 쌍의 스위치를 직렬로 설치하는 단계와 한 쌍의 스위치가 비정상 작동을 하는 경우, 배터리로부터 전자회로에 전원을 제공하는 보조 스위치를 한 쌍의 스위치와 병렬로 설치하는 단계와 한 쌍의 스위치 사이의 전압인 제1 전압과 한 쌍의 스위치와 전자회로 사이의 전압인 제2 전압을 감지하는 전압 감지단계 및 제1 전압과 상기 제2 전압에 따라 상기 한 쌍의 스위치 고장을 진단하며, 상기 한 쌍의 스위치 및 상기 보조 스위치의 온오프를 제어하는 스위치 제어단계를 포함할 수 있다.
스위치 제어단계는 한 쌍의 스위치와 보조 스위치의 온오프를 제어한다. 자세히 설명하면, 스위치 제어단계에서 전원 제어부의 캐패시터에 일정 전압이 충전되기 전까지 한 쌍의 스위치와 보조 스위치가 오프 상태에 있도록 제어한다. 이후, 전원 제어부의 캐패시터에 일정 전압이 충전되면, 스위치 제어단계에서 한 쌍의 스위치를 턴온 되도록 제어한다.
또한, 스위치 제어단계는 전압 감지단계에서 감지한 제1 전압과 제2 전압을 미리 설정된 표 1의 데이터와 비교하여 한 쌍의 스위치를 구성하는 제1 스위치 및 제2 스위치 중 하나 이상의 고장을 진단할 수 있다.
고장이 진단되면, 스위치 제어단계는 오프 상태인 보조스위치가 턴온 되도록 제어한다.
이 외에도 본 발명의 전동식 조향장치의 전자제어방법은 도 1 내지 도 3에 기초하여 설명한 본 발명의 전동식 조향장치의 전자제어장치가 수행하는 각 동작을 모두 수행할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 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. 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.
1 : 전력부 5 : 배터리
10 : 전원제어부 15 : 전자회로
100 : 전자제어장치 110 : 전압 감지부
120 : 스위치 제어부 150 : 충전회로

Claims (10)

  1. 배터리와 전자회로 사이에 직렬로 연결되며, 상기 배터리로부터 제공되는 전원을 단속하는 한 쌍의 스위치;
    상기 한 쌍의 스위치와 병렬로 연결되며, 상기 한 쌍의 스위치에 고장이 발생한 것으로 진단되면 상기 배터리로부터 제공되는 전원을 상기 전자회로에 제공하는 보조 스위치;
    상기 한 쌍의 스위치 사이의 전압인 제1 전압과 상기 한 쌍의 스위치와 전자회로 사이의 전압인 제2 전압을 감지하는 전압 감지부; 및
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압에 따라 상기 한 쌍의 스위치 고장을 진단하며, 상기 한 쌍의 스위치 및 상기 보조 스위치의 온오프를 제어하는 스위치 제어부를 포함하되,
    상기 한 쌍의 스위치 고장은,
    상기 한 쌍의 스위치 중 어느 하나 이상이 개방되는 고장이고,
    상기 스위치 제어부는,
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압에 따라 상기 한 쌍의 스위치 중 어느 하나 이상이 개방되는 고장이 발생한 것으로 진단하면, 상기 보조 스위치를 턴온시키는 전동식 조향장치의 전자제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스위치 고장은,
    하나 이상의 스위치에서, 상기 스위치의 드레인 또는 소스 중 하나 이상이 개방(open circuit)되는 고장인 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 전자제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스위치 중 상기 전자회로에 인접한 제2 스위치에 상기 고장이 발생하면, 상기 제1 전압은 배터리 전압이 되며, 상기 제2 전압은 일정전압 이하가 되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 전자제어장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스위치 중 상기 배터리에 인접한 제1 스위치에 고장이 발생하면, 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압은 일정전압 이하가 되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 전자제어장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스위치 각각에 고장이 발생하면, 상기 제1 전압은 0 전압이 되며, 상기 제2 전압은 일정전압 이하가 되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 전자제어장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스위치 및 상기 보조 스위치는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect transistor, FET)인 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 전자제어장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 스위치 중, 상기 배터리에 인접한 제1 스위치의 드레인은 상기 배터리와 연결되도록 배치되고, 상기 전자회로에 인접한 제2 스위치의 드레인은 상기 전자회로에 연결되도록 배치되고, 상기 보조 스위치의 드레인 상기 배터리와 연결되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 전자제어장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 스위치 제어부는,
    상기 배터리의 전압을 감지하고, 정전압이 감지되면 상기 한 쌍의 스위치 및 상기 보조 스위치의 온오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 전자제어장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 스위치 제어부는,
    상기 한 쌍의 스위치를 온시킨 상태에서, 상기 전압 감지부에서 감지된 제1 전압이 제1 임계전압 이하 및 제2 전압이 제2 임계전압 이하 중 하나 이상에 해당하면, 상기 한 쌍의 스위치 중 적어도 하나가 고장이 발생한 것으로 진단하여 알람을 제공하고 상기 보조 스위치를 턴온시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 전자제어장치.
  10. 모터를 제어하는 전자회로와 배터리 사이에 상기 배터리로부터 상기 전자회로에 제공되는 전원을 단속하는 한 쌍의 스위치를 직렬로 설치하는 단계;
    상기 배터리로부터 상기 전자회로에 전원을 제공하는 보조 스위치를 상기 한 쌍의 스위치와 병렬로 설치하는 단계;
    상기 한 쌍의 스위치 사이의 전압인 제1 전압과 상기 한 쌍의 스위치와 전자회로 사이의 전압인 제2 전압을 감지하는 전압 감지단계; 및
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압에 따라 상기 한 쌍의 스위치 고장을 진단하며, 상기 한 쌍의 스위치 및 상기 보조 스위치의 온오프를 제어하는 스위치 제어단계를 포함하되,
    상기 한 쌍의 스위치 고장은,
    상기 한 쌍의 스위치 중 어느 하나 이상이 개방되는 고장이고,
    상기 스위치 제어 단계는,
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압에 따라 상기 한 쌍의 스위치 중 어느 하나 이상이 개방되는 고장이 발생한 것으로 진단하면, 상기 보조 스위치를 턴온시키는 전동식 조향장치의 전자제어방법.
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