KR102411352B1 - Control system and method for over heat protection in Electric power steering device - Google Patents
Control system and method for over heat protection in Electric power steering device Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치에서 소모되는 전류 특성에 기초하여 구동 모터의 전류를 제한함으로써 과열을 방지할 수 있는 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템은 모터, 모터 구동부, 전류 산출부 및 ECU(Electronic Control Unit)를 포함한다. 상기 전류 산출부는 상기 모터 구동부의 동작에 따른 복수의 전류 패스가 설정된 모터 구동부 모델에 기초하여 소모전류를 산출하고, 상기 소모전류에 따른 열용량을 산출한다. 상기 ECU는 상기 열용량이 기 설정된 임계치를 초과하는 경우 상기 모터의 구동 전류를 제한한다.The present invention relates to an overheat prevention control system and method for an electric power steering apparatus capable of preventing overheating by limiting a current of a driving motor based on a characteristic of current consumed in the electric power steering apparatus.
An overheat prevention control system of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention includes a motor, a motor driving unit, a current calculating unit, and an ECU (Electronic Control Unit). The current calculator calculates a consumption current based on a motor driver model in which a plurality of current paths according to an operation of the motor driver are set, and calculates a heat capacity according to the consumption current. The ECU limits the driving current of the motor when the heat capacity exceeds a preset threshold.
Description
본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 전동식 파워 스티어링 장치에서 소모되는 전류 특성에 기초하여 구동 모터의 전류를 제한함으로써 과열을 방지할 수 있는 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly, an overheat prevention control system and method for an electric power steering apparatus capable of preventing overheating by limiting the current of a drive motor based on the current consumption in the electric power steering apparatus is about
일반적으로 전동식 파워 스티어링(EPS: Electric power steering) 장치는 스티어링 휠 축에 조향 모터가 설치되어 차량의 시동을 걸면 조향 모터가 작동하여 파워스티어링을 작동시킨다. 이를 통해, 차량의 속도에 따라 운전자가 스티어링을 조작하는 힘을 줄여주어 가볍고 신속한 스티어링의 조작이 가능하도록 한다.In general, in an electric power steering (EPS) device, a steering motor is installed on a steering wheel shaft, and when a vehicle is started, the steering motor operates to operate power steering. Through this, the driver's power to operate the steering according to the speed of the vehicle is reduced, thereby enabling light and rapid steering operation.
EPS 장치는 토크 센서를 통해 입력되는 스티어링의 토크와 차속, 조향각의 차량 상태 정보를 ECU(Electronic Control Unit)가 입력받아 모터 구동 신호를 출력한다. 모터 구동 신호에 따른 어시스트 전류로 모터를 구동시켜 조향 조작을 도와주는 것으로, 운전자가 토크를 크게 하면 어시스트 전류도 증가하게 된다.In the EPS device, the ECU (Electronic Control Unit) receives steering torque, vehicle speed, and steering angle input through a torque sensor and outputs a motor driving signal. It drives the motor with the assist current according to the motor drive signal to help the steering operation. If the driver increases the torque, the assist current also increases.
이러한, EPS 장치는 조향 모터에 인가되는 전류량이 허용 전류 이상이 될 경우에는 조향 모터와 조향 모터의 동작을 제어하는 전자 제어기의 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, 이하 "FET")에 과부하가 인가되어, 과열로 인해서 조향 모터와 전자 제어기가 파열될 수 있다. EPS 장치의 보호를 위해 과열 방지(OHP: Over Heat Protection) 로직(Logic)을 적용하고 있으며, ECU에 장착된 온도 센서에서 측정된 온도와, 조향 모터로 인가되는 전류를 모니터링한다. 조향 모터의 온도와 전자 제어기의 FET의 온도를 추정하고, 이를 통해 조향 모터로 인가되는 전류를 제어한다.In the EPS device, when the amount of current applied to the steering motor exceeds the allowable current, an overload is applied to the steering motor and the field effect transistor (hereinafter, “FET”) of the electronic controller that controls the operation of the steering motor. , The steering motor and electronic controller may burst due to overheating. To protect the EPS device, Over Heat Protection (OHP) logic is applied, and the temperature measured by the temperature sensor mounted on the ECU and the current applied to the steering motor are monitored. The temperature of the steering motor and the temperature of the FET of the electronic controller are estimated, and the current applied to the steering motor is controlled through this.
그러나 모터 RPM(Revolution Per Minute) 등 모터의 구동 조건에 따라 모터 내 열로 소모되는 전류 특성이 다르지만, 종래 기술에 따른 과열 방지 로직은 모터 전체 통전 전류를 연산하여 전류를 제어함으로 시스템 동작 특성에 맞는 개별적 과열 방지 제어가 불가능한 문제점이 있다.However, the characteristics of the current consumed as heat in the motor differ depending on the driving conditions of the motor such as the motor revolution per minute (RPM). There is a problem that overheat prevention control is impossible.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전동식 파워 스티어링 시스템에서 소모되는 전류 특성에 기초하여 구동 모터의 전류를 제한함으로써 과열을 방지할 수 있는 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention is to solve the above-described problems, and provides a system and method for preventing overheating of an electric power steering apparatus capable of preventing overheating by limiting the current of a drive motor based on the current consumption in the electric power steering system make it a technical task.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition to the technical problems of the present invention mentioned above, other features and advantages of the present invention will be described below, or will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from such description and description.
앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템은 모터, 모터 구동부, 전류 산출부 및 ECU(Electronic Control Unit)를 포함한다. 상기 전류 산출부는 상기 모터 구동부의 동작에 따른 복수의 전류 패스가 설정된 모터 구동부 모델에 기초하여 소모전류를 산출하고, 상기 소모전류에 따른 열용량을 산출한다. 상기 ECU는 상기 열용량이 기 설정된 임계치를 초과하는 경우 상기 모터의 구동 전류를 제한한다.An overheat prevention control system of an electric power steering apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention for achieving the above-described object includes a motor, a motor driving unit, a current calculating unit, and an ECU (Electronic Control Unit). The current calculator calculates a consumption current based on a motor driver model in which a plurality of current paths according to an operation of the motor driver are set, and calculates a heat capacity according to the consumption current. The ECU limits the driving current of the motor when the heat capacity exceeds a preset threshold.
본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템의 상기 전류 산출부는, 임계 시간 동안에 상기 모터 구동부 및 상기 ECU에서 소모되는 소모전류를 산출한다. 그리고 상기 임계 시간 동안의 소모전류의 평균을 산출한다. 그리고 상기 임계 시간 동안의 전류 변화량을 누적한다. 그리고 상기 전류 변화량의 누적에 기초하여 상기 열용량을 산출한다.The current calculation unit of the overheat prevention control system of the electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention calculates the consumption current consumed by the motor driving unit and the ECU during a critical time. Then, an average of current consumption during the critical time is calculated. Then, the amount of current change during the threshold time is accumulated. Then, the heat capacity is calculated based on the accumulation of the current change amount.
본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템의 상기 전류 산출부는, 상기 ECU의 온도를 반영하여 상기 ECU의 소모전류를 산출하다.The current calculation unit of the overheat prevention control system of the electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention reflects the temperature of the ECU to calculate the consumption current of the ECU.
전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템의 상기 전류 산출부는, 상기 모터 구동부에 배치된 전류 센서에서 입력된 모터 전류, 모터 위치 센서에서 입력된 모터의 속도에 기초하여 상기 모터의 소모전류를 산출한다.The current calculation unit of the overheat prevention control system of the electric power steering device calculates the consumption current of the motor based on the motor current input from the current sensor disposed in the motor driving unit and the speed of the motor input from the motor position sensor.
전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템의 상기 모터 구동부는, 배터리의 포지티브 단자와 상기 모터의 전단 사이에 접속된 제1 스위칭 소자와, 상기 배터리의 포지티브 단자와 상기 모터의 후단 사이에 접속된 제2 스위칭 소자와, 상기 모터의 후단과 전류 센서 사이에 접속된 제3 스위칭 소자와, 상기 모터의 전단과 상기 전류 센서 사이에 접속된 제4 스위칭 소자와, 상기 제1 스위칭 소자와 병렬로 배치된 제1 다이오드와, 상기 제2 스위칭 소자와 병렬로 배치된 제2 다이오드와, 상기 제3 스위칭 소자와 병렬로 배치된 제3 다이오드와, 상기 제4 스위칭 소자와 병렬로 배치된 제4 다이오드를 포함한다.The motor driving unit of the overheat prevention control system of the electric power steering apparatus includes a first switching element connected between a positive terminal of a battery and a front end of the motor, and a second connected between the positive terminal of the battery and a rear end of the motor a switching element, a third switching element connected between the rear end of the motor and the current sensor, a fourth switching element connected between the front end of the motor and the current sensor, and a first switching element arranged in parallel with the first switching element a first diode, a second diode disposed in parallel with the second switching device, a third diode disposed in parallel with the third switching device, and a fourth diode disposed in parallel with the fourth switching device .
전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템에서, 상기 모터 구동부의 모델은, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자가 턴온(turn on)되고, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 턴오프(turn off)되어, 상기 제1 스위칭 소자, 상기 모터 및 상기 제3 스위칭 소자를 경유하는 제1 전류 패스를 포함한다.In the overheat prevention control system of the electric power steering device, in the model of the motor driving unit, the first switching element and the third switching element are turned on, and the second switching element and the fourth switching element are turned on It is turned off and includes a first current path passing through the first switching element, the motor, and the third switching element.
전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템에서, 상기 모터 구동부의 모델은, 상기 제1 내지 제4 스위칭 소자가 턴오프 되어, 상기 제4 다이오드, 상기 모터 및 상기 제2 다이오드를 경유하는 제2 전류 패스를 포함한다.In the overheat prevention control system of the electric power steering apparatus, in the model of the motor driving unit, the first to fourth switching elements are turned off, and a second current path passing through the fourth diode, the motor, and the second diode includes
전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템에서, 상기 모터 구동부의 모델은, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자가 턴온 되고, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 턴오프 되어, 상기 제1 스위칭 소자, 상기 모터 및 상기 제2 스위칭 소자를 경유하는 제3 전류 패스를 포함한다.In the overheat prevention control system of the electric power steering apparatus, in the model of the motor driving unit, the first switching element and the second switching element are turned on, and the third switching element and the fourth switching element are turned off, the and a third current path passing through the first switching element, the motor, and the second switching element.
전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템에서, 상기 모터 구동부의 모델은, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 턴온 되고, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자가 턴오프 되어, 상기 제3 스위칭 소자, 상기 모터 및 상기 제4 스위칭 소자를 경유하는 제4 전류 패스를 포함한다.In the overheat prevention control system of the electric power steering apparatus, in the model of the motor driving unit, the third switching element and the fourth switching element are turned on, and the first switching element and the second switching element are turned off, and a fourth current path passing through the third switching element, the motor, and the fourth switching element.
전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템에서, 상기 모터 구동부의 모델은, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 턴온 되고, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자가 턴오프 되어, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 모터 및 상기 제4 스위칭 소자를 경유하는 제5 전류 패스를 포함한다.In the overheat prevention control system of the electric power steering apparatus, in the model of the motor driving unit, the second switching element and the fourth switching element are turned on, and the first switching element and the third switching element are turned off, the and a fifth current path passing through the second switching element, the motor, and the fourth switching element.
본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 방법은, 모터, 모터 구동부 및 ECU(Electronic Control Unit)를 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 방법에 있어서, 상기 모터의 전류 및 상기 모터의 속도를 확인하는 단계와, 상기 모터 구동부의 동작에 따른 복수의 전류 패스가 설정된 모터 구동부 모델에 기초하여 상기 모터 구동부 및 상기 ECU의 소모전류를 산출하는 단계와, 산출된 소모전류에 기초하여 임계 시간 동안의 소모전류 평균을 산출하는 단계와, 상기 임계 시간 동안의 전류 변화량을 누적하는 단계와, 상기 전류 변화량의 누적에 기초하여 전류의 열용량을 산출하는 단계와, 산출된 열용량이 기설정된 임계치를 초과하면 상기 모터의 구동 전류를 제한하는 단계를 포함한다.In the overheat prevention control method of the electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, the overheat prevention control method of the electric power steering apparatus including a motor, a motor driving unit and an ECU (Electronic Control Unit), the current of the motor and the Checking the speed of the motor; calculating current consumption of the motor driving unit and the ECU based on a motor driving unit model in which a plurality of current paths according to the operation of the motor driving unit are set; and based on the calculated consumption current Calculating an average of current consumption for a critical time, accumulating a current change amount during the critical time, calculating a heat capacity of the current based on the accumulation of the current change amount, and the calculated heat capacity is a predetermined threshold value and limiting the driving current of the motor when it is exceeded.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.In addition, other features and advantages of the present invention may be newly recognized through embodiments of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템 및 방법은 모터 구동부(130)의 전류 패스 및 ECU(150)의 온도를 고려하여 소모전류와 열용량을 산출하고, 산출된 열용량에 기초하여 모터의 구동 전류를 제한(또는 제어)함으로써 전동식 파워 스티어링 장치의 과열을 방지할 수 있다.An overheat prevention control system and method of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention calculates consumption current and heat capacity in consideration of the current path of the
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 모터 구동부를 나타내는 도면이다.
도 3은 모터 구동부에 구동에 의해서 DC link 전단부 및 DC link 후단부에 소모되는 전류를 나타내는 도면이다.
도 4는 모터 구동부의 스위칭 소자(FET)의 스위칭 방식에 따른 전류 패스를 나타내는 도면이다.
도 5는 전동식 파워 스티어링 시스템의 과열 방지 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 모터 구동부 모델을 이용한 ECU(Electronic Control Unit)의 소모전류를 산출하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 전류 변화량의 누적을 나타내는 도면이다.
도 8은 전류 열용량을 나타내는 도면이다.1 is a block diagram of an overheat prevention control system of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a motor driving unit of the electric power steering system according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing the current consumed in the front end of the DC link and the rear end of the DC link by driving the motor driver.
4 is a diagram illustrating a current path according to a switching method of a switching element (FET) of a motor driving unit.
5 is a diagram illustrating a method for preventing overheating of an electric power steering system.
6 is a diagram illustrating a method of calculating a consumption current of an Electronic Control Unit (ECU) using a motor driving unit model.
7 is a diagram illustrating the accumulation of a change amount of current.
8 is a diagram showing current heat capacity.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. The present invention may be implemented in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected" with another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.When a part is referred to as being “above” another part, it may be directly on the other part, or the other part may be involved in between. In contrast, when a part refers to being "directly above" another part, no other part is involved in between.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.The terms first, second and third etc. are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers and/or sections. These terms are used only to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first part, component, region, layer or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. The meaning of "comprising," as used herein, specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and includes the presence or absence of another characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component. It does not exclude additions.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.Terms indicating a relative space such as “below” and “above” may be used to more easily describe the relationship of one part shown in the drawing to another part. These terms, along with their intended meanings in the drawings, are intended to include other meanings or operations of the device in use. For example, if the device in the drawings is turned over, some parts described as being "below" other parts are described as being "above" other parts. Thus, the exemplary term “down” includes both the up and down directions. The device may be rotated 90 degrees or at other angles, and terms denoting relative space are to be interpreted accordingly.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Commonly used terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed content, and unless defined, are not interpreted in an ideal or very formal meaning.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be implemented in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템 및 방법은 조향 모터와 모터 제어부에서 소모되는 전류량을 산출하고, 산출된 전류량에 기초하여 조향 모터에 인가되는 전류를 제어함으로써 EPS 시스템의 과열을 방지할 수 있다.An overheat prevention control system and method of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention calculates the amount of current consumed by the steering motor and the motor control unit, and controls the current applied to the steering motor based on the calculated amount of current. It can prevent overheating.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 모터 구동부를 나타내는 도면이다.1 is a block diagram of an overheat prevention control system of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a motor driving unit of the electric power steering system according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템(100)은 배터리(110)에서 공급되는 전류에 의해 구동되는 모터(120), 모터 구동부(130), 전류 산출부(140), ECU(150), 토크 센서(160), 차속 센서(170), 조향각 센서(180) 및 모터 위치 센서(190)를 포함한다.1 and 2 , the overheat
모터(120)는 배터리(110)에 공급되는 전류에 의해 구동되어 운전자 스티어링의 조향 보조력을 발생시킨다.The
모터 구동부(130)는 모터 구동 신호에 따라 구동하여 모터(120)에 구동 전류를 공급한다. 이러한, 모터 구동부(130)는 제1 스위칭 소자(Q1), 제2 스위칭 소자(Q2), 제3 스위칭 소자(Q3), 제4 스위칭 소자(Q4) 및 전류 센서(션트 저항)를 포함한다.The
토크 센서(160)는 스티어링의 토크를 검출하고, 검출된 스티어링 토크를 ECU(150)에 공급한다. 차속 센서(170)는 차량의 속도(차속)를 검출하고, 검출된 차속을 ECU(150)에 공급한다. 조향각 센서(180)는 스티어링의 조타 각도를 검출하고, 검출된 조타 각도를 ECU(150)에 공급한다.The
전류 구동부(130)에 배치된 전류 센서(션트 저항)는 모터(120)의 구동 전류를 센싱하여 전류 산출부(140)에 공급한다.A current sensor (shunt resistor) disposed in the
모터 위치 센서(190)는 모터의 회전 속도를 측정하고, 측정된 모터의 회전 속도를 전류 산출부(140) 및 ECU(150)에 공급한다.The
소모전류의 산출 시 ECU(150)의 온도를 반영하기 위해서, 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템(100)은 ECU(150)의 온도를 검출하는 온도 센서를 포함한다. 온도 센서는 ECU(150)의 온도를 검출하고, 검출된 ECU 온도를 전류 산출부(140)에 제공한다. ECU(150)의 온도에 따라서 ECU(150)의 소모전류가 달라짐으로, ECU(150) 소모전류를 정확하게 산출하기 위해서 ECU(150)의 온도를 검출한다.In order to reflect the temperature of the
전류 산출부(140)는 전류 센서에서 입력된 모터 전류, 모터 위치 센서(190)에서 입력된 모터의 속도 및 온도 센서에서 입력된 ECU 온도에 기초하여, 모터 구동부(130) 및 ECU(150)에서 임계 시간(또는 일정 시간) 동안에 소모되는 전류량(소모전류량)을 산출한다.The
여기서, 전류 산출부(140)는 후술되는 모터 구동부 모델(도 3 및 도 4의 설명 참조)에 기초하여 모터 구동부(130) 및 ECU(150)에서 임계 시간(또는 일정 시간) 동안에 소모되는 전류량(소모전류량)을 산출하고, 임계 시간 동안의 소모전류의 평균을 산출한다. 또한, 전류 산출부(140)는 임계 시간 동안의 전류 변화량을 누적하고, 소모전류에 따른 열용량을 산출한다. 전류 산출부(140)는 산출된 소모전류량, 소모전류 평균값, 전류 변화량의 누적값 및 소모전류에 따른 열용량을 포함하는 전류 제한 정보를 ECU(150)에 공급한다.Here, the current calculating
ECU(150)는 스티어링 토크, 차속, 조타 각도 및 전류 제한 정보에 기초하여 스티어링의 동작을 조절하기 위한 모터 구동 신호를 생성한다. 그리고 생성된 모터 구동 신호에 따라서 모터 구동부(130)에 공급되는 전류를 제한(또는 제어)한다.The
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 모터 구동부(130)의 제1 스위칭 소자(Q1)는 배터리(110)의 포지티브(+) 단자와 모터(120)의 전단(포지티브 단자) 사이에 접속된다. 모터 구동부(130)의 제2 스위칭 소자(Q2)는 배터리(110)의 포지티브(+) 단자와 모터(120)의 후단(네거티브 단자) 사이에 접속된다. 모터 구동부(130)의 제3 스위칭 소자(Q3)는 모터(120)의 후단과 션트 저항 사이에 접속된다. 모터 구동부(140)의 제4 스위칭 소자(Q4)는 모터(120)의 전단과 션트 저항 사이에 접속된다.As shown in FIG. 2 , the first switching element Q1 of the
제1 스위칭 소자(Q1)와 병렬로 제1 다이오드(D1)가 배치되고, 제1 다이오드(D1)의 제1 단자(포지티브 단자)는 모터(120)의 전단에 접속된다. 그리고 제1 다이오드(D1)의 제2 단자(네거티브 단자)는 배터리(110)의 포지티브 단자에 접속된다.A first diode D1 is disposed in parallel with the first switching element Q1 , and a first terminal (positive terminal) of the first diode D1 is connected to the front end of the
제2 스위칭 소자(Q2)와 병렬로 제2 다이오드(D2)가 배치되고, 제2 다이오드(D2)의 제1 단자(포지티브 단자)는 모터(120)의 후단에 접속된다. 그리고 제2 다이오드(D2)의 제2 단자(네거티브 단자)는 배터리(110)의 포지티브 단자에 접속된다.A second diode D2 is disposed in parallel with the second switching element Q2 , and a first terminal (positive terminal) of the second diode D2 is connected to the rear end of the
제3 스위칭 소자(Q3)와 병렬로 제3 다이오드(D3)가 배치되고, 제3 다이오드(D3)의 제1 단자(포지티브 단자)는 전류 센서(션트 저항) 및 배터리(110)의 네거티브 단자에 접속된다. 그리고 제3 다이오드(D3)의 제2 단자(네거티브 단자)는 모터(120)의 후단에 접속된다.A third diode D3 is disposed in parallel with the third switching element Q3, and the first terminal (positive terminal) of the third diode D3 is connected to the current sensor (shunt resistor) and the negative terminal of the
제4 스위칭 소자(Q4)와 병렬로 제4 다이오드(D4)가 배치되고, 제4 다이오드(D4)의 제1 단자(포지티브 단자)는 전류 센서(션트 저항) 및 배터리(110)의 네거티브 단자에 접속된다. 그리고 제4 다이오드(D3)의 제2 단자(네거티브 단자)는 모터(120)의 전단에 접속된다.A fourth diode D4 is disposed in parallel with the fourth switching element Q4, and the first terminal (positive terminal) of the fourth diode D4 is connected to the current sensor (shunt resistor) and the negative terminal of the
여기서, 제1 스위칭 소자(Q1)와 제2 스위칭 소자(Q2), 제3 스위칭 소자(Q3) 및 제4 스위칭 소자(Q4)는 전계 효과 트랜지스터(FET)나 MOSFET 등으로 구현할 수 있다. 그리고 전류 센서(션트 저항)를 거쳐 접지(GND)로 흐르는 전류를 증폭기를 통해 증폭하고, 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 통해 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 ECU(150)에 공급한다.Here, the first switching device Q1, the second switching device Q2, the third switching device Q3, and the fourth switching device Q4 may be implemented using a field effect transistor (FET), a MOSFET, or the like. Then, the current flowing to the ground (GND) through the current sensor (shunt resistor) is amplified through the amplifier, and the analog signal amplified through the analog-to-digital converter (ADC) is converted into a digital signal and supplied to the
도 3은 모터 구동부에 구동에 의해서 DC link 전단부 및 DC link 후단부에 소모되는 전류를 나타내는 도면이고, 도 4는 모터 구동부의 스위칭 소자(FET)의 스위칭 방식에 따른 전류 패스를 나타내는 도면이다.3 is a view showing the current consumed in the front end of the DC link and the rear end of the DC link by driving the motor driver, and FIG. 4 is a view showing the current path according to the switching method of the switching element (FET) of the motor driver.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전동식 파워 스티어링 장치의 과열을 방지하기 위해서는 스티어링 장치의 소모전류를 정확하게 추정하고, 이에 기초해서 모터에 공급되는 구동 전류를 제어해야 한다. 스티어링 장치의 소모전류 특성을 살펴보면 DC 모터의 경우에는 모터 소모전류가 가장 크고, BLAC(brushless AC) 모터의 경우에는 배터리 소모전류가 가장 크다.3 and 4 , in order to prevent overheating of the electric power steering device, it is necessary to accurately estimate the consumption current of the steering device and control the driving current supplied to the motor based thereon. Looking at the current consumption characteristics of the steering device, the DC motor consumes the largest motor current, and the BLAC (brushless AC) motor consumes the largest battery current.
스티어링 장치에 BLAC 모터를 적용하는 경우, 제1 스위칭 소자(Q1) 및 제3 스위칭 소자(Q3)가 턴온(turn on)되고, 제2 스위칭 소자(Q2) 및 제4 스위칭 소자(Q4)가 턴오프(turn off)되면, 제1 스위칭 소자(Q1), 모터(120) 및 제3 스위칭 소자(Q3)를 경유하는 제1 전류 패스가 형성된다. 제1 전류 패스에 의해서 배터리(110)로부터 모터(120)에 구동 전류가 공급되어 모터(120)가 구동하게 된다. 이때, 배터리(110)로부터 제1 스위칭 소자(Q1)를 경유하여 모터(120)의 전단에 구동 전류가 공급되고, 배터리(110)로부터 제3 스위칭 소자(Q3)를 경유하여 모터(120)의 후단에 구동 전류가 공급되어 모터(120)가 구동하게 된다.When the BLAC motor is applied to the steering device, the first switching element Q1 and the third switching element Q3 are turned on, and the second switching element Q2 and the fourth switching element Q4 are turned on When turned off, a first current path passing through the first switching element Q1 , the
여기서, 구동 전류에 따른 열 발생을 특성을 살펴보면, DC 링크의 전단에 해당하는 배터리(110)에서 열이 발생하고, DC 링크의 후단에 해당하는 모터 구동부(130) 및 모터(120)에서 열이 발생하게 된다. 이와 같이, 전류 산출부(140)에서 모터(120)의 구동 시 형성되는 제1 전류 패스(도 3에 도시된 전류 패스)를 고려하여 열 발생량을 추정한다. 그리고 추정된 열 발생량에 따라서 ECU(150)는 모터의 구동 전류를 제한 또는 제어한다. 이를 통해, 전동식 파워 스티어링 장치의 과열을 방지할 수 있다.Here, looking at the characteristics of heat generation according to the driving current, heat is generated in the
하지만, 모터 구동부(130)에 배치된 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3, Q4)의 스위칭 방식에 따라서 전류 패스가 달라지게 되고, 전동식 파워 스티어링 장치의 과열을 방지하기 위해서는 다양한 전류 패스를 고려해야 한다.However, the current path is changed according to the switching method of the switching elements (Q1, Q2, Q3, Q4) disposed in the
전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템 및 방법에서, 전류 산출부(140)는 모터 구동부(130)에서 형성되는 다양한 전류 패스를 고려하여 모터(120)의 출력을 산출하고, 모터 제어부(130)에서 소모되는 전류량을 산출한다. 그리고 산출된 모터 출력 및 전류량에 기초하여 열용량을 산출한다. ECU(150)는 산출된 열 용량에 기초하여 모터(120)에 인가되는 전류를 제한(또는 제어)함으로써 전동식 파워 스티어링 장치의 과열을 방지할 수 있다.In the overheat prevention control system and method of the electric power steering apparatus, the
일 예로서, 도 3에 도시된 제1 전류 패스 및 도 4(a)~(d)에 도시 제2 내지 제5 전류 패스를 모터 구동부 모델로 설정하였다. 전류 산출부(140)에서 상기 모터 구동부 모델에 따른 열용량을 산출하고, ECU(150)는 산출된 열용량에 기초하여 모터(120)에 인가되는 전류를 제한(또는 제어)한다.As an example, the first current path shown in FIG. 3 and the second to fifth current paths shown in FIGS. 4A to 4D are set as the motor driving unit model. The
도 4(a)에 도시된 바와 같이, 제1 스위칭 소자(Q1), 제2 스위칭 소자(Q2), 제3 스위칭 소자(Q3) 및 제4 스위칭 소자(Q4)가 턴오프(turn off)될 수 있다. 이때, 배터리(110)에서 시작되어 제4 다이오드(D4), 모터(120) 및 제2 다이오드(D2)를 경유하는 제2 전류 패스가 형성된다. 전류 산출부(140)에서 제2 전류 패스를 고려하여 소모전류를 산출하고, 산출된 소모전류에 기초하여 열 발생량을 추정한다. ECU(150)는 제2 전류 패스를 고려하여 추정된 열 발생량에 따라서 모터의 구동 전류를 제한 또는 제어할 수 있다. 이러한, 과열 방지 제어 시스템(100)을 통해 전동식 파워 스티어링 장치의 과열을 방지할 수 있다.As shown in Figure 4 (a), the first switching element (Q1), the second switching element (Q2), the third switching element (Q3), and the fourth switching element (Q4) is to be turned off (turn off) can At this time, a second current path starting from the
도 4(b)에 도시된 바와 같이, 제1 스위칭 소자(Q1) 및 제2 스위칭 소자(Q2)가 턴온(turn on)되고, 제3 스위칭 소자(Q3) 및 제4 스위칭 소자(Q4)가 턴오프(turn off)되면, 제1 스위칭 소자(Q1), 모터(120) 및 제2 스위칭 소자(Q2)를 경유하는 제3 전류 패스가 형성된다. 전류 산출부(140)에서 제3 전류 패스를 고려하여 소모전류를 산출하고, 산출된 소모전류에 기초하여 열 발생량을 추정한다. ECU(150)는 제3 전류 패스를 고려하여 추정된 열 발생량에 따라서 모터의 구동 전류를 제한 또는 제어할 수 있다. 이러한, 과열 방지 제어 시스템(100)을 통해 전동식 파워 스티어링 장치의 과열을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 4(b) , the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are turned on, and the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 are turned on. When turned off, a third current path passing through the first switching element Q1 , the
도 4(c)에 도시된 바와 같이, 제3 스위칭 소자(Q3) 및 제4 스위칭 소자(Q4)가 턴온(turn on)되고, 제1 스위칭 소자(Q1) 및 제2 스위칭 소자(Q2)가 턴오프(turn off)되면, 제3 스위칭 소자(Q3), 모터(120) 및 제4 스위칭 소자(Q4)를 경유하는 제4 전류 패스가 형성된다. 전류 산출부(140)에서 제4 전류 패스를 고려하여 소모전류를 산출하고, 산출된 소모전류에 기초하여 열 발생량을 추정한다. ECU(150)는 제4 전류 패스를 고려하여 추정된 열 발생량에 따라서 모터의 구동 전류를 제한 또는 제어할 수 있다. 이러한, 과열 방지 제어 시스템(100)을 통해 전동식 파워 스티어링 장치의 과열을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 4( c ), the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 are turned on, and the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are When turned off, a fourth current path passing through the third switching element Q3 , the
도 4(d)에 도시된 바와 같이, 제2 스위칭 소자(Q2) 및 제4 스위칭 소자(Q4)가 턴온(turn on)되고, 제1 스위칭 소자(Q1) 및 제3 스위칭 소자(Q4)가 턴오프(turn off)되면, 제2 스위칭 소자(Q2), 모터(120) 및 제4 스위칭 소자(Q4)를 경유하는 제5 전류 패스가 형성된다. 전류 산출부(140)에서 제5 전류 패스를 고려하여 소모전류를 산출하고, 산출된 소모전류에 기초하여 열 발생량을 추정한다. ECU(150)는 제5 전류 패스를 고려하여 추정된 열 발생량에 따라서 모터의 구동 전류를 제한 또는 제어할 수 있다. 이러한, 과열 방지 제어 시스템(100)을 통해 전동식 파워 스티어링 장치의 과열을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 4( d ), the second switching element Q2 and the fourth switching element Q4 are turned on, and the first switching element Q1 and the third switching element Q4 are When turned off, a fifth current path passing through the second switching element Q2 , the
도 5는 전동식 파워 스티어링 시스템의 과열 방지 방법을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a method for preventing overheating of an electric power steering system.
도 1 및 도 5를 참조하면, 스티어링의 조타에 의해서 모터(120)의 구동 시, 전류 산출부(140)는 전류 센서에서 입력된 모터 전류와 모터 위치 센서(190)에서 입력된 모터의 회전 속도에 기초하여 현재 모터의 전류 및 속도를 확인한다(S110).Referring to FIGS. 1 and 5 , when the
이어서, 전류 산출부(140)는 제1 내지 제5 전류 패스를 고려하여 설정된 모터 구동부 모델에 기초하여 모터 구동부(130) 및 ECU(150)의 소모전류를 산출한다(S120).Next, the current calculating
여기서, 모터 구동부(130)에 배치된 제1 내지 제4 스위칭 소자(Q1~Q4)의 온-오프 상태의 정보가 모터 구동부(130) 또는 ECU(150)를 통해 전류 산출부(140)에 제공된다. 전류 산출부(140)는 제1 내지 제5 전류 패스 중에서 현재 모터 구동부(130)의 구동에 형성된 전류 패스에 기초하여 모터 구동부(130) 및 ECU(150)의 소모전류를 산출한다.Here, information on the on-off state of the first to fourth switching elements Q1 to Q4 disposed in the
도 6은 모터 구동부 모델을 이용한 ECU(Electronic Control Unit)의 소모전류를 산출하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하여 소모전류를 산출하는 방법의 일 예를 설명하기로 한다.6 is a diagram illustrating a method of calculating a consumption current of an Electronic Control Unit (ECU) using a motor driving unit model. An example of a method of calculating the consumption current will be described with reference to FIG. 6 .
전류 산출부(140)는 모터 구동부(130)에서 형성되는 제1 내지 제5 전류 패스를 고려하여 모터(120)의 출력을 산출한다(S210). 모터 구동부(130)의 동작에 따라서 제1 내지 제4 스위칭 소자(Q1~Q4)의 온-오프 여부에 따른 현재의 전류 패스를 판단하고, 판단된 전류 패스에 기초하여 모터(120)의 출력을 산출한다.The
여기서, 하기의 수학식 1을 이용하여 모터 속도 및 스티어링 토크를 고려하여 모터의 출력을 산출한다. 이때, 모터 구동부(130)에 생성되는 제1 내지 제5 전류 패스 각각의 인덕턴스, 모터 저항, 모터 토크, 모터 상저항, 모터 속도, FET 저항, PCB기판의 패턴 저항, 릴레이 저항을 고려하여 모터의 출력을 산출한다.Here, the output of the motor is calculated in consideration of the motor speed and the steering torque using Equation 1 below. At this time, in consideration of inductance, motor resistance, motor torque, motor phase resistance, motor speed, FET resistance, pattern resistance of the PCB substrate, and relay resistance of each of the first to fifth current paths generated in the
상기 수학식 1에서 "R"값은 하기의 수학식 2를 이용하여 산출한다.The "R" value in Equation 1 is calculated using Equation 2 below.
상기 수학식 1에서 "T"값은 하기의 수학식 3을 이용하여 산출한다.The "T" value in Equation 1 is calculated using Equation 3 below.
이어서, 온도 센서를 이용하여 ECU의 온도를 확인한다(S220). ECU의 온도는 전류 산출부(130)에 공급된다.Next, the temperature of the ECU is checked using the temperature sensor (S220). The temperature of the ECU is supplied to the
이어서, 전류 산출부(140)는 모터의 출력 및 ECU 온도에 기초하여 ECU(150)와 모터의 손실 출력을 산출한다(S230).Next, the
이어서, 전류 산출부(140)는 제1 내지 제5 전류 패스 중에서 현재 모터 구동부(130)의 구동에 형성된 전류 패스에 기초하여 모터 구동부(130) 및 ECU(150)의 소모전류를 산출한다(S240).Next, the current calculating
다시, 도 5를 참조하면, 전류 산출부(140)는 산출된 소모전류에 기초하여 임계 시간(또는 일정 시간) 동안의 소모전류 평균을 산출한다(S130).Again, referring to FIG. 5 , the
이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 전류 산출부(140)는 임계 시간(또는 일정 시간) 동안의 전류 변화량을 누적한다(S140).Subsequently, as shown in FIG. 7 , the
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 전류 산출부(140)는 전류 변화량의 누적에 기초하여 전류의 열용량을 산출한다(S150). 전류 산출부(140)는 열용량 산출 결과를 ECU(150)에 공급한다. 또한, 전류 산출부(140)는 산출된 소모전류량, 소모전류 평균값, 전류 변화량의 누적값 및 소모전류에 따른 열용량을 포함하는 전류 제한 정보를 ECU(150)에 공급한다.Next, as shown in FIG. 8 , the
ECU(150)는 입력된 전류 제한 정보에 포함된 열용량이 기설정된 임계치를 초과하는지 판단한다(S160).The
S160의 판단 결과, 열용량이 기설정된 임계치를 초과하지 않으면, 즉, 열용량이 기설정된 임계치 이하인 경우에는 상술한 S110 내지 S150을 수행한다.As a result of the determination in S160, if the heat capacity does not exceed the preset threshold, that is, when the heat capacity is less than or equal to the preset threshold, the above-described S110 to S150 are performed.
S160의 판단 결과, 열용량이 기설정된 임계치를 초과하면, ECU(150)는 구동 모터에 공급되는 전류를 제한(또는 제어)한다(S170).If it is determined in S160 that the heat capacity exceeds a preset threshold, the
예로서, ECU(150)는 열용량이 기설정된 임계치를 초과하면, 스티어링의 동작을 조절하기 위한 모터 구동 신호를 생성한다. 그리고 생성된 모터 구동 신호에 따라서 모터 구동부(130)에 공급되는 전류를 제한(또는 제어)한다.For example, when the heat capacity exceeds a preset threshold, the
이어서, ECU(150)는 S110 내지 S160에서 변경된 조건에 따라서 모터 구동 신호를 이용하여 모터(120)를 구동시킨다.Then, the
이러한, 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템 및 방법은 모터 구동부(130)의 전류 패스 및 ECU(150)의 온도를 고려하여 소모전류와 열용량을 산출하고, 산출된 열용량에 기초하여 모터의 구동 전류를 제한(또는 제어)함으로써 전동식 파워 스티어링 장치의 과열을 방지할 수 있다.The overheat prevention control system and method of the electric power steering apparatus calculates the consumption current and heat capacity in consideration of the current path of the
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains should understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof, so the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. only do The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. .
하나 이상의 예시적인 실시 예에서, 설명한 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현된다면, 이 기능들은 컴퓨터 판독 가능 매체상에 하나 이상의 명령 또는 코드로서 저장 또는 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 한 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전달을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 및 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 한정이 아닌 예시로, 이러한 컴퓨터 판독 가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM이나 다른 광 디스크 저장소, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 디바이스, 또는 명령이나 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램코드를 전달 또는 저장하는데 사용될 수 있으며 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속이 컴퓨터 판독 가능 매체로 적절히 지칭된다. 예를 들어, 소프트웨어가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 꼬임 쌍선, 디지털 가입자 회선(DSL), 또는 적외선, 라디오 및 초고주파와 같은 무선 기술을 이용하여 웹사이트, 서버 또는 다른 원격 소스로부터 전송된다면, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 꼬임 쌍선, DSL, 또는 적외선, 라디오 및 초고주파와 같은 무선 기술들이 매체의 정의에 포함된다. 여기서 사용된 것과 같은 디스크(disk 및 disc)는 콤팩트 디스크(CD), 레이저 디스크, 광 디스크, 디지털 다목적 디스크(DVD), 플로피디스크 및 블루레이 디스크를 포함하며, 디스크(disk)들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하는 반면, 디스크(disc)들은 데이터를 레이저에 의해 광학적으로 재생한다. 상기의 조합들 또한 컴퓨터 판독 가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.In one or more exemplary embodiments, the functions described may be implemented in hardware, software, firmware, or any combination thereof. If implemented in software, the functions may be stored on or transmitted over as one or more instructions or code on a computer-readable medium. Computer-readable media includes both computer storage media and communication media including any medium that facilitates transfer of a computer program from one place to another. A storage medium may be any available medium that can be accessed by a computer. By way of example, and not limitation, such computer-readable media may carry or carry desired program code in the form of RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM or other optical disk storage, magnetic disk storage or other magnetic storage device, or instructions or data structures. It may include any other medium that may be used for storage and accessible by a computer. Also, any connection is properly termed a computer-readable medium. For example, if the Software is transmitted from a website, server, or other remote source using coaxial cable, fiber optic cable, twisted pair, digital subscriber line (DSL), or wireless technologies such as infrared, radio and microwave, coaxial cable; Fiber optic cables, twisted pair, DSL, or wireless technologies such as infrared, radio and microwave are included in the definition of a medium. Disks and discs as used herein include compact disks (CDs), laser disks, optical disks, digital versatile disks (DVDs), floppy disks, and Blu-ray disks, which disks usually contain data. On the other hand, discs reproduce data optically by means of a laser. Combinations of the above should also be included within the scope of computer-readable media.
실시 예들이 프로그램 코드나 코드 세그먼트들로 구현될 때, 코드 세그먼트는 프로시저, 함수, 서브프로그램, 프로그램, 루틴, 서브루틴, 모듈, 소프트웨어 패키지, 클래스, 또는 명령들, 데이터 구조들, 또는 프로그램 명령문들의 임의의 조합을 나타낼 수 있는 것으로 인식해야 한다. 코드 세그먼트는 정보, 데이터, 인수(argument), 파라미터 또는 메모리 콘텐츠를 전달 및/또는 수신함으로써 다른 코드 세그먼트 또는 하드웨어 회로에 연결될 수 있다. 정보, 인수, 파라미터, 데이터 등은 메모리 공유, 메시지 전달, 토큰 전달, 네트워크 송신 등을 포함하는 임의의 적당한 수단을 이용하여 전달, 발송 또는 전송될 수 있다. 추가로, 어떤 측면들에서 방법 또는 알고리즘의 단계들 및/또는 동작들은 컴퓨터 프로그램 물건으로 통합될 수 있는 기계 판독 가능 매체 및/또는 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 코드들 및/또는 명령들 중 하나 또는 이들의 임의의 조합이나 세트로서 상주할 수 있다.When embodiments are implemented as program code or code segments, a code segment is a procedure, function, subprogram, program, routine, subroutine, module, software package, class, or instructions, data structures, or program statement. It should be appreciated that any combination of these may be represented. Code segments may be coupled to other code segments or hardware circuits by passing and/or receiving information, data, arguments, parameters, or memory contents. Information, arguments, parameters, data, and the like may be communicated, forwarded, or transmitted using any suitable means, including memory sharing, message passing, token passing, network transmission, and the like. Additionally, in certain aspects the steps and/or operations of a method or algorithm may be incorporated into a computer program product by one or more of the codes and/or instructions on a machine-readable medium and/or computer-readable medium. may reside as any combination or set of
소프트웨어에서 구현에서, 여기서 설명한 기술들은 여기서 설명한 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들어, 프로시저, 함수 등)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유닛들에 저장될 수 있으며 프로세서들에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내에 구현될 수도 있고 프로세서 외부에 구현될 수 있으며, 이 경우 메모리 유닛은 공지된 바와 같이 다양한 수단에 의해 프로세서에 통신 가능하게 연결될 수 있다.In an implementation in software, the techniques described herein may be implemented in modules (eg, procedures, functions, etc.) that perform the functions described herein. The software codes may be stored in memory units and executed by processors. The memory unit may be implemented within the processor or external to the processor, in which case the memory unit may be communicatively coupled to the processor by various means as is well known.
하드웨어 구현에서, 처리 유닛들은 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 디바이스(DSPD), 프로그래밍 가능 로직 디바이스(PLD), 현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 여기서 설명한 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 또는 이들의 조합 내에 구현될 수 있다.In a hardware implementation, the processing units may include one or more application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), processors, It may be implemented within a controller, microcontroller, microprocessor, other electronic units designed to perform the functions described herein, or a combination thereof.
상술한 것은 하나 이상의 실시 예의 실례를 포함한다. 물론, 상술한 실시 예들을 설명할 목적으로 컴포넌트들 또는 방법들의 가능한 모든 조합을 기술할 수 있는 것이 아니라, 당 업자들은 다양한 실시 예의 많은 추가 조합 및 치환이 가능함을 인식할 수 있다. 따라서 설명한 실시 예들은 첨부된 청구범위의 진의 및 범위 내에 있는 모든 대안, 변형 및 개조를 포함하는 것이다. 더욱이, 상세한 설명 또는 청구범위에서 "포함한다"라는 용어가 사용되는 범위에 대해, 이러한 용어는 "구성되는"이라는 용어가 청구범위에서 과도적인 단어로 사용될 때 해석되는 것과 같이 "구성되는"과 비슷한 식으로 포함되는 것이다.What has been described above includes examples of one or more embodiments. Of course, it is not possible to describe every possible combination of components or methods for purposes of describing the above-described embodiments, and those skilled in the art may recognize that many further combinations and permutations of various embodiments are possible. Accordingly, the described embodiments are intended to embrace all alternatives, modifications and adaptations falling within the spirit and scope of the appended claims. Moreover, to the extent that the term "comprises" is used in the specification or claims, such term is similar to "consisting of" as interpreted when the term "consisting of" is used as a transitional word in the claims. will be included in this way.
더욱이, 본 출원에서 사용된 바와 같이, "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등의 용어는 이에 한정되는 것은 아니지만, 하드웨어, 펌웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행중인 소프트웨어와 같은 컴퓨터 관련 엔티티를 포함하는 것이다. 예를 들어, 컴포넌트는 이에 한정되는 것은 아니지만, 프로세서상에서 실행하는 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능한 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수도 있다. 예시로, 연산 디바이스 상에서 구동하는 애플리케이션과 연산 디바이스 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트가 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있으며, 컴포넌트가 하나의 컴퓨터에 집중될 수도 있고 그리고/또는 2개 이상의 컴퓨터 사이에 분산될 수도 있다. 또한, 이들 컴포넌트는 각종 데이터 구조를 저장한 각종 컴퓨터 판독 가능 매체로부터 실행될 수 있다. 컴포넌트들은 하나 이상의 데이터 패킷(예를 들어, 로컬 시스템, 분산 시스템의 다른 컴포넌트와 그리고/또는 신호에 의해 다른 시스템들과 인터넷과 같은 네트워크를 거쳐 상호 작용하는 어떤 컴포넌트로부터의 데이터)을 갖는 신호에 따르는 등 로컬 및/또는 원격 프로세스에 의해 통신할 수 있다.Moreover, as used herein, terms such as "component," "module," "system," and the like, relate to, but not limited to, hardware, firmware, a combination of hardware and software, software, or computer-related, such as software in execution. It contains entities. For example, a component may be, but is not limited to being, a process running on a processor, a processor, an object, an executable thread of execution, a program, and/or a computer. By way of example, both an application running on a computing device and a computing device may be a component. One or more components may reside within a process and/or thread of execution, and a component may be centralized on one computer and/or distributed between two or more computers. In addition, these components may execute from various computer-readable media having various data structures stored thereon. Components may follow a signal having one or more data packets (eg, data from a local system, another component of a distributed system, and/or data from any component that interacts with other systems by signal across a network, such as the Internet). etc. may be communicated by local and/or remote processes.
100: 과열 방지 제어 시스템
110: 배터리
120: 모터
130: 모터 구동부
140: 전류 산출부
150: ECU(Electronic Control Unit)
160: 토크 센서
170: 차속 센서
180: 조향각 센서
190: 모터 위치 센서100: overheat protection control system
110: battery
120: motor
130: motor driving unit
140: current output unit
150: ECU (Electronic Control Unit)
160: torque sensor
170: vehicle speed sensor
180: steering angle sensor
190: motor position sensor
Claims (11)
상기 모터 구동부의 동작에 따른 복수의 전류 패스가 설정된 모터 구동부 모델에 기초하여 소모전류를 산출하고, 상기 소모전류에 따른 열용량을 산출하는 전류 산출부; 및
상기 열용량이 기설정된 임계치를 초과하는 경우 상기 모터의 구동 전류를 제한하는 ECU(Electronic Control Unit);를 포함하되,
상기 전류 산출부는,
제 1 내지 제 4 스위칭 소자의 온-오프 여부에 따라 상기 모터 구동부 모델 중에서 현재의 전류 패스를 결정하고, 상기 전류 패스에 기초하여 상기 모터의 출력을 산출하고,
상기 모터의 출력 및 상기 ECU의 온도에 기초하여 상기 모터 구동부 및 상기 ECU의 소모전류를 산출하여 상기 열용량을 산출하는 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템.In the overheat prevention control system of an electric power steering device including a motor and a motor driving unit,
a current calculator configured to calculate a consumption current based on a motor driver model in which a plurality of current paths according to the operation of the motor driver are set, and calculate a heat capacity according to the consumption current; and
An ECU (Electronic Control Unit) that limits the driving current of the motor when the heat capacity exceeds a preset threshold;
The current calculator,
determining a current current path from among the motor driver models according to whether the first to fourth switching elements are turned on or off, and calculating the output of the motor based on the current path;
An overheat prevention control system of an electric power steering apparatus for calculating the heat capacity by calculating the consumption current of the motor driving unit and the ECU based on the output of the motor and the temperature of the ECU.
임계 시간 동안에 상기 모터 구동부 및 상기 ECU에서 소모되는 소모전류를 산출하고, 상기 임계 시간 동안의 소모전류의 평균을 산출하고, 상기 임계 시간 동안의 전류 변화량을 누적하고, 상기 전류 변화량의 누적에 기초하여 상기 열용량을 산출하는 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템.According to claim 1, wherein the current calculator,
Calculating the consumption current consumed by the motor driving unit and the ECU during a threshold time, calculating an average of the consumption current during the threshold time, accumulating the current change amount during the threshold time, and based on the accumulation of the current change amount An overheat prevention control system of an electric power steering device that calculates the heat capacity.
상기 모터 구동부에 배치된 전류 센서에서 입력된 모터 전류, 모터 위치 센서에서 입력된 모터의 속도에 기초하여 상기 모터의 소모전류를 산출하는 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템.According to claim 1, wherein the current calculator,
An overheat prevention control system of an electric power steering apparatus for calculating the consumption current of the motor based on the motor current input from the current sensor disposed in the motor driving unit and the speed of the motor input from the motor position sensor.
상기 모터 구동부는,
배터리의 포지티브 단자와 상기 모터의 전단 사이에 접속된 제1 스위칭 소자,
상기 배터리의 포지티브 단자와 상기 모터의 후단 사이에 접속된 제2 스위칭 소자,
상기 모터의 후단과 전류 센서 사이에 접속된 제3 스위칭 소자,
상기 모터의 전단과 상기 전류 센서 사이에 접속된 제4 스위칭 소자,
상기 제1 스위칭 소자와 병렬로 배치된 제1 다이오드,
상기 제2 스위칭 소자와 병렬로 배치된 제2 다이오드,
상기 제3 스위칭 소자와 병렬로 배치된 제3 다이오드,
상기 제4 스위칭 소자와 병렬로 배치된 제4 다이오드를 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템.According to claim 1,
The motor driving unit,
a first switching element connected between the positive terminal of the battery and the front end of the motor;
a second switching element connected between the positive terminal of the battery and the rear end of the motor;
a third switching element connected between the rear end of the motor and the current sensor;
a fourth switching element connected between the front end of the motor and the current sensor;
a first diode disposed in parallel with the first switching element;
a second diode disposed in parallel with the second switching element;
a third diode disposed in parallel with the third switching element;
The overheat prevention control system of the electric power steering apparatus including a fourth diode disposed in parallel with the fourth switching element.
상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자가 턴온(turn on)되고, 상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 턴오프(turn off)되어, 상기 제1 스위칭 소자, 상기 모터 및 상기 제3 스위칭 소자를 경유하는 제1 전류 패스를 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템.According to claim 5, The model of the motor driving unit,
The first switching element and the third switching element are turned on, and the second switching element and the fourth switching element are turned off, so that the first switching element, the motor and the first switching element are turned off. 3 An overheat protection control system for an electric power steering apparatus comprising a first current path via a switching element.
상기 제1 내지 제4 스위칭 소자가 턴오프 되어, 상기 제4 다이오드, 상기 모터 및 상기 제2 다이오드를 경유하는 제2 전류 패스를 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템.According to claim 5, The model of the motor driving unit,
The first to fourth switching elements are turned off, and the overheat prevention control system of the electric power steering apparatus including a second current path passing through the fourth diode, the motor, and the second diode.
상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자가 턴온 되고, 상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 턴오프 되어, 상기 제1 스위칭 소자, 상기 모터 및 상기 제2 스위칭 소자를 경유하는 제3 전류 패스를 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템.According to claim 5, The model of the motor driving unit,
The first switching element and the second switching element are turned on, the third switching element and the fourth switching element are turned off, and the third switching element passing through the first switching element, the motor, and the second switching element is turned off. Overheat protection control system of electric power steering system including current path.
상기 제3 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 턴온 되고, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자가 턴오프 되어, 상기 제3 스위칭 소자, 상기 모터 및 상기 제4 스위칭 소자를 경유하는 제4 전류 패스를 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템.According to claim 5, The model of the motor driving unit,
the third switching element and the fourth switching element are turned on, the first switching element and the second switching element are turned off, and a fourth Overheat protection control system of electric power steering system including current path.
상기 제2 스위칭 소자 및 상기 제4 스위칭 소자가 턴온 되고, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제3 스위칭 소자가 턴오프 되어, 상기 제2 스위칭 소자, 상기 모터 및 상기 제4 스위칭 소자를 경유하는 제5 전류 패스를 포함하는 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 시스템.According to claim 5, The model of the motor driving unit,
The second switching element and the fourth switching element are turned on, the first switching element and the third switching element are turned off, and a fifth switching element passing through the second switching element, the motor, and the fourth switching element Overheat protection control system of electric power steering system including current path.
상기 모터의 전류 및 상기 모터의 속도를 확인하는 단계;
상기 모터 구동부의 동작에 따른 복수의 전류 패스가 설정된 모터 구동부 모델에 기초하여 상기 모터 구동부 및 상기 ECU의 소모전류를 산출하는 단계;
산출된 소모전류에 기초하여 임계 시간 동안의 소모전류 평균을 산출하는 단계;
상기 임계 시간 동안의 전류 변화량을 누적하는 단계;
상기 전류 변화량의 누적에 기초하여 전류의 열용량을 산출하는 단계; 및
산출된 열용량이 기설정된 임계치를 초과하면 상기 모터의 구동 전류를 제한하는 단계;를 포함하되,
상기 모터 구동부 및 상기 ECU의 소모전류를 산출하는 단계는,
제 1 내지 제 4 스위칭 소자의 온-오프 여부에 따라 상기 모터 구동부 모델 중에서 현재의 전류 패스를 결정하고, 상기 전류 패스에 기초하여 상기 모터의 출력을 산출하고,
상기 모터의 출력 및 상기 ECU의 온도에 기초하여 상기 모터 구동부 및 상기 ECU 의 소모전류를 산출하는 전동식 파워 스티어링 장치의 과열 방지 제어 방법.In the overheat prevention control method of an electric power steering device including a motor, a motor driving unit and an ECU (Electronic Control Unit),
checking the current of the motor and the speed of the motor;
calculating current consumption of the motor driving unit and the ECU based on a motor driving unit model in which a plurality of current paths according to the operation of the motor driving unit are set;
calculating an average consumption current for a critical time based on the calculated consumption current;
accumulating an amount of current change during the threshold time;
calculating a heat capacity of the current based on the accumulation of the change amount of the current; and
Including; limiting the driving current of the motor when the calculated heat capacity exceeds a preset threshold;
Calculating the current consumption of the motor driving unit and the ECU includes:
determining a current current path from among the motor driver models according to whether the first to fourth switching elements are turned on or off, and calculating the output of the motor based on the current path;
An overheat prevention control method of an electric power steering apparatus for calculating current consumption of the motor driving unit and the ECU based on the output of the motor and the temperature of the ECU.
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