KR102667924B1 - 조향각 센서의 고장 진단 장치 및 방법 - Google Patents

조향각 센서의 고장 진단 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조향각 센서의 고장 진단 장치에 관한 것으로, 스티어링 축에 장착된 메인 기어(MG)와, 상기 메인 기어(MG)와 다른 특정 기어비를 가지면서 상기 메인 기어(MG)에 각각 치합되는 제1 서브 기어(SG1) 및 제2 서브 기어(SG2)와, 상기 제1 서브 기어(SG1) 및 제2 서브 기어(SG2)에 각기 부착된 위치 센서(PS1, PS2)를 포함하여 구성되는 조향각 센서; 및 상기 조향각 센서의 각 위치 센서(PS1, PS2)로부터 해당 서브 기어가 회전함에 따라 출력되는 신호를 수신하여, 두 개의 위치 센서(PS1, PS2) 중 동일한 시스템 각도(x′= x″) 값에 대응하여 지정되지 않은 다른 출력 신호 값(y′, y″)을 출력하는 위치 센서를 검출하여 고장으로 판정하는 프로세서;를 포함한다.

Description

조향각 센서의 고장 진단 장치 및 방법{APPARATUS FOR DIAGNOSING MALFUNCTION OF STEERING ANGLE SENSOR AND METHOD THEREOF}
본 발명은 조향각 센서의 고장 진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량에 구비된 스티어링 휠의 조향각을 검출하는 조향각 센서에 포함되는 위치 센서의 고장을 진단할 수 있도록 하는, 조향각 센서의 고장 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에 적용되는 전동 조향장치는 운전자가 조작하는 스티어링 휠과 연동하여 조작력을 전달하는 스티어링 축에 설치되어 스티어링 휠의 회전각도, 즉 조향각을 검출하는 조향각 센서를 포함할 수 있다.
상기 조향각 센서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스티어링 축에 장착된 메인 기어(MG)와, 상기 메인 기어(MG)와 일정 기어비를 가지면서(즉, 기어비가 다르면서) 상기 메인 기어(MG)에 각각 치합되는 제1 서브 기어(SG1) 및 제2 서브 기어(SG2)와, 상기 제1 서브 기어(SG1) 및 제2 서브 기어(SG2)에 각기 부착된 위치 센서(PS1, PS2)를 포함한다.
상기 조향각 센서의 제1 위치 센서(PS1) 및 제2 위치 센서(PS2)의 출력(신호)은 전동 조향장치의 전자제어유닛(ECU)에 출력되며, 제1 위치 센서(PS1)는 제1 서브 기어(SG1)의 회전 각도를 출력하고, 제2 위치 센서(PS2)는 제2 서브 기어(SG2)의 회전 각도를 출력한다.
상기 제1 서브 기어(SG1)의 회전각도와 제2 서브 기어(SG2)의 회전 각도로부터 스티어링 축의 회전각도(즉, 조향각)를 결정할 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2021-0113758호(2021.09.17. 공개, 조향각 센서의 고장 검출장치 및 그 제어방법)에 개시되어 있다.
상기 배경기술은 기어의 치(Tooth)가 손실되거나 변형될 경우 메인 기어와 각 서브 기어의 치합이 틀어질 경우에 잘못된 각도 정보를 출력하는 것을 검출하는 방법에 관한 것이다.
그러나 상기 배경기술은 기어의 치(Tooth) 손상이 없는 정상적인 치합 조건에서, 제1 위치 센서(PS1) 또는 제2 위치 센서(PS2)의 고장(예 : 센서 IC 고장)에 의한 조향각 센서의 고장을 진단할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 차량에 구비된 스티어링 휠의 조향각을 검출하는 조향각 센서에 포함되는 위치 센서의 고장을 진단할 수 있도록 하는, 조향각 센서의 고장 진단 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 조향각 센서의 고장 진단 장치는, 스티어링 축에 장착된 메인 기어(MG)와, 상기 메인 기어(MG)와 다른 특정 기어비를 가지면서 상기 메인 기어(MG)에 각각 치합되는 제1 서브 기어(SG1) 및 제2 서브 기어(SG2)와, 상기 제1 서브 기어(SG1) 및 제2 서브 기어(SG2)에 각기 부착된 위치 센서(PS1, PS2)를 포함하여 구성되는 조향각 센서; 및 상기 조향각 센서의 각 위치 센서(PS1, PS2)로부터 해당 서브 기어가 회전함에 따라 출력되는 신호를 수신하여, 두 개의 위치 센서(PS1, PS2) 중 동일한 시스템 각도(x′= x″) 값에 대응하여 지정되지 않은 다른 출력 신호 값(y′, y″)을 출력하는 위치 센서를 검출하여 고장으로 판정하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 각 위치 센서(PS1, PS2)로부터 출력되는 출력 신호를 수신하고, 동일한 시스템 각도(x′= x″) 값에 대응하여 상기 각 위치 센서(PS1, PS2)의 출력 신호 값(y′, y″)을, 테이블이나 맵 형태로 미리 저장된 값과 비교하여, 오차 범위를 벗어난 출력 신호 값이 출력되는 경우, 해당 위치 센서를 고장으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 서브 기어(SG1, SG2)의 정상 듀티(Duty) 범위 또는 서브 기어의 회전 각도를 나타내는 세로축의 어느 한 값에서 가상의 수평선을 긋고, 상기 가상의 수평선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)을 기준으로 가상의 수직선을 그었을 때, 상기 가상의 수직선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)에 대응하는 시스템 각도의 값(x″)과 상기 가상의 수직선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)에 대응하는 시스템 각도의 값(x′)이 지정된 오차 범위 내에서 동일한 값(x′=x″)이며, 상기 가상의 수평선과 PS1 신호가 만나는 모든 교점(y′)에서 모두 정상적으로 검출될 경우 상기 위치 센서(PS1, PS2)를 정상으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 서브 기어(SG1, SG2)의 정상 듀티(Duty) 범위 또는 서브 기어의 회전 각도를 나타내는 세로축의 어느 한 값에서 가상의 수평선을 긋고, 상기 가상의 수평선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)을 기준으로 가상의 수직선을 그었을 때, 상기 가상의 수직선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)에 대응하는 시스템 각도의 값(x′)과 상기 가상의 수직선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)에 대응하는 시스템 각도의 값(x″)이 지정된 오차 범위 내에서 동일한 값(x′=x″)이며, 상기 가상의 수평선과 PS2 신호가 만나는 모든 교점(y″)에서 모두 정상적으로 검출될 경우 상기 위치 센서(PS1, PS2)를 정상으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 해당 교점에 대응하는 시스템 각도의 값이 한 번이라도 지정된 오차 범위 내에서 동일한 값(x′=x″)이 검출되지 않은 경우 상기 위치 센서(PS1, PS2) 중 적어도 하나는 정상이 아닌 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 프로세서는, 아래의 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여, 동일한 특정 시스템 각도(x′, x″)에 대응하는 각 위치 센서(PS1, PS2)의 출력 신호 값(y′, y″)을 산출하여, 상기 동일한 두 시스템 각도(x′, x″) 값에 대응하여 상기 각 위치 센서(PS1, PS2)의 출력 신호 값(y′, y″)이 지정된 오차 범위를 벗어난 경우, 해당 위치 센서의 고장을 판정하는 것을 특징으로 한다.
(수학식 1)
a는 시스템 각도 내에서 동일한 출력 신호 값(y′)이 검출될 수 있는 반복 횟수로서, 시스템 각도 대비 제1 위치 센서(PS1)의 기어비로 산출되는 값,
b는 제1 위치 센서(PS1)의 출력 값이 동일하게 반복되는 시스템 각도 간격(차이)으로서, “시스템 각도/a”에 의해 산출되는 값,
i는 0부터 a보다 작은 상수 값,
(수학식 2)
c는 시스템 각도 내에서 동일한 출력 신호 값(y′)이 검출될 수 있는 반복 횟수로서, 시스템 각도 대비 제1 위치 센서(PS1)의 기어비로 산출되는 값,
d는 제1 위치 센서(PS1)의 출력 값이 동일하게 반복되는 시스템 각도 간격(차이)으로서, “시스템 각도/c”에 의해 산출되는 값,
j는 0부터 c보다 작은 상수 값,
본 발명의 다른 측면에 따른 조향각 센서의 고장 진단 방법은, 스티어링 축에 장착된 메인 기어(MG)와, 상기 메인 기어(MG)와 다른 특정 기어비를 가지면서 상기 메인 기어(MG)에 각각 치합되는 제1 서브 기어(SG1) 및 제2 서브 기어(SG2)와, 상기 제1 서브 기어(SG1) 및 제2 서브 기어(SG2)에 각기 부착된 위치 센서(PS1, PS2)를 포함하여 구성되는 조향각 센서의 고장 진단 방법에 있어서, 프로세서가 상기 조향각 센서의 각 위치 센서(PS1, PS2)로부터 해당 서브 기어가 회전함에 따라 출력되는 신호를 수신하고, 상기 프로세서가 상기 두 개의 위치 센서(PS1, PS2) 중 동일한 시스템 각도(x′= x″) 값에 대응하여 지정되지 않은 다른 출력 신호 값(y′, y″)을 출력하는 위치 센서를 검출하여 고장으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 각 위치 센서(PS1, PS2)로부터 출력되는 출력 신호를 수신한 후, 상기 프로세서는, 동일한 시스템 각도(x′= x″) 값에 대응하여 상기 각 위치 센서(PS1, PS2)의 출력 신호 값(y′, y″)을, 테이블이나 맵 형태로 미리 저장된 값과 비교하여, 오차 범위를 벗어난 출력 신호 값이 출력되는 경우, 해당 위치 센서를 고장으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 위치 센서의 고장을 판정하기 위하여, 상기 프로세서는, 서브 기어(SG1, SG2)의 정상 듀티(Duty) 범위 또는 서브 기어의 회전 각도를 나타내는 세로축의 어느 한 값에서 가상의 수평선을 긋고, 상기 가상의 수평선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)을 기준으로 가상의 수직선을 그었을 때, 상기 가상의 수직선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)에 대응하는 시스템 각도의 값(x″)과 상기 가상의 수직선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)에 대응하는 시스템 각도의 값(x′)이 지정된 오차 범위 내에서 동일한 값(x′=x″)이며, 상기 가상의 수평선과 PS1 신호가 만나는 모든 교점(y′)에서 모두 정상적으로 검출될 경우, 상기 위치 센서(PS1, PS2)를 정상으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 위치 센서의 고장을 판정하기 위하여, 상기 프로세서는, 서브 기어(SG1, SG2)의 정상 듀티(Duty) 범위 또는 서브 기어의 회전 각도를 나타내는 세로축의 어느 한 값에서 가상의 수평선을 긋고, 상기 가상의 수평선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)을 기준으로 가상의 수직선을 그었을 때, 상기 가상의 수직선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)에 대응하는 시스템 각도의 값(x′)과 상기 가상의 수직선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)에 대응하는 시스템 각도의 값(x″)이 지정된 오차 범위 내에서 동일한 값(x′=x″)이며, 상기 가상의 수평선과 PS2 신호가 만나는 모든 교점(y″)에서 모두 정상적으로 검출될 경우, 상기 위치 센서(PS1, PS2)를 정상으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 해당 교점에 대응하는 시스템 각도의 값이 한 번이라도 지정된 오차 범위 내에서 동일한 값(x′=x″)이 검출되지 않은 경우, 상기 프로세서는, 상기 위치 센서(PS1, PS2) 중 적어도 하나는 정상이 아닌 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 위치 센서의 고장을 판정하기 위하여, 상기 프로세서는, 아래의 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여, 동일한 특정 시스템 각도(x′, x″)에 대응하는 각 위치 센서(PS1, PS2)의 출력 신호 값(y′, y″)을 산출하여, 상기 동일한 두 시스템 각도(x′, x″) 값에 대응하여 상기 각 위치 센서(PS1, PS2)의 출력 신호 값(y′, y″)이 지정된 오차 범위를 벗어난 경우, 해당 위치 센서의 고장을 판정하는 것을 특징으로 한다.
(수학식 1)
a는 시스템 각도 내에서 동일한 출력 신호 값(y′)이 검출될 수 있는 반복 횟수로서, 시스템 각도 대비 제1 위치 센서(PS1)의 기어비로 산출되는 값,
b는 제1 위치 센서(PS1)의 출력 값이 동일하게 반복되는 시스템 각도 간격(차이)으로서, “시스템 각도/a”에 의해 산출되는 값,
i는 0부터 a보다 작은 상수 값,
(수학식 2)
c는 시스템 각도 내에서 동일한 출력 신호 값(y′)이 검출될 수 있는 반복 횟수로서, 시스템 각도 대비 제1 위치 센서(PS1)의 기어비로 산출되는 값,
d는 제1 위치 센서(PS1)의 출력 값이 동일하게 반복되는 시스템 각도 간격(차이)으로서, “시스템 각도/c”에 의해 산출되는 값,
j는 0부터 c보다 작은 상수 값,
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 차량에 구비된 스티어링 휠의 조향각을 검출하는 조향각 센서에 포함되는 위치 센서의 고장을 진단할 수 있도록 한다. 또한 본 발명은 조향각 센서에 포함된 두 개의 위치 센서(PS1, PS2) 중 동일한 시스템 각도(x) 값에 대응하여 지정되지 않은 다른 출력 신호 값(y)을 출력하는 위치 센서를 검출하여 고장으로 판정할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향각 센서의 고장 진단 장치에서 메인 기어와 2개의 서브 기어간의 치합과 위치 센서의 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향각 센서의 고장 진단 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향각 센서의 고장 진단 방법을 설명하기 위하여 보인 흐름도.
도 4는 상기 도 1에 있어서, 2개의 서브 기어에 각기 구비된 위치 센서에서 출력되는 신호를 보인 예시도.
도 5는 상기 도 4에 있어서, 위치 센서에서 출력되는 신호를 이용하여 위치 센서의 고장을 진단하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 조향각 센서의 고장 진단 장치 및 방법의 일 실시 예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향각 센서의 고장 진단 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 2를 참조하면, 조향각 센서의 고장 진단 장치는, 조향각 센서에 포함된 위치 센서(PS1, PS2)와 프로세서(110) 및 경고 출력 모듈(120)을 포함한다.
상기 조향각 센서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스티어링 축에 장착된 메인 기어(MG)와, 상기 메인 기어(MG)와 다른 특정 기어비를 가지면서 상기 메인 기어(MG)에 각각 치합되는 제1 서브 기어(SG1) 및 제2 서브 기어(SG2)와, 상기 제1 서브 기어(SG1) 및 제2 서브 기어(SG2)에 각기 부착된 위치 센서(PS1, PS2)를 포함한다.
상기 조향각 센서의 제1 위치 센서(PS1) 및 제2 위치 센서(PS2)의 출력(신호)은 전동 조향장치의 전자제어유닛(ECU)에 출력되며, 제1 위치 센서(PS1)는 상기 제1 서브 기어(SG1)의 회전 각도를 출력하고, 제2 위치 센서(PS2)는 상기 제2 서브 기어(SG2)의 회전 각도를 출력한다.
이에 따라 상기 위치 센서(PS1, PS2)는 각 서브 기어(SG1, SG2)가 1회 회전할 때마다 동일한 파형의 출력 신호를 반복해서 출력한다.
상기 제1 서브 기어(SG1)와 상기 제2 서브 기어(SG2)는 상기 메인 기어(MG)에 각기 다른 기어비로 치합된다.
상기 위치 센서(PS1, PS2)는 마그넷을 이용하는 로터리 IC 센서나 리니어 센서로 구현될 수 있으며, 상기 조향각 센서에서 출력되는 신호는 전동 조향장치의 전자제어유닛(ECU)에 출력된다.
상기 프로세서(110)는 조향각 센서(즉, 위치 센서)의 고장 판단을 위한 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 조향각 센서의 각 위치 센서(PS1, PS2)로부터 해당 서브 기어가 회전함에 따라 출력되는 신호를 수신한다.
예컨대 스티어링 휠이 회전됨에 따라 스티어링 축에 장착된 메인 기어(MG)가 연동하여 회전하고, 상기 메인 기어(MG)가 회전됨에 따라 이에 치합된 2개의 서브 기어(SG1, SG2)가 함께 회전한다.
이 때 상기 프로세서(110)는 상기 제1 서브 기어(SG1)가 회전할 때 제1 위치 센서(PS1)에서 출력되는 신호(PS1 신호)와 상기 제2 서브 기어(SG2)가 회전할 때 제2 위치 센서(PS2)에서 출력되는 신호(PS2 신호)를 수신하고, 상기 각 위치 센서(PS1, PS2)로부터 수신된 신호의 정합성(예 : 시스템 각도에 따라 PS1 신호와 PS2 신호의 값이 미리 지정된 값(즉, 출력되어야 하는 값)과 일치하는지 여부)을 판단하여 상기 조향각 센서(즉, 위치 센서)의 고장을 진단한다(도 5 참조).
또한 상기 프로세서(110)는 상기 조향각 센서(즉, 위치 센서)의 고장이 진단될 경우, 상기 경고 출력 모듈(120)을 통해 경고를 출력하거나, 에러 코드(DTC : Diagnostic Trouble Code)를 출력한다.
상기 경고 출력 모듈(120)은 시각 정보나 청각 정보를 이용하여 경고를 출력할 수 있다.
이하 도 3 내지 도 5를 참조하여 조향각 센서의 고장 진단 방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향각 센서의 고장 진단 방법을 설명하기 위하여 보인 흐름도이고, 도 4는 상기 도 1에 있어서, 2개의 서브 기어에 각기 구비된 위치 센서에서 출력되는 신호를 보인 예시도이며, 도 5는 상기 도 4에 있어서, 위치 센서에서 출력되는 신호를 이용하여 위치 센서의 고장을 진단하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
도 3을 참조하면, 프로세서(110)는 각 위치 센서(PS1, PS2)로부터 출력되는 신호를 수신한다(S101).
이 때 상기 각 위치 센서(PS1, PS2)로부터 출력되는 신호는, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 서브 기어(SG1, SG2)의 기어비가 다르기 때문에 시스템 각도(angle)의 1사이클(Cycle)에서 주파수(또는 주기)가 다른 신호가 출력된다.
도 4를 참조하면, 가로축은 시스템 각도(angle)를 나타내고, 세로축은 서브 기어(SG1, SG2)의 정상 듀티(Duty) 범위(또는 서브 기어의 회전 각도)를 나타내는데, 센서 출력 수단에 따라 전압이나 각도(예 : 로터리 IC 각도)가 될 수 있다.
따라서 시스템 각도의 각 사이클(Cycle)에서 상기 제1 및 제2 위치 센서(PS1, PS2) 신호의 조합이 발생하기 때문에 상기 위치 센서(PS1, PS2) 출력 신호 값(y′, y″)에 따라 산출된 시스템 각도(x′, x″)의 조합을 테이블(또는 맵) 형태로 구성하여 내부 메모리(미도시)에 미리 저장해 둘 수 있다(S102).
이에 따라 특정 시스템 각도에서 상기 위치 센서(PS1, PS2) 신호의 조합성(또는 정합성)을 판단하여(S103), 만약 특정 시스템 각도에서 만약 발생할 수 없는 비정상 위치 센서(PS1, PS2) 신호의 조합이 검출될 경우(S103의 출력 신호 조합 비정상 시), 상기 프로세서(110)는 조향각 센서(즉, 위치 센서)의 고장으로 진단(판정)하여 에러 코드(DTC) 및 경고(또는 경고등) 출력을 제어한다(S104).
이하 상술한 조향각 센서의 고장 진단 방법에 대해서 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 시스템 각도(angle) 내에서의 절대 위치(X)는 PS1 신호의 출력 값과 PS2 신호의 출력 값의 조합을 통해 알 수 있다. 즉, 상기 시스템 각도 내에서의 절대 위치(X)는 특정 시스템 각도(angle)에서의 각 위치 센서(PS1, PS2)로부터 센싱된 y′, y″의 값을 통해 계산되어 진다.
예컨대 도 5를 참조하면, 세로축의 어느 한 값에서 가상의 수평선을 그었을 때, 상기 가상의 수평선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′) 및 상기 가상의 수평선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)이 각각 4번, 3번 반복되며, 상기 교점(y′, y″)에 이에 대응하는 시스템 각도의 값(x′, x″)도 각각 4번, 3번 나오게 된다.
만약 상기 위치 센서(PS1, PS2)가 정상적인 경우라면(첫 번째 정상적인 경우), 상기 가상의 수평선과 PS1 신호가 만나는 각 교점(y′)에서 가상의 수직선을 그었을 때, 상기 가상의 수직선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)에 대응하는 시스템 각도의 값(x″)은 상기 가상의 수직선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)에 대응하는 시스템 각도의 값(x′)과 동일한 값(X=x′=x″)이 반드시 하나가 존재하게 된다. 아울러 1사이클의 시스템 각도(angle) 내에서 동일한 파형이 4번 반복되므로, 상기 PS1 신호와 가상의 수평선이 만나는 각 교점(y′)에서의 시스템 각도 값(x′)도 4번 검출된다.
또한 상기 위치 센서(PS1, PS2)가 정상적인 경우라면(두 번째 정상적인 경우), 상기 가상의 수평선과 PS2 신호가 만나는 각 교점(y″)에서 가상의 수직선을 그었을 때, 상기 가상의 수직선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)에 대응하는 시스템 각도의 값(x′)은 상기 가상의 수직선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)에 대응하는 시스템 각도의 값(x″)과 동일한 값(X=x′=x″)이 반드시 하나가 존재하게 된다. 아울러 1사이클의 시스템 각도(angle) 내에서 동일한 파형이 3번 반복되므로, 상기 PS2 신호와 가상의 수평선이 만나는 각 교점(y″)에서의 시스템 각도 값(x″)도 3번 검출된다.
따라서 상기 두 가지 정상적인 경우에 대응하여, 4번의 동일한 시스템 각도 값, 및 3번의 동일한 시스템 각도 값이 검출되지 않을 경우, 고장으로 판정할 수 있다.
즉, 서브 기어(SG1, SG2)의 정상 듀티(Duty) 범위(또는 서브 기어의 회전 각도)를 나타내는 세로축의 어느 한 값에서 가상의 수평선을 그었을 때, 상기 가상의 수평선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)을 기준으로 가상의 수직선을 그었을 때, 상기 가상의 수직선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)에 대응하는 시스템 각도의 값(x″)과 상기 가상의 수직선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)에 대응하는 시스템 각도의 값(x′)이 지정된 오차 범위 내에서 동일한 값(X=x′=x″)이 하나가 존재하고, 상기 가상의 수평선과 PS1 신호가 만나는 모든 교점(y′)의 갯수가 모두 정상적으로 검출될 경우 상기 위치 센서(PS1, PS2)는 정상이다.
그러나 상기 가상의 수평선과 PS1 신호가 만나는 모든 교점(y′)에서의 시스템 각도 값(x′)과 상기 가상의 수평선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)을 기준으로 가상의 수직선을 그었을 때, 상기 가상의 수직선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)에 대응하는 시스템 각도의 값(x″)이 반드시 한 번 지정된 오차 범위 내에서 동일한 값(X=x′=x″)이 검출되지 않은 경우 상기 위치 센서(PS1, PS2)는 정상이 아닌 것으로 판정된다.
이 때 상기 위치 센서(PS1, PS2) 출력 신호 값(y′, y″)에 따라 산출된 시스템 각도(x′, x″)의 조합을 테이블(또는 맵) 형태로 구성하여 내부 메모리(미도시)에 미리 저장해 둘 수 있다.
또한 아래의 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여, 동일한 특정 시스템 각도(x′, x″)에 대응하는 각 위치 센서(PS1, PS2)의 출력 신호 값(y′, y″)을 산출하여, 상기 동일한 두 시스템 각도(x′, x″) 값에 대응하여 상기 각 위치 센서(PS1, PS2)의 출력 신호 값(y′, y″)이 지정된 오차 범위를 벗어난 경우, 해당 위치 센서의 고장을 판정할 수도 있다.
먼저, 특정 시스템 각도(x´)에서 제1 위치 센서(PS1)의 출력 신호 값(y′)을 아래의 수학식 1을 이용하여 산출할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 위치 센서(PS1)의 동일한 출력 신호 값(y′)에 대응하여 1사이클의 시스템 각도(angle) 범위에서 4개의 교점(즉, 제1 위치 센서(PS1)의 출력 신호 값(y′)에서 수평선을 그었을 때 만나는 교점)이 검출될 수 있다.
여기서, 상기 a는 시스템 각도 내에서 동일한 출력 신호 값(y′)이 검출될 수 있는 반복 횟수로서, 시스템 각도 대비 제1 위치 센서(PS1)의 기어비로 산출할 수 있다.
예컨대 도 5에서는 1사이클의 시스템 각도(angle) 내에서 제1 서브 기어(SG1)가 4회전하므로 기어비가 1:4, 즉, a = 4 이다.
상기 b는 제1 위치 센서(PS1)의 출력 값이 동일하게 반복되는 시스템 각도 간격(차이)으로서, “시스템 각도/a”에 의해 산출할 수 있다. 가령, 도 5에서 1Cycle의 시스템 각도가 360도로 가정했으므로, b = 360/4 = 90 이다. 상기 i는 각도 간격(차이) 계산을 위해 0부터 a보다 작은 상수 값으로서, 0, 1, 2, 3이 된다.
그러므로 상기 수학식 1에 의해 제1 위치 센서(PS1)의 출력 신호 값(y′)을 알면, 시스템 각도(x′) 값을 산출할 수 있다(따라서 도 5에서는 제1 위치 센서(PS1)의 출력 신호 값(y′)에 대응하여 4개의 시스템 각도(x′) 값이 산출된다).
또한 특정 시스템 각도(x″)에서 제2 위치 센서(PS2)의 출력 신호 값(y″)을 아래의 수학식 2를 이용하여 산출할 수 있다.
여기서 c , d, j 의 값은 제2 위치 센서(PS2)에 따라 결정되어, 각각 c = 기어비(시스템 각도 내에서의 제2 위치 센서의 반복횟수), d = 시스템 각도/c, 상기 j는 0부터 c보다 작은 값으로서, 0, 1, 2가 된다.
결론적으로, 상기 위치 센서(PS1, PS2)가 정상일 경우, 1사이클의 시스템 각도(angle) 내에서 반복되는 동일한 시스템 각도(x′, x″) 값에 대응하여 각각의 위치 센서(PS1, PS2)에서 출력되는 출력 신호 값(y′, y″)들이 지정된 패턴에 따라 지정된 오차 범위 내에서 정상적으로 반복되는 경우에 상기 위치 센서(PS1, PS2)를 정상으로 판정하며, 지정된 패턴에 따르지 않고 지정된 오차 범위를 벗어나는 경우에 상기 위치 센서(PS1, PS2)를 비정상으로 판정한다.
상기와 같이 본 실시 예는 SBW(Steer By Wire) 시스템이 적용된 차량에 구비된 스티어링 휠의 조향각을 검출하는 조향각 센서에 포함되는 위치 센서의 고장을 진단할 수 있도록 한다. 또한 본 실시 예는 조향각 센서에 포함된 두 개의 위치 센서(PS1, PS2) 중 반복되는 동일한 시스템 각도(x′, x″) 값에 대응하여 지정되지 않은 다른 출력 신호 값(y′, y″)을 출력하는 위치 센서를 검출하여 고장으로 판정할 수 있도록 하는 효과가 있다. 또한 본 실시 예는 기어비가 다른 모든 로터리 IC에도 사용할 수 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
PS1, PS2 : 위치 센서
110 : 프로세서
120 : 경고 출력 모듈

Claims (12)

  1. 스티어링 축에 장착된 메인 기어(MG)와, 상기 메인 기어(MG)와 다른 특정 기어비를 가지면서 상기 메인 기어(MG)에 각각 치합되는 제1 서브 기어(SG1) 및 제2 서브 기어(SG2)와, 상기 제1 서브 기어(SG1) 및 제2 서브 기어(SG2)에 각기 부착된 위치 센서(PS1, PS2)를 포함하여 구성되는 조향각 센서; 및
    상기 조향각 센서의 각 위치 센서(PS1, PS2)로부터 해당 서브 기어가 회전함에 따라 출력되는 신호를 수신하여, 두 개의 위치 센서(PS1, PS2) 중 반복되는 동일한 시스템 각도(x′, x″) 값에 대응하여 지정되지 않은 다른 출력 신호 값(y′, y″)을 출력하는 위치 센서를 검출하여 고장으로 판정하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 고장 진단 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    각 위치 센서(PS1, PS2)로부터 출력되는 출력 신호를 수신하고,
    반복되는 동일한 시스템 각도(x′, x″) 값에 대응하여 상기 각 위치 센서(PS1, PS2)의 출력 신호 값(y′, y″)을, 테이블이나 맵 형태로 미리 저장된 값과 비교하여, 오차 범위를 벗어난 출력 신호 값이 출력되는 경우, 해당 위치 센서를 고장으로 판정하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 고장 진단 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    서브 기어(SG1, SG2)의 정상 듀티(Duty) 범위 또는 서브 기어의 회전 각도를 나타내는 세로축의 어느 한 값에서 가상의 수평선을 긋고, 상기 가상의 수평선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)을 기준으로 가상의 수직선을 그었을 때,
    상기 가상의 수직선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)에 대응하는 시스템 각도의 값(x″)과 상기 가상의 수직선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)에 대응하는 시스템 각도의 값(x′)이 지정된 오차 범위 내에서 동일한 값(x′=x″)이 하나가 존재하며, 아울러 상기 가상의 수평선과 PS1 신호가 만나는 모든 교점(y′)의 개수가 모두 정상적으로 검출될 경우 상기 위치 센서(PS1, PS2)를 정상으로 판정하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 고장 진단 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 프로세서는,
    서브 기어(SG1, SG2)의 정상 듀티(Duty) 범위 또는 서브 기어의 회전 각도를 나타내는 세로축의 어느 한 값에서 가상의 수평선을 긋고, 상기 가상의 수평선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)을 기준으로 가상의 수직선을 그었을 때,
    상기 가상의 수직선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)에 대응하는 시스템 각도의 값(x′)과 상기 가상의 수직선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)에 대응하는 시스템 각도의 값(x″)이 지정된 오차 범위 내에서 동일한 값(x′=x″)이 하나가 존재하며, 아울러 상기 가상의 수평선과 PS2 신호가 만나는 모든 교점(y″)의 개수가 모두 정상적으로 검출될 경우 상기 위치 센서(PS1, PS2)를 정상으로 판정하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 고장 진단 장치.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 프로세서는,
    해당 교점에 대응하는 시스템 각도의 값이 반드시 한 번 지정된 오차 범위 내에서 동일한 값(x′=x″)이 검출되지 않은 경우 상기 위치 센서(PS1, PS2) 중 적어도 하나는 정상이 아닌 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 고장 진단 장치.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 프로세서는,
    아래의 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여, 반복되는 동일한 시스템 각도(x′, x″)에 대응하는 각 위치 센서(PS1, PS2)의 출력 신호 값(y′, y″)을 산출하여,
    상기 반복되는 동일한 시스템 각도(x′, x″) 값에 대응하여 상기 각 위치 센서(PS1, PS2)의 출력 신호 값(y′, y″)이 지정된 오차 범위를 벗어난 경우, 해당 위치 센서의 고장을 판정하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 고장 진단 장치.
    (수학식 1)

    a는 시스템 각도 내에서 동일한 출력 신호 값(y′)이 검출될 수 있는 반복 횟수로서, 시스템 각도 대비 제1 위치 센서(PS1)의 기어비로 산출되는 값,
    b는 제1 위치 센서(PS1)의 출력 값이 동일하게 반복되는 시스템 각도 간격(차이)으로서, “시스템 각도/a”에 의해 산출되는 값,
    i는 0부터 a보다 작은 상수 값,
    (수학식 2)

    c는 시스템 각도 내에서 동일한 출력 신호 값(y′)이 검출될 수 있는 반복 횟수로서, 시스템 각도 대비 제1 위치 센서(PS1)의 기어비로 산출되는 값,
    d는 제1 위치 센서(PS1)의 출력 값이 동일하게 반복되는 시스템 각도 간격(차이)으로서, “시스템 각도/c”에 의해 산출되는 값,
    j는 0부터 c보다 작은 상수 값.
  7. 스티어링 축에 장착된 메인 기어(MG)와, 상기 메인 기어(MG)와 다른 특정 기어비를 가지면서 상기 메인 기어(MG)에 각각 치합되는 제1 서브 기어(SG1) 및 제2 서브 기어(SG2)와, 상기 제1 서브 기어(SG1) 및 제2 서브 기어(SG2)에 각기 부착된 위치 센서(PS1, PS2)를 포함하여 구성되는 조향각 센서의 고장 진단 방법에 있어서,
    프로세서가 상기 조향각 센서의 각 위치 센서(PS1, PS2)로부터 해당 서브 기어가 회전함에 따라 출력되는 신호를 수신하고,
    상기 프로세서가 상기 두 개의 위치 센서(PS1, PS2) 중 반복되는 동일한 시스템 각도(x′, x″) 값에 대응하여 지정되지 않은 다른 출력 신호 값(y′, y″)을 출력하는 위치 센서를 검출하여 고장으로 판정하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 고장 진단 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 각 위치 센서(PS1, PS2)로부터 출력되는 출력 신호를 수신한 후,
    상기 프로세서는,
    반복되는 동일한 시스템 각도(x′, x″) 값에 대응하여 상기 각 위치 센서(PS1, PS2)의 출력 신호 값(y′, y″)을, 테이블이나 맵 형태로 미리 저장된 값과 비교하여, 오차 범위를 벗어난 출력 신호 값이 출력되는 경우, 해당 위치 센서를 고장으로 판정하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 고장 진단 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 위치 센서의 고장을 판정하기 위하여,
    상기 프로세서는,
    서브 기어(SG1, SG2)의 정상 듀티(Duty) 범위 또는 서브 기어의 회전 각도를 나타내는 세로축의 어느 한 값에서 가상의 수평선을 긋고, 상기 가상의 수평선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)을 기준으로 가상의 수직선을 그었을 때,
    상기 가상의 수직선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)에 대응하는 시스템 각도의 값(x″)과 상기 가상의 수직선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)에 대응하는 시스템 각도의 값(x′)이 지정된 오차 범위 내에서 동일한 값(x′=x″)이 하나가 존재하며, 아울러 상기 가상의 수평선과 PS1 신호가 만나는 모든 교점(y′)의 개수가 모두 정상적으로 검출될 경우, 상기 위치 센서(PS1, PS2)를 정상으로 판정하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 고장 진단 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 위치 센서의 고장을 판정하기 위하여,
    상기 프로세서는,
    서브 기어(SG1, SG2)의 정상 듀티(Duty) 범위 또는 서브 기어의 회전 각도를 나타내는 세로축의 어느 한 값에서 가상의 수평선을 긋고, 상기 가상의 수평선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)을 기준으로 가상의 수직선을 그었을 때,
    상기 가상의 수직선과 PS1 신호가 만나는 교점(y′)에 대응하는 시스템 각도의 값(x′)과 상기 가상의 수직선과 PS2 신호가 만나는 교점(y″)에 대응하는 시스템 각도의 값(x″)이 지정된 오차 범위 내에서 동일한 값(x′=x″)이 하나가 존재하며, 아울러 상기 가상의 수평선과 PS2 신호가 만나는 모든 교점(y″)의 개수가 모두 정상적으로 검출될 경우, 상기 위치 센서(PS1, PS2)를 정상으로 판정하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 고장 진단 방법.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    해당 교점에 대응하는 시스템 각도의 값이 반드시 한 번 지정된 오차 범위 내에서 동일한 값(x′=x″)이 검출되지 않은 경우,
    상기 프로세서는, 상기 위치 센서(PS1, PS2) 중 적어도 하나는 정상이 아닌 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 고장 진단 방법.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 위치 센서의 고장을 판정하기 위하여,
    상기 프로세서는,
    아래의 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여, 반복되는 동일한 시스템 각도(x′, x″)에 대응하는 각 위치 센서(PS1, PS2)의 출력 신호 값(y′, y″)을 산출하여,
    상기 반복되는 동일한 시스템 각도(x′, x″) 값에 대응하여 상기 각 위치 센서(PS1, PS2)의 출력 신호 값(y′, y″)이 지정된 오차 범위를 벗어난 경우, 해당 위치 센서의 고장을 판정하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 고장 진단 방법.
    (수학식 1)

    a는 시스템 각도 내에서 동일한 출력 신호 값(y′)이 검출될 수 있는 반복 횟수로서, 시스템 각도 대비 제1 위치 센서(PS1)의 기어비로 산출되는 값,
    b는 제1 위치 센서(PS1)의 출력 값이 동일하게 반복되는 시스템 각도 간격(차이)으로서, “시스템 각도/a”에 의해 산출되는 값,
    i는 0부터 a보다 작은 상수 값,
    (수학식 2)

    c는 시스템 각도 내에서 동일한 출력 신호 값(y′)이 검출될 수 있는 반복 횟수로서, 시스템 각도 대비 제1 위치 센서(PS1)의 기어비로 산출되는 값,
    d는 제1 위치 센서(PS1)의 출력 값이 동일하게 반복되는 시스템 각도 간격(차이)으로서, “시스템 각도/c”에 의해 산출되는 값,
    j는 0부터 c보다 작은 상수 값.
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