KR20020078859A - The apparatus for detecting the error of a steering sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 조향각센서에 관한 것으로서, 더 상세하게는 조향각센서와 전자제어장치의 인터페이스 부분을 보완하여 신호라인의 단선 및 단락을 모니터링하여 에러를 검출하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steering angle sensor, and more particularly to an apparatus for detecting an error by monitoring the disconnection and short circuit of the signal line by supplementing the interface portion of the steering angle sensor and the electronic control device.
최근, 차량의 안정성에 관한 연구가 활발히 진행되면서 차량의 비선형영역에서의 제어장치를 넘어서 타이어와 노면 간의 마찰력의 한계에서의 제어장치들이 속속 개발되고 있다.Recently, as the research on the stability of the vehicle is actively progressed, the control devices at the limit of the frictional force between the tire and the road surface have been developed one after another beyond the control device in the nonlinear region of the vehicle.
제동브레이크시스템(Antilock Brake System; ABS), 마찰제어시스템(Traction Control System; TCS) 등이 차량의 종방향으로의 한계를 극복한 제어장치라면 차량의 횡방향으로의 한계를 극복한 제어장치가 차량동적제어(Vehicle Dynamic Control; 이하, VDC라 칭함)시스템이라고 할 수 있다.If an antilock brake system (ABS) or a friction control system (TCS) is a control device that overcomes the limitation in the longitudinal direction of the vehicle, the control device that overcomes the limitation in the lateral direction of the vehicle is the vehicle. It may be referred to as a vehicle dynamic control (hereinafter, referred to as VDC) system.
단적인 예로써, ABS가 브레이크를 직접 밟아야 효과를 발휘하고 또 제동하는 과정에서만 효과를 발휘하는 장치라면, VDC는 운전자가 브레이크를 밟지 않아도 스스로 최적의 차량운행조건을 찾아주는 장치이다.As an example, if the ABS is effective only when the brakes are applied directly and only during the braking process, the VDC is a device that finds the optimum vehicle driving conditions without the driver applying the brakes.
이 VDC 시스템은 운전자의 제동과 독립적으로 바퀴를 제어하며 VDC 개념의 시작은 70년대 Van Zanten 등이 선회중 제동할 경우, 제동 미끄럼 배분에 의해서 운전자가 원하는 차량운동과 실제 차량운동과의 차이를 줄임으로써 비롯되었다.The VDC system controls the wheels independently of the driver's braking, and the VDC concept begins when the Van Zanten et al. Brake in the 70's, turning the brake sliding to reduce the difference between the vehicle movement and the actual vehicle movement desired by the driver. As it came from.
그 후, 상기 VDC 시스템은 토요타의 경우에 차량 안정 제어 시스템(Vehicle Stability Control; VSC), 메르세데스 벤츠의 경우에 전자식 안정화 프로그램(Electronic Stability Program; ESP), BMW의 경우에 동적 안정 제어(Dynamic Stability Control; DSC), GM의 경우에 차량 안정 향상시스템(Vehicle Stability Enhancement System; VSES) 등의 명칭으로 불리워지고 있다.The VDC system then includes a Vehicle Stability Control (VSC) for Toyota, an Electronic Stability Program (ESP) for Mercedes-Benz, and Dynamic Stability Control (BMW). DSC), and GM, in the case of GM, is referred to as a Vehicle Stability Enhancement System (VSES).
본 명세서에서는 상술한 장치를 VDC 시스템으로 칭하고, 만도기계 주식회사에서 제조된 VDC 시스템을 기준으로 설명하도록 한다.In the present specification, the above-described apparatus will be referred to as a VDC system, and will be described based on a VDC system manufactured by Mando Machinery Co., Ltd.
이러한 VDC 시스템은 유압장치와, 전자제어장치와, 4개의 차륜속도센서와, 조향각센서와, 선회각센서와, 횡가속도센서와, 압력센서로 이루어져 있는데, 특히 상기 유압장치와 상기 전자제어장치는 일체형으로 되어 있어 부가적인 파워서플라이, 장착물 브라켓, 유압회로가 필요하지 않으며, 마스터실린더와 부스터를 수정할 필요가 없는 장점이 있다.The VDC system consists of a hydraulic device, an electronic control device, four wheel speed sensors, a steering angle sensor, a turning angle sensor, a lateral acceleration sensor, and a pressure sensor. In particular, the hydraulic device and the electronic control device Its integrated design eliminates the need for additional power supplies, mounting brackets and hydraulic circuits, and eliminates the need to modify the master cylinder and booster.
이러한 VDC 시스템에는 이를 제어하기 위한 전자제어장치가 구비되어 있는데, 본 명세서에서는 이를 전자제어장치라고 약칭하도록 하고, 상기 조향각센서는 상기 전자제어장치와 연결되어 있는데, 이를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Such a VDC system is provided with an electronic control device for controlling this, and in the present specification, it is abbreviated as an electronic control device, and the steering angle sensor is connected to the electronic control device. Same as
도 1은 종래의 조향각센서와 전자제어장치의 연결상태를 나타낸 회로도로서, 운전자 조향 핸들의 다기능 스위치 뭉치안에 장착되어, 광센서방식 즉, 얇은 디스크 판 양쪽에 발광부와 수광부를 설치하여 디스크에 설치된 홈을 통하여 빛의 통과를 감지하여 차량의 조향각을 출력하는 조향각센서(10)가 구비되어 있다.1 is a circuit diagram showing a connection state of a conventional steering angle sensor and an electronic control device, which is mounted in a multi-function switch bundle of a driver steering wheel, and is installed on a disk by installing a light emitting part and a light receiving part on both sides of an optical sensor, that is, a thin disk plate. A steering angle sensor 10 for detecting the passage of light through the groove and outputting the steering angle of the vehicle is provided.
상기 조향각센서(10)는 VDC 시스템의 전자장치를 구동하고, 제어하는 전자제어장치(20)에 연결되어 구성되는데, 이 전자제어장치(20)는 상기 조향각센서(10)로부터 전달된 신호를 수신하고, 연산해서 조향각을 검출하는 기능을 수행한다.The steering angle sensor 10 is configured to be connected to an electronic control device 20 for driving and controlling an electronic device of a VDC system, and the electronic control device 20 receives a signal transmitted from the steering angle sensor 10. And detects the steering angle by calculating.
그러나, 상술한 종래의 조향각센서와 전자제어장치의 인터페이스는 다음과 같은 단점이 있다.However, the above-described interface of the steering angle sensor and the electronic control apparatus has the following disadvantages.
차량의 조향이 이루어질 때, 포토 트랜지스터가 동작하여 턴온 및 턴오프를 수행하는데, 이때의 전자제어장치 내부의 풀업저항에 의해 전자제어장치로 입력된다. 하지만, 그 신호의 진폭이 0∼5 V의 고정된 신호만 출력되기 때문에 접지(GND)와, 배터리의 단락 및 단선과, 그 신호의 구별이 어렵기 때문에 에러상태를 감지할 수가 없는 문제점이 있다.When the vehicle is steered, the photo transistor is operated to perform turn-on and turn-off, which is input to the electronic controller by the pull-up resistor inside the electronic controller. However, since only a fixed signal with an amplitude of 0 to 5 V is outputted, there is a problem in that an error state cannot be detected because it is difficult to distinguish the ground (GND), short circuit and disconnection of the battery, and the signal. .
더욱이, VDC 시스템과 조향각센서는 차량과 승객의 안전에 직접적으로 영향을 미치는 소자이기 때문에, 고장 발생시 이를 신속히 감지하여 처치하거나, 운전자에게 알려주는 것이 무엇보다 중요하다.Moreover, since VDC systems and steering angle sensors directly affect the safety of vehicles and passengers, it is important to quickly detect and deal with failures or inform drivers.
따라서, 상술한 종래의 문제점을 개선하는 것은 매우 시급한 문제가 아닐 수 없다.Therefore, it is very urgent to improve the above-mentioned conventional problem.
본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 종래의 방법을 보완하여 조향각 센서안에 3개의 저항을 삽입하고, 전자제어장치 내부의 인터페이스회로를 보완하여 신호라인의 단선 및 단락을 모니터링할 수 있도록 한 조향각센서의 에러검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, to complement the conventional method to insert three resistors in the steering angle sensor, and to complement the interface circuit inside the electronic control device to monitor the disconnection and short circuit of the signal line It is an object of the present invention to provide an error detection device for a steering angle sensor.
도 1은 종래의 조향각센서의 에러검출장치의 구성을 나타낸 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of an error detection apparatus of a conventional steering angle sensor.
도 2는 본 발명에 따라 조향각센서의 에러검출장치의 구성을 나타낸 블록도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of an error detection device of the steering angle sensor in accordance with the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
Q1 - 제 1 트랜지스터Q2 - 비교기Q1-First transistor Q2-Comparator
C1 - 제 1 콘덴서C2 - 제 2 콘덴서C1-first capacitor C2-second capacitor
R3, R4, R5 - 제 3 내지 제 5 저항R3, R4, R5-third to fifth resistors
R6, R7, R8 - 제 6 내지 제 8 저항R6, R7, R8-sixth to eighth resistors
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 발광부와 수광부로 이루어져 차량의 조향각도에 따라 온/오프되는 포토트랜지스터와, 이 포토트랜지스터의 컬렉터와 일단이 연결된 제 6 저항과, 이 제 6 저항의 타단과 일단이 공통적으로 접속된 제 7 및 제 8 저항을 포함하고, 상기 제 7 저항의 타단이 VCC와 연결되며, 상기 제 8 저항의 타단이 접지와 연결되어 구성된 조향각센서와; 상기 조향각센서와 일단이 연결되고, 타단이 접지된 제 1 콘덴서와, 상기 제 1 콘덴서와 일단이 연결되고, 그 타단이 접지된 제 9 저항과, 상기 제 9 저항과 일단이 연결된 제 10 저항과, 상기 제 10 저항과 일단이 연결되고, 그 타단이 접지된 제 2 콘덴서와, 상기 제 2 콘덴서와 플러스단자(+)가 연결되고, 제 3 저항 및 제 4 저항의 일단이 마이너스단자(-)와 공통적으로 접속되어 차동레벨신호를 출력하는 비교기와, 상기 플러스단자에 연결되어 아나로그신호를 디지털신호로 변환출력하는 A/D 컨버터로 이루어진 VDC 전자제어장치를 포함하는 조향각센서의 에러검출장치를 제공하는 것이다.A feature of the present invention for achieving the above object is a phototransistor consisting of a light emitting portion and a light receiving portion, which is turned on / off according to the steering angle of the vehicle, a sixth resistor having one end connected to the collector of the phototransistor, and the sixth resistor A steering angle sensor comprising seventh and eighth resistors having the other end and one end thereof connected in common, the other end of the seventh resistor being connected to VCC, and the other end of the eighth resistor being connected to ground; A first capacitor having one end connected to the steering angle sensor and grounded at the other end, a ninth resistor connected at one end to the first capacitor and grounded at the other end, and a tenth resistor connected at one end to the ninth resistor; A second capacitor having one end connected to the tenth resistor and the other end of which is grounded, a second terminal connected to the plus terminal (+), and one end of the third resistor and the fourth resistor connected to a negative terminal (−); And a VDC electronic controller comprising a comparator connected in common to the differential level signal and an A / D converter connected to the plus terminal for converting and outputting an analog signal into a digital signal. To provide.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 하되, 본 명세서의 범위를 벗어나는 내용에 대해서는 개략적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the contents which are outside the scope of the present specification will be described schematically.
도 2는 본 발명에 따라 조향각 센서의 에러검출장치의 연결상태 및 구성을 나타낸 회로도로서, 운전자 조향 핸들의 다기능 스위치 뭉치 안에 장착되어, 빛을 이용해서 차량의 조향각을 측정하여 출력하는 조향각센서(10a)와, 상기 조향각센서(10a)로부터 수신된 신호를 연산해서 조향각을 검출하는 전자제어장치(20a)를 포함하여 구성된다.Figure 2 is a circuit diagram showing the connection state and configuration of the error detection device of the steering angle sensor according to the present invention, mounted in the multi-function switch bundle of the driver steering wheel, the steering angle sensor (10a) for measuring and outputting the steering angle of the vehicle using light And an electronic control device 20a which calculates a signal received from the steering angle sensor 10a and detects the steering angle.
특히, 상기 조향각센서(10a)는 얇은 디스크판 양쪽에 발광부와 수광부를 설치하여 디스크에 설치된 홈을 통해 빛의 통과를 감지하고, 이를 통해서 차량의 조향각을 출력하도록 구성되어 있다.In particular, the steering angle sensor 10a is configured to detect the passage of light through the groove installed in the disk by installing the light emitting part and the light receiving part on both sides of the thin disk plate, and is configured to output the steering angle of the vehicle.
즉, 빛의 통과를 감지하는 포토트랜지스터(Q1)가 구비되고, 이 포토트랜지스터(Q1)의 이미터는 접지되며, 그 컬렉터는 제 6 저항(R6)의 일단에 연결되며, 이 제 6 저항(R6)의 타단과 제 7 저항(R7) 및 제 8 저항(R8)의 일단이 공통적으로 접속되어 있다. 이때, 상기 제 7 저항(R7)의 타단은 VCC와 연결되고, 상기 제 8 저항(R8)의 타단은 접지와 연결되어 구성된다.That is, a phototransistor Q1 for detecting the passage of light is provided, the emitter of the phototransistor Q1 is grounded, and the collector is connected to one end of the sixth resistor R6, and the sixth resistor R6 is provided. The other end of the C1) and one end of the seventh resistor R7 and the eighth resistor R8 are commonly connected. In this case, the other end of the seventh resistor R7 is connected to VCC and the other end of the eighth resistor R8 is connected to ground.
그리고, 상기 전자제어장치(20a)의 세부회로는 다음과 같다.The detailed circuit of the electronic control apparatus 20a is as follows.
상기 조향각센서(10a)와 일단이 연결되고, 그 타단이 접지와 연결된 제 1 콘덴서(C1)와, 이 제 1 콘덴서(C1)와 일단이 연결되고, 그 타단이 접지와 연결된 제 9 저항(R9)과, 이 제 9 저항(R9)과 일단이 연결된 제 10 저항(R10)과, 이 제 10 저항(R10)과 일단이 연결되고, 그 타단이 접지와 연결된 제 2 콘덴서(C2)가 구비되어 있다.A first capacitor C1 having one end connected to the steering angle sensor 10a, the other end of which is connected to ground, and a ninth resistor R9 having one end connected to the first capacitor C1 and the other end connected to ground ), A tenth resistor R10 having one end connected to the ninth resistor R9, and a second capacitor C2 having one end connected to the tenth resistor R10 and the other end connected to the ground. have.
또한, 상기 제 2 콘덴서(C2)와 플러스(+)단자가 연결된 저전력 로우오프셋 전압 쿼드러쳐 비교기(Low Power Low Offset Voltage Quad Comparator; 이하, 비교기라 약칭하도록 함, Q2)가 구비되는데, 이 비교기의 마이너스단자(-)는 제 3 저항(R3)의 일단 및 제 4 저항(R4)의 일단과 공통적으로 접속된다. 이때, 상기 제 3 저항(R3)의 타단은 VCC와 연결되고, 상기 제 4 저항(R4)의 타단은 접지된다.In addition, a low power low offset voltage quadrature comparator (hereinafter, referred to as a comparator) connected to the second capacitor C2 and a positive terminal is provided. The negative terminal (−) is commonly connected to one end of the third resistor R3 and one end of the fourth resistor R4. In this case, the other end of the third resistor R3 is connected to VCC and the other end of the fourth resistor R4 is grounded.
그리고, 상기 비교기(Q2)의 출력단자는 제 5 저항(R5)을 통해 VCC와 연결되어 구성된다.The output terminal of the comparator Q2 is connected to the VCC through a fifth resistor R5.
한편, 상기 비교기(Q2)의 플러스단자는 아나로그신호를 디지털신호로 변환해서 출력하는 A/D 컨버터(Q3)의 제 1 단자에 접속되고, A/D 컨버터(Q3)의 제 2 단자는 접지에 연결되며, A/D 컨버터(Q3)의 제 3 단자는 외부에 위치한 BAV99(Fairchild 社, 고전도(高傳導) 울트라 패스트 다이오드)에 연결된다.On the other hand, the plus terminal of the comparator Q2 is connected to the first terminal of the A / D converter Q3 which converts the analog signal into a digital signal and outputs it, and the second terminal of the A / D converter Q3 is grounded. The third terminal of the A / D converter Q3 is connected to an externally located BAV99 (Fairchild, a high conductivity ultra fast diode).
이러한 구성을 가진 조향각센서(10a)와 전자제어장치(20a)의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.The operational effects of the steering angle sensor 10a and the electronic control device 20a having such a configuration are as follows.
먼저, 조향각센서가 정상적으로 동작할 경우에는, 조향각센서에서 입력되는 신호의 레벨이 1.8V에서 3.5V 사이로 입력되고, 그 신호를 2.5V의 기준전압을 사용해서 0∼5V의 TTL 레벨의 디지털신호를 상기 비교기의 출력단자를 통해서 얻는다.First, when the steering angle sensor operates normally, the level of the signal input from the steering angle sensor is input between 1.8 V and 3.5 V, and the signal is input to a TTL level digital signal of 0 to 5 V using a 2.5 V reference voltage. Obtained through the output terminal of the comparator.
따라서, 상기 비교기의 플러스단자를 A/D 컨버터(Analog to Digital Converter)로 모니터하여 그 신호의 정상유무를 지속적으로 모니터할 수 있다.Therefore, the positive terminal of the comparator can be monitored by an analog-to-digital converter to continuously monitor the normality of the signal.
반면에, 접지선과의 단락이나 신호선의 단선이 발생할 경우에는 아나로그입력전압이 0V로 모니터링되기 때문에 접지선과의 단락이나 신호선의 단선을 식별할 수 있고, 12V 배터리와의 단락이 발생할 경우에는 아나로그 입력전압이 5V로 모니터되기 때문에 12V 배터리와의 단락이 발생되었음을 식별할 수가 있다.On the other hand, when the short circuit with the ground line or the disconnection of the signal line occurs, the analog input voltage is monitored at 0 V. Therefore, the short circuit with the ground line or the disconnection of the signal line can be identified, and when the short circuit with the 12 V battery occurs, Since the input voltage is monitored at 5V, a short circuit with the 12V battery can be identified.
상술한 바와 같이 개시된 본 실시예의 바람직한 양태에 따르면, 정상동작시에는 조향각센서로부터 입력되는 신호레벨을 실시간으로 모니터링할 수가 있을 뿐만 아니라, 단선이나 단락으로 인한 에러발생시에도 단선인지 단락인지가 구분되어 모니터링되기 때문에 신속하고, 안전한 점검이 가능한 장점이 있다.According to the preferred embodiment of the present embodiment disclosed as described above, not only the signal level input from the steering angle sensor can be monitored in real time during normal operation, but also whether the disconnection or the short circuit is detected even when an error occurs due to disconnection or short circuit. Because of this, there is an advantage that can be checked quickly, safely.
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