KR20050092945A

KR20050092945A - 역기전력 측정에 의한 전동 파워 스티어링 시스템

Info

Publication number: KR20050092945A
Application number: KR1020040018134A
Authority: KR
Inventors: 임철훈
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2005-09-23

Abstract

본 발명은 역기전력 측정에 의한 전동 파워 스티어링 시스템에 관한 것으로, 전동 파워 스티어링 시스템에서 구동모터에서 발생되는 역기전력을 측정하여 기 저장되어 있는 기준값과 비교하여 토크 센서의 이상유무나 시스템의 이상유무를 판단하여 안전조치를 취하도록 하여 페일 세이프 로직을 가지도록 한 역기전력 측정에 의한 전동 파워 스티어링 시스템에 관한 것이다.

Description

역기전력 측정에 의한 전동 파워 스티어링 시스템{Electronic control power steering system with measurement of counter electromotive force}

본 발명은 역기전력 측정에 의한 전동 파워 스티어링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동 파워 스티어링 시스템에서 구동모터에서 발생되는 역기전력을 측정하여 기 저장되어 있는 기준값과 비교하여 토크 센서의 이상유무나 시스템의 이상유무를 판단하여 안전조치를 취하도록 하여 페일 세이프 로직을 가지도록 한 역기전력 측정에 의한 전동 파워 스티어링 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 전동 파워 스티어링(EPS) 시스템은, 전륜의 조향시 저속 주행시에는 가볍고 자연스럽게 하여 큰 각도로 조향되도록 하고, 고속 주행시에는 무겁고 자연스럽게 하여 작은 각도로 조향되도록 하여 운전자의 피로감을 덜어주고 안전운전에 도움을 주도록 하기 위한 장치이다.

도 1은 종래의 전동 파워 스티어링 시스템을 나타낸 구조도이다. 도 1은 대한민국특허청 공개실용신안공보 공개번호 실1999-0028546(발명의 명칭: 이피에스 차량에서의 조향 휠 회전상태 표시 장치)에 공개된 내용이다.

종래 차량에서의 전동 파워 스티어링 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 구성되는데, 운전자에 의해 스티어링 휠(11)이 회전됨에 따라 스티어링 축에 고정된 토크 센서(12)의 저항값이 변화되어 전자제어장치(13 ; Electric Control Unit)로부터의 공급전류가 변동하여 해당 전자제어장치(13)에 인가됨과 동시에 차속 센서(14)로부터의 주행속도와, 스로틀밸브 개도 센서(15)로부터의 스로틀밸브 개도가 해당 전자제어장치(13)에 인가되면, 전자제어장치(13)는 인가된 공급전류와 주행속도 및 스로틀밸브 개도에 대응하여 자체의 메모리에 저장된 소정 전류값만큼 구동모터(17)에 전류가 공급되도록 제어한다.

이에 따라, 전원부로부터 구동모터(17)에 전류가 공급되어 해당 구동모터(17)가 소정속도로 구동되어 해당 구동모터(17)에 연결되어 설치된 웜(16)을 회전시키게 되며, 이에 따라 피니언(18)과 래크(19)과 회전되어 차량의 진행방향을 바꾸게 된다. 따라서, 운전자는 스티어링 휠(11)을 작은 힘으로 조작해도 구동모터(17)의 구동으로 차량의 조향 동작을 쉽게 취할 수 있게 된다.

그러나 종래의 전동 파워 스티어링 시스템은 토크센서의 에러나 시스템의 에러가 발생한 경우에 이와 같은 오류를 보완할 페일 세이프 로직(fail safe logic)이 없었는바, 스티어링 휠이 무거워지거나 너부 가벼워 짐으로써 특히 고속운행시 사고나 위험한 상황이 초래 될 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전동 파워 스티어링 시스템에서 구동모터에서 발생되는 역기전력을 측정하여 기 저장되어 있는 기준값과 비교하여 토크 센서의 이상유무나 시스템의 이상유무를 판단하여 안전조치를 취하도록 하여 페일 세이프 로직을 가지도록 한 역기전력 측정에 의한 전동 파워 스티어링 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 스티어링 휠의 토크를 검출하는 토크센서; 차량의 속도를 검출하는 차속센서; 모터의 구동에 따른 출력으로 웜을 회전시키는 구동모터; 스티어링 휠의 토크와 차량의 속도에 따라서, 상기 구동모터로 출력되는 정상상태의 전류값과 상기 구동모터로부터 발생되어지는 정상상태의 역기전력값을 측정하여 저장하고 있는 기억장치; 상기 구동모터로부터 발생되는 현재의 역기전력값을 측정하는 역기전력 측정기; 및 상기 역기전력 측정기로부터 입력되는 역기전력값을 상기 기억장치에 저장된 역기전력값과 비교하여 소정의 범위를 벗어났다고 판단될 경우 상기 구동모터에 출력되는 전류값을 상기 기억장치에 저장된 차량의 속도에 대응하는 값으로 변경하도록 제어하는 전자제어장치로 이루어진 역기전력 측정에 의한 전동 파워 스티어링 시스템을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

페일 세이프 로직(fail safe logic)이란 전동 파워 스티어링 시스템등에서 시스템의 일부에 고장이 발생하여도 다른 안전장치가 작동하여 통상의 브레이크, 스티어링 기능으로 복귀시켜 결정적인 사고나 파괴를 방지하는 이중안전 기능를 말한다. 전자제어장치나 각종 센서 등 전기계통에 고장이 나더라도 보통의 파워 스티어링 차량과 동일한 조향 특성을 얻을 수 있는 기능이 추가된 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 파워 스티어링 시스템 블럭도이다.

도 2를 살펴보면, 엔진의 시동에서 키 스위치(100)를 온(ON)하면 미도시된 배터리로부터, 키 스위치(100)를 거쳐 전자제어장치(ECU : Electric Control Unit)(700)를 포함한 각 부에 소정의 전압이 공급되고, 전자제어장치(700)는 작동을 개시한다.

토크센서(200)는 스티어링 기어 어셈블리에 장착되어 있으며, 스티어링 휠(steering wheel)을 조작했을 때의 토션바의 비틀림 각(조향력에 비례)을 포텐셔미터에 의해 전압 신호로 변환하여 전자제어장치(700)로 출력하는 센서이다.

차속센서(300)는 주행하는 차량의 속도를 측정하여 전자제어장치(700)로 출력하는 센서이다. 구체적으로 차속센서(300)에는 아주 낮은 차량의 속도로부터 응답성이나 높은 정밀도가 요구되는 전지 픽업이나 자기저항 소자 타입이 채용될 수 있다.

기억장치(400)는 스티어링 휠의 토크와 차량의 속도에 따라서, 구동모터(500)로 출력되는 정상상태의 전류값과 구동모터(500)로부터 발생되어지는 정상상태의 역기전력값을 측정하여 저장하고 있다.

구동모터(500)는 출력되는 전류값에 따라 모터를 구동시키고 모터의 구동에 따른 출력으로 웜을 회전시키게 된다.

역기전력 측정기(600)는 구동모터(500)로부터 발생되는 역기전력값을 실시간으로 측정하여 전자제어장치(700)로 출력하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 대한 구제적인 작용 효과를 살펴보기로 한다.

전자제어장치(700)는 운전자의 조향의도를 스티어링 휠에 직결된 토크 센서(200)에서 출력되는 토크신호를 통하여 감지하고, 주행하고 있는 차량의 속도를 차속센서(300)에서 출력되는 차속신호를 통하여 감지하게 된다.

이와 같이, 전자제어장치(700)는 토크신호를 받아서, 차속센서로부터 입력되는 현재 차량의 차속등을 고려하여 기 저장된 기억장치(400)에 저장된 전류값을 구동모터(500)에 제공하도록 제어하게 된다.

전자제어장치(700)는 전륜의 조향시 저속 주행시에는 가볍고 자연스럽게 하여 큰 각도로 조향되도록 하기 위하여 구동모터(500)에 높은 전류값을 출력하고, 고속 주행시에는 무겁고 자연스럽게 하여 작은 각도로 조향되도록 하기 위하여 구동모터(500)에 적은 전류값을 출력하게 된다.

구동모터(500)의 소정 부위에는 구동모터(500)에 의하여 발생하는 역기전력값을 실시간으로 측정하는 역기전력 측정기(600)가 구비되어 있는데, 역 기전력 측정기(600)는 실시간으로 측정된 역 기전력값을 전자제어장치(700)에 전달하게 된다.

역기전력 측정기(600)로부터 구동모터(500)의 역기전력값을 출력받은 전자제어장치(700)는 이를 기 저장되어 있는 기억장치(400)에서의 기준 역기전력값과 비교하게 된다. 여기에서, 기억장치(400)에 기 저장되어 있는 기준 역기전력값이란 스티어링 휠의 토크와 주행하는 차량의 속도에 따라서 구동모터(500)로부터 발생되어지는 정상상태의 역기전력값을 말한다.

전자제어장치(700)에서는 역기전력값을 비교하여 미리 정한 오차 범위 내라고 판단되면 상기와 같이 전동 파워 스티어링 시스템을 작동시키게 된다. 그러나 전자제어장치(700)에서 역기전력값을 비교하여 미리 정한 오차 범위 밖이라고 판단되면 페일 세이프 로직을 활용하여 구동모터(500)에 공급되는 전류값을 기억장치(400)에 저장된 차량의 속도에 대응하는 전류값으로 변경하도록 제어하게 된다.

예를 들어, 차량이 고속 운행시에 전자제어장치(700)에서 구동모터(500)로 적은 전류값을 출력하게 되는데, 역기전력 측정기(600)에서 높은 역기전력값이 전자제어장치(700)로 입력되는 경우에 대하여 살펴보기로 한다.

전자제어장치(700)는 역기전력 측정기(600)로부터 입력되는 역기전력값이 기억장치(400)에 기 저장되어 있는 역기전력값과 비교하게 되는데, 미리 정한 오차 범위 밖이라고 판단되면 전자제어장치(700)는 페일 세이프 로직을 활용하여 구동모터(500)에 공급되는 전류값을 구동모터(500)에 공급되는 전류값을 기억장치(400)에 저장된 차량의 속도에 대응하는 전류값으로 낮추어서 조절하게 된다. 이와 반대로, 차량이 저속 운행시에도 적용 가능할 것이다.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같은 본 발명은 역기전력 측정에 의한 전동 파워 스티어링 시스템으로서 다음과 같은 효과가 있다.

전동 파워 스티어링 시스템등에서 역기전력 측정기를 통하여 구동모터에서의 역기전력을 실시간으로 모니터링하여 토크센서의 에러나 시스템의 에러 등을 판단하여 이에 대한 안전 대책을 활용할 수 있다. 이에 따라, 시스템 이상시에도 페일 세이프 로직을 이용하여 통상의 브레이크, 스티어링 기능으로 복귀시키도록 함으로써 결정적인 사고나 파괴를 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 전동 파워 스티어링 시스템을 나타낸 구조도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100: 키 스위치, 200: 토크센서,

300: 차속센서, 400: 기억장치,

500: 구동모터, 600: 역기전력 측정기,

700: 전자제어장치.

Claims

스티어링 휠의 토크를 검출하는 토크센서;

차량의 속도를 검출하는 차속센서;

모터의 구동에 따른 출력으로 웜을 회전시키는 구동모터;

스티어링 휠의 토크와 차량의 속도에 따라서, 상기 구동모터로 출력되는 정상상태의 전류값과 상기 구동모터로부터 발생되어지는 정상상태의 역기전력값을 측정하여 저장하고 있는 기억장치;

상기 구동모터로부터 발생되는 현재의 역기전력값을 측정하는 역기전력 측정기; 및

상기 역기전력 측정기로부터 입력되는 역기전력값을 상기 기억장치에 저장된 역기전력값과 비교하여 소정의 범위를 벗어났다고 판단될 경우 상기 구동모터에 출력되는 전류값을 상기 기억장치에 저장된 차량의 속도에 대응하는 값으로 변경하도록 제어하는 전자제어장치로 이루어진 역기전력 측정에 의한 전동 파워 스티어링 시스템.