KR20110135745A - 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입력 전압을 소정 레벨의 전압으로 변환하여 일부는 구동 시 사용하고, 나머지는 출력하는 조향각 센서부, 조향각 센서부에서 출력된 소정 레벨의 전압을 인가받아 출력 전압을 생성하여 출력하는 토크 센서부 및 조향각 센서부 및 토크 센서부 사이의 선로 상에 접속되어 역전압으로부터 조향각 센서부를 보호하는 보호부를 포함하는 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치로 조향각 센서부에서 입력 전압을 소정 레벨의 전압으로 변환하여 일부는 구동 시 사용하고, 나머지는 토크 센서부로 전달하여 하나의 전압원으로 조향각 센서부 및 토크 센서부를 모두 구동할 수 있는 장점이 있다.

Description

토크 앵글 센서의 전원 공급 장치{Power supply apparatus of torque angle sensor}
본 발명은 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조향각 센서와 토크 센서가 결합된 토크 앵글 센서에 전원을 공급하기 위한 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로 토크 앵글 센서(Torque Angle Sensor)란 운전자의 조향 토크만을 감지하던 토크 센서에 운전자의 조향각(회전 방향 및 각도)을 감지하는 조향각 센서를 결합함으로써 토크 및 조향각을 동시에 감지하도록 한 토크 및 조향각 일체형 센서를 말한다.
이러한 토크 앵글 센서는 운전자가 핸들에 가하는 힘인 토크 및 조향각을 감지하여 차량에 필요한 보조 동력의 크기와 방향을 판단함으로써 수시로 변하는 주행 환경에 맞춰 최적의 핸들 조작력을 제공한다.
한편, 상기 토크 앵글 센서는 전원을 공급받아 구동되는데, 토크 앵글 센서 중에서 토크 센서는 토크 센서 외에 있는 제1 전압원으로부터 구동에 필요한 전압을 직접 인가받아 구동 시 사용하였고, 조향각 센서는 배터리(Battery)와 같은 제2 전압원에서 일정 전압을 인가받은 후 소정의 전압 레벨로 변환하여 구동 시 사용하였다.
그러나, 상술한 종래의 방식은 두 개의 전압원이 필요하기 때문에 토크 센서 및 조향각 센서로 전원을 공급하기 위한 전원 공급 회로가 복잡해지고, 이로 인해 제조 비용이 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명의 사상은 조향각 센서부에서 입력 전압을 소정 레벨의 전압으로 변환하여 일부는 구동 시 사용하고, 나머지는 토크 센서부로 전달하여 하나의 전압원으로 조향각 센서부 및 토크 센서부를 모두 구동할 수 있는 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 사상은 조향각 센서부와 토크 센서부 사이의 전압 통로 상에 보호부를 설치하여 조향각 센서부를 보호할 수 있는 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치를 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 의한 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치는 입력 전압을 소정 레벨의 전압으로 변환하여 일부는 구동 시 사용하고, 나머지는 출력하는 조향각 센서부, 상기 조향각 센서부에서 출력된 소정 레벨의 전압을 인가받아 출력 전압을 생성하여 출력하는 토크 센서부 및 상기 조향각 센서부 및 상기 토크 센서부 사이의 선로 상에 접속되어 역전압으로부터 상기 조향각 센서부를 보호하는 보호부를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 전압 공급 장치에 따르면, 조향각 센서부에서 입력 전압을 소정 레벨의 전압으로 변환하여 일부는 구동 시 사용하고, 나머지는 토크 센서부로 전달함으로써 하나의 전압원으로 조향각 센서부 및 토크 센서부를 모두 구동할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 이로 인해 토크 앵글 센서의 전원 공급 회로의 구성이 보다 단순해지기 때문에 제조 비용을 절감할 수 있게 된다.
또한, 조향각 센서부와 토크 센서부 사이의 전압 통로 상에 보호부를 설치하여 조향각 센서부를 보호하기 때문에 조향각 센서부가 손상되는 것을 막을 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치의 블록 구성도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치의 블록 구성도를 나타낸다.
도 1에 도시한 바와 같이, 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치(100)는 조향각 센서부(120), 토크 센서부(140) 및 보호부(160)를 포함하여 구성된다.
조향각 센서부(120)는 운전자의 조향각을 검출하는 센서로서, 레귤레이터부(122), 감지부(124) 및 제어부(126)를 포함한다.
레귤레이터부(122)는 차량용 배터리(Battery)인 전원 공급 장치(5)에서 공급된 입력 전압(V1, 예컨대 12V)을 소정 레벨의 전압(V2, 예컨대 5V)으로 변환하고, 변환된 소정 레벨의 전압(V2) 중 일부는 센서부(124)나 제어부(126)와 같은 구동 수단으로 전달하여 조향각 센서부(120)의 구동 시 사용된다.
그리고, 레귤레이터부(122)는 변환된 소정 레벨의 전압(V2) 중 나머지는 토크 센서부(140)로 출력하여 토크 센서부(140)의 구동 시 사용되도록 제어한다.
감지부(124)는 운전자의 조향각(회전 방향 및 각도)을 감지하는 수단으로서, 집적 회로(Integrated Circuit)로 구성된다.
제어부(126)는 조향각 센서부(120)를 전반적으로 제어하는 마이컴으로서, 레귤레이터부(122)로부터 소정 레벨의 전압(V2)을 인가받아 조향각 센서부(120)를 구동하는데 사용한다.
토크 센서부(140)는 운전자의 조향 토크(torque)를 검출하는 센서로서, 조향각 센서부(120)에서 출력된 소정 레벨의 전압(V2)을 인가받아 출력 전압(V3)을 생성하고, 생성된 출력 전압(V3)을 전자 제어 장치(7)로 출력한다.
이러한 토크 센서부(140)는 운전자의 조향 토크를 감지하는 감지부(142), 토크 센서부(140)를 전반적으로 제어하는 제어부(144) 및 토크 센서부(140)의 프로그램을 실행하기 위해 외부에서 별도로 실행 전압을 인가받는 연결부(146)를 포함하여 구성된다.
이 중에서 연결부(146)는 핀(pin)의 형태로서, 토크 센서부(140)의 감지부(142)의 경우에는 프로그램을 실행하기 위해 별도의 프로그램 장비에서 별도의 실행 전압(예컨대 9 ~ 12V)이 공급받아야 하므로 토크 센서부(140)에서는 별도의 전원을 공급받는 연결 단자인 연결부가 구비되어야 하는 것이다.
한편, 토크 센서부(140)의 프로그램을 실행하기 위해 연결부(146)로 인가된 실행 전압이 역방향으로 인가되어 조향각 센서부(120)의 레귤레이터부(122)를 손상시킬 수 있으므로 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일실시예에서는 보호부(160)를 더 설치하여 보호 동작을 수행하도록 제어한다.
보호부(160)는 조향각 센서부(120) 및 토크 센서부(140) 사이의 전압 통로 상(전류가 흐르는 선로 상)에 접속되어 조향각 센서부(120)가 손상되지 않도록 보호한다.
보다 자세하게 설명하면, 보호부(160)는 다이오드(diode)(162)로 구성되어 레귤레이터부(122) 및 연결부(146) 사이의 전류가 흐르는 선로 상에 접속되고, 연결부(146)로 인가된 실행 전압이 레귤레이터부(122)로 전달되지 않도록 역전류(역전압)을 방지한다.
상술한 구성에 의해 레귤레이터부(122)로 과도한 전압이 인가되지 않기 때문에 레귤레이터부(122)가 손상되는 것을 막아 조향각 센서부(120)를 보호할 수 있게 되는 것이다.
하지만, 보호부(160)가 다이오드인 경우에는 다이오드에 의해 전압 강하가 발생하므로 전압 강하에 의한 오차를 줄이기 위해 전자 제어 장치(7)에서는 토크 센서부(140)로 인가되는 소정 레벨의 전압(V2)을 피드백받고, 토크 센서부(140)에서 출력된 출력 전압(V3)을 인가받아 두 전압을 이용하여 다이오드에 의한 전압 강하를 감안하여 토크 신호를 연산할 수 있도록 제어한다.
여기서, 토크 센서부(140)는 입력 전압에 대한 출력 전압의 특성이 비율 계량(ratiometric : 전기 또는 전자 시스템에서 공급 전압의 비율로 출력 전압을 말하는 것)적이므로 다이오드의 전압 강하로 인해 출력 전압이 낮아져도 입력 전압의 크기에 따라 출력 전압을 예측할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치의 블록 구성도를 나타낸다.
도 2에 도시한 바와 같이, 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치(100)는 조향각 센서부(120), 토크 센서부(140) 및 보호부(160)를 포함하여 구성된다.
이하, 기능이 동일한 구성은 일실시예에서 설명하였으므로 생략하기로 한다.
보호부(160)는 스위칭 소자(164)로 구성되어 레귤레이터부(122) 및 연결부(146) 사이의 전류가 흐르는 선로 상에 접속되고, 게이트(Gate)단으로 입력 전압(V1)이 인가되는 경우에만 턴 온(turn on) 동작한다.
자세하게 설명하면, 스위칭 소자(164)는 전계 효과 트랜지스터(FET)와 같은 트랜지스터(transistor)로 구성되어 소스(Source)단과 드레인(Drain)단이 레귤레이터부(122) 및 연결부(146)에 각각 접속된다.
그리고, 트랜지스터(164)의 게이트(Gate)단은 레귤레이터부(122)의 입력단과 접속되어 입력 전압(V1, 예컨대 12V)이 인가되는 경우에만 스위칭 소자(164)가 턴 온(turn on) 동작하여 조향각 센서부(120)에서 출력된 소정 레벨의 전압(V2, 예컨대 5V)이 토크 센서부(140)로 인가되는 것이다.
이때, 트랜지스터(164)의 소스(Source)단과 게이트(Gate)단 사이의 전압(Vgs)은 예컨대 12V이므로 트랜지스터(164)는 포화(Saturation) 영역에서 동작하여 전압 강하는 무시할 수 있게 된다.
또한, 토크 센서부(140)의 프로그램을 실행하는 경우에는 트랜지스터(164)로입력 전압(V1)이 인가되지 않기 때문에 트랜지스터(164)는 턴 오프(turn off) 동작하고, 이로 인해 실행 전압이 조향각 센서부(120)로 인가될 수 없기 때문에 조향각 센서부(120)를 보호할 수 있게 되는 것이다.
하기에서는 본 발명의 일실시예에 의한 토크 앵글 센서에 전원을 공급하는 과정에 대하여 예를 들어 설명하도록 한다.
우선, 전원 공급 장치(5)에서 생성된 12V의 입력 전압(V1)이 조향각 센서부(120)의 레귤레이터부(122)로 인가되면, 레귤레이터부(122)에서는 12V의 입력 전압(V1)을 5V의 전압(V2)으로 변환하여 일부는 감지부(124)나 제어부(126)로 출력하고, 나머지는 토크 센서부(140)로 출력한다.
그러면, 토크 센서부(140)에서는 조향각 센서부(120)에서 출력된 5V의 전압(V2)을 인가받아 출력 전압(V3)을 생성하여 출력하게 된다.
이때, 조향각 센서부(120)와 토크 센서부(140) 사이의 전압 통로 상에 다이오드(162)나 스위칭 소자(164)와 같은 보호부(160)를 접속하여 조향각 센서부(120)를 보호하게 된다.
보다 구체적으로 서술하면, 보호부(160)가 다이오드(162)일 경우에는 역전류가 조향각 센서부(120)로 흐르는 것을 방지하여 조향각 센서부(120)의 파손을 방지하고, 보호부(160)가 트랜지스터와 같은 스위칭 소자(164)일 경우에는 입력 전압(V1)이 조향각 센서부(120)로 인가될 때만 토크 센서부(140)로 전압이 인가되도록 제어하기 때문에 실행 전압이 레귤레이터부(122)로 인가되지 않아 레귤레이터부(122)가 손상되지 않는다.
그리고, 전자 제어 장치(7)에서는 토크 센서부(140)에서 출력된 출력 전압(V3)을 인가받고, 토크 센서부(140)로 인가된 전압(V2)을 피드백받아 전자 제어 장치(7)로 하여금 전압 강하를 감안하여 토크 신호를 연산할 수 있도록 제어한다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100...토크 앵글 센서
120...조향각 센서부 122...레귤레이터부
124...감지부 126...제어부
140...토크 센서부 142...감지부
144...제어부 146...연결부
160...보호부 162...다이오드
164...스위칭 소자

Claims (5)

  1. 입력 전압을 소정 레벨의 전압으로 변환하여 일부는 구동 시 사용하고, 나머지는 출력하는 조향각 센서부;
    상기 조향각 센서부에서 출력된 소정 레벨의 전압을 인가받아 출력 전압을 생성하여 출력하는 토크 센서부;
    상기 조향각 센서부 및 상기 토크 센서부 사이의 선로 상에 접속되어 역전압으로부터 상기 조향각 센서부를 보호하는 보호부를 포함하는 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조향각 센서부는,
    상기 입력 전압을 상기 소정 레벨의 전압으로 변환하는 레귤레이터부를 포함하는 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 토크 센서부는,
    상기 토크 센서부의 프로그램을 실행하기 위해 실행 전압을 인가받는 연결부를 포함하고,
    상기 보호부는 상기 실행 전압이 상기 조향각 센서부로 인가되지 못하도록 제어하는 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호부는,
    상기 조향각 센서부로 역전류가 흐르는 것을 방지하는 다이오드인 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호부는,
    상기 입력 전압이 인가되면, 턴 온 동작하는 스위칭 소자인 토크 앵글 센서의 전원 공급 장치.

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