KR20130044735A - Method for controlling safety of motor drive power steering - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A safety control method of an electric steering device is provided to determine an abnormal state of a motor phase angle sensor by using a current feedback signal without using a plurality of sensors to confirm the abnormal state of the motor phase angle sensor. CONSTITUTION: A demand torque is inputted(S1). A PWM signal is generated for the control of a motor through the demand torque and a motor phase angle sensed by a phase angle sensor(S4). The generated PWM signal is applied to the motor(S5). A three phases feedback current is sensed through a current sensor(S6). A rotating field direction generated by a stator is calculated through the three feedback current of the motor(S7). The rotating field direction and the motor phase angle are compared, and a safety logic is converted according to a compared result(S8). [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (S1) Input demand torque; (S2) Calculate a demand Q-axis current; (S3) Calculate A, B, and C phase demand currents using phase angles; (S4) Calculate a 3-phase voltage PWM from the A, B, and C phase demand currents; (S5) Apply a PWM signal to a motor; (S6) Sense the A, B, and C phase currents using a current sensor; (S7) Calculate the rotating field direction generated by a stator using the A, B, and C phase demand currents; (S8) Generate a fault signal when {(Motor angle + 90 degrees) - Rotating field direction} is greater than a set value

Description

전동식 조향 장치의 세이프티 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING SAFETY OF MOTOR DRIVE POWER STEERING}Safety control method of electric steering system {METHOD FOR CONTROLLING SAFETY OF MOTOR DRIVE POWER STEERING}

본 발명은 전동식 조향 장치의 세이프티 제어 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 모터 위상각 센서의 이상 여부를 확인하기 위하여 복수의 센서를 사용하지 않고 전류 피드백 신호를 사용하여 모터 위상각 센서의 이상 여부를 판단할 수 있도록 한 전동식 조향 장치의 세이프티 제어 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a safety control method for an electric steering apparatus. More particularly, the present invention relates to a method of controlling a motor phase angle sensor using a current feedback signal without using a plurality of sensors to check whether the motor phase angle sensor is abnormal. The safety control method of the electric steering apparatus which makes it possible to judge.

전동식 조향 장치(MDPS : MOTOR DRIVE POWER STEERING SYSTEM)는 운전자가 스티어링 휠을 돌리면서 발생한 토크를 실제 출력으로 발생시켜 차량의 조향을 가능하게 한다.The motor steering power steering system (MDPS) enables the steering of the vehicle by generating the torque generated by the driver's steering wheel at the actual output.

기존의 MDPS에서는 주로 3상 BLAC 모터를 사용하여 조타력 생성을 구현하였다. 3상 BLAC 모터의 정확한 제어를 위해서는 로터의 현재 시점의 위상각을 정확히 측정하는 것이 필수적이다. In conventional MDPS, steering power generation is mainly implemented using three-phase BLAC motor. For accurate control of three-phase BLAC motors, it is essential to accurately measure the phase angle of the rotor at the present time.

만약 로터의 위상각의 측정이 정확히 이루어지지 않을 경우 매우 강력한 오류 토크를 발생시키게 되어 MDPS 시스템에서는 운전자의 안전에 치명적인 위협을 가할 수 있다. If the phase angle of the rotor is not accurately measured, it generates a very strong error torque, which can pose a serious threat to the driver's safety in the MDPS system.

기존의 기술들은 이러한 모터 위상각 센서의 오류를 탐지하기 위하여 복수의 센서를 사용하는 방법이 일반적으로 사용되었지만, 이는 제작 단가의 상승을 가져오는 단점을 갖고 있다.Conventional techniques have generally used a method of using a plurality of sensors to detect an error of such a motor phase angle sensor, but this has the disadvantage of increasing the manufacturing cost.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-0794936호(2008. 01.09 등록, 발명의 명칭 : 토크센서를 이용한 조향의 오동작을 방지하는 방법 및 그를 이용한 전동식 조향 장치)에 개시되어 있다.
Background art of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Registration No. 10-0794936 (2008. 01.09 registered, the name of the invention: a method for preventing a malfunction of steering using a torque sensor and an electric steering device using the same).

본 발명은 모터 위상각 센서의 이상 여부를 확인하기 위하여 복수의 센서를 사용하지 않고 전류 피드백 신호를 사용하여 모터 위상각 센서의 이상 여부를 판단할 수 있도록 한 전동식 조향 장치의 세이프티 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention provides a safety control method for an electric steering apparatus that can determine whether the motor phase angle sensor is abnormal by using a current feedback signal without using a plurality of sensors to check whether the motor phase angle sensor is abnormal. The purpose is.

본 발명에 의한 전동식 조향 장치의 세이프티 제어 방법은, 지령토크를 입력받는 단계; 상기 지령토크와 위상각 센서로부터 검출된 모터 위상각을 통해 모터 제어를 위한 PWM 신호를 생성하는 단계; 상기 PWM 신호를 상기 모터에 인가하고, 상기 모터의 3상 피드백 전류를 센싱하는 단계; 상기 모터의 3상 피드백 전류를 통해 고정자에 의해 생성된 회전자계 방향을 계산하는 단계; 및 상기 회전자계 방향과 상기 모터 위상각을 비교하고 그 비교결과에 따라 세이프티 로직으로 전환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Safety control method of the electric steering apparatus according to the present invention, the step of receiving a command torque; Generating a PWM signal for motor control through the motor phase angle detected from the command torque and the phase angle sensor; Applying the PWM signal to the motor and sensing a three-phase feedback current of the motor; Calculating a rotor field direction generated by the stator through the three-phase feedback current of the motor; And comparing the rotating magnetic field direction with the motor phase angle and switching to safety logic according to the comparison result.

본 발명에서, 상기 세이프티 로직으로 전환하는 단계는 상기 회전자계 방향과 상기 모터 위상각의 오차가 허용 가능한 설정값 이상인 경우 위상각 센서의 고장 또는 모터 전류제어의 고장으로 판단하고, 폴트 신호를 발생시켜 MDPS의 작동을 중지시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the step of switching to the safety logic is determined that the error of the phase angle sensor or the failure of the motor current control when the error of the rotor magnetic field direction and the motor phase angle is more than the allowable set value, and generates a fault signal It characterized in that it comprises a process of stopping the operation of the MDPS.

상술한 바와 같이, 본 발명은 모터 위상각 센서의 이상 여부를 확인하기 위하여 복수의 센서를 사용하지 않고 전류 피드백 신호를 사용하여 모터 위상각 센서의 이상 여부를 판단할 수 있다.
As described above, the present invention may determine whether the motor phase angle sensor is abnormal by using the current feedback signal without using a plurality of sensors to check whether the motor phase angle sensor is abnormal.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 세이프티 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 세이프티 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining the safety control device of the electric steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a safety control method of the electric steering apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These embodiments are only for illustrating the present invention, and the scope of rights of the present invention is not limited by these embodiments.

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.In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 세이프티 제어 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 세이프티 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a safety control device for an electric steering apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view for explaining a safety control method for an electric steering device according to an embodiment of the present invention.

먼저 본 발명에서는 3상 BLAC 모터(2)의 제어에서 기본적으로 사용되는 전류피드백 신호를 사용하여 모터(2)의 위상각을 예측함으로써 모터 위상각 센서(4)의 이상 여부를 판단하고 동시에 모터제어의 정합성 여부도 측정할 수 있도록 하고자 한다.First, in the present invention, by determining the phase angle of the motor (2) by using the current feedback signal basically used in the control of the three-phase BLAC motor (2) to determine the abnormality of the motor phase angle sensor (4) and at the same time the motor control We also want to be able to measure the consistency of.

도 1과 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 세이프티 제어 장치는 모터 제어기(1), 전류센서(3), 위상각 센서(4)를 포함한다.1 and 2, a safety control device of an electric steering apparatus according to an embodiment of the present invention includes a motor controller 1, a current sensor 3, and a phase angle sensor 4.

모터 제어기(1)는 운전자의 조향에 의한 지령 토크가 입력되면 지령 토크에 따른 PWM 신호를 계산하고, 계산된 PWM 신호를 모터(2)에 인가한다.The motor controller 1 calculates a PWM signal corresponding to the command torque when the command torque input by the driver's steering is input, and applies the calculated PWM signal to the motor 2.

PWM 신호 계산은, 먼저 지령토크가 결정되면 이 토크에 의하여 Q축 지령전류를 계산한다.In the PWM signal calculation, first, when the command torque is determined, the Q-axis command current is calculated based on this torque.

만약 모터(2)의 각속도가 매우 높을 경우에는 약계자 제어가 작동하여 D축 전류도 계산되지만 이러한 모터(2) 고속회전과 같은 특수한 운전상황은 제외하기로 한다.If the angular speed of the motor 2 is very high, the field weakening control is operated to calculate the D-axis current, but special operation situations such as the high speed rotation of the motor 2 will be excluded.

이와 같이 계산된 Q축 지령전류는 모터(2)의 위상각 센서(4)에서 전달된 모터 위상각에 의하여 A,B,C 3상 지령전류로 변환된다.The Q-axis command current calculated in this way is converted into A, B, C three-phase command current by the motor phase angle transmitted from the phase angle sensor 4 of the motor 2.

3상 지령전류는 각 상에 대한 PWM 지령전압 신호로 변환되고 모터(2)에 인가되어 실제 토크를 생성한다.The three phase command current is converted into a PWM command voltage signal for each phase and applied to the motor 2 to generate actual torque.

이때, 모터(2)에 발생된 전류는 전류센서(3)에 의하여 센싱되는데 이 전류센싱 피드백이 다시 모터 제어기(1)로 송부되어 모터전류의 피드백 제어가 이루어지게 된다.At this time, the current generated in the motor 2 is sensed by the current sensor 3, the current sensing feedback is sent back to the motor controller 1 to control the feedback of the motor current.

본 발명에서는 모터(2)의 전류센서(3)에 의해서 센싱된 3상 피드백 전류를 사용하여 모터 고정자(Stator)에 의해 발생된 합성 회전자계 방향을 계산하고, 이를 모터(2)의 위상각 센서(4)로부터 센싱된 모터 위상각과 비교함으로써 모터 위상각 센서(4)의 이상, 또는 모터 제어기(1)의 이상 여부를 확인할 수 있다.In the present invention, using the three-phase feedback current sensed by the current sensor (3) of the motor (2) to calculate the direction of the synthesized rotor field generated by the motor stator, and the phase angle sensor of the motor (2) By comparing with the motor phase angle sensed from (4), it is possible to check whether the motor phase angle sensor 4 is abnormal or the motor controller 1 is abnormal.

만약 두 위상각의 오차가 허용가능한 기 설정값보다 클 경우에는 폴트 신호를 발생시켜서 MDPS의 작동을 중지시킴으로써 세이프티 로직으로 천이가 가능하도록 한다.If the error of the two phase angles is larger than the allowable preset value, a fault signal is generated to disable the MDPS to allow the transition to the safety logic.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 세이프티 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the safety control method of the electric steering apparatus according to an embodiment of the present invention as follows.

도 1과 도 2를 참고하면, 먼저 모터 제어기(1)는 지령토크를 입력받는다(S1).1 and 2, first, the motor controller 1 receives a command torque (S1).

지령토크는 토크 로직부(미도시)로부터 입력받는데, 토크 로직부는 운전자가 조향하면 조향 센서, 조향각 센서 등을 통해 센싱하고, 센싱신호를 통해 지령토크를 생성하여 모터 제어기(1)로 제공한다.The command torque is input from the torque logic unit (not shown). When the driver steers, the torque logic unit senses a steering sensor, a steering angle sensor, and the like, and generates a command torque through the sensing signal and provides the command torque to the motor controller 1.

이어서, 지령토크를 통해 지령 Q축 전류를 계산하고(S2), 위상각 센서(4)로부터 검출된 모터(2) 위상각을 사용하여 A,B,C 상 지령전류를 계산한다(S3)Subsequently, the command Q-axis current is calculated through the command torque (S2), and the A, B, and C phase command currents are calculated using the phase angle of the motor 2 detected from the phase angle sensor 4 (S3).

이어서, A,B,C 상 지령전류로 모터(2) 제어를 위한 3상 지령전압 PWM 신호를 생성한다(S4).Subsequently, a three-phase command voltage PWM signal for controlling the motor 2 is generated using the A, B, and C phase command currents (S4).

생성한 PWM 신호를 모터(2)에 인가하고(S5), 전류센서(3)를 통해 모터(2)의 A,B,C 상 피드백 전류를 센싱한다(S6).The generated PWM signal is applied to the motor 2 (S5), and the A, B, C phase feedback currents of the motor 2 are sensed through the current sensor 3 (S6).

이어서, A,B,C 상 피드백 전류를 통해 고정자(stator)에 의해 생성된 회전자계 방향을 계산한다(S7).Subsequently, the rotor field direction generated by the stator is calculated using the feedback currents of the A, B, and C phases (S7).

이후, 회전자계 방향과 모터 위상각을 비교하고 그 비교결과에 따라 세이프티 로직으로 전환한다(S8).Thereafter, the rotor field direction is compared with the motor phase angle, and the control logic is switched to the safety logic according to the comparison result (S8).

예를 들어, 회전자계 방향과 모터 위상각의 오차가 허용 가능한 설정값 이상인 경우 위상각 센서(4)의 고장 또는 모터 제어기(1)의 고장으로 판단하고, 폴트 신호를 발생시켜 MDPS의 작동을 중지시킨다.For example, if the error between the direction of the magnetic field and the motor phase angle is more than the allowable set value, it is determined that the phase angle sensor 4 is broken or the motor controller 1 is broken, and a fault signal is generated to stop the operation of the MDPS. Let's do it.

여기서, 회전자계 방향과 모터 위상각의 오차 계산은 {(위상각+90도) - 회전자계 방향}으로 계산한다.Here, the error calculation between the rotor direction and the motor phase angle is calculated by {(phase angle + 90 degrees) minus the rotor direction}.

정리하면, 운전자의 조향에 따른 지령토크를 입력받아, 모터(2)에 PWM 신호를 인가하고, 모터(2)의 3상 피드백 전류를 센싱하여 모터 고정자(Stator)에 의해 발생된 합성 회전자계 방향을 계산하고, 이를 모터(2)의 위상각 센서(4)로부터 센싱된 모터 위상각과 비교함으로써 모터 위상각 센서(4)의 이상 또는 모터 제어기(1)의 이상 여부를 판단하여 세이프티 로직으로 전환한다.In summary, the command torque according to the driver's steering is input, the PWM signal is applied to the motor 2, the three-phase feedback current of the motor 2 is sensed, and the direction of the synthesized rotor generated by the motor stator is generated. Calculate and compare it with the motor phase angle sensed by the phase angle sensor 4 of the motor 2 to determine whether the motor phase angle sensor 4 or the motor controller 1 is abnormal and convert to safety logic. .

이와 같이 본 발명은 모터 위상각 센서의 이상 여부를 확인하기 위하여 복수의 센서를 사용하지 않고 전류 피드백 신호를 사용하여 모터 위상각 센서의 이상 여부를 판단함으로써 MDPS(MOTOR DRIVE POWER STEERING SYSTEM)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
As described above, the present invention uses the current feedback signal to determine whether the motor phase angle sensor is abnormal without using a plurality of sensors in order to check whether the motor phase angle sensor is abnormal, thereby improving the safety of MDPS (MOTOR DRIVE POWER STEERING SYSTEM). Can be improved.

상술한 바와 같이 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 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is understandable. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

1 : 모터 제어기 2 : 모터
3 : 전류센서 4 : 위상각 센서
1: motor controller 2: motor
3: current sensor 4: phase angle sensor

Claims (2)

지령토크를 입력받는 단계;
상기 지령토크와 위상각 센서로부터 검출된 모터 위상각을 통해 모터 제어를 위한 PWM 신호를 생성하는 단계;
상기 PWM 신호를 상기 모터에 인가하고, 상기 모터의 3상 피드백 전류를 센싱하는 단계;
상기 모터의 3상 피드백 전류를 통해 고정자에 의해 생성된 회전자계 방향을 계산하는 단계; 및
상기 회전자계 방향과 상기 모터 위상각을 비교하고 그 비교결과에 따라 세이프티 로직으로 전환하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 세이프티 제어 방법.
Receiving a command torque;
Generating a PWM signal for motor control through the motor phase angle detected from the command torque and the phase angle sensor;
Applying the PWM signal to the motor and sensing a three-phase feedback current of the motor;
Calculating a rotor field direction generated by the stator through the three-phase feedback current of the motor; And
Comparing the rotor magnetic field direction with the motor phase angle and converting the motor to safety logic according to the comparison result;
Safety control method of an electric steering device comprising a.
제 1 항에 있어서, 상기 세이프티 로직으로 전환하는 단계는
상기 회전자계 방향과 상기 모터 위상각의 오차가 허용 가능한 설정값 이상인 경우 상기 위상각 센서의 고장 또는 모터 제어기의 고장으로 판단하고, 폴트 신호를 발생시켜 MDPS의 작동을 중지시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 세이프티 제어 방법.
The method of claim 1, wherein the step of switching to the safety logic
And determining that the phase angle sensor has a fault or a motor controller if the error between the direction of the magnetic field and the motor phase angle is equal to or greater than an allowable set value, and stops the operation of the MDPS by generating a fault signal. The safety control method of the electric steering apparatus.
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