KR20130137892A - 전동식 파워스티어링의 고장 제어방법 및 장치 - Google Patents

전동식 파워스티어링의 고장 제어방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 토크센서를 통해 검출되는 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호의 이상신호를 모니터링하는 이상신호 감시단계; 상기 제1토크센서신호 또는 제2토크센서신호의 이상신호 검출시, 조향보조력이 저감되도록 제어하는 세이프티모드 작동단계; 및 상기 세이프티모드 작동 중 이상신호가 검출되지 않은 나머지 토크센서신호의 이상신호 검출시, 조향보조력이 완전하게 상실되도록 제어하는 매뉴얼모드 작동단계;를 포함하여 구성되는 전동식 파워스티어링의 고장 제어방법 및 장치가 소개된다.

Description

전동식 파워스티어링의 고장 제어방법 및 장치{METHOD AND APPARAUTS FOR CONTROLLING STEERING FORCE OF MOTOR DRIVEN POWER STEERING IN FAIL CASE}
본 발명은 토크센서의 고장 유형에 따라 조향보조력의 저감 정도를 결정하여 조향 안전성 및 차량 거동의 안정성을 확보하는 전동식 파워스티어링의 고장 제어방법 및 장치에 관한 것이다.
토크센서는 운전자의 조향 의지에 의해 발생되는 조향휠의 토크를 토크 센서 시스템(토션바, 토크센서)에 의해 전기적인 신호로 변환하는 장치로, MDPS(Motor Driven Power Steering) 등의 파워스티어링 시스템에 설치되어 조향휠의 토크를 측정하는데 사용된다.
기존의 MDPS시스템에서 시스템의 고장 안전(FAIL-SAFE)에 대한 핵심방안은 시스템 내 신호 이상 및 고장 발생시 MDPS에서 제공하는 조향보조력이 완전하게 상실되도록 하는 매뉴얼모드로의 전환이 가장 안전한 해법이었다. 즉, 토크센서신호에 대한 이상신호 검출시 MDPS는 검출된 이상신호를 고장으로 판단함으로써, 조향보조력을 제거하고, 모터 및 대전류 회로를 차단하여 운전자의 조향 의지만으로 조향되도록 MDPS시스템을 전환시킨다.
그러나, 상기와 같이 MDPS가 매뉴얼 동작으로 전환되면, 순간적으로 조향보조력이 상실되면서 운전자의 조향에 대한 안정성이 저하되고, 특히 저속 주행의 경우 조향보조력 상실에 따라 운전자의 조향력이 급격히 증가하게 되면서 사고 위험이 높아지는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 토크센서의 고장 유형에 따라 조향보조력의 제어 정도를 결정하여 전체적인 조향 안전성을 강화하고, 차량 거동의 안정성을 확보하여 파워스티어링 시스템의 동작 뿐만 아니라, 운전자를 보호하도록 한 전동식 파워스티어링의 고장 제어방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 토크센서를 통해 검출되는 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호의 이상신호를 모니터링하는 이상신호 감시단계; 상기 제1토크센서신호 또는 제2토크센서신호의 이상신호 검출시, 조향보조력이 저감되도록 제어하는 세이프티모드 작동단계; 및 상기 세이프티모드 작동 중 이상신호가 검출되지 않은 나머지 토크센서신호의 이상신호 검출시, 조향보조력이 완전하게 상실되도록 제어하는 매뉴얼모드 작동단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 세이프티모드 작동단계 및 매뉴얼모드 작동단계에서는 토크센서에서 사용하는 기준전압과 상기 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호를 비교하여, 해당 토크센서신호가 상기 토크센서에서 사용하는 기준전압에서의 정상전압구간을 벗어나는 경우에 이상신호를 검출할 수 있다.
상기 세이프티모드 작동단계에서는 정상 상태에서의 조향보조력이 반감되도록 제어할 수 있다.
상기 이상신호 감시단계에서는 토크센서에서 사용하는 기준전압에 대한 이상신호를 검출하여, 기준전압에 대한 이상신호 검출시 상기 매뉴얼모드로 작동되도록 제어하는 기준전압 감시단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 이상신호 감시단계에서는 상기 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호의 동시 이상신호 검출시, 상기 매뉴얼모드로 작동되도록 제어할 수 있다.
본 발명은, 토크센서를 통해 검출되는 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호의 이상신호를 모니터링하며, 상기 제1토크센서신호 또는 제2토크센서신호의 이상신호 검출시 조향보조력이 저감되도록 제어하고, 상기 이상신호가 검출되지 않은 나머지 토크센서신호의 이상신호 검출시 조향보조력이 완전하게 상실되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 토크센서에서 인식하는 두 토크센서신호의 고장 유형에 따라 조향보조력을 저감하도록 제어하는 세이프티모드의 적용이 가능하여 순간적인 조향보조력 상실에 따른 시스템의 충격 발생을 억제하여 시스템의 내구성과 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 전동식 파워스티어링 시스템의 하드웨어 사양을 변경하지 않고, 단순히 신호분석 및 동작에 대한 소프트웨어의 구현만으로 조향보조력을 제어함으로써, 원가를 절감하는 효과도 있다.
또한, 세이프티모드에서의 조향보조력 저감 동작에 의해 매뉴얼 동작 발생 조건을 낮추게 됨으로써, 전체적인 MDPS 시스템의 성능이 개선되는 것은 물론, 토크센서나 센서 단품 또는 커넥터 등의 일시적 신호 이상에 의한 불만에서 비롯된 A/S 및 MDPS 시스템 교체의 비용을 저감하는 효과와 함께, MDPS 시스템에 대한 불안감을 해소하여 차량의 상품성을 향상시키는 효과도 있다.
특히, 주행 중 MDPS 시스템의 고장으로 판단시, 조향보조력이 반감되는 세이프티모드로의 전환을 통해 순간적으로 조향보조력이 상실되는 것을 방지함으로써, 차량의 거동 및 조향에 대한 불안정성을 완화하여 사고의 위험을 저감하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 의한 토크센서의 정상작동시, 토크센서신호가 표현되는 예시를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 토크센서의 고장판단시, 토크센서신호의 이상신호 검출 예시 및 고장 유형에 따라 MDPS가 작동되는 모드를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 의한 전동식 파워스티어링의 고장 제어방법의 흐름을 나타낸 블록도.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3을 통해 도시된 본 발명의 전동식 파워스티어링의 고장 제어방법은, 토크센서를 통해 검출되는 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호의 이상신호를 모니터링하는 이상신호 감시단계; 상기 제1토크센서신호 또는 제2토크센서신호의 이상신호 검출시, 조향보조력이 저감되도록 제어하는 세이프티모드 작동단계; 및, 상기 세이프티모드의 작동 중 이상신호가 검출되지 않은 나머지 토크센서신호의 이상신호 검출시, 조향보조력이 완전하게 상실되도록 제어하는 매뉴얼모드 작동단계를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호의 이상신호를 검출하여, 두 신호 중 하나의 신호가 이상신호로 검출되는 경우에, MDPS(전동식 파워스티어링장치)에서 제공하는 조향보조력을 일정수준만큼 저감되도록 제어하는 세이프티모드로 작동시키고, 상기 세이프티모드의 작동 중 다른 하나의 토크센서신호에서 이상신호가 검출되는 경우에, MDPS에서 제공하는 조향보조력을 완전하게 상실되도록 제어하는 매뉴얼모드로 작동시킨다.
따라서, 토크센서의 고장판단시, MDPS 시스템을 즉시 매뉴얼모드로 전환시키지 않고, 고장유형에 따라 세이프티모드에서 매뉴얼모드로 전환이 가능하도록 함으로써, 순간적인 조향보조력 상실에 따른 차량 거동의 불안정성 및 조향 불안정성을 해소하게 된다.
여기서, 본 발명에 사용된 MDPS 시스템의 경우, 토크 신호의 중요성으로 인해 시스템 설계 사양으로 2개의 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호(기준신호 및 리던던시 신호)를 생성하여 제어부에 송출하도록 설계될 것이다.
이를 위해, 토크센서의 토크를 인식하도록 2개의 홀IC가 사용될 수 있으며, 상기 제1토크센서신호 또는 제2토크센서신호의 이상신호는 토크센서에서 2개의 홀IC 중에서 어느 한 개가 고장난 상황에서 발생할 수 있다.
본 발명에서 상기 세이프티모드 작동단계 및 매뉴얼모드 작동단계에서는 토크센서에서 사용하는 기준전압과 상기 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호를 비교하여, 해당 토크센서신호가 상기 토크센서에서 사용하는 기준전압에서의 정상전압구간을 벗어나는 경우에 이상신호를 검출하도록 제어한다.
여기서, 상기 토크센서에서 사용하는 기준전압은 제어부에서 센싱 가능한 전압 수치이어야 하며, 바람직하게는 5V일 수 있다. 이에, 상기 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호는 토크센서에서 사용하는 기준전압 내에서 검출되어야 하며, 또한 각 토크센서신호에 대한 고장 검출을 위해 토크센서신호가 정상작동시 표현되는 정상전압구간과 고장시 표현되는 고장전압구간을 가져야 할 것이다. 일례로서, 본 발명의 경우 0.5~4.5V의 범위가 정상전압구간으로 설정될 수 있으며, 이를 벗어나는 0.5V의 범위가 고장전압구간으로 설정될 수 있을 것이다.
즉, 제1토크센서신호 또는 제2토크센서신호의 신호가 토크센서가 사용하는 기준전압에서 정상전압구간을 벗어나게 되면, 이를 고장으로 판단하는 것이다. 여기서, 상기 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호의 이상신호를 기준전압과 비교하여 검출하기 위해서는, 상기 기준전압이 정상 상태인 것을 전제로 할 것이다.
본 발명에서 상기 세이프티모드 작동단계에서는 정상 상태에서의 조향보조력이 반감되도록 제어할 수 있다. 즉, 상기 제1토크센서신호 또는 제2토크센서신호의 이상신호 검출시에 세이프티모드로 전환되면서, 조향보조력이 정상 상태의 조향보조력에 비해 절반으로 저감되도록 제어함으로써, 급격한 조향보조력 상실을 방지하여 조향 불안정을 해소하면서도 MDPS 시스템의 이상 여부를 운전자가 쉽게 알 수 있도록 하게 된다.
본 발명에서, 상기 이상신호 감시단계에서는 토크센서에서 사용하는 기준전압에 대한 이상신호를 검출하여, 기준전압에 대한 이상신호 검출시 상기 매뉴얼모드로 작동되도록 제어하는 기준전압 감시단계를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호와 함께 토크센서에서 사용하는 기준전압을 지속적으로 모니터링하여 상기 기준전압에 대한 고장 여부를 함께 판단하게 된다. 이에 따라, 상기 토크센서에서 사용하는 기준전압이 고장으로 판단되면, 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호의 고장 여부에 관계없이 MDPS 시스템을 매뉴얼모드로 즉시 전환하게 된다.
본 발명에서, 상기 이상신호 감시단계에서는 상기 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호의 동시 이상신호 검출시, 상기 매뉴얼모드로 작동되도록 제어할 수 있다. 즉, 상기 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호가 동시에 이상신호가 검출되면, MDPS 시스템을 매뉴얼모드로 즉시 전환하게 된다.
한편, 본 발명은 토크센서를 통해 검출되는 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호의 이상신호를 모니터링하며, 상기 제1토크센서신호 또는 제2토크센서신호의 이상신호 검출시 조향보조력이 저감되도록 제어하고, 상기 이상신호가 검출되지 않은 나머지 토크센서신호의 이상신호 검출시 조향보조력이 완전하게 상실되도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 ECU일 수 있으며, 상기 ECU에서는 토크센서에서 제공되는 전기적 신호들을 검출 및 비교 판단하여, MDPS 시스템을 제어할 수 있다.
도 2 및 도 3을 통해 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명한다.
운전자의 조향 의지에 따라 토크센서에 출력되는 신호가 제어부에 전송되며, 상기 제어부에서는 토크센서에서 출력되는 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호와 함께 토크센서에서 사용하는 기준전압에 대한 신호를 주기적으로 모니터링한다.
모니터링 과정에서, 토크센서에서 사용하는 기준전압에 대한 신호에 대해 이상신호가 검출되면, 이를 고장으로 판단하고 MDPS 시스템을 즉시 매뉴얼모드로 전환하여 조향보조력을 완전하게 상실시킨다.
다만, 상기 토크센서에서 사용하는 기준전압에 대한 신호가 정상신호로 검출되는 경우에, 상기 제1토크센서신호 또는 제2토크센서신호가 토크센서에서 사용하는 기준전압에서 정상전압구간을 벗어나 고장전압구간으로 진입되는 이상신호가 검출되면, MDPS 시스템을 세이프티모드로 전환하여 조향보조력을 반감시키게 된다.
이 후, 상기 세이프티모드에서 주행 중에 이상신호가 검출되지 않은 나머지 토크센서신호가 고장전압구간으로 진입되는 이상신호가 검출되면, 이를 고장으로 판단하고 MDPS 시스템을 즉시 매뉴얼모드로 전환하여 조향보조력을 완전하게 상실시킨다. 즉, 제1토크센서신호에서 이상신호가 검출되어 세이프티모드로 전환된 상태에서, 다시 제2토크센서신호에서 이상신호가 검출되면 매뉴얼모드로 전환하는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 MDPS 시스템의 고장시에 무조건적으로 MDPS 시스템을 매뉴얼모드로 전환시키지 않고, 고장 유형 및 정도에 따라 조향보조력이 일정 수준으로 저감되는 세이프티모드로의 전환이 가능하도록 함으로써, 장치의 상품성을 증대시키는 것은 물론, 급격한 조향력 상실에 대한 운전자의 불안정 및 시스템의 충격감을 최소화시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

  1. 토크센서를 통해 검출되는 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호의 이상신호를 모니터링하는 이상신호 감시단계;
    상기 제1토크센서신호 또는 제2토크센서신호의 이상신호 검출시, 조향보조력이 저감되도록 제어하는 세이프티모드 작동단계; 및
    상기 세이프티모드 작동 중 이상신호가 검출되지 않은 나머지 토크센서신호의 이상신호 검출시, 조향보조력이 완전하게 상실되도록 제어하는 매뉴얼모드 작동단계;를 포함하는 전동식 파워스티어링의 고장 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 세이프티모드 작동단계 및 매뉴얼모드 작동단계에서는 토크센서에서 사용하는 기준전압과 상기 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호를 비교하여, 해당 토크센서신호가 상기 토크센서에서 사용하는 기준전압에서의 정상전압구간을 벗어나는 경우에 이상신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링의 고장 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 세이프티모드 작동단계에서는 정상 상태에서의 조향보조력이 반감되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링의 고장 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 이상신호 감시단계에서는 토크센서에서 사용하는 기준전압에 대한 이상신호를 검출하여, 기준전압에 대한 이상신호 검출시 상기 매뉴얼모드로 작동되도록 제어하는 기준전압 감시단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링의 고장 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이상신호 감시단계에서는 상기 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호의 동시 이상신호 검출시, 상기 매뉴얼모드로 작동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링의 고장 제어방법.
  6. 토크센서를 통해 검출되는 제1토크센서신호 및 제2토크센서신호의 이상신호를 모니터링하며, 상기 제1토크센서신호 또는 제2토크센서신호의 이상신호 검출시 조향보조력이 저감되도록 제어하고, 상기 이상신호가 검출되지 않은 나머지 토크센서신호의 이상신호 검출시 조향보조력이 완전하게 상실되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 전동식 파워스티어링의 고장 제어장치.
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