WO2020153686A1 - 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로 - Google Patents

전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로 Download PDF

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WO2020153686A1
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electronic control
control
failure
electric power
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원종천
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주식회사 만도
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Definitions

  • the present invention relates to a redundancy circuit of an electric power steering system, and more particularly, to a redundancy circuit of an electric power steering system that can be applied to an autonomous vehicle.
  • a power steering system is applied to a vehicle as a means for reducing steering force of a steering wheel and ensuring stability of a steering state.
  • a hydraulic power steering system using hydraulic pressure has been widely used in vehicles, but unlike the conventional method using hydraulic pressure, the steering force of the driver is controlled by using the rotational power of the motor.
  • An easy and environmentally friendly Electric Power Steering System (EPS) is commonly installed in vehicles.
  • Such an electric power steering system drives a motor in an electronic control unit (ECU) according to the driving conditions of a vehicle detected by a vehicle speed sensor and a torque sensor to provide a light and comfortable steering feeling at low speed.
  • ECU electronice control unit
  • the electronic control unit of the conventional electric power steering system is a first angle element for calculating the absolute steering angle, and a torque applied to the torsion bar using the second and third angle elements for calculating the relative steering angle, and the amount of rotation of the steering input shaft.
  • a method of measuring the absolute steering angle can be used.
  • the applicant's Patent Publication No. 10-2018-0128106 (steering information detection device and steering information detection method for an electric steering device, published on December 3, 2018) has a number of toss sensors and steering angle detection.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a redundancy circuit of an electric power steering system capable of detecting and responding to an abnormality in the electronic control unit as well as an abnormality in the sensor.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a redundancy circuit of an electric power steering system capable of preventing a control gap from occurring in a vehicle without driver intervention, such as an autonomous vehicle.
  • the redundancy circuit of the electric power steering system of the present invention for solving the above problems, a plurality of electronic control units to determine whether a failure occurs by crossing each other, and adjusts the control ratio according to the occurrence of the failure, and the plurality of electronics And a selection control unit that receives control ratio and control amount information of the control unit and determines control amounts of each of the motors provided in the same number as the plurality of electronic control units.
  • the plurality of electronic control units includes a first electronic control unit and a second electronic control unit each including a control unit and a failure determination unit, and the failure determination unit and the second of the first electronic control unit.
  • the failure determination unit of the electronic control unit may exchange control information through mutual internal communication to determine whether it is a failure, and convert the control amount of the first electronic control unit or the second electronic control unit determined as a failure to 0%.
  • the selection control unit includes a first divider and a second divider that divide the first control ratio of the first electronic control unit and the second control ratio of the second electronic control unit by 1/2, and The first subtracter subtracts 50% of the second control ratio of the second electronic control unit from the first control ratio of the first electronic control unit, and the first subtractor of the first electronic control unit at the second control ratio of the second electronic control unit.
  • a second subtracter that reduces 50% of the control ratio, and a first multiplier that multiplies the first control amount of the first electronic control unit by the operation result of the first subtractor to generate a first motor control signal and controls the first motor.
  • a second multiplier for controlling the second motor by generating a second motor control signal by multiplying the second control amount of the second electronic control unit by the calculation result of the second subtractor.
  • the first subtractor and the second subtractor may have output values within an upper limit of 100% and a lower limit of 0%.
  • the first control amount of the first electronic control unit in which the failure occurs is reduced to 0%, and 100% of the second control amount of the second electronic control unit is used. By doing so, the second motor can be controlled.
  • the first control amount of the first electronic control unit may be reduced step by step by units set from 100% to 0%.
  • the reduction of the first control amount of the first electronic control unit may be performed after detecting the occurrence of a failure and after the set failure counter.
  • the present invention uses a plurality of electronic control units, provides the same torque signal and steering angle signal to the electronic control units, and compares the control signals of the respective electronic control units according to the torque signal and the steering angle signal, thereby controlling electronics in which an abnormality has occurred. After detecting the unit, by driving the motor of the electric power steering system using the control signal of the normal electronic control unit, there is an effect that can perform a normal operation even in the event of an abnormality of the electronic control unit.
  • a control gap is not generated by adjusting a switching point, so that the driver feels heterogeneous or the vehicle in an autonomous driving situation. It has the effect of eliminating the risk of accidents due to the occurrence of control blanks.
  • FIG. 1 is a redundancy circuit diagram of an electric power steering system according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG 2 is an operational waveform diagram according to an embodiment of the present invention.
  • first fault determination unit 20 second electronic control unit
  • control selection section 31 first subtractor
  • first, second, etc. are used herein to describe various members, regions, and/or parts, it is obvious that these members, parts, regions, layers, and/or parts are not limited by these terms. . These terms do not imply a specific order, top or bottom, or superiority, and are only used to distinguish one member, region or site from another. Accordingly, the first member, region or site to be described below may refer to the second member, region or site without departing from the teachings of the present invention.
  • FIG. 1 is a redundancy circuit diagram of an electric power steering system according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the redundancy circuit of the electric power steering system receives a torque, steering angle, vehicle speed, and advanced driver assistance system (ADAS) input signal, respectively, a first motor control signal and a second
  • the first electronic control unit 10 and the second electronic control unit 20 for outputting a motor control signal, and the first motor control signal or the second electronic control unit 20 of the first electronic control unit 10
  • It comprises a control selector 30 for selectively outputting the second motor control signal or for controlling and outputting control amounts of the first motor control signal and the second motor control signal when switching the motor control signal.
  • the present invention includes the first electronic control unit 10 and the second electronic control unit 20 that controls the motor using the same torque information, steering angle information, vehicle speed information, and ADAS input information.
  • a pair of functional electronic control units may be substantially included in one hardware configuration, and two or more electronic control units that are not a pair may be used. Can be used.
  • the first electronic control unit 10 includes a first control unit 11 and a first fault determination unit 12, and the second electronic control unit 20 also includes a second control unit 21 and a second fault determination unit. (12).
  • the first control unit 11 and the second control unit 21 generate control signals for controlling the motor of the electric power steering system using the input torque information, steering angle information, vehicle speed information, and ADAS input information, respectively.
  • the control signal may include control ratio information and control amount information.
  • the first electronic control unit 10 and the second electronic control unit 20 exchange each motor control information with each other through internal communication (IS1, IS2), and the motor control information is the first fault determination unit 12 ) And the second fault determination unit 22, respectively, it is determined whether the failure.
  • the determination of whether or not the failure is performed can exchange each control information and monitor each other's status.
  • the first electronic control unit 10 and the second electronic control unit 20 are for controlling the first motor 40 and the second motor 50, respectively, and the first motor 40 and the second motor ( 50) may be a motor in which two coils are separated in one package or a motor of an independent configuration.
  • both the first motor 40 and the second motor 50 are for providing a steering feeling of the electric power steering system.
  • the control ratio is equally set, and the first motor control signal and the second motor control of the control amount according to the control ratio
  • Each of the first motor 40 and the second motor 50 is controlled using a signal.
  • control selection unit 30 This function is due to the action of the control selection unit 30. Looking at the operation of the control selection unit 30 in a state where there is no abnormality in both the first electronic control unit 10 and the second electronic control unit 20, the following will be described. Same as
  • the configuration of the control selector 30 includes a first divider 33 that divides the first control ratio of the first electronic control unit 10 and the second control ratio of the second electronic control unit 20 in half. And a second divider 34 and a first subtractor 31 which subtracts 50% of the second control ratio of the second electronic control unit 20 from the first control ratio of the first electronic control unit 10.
  • a second subtracter 32 subtracting 50% of the first control ratio of the first electronic control unit 10 from the second control ratio of the second electronic control unit 20, and the first electronic control unit 10
  • the first multiplier 35 multiplies the first control amount and the operation result of the first subtractor 31 to generate a first motor control signal
  • the second control amount and the second subtractor 32 of the second electronic control unit 20 And a second multiplier 36 that multiplies the operation result of) to generate a second motor control signal.
  • the first control ratio and the second control ratio are 100%, respectively, and this value is the first divider 33 and The second divider 34 converts each to 50%.
  • the output values of the first subtractor 31 and the second subtractor 32 are also 50%. That is, the control authority of the first electronic control unit 10 and the second electronic control unit 20 is 50%, respectively.
  • the control authority at this time means the control amount for the total amount of the required motor control amount. Therefore, the first control amount calculated through the first multiplier 35 becomes 50% of the total control amount, and is equally through the second multiplier 36. The calculated second control amount is 50% of the total control amount.
  • each of the first electronic control unit 10 and the second electronic control unit 20 has 50% control authority, and 50% of the total control amount is set as the first motor control signal and the second motor control signal.
  • the first motor 40 and the second motor 50 are respectively controlled.
  • the first electronic control unit 10 having an abnormality reduces the first control ratio from 100% so that the first control amount of the second motor control signal becomes 0%.
  • the second control ratio is a value that maintains the second control amount at 100%. That is, the second control amount of 100% can control the second motor 50 as the second motor control signal.
  • the process of converting and converting the conversion of the first control ratio from 100% is an operation of converting all control rights to the second electronic control unit 20 so that the control rights become 0%.
  • the second control amount of the second electronic control unit 20 is set to 0%, and the first motor control signal of the 100% control amount of the first electronic control unit 10 is used.
  • the first motor 40 can be controlled by control.
  • the first control ratio or the second control amount is immediately converted from 100% to 0%, but it is possible to change the instantaneous control amount, but the control gap during the failure determination time during the process of fault determination and switching of control authority is possible. It may occur, and accordingly, when the driver feels heterogeneous or in an autonomous driving situation, a gap may occur in vehicle control.
  • a method of preventing a vehicle control blank or a driver from feeling heterogeneity may be used by performing a linear change of control authority.
  • FIG. 2 is a timing diagram of switching of control authority used in the present invention.
  • the first control ratio of the first electronic control unit 10 is immediately determined. The value is not immediately made to the value at which the first control amount becomes 0%, but is gradually decreased to make the final first control amount to 0%.
  • the first control ratio is linearly reduced from 100% after a certain delay time at the time when the first electronic control unit 10 confirms that it is a failure or when it is determined to be a failure, so that the first control amount is 0%.
  • the output value of the first divider 33 is 40%, which is half, and the second subtractor 32 for finding the difference from the second control ratio increased to 120% (32) ) Is 80%, and 80% of the second control amount is used as the second motor control signal to control the second motor 50.
  • the output value of the second divider 34 divided by the second control ratio in half becomes 60%, and the output of the first subtractor 31, which finds the difference from the 80% first control ratio, becomes 20%. .
  • the first control ratio is reduced from 100% to 66.5%. This is because the output of the first subtractor 31 becomes negative when the first control ratio is less than 66.5, and the output lower limit of the first subtractor is set to 0%, so that if the first control ratio is less than 66.5, there is no control authority to 0%.
  • the output of the second subtractor 32 is set to an upper limit of 100%, and all ratios exceeding 100% are set to 100%.
  • the second control ratio of the second electronic control unit 20 is increased by a decrease. This is performed until the first control amount is 0% and the second control amount is 100%.
  • the ratio of the stepwise reduction determines the slope of the slope of the first control amount and the second control amount on the graph of FIG. 2.
  • the reason for checking the number of repetitions of the failure state that is, the number of failure counters, is not performed immediately after the failure of the first first electronic control unit 10 is detected. This is to prevent the switching of control authority, and the number of failure counters at this time can be set arbitrarily.
  • the present invention uses a plurality of electronic control units, and in an electric power steering system using the same number of motors as the electronic control unit, enables the electronic control units to detect an abnormality through mutual internal communication, and an abnormality occurs.
  • the control ratio of the electronic control unit By reducing the control ratio of the electronic control unit to 0% but linearly reducing it, it is possible to prevent a control loss section from occurring.
  • the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified and modified within a range not departing from the technical gist of the present invention, which is apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. will be.
  • each electronic control unit in a system using a plurality of electronic control units, it is confirmed whether each electronic control unit is abnormally operated, and operates a power steering system using control signals of a normal operation electronic control unit. have.

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Abstract

본 발명은 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로에 관한 것으로, 상호 교차하여 고장발생여부를 확인하며, 고장이 발생에 따라 제어비를 조정하는 복수의 전자제어유닛과, 상기 복수의 전자제어유닛의 제어비와 제어량 정보를 입력받아 상기 복수의 전자제어유닛과 동수로 마련된 모터들 각각의 제어량을 결정하는 선택제어부를 포함한다.

Description

전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로
본 발명은 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로에 관한 것으로, 더 상세하게는 자율주행 차량에 적용될 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 스티어링 휠의 조향력을 경감하여 조향 상태의 안정성을 보장하기 위한 수단으로서 파워 스티어링 시스템이 적용된다.
파워 스티어링 시스템은 기존에 유압을 이용한 유압식 파워 스티어링 시스템(HPS; Hydraulic Power Steering System)이 차량에 널리 이용되었으나, 최근에는 유압을 사용하던 기존의 방식과는 달리 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 조향력을 쉽게 해주며 환경친화적인 전동식 파워 스티어링 시스템(EPS; Electric Power Steering System)이 차량에 보편적으로 설치되고 있다.
이와 같은 전동식 파워 스티어링 시스템(EPS)은, 차속 센서 및 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어유닛(ECU: Electronic Control Unit)에서 모터를 구동시켜 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상 상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하게 된다.
종래의 전동식 파워 스티어링 시스템의 전자제어유닛은 절대 조향각을 계산하는 제 1 각도 소자와, 상대 조향각 을 계산하는 제 2 및 제 3 각도 소자를 이용하여 토션바에 가해지는 토크와, 조향 입력축의 회전량인 절대 조향각을 측정하는 방식을 사용할 수 있다.
종래의 토크 및 조향각 감지 방식에서는, 제1각도 소자 내지 제3각도 소자에 장애가 발생된 경우, 토크 값과 조향각 산출이 불가능해지고, 결과적으로 조향 보조 제어가 이루어지지 않아서 차량의 안정성에 심각한 문제점이 발생할 수 있다.
이와 같은 문제점을 감안한 본 발명의 출원인의 공개특허 10-2018-0128106호(전동식 조향장치의 조향정보 검출 장치 및 조향정보 검출방법, 2018년 12월 3일 공개)에는 다수의 토스감지센서와 조향각감지센서를 포함하되, 각 센서들의 동기를 확인하는 동기확인부를 두어, 센서 일부에 장애가 발생하더라도 정상적인 토크 및 조향각의 산출과 그에 따른 제어가 가능한 구성이 기재되어 있다.
이러한 공개특허의 구성에 의해 일부 센서에 이상이 있는 경우에도 정확한 토크와 조향각을 산출할 수 있는 특징이 있으나, 이를 입력받아 제어를 수행하는 전자제어유닛(ECU) 자체에 이상이 발생한 경우에는 별다른 대응법이 없는 문제점을 예측할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 센서의 이상뿐만 아니라 전자제어유닛에 이상이 발생한 경우 이를 감지하고, 대응할 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 자율주행 차량과 같이 운전자의 개입이 없는 차량에서 제어 공백이 생기는 것을 방지할 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로를 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로는, 상호 교차하여 고장발생여부를 확인하며, 고장이 발생에 따라 제어비를 조정하는 복수의 전자제어유닛과, 상기 복수의 전자제어유닛의 제어비와 제어량 정보를 입력받아 상기 복수의 전자제어유닛과 동수로 마련된 모터들 각각의 제어량을 결정하는 선택제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 복수의 전자제어유닛은, 각각 제어부와 고장판단부를 포함하는 제1전자제어유닛 및 제2전자제어유닛으로 구성되며, 상기 제1전자제어유닛의 고장판단부와 제2전자제어유닛의 고장판단부는 상호 내부 통신을 통해 제어정보를 교환하여 고장여부를 판단하고, 고장으로 판단된 제1전자제어유닛 또는 제2전자제어유닛의 제어량을 0%로 전환할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 선택제어부는, 제1전자제어유닛의 제1제어비와 제2전자제어유닛의 제2제어비를 1/2로 나누는 제1나눗셈기 및 제2나눗셈기와, 제1전자제어유닛의 제1제어비에서 제2전자제어유닛의 제2제어비의 50%를 감하는 제1감산기와, 제2전자제어유닛의 제2제어비에서 제1전자제어유닛의 제1제어비의 50%를 감하는 제2감산기와, 제1전자제어유닛의 제1제어량과 제1감산기의 연산결과를 곱하여 제1모터제어신호를 생성하여, 제1모터를 제어하는 제1곱셈기와, 제2전자제어유닛의 제2제어량과 제2감산기의 연산결과를 곱하여 제2모터제어신호를 생성하여, 제2모터를 제어하는 제2곱셈기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제1감산기와 제2감산기는, 상한 100%, 하한 0% 이내의 출력값을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1전자제어유닛의 고장 발생시, 고장이 발생한 제1전자제어유닛의 제1제어량은 0%로 감소시켜, 제2전자제어유닛의 제2제어량의 100%를 이용하여 제2모터를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1전자제어유닛의 제1제어량은 100%에서 0%까지 설정된 단위만큼씩 단계적으로 감소하는 것일 수 있다.
상기 제1전자제어유닛의 제1제어량 감소는 고장발생을 감지한 후, 설정된 고장카운터 후에 이루어지는 것일 수 있다.
본 발명은 복수의 전자제어유닛을 사용하고, 전자제어유닛들에 동일한 토크신호 및 조향각신호를 제공하여, 그 토크신호 및 조향각신호에 따른 각 전자제어유닛들의 제어신호를 비교하여 이상이 발생한 전자제어유닛을 검출한 후, 정상 전자제어유닛의 제어신호를 이용하여 전동식 파워 스티어링 시스템의 모터를 구동함으로써, 전자제어유닛의 이상 발생시에도 정상적인 동작을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 복수의 전자제어유닛 중 특정 전자제어유닛에서 다른 전자제어유닛으로 사용이 전환될 때, 전환시점을 조절하여 제어 공백이 발생하지 않도록 함으로써, 운전자가 이질감을 느끼거나 자율주행 상황에서 차량 제어공백의 발생으로 인한 사고위험을 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동작 파형도이다.
- 부호의 설명-
10:제1전자제어유닛 11:제1제어부
12:제1고장판단부 20:제2전자제어유닛
21:제2제어부 22:제2고장판단부
30:제어선택부 31:제1감산기
32:제2감산기 33:제1나눗셈기
34:제2나눗셈기 35:제1곱셈기
36:제2곱셈기 40:제1모터
50:제2모터
이하, 본 발명 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시 예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이며, 아래에 설명되는 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예는 본 발명을 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시 예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되지 않음은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 실시 예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로는, 토크, 조향각, 차속, 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS) 입력신호를 각각 입력받아 각각 제1모터 제어신호와 제2모터 제어신호를 출력하는 제1전자제어유닛(10)과 제2전자제어유닛(20)과, 상기 제1전자제어유닛(10)의 제1모터 제어신호 또는 제2전자제어유닛(20)의 제2모터 제어신호를 선택적으로 출력하거나, 모터 제어신호의 전환시 제1모터 제어신호와 제2모터 제어신호의 제어량을 조절하여 출력하는 제어선택부(30)를 포함하여 구성된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명은 동일한 토크정보, 조향각정보, 차속정보 및 ADAS입력정보를 이용하여 모터를 제어하는 제1전자제어유닛(10)과 제2전자제어유닛(20)을 포함한다.
본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 두 개의 전자제어유닛을 도시하고 설명하지만, 실질적으로 하나의 하드웨어 구성 내에 한 쌍의 기능적 전자제어유닛이 포함되어 있는 것일 수 있으며, 한 쌍이 아닌 둘 이상의 전자제어유닛을 사용할 수 있다.
상기 제1전자제어유닛(10)은 제1제어부(11)와 제1고장판단부(12)를 포함하며, 제2전자제어유닛(20) 또한 제2제어부(21)와 제2고장판단부(12)를 포함할 수 있다.
상기 제1제어부(11)와 제2제어부(21)는 각각 입력된 토크정보, 조향각정보, 차속정보 및 ADAS입력정보를 이용하여 전동식 파워 스티어링 시스템의 모터를 제어하는 제어신호를 생성하게 된다. 이때 제어신호는 제어비율정보와 제어량정보를 포함할 수 있다.
상기 제1전자제어유닛(10)과 제2전자제어유닛(20)은 각각의 모터 제어정보를 내부 통신(IS1, IS2)을 통해 상호 주고 받으며, 그 모터 제어정보는 제1고장판단부(12)와 제2고장판단부(22) 각각에서 고장여부가 판단된다.
이때의 고장여부의 판단은 각각의 제어정보를 주고받아 서로의 상태를 감시할 수 있다.
상기 제1전자제어유닛(10)과 제2전자제어유닛(20)은 각각 제1모터(40)와 제2모터(50)를 제어하기 위한 것이며, 제1모터(40)와 제2모터(50)는 하나의 패키지 내에 코일을 두 개로 분리한 모터이거나 독립적인 구성의 모터일 수 있다.
이때의 제1모터(40)와 제2모터(50)는 모두 전동식 파워 스티어링 시스템의 조향감을 제공하기 위한 것이다.
상기 제1전자제어유닛(10)과 제2전자제어유닛(20) 모두에 이상이 없는 상태에서는 제어비를 균등하게 설정하고, 그 제어비에 따른 제어량의 제1모터제어신호와 제2모터제어신호를 이용하여 제1모터(40)와 제2모터(50) 각각을 제어하게 된다.
이와 같은 기능은 제어선택부(30)의 작용에 의한 것이며, 제1전자제어유닛(10)과 제2전자제어유닛(20) 모두에 이상이 없는 상태의 제어선택부(30) 작용을 살펴보면 다음과 같다.
제어선택부(30)의 구성은 각각 제1전자제어유닛(10)의 제1제어비와 제2전자제어유닛(20)의 제2제어비를 1/2로 나누는 제1나눗셈기(33) 및 제2나눗셈기(34)와, 제1전자제어유닛(10)의 제1제어비에서 제2전자제어유닛(20)의 제2제어비의 50%를 감하는 제1감산기(31)와, 제2전자제어유닛(20)의 제2제어비에서 제1전자제어유닛(10)의 제1제어비의 50%를 감하는 제2감산기(32)와, 제1전자제어유닛(10)의 제1제어량과 제1감산기(31)의 연산결과를 곱하여 제1모터제어신호를 생성하는 제1곱셈기(35)와, 제2전자제어유닛(20)의 제2제어량과 제2감산기(32)의 연산결과를 곱하여 제2모터제어신호를 생성하는 제2곱셈기(36)를 포함하여 구성된다.
제1전자제어유닛(10)과 제2전자제어유닛(20) 모두가 정상 상태인 경우, 제1제어비와 제2제어비는 각각 100%이며, 이 값은 제1나눗셈기(33)와 제2나눗셈기(34)에 의해 각각 50%로 변환된다.
따라서 제1감산기(31)와 제2감산기(32)의 출력 값도 50%가 된다. 즉, 제1전자제어유닛(10)과 제2전자제어유닛(20)의 제어권한은 각각 50%가 된다.
이때의 제어권한은 요구되는 모터 제어량의 총량에 대한 제어량을 뜻하며, 따라서 제1곱셈기(35)를 통해 연산되는 제1제어량은 전체 제어량의 50%가 되며, 동일하게 제2곱셈기(36)를 통해 연산된 제2제어량은 전체 제어량의 50%가 된다.
다시 말해서 제1전자제어유닛(10)과 제2전자제어유닛(20)은 각각 제어권한이 50%씩 설정되며, 전체 제어량의 50%씩을 제1모터제어신호와 제2모터제어신호로하여 제1모터(40)와 제2모터(50)를 각각 제어한다.
이와 같은 상태에서 제1전자제어유닛(10)에 소프트웨어 또는 하드웨어적인 이상이 발생한 경우, 제2전자제어유닛(20)의 제2고장판단부(22)에서 이를 확인할 수 있으며, 내부통신을 통해 고장판단결과를 제1전자제어유닛(10)과 제2전자제어유닛(20)이 공유한다.
이상이 발생한 제1전자제어유닛(10)은 제1제어비를 100%에서 감소시켜, 제2모터제어신호의 제1제어량이 0%가 되도록한다. 이때 제2제어비는 제2제어량을 100%로 유지하는 값으로 한다. 즉, 100%의 제2제어량이 제2모터제어신호로서 제2모터(50)를 제어할 수 있도록 한다.
상기 제1제어비의 변환을 100%부터 감소 전환하는 과정은 제어권한이 0%가 되도록하여 모든 제어권한을 제2전자제어유닛(20)으로 전환하는 동작이다.
반대로 제2전자제어유닛(20)에 이상이 발생한 경우 제2전자제어유닛(20)의 제2제어량을 0%로 만들어 제1전자제어유닛(10)의 100% 제어량의 제1모터제어신호로 제어로 제1모터(40)를 제어할 수 있다.
앞서 설명한 예에서 제1제어비 또는 제2제어량을 100%에서 0%로 즉시 변환하는 것으로 설명하였으나, 순간적인 제어량의 변화도 가능하지만 고장 판단 및 제어권한의 전환 과정에서 고장판단 시간동안 제어 공백이 발생할 수 있고, 이에 따라 운전자가 이질감을 느끼거나 자율주행 상황에서는 차량 제어에 공백이 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위하여 본 발명에서는 제어권한의 선형적인 전환을 이루어 차량 제어 공백 또는 운전자가 이질감을 느낄 수 없도록 하는 방법을 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명에서 사용하는 제어권한 전환의 타이밍도이다.
제1전자제어유닛(10)에 고장이 발생한 것을 제2전자제어유닛(20)의 제2고장판단부(22)에서 검출한 시점에서 즉시 제1전자제어유닛(10)의 제1제어비의 값을 제1제어량이 0%가 되는 값으로 즉시 만들지 않고, 점차적으로 감소시켜 최종 제1제어량을 0%로 만든다.
예를 들어 제1전자제어유닛(10)이 고장임을 확인한 시점 또는 고장임을 확인한 시점에서 일정 지연시간 후에 제1제어비를 100%에서 선형적으로 감소시켜 제1제어량이 0%가 되도록 한다.
예를 들어 제1제어비를 80%로 감소시킨 상태에서 제1나눗셈기(33)의 출력값은 절반인 40%가 되며, 120%로 증가된 제2제어비와 차를 구하는 제2감산기(32)의 출력은 80%가 되어 제2제어량의 80%를 제2모터제어신호로 하여 제2모터(50)를 제어한다.
이때, 제2제어비를 절반으로 나눈 제2나눗셈기(34)의 출력값은 60%가 되며, 80%인 제1제어비와의 차를 구하는 제1감산기(31)의 출력은 20%가 된다.
따라서 총 제어량의 20%를 제1모터(40)를 사용하여 제어하고, 총 제어량의 80%를 제2모터(50)를 사용하여 제어하게 하게 된다.
이때, 제1제어비는 100%에서 66.5% 정도까지 감소된다. 이는 제1제어비가 66.5 미만에서는 제1감산기(31)의 출력이 음수가 되며, 제1감산기의 출력 하한을 0%로 설정하여 제1제어비가 66.5 미만에서는 0%로 제어권한이 없기 때문이다.
제2감산기(32)의 출력은 100%를 상한으로 하며, 100%가 넘는 비율에 대해서는 모두 100%의 출력이 되도록 한다.
고장이 발생한 제1전자제어유닛(10)의 제1제어비를 1% 단위, 5%단위 등 적당한 비율로 단계적으로 감소시키면서, 감소분만큼 제2전자제어유닛(20)의 제2제어비를 증가시켜, 최종적으로 제1제어량이 0%, 제2제어량이 100%가 될 때까지 수행한다.
상기 단계적 감소의 비율은 도 2의 그래프 상에서 제1제어량과 제2제어량의 경사 구간의 기울기를 결정한다.
최초 제1전자제어유닛(10)의 고장을 검출한 즉시 수행하지 않고, 고장상태의 반복적인 횟수, 즉 고장 카운터의 수를 확인하는 이유는 제1전자제어유닛(10)의 순간적인 이상 발생시에는 제어권한의 전환이 이루어지지 않도록 하기 위한 것이며, 이때의 고장 카운터 수는 임의로 설정할 수 있도록 한다.
이처럼 본 발명은 복수의 전자제어유닛을 사용함과 아울러 상기 전자제어유닛과 동수의 모터를 사용하는 전동식 파워 스티어링 시스템에서, 전자제어유닛이 상호 내부 통신을 통해 이상을 검출하도록 함과 아울러, 이상이 발생한 전자제어유닛의 제어비를 0%로 감소시키되 선형으로 감소되도록 함으로써, 제어상실 구간이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
본 발명은 복수의 전자제어유닛을 사용하는 시스템에서, 각 전자제어유닛의 이상 동작 여부를 확인하고, 정상 동작 전자제어유닛의 제어신호를 이용하여 파워 스티어링 시스템을 동작시키는 것으로, 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (7)

  1. 상호 교차하여 고장발생여부를 확인하며, 고장이 발생에 따라 제어비를 조정하는 복수의 전자제어유닛; 및
    상기 복수의 전자제어유닛의 제어비와 제어량 정보를 입력받아 상기 복수의 전자제어유닛과 동수로 마련된 모터들 각각의 제어량을 결정하는 선택제어부를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 전자제어유닛은,
    각각 제어부와 고장판단부를 포함하는 제1전자제어유닛 및 제2전자제어유닛으로 구성되며,
    상기 제1전자제어유닛의 고장판단부와 제2전자제어유닛의 고장판단부는 상호 내부 통신을 통해 제어정보를 교환하여 고장여부를 판단하고,
    고장으로 판단된 제1전자제어유닛 또는 제2전자제어유닛의 제어량을 0%로 전환하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 선택제어부는,
    제1전자제어유닛의 제1제어비와 제2전자제어유닛의 제2제어비를 1/2로 나누는 제1나눗셈기 및 제2나눗셈기;
    제1전자제어유닛의 제1제어비에서 제2전자제어유닛의 제2제어비의 50%를 감하는 제1감산기;
    제2전자제어유닛의 제2제어비에서 제1전자제어유닛의 제1제어비의 50%를 감하는 제2감산기;
    제1전자제어유닛의 제1제어량과 제1감산기의 연산결과를 곱하여 제1모터제어신호를 생성하여, 제1모터를 제어하는 제1곱셈기; 및
    제2전자제어유닛의 제2제어량과 제2감산기의 연산결과를 곱하여 제2모터제어신호를 생성하여, 제2모터를 제어하는 제2곱셈기를 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    제1감산기와 제2감산기는,
    상한 100%, 하한 0% 이내의 출력값을 갖는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1전자제어유닛의 고장 발생시,
    고장이 발생한 제1전자제어유닛의 제1제어량은 0%로 감소시켜,
    제2전자제어유닛의 제2제어량의 100%를 이용하여 제2모터를 제어하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1전자제어유닛의 제1제어량은 100%에서 0%까지 설정된 단위만큼씩 단계적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1전자제어유닛의 제1제어량 감소는 고장발생을 감지한 후, 설정된 고장카운터 후에 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 리던던시 회로.
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