KR100438406B1 - Apparatus for driving motor of electric power steering system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모터 양단에 분류저항을 설치하여 전류를 검출함과 아울러 모터 양단의 전압을 궤환받아 입력 변수로 사용하여 모터를 제어함으로써, 모터를 보다 정확 및 정밀하게 제어할 수 있는 전동 파워 스티어링(EPS) 시스템의 모터 구동 장치에 관한 것이다.According to the present invention, an electric power steering (EPS) capable of controlling the motor more accurately and precisely by installing a classifying resistor at both ends of the motor to detect a current and controlling the motor by receiving the voltage at both ends of the motor as an input variable. The present invention relates to a motor driving device of a system.
개시된 본 발명은 모터의 양단에 각각 설치된 제 1 및 제 2 분류저항과, 제 1 분류저항과 제 2 분류저항에 의하여 분류된 전류를 각각 검출하는 제 1 및 제 2 전류 검출부와, 제 1 및 제 2 전류 검출부에 의하여 검출된 전류값을 입력받아 두 전류값의 차를 신호 증폭하여 출력하는 차동 증폭부와, 핸들 조향에 의하여 발생된 토오크에 따라 모터를 정/역회전시키기 위한 제어신호를 발생하는 중앙 제어부와, 차동 증폭부로부터 전달받은 궤환 전류값을 입력 변수로 하여 중앙 제어부의 제어신호에 따라 적정 듀티의 PWM 신호를 발생하는 PWM 전류 제어부와, PWM 신호를 모터에 연결된 복수의 스위칭소자의 게이트에 인가하여 모터를 정/역회전시키는 게이트 구동부를 포함한다.The present invention discloses a first and second classifying resistors provided at both ends of a motor, a first and second current detecting unit for detecting currents classified by the first and second classifying resistors, respectively; 2 A differential amplifier which receives the current value detected by the current detection unit and amplifies and outputs the difference between the two current values, and generates a control signal for forward / reverse rotation of the motor according to the torque generated by steering. A PWM current controller for generating a PWM signal having an appropriate duty according to the control signal of the central controller using the central controller, the feedback current received from the differential amplifier as an input variable, and a gate of a plurality of switching elements in which the PWM signal is connected to the motor. It is applied to the gate drive to rotate the motor forward / reverse.
Description
본 발명은 자동차의 전동 파워 스티어링(EPS; Electric Power Steering) 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터 양단에 분류저항을 설치하여 전류를 검출함과 아울러 모터 양단의 전압을 궤환(feedback)받아 입력 변수로 사용하여 모터를 제어하도록 한 EPS 시스템의 모터 구동 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering (EPS) system of an automobile. More particularly, the present invention relates to an electric power steering (EPS) system. It relates to a motor drive device of the EPS system to control the motor by using.
주지와 같이, EPS 시스템은 휠 스피드 센서로부터 차량의 속도를 입력받은 전자 제어 유니트에서 파워 스티어링 기어박스에 위치한 압력조절 솔레노이드 밸브를 전류 제어하여 반력 플러저가 유압을 조절함에 따라 최적의 조타력을 실현할 수 있다.As is well known, the EPS system can control the current of the pressure regulating solenoid valve located in the power steering gearbox in the electronic control unit that receives the speed of the vehicle from the wheel speed sensor to realize the optimum steering power as the reaction force plunger adjusts the hydraulic pressure. have.
종래 기술에 따른 EPS 시스템의 모터 구동 장치는 도 1의 구성도에 나타낸 바와 같이, 분류저항(10), 전류 검출부(20), 증폭부(30), PWM 전류 제어부(40), 중앙 제어부(50), 게이트 구동부(60)로 구성된다.As shown in the block diagram of FIG. 1, the motor driving apparatus of the EPS system according to the related art includes a classification resistor 10, a current detector 20, an amplifier 30, a PWM current controller 40, and a central controller 50. ) And a gate driver 60.
분류저항(10)은 모터(M)의 정/역회전을 위하여 H-브리지 형태로 결선된 스위칭소자(S1∼S4)와 접지단과의 사이에 설치된다.The dividing resistor 10 is provided between the switching elements S1 to S4 connected in the H-bridge form and the ground terminal for forward / reverse rotation of the motor M. FIG.
전류 검출부(20)는 분류저항(10)에 의하여 분류된 전류를 검출하여 증폭부(30)로 전달하며, 증폭부(30)는 전달받은 전류값을 신호 증폭하여 PWM 전류 제어부(40)로 전달한다.The current detector 20 detects the current classified by the classification resistor 10 and transmits it to the amplifier 30, and the amplifier 30 amplifies the received current value and transmits the signal to the PWM current controller 40. do.
중앙 제어부(50)는 핸들 토오크 센서(도시 생략됨)의 감지값에 따라 모터(M)를 정회전 또는 역회전시키기 위한 제어신호를 발생한다.The central control unit 50 generates a control signal for forward or reverse rotation of the motor M according to the detected value of the handle torque sensor (not shown).
PWM 전류 제어부(40)는 증폭부(30)로부터 전달받은 궤환 전류값을 입력 변수로 하여 중앙 제어부(50)의 제어신호에 따라 적정 듀티(duty)의 PWM 신호를 발생한다.The PWM current controller 40 generates a PWM signal of an appropriate duty according to the control signal of the central controller 50 using the feedback current value received from the amplifier 30 as an input variable.
게이트 구동부(60)는 스위칭소자(S1)와 스위칭소자(S2)의 게이트에 PWM 신호를 인가하여 A-A' 전로를 통해 모터(M)를 정회전(또는 역회전) 구동시키거나, 스위칭소자(S3)와 스위칭소자(S4)의 게이트에 PWM 신호를 인가하여 B-B' 전로를 통해 모터(M)를 역회전(또는 정회전) 구동시킨다.The gate driver 60 applies a PWM signal to the gates of the switching element S1 and the switching element S2 to drive the motor M forward (or reverse) through the AA 'path, or the switching element S3. ) And the PWM signal is applied to the gate of the switching element S4 to drive the motor M in reverse rotation (or forward rotation) through the BB 'converter.
상기와 같은 종래의 EPS 시스템 모터 구동 장치는, 접지단 가까이 설치된 분류저항(10)을 이용하여 전로에 흐르는 전류값을 검출하며, 이를 입력 변수로 하여 모터(M)의 전류를 제어하는 것을 알 수 있다.As described above, the conventional EPS system motor driving apparatus detects a current value flowing in a converter by using a classification resistor 10 installed near the ground terminal, and controls the current of the motor M by using it as an input variable. have.
그러나, 분류저항(10)이 모터(M)에서 멀리 떨어져 설치되므로 실제로 모터(M)에 흐르는 전류를 정확하게 검출할 수 없었으며, 이로서 모터(M) 제어의 정밀도가 낮은 문제점이 있었다.However, since the classifying resistor 10 is installed far from the motor M, the current flowing through the motor M cannot be accurately detected, which causes a problem of low precision of the motor M control.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 그 목적하는 바는 모터 양단에 분류저항을 설치하여 전류를 검출함과 아울러 모터 양단의 전압을 궤환받아 입력 변수로 사용하여 모터를 제어하도록 한 EPS 시스템의 모터 구동 장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been proposed to solve such a conventional problem, the purpose of which is to install a classification resistor on both ends of the motor to detect the current and to control the motor by receiving the voltage of both ends of the motor as an input variable It is to provide a motor driving device of an EPS system.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 모터 구동 장치는, 모터에 연결된 복수의 스위칭소자를 단속하여 상기 모터를 정/역회전시키는 EPS 시스템의 모터 구동 장치에 있어서, 상기 모터의 양단에 각각 설치된 제 1 및 제 2 분류저항과, 상기 제 1 분류저항과 제 2 분류저항에 의하여 분류된 전류를 각각 검출하는 제 1 및 제 2 전류 검출부와, 상기 제 1 및 제 2 전류 검출부에 의하여 검출된 전류값을 입력받아 두 전류값의 차를 신호 증폭하여 출력하는 차동 증폭부와, 핸들 조향에 의하여 발생된 토오크에 따라 상기 모터를 정/역회전시키기 위한 제어신호를 발생하는 중앙 제어부와, 상기 차동 증폭부로부터 전달받은 궤환 전류값을 입력 변수로 하여 상기 중앙 제어부의 제어신호에 따라 적정 듀티의 PWM 신호를 발생하는 PWM 전류 제어부와, 상기 PWM 신호를 상기 스위칭소자의 게이트에 인가하여 상기 모터를 정/역회전시키는 게이트 구동부를 포함한다.Motor driving apparatus according to the present invention for achieving the above object, in the motor driving apparatus of the EPS system for intermittently rotating the motor by intermittent a plurality of switching elements connected to the motor, each installed at both ends of the motor First and second current detectors for detecting first and second classifying resistors, currents classified by the first and second classifying resistors, and currents detected by the first and second current detecting units, respectively. A differential amplifier which receives a value and amplifies a difference between two current values, outputs a signal, a central controller which generates a control signal for forward / reverse rotation of the motor according to a torque generated by steering steering, and the differential amplification A PWM current controller for generating a PWM signal having an appropriate duty according to a control signal of the central controller by using the feedback current value received from the controller as an input variable, and the PWM And a gate driver configured to apply a signal to a gate of the switching device to forward / reverse the motor.
도 1은 종래 기술에 따른 전동 파워 스티어링 시스템 모터 구동 장치의 구성도,1 is a block diagram of an electric power steering system motor drive device according to the prior art,
도 2는 본 발명에 따른 전동 파워 스티어링 시스템 모터 구동 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of the electric power steering system motor drive device according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
111,112 : 분류저항 121,122 : 전류 검출부111,112: Classification resistor 121,122: current detector
130 : 차동 증폭부 140 : PWM 전류 제어부130: differential amplifier 140: PWM current controller
150 : 전압 검출부 160 : 중앙 제어부150: voltage detector 160: central controller
170 : 게이트 구동부170: gate driver
본 발명의 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.There may be a plurality of embodiments of the present invention. Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. This embodiment allows for a better understanding of the objects, features and advantages of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 전동 파워 스티어링 시스템 모터 구동 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of the electric power steering system motor drive device according to the present invention.
이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 모터 구동 장치는, 제 1 분류저항(111), 제 2 분류저항(112), 제 1 전류 검출부(121), 제 2 전류 검출부(122), 차동 증폭부(130), PWM 전류 제어부(140), 전압 검출부(150), 중앙 제어부(160), 게이트 구동부(170)로 구성된다.As described above, the motor driving apparatus of the present invention includes the first classifying resistor 111, the second classifying resistor 112, the first current detecting unit 121, the second current detecting unit 122, and the differential amplifier 130. , A PWM current controller 140, a voltage detector 150, a central controller 160, and a gate driver 170.
제 1 및 제 2 분류저항(111,112)은 모터(M)의 양단에 각각 설치된다.The first and second classifying resistors 111 and 112 are provided at both ends of the motor M, respectively.
제 1 및 제 2 전류 검출부(121,122)는 제 1 분류저항(111)과 제 2 분류저항(112)에 의하여 분류된 전류를 각각 검출하여 차동 증폭부(130)의 두 입력단으로 출력한다.The first and second current detectors 121 and 122 detect currents classified by the first and second classifying resistors 111 and 112, respectively, and output the two currents to the two input terminals of the differential amplifier 130.
차동 증폭부(130)는 제 1 및 제 2 전류 검출부(121,122)에 의하여 검출된 전류값을 입력받아 두 전류값의 차를 신호 증폭하여 PWM 전류 제어부(140)로 출력한다.The differential amplifier 130 receives the current values detected by the first and second current detectors 121 and 122 and amplifies the difference between the two current values and outputs them to the PWM current controller 140.
중앙 제어부(160)는 핸들 조향에 의하여 발생된 토오크를 감지하는 핸들 토오크 센서(도시 생략됨)의 감지값에 따라 모터(M)를 정/역회전시키기 위한 제어신호를 발생한다.The central controller 160 generates a control signal for forward / reverse rotation of the motor M according to a detected value of a handle torque sensor (not shown) that detects torque generated by the steering of the handle.
PWM 전류 제어부(140)는 차동 증폭부(130)로부터 전달받은 궤환 전류값을 입력 변수로 하여 중앙 제어부(160)의 제어신호에 따라 적정 듀티의 PWM 신호를 발생한다.The PWM current controller 140 generates a PWM signal having an appropriate duty according to the control signal of the central controller 160 using the feedback current value received from the differential amplifier 130 as an input variable.
게이트 구동부(170)는 PWM 전류 제어부(140)에서 발생된 PWM 신호를 스위칭소자(S1∼S4)의 게이트에 인가하여 모터(M)를 정/역회전시킨다.The gate driver 170 applies the PWM signal generated by the PWM current controller 140 to the gates of the switching elements S1 to S4 to rotate the motor M forward / reversely.
한편, 전압 검출부(150)는 모터(M)의 양단 전압을 검출하여 중앙 제어부(160)로 전달한다. 여기서 중앙 제어부(160)는 상기 핸들 토오크 센서의 감지값과 전압 검출부(150)에 의한 검출 전압값을 모두 입력 변수로 하여 모터(M)를 정/역회전시키기 위한 제어신호를 발생한다.Meanwhile, the voltage detector 150 detects the voltage at both ends of the motor M and transmits the detected voltage to the central controller 160. The central controller 160 generates a control signal for forward / reverse rotation of the motor M by using both the sensed value of the handle torque sensor and the detected voltage value of the voltage detector 150 as input variables.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 모터 구동 장치의 동작 과정을 아래에서 보다 상세히 설명하기로 한다. 여기서는 게이트 구동부(170)에 의하여 스위칭소자(S1)와 스위칭소자(S3)가 도통되어 A-A' 전로를 통하여 모터(M)에 정회전 전류가 인가되는 경우를 예시한다.An operation process of the motor driving apparatus according to the present invention configured as described above will be described in more detail below. Here, the switching element S1 and the switching element S3 are conducted by the gate driver 170 to exemplify a case in which the forward rotation current is applied to the motor M through the A-A 'path.
먼저, 모터(M)의 전단에 흐르는 전류는 제 1 분류저항(111)에 의하여 분류되어 일정 비율의 전류가 제 1 전류 검출부(121)에 의하여 검출되며, 모터(M)의 후단에 흐르는 전류는 제 2 분류저항(112)에 의하여 분류되어 일정 비율의 전류가 제 2전류 검출부(122)에 의하여 검출된다. 여기서 제 1 및 제 2 분류저항(111,112)이 모터(M)에 근접하여 설치되어 있으므로 실제 모터(M)에 인가되는 전류값과 거의 동일한 전류값이 검출된다.First, a current flowing in front of the motor M is classified by the first classifying resistor 111 so that a predetermined ratio of current is detected by the first current detector 121, and a current flowing in the rear end of the motor M is Classified by the second classifying resistor 112, a current having a predetermined ratio is detected by the second current detecting unit 122. Here, since the first and second classifying resistors 111 and 112 are provided close to the motor M, a current value almost equal to the current value applied to the actual motor M is detected.
제 1 및 제 2 전류 검출부(121,122)에 의하여 검출되어진 전류값은 차동 증폭부(130)의 두 입력단으로 전달되며, 차동 증폭부(130)는 두 전류값의 차를 신호 증폭하여 PWM 전류 제어부(140)로 출력한다.The current values detected by the first and second current detectors 121 and 122 are transmitted to the two input terminals of the differential amplifier 130, and the differential amplifier 130 amplifies the difference between the two current values so that the PWM current controller ( 140).
중앙 제어부(160)는 핸들 조향에 의하여 발생된 토오크를 감지하는 핸들 토오크 센서(도시 생략됨)의 감지값과 조향각 센서(도시 생략됨)의 감지값에 따라 모터(M)를 정/역회전시키기 위한 제어신호를 발생한다.The central control unit 160 rotates the motor M forward / reversely according to the detected value of the handle torque sensor (not shown) and the steering angle sensor (not shown) to detect the torque generated by the steering. To generate a control signal.
아울러, 중앙 제어부(160)는 핸들 토오크 센서(도시 생략됨)와 차속 센서(도시 생략됨)의 감지값에 따라 스티어링 유압 제어신호를 발생한다.In addition, the central control unit 160 generates a steering hydraulic pressure control signal according to the detected values of the handle torque sensor (not shown) and the vehicle speed sensor (not shown).
그러면, 차동 증폭부(130)로부터 궤환 전류값을 전달받은 PWM 전류 제어부(140)는 입력되는 궤환 전류값을 입력 변수로 하여 중앙 제어부(160)의 제어신호에 따라 적정 듀티의 PWM 신호를 발생한다.Then, the PWM current controller 140 receiving the feedback current value from the differential amplifier 130 generates a PWM signal having an appropriate duty according to the control signal of the central controller 160 using the input feedback current value as an input variable. .
따라서, 게이트 구동부(170)는 PWM 전류 제어부(140)에서 발생된 PWM 신호를 스위칭소자(S1)와 스위칭소자(S2)의 게이트에 인가하여 도통시키며, 스위칭소자(S1)와 스위칭소자(S2)의 도통에 의하여 A-A' 전로를 통해 정회전 전류를 인가 받은 모터(M)는 정회전 구동된다.Accordingly, the gate driver 170 applies the PWM signal generated by the PWM current controller 140 to the gates of the switching element S1 and the switching element S2 and conducts the same. The switching element S1 and the switching element S2 are conducted. By the conduction of the motor (M) receiving the forward rotation current through the AA 'converter is driven forward rotation.
한편, 전압 검출부(150)는 모터(M)의 양단 전압을 검출하여 중앙 제어부(160)로 궤환 전압값을 전달한다.On the other hand, the voltage detector 150 detects the voltage at both ends of the motor (M) and transfers the feedback voltage value to the central controller (160).
그러면, 핸들 토오크 센서(도시 생략됨)의 감지값과 조향각 센서(도시 생략됨)의 감지값에 따라 모터 제어신호를 발생하던 중앙 제어부(160)는 전압 검출부(150)에 의한 궤환 전압값을 입력 변수에 추가하며, 핸들 토오크 센서의 감지값과 전압 검출부(150)에 의한 검출 전압값을 모두 입력 변수로 하여 모터(M)를 정/역회전시키기 위한 제어신호를 발생한다.Then, the central controller 160 generating the motor control signal according to the detected value of the handle torque sensor (not shown) and the steering angle sensor (not shown) inputs the feedback voltage value by the voltage detector 150. In addition to the variable, a control signal for forward / reverse rotation of the motor M is generated using both the sensed value of the handle torque sensor and the detected voltage value of the voltage detector 150 as input variables.
여기서, 중앙 제어부(160)는 궤환 전압값을 입력 변수에 추가함에 따라 모터(M)의 회전속도를 정밀 제어할 수 있게 된다.Here, the central control unit 160 can precisely control the rotation speed of the motor M by adding the feedback voltage value to the input variable.
전술한 바와 같은 본 발명은 모터 양단에 분류저항을 설치하여 전류를 검출함과 아울러 모터 양단의 전압을 궤환받아 입력 변수로 사용하여 모터를 제어함으로써, 모터를 보다 정확 및 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention provides an effect of more precisely and precisely controlling the motor by installing a classifying resistor at both ends of the motor to detect a current and controlling the motor by receiving the voltage at both ends of the motor as an input variable. There is.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20120130 Year of fee payment: 9 |
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