KR100646395B1 - 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법 - Google Patents

전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명은 차량이 주행 중 연료 부족 및 전자파의 신호 간섭을 포함하는 장애 요인으로 인한 엔진 제어부의 오작동 및 엔진의 점화 장치 오프(off)를 포함하는 엔진 이상에 의한 엔진 정지로 점화 장치가 오프된 것을 감지하거나 신호선 이상으로 엔진 RPM(Revolution Per Minute) 신호를 감지하지 못하면 차속에 반비례하는 최대 허용 어시스트 전류의 감소율로 최대 허용 어시스트 전류를 감소시키는 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법에 있어서, (a) 점화 장치의 온(on), 오프(off)를 감지하거나 신호선 이상으로 엔진 RPM(Revolution Per Minute) 신호를 감지하지 못하는 단계; (b) 점화 장치의 오프를 감지하거나 신호선 이상으로 엔진 RPM 신호를 감지하지 못하면 차속에 반비례하는 최대 허용 어시스트 전류의 감소율로 최대 허용 어시스트 전류를 감소시키는 모터 제어 신호를 생성하여 전송하는 단계; 및 (c) 전송받은 모터 제어 신호에 따라 EPS(Electronic Power Steering) 모터를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 차량의 엔진 고장으로 인한 파워스티어링 시스템의 갑작스런 전원 공급이 중단되는 것을 예방하기 때문에 엔진 고장으로 인한 비상 상황에서 운전자가 차량의 조향 조작을 용이하게 할 수 있는 효과가 있고, 차속에 반비례 하는 최대 허용 어시스트 전류의 감소율로 전자제어 파워스티어링 시스템에 공급하는 전류를 감소하기 때문에 차량 배터리의 방전을 방지하는 효과가 있다.
전자제어 파워스티어링 시스템, 최대 허용 어시스트 전류, 페일세이프 제어, ECU

Description

전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법{Method for Fail-Safe Control of Electronic Power Steering}
도 1은 종래의 전자제어 파워스티어링 시스템을 간략하게 나타낸 블럭 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자제어 파워스티어링 시스템에서 페일세이프 제어를 하는 과정을 나타낸 순서도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어에 따른 최대 허용 어시스트 전류의 감소치를 그래프로 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 전자제어 파워스티어링 시스템 110: 차속 센서
120: 토크 센서 130: 조향각 센서
140: ECU 150: 모터 제어 및 구동부
160: 랙바
본 발명은 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 차량이 주행 중 연료 부족 및 전자파의 신호 간섭을 포함하는 장애 요인으로 인한 엔진 제어부의 오작동 및 엔진의 점화 장치 오프(off)를 포함하는 엔진 이상에 의한 엔진 정지로 점화 장치가 오프된 것을 감지하거나 신호선 이상으로 엔진 RPM(Revolution Per Minute) 신호를 감지하지 못하면 차속에 반비례하는 최대 허용 어시스트 전류의 감소율로 최대 허용 어시스트 전류를 감소시키는 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 각종 센서에서 검출되는 전기적 신호를 입력받아 각종 액츄에이터를 구동하기 위한 디지털 제어신호를 출력하는 차량용 전자제어장치(Electronic Control Unit, 이하 'ECU'라 칭함)가 구비되어 있다.
이러한 ECU를 이용하여 차량의 속도에 따라 운전자 핸들의 조작력을 조절하여 가볍고 신속하며 안전한 조향 조작이 가능하도록 하는 전자제어 파워스티어링(Electronic Power Steering) 시스템(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이 차량의 속도를 검출하는 차속 센서(110), 운전자 핸들의 토크를 검출하는 토크 센서(120), 모터의 상대 조향각을 검출하는 조향각 센서(130), 각 센서에서 검출되는 각종 입력신호에 따라 운전자 핸들의 조작력을 조절하기 위한 모터 제어신호 및 구동신호를 출력하는 ECU(140) 및 ECU(140)에서 출력되는 모터 제어 신호 및 구동 신호에 따라 EPS 모터(미도시)의 구동을 제어하고, EPS 모터(140)의 구동에 따른 출력으로 랙바(160)를 구동시키는 모터 제어 및 구동부(150)로 크게 이루어진다. 한편, 전자제어 파워스티어링 시스템(100)은 엔진 내부의 점화 장치를 온(on)시키게 되면 바 로 ECU(140)에 대한 파워 소스를 온시켜 전자제어 파워스티어링 시스템에 최대 허용 어시스트(Assist) 전류를 공급하고, 반대로 점화 스위치를 오프(off)시키게 되면 ECU(140)에 대한 파워 소스를 오프시켜 최대 허용 어시스트 전류의 공급을 중단하는 특성이 있다.
이러한 전자제어 파워스티어링 시스템(100)의 특성은, 엔진 이상으로 인해 점화 플러그가 오프되면 운전자가 적절한 조향 조작을 하지 못하는 사고를 유발할 수 있는 문제점을 야기한다. 이러한 문제점을 방지하기 위하여 전자제어 파워스티어링 시스템에 최대 허용 어시스트 전류를 일정한 허용 시간 내에 감소시키는 페일세이프 제어(Fail-safe Control)을 적용하고 있다. 하지만 현재 적용하고 있는 페일세이프 제어는 허용 시간을 단시간으로 설정하여, 차량이 고속으로 주행하던 중에 엔진이 정지되면 운전자가 전자제어 파워스티어링 시스템에 최대 허용 어시스트 전류 공급이 중단된 것을 감지하지 못하여 차량의 조향장치를 안전하고 신속하게 조작하지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 또한, 허용 시간을 장시간으로 재설정하면 차량이 저속 주행 중 엔진이 정지하여 차량을 신속하게 정지시킬 수 있는 경우 또는 정상적으로 엔진을 끈 상태에서도 최대 허용 어시스트 전류가 설정된 허용 시간 동안 전자제어 파워스티어링 시스템(100)에 공급되어 배터리가 방전되는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 차량이 주행 중 연료 부족 및 전자파의 신호 간섭을 포함하는 장애 요인으로 인한 엔진 제어부의 오작동 및 엔진의 점화 장치 오프(off)를 포함하는 엔진 이상에 의한 엔진 정지로 점화 장치가 오프된 것을 감지하거나 신호선 이상으로 엔진 RPM(Revolution Per Minute) 신호를 감지하지 못하면 차속에 반비례하는 최대 허용 어시스트 전류의 감소율로 최대 허용 어시스트 전류를 감소시키는 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차량이 주행 중 연료 부족 및 전자파의 신호 간섭을 포함하는 장애 요인으로 인한 엔진 제어부의 오작동 및 엔진의 점화 장치 오프(off)를 포함하는 엔진 이상에 의한 엔진 정지로 점화 장치가 오프된 것을 감지하거나 신호선 이상으로 엔진 RPM(Revolution Per Minute) 신호를 감지하지 못하면 차속에 반비례하는 최대 허용 어시스트 전류의 감소율로 최대 허용 어시스트 전류를 감소시키는 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법에 있어서, (a) 점화 장치의 온(on), 오프(off)를 감지하거나 신호선 이상으로 엔진 RPM(Revolution Per Minute) 신호를 감지하지 못하는 단계; (b) 점화 장치의 오프를 감지하거나 신호선 이상으로 엔진 RPM 신호를 감지하지 못하면 차속에 반비례하는 최대 허용 어시스트 전류의 감소율로 최대 허용 어시스트 전류를 감소시키는 모터 제어 신호를 생성하여 전송하는 단계; 및 (c) 전송받은 모터 제어 신호에 따라 EPS(Electronic Power Steering) 모터를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어하는 과정을 나타낸 순서도이다.
엔진의 점화 장치를 온(on)하여 차량이 주행을 시작하면 차량의 주행을 위해 작동하고 있는 엔진의 엔진 신호를 ECU(140)에서 검출하여 변화하는 차량의 속도에 적합한 모터 제어 신호를 생성하고 모터 제어 및 구동부(150)로 전송하여 차량의 속도 변화에 적합한 핸들의 보조 조작력을 운전자에게 제공하기 위한 EPS 모터(미도시)의 제어를 모터 제어 및 구동부(150)에서 수행한다(S200). ECU(140)는 차량의 주행시 엔진의 이상 유무를 감지하기 위해 엔진 신호를 지속적으로 검출하여 엔진에 이상이 발생하지 않았다고 판단되면 차량의 주행이 종료되는 시점까지 계속적으로 엔진 신호를 검출하도록 한다(S210).
차량이 주행 중 ECU(140)가 연료 부족 및 전자파의 신호 간섭을 포함하는 장애 요인으로 인한 엔진 제어부의 오작동 및 엔진의 점화 장치 오프(off)를 포함하는 엔진 이상에 의한 엔진 정지로 점화 장치가 오프된 것을 감지하거나 신호선 이상으로 엔진 RPM(Revolution Per Minute) 신호를 감지하지 못하면, ECU(140)는 차속 센서(110)의 입력 신호에 따른 차속에 반비례하는 최대 허용 어시스트 전류의 감소율로 최대 허용 어시스트 전류를 감소시키는 모터 제어 신호를 발생하여 모터 제어 및 구동부(150)로 전송한다(S220). 여기서 최대 허용 어시스트 전류란 차량의 배터리에서 ECU(140)와 모터 제어 및 구동부(150)를 통해 EPS 모터(미도시)로 공급되는 전류로서, ECU(140)의 제어 하에 고속 주행시에는 최대 허용 전류값을 작게 설정하여 EPS 모터(미도시)의 보조 조작력이 약하게 출력되고, 저속 주행시에는 최대 허용 전류값을 크게 설정하여 EPS 모터(미도시)의 보조 조작력이 크게 출력되도록 하는 기능을 한다.
모터 제어 및 구동부(150)는 ECU(140)가 전송한 모터 제어 신호에 따라 차속에 반비례하는 최대 허용 어시스트 전류의 감소율로 감소하는 최대 허용 어시스트 전류로 EPS 모터(미도시)에서 출력되는 보조 조작력을 감소시키면서 랙바(160)를 구동할 수 있도록 제어한다. 즉, 차속에 적합한 보조 조작력을 출력하는 EPS 모터(미도시)가 차량의 엔진 정지시에 보조 조작력의 출력을 급격하게 정지하지 않고 차속에 반비례하는 최대 허용 어시스트 전류의 감소율로 감소하는 최대 허용 어시스트 전류를 공급받아 보조 조작력의 출력을 감소하도록 하여 운전자로 하여금 엔진이 정지되거나 신호선 이상으로 엔진 RPM 신호를 ECU(140)가 감지 하지 못하는 차량을 안전하게 조향하여 정지시킬 수 있도록 한다(S230).
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어에 따른 최대 허용 어시스트 전류의 감소치를 그래프로 나타낸 도면이다.
엔진 속도가 도 3에서 나타낸 것과 같이 정상적인 엔진 속도를 나타내면서 차량을 주행시키다가 엔진의 점화 장치 오프(off)를 포함한 엔진 이상으로 차량의 주행 도중 엔진이 정지하게 되면, 도 3에서 점선으로 도시한 것과 같이 최대 허용 어시스트 전류가 엔진이 정지한 시간인 T1과 차속에 상관없이 일정한 시간 내에 최대 허용 어시스트 전류가 감소하여 0 A가 되는 시간인 T2의 간격이 짧게 설정된 종래의 전자 제어 파워스티어링 시스템(100)의 페일세이프 제어방법은, 차량의 고속 주행 중 엔진이 정지되면 전자제어 파워스티어링 시스템(100)의 전류 공급이 급격하게 중단되어 운전자가 차량의 조향장치를 적절하게 조작하지 못할 수 있고, T1과 T2의 간격을 넓게 설정하면 차량의 저속 주행시 엔진이 정지되어 차량을 정지시킨 경우 또는 정상적으로 엔진을 끈 경우에도 최대 허용 어시스트 전류가 전자제어 파워스티어링 시스템(100)에 공급되어 배터리가 방전될 수 있는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자제어 파워스티어링 시스템(100)의 페일세이프 제어는 도 3에서 실선으로 도시한 것과 같이 최대 허용 어시스트 전류의 감소율을 차량 속도에 반비례하게 하여 차량의 고속 주행 중 엔진이 정지한 경우에는 차량이 엔진이 정지한 시점인 T1부터 차속이 0 Km가 되는 시간인 T3에 비례하는 최대 허용 어시스트 전류의 감소 시간인 T4를 제공하여 운전자가 차량 정지시까지 조향장치를 적절하게 조작할 수 있도록 하고, 차량의 저속 주행시 엔진이 정지하여 차량을 정지시킨 경우 또는 정상적으로 엔진을 정지한 경우에는 T1과 T3의 간격이 짧아지는 것에 비례하는 T4를 제공하여 엔진이 정지된 상태에서는 최대 허용 어시스트 전류가 전자제어 파워스티어링 시스템(100)에 공급되지 않도록 한다. 즉, 차량의 속도가 높으면 최대 허용 어시스트 전류의 감소율을 적게 하여 최대 허용 어시스트 전류가 차량이 정지할 때까지 천천히 감소하도록 하고, 차량의 속도가 낮으면 최대 허용 어시스트 전류의 감소율을 크게 하여 속도가 낮은 차량이 빨리 정지하면 최대 허용 어시스트 전류도 빨리 감소하도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 엔진 고장으로 인한 파워스티어링 시스템의 갑작스런 전원 공급이 중단되는 것을 예방하기 때문에 엔진 이상으로 인한 비상 상황에서 운전자가 차량의 조향 조작을 용이하게 할 수 있는 효과가 있고, 차속에 반비례하는 최대 허용 어시스트 전류의 감소율로 전자제어 파워스티어링 시스템의 전류를 감소하기 때문에 차량 배터리의 방전을 방지하는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 차량이 주행 중 연료 부족 및 전자파의 신호 간섭을 포함하는 장애 요인으로 인한 엔진 제어부의 오작동 및 엔진의 점화 장치 오프(off)를 포함하는 엔진 이상에 의한 엔진 정지로 점화 장치가 오프된 것을 감지하거나 신호선 이상으로 엔진 RPM(Revolution Per Minute) 신호를 감지하지 못하면 차속에 반비례하는 최대 허용 어시스트 전류의 감소율로 상기 최대 허용 어시스트 전류를 감소시키는 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법에 있어서,
    (a) 상기 점화 장치의 온(on), 오프(off)를 감지하거나 상기 신호선 이상으로 상기 엔진 RPM 신호를 감지하지 못하는 단계;
    (b) 상기 점화 장치의 오프를 감지하거나 상기 신호선 이상으로 상기 엔진 RPM 신호를 감지하지 못하면 상기 차속에 반비례하는 상기 최대 허용 어시스트 전류의 감소율로 상기 최대 허용 어시스트 전류를 감소시키는 모터 제어 신호를 생성하여 전송하는 단계; 및
    (c) 전송받은 상기 모터 제어 신호에 따라 EPS(Electronic Power Steering) 모터를 구동하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 ( b)에서
    상기 엔진 신호의 이상을 ECU(Electronic Control Unit)에서 감지하고, 상기 ECU가 차속 센서의 입력신호에 따라 상기 차속에 반비례하는 상기 최대 허용 어시스트 전류의 감소율로 상기 최대 허용 어시스트 전류를 감소시키는 상기 모터 제어 신호를 모터 제어 및 구동부로 전송하는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (c)에서
    상기 차속이 고속이면 상기 최대 허용 어시스트 전류가 감소하여 전류값이 0 A가 되는 시간을 상기 엔진이 정지한 시점부터 상기 차량이 정지하는 시점까지의 시간에 비례하게 제공하여 상기 EPS 모터가 제공하는 보조 조작력을 엔진이 정지한 시점부터 상기 차량이 정지하는 시점까지의 시간에 비례하게 감소하는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (c)에서
    상기 차속이 저속이면 상기 엔진이 정지되어 상기 차량을 정지시킨 경우, 상기 신호선 이상으로 상기 엔진 RPM 신호를 감지하지 못하는 경우 또는 정상적으로 상기 엔진이 정지된 경우에서는 상기 최대 허용 어시스트 전류가 감소하여 상기 전류값이 0 A가 되는 시간을 상기 엔진이 정지한 시점부터 상기 차량이 정지하는 시점까지의 시간에 비례하게 제공하여 상기 엔진을 정지한 상태에서는 상기 최대 허용 어시스트 전류가 상기 전자제어 파워스티어링 시스템에 공급되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 페일세이프 제어 방법.
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