KR100695402B1 - 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전을 위하여 모터구동 차단기능 및 릴레이구동 차단기능 이외에 조타 조력 제어 차단기능을 추가하여 조타 동특성 제어와 관계없는 고장 검출시 조타 조력 제어부의 동작만을 차단할 수 있도록 한 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치에 관한 것으로, 토오크 센서, 조향각 센서, 모터회전자 위치 센서, 조타 조력 제어부, 조타 동특성 제어부, 가산기, 모터 제어부, 3상 인버터의 FET, 모터, FET 구동부, 릴레이 구동부, 고장 검출부로 이루어지는 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치에 있어서, 상기 고장 검출부가 상기 각 부의 고장을 감시하여 고장을 검출하는 경우, 상기 FET 구동부로 모터구동 차단신호를 출력하여 상기 모터의 스위칭을 차단하고 상기 릴레이 구동부로 릴레이구동 차단신호를 출력하여 상기 배터리의 전류인가를 차단함으로써 상기 모터가 토오크를 발생하지 않도록 제어하고, 조타 동특성 제어와 관계없는 고장 검출시 조타 조력 제어 차단신호만을 출력하도록 제어하며, 상기 조타 조력 제어부에 연결되어 상기 고장 검출부에서 출력되는 조타 조력 제어 차단신호에 따라 스위칭 오프 동작하여 조타 조력 제어부의 제어명령이 상기 가산기에 출력되지 않도록 하는 스위칭부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
Description
도 1은 종래 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치의 블록 구성도,
도 2는 본 발명에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치의 블록 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 토오크 센서 2 : 조향각 센서
3 : 모터회전자 위치 센서 4 : 조타 조력 제어부
5 : 조타 동특성 제어부 6 : 가산기
7 : 모터 제어부 8 : 3상 인버터의 FET
9 : 모터 10 : FET 구동부
11 : 릴레이 구동부 12 : 고장 검출부
13 : 스위칭부 REL : 릴레이
BAT : 배터리
본 발명은 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치에 관한 것으로, 특히 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전을 위하여 모터구동 차단기능 및 릴레이구동 차단기능 이외에 조타 조력 제어 차단기능을 추가하여 조타 동특성 제어와 관계없는 고장 검출시 조타 조력 제어부의 동작만을 차단할 수 있도록 한 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치에 관한 것이다.
종래의 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 운전자의 조타 조작에 의한 토오크 신호를 검출하는 토오크 센서(1)와, 조향각 신호와 조향각속도 신호를 검출하는 조향각 센서(2) 및/또는 모터회전자 위치 센서(3)와, 상기 토오크 센서(1)에서 검출된 토오크 신호에 따라 운전자의 조타력을 보조해주는 조타 조력 제어부(4)와, 상기 조향각 센서(2) 및/또는 모터회전자 위치 센서(3)에서 검출된 조향각 신호와 조향각속도 신호에 따라 댐핑제어, 관성보상제어, 마찰보상제어 및 복원제어를 수행하는 조타 동특성 제어부(5)와, 상기 조타 조력 제어부(4)와 조타 동특성 제어부(5)에서 출력되는 제어명령을 합하여 모터전류 제어명령(I*)을 출력하는 가산기(6)와, 상기 가산기(6)에서 출력되는 모터전류 제어명령(I*)에 따라 모터인가전압명령을 출력하는 모터 제어부(7)와, 상기 모터 제어부(7)에서 출력되는 모터인가전압명령에 따라 3상 인버터의 FET(8)를 스위칭하여 모터(9)를 구동시키는 FET 구동부(10)와, 릴레이(REL)를 구동하여 배터리(BAT)의 전류를 상기 3상 인버터의 FET(8)로 인가시키는 릴레이 구동부(11)와, 상기 각 부의 고장을 감시하고, 고장 검출시 상기 FET 구동부(10)로 모터구동 차단신호를 출력하여 상기 모터(9)의 스위칭을 차단하고, 상기 릴레이 구동부(11) 로 릴레이구동 차단신호를 출력하여 상기 배터리(BAT)의 전류인가를 차단함으로써 상기 모터(9)가 토오크를 발생하지 않도록 제어하는 고장 검출부(12)로 구성된다.
상기와 같이 종래의 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치는 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전을 위하여 고장 검출부(12)를 통해 모터구동 차단기능과 릴레이구동 차단기능을 수행한다.
즉, 예를 들어, 상기 토오크 센서(1)에 고장이 발생하여 비정상적인 토오크 신호가 상기 조타 조력 제어부(4)에서 검출되면, 운전자가 의도하지 않은 방향으로 토오크가 발생하여 차량이 원하지 않는 방향으로 조타되는 이상조타현상이 발생하게 된다.
그러므로, 상기 고장 검출부(12)를 통해 상기 토오크 센서(1)의 고장을 검출하여 모터(9)가 토오크를 발생하지 않도록 모터구동 차단신호는 상기 FET 구동부(10)로, 릴레이구동 차단신호는 상기 릴레이 구동부(11)로 각각 출력함으로써 이상조타현상을 막도록 한다.
한편, 유압식 파워스티어링 장치가 구조적으로 큰 댐핑특성을 갖고 있는 반면에 전동식 파워스티어링 장치는 댐핑특성이 작아 고속주행 안전성 확보를 위하여 조향각속도를 이용한 댐핑제어를 통해 댐핑특성을 구현하고 있다.
이에 따라, 종래에는 고속주행중 토오크 센서(1)에 고장이 발생하여 상기 고장 검출부(12)를 통해 모터(9)의 토오크 발생을 차단하는 경우, 상기 조타 조력 제어부(4)의 동작뿐만 아니라 조타 동특성 제어부(5)의 동작까지 차단되어 댐핑제어에 의한 고속주행 안정성 효과가 상실되게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전을 위하여 모터구동 차단기능 및 릴레이구동 차단기능 이외에 조타 조력 제어 차단기능을 추가하여 조타 동특성 제어와 관계없는 고장 검출시 조타 조력 제어부의 동작만을 차단할 수 있도록 한 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치는, 토오크 신호를 검출하는 토오크 센서와, 조향각 신호와 조향각속도 신호를 검출하는 조향각 센서 및/또는 모터회전자 위치 센서와, 상기 토오크 센서에서 검출된 토오크 신호에 따라 조타 보조력을 결정하여 운전자의 조타력을 보조해주는 조타 조력 제어부와, 상기 조향각 센서 및/또는 모터회전자 위치 센서에서 검출된 조향각 신호와 조향각속도 신호에 따라 조타 동특성 제어기능을 수행하는 조타 동특성 제어부와, 상기 조타 조력 제어부와 조타 동특성 제어부에서 출력되는 제어명령을 합하여 모터전류 제어명령(I*)을 출력하는 가산기와, 상기 가산기에서 출력되는 모터전류 제어명령(I*)에 따라 모터인가전압명령을 출력하는 모터 제어부와, 상기 모터 제어부에서 출력되는 모터인가전압명령에 따라 3상 인버터의 FET를 스위칭하여 모터를 구동시키는 FET 구동부와, 릴레이를 구동하여 배터리의 전류를 상기 3상 인버터의 FET로 인가시키는 릴레이 구동부와, 상기 각 부의 고장을 감시하고, 고장 검출시 상기 FET 구동부 및 릴레이 구동부로 해당 제어신호를 출력하여 모터가 토오크를 발생하지 않도록 제어하는 고장 검출부로 이루어지는 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치에 있어서, 상기 고장 검출부가 상기 각 부의 고장을 감시하여 고장을 검출하는 경우, 상기 FET 구동부로 모터구동 차단신호를 출력하여 상기 모터의 스위칭을 차단하고 상기 릴레이 구동부로 릴레이구동 차단신호를 출력하여 상기 배터리의 전류인가를 차단함으로써 상기 모터가 토오크를 발생하지 않도록 제어하고, 조타 동특성 제어와 관계없는 고장 검출시 조타 조력 제어 차단신호만을 출력하도록 제어하며, 상기 조타 조력 제어부에 연결되어 상기 고장 검출부에서 출력되는 조타 조력 제어 차단신호에 따라 스위칭 오프 동작하여 조타 조력 제어부의 제어명령이 상기 가산기에 출력되지 않도록 하는 스위칭부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치의 블록 구성도로서, 운전자의 조타 조작에 의한 토오크 신호를 검출하는 토오크 센서(1)와, 조향각 신호와 조향각속도 신호를 검출하는 조향각 센서(2) 및/또는 모터회전자 위치 센서(3)와, 상기 토오크 센서(1)에서 검출된 토오크 신호에 따라 조타 보조력을 결정하여 운전자의 조타력을 보조해주는 조타 조력 제어부(4)와, 상기 조향각 센서(2) 및/또는 모터회전자 위치 센서(3)에서 검출된 조향각 신호와 조향각속도 신호에 따라 댐핑제어, 관성보상제어, 마찰보상제어 및 복원제어를 수행하는 조타 동특성 제어부(5)와, 상기 조타 조력 제어부(4)와 조타 동특성 제어부(5)에서 출력 되는 제어명령을 합하여 모터전류 제어명령(I*)을 출력하는 가산기(6)와, 상기 가산기(6)에서 출력되는 모터전류 제어명령(I*)에 따라 모터인가전압명령을 출력하는 모터 제어부(7)와, 상기 모터 제어부(7)에서 출력되는 모터인가전압명령에 따라 3상 인버터의 FET(8)를 스위칭하여 모터(9)를 구동시키는 FET 구동부(10)와, 릴레이(REL)를 구동하여 배터리(BAT)의 전류를 상기 3상 인버터의 FET(8)로 인가시키는 릴레이 구동부(11)와, 상기 각 부의 고장을 감시하고, 고장 검출시 상기 FET 구동부(10)로 모터구동 차단신호를 출력하여 상기 모터(9)의 스위칭을 차단하고 상기 릴레이 구동부(11)로 릴레이구동 차단신호를 출력하여 상기 배터리(BAT)의 전류인가를 차단함으로써 상기 모터(9)가 토오크를 발생하지 않도록 제어하고, 조타 동특성 제어와 관계없는 고장 검출시 조타 조력 제어 차단신호만을 출력하도록 제어하는 고장 검출부(12)와, 상기 조타 조력 제어부(4)에 연결되어 상기 고장 검출부(12)에서 출력되는 조타 조력 제어 차단신호에 따라 스위칭 오프(Switching Off) 동작하여 조타 조력 제어부(4)의 제어명령이 상기 가산기(6)에 출력되지 않도록 하는 스위칭부(13)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 토오크 센서(1)는 운전자의 조타 조작에 의한 토오크 신호를 검출하고, 조향각 센서(2) 및/또는 모터회전자 위치 센서(3)는 조향각 신호와 조향각속도 신호를 각각 검출한다.
이어, 조타 조력 제어부(4)는 상기 토오크 센서(1)에서 검출된 토오크 신호 에 따라 조타 보조력을 결정하여 운전자의 조타력을 보조해주고, 조타 동특성 제어부(5)는 상기 조향각 센서(2) 및/또는 모터회전자 위치 센서(3)에서 검출된 조향각 신호와 조향각속도 신호에 따라 댐핑제어, 관성보상제어, 마찰보상제어, 복원제어를 수행한다.
즉, 상기 조타 동특성 제어부(5)는 조향각 센서(2), 모터회전자 위치 센서(3)등의 센서로부터 얻을 수 있는 조향각 신호와 조향각속도 신호를 이용하여 상기와 같은 해당 제어 기능을 수행하게 되는 것이다.
계속해서, 가산기(6)를 통해 상기 조타 조력 제어부(4)와 조타 동특성 제어부(5)에서 출력되는 제어명령이 합산되어 모터전류 제어명령(I*)이 모터 제어부(7)로 출력되면, 모터 제어부(7)는 상기 가산기(6)에서 출력되는 모터전류 제어명령(I*)에 따라 모터인가전압명령을 발생하여 FET 구동부(10)로 출력한다.
이후, FET 구동부(10)는 상기 모터 제어부(7)에서 출력되는 모터인가전압명령에 따라 3상 인버터의 FET(8)를 스위칭하여 모터(9)를 구동시키고, 이때 릴레이 구동부(11)도 릴레이(REL)를 구동하여 배터리(BAT)의 전류를 상기 3상 인버터의 FET(8)로 인가시킨다.
한편, 고장 검출부(12)는 종래와 마찬가지로 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전을 위하여 모터구동 차단기능과 릴레이구동 차단기능을 수행하고, 이러한 기능 이외에 새로운 조타 조력 제어 차단기능을 추가하여 수행한다.
즉, 상기 조타 동특성 제어부(5)의 동작과 관련된 조타 동특성 제어와 관계있는 고장 검출시에는 상기 고장 검출부(12)가 상기 FET 구동부(10)로 모터구동 차 단신호를 출력하고 상기 릴레이 구동부(11)로 릴레이구동 차단신호를 각각 출력함으로써 모터(9)가 토오크를 발생하지 않도록 제어한다.
그러나, 조타 동특성 제어와 관계없는 고장 검출시, 예를 들면 토오크 센서(1)의 고장 검출시에는 상기 고장 검출부(12)가 모터구동 차단신호와 릴레이구동 차단신호를 상기 FET 구동부(10)와 릴레이 구동부(11)로 발생 및 출력하지 않고, 조타 조력 제어 차단신호만을 발생하여 상기 스위칭부(13)로 출력한다.
그러면, 상기 조타 조력 제어부(4)에 연결되어 있는 스위칭부(13)는 상기 고장 검출부(12)에서 출력되는 조타 조력 제어 차단신호에 따라 스위칭 오프 동작하여 조타 조력 제어부(4)의 제어명령이 상기 가산기(6)에 출력되지 않도록 한다.
이에 따라, 가산기(6)를 통해 조타 동특성 제어부(5)의 제어명령만이 합해져 모터전류 제어명령(I*)이 모터 제어부(7)로 출력되고, 이후 모터 제어부(7)는 상기 가산기(6)에서 출력되는 모터전류 제어명령(I*)에 따라 모터인가전압명령을 발생하여 FET 구동부(10)로 출력한다.
그러면, FET 구동부(10)는 상기 모터 제어부(7)에서 출력되는 모터인가전압명령에 따라 3상 인버터의 FET(8)를 스위칭하여 모터(9)를 구동시키고, 이때 릴레이 구동부(11)도 릴레이(REL)를 구동하여 배터리(BAT)의 전류를 상기 3상 인버터의 FET(8)로 인가시킴으로써 조타 동특성 제어와 관련된 동작은 정상적으로 수행되도록 한다.
상기와 같이 종래 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치는 토오크 센서(1)의 고장 검출시 모터구동을 차단하는 방식으로 고장대응이 이루어지는 반면 에, 본 발명에 의한 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치는 조타 조력 제어부(4)의 동작만을 차단하고 조타 동특성 제어부(5)는 정상 동작할 수 있도록 하고 있다.
이상, 상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전을 위하여 모터구동 차단기능 및 릴레이구동 차단기능 이외에 조타 조력 제어 차단기능을 추가하여 조타 동특성 제어와 관계없는 고장 검출시 조타 조력 제어부의 동작만을 차단할 수 있게 되는 효과가 있다.
특히, 조타 동특성 제어와 관계없는 토오크 센서의 고장 검출시 조타 조력 제어부의 동작만이 차단되고 조타 동특성 제어부의 동작은 정상적으로 수행됨에 따라 댐핑제어에 의한 고속주행 안전성을 확보할 수 있게 되는 장점이 있다.
Claims (2)
- 토오크 신호를 검출하는 토오크 센서와, 조향각 신호와 조향각속도 신호를 검출하는 조향각 센서 및/또는 모터회전자 위치 센서와, 상기 토오크 센서에서 검출된 토오크 신호에 따라 조타 보조력을 결정하여 운전자의 조타력을 보조해주는 조타 조력 제어부와, 상기 조향각 센서 및/또는 모터회전자 위치 센서에서 검출된 조향각 신호와 조향각속도 신호에 따라 조타 동특성 제어기능을 수행하는 조타 동특성 제어부와, 상기 조타 조력 제어부와 조타 동특성 제어부에서 출력되는 제어명령을 합하여 모터전류 제어명령(I*)을 출력하는 가산기와, 상기 가산기에서 출력되는 모터전류 제어명령(I*)에 따라 모터인가전압명령을 출력하는 모터 제어부와, 상기 모터 제어부에서 출력되는 모터인가전압명령에 따라 3상 인버터의 FET를 스위칭하여 모터를 구동시키는 FET 구동부와, 릴레이를 구동하여 배터리의 전류를 상기 3상 인버터의 FET로 인가시키는 릴레이 구동부와, 상기 각 부의 고장을 감시하고, 고장 검출시 상기 FET 구동부 및 릴레이 구동부로 해당 제어신호를 출력하여 모터가 토오크를 발생하지 않도록 제어하는 고장 검출부로 이루어지는 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치에 있어서,상기 고장 검출부가 상기 각 부의 고장을 감시하여 고장을 검출하는 경우, 상기 FET 구동부로 모터구동 차단신호를 출력하여 상기 모터의 스위칭을 차단하고 상기 릴레이 구동부로 릴레이구동 차단신호를 출력하여 상기 배터리의 전류인가를 차단함으로써 상기 모터가 토오크를 발생하지 않도록 제어하고, 조타 동특성 제어 와 관계없는 고장 검출시 조타 조력 제어 차단신호만을 출력하도록 제어하며,상기 조타 조력 제어부에 연결되어 상기 고장 검출부에서 출력되는 조타 조력 제어 차단신호에 따라 스위칭 오프 동작하여 조타 조력 제어부의 제어명령이 상기 가산기에 출력되지 않도록 하는 스위칭부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치.
- 제1항에 있어서, 상기 고장 검출부가,상기 조타 동특성 제어부의 조타 동특성 제어와 관계없는 상기 토오크 센서의 고장을 검출하는 경우, 모터구동 차단신호와 릴레이구동 차단신호를 상기 FET 구동부와 릴레이 구동부로 발생 및 출력하지 않고, 조타 조력 제어 차단신호만을 발생하여 상기 스위칭부로 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 장치의 고장안전장치.
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