KR100721384B1 - 차속신호 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차속센서로 출력된 신호를 전자제어장치로 인가하는 차속신호처리장치에 관한 것으로, 차속센서로부터 출력된 파지티브 신호를 필터링하고 그 출력신호가 일정레벨을 넘지 않도록 제한하는 제1입력부와, 상기 차속센서로부터 출력된 네가티브 신호를 필터링하고 그 출력신호가 일정레벨을 넘지 않도록 제한하는 제2입력부와, 상기 제1입력부와 상기 제2입력부의 출력신호를 입력으로 하여 상기 입력된 신호를 전자제어장치가 인식할 수 있도록 구형파로 변환시키는 비교부와, 상기 비교부로 입력되는 서로 역위상 신호의 교차점의 채털링을 방지함으로써 비교부의 출력특성을 개선하는 히스테리시스 전압조절부와, 상기 차속센서의 이상유무를 검출하고, 상기 검출신호를 전자제어장치로 입력하는 센서고장검출부를 포함하여 이루어짐으로써, 전자제어장치로 하여금 차체속도를 정확하게 감지케 하여 도로면의 상태에 적합한 최적의 제어를 수행하도록 하는 효과가 있다.

Description

차속신호 처리장치{A signal processing unit of vehicles speed}

도 1은 일반적으로 차속센서로 사용되는 전자 픽업 센서에 대한 구조도 및 출력파형도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 센서신호처리장치의 개략적인 구성 블록도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서신호처리장치의 상세한 회로도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10:제1입력부 11:제1입력신호필터부

12:바이어스 전압부 13:제2입력신호필터부

14:제1입력보호부 20:제2입력부

21:제3입력신호필터부 22:제4입력신호필터부

23:제2입력보호부 30:비교부

40:히스테리시스전압조절부 50:센서고장검출부

60:전자제어장치

본 발명은 차속신호 처리장치에 관한 것으로, 상세히 설명하자면 차속센서로부터 출력된 신호를 전자제어장치가 감지할 수 있도록 구형파로 변환시키는 비교부를 구비하고 아울러 별도의 센서고장검출부를 구비함으로써, 전자제어장치로 하여금 차체속도를 정확하게 감지케 하여 도로면의 상태에 적합한 최적의 제어를 수행하도록 하는 차속신호 처리회로에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 엔진의 전자화가 급속히 진행된 결과 엔진제어, 정속주행 제어, 브레이크 계통의 제어, 변속제어 등에 전자제어장치가 사용되어 왔는데, 특히 안티록 브레이크 시스템(이하 ABS라 한다)과 트랙션 컨터롤 시스템(이하 TCS라 한다)과 전자적 안정화 프로그램(이하 ESP라 한다) 계통의 제어를 수행하는 전자제어장치는, 각 휠 속도 센서로부터 신호에 의해 각 차륜의 속도, 각 차륜의 가감 속도 및 추정 차체 속도를 계산하고, 이 값으로부터 각각의 영역에 해당되는 최적의 제어를 수행하게 된다.

그런데 전자제어장치가 상기 ABS나 TCS 또는 ESP 제어를 정확하게 수행하기 위해서는 차륜속도 센서로부터 검출된 신호가 정확하게 전자제어장치에 공급되는 것이 필요한데, 일반적으로 차속 센서로부터 출력되는 신호는 사인파이기 때문에 노이즈의 영향으로 정확한 신호의 범위를 측정하기가 곤란하며, 더우기 차속 센서가 고장을 일으킨 경우에는 전자제어장치의 정상적인 제어수행은 아예 기대할 수 없다.

도 1은 차량의 속도 센서로서 일반적으로 사용되는 전자 픽업 센서에 대한 구조도 및 출력파형도이다.

도 1을 참조하면, 픽업에는 영구 자석에서의 자속을 톤힐에 전달되도록 하는 요크가 구비되어 있으며, 톤힐의 톱니수는 32~98개가 설치되어 자성체의 펄스 픽업에 톤힐을 접근시켜 설치한 다음 톤힐을 회전시켜면 픽업 코일을 통과하는 자속의 크기가 변화되어 코일의 양끝에는 교류 전압이 발생된다. 이 교류 전압의 주파수는 톤힐의 회전 속도에 비례하여 발생되므로 주파수를 계측함에 따라 회전 속도를 검출할 수 있는 것이다.

그러나, 전자 픽업 센서는 픽업과 톤힐의 간격 변화에 민감하기 때문에 그에따라 센서 신호의 출력이 변화되고, 또한 여러 가지 원인으로부터 비롯되는 노이즈의 영향으로 정확한 차속을 측정하기가 어렵다는 문제점이 있으며, 비단 상기와 같은 문제점은 전자 픽업 센서 뿐만 아니라 차속센서로 사용되는 다른 센서의 경우에도 마찬가지이다. 또한 전자제어장치가 차속센서로부터 입력된 신호를 바탕으로 차속을 감지함에 있어서, 차속감지와 병행하여 차속센서의 고장여부를 판단할 수 있는 별도의 수단이 구비되어 있지 않아서 센서의 신뢰성에 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 차속센서로부터 출력된 신호를 전자제어장치가 정확히 감지할 수 있도록 노이즈의 영향을 최대한 적게하고, 아울러 별도로 센서고장신호를 검출하여 전자제어장치로 인가함으로써, 전자제어장치로 하여금 차체속도를 정확하게 감지케 하여 도로면의 상태에 따른 최적의 제어를 수행하도록 하는 차속신호 처리장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차속신호처리장치는,

차속센서로부터 출력된 파지티브 신호를 필터링하고 그 출력신호가 일정레벨을 넘지 않도록 제한하는 제1입력부와;

상기 차속센서로부터 출력된 네가티브 신호를 필터링하고 그 출력신호가 일정레벨을 넘지 않도록 제한하는 제2입력부와;

상기 제1입력부와 상기 제2입력부의 출력신호를 입력으로 하여 상기 입력된 신호를 전자제어장치가 인식할 수 있도록 구형파로 변환시키는 비교부와;

상기 비교부로 입력되는 서로 역위상 신호의 교차점의 채털링을 방지함으로써 비교부의 출력특성을 개선하는 히스테리시스 전압조절부와;

상기 차속센서의 이상유무를 검출하고, 상기 검출신호를 전자제어장치로 입력하는 센서고장검출부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 센서신호처리장치의 개략적인 구성 블록도를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 센서신호처리장치는, 차속센서로부터 출력된 정위상 사인파신호(이하 신호1이라 한다)를 처리하는 제1입력부(10)와, 상기 신 호1과 역위상을 이루는 차속센서의 또다른 출력신호인 사인파신호(이하 신호2라 한다)를 처리하는 제2입력부(20)와, 상기 제1입력부(10) 및 제2입력부(20)의 출력신호를 입력받아 양자를 비교하여 구형파로 변환시키는 비교부(30)와, 상기 비교부(30)의 출력중 노이즈 부분을 피드백시켜 상기 제2입력부(20)로 다시 인가함으로써 비교부(30)의 출력특성을 개선하는 히스테리시스 전압조절부(40)와, 센서의 이상유무를 검출하는 센서고장검출부(50)와, 상기 비교부(30)의 출력과 상기 센서고장검출부(50)의 출력을 입력으로 하여 차속를 감지하고 아울러 센서고장여부를 판별하는 전자제어장치(60)로 구성된다.

상기 제1입력부(10)는 신호1의 고압성분을 제거하기 위해 저역통과필터로 구성된 제1입력신호필터부(11)와, 상기 신호1라인에 바이어스 전압을 인가하기 위한 바이어스 전압부(12)와, 상기 신호1과 신호2가 서로 역위상을 유지하도록 하는 제2입력신호필터부(13)와, 상기 제1 및 제2입력신호필터부로부터 필터링된 신호가 일정레벨을 넘지 않도록 제한하는 제1입력보호부(14)로 구성된다.

상기 제2입력부(20)는 신호2의 고압성분을 제거하기 위해 저역통과필터로 구성된 제3입력신호필터부(21)와, 상기 신호1과 신호2가 서로 역위상을 유지하도록 하는 제4입력신호필터부(22)와, 상기 제3 및 제4입력신호필터부로부터 필터링된 신호가 일정레벨을 넘지 않도록 제한하는 제2입력보호부(23)로 구성된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 센서신호처리장치의 상세한 회로도를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하여 도 3의 회로도를 설명하면 다음과 같다.

시동이 걸려 차량이 주행함에 따라 차속센서는 차륜의 회전속도에 상응하는 사인파 신호인 신호1,신호2를 출력하게 된다. 상기 신호1,신호2는 서로 다른 반대의 위상을 가진 신호들로서, 이들 각각의 출력측의 일측단에는 차륜의 회전속도에 비례한 과도한 입력전압이 들어오는 경우에 대비하여 저역통과필터인 제1커패시터(C1) 및 제2커패시터(C2)가 접속된다.

상기 제1 및 제3입력신호필터부인 저역통과필터(C1, C2)를 통과하여 과도입력전압이 제거된 신호1, 신호2는, 노드 A를 기준으로 병렬접속된 저항1(R1)과 저항2(R2)에 의한 바이어스 전압이 인가되어 일정한 문턱 전압의 레벨에서 각각 제2 및 제4입력신호필터부로 입력된다.

상기 제2입력신호필터부(13)는 노드B를 기준으로 병렬접속된 제4저항(R4)과 제3커패시터(C3)로 구성된 RC필터이고, 상기 제4입력신호필터부(22)는 노드C를 기준으로 병렬접속된 제5저항과(R5)과 제3커패시터(C3)로 구성된 RC 필터로서, 이는 차륜의 회전속도에 따른 신호1,신호2의 위상이 항상 역위상을 유지할 수 있도록 한다.

한편, 상기 입력신호필터부(13,22)의 각각의 일측단에는 신호라인을 기준으로 병렬로 제1 및 제2입력보호부(14,23)가 각각 접속되어 규정이상의 전압을 일정레벨로 제한하게 된다. 상기 입력보호부(14,23)는 각각 직렬연결된 2개의 쇼트키 다이오드를 구비하고, 상기 직렬로 연결된 2개의 쇼트키 다이오드의 양 측단중 캐소드측은 접지와 연결되고, 에노드측은 바이어스 전압과 연결되어 이루어진 것으로서, 상기와 같이 보통의 p-n접합 다이오드 대신에 쇼트키 다이오드를 사용한 이유 는, 쇼트키 다이오드의 경우에는 보통의 p-n접합 다이오드에 비해 더 낮은 문턱전압에서 스위칭동작이 이루어지고, 또한 고속의 스위칭동작이 가능하여 차속센서로부터의 규정이상의 전압을 정확하고 신속하게 제한할 수 있기 때문이다.

따라서, 상기 입력신호필터부 및 입력보호부를 거쳐 과도한 입력분이 제거된 서로 역위상의 신호1,신호2는 비교기(30)로 입력되어 전자제어장치가 인식할 수 있도록 구형파로 변환된다.

또한, 상기 비교기(30)에 입력되는 두 신호의 채털링을 방지하기 위해 센서신호 히스테리시스 전압조절부(40)에서 출력특성을 개선하여 정확한 신호의 범위를 조절한다. 상기 히스테리시스 전압조절부(40)는 노드C와 노드D 사이에 접속된 제5저항(R5)과 노드C와 상기 비교기(30)의 출력단 사이에 접속된 제6저항(R6)으로 구성되어, 비교기(30)의 출력속에 포함되어 있는 노이즈 성분을 다시 제4입력신호필터부(22)로 피드백시킴으로써, 비교기의 출력특성을 개선하게 되는 것이다.

한편, 도 2에 도시되어 있듯이 차속센서의 이상유무를 감지하기 위해 별도의 센서고장검출부(50)를 두고 있는바, 이는 노드D로부터 분기된 제7저항(R7)과 이에 병렬접속된 제4커패시터(C4) 및 노드D로부터 분기되어 접지와 접속되어 있는 제3저항(R3)로 구성되어 있다. 따라서 상기 센서고장검출부(50)에서는 항상 제4커패시터(C4)에 저장되는 전압을 모니터링하고 이를 전자제어장치(60)로 인가함으로써, 전자제어장치로 하여금 상기 검출전압과 기준전압을 비교하여 센서의 이상유무를 판단할 수 있게 하는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차속신호 처리장치에 의하면, 차속센서로부터 출력되는 서로 역위상의 두개의 신호를 각각 2단계에 걸친 필터링, 쇼트키 다이오드를 이용한 과도전압제한 및 피드백에 의한 출력특성의 개선을 통해 비교기로 하여금 노이즈의 영향을 받지 않고 훨씬 더 정확하게 센서신호를 구형파로 변환시켜 전자제어장치로 인가하게 함으로써, 전자제어장치가 상기 입력받은 구형파를 기초로 정확하게 차속을 감지하고 그에 따라 ABS, TCS 및 ESP 제어를 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.

아울러 신호 입력단에 별도의 센서고장검출수단을 구비하고, 상기 검출값을 전자제어장치로 인가함으로써, 전자제어장치로 하여금 센서의 고장여부를 실시간 체크하고 판단하게 함으로써, 센서고장으로부터의 잘못된 차속감지에 따른 제어오류를 피하게 하는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 차속센서로부터 출력된 신호를 전자제어장치로 인가하는 차속신호처리장치에 있어서,

   상기 차속센서로부터 정위상 상태로 입력된 신호를 필터링하고 그 출력신호가 일정레벨을 넘지 않도록 제한하는 제1입력부;

   상기 차속센서로부터 역위상 상태로 입력된 신호를 필터링하고 그 출력신호가 일정레벨을 넘지 않도록 제한하는 제2입력부;

   상기 제1입력부 및 상기 제2입력부의 출력신호를 중첩시켜 비교하고 전자제어장치가 인식할 수 있도록 구형파로 변환시키는 비교부를 포함하고,

   상기 제1입력부 및 상기 제2입력부는 입력신호를 필터링하는 입력신호필터부및 과도전압을 일정레벨로 제한하는 입력보호부를 각각 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차속신호처리장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 차속신호처리장치는,

   상기 역위상 입력신호라인의 전압을 모니터링함으로써 센서고장여부를 검출하는 센서고장검출부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차속신호처리장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 센서고장검출부는,

   상기 역위상 입력신호라인에 연결된 저항과 커패시터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차속신호처리장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기차속신호처리장치는,

   일정한 문턱전압의 레벨에서 상기 차속신호를 입력하기 위해 정위상 입력신호라인에 바이어스 전압을 인가하는 바이어스전압부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차속신호처리장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 차속신호처리장치는,

   상기 비교부로 입력되는 서로 역위상 신호의 교차점의 채털링을 방지하도록 히스테리시스 전압조절부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차속신호처리장치.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 입력신호필터부는 저역통과필터인 커패시터필터와, 역위상 유지용 RS필터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차속신호처리장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 입력보호부는 두개의 쇼트키 다이오드가 상호 직렬연결되고, 그 일측단은 접지와 연결되고 타측단은 바이어스 전압과 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 차속신호처리장치.

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