KR100816423B1 - 절대각 센서를 내장한 모터, 그를 이용한 조향휠 회전각측정 방법 및 시스템 - Google Patents

절대각 센서를 내장한 모터, 그를 이용한 조향휠 회전각측정 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 절대각 센서를 내장한 모터, 그를 이용한 조향휠 회전각 측정 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 모터축을 이용하여 회전력을 공급하는 모터에 있어서, 모터축이 회전하면, 모터축의 상대적인 회전각인 상대각을 감지하는 회전각 감지 센서; 및 모터축의 회전수를 감지하는 회전수 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 절대각 센서를 내장한 모터를 제공한다.
본 발명에 의하면, 모터에 모터축의 상대적인 회전각을 감지할 수 있는 회전각 감지 센서와 모터축의 회전수를 감지할 수 있는 회전수 감지 센서를 내장하여, 저렴한 비용과 간소한 구조로 절대각 센서를 구현함으로써, ECU에서 모터축의 절대적인 회전각인 절대각을 측정 및 계산하여 조향휠의 절대 회전각인 조향휠 회전각을 측정 및 계산할 수 있다.
자동차, 모터, 조향, 상대, 절대, 각, 회전

Description

절대각 센서를 내장한 모터, 그를 이용한 조향휠 회전각 측정 방법 및 시스템{Motor Equipped with Absolute Angle Sensor, Method and System for Measuring Steering Wheel Rotation Angle Using Same}
도 1은 통상적인 자동차의 전동식 조향장치를 간략하게 나타낸 구성도,
도 2는 통상적인 엔코더 센서를 내장한 모터축을 나타낸 예시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절대각 센서를 내장한 모터를 이용한 조향휠 회전각 측정 시스템을 간략하게 나타낸 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절대각 센서를 내장한 모터를 이용한 조향휠 회전각 측정 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절대각 센서를 내장한 모터의 절대각 센서를 설명하기 위한 예시도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절대각 센서로부터 출력되는 파형을 나타낸 예시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
210: 모터축 310: 회전각 감지 센서
320: 회전수 감지 센서 330: 모터
340: ECU 510: 구동휠
512: 구동캠 514: 구동핀
516: 지지대 520: 피동휠
522: 피동축 524: 피동홈
526: 포토 센서
본 발명은 절대각 센서를 내장한 모터, 그를 이용한 조향휠 회전각 측정 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 자동차의 조향휠의 절대적인 회전각을 측정하기 위해, 모터에 모터축의 회전수를 감지하는 회전수 감지 센서와 모터축의 상대적인 회전각인 상대각을 감지하는 회전각 감지 센서를 내장하고, 자동차의 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit, 이하 'ECU'라 칭함)에서 모터축의 회전수와 모터축의 상대각을 전달받아, 회전수에 대응하는 각도와 상대각을 더하여 모터축의 절대각을 계산하고, 절대각에 대응하는 조향휠 회전각을 계산하기 위한 모터, 조향휠 회전각 측정 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도 1은 통상적인 자동차의 전동식 조향장치를 간략하게 나타낸 구성도이다.
통상적인 자동차의 전동식 조향장치는 조향휠(110)로부터 양측 바퀴(150)까지 이어지는 조향 계통(100) 및 조향 계통(100)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(160)를 포함하여 구성된다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 랙타입 전동식 조향장치에 대해서만 설명한다.
조향 계통(100)은 크게 조향휠(110), 조향 축(120), 피니언 축(130), 랙 바(140) 및 양쪽 바퀴(150)를 포함하여 구성된다. 조향휠(110)은 조향 축(120)과 연결되어 운전자에 의해 발생하는 토크를 조향 축(120)으로 전달한다. 조향 축(120)은 한 쌍의 유니버설 조인트(122)를 매개로 피니언 축(130)과 연결되어 전달된 토크를 피니언 축(130)으로 전달한다. 피니언 축(130)은 랙-피니언 기구부(132)를 통해 랙 바(140)에 연결된다. 랙 바(140)의 양단은 각각 타이로드(142)와 너클암(144)을 통해 양쪽 바퀴(150)에 연결된다. 또한, 통상적인 조향 계통(100)은 토션 바(138)를 내장한다.
운전자는 조향 계통(100)을 이용하여 자동차의 양쪽 바퀴(150)의 방향을 조절함으로써 자동차를 조향하는데, 운전자가 조향휠(110)을 조작하면 조향 계통(100)에서 토크가 발생하고, 발생한 토크에 의해 랙-피니언 기구부(132)와 타이로드(142)를 통해 양쪽 바퀴(150)가 조향된다.
보조 동력 기구(160)는 크게 차속 센서(170), 조향각 센서(172), 토크 센서(174), 조향휠 회전각 센서(176), 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit, 180), 모터(190), 전동 장치(192) 및 볼 스크류부(150)를 포함하여 구성된다.
차속 센서(170)는 차속을 감지하여 감지된 차속에 비례하는 전기 신호를 출력한다. 조향각 센서(172)는 조향각을 감지하여 감지된 조향각에 비례하는 전기 신호를 출력한다. 토크 센서(174)는 운전자에 의해 조향휠(110)에 가해지는 토크를 감지하여 감지된 토크에 비례하는 전기 신호를 출력한다. 조향휠 회전각 센서(176)는 조향휠의 절대적인 회전각을 감지하여 감지된 회전각에 비례하는 전기 신호를 출력한다. 전자제어장치(180)는 차속 센서(170), 조향각 센서(172), 토크 센서(174), 조향휠 회전각 센서(176)로부터 전달된 전기 신호를 이용하여 운전자에 의한 주행 상황을 감지하고, 주행 상황에 적합하도록 모터(190)의 구동 토크를 제어하는 제어 전류를 출력한다. 모터(190)는 전자제어장치(180)로부터 전달된 제어 전류에 따라 조향을 원활하게 하기 위한 보조 동력을 생성하여 전달한다. 전동 장치(192)는 모터(190)로부터 전달된 보조 동력을 볼 스쿠류부(194)를 이용하여 랙 바(140)로 전달한다.
즉, 보조 동력 기구(160)는 자동차의 주행 상황을 파악하여 파악한 주행 상황에 적합한 보조 동력을 생성하여 운전자에 의해 발생한 토크에 보조 동력을 보상함으로써, 운전자가 자동차를 편리하게 조향할 수 있도록 한다.
따라서, 전동식 조향장치는 운전자가 조향휠(110)을 회전시켜 토크를 발생시키면 발생한 토크가 조향 축(120), 피니언 축(130), 랙 바(140)로 차례로 전달되고, 보조 동력 기구(160)에서는 자동차의 주행 상황을 파악하여 보조 동력을 생성하여 랙 바(140)로 전달하면, 랙 바(140)에서 조향 계통(100)에서 발생한 토크와 보조 동력 기구(160)에서 발생한 보조 동력의 합을 양쪽 바퀴(150)로 전달함으로써 운전자로 하여금 편리하게 자동차를 조향할 수 있도록 한다.
한편, 통상적인 전동식 조향장치는 전술한 바와 같이, 조향축(120)에 조향휠 회전각 센서(176)를 부착하여, 조향휠의 절대적인 회전각을 파악한다. 조향휠 회전각 센서(176)는 조향휠(110)의 회전에 따라 1 비트씩 변화하는 그레이코드 디스크와 조향휠의 회전수를 감지하여 4 비트의 바이너리 코드를 발생시키는 턴수 감지기 등으로 구성되어, 운전자가 조향휠(110)을 회전시키면 그레이코드 디스크와 턴수 감지기로부터 출력되는 코드에 의해 신호를 처리하여 현재의 조향휠(110)의 절대각도를 감지한다.
하지만, 이와 같이, 조향휠(110)의 하부 또는 조향축(120)에 조향휠 회전각 센서(176)를 내장하면, 별도의 조향휠 회전각 센서(176)를 제작하여 부착하는 데 비용이 크게 소요되고, 복잡한 조향휠(110)의 하부 구조에서 조향휠 회전각 센서(176)를 부착하기 위한 공간을 확보하고 설치하는 데 큰 노력이 소요된다.
한편, 모터(190)에는 모터축의 회전에 대한 상대각을 감지하여 측정할 수 있도록, 모터축에 엔코더(Encoder) 센서를 내장하기도 한다.
도 2는 통상적인 엔코더 센서를 내장한 모터축을 나타낸 예시도이다.
엔코더 센서(220)는 모터축(210)의 내부에 장착되는 데, 엔코더 센서(220)는 모터축(210)의 동심원상에 내주면을 따라 형성되어 모터축(210)과 함께 회전하는 환형 기어부(230)와 엔코더(240)로 구성되어, 환형 기어부(230)가 자기적인 성질을 가질 수 있도록 전류를 인가시키고, 엔코더(240)에서 환형 기어부(230)의 각 기어의 요철부에서 발생하는 펄스를 수치적으로 계산하여 모터축(210)의 회전각을 감지한다. 즉, 엔코더 센서(220)는 모터축(210)이 회전함에 따라 엔코더(240)를 통과하는 환형 기어부(230)의 각 기어로부터 발생하는 펄스의 주파수를 측정하여 각도로 환산함으로써 모터축(210)의 회전각을 측정할 수 있다.
하지만, 전술한 모터축(210)에 내장된 엔코더 센서(220)는 모터축(210)의 상대적인 회전각만을 측정할 수 있을 뿐, 모터축(210)의 절대적인 회전각은 측정하지 못한다. 즉, 엔코더 센서(220)는 모터축(210)이 1 회전하는 동안의 상대적인 회전각을 일정한 간격(1 ° 또는 2 °)으로 측정할 수 있을 뿐, 모터축(210)이 수 회전 내지 수십 회전하는 경우의 절대각도(예를 들어 860 °)를 측정할 수 없다.
따라서, 이러한 엔코더 센서(220)를 내장한 모터(190)를 이용하는 경우에도 모터축(210)의 상대적인 회전각만을 측정할 수 있을 뿐, 모터축(210)의 절대적인 회전각을 측정할 수 없어, 그로 인해 조향휠(110)의 절대적인 회전각을 측정할 수 없는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 자동차의 조향휠의 절대적인 회전각을 측정하기 위해, 모터에 모터축의 회전수를 감지하는 회전수 감지 센서와 모터축의 상대적인 회전각인 상대각을 감지하는 회전각 감지 센서를 내장하고, 자동차의 ECU에서 모터축의 회전수와 모터축의 상대각을 전달받아, 회전수에 대응하는 각도와 상대각을 더하여 모터축의 절대각을 계산하고, 절대각에 대응하는 조향휠 회전각을 계산하기 위한 모터, 조향휠 회전각 측정 방법 및 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 모터축을 이용하여 회전력을 공급하는 모터에 있어서, 모터축이 회전하면, 모터축의 상대적인 회전각인 상대각을 감지하는 회전각 감지 센서; 및 모터축의 회전수를 감지하는 회전수 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 절대각 센서를 내장한 모터를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 자동차의 조향휠의 절대적인 회전각인 조향휠 회전각을 측정하는 시스템에 있어서, 모터축으로 회전력을 전달하며, 모터축이 회전하는 과정에서의 상대적인 회전각인 상대각을 감지하여 전달하는 회전각 감지 센서 및 모터축의 회전수를 감지하여 전달하는 회전수 감지 센서를 포함하는 모터; 및 상대각 및 회전수를 전달받아, 회전수에 대응하는 회전각과 상대각을 더하여 모터의 절대적인 회전각인 절대각을 계산하고, 절대각에 대응하는 조향휠 회전각을 계산하는 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 절대각 센서를 내장한 모터를 이용한 조향휠 회전각 측정 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 자동차의 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)에서, 모터축의 상대적인 회전각인 상대각을 감지하는 회전각 감지 센서 및 모터축의 회전수를 감지하는 회전수 감지 센서를 포함하는 모터를 이용하여 자동차의 조향휠의 절대적인 회전각인 조향휠 회전각을 측정하는 방법에 있어서, (a) 회전수 감지 센서를 이용하여 회전수를 파악하는 단계; (b) 회전각 감지 센서를 이용하여 상대각을 파악하는 단계; (c) 회전수에 대응하는 회전각과 상대각을 더하여 모터축의 절대적인 회전각인 절대각을 계산하는 단계; 및 (d) 절대각에 대응하는 조향휠 회전각을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절대각 센서를 내장한 모터를 이용한 조향휠 회전각 측정 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소 들에 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 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절대각 센서를 내장한 모터를 이용한 조향휠 회전각 측정 시스템을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절대각 센서를 내장한 모터를 이용한 조향휠 회전각 측정 시스템은 회전각 감지 센서(310)와 회전수 감지 센서(320)를 내장한 모터(330)와 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit, 이하 'ECU'라 칭함, 340)를 포함한다.
회전각 감지 센서(310)는 모터(320)의 모터축(210)의 상대적인 회전각인 상대각을 감지하여 상대각에 비례하는 전기적인 신호로 변환하여 전달하는 감지 수단이다. 회전각 감지 센서(310)는 엔코더(Encoder) 센서 또는 그레이코드 디스크(Grey Code Disk) 등으로 구현될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전각 감지 센서(310)는 모터축(210)의 상대각을 모터축(210)의 회전수와 관계없이 1 ° 또는 2 °간격으로 감지하여 ECU(340)로 전달한다.
회전수 감지 센서(320)는 모터(320)의 모터축(210)의 회전수를 감지하여 감지한 회전수에 비례하는 전기적인 신호로 변환하여 전달하는 감지 수단이다. 회전수 감지 센서(320)는 제네바 메커니즘(Geneva Mechanism)과 포토(Photo) 센서를 결 합한 턴카운터(Turn Counter) 등으로 구현될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전수 감지 센서(320)는 모터축(210)의 회전수를 적어도 60 회전 이상으로 감지하여 감지한 회전수를 ECU(340)로 전달한다.
모터(330)는 ECU(340)로부터 구동 전류 또는 구동 전압을 공급받아 그에 해당하는 토크를 발생시켜 모터축(210)을 회전시키는 전동 수단이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터(330)는 모터축(210)의 내부에 전술한 회전각 감지 센서(310)를 내장하고, 전술한 바와 같이, 모터축(210)에 연결된 회전수 감지 센서(320)를 내장한다.
ECU(340)는 각종 센서를 이용하여 자동차의 주행 상황을 파악하여 주행 상황에 적합한 보조 동력을 생성할 수 있도록, 모터(330)를 제어함으로써 운전자에 의해 발생한 토크에 보조 동력을 보상함으로써, 운전자가 자동차를 편리하게 조향할 수 있도록 하는 제어 수단이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ECU(340)는 모터(330)에 내장된 회전각 감지 센서(310) 및 회전수 감지 센서(320)로부터 각각 모터축(210)의 회전각 및 모터축(210)의 회전수를 전달받아, 회전각 및 회전수를 이용하여 모터축(210)의 절대적인 회전각인 절대각과 절대각에 따른 조향휠(110)의 절대적인 회전각인 조향휠 회전각을 계산하고, 계산된 조향휠 회전각을 고려하여 모터(330)로 공급하는 공급 전류 또는 공급 전압을 조절함으로써, 모터(330)의 토크를 제어한다.
즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ECU(340)는 회전각 감지 센서(310)로 부터 상대각을 전달받고, 회전수 감지 센서(320)로부터 모터축(210)의 회전수를 전달받으면, 모터축(210)의 회전수에 따른 각도와 상대각을 더하여 모터축(210)의 절대적인 회전각인 절대각을 계산한다. 예를 들어, ECU(340)가 회전각 감지 센서(310)로부터 45 °인 상대각을 전달받고, 회전수 감지 센서(320)로부터 30 회전인 회전수를 전달받은 경우, 회전수에 따른 회전각은 30 회전 × 360 °= 1080 °가 되고, 여기에 상대각인 45 °를 더하여, 결국 모터축(210)의 절대각은 1080 ° + 45 ° = 1125 °가 된다.
한편, 통상적으로 조향휠(110)은 좌우로 최대 3.5 회전하고 조향휠(110)과 기어 구조에 의해 연동하는 모터(330)는 조향휠(110)의 1 회전마다 약 15 회전 내지 20 회전을 하게 되므로, 모터(330)의 총 회전수는 좌우로 총 52.5 회전 내지 70 회전을 한다. 따라서, 조향휠(110)의 좌우 최대 회전 각도는 3.5 회전 × 360 ° = 1260 °이고, 전술한 바와 같이 모터(330)의 종류에 따라 조향휠(110)의 1 회전마다 회전하는 회전수가 다르지만 20 회전한다고 가정하면, 모터(330)의 좌우 총 회전 각도는 70 회전 × 360 ° = 25200 °가 되므로, 모터(330)의 1 회전에 따른 조향휠(110)의 회전 각도는 모터(330)의 회전 각도에 (1260 ° / 25200 ° = 0.05)를 곱한 값이 된다.
따라서, 전술한 바와 같이, 모터축(210)의 절대각을 계산한 ECU(340)는 모터축(210)의 절대각에 대응하는 조향휠(110)의 절대적인 회전각인 조향휠 회전각을 계산하는데, 모터축(210)의 절대각에 0.05를 곱한 값을 조향휠 회전각으로 계산한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절대각 센서를 내장한 모터를 이용한 조향휠 회전각 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
운전자가 조향휠(110)을 회전하면, 조향휠(110)과 기어 구조를 통해 연결된 모터(330)의 모터축(210)이 회전하고, 모터축(210)이 회전함에 따라 모터(330)에 내장된 회전수 감지 센서(320)는 모터축(210)의 회전수를 감지하여 ECU(340)로 전달하고(S410), 모터(330)에 내장된 회전각 감지 센서(310)는 모터축(210)의 상대각을 감지하여 ECU(340)로 전달한다(S420).
모터축(210)의 회전수와 상대각을 전달받은 ECU(340)는 회전수에 대응하는 회전각과 상대각을 더하여 모터축(210)의 절대각을 계산하고(S430), 계산한 절대각에 대응하는 조향휠 회전각을 계산(S440)하여, 계산한 조향휠 회전각을 이용하여 각종 센서를 통해 감지한 주행상황과 운전자의 운전의도를 파악함으로써 모터(330)로 공급하는 공급 전류 또는 공급 전압을 제어한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절대각 센서를 내장한 모터의 절대각 센서를 설명하기 위한 예시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절대각 센서를 내장한 모터(330)는 모터축(210)의 동심원상의 내주면 부착된 엔코더 센서와 같은 회전각 감지 센서(310)와 제네바 메카니즘에 포토(Photo) 센서를 부착하여 모터축(210)의 회전수를 감지하는 회전수 감지 센서(320)를 내장하는데, 회전각 감지 센서(310)와 회전수 감지 센서(320)가 모터축(210)의 절대각을 감지하는 절대각 센서가 된다.
한편, 회전수 감지 센서(320)는 도시한 바와 같이, 모터축(210)과 연결된 구 동휠(510)과 구동휠(510)의 회전에 따라 회전하는 피동휠(520)로 구성될 수 있다.
구동휠(510)은 원형의 판으로 형성되되, 원호의 일정 부분은 일정한 반경의 오목면으로 형성되는 구동캠(512), 구동캠(512)과 연결되는 원형의 구동핀(514) 및 구동캠(512)과 구동핀(514)을 연결하여 구동핀(514)을 지지하기 위한 지지대(516)를 포함한다. 모터축(210)이 회전함에 따라 구동캠(512)이 회전하면, 지지대(516)를 통해 힘이 구동핀(514)로 전달되어 구동핀(514)이 회전하고, 구동핀(514)은 피동휠(520)의 피동홈(524)에 삽입되어 피동휠(520)을 90 °만큼 회전시킨다.
피동휠(520)은 4 개의 방사상으로 형성된 피동홈(524)과 중심부에 피동축(522)이 관통하는 판으로 형성되되, 4 개의 피동홈(524)에 구동핀(514)이 삽입되면 카운트를 1 만큼 증가시키는 포토 센서(526)를 구비한다. 구동핀(514)이 특정 피동홈(524)에 삽입되면 포토센서(526)에서 일정한 크기의 펄스 신호를 출력하고, 계속해서 구동핀(514)이 회전함에 따라 피동휠(520)은 90 °만큼 회전하고, 포토 센서(526)는 다른 피동홈(524)에 구동핀(514)이 삽입되면 다시 일정한 크기의 펄스 신호를 출력함으로써, 모터축(210)의 회전수를 감지한다. 이와 같이, 구동휠(510)이 1 회전함에 따라 피동휠(520)이 90 °만큼 회전하는 메카니즘을 제네바 메카니즘이라 한다. 여기서는 피동휠(520)이 4 개의 방사상으로 형성된 피동홈(524)을 갖는 것으로 설명했지만, 실제로는 6 개, 8 개 등 그 수는 다양하게 구현될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 모터축(210)에 전술한 제네바 메커니즘을 적용하고, 피동휠(520)에 포토 센서(526)를 부가하여 피동홈(524)에 구동핀(514)이 삽입될 때마다(즉, 모터축(210)이 1 회전함에 따라 구동휠(510)이 1 회전할 때마 다) 포토 센서(526)가 일정한 크기의 펄스를 출력하도록 하여, 모터축(210)의 회전수를 감지한다.
이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 모터축(210)에 연결되어 모터축(210)이 회전함에 따라 회전하는 구동휠(510)과 구동횔(510)이 회전함에 따라 일정한 각도로 회전하며, 구동휠(510)의 구동핀(514)이 피동홈(524)에 삽입되면 펄스 신호를 발생하는 포토 센서(526)를 구비하는 피동휠(520)을 이용하여 회전수 감지 센서(320)를 구현하고, 이러한 회전수 감지 센서(320)와 모터축(210)에 내장된 엔코더 센서와 같은 회전각 감지 센서(310)를 이용하여 절대각 센서를 구현하고 모터(330)에 내장함으로써, 조향휠(110)의 조향휠 회전각을 측정하기 위해 조향휠각 감지 센서(174)를 추가로 개발 또는 구매하거나 조향휠(110)의 하부에 복잡한 구조로 설치하지 않고 저렴한 가격과 간편한 구조로 조향휠(110)의 조향휠 회전각을 정밀하게 측정 및 계산할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절대각 센서로부터 출력되는 파형을 나타낸 예시도이다.
조향휠(110)이 회전되어 모터축(210)이 회전하면, 회전각 감지 센서(310) 및 회전수 감지 센서(320)는 각각 감지한 상대각 및 회전수에 따른 펄스 신호를 ECU(340)로 전달한다. 이때, ECU(340)로 전달되는 신호는 디지털 신호로서, 도시한 바와 같이, 펄스 신호의 형태로 전달된다.
6A는 회전수 감지 센서(320)로부터 출력되는 펄스 신호를 나타낸 것이다. 조향휠(110)이 회전하여 모터축(210)이 회전하여도, 모터축(210)이 1 회전하여 구동 핀(514)이 피동홈(524)에 삽입될 때까지, 회전수 감지 센서(320)는 펄스 신호를 출력하지 않고, 모터축(210)이 1 회전하여 구동핀(414)이 피동홈(524)에 삽입되는 시간인 t1 시간이 되면 비로소 일정한 크기를 나타내는 펄스 신호를 출력한다. 여기서, 펄스 신호가 갖는 일정한 크기는 회전수 감지 센서(320)(즉, 도 5에서는 포토 센서(526))의 출력 전압 또는 출력 전류만큼의 크기일 것이다.
이후에, 모터축(210)이 계속해서 회전하여도 회전수 감지 센서(320)는 펄스 신호를 출력하지 않다가, 모터축(210)이 다시 1 회전하게 되는 시간인 t2 시간이 되면 비로소 다시 일정한 크기를 나타내는 펄스 신호를 출력한다. ECU(340)는 t3 시간이 되어 조향휠(110)의 회전이 중단되면, t3 시간까지 두 개의 펄스 신호를 수신하였으므로, 모터축(210)이 2 회전했음을 인식한다.
6B는 회전각 감지 센서(310)로부터 출력되는 파형을 나타낸 것이다. 조향휠(110)이 회전하여 모터축(210)이 회전하면, 모터축(210)에 내장된 엔코더 센서 등의 회전각 감지 센서(310)는 모터축(210)이 2 °만큼 회전할 때마다 일정한 크기를 나타내는 펄스 신호를 출력한다. 따라서, ECU(340)는 회전각 감지 센서(310)로부터 출력되는 파형을 수신하는 중에, t3 시간이 되어 모터축(210)의 회전이 멈추면, 회전수 감지 센서(320)로부터 마지막 펄스 신호를 수신한 시간인 t2 시간으로부터 t3 시간까지 회전각 감지 센서(310)로부터 수신한 펄스 신호의 수를 파악하고, 펄스 신호의 수에 2 °를 곱하여 모터축(210)의 상대적인 회전각인 상대각을 인식한다. 도 6에서는 t2 시간으로부터 t3 시간까지 회전각 감지 센서(310)로부터 3 개의 펄스를 수신하였으므로, 상대각은 3 개 × 2 ° = 6 °가 된다.
전술한 바와 같이, 회전수 감지 센서(320)로부터 수신한 펄스 신호를 이용하여 회전수를 파악하고, 회전각 감지 센서(310)로부터 수신한 펄스 신호를 이용하여 상대각을 파악한 ECU(340)는 회전수인 2 회전에 360 °를 곱하여 720 °를 회전각으로 계산하고, 회전각인 720 °에 상대각인 6 °를 더하여 726 °를 모터축(210)의 절대각으로서 계산한다.
이후, ECU(340)는 726 °에 0.05(모터축(210)의 좌우 최대 회전각인 1260 °를 조향휠(110)의 좌우 최대 회전각인 25200 °로 나눈 값)를 곱하여 조향휠(110)의 절대적인 회전각인 조향휠 회전각을 계산한다. 따라서, 도 6에 도시한 경우의 조향휠 회전각은 726 °× 0.05 = 36.3 °가 된다.
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, 모터에 모터축의 상대적인 회전각을 감지할 수 있는 회전각 감지 센서와 모터축의 회전수를 감지할 수 있는 회 전수 감지 센서를 내장하여, 저렴한 비용과 간소한 구조로 절대각 센서를 구현함으로써, ECU에서 모터축의 절대적인 회전각인 절대각을 측정 및 계산하여 조향휠의 절대 회전각인 조향휠 회전각을 측정 및 계산할 수 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 모터축을 이용하여 회전력을 공급하는 모터에 있어서,
    상기 모터축이 회전하면, 상기 모터축의 상대적인 회전각인 상대각을 감지하는 회전각 감지 센서; 및
    상기 모터축의 회전수를 감지하는 회전수 감지 센서
    를 포함하되, 상기 회전수 감지 센서는 상기 모터축에 제네바 메커니즘(Geneva Mechanism)을 연결하고, 상기 제네바 메커니즘에 포토 센서를 부착하여 상기 회전수를 감지하는 것을 특징으로 하는 절대각 센서를 내장한 모터.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 회전수 감지 센서는,
    상기 모터축으로부터 상기 회전력을 전달받아 회전하는 구동캠, 상기 구동캠이 회전함에 따라 회전하는 구동핀 및 상기 구동캠과 상기 구동핀을 연결하는 지지대를 포함하는 구동휠; 및
    적어도 하나 이상의 방사상으로 형성된 피동홈 및 중심부를 고정하기 위한 피동축을 포함하되, 상기 피동홈에 상기 구동핀이 삽입되면 일정한 크기의 펄스 신호를 출력함으로써 상기 회전수를 감지하는 상기 포토 센서를 구비하며, 상기 구동 핀이 회전함에 따라 회전하는 피동휠
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 절대각 센서를 내장한 모터.
  4. 자동차의 조향휠의 절대적인 회전각인 조향휠 회전각을 측정하는 시스템에 있어서,
    모터축으로 회전력을 전달하며, 상기 모터축이 회전하는 과정에서의 상대적인 회전각인 상대각을 감지하여 전달하는 회전각 감지 센서 및 상기 모터축의 회전수를 감지하여 전달하는 회전수 감지 센서를 포함하는 모터; 및
    상기 상대각 및 상기 회전수를 전달받아, 상기 회전수에 대응하는 회전각과 상기 상대각을 더하여 상기 모터의 절대적인 회전각인 절대각을 계산하고, 상기 절대각에 대응하는 상기 조향휠 회전각을 계산하는 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)
    를 포함하되, 상기 회전수 감지 센서는 상기 모터축에 제네바 메커니즘(Geneva Mechanism)을 연결하고, 상기 제네바 메커니즘에 포토 센서를 부착하여 상기 회전수를 감지하는 것을 특징으로 하는 절대각 센서를 내장한 모터를 이용한 조향휠 회전각 측정 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전자제어장치는,
    상기 절대각에 소정의 수를 곱한 값을 상기 조향휠 회전각으로 계산하되, 상기 소정의 수는 상기 모터의 최대 회전각을 상기 조향휠의 최대 회전각으로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 절대각 센서를 내장한 모터를 이용한 조향휠 회전각 측정 시스템.
  6. 삭제
  7. 자동차의 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)에서, 모터축의 상대적인 회전각인 상대각을 감지하는 회전각 감지 센서 및 상기 모터축의 회전수를 감지하는 회전수 감지 센서를 포함하는 모터를 이용하여 상기 자동차의 조향휠의 절대적인 회전각인 조향휠 회전각을 측정하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 회전수 감지 센서를 이용하여 상기 회전수를 파악하는 단계;
    (b) 상기 회전각 감지 센서를 이용하여 상기 상대각을 파악하는 단계;
    (c) 상기 회전수에 대응하는 회전각과 상기 상대각을 더하여 상기 모터축의 절대적인 회전각인 절대각을 계산하는 단계; 및
    (d) 상기 절대각에 대응하는 상기 조향휠 회전각을 계산하는 단계
    를 포함하되, 상기 회전수 감지 센서는 상기 모터축에 제네바 메커니즘(Geneva Mechanism)을 연결하고, 상기 제네바 메커니즘에 포토 센서를 부착하여 상기 회전수를 감지하는 것을 특징으로 하는 절대각 센서를 내장한 모터를 이용한 조향휠 회전각 측정 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170091351A (ko) * 2016-02-01 2017-08-09 주식회사 만도 조향모터제어장치 및 방법
CN107215625A (zh) * 2017-06-08 2017-09-29 河南师范大学 一种红外线感应旋转驱动装置
DE102019201101A1 (de) 2019-01-29 2020-07-30 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Bestimmen eines Absolutwertes einer Stellgröße einer Lenkung, insbesondere einer Steer-by-Wire-Lenkung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines selbstfahrenden Kraftfahrzeugs
KR20210069393A (ko) * 2019-12-03 2021-06-11 주식회사 휴비츠 복수의 렌즈 가공 모듈 사이의 자동 교환이 가능한 렌즈 가공 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020025567A (ko) * 2000-09-29 2002-04-04 이계안 자동차의 조향장치
KR20030063798A (ko) * 2002-01-24 2003-07-31 주식회사 만도 이피에스 브러시리스 모터의 위치 센서와 이를 채용한브러시리스 모터

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020025567A (ko) * 2000-09-29 2002-04-04 이계안 자동차의 조향장치
KR20030063798A (ko) * 2002-01-24 2003-07-31 주식회사 만도 이피에스 브러시리스 모터의 위치 센서와 이를 채용한브러시리스 모터

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170091351A (ko) * 2016-02-01 2017-08-09 주식회사 만도 조향모터제어장치 및 방법
KR102514642B1 (ko) 2016-02-01 2023-03-28 에이치엘만도 주식회사 조향모터제어장치 및 방법
CN107215625A (zh) * 2017-06-08 2017-09-29 河南师范大学 一种红外线感应旋转驱动装置
DE102019201101A1 (de) 2019-01-29 2020-07-30 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Bestimmen eines Absolutwertes einer Stellgröße einer Lenkung, insbesondere einer Steer-by-Wire-Lenkung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines selbstfahrenden Kraftfahrzeugs
KR20210069393A (ko) * 2019-12-03 2021-06-11 주식회사 휴비츠 복수의 렌즈 가공 모듈 사이의 자동 교환이 가능한 렌즈 가공 장치
KR102304506B1 (ko) 2019-12-03 2021-09-24 주식회사 휴비츠 복수의 렌즈 가공 모듈 사이의 자동 교환이 가능한 렌즈 가공 장치

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