KR100835194B1

KR100835194B1 - 전동 파워스티어링 시스템의 인버터 스위치 오류 검출방법

Info

Publication number: KR100835194B1
Application number: KR1020070052137A
Authority: KR
Inventors: 김재욱
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2008-06-04

Abstract

본 발명은 자동차의 전동 파워스티어링 시스템에 관한 것이다.

본 발명은, 자동차의 전동 파워스티어링 시스템에 있어서, 상단 및 하단 인버터 스위치를 모두 오프한 후, 각 상의 전압을 순차적으로 측정하여 측정한 상의 전압이 배터리전압과 일치하면 운전자에게 경고를 하고 모든 상 전압이 배터리 전압과 일치하지 않으면 상단 인버터 스위치를 모두 온 한 후, 각 상의 전압을 순차적으로 측정하여 측정한 상의 전압이 배터리전압과 일치하지 않으면 운전자에게 경고를 하고 모든 상 전압이 일치하면 정상 종료하는 방법으로 인버터 스위치의 오류를 검출하기 위한 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Contrl Unit: MCU)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전동 파워스티어링 시스템을 제공한다.

본 발명에 의하면, 자동차의 전동 파워스티어링 시스템에서 자동차 초기 동작시에 인버터 스위치의 고장을 조기 감지함으로써 주행단계로 들어가기 전에 사용자에게 알림으로써 운행을 중단시켜 셀프스티어링에 의한 사고 위험을 줄이는 효과가 있다.

파워스티어링, 인버터, 셀프스티어, 스위치단락

Description

전동 파워스티어링 시스템의 인버터 스위치 오류 검출방법{Method for Detecting Failure of Inverter Switch in Electric Power Steering System}

도 1은 전동 파워스티어링 시스템에서 모터구동 회로를 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인버터 스위치 오류검출 방법에 대한 플로우차트를 도시한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110: 마이크로 컨트롤 유닛

111, 112, 113: 상단 인버터 스위치

114, 115, 116: 하단 인버터 스위치

120: 3상 구동모터

본 발명은 자동차의 전동 파워스티어링 시스템의 인버터 스위치 오류 검출방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 자동차의 전동 파워스티어링 시스템에서 자동차 초기 동작시에 인버터 스위치의 단락을 조기 감지하여 주행단계로 들어가기 전에 사용자에게 알림으로써 운행을 중단시키고 전동 파워스티어링용 모터에 과전류 가 흐름에 따른 셀프스티어(Self-Steer)에 의한 예측할 수 없는 사고위험을 줄이기 위한 인버터 스위치 오류 검출방법에 관한 것이다.

도 1은 전동 파워스티어링 시스템에서 모터구동 회로를 도시한 도면이다.

자동차의 전동 파워스티어링 시스템에 사용되는 인버터 스위치 소자의 고장이 발생하면 일반적으로 고장난 스위치 소자는 단락 상태가 된다. 따라서 도 1에서 도시하듯이, 예를 들어 111번 상단 인버터 스위치 및 115번 하단 인버터 스위치의 단락오류가 동시에 발생하면 전류 경로가 생성되어 핸들을 구동하는 모터에 예측할 수 없는 전류가 흐름으로써 운전자가 원치 않는 방향으로 핸들이 움직이는 현상인 셀프스티어(Self-Steer)가 발생할 위험이 생긴다. 이러한 셀프스티어에 의한 사고 유발을 막기 위해서는 인버터 스위치 소자의 단락고장 발생 여부를 검출해야 한다.

종래에는 인버터 스위치 단락고장을 검출함에 있어서 주행 중에만 스위치 단락고장 여부를 검출하도록 하였다. 주행 중에 인버터 스위치가 단락고장이 발생한 경우 별도의 단락검출 소자가 검출하거나 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Contrl Unit: MCU)이 소프트웨어적인 방법으로 검출하는 방법을 사용하였다. 여기서 주행 중이라 함은 시동키가 이그니션 온(On) 상태 후 자동차 초기동작이 끝나서 주행 가능한 상태를 이르는 말이다. 보통 이 상태는 1초 내지 수 초 정도 진행된다. 따라서 운전자가 시동키를 돌려 이그니션 온한 상태에서는 인버터 스위치가 고장임을 표시하는 경고등이 켜지지 않으며 이는 곧바로 운전자로 하여금 자동차를 시동시키는 단계로 나아가게 만든다.

따라서, 시동이 걸리기 전에는 인버터 스위치의 고장 여부를 알 수가 없어서 주의력이 부족한 운전자의 경우, 특히 초보 운전자의 경우에는 일반적으로 시동을 건 후에 고장 발생 경고등이 켜지는지 여부를 인지하기 어렵다. 이와 같이 인버터 스위치 고장으로 인한 모터에 과전류가 발생하고 있다는 사실을 모른 채 운행을 시작하게 되어 핸들이 원하는 대로 움직이지 않아서 불측의 사고를 유발할 가능성이 생기는 문제점이 발생한다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 자동차의 전동 파워스티어링 시스템에서 자동차 초기 동작 시에 인버터 스위치의 고장을 조기 감지하여 주행단계로 들어가기 전에 사용자에게 알림으로써 운행을 중단시켜 셀프스티어에 의한 사고 위험을 줄이는 데 그 주된 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, N(N은 자연수)상 인버터 스위치오류 검출방법에 있어서, (a) 상단 및 하단 인버터 스위치를 모두 오프(OFF)하고 i값을 1로 세팅하는 단계, (b) 구동모터의 제 i(i = 1 ~ N)상 전압을 측정하는 단계, (c) 배터리전압과 상기 i상 전압이 일치하는지 여부를 판단하는 단계, (d) 상기 단계 (c)의 판단 결과 일치하면 사용자 인터페이스를 통하여 경고하고 종료하는 단계, (e) i = N인지 판단하고 i = N이면 단계 (g)로 진행하는 단계, (f) 상기 단계 (c)의 판단 결과 일치하지 않으면 i 값을 1만큼 증가시키고 상기 단계 (b)로 진행하는 단계, (g) 상기 구동모터의 상단 인버터 스위치를 모두 온(ON) 하고 i값을 1로 세팅하는 단계, (h) 구동모터의 제 i(i = 1 ~ N)상 전압을 측정하는 단계, (i) 상기 배터리전압과 상기 i상 전압이 일치하는지 여부를 판단하는 단계, (j) 상기 단계 (i)의 판단 결과 일치하지 않으면 상기 사용자 인터페이스를 통하여 경고하고 종료하는 단계, (k) i = N인지 판단하고 i = N이면 종료하는 단계 및 (l) 상기 단계 (i)의 판단 결과 일치하면 i 값을 1만큼 증가시키고 상기 단계 (h)로 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 N상 인버터 스위치오류 검출방법을 제공한다.

또한, 전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자동차의 전동 파워스티어링 시스템에 있어서, 상단 및 하단 인버터 스위치를 모두 오프(Off)한 후, 각 상의 전압을 순차적으로 측정하여 측정한 상의 전압이 배터리전압과 일치하면 운전자에게 경고를 하고 모든 상 전압이 배터리 전압과 일치하지 않으면 상단 인버터 스위치를 모두 온(On) 한 후, 각 상의 전압을 순차적으로 측정하여 측정한 상의 전압이 배터리전압과 일치하지 않으면 운전자에게 경고를 하고 모든 상 전압이 일치하면 정상 종료하는 방법으로 인버터 스위치의 오류를 검출하기 위한 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Contrl Unit: MCU)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전동 파워스티어링 시스템을 제공한다.

또한, 전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전동 파워스티어링 시스템의 구동모터를 구동하는 3상 인버터 스위치 오류 검출방법에 있어서, (a) 상단 및 하단 인버터 스위치를 모두 오프(OFF)하는 단계, (b) 상기 구동모터의 U상 전압을 측정하는 단계, (c) 상기 U상 전압이 배터리전압과 일치하는지 여부를 비교하는 단계, (d) 상기 단계 (c)의 비교 결과 일치하면 단계 (v)로 진행하는 단계, (e) 상기 구동모터의 V상 전압을 측정하는 단계, (f) 상기 V상 전압이 배터리전압과 일치하 는지 여부를 비교하는 단계, (g) 상기 단계 (f)의 비교 결과 일치하면 단계 (v)로 진행하는 단계, (h) 상기 구동모터의 W상 전압을 측정하는 단계, (i) 상기 W상 전압이 상기 배터리전압과 일치하는지 여부를 비교하는 단계, (j) 상기 단계 (i)의 비교 결과 일치하면 단계 (v)로 진행하는 단계, (k) 상기 구동모터의 상단 인버터 스위치를 모두 온(ON) 하는 단계, (l) 상기 구동모터의 U상 전압을 측정하는 단계, (m) 상기 U상 전압이 상기 배터리전압과 일치하는지 여부를 비교하는 단계, (n) 상기 단계 (m)의 비교 결과 일치하지 않으면 단계 (v)로 진행하는 단계, (o) 상기 구동모터의 V상 전압을 측정하는 단계, (p) 상기 V상 전압이 상기 배터리전압과 일치하는지 여부를 비교하는 단계, (q) 상기 단계 (p)의 비교 결과 일치하지 않으면 단계 (v)로 진행하는 단계, (r) 상기 구동모터의 W상 전압을 측정하는 단계, (s) 상기 W상 전압이 상기 배터리전압과 일치하는지 여부를 비교하는 단계, (t) 상기 단계 (s)의 비교 결과 일치하지 않으면 단계 (v)로 진행하는 단계, (u) 상기 단계 (s)의 비교 결과 일치하면 종료하는 단계 및 (v) 사용자 인터페이스를 통하여 경고를 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 시스템의 구동모터를 구동하는 3상 인버터 스위치 오류 검출방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 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 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1에서 보듯이, MCU가 전동 파워스티어링에 사용되는 모터를 구동하기 위하여 인버터를 제어한다. 여기서 MCU가 인버터 스위치를 순차적으로 온(ON) 시켜가면서 3상 모터의 전압과 배터리 전압을 비교하여 인버터 스위치의 단락여부를 검사한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인버터 스위치 오류검출 방법에 대한 플로우차트를 도시한 도면이며, 도 1과 같이 3상 모터를 구동시키기 위한 회로에 적용된다.

먼저 상단 인버터 스위치(111~113)의 단락오류를 검출하기 위하여 모든 상단 및 하단 인버터 스위치를 오프(Off)한 후 먼저 U상 전압을 측정한다. 이 때 U상 전압이 배터리전압과 같은지 여부를 비교하여 만일 두 전압 값이 같으면 인버터 스위치(111)가 단락되었다는 의미이므로 사용자 인터페이스에서 경보하고 플로우를 종료한다.

만일 두 전압 값이 다르면 인버터 스위치(111)가 단락상태가 아니라는 뜻이므로 그다음 인버터 스위치(112)의 단락상태를 검사하기 위해 V상 전압을 측정한다. 이 때 V상 전압이 배터리전압과 같은지 여부를 비교하여 만일 두 전압 값이 같으면 인버터 스위치(112)가 단락되었다는 의미이므로 사용자 인터페이스에서 경보하고 플로우를 종료하고, 두 전압 값이 다르다면 인버터 스위치(112)가 단락상태가 아니라는 뜻이므로 그다음 인버터 스위치(113)의 단락상태를 검사하기 위해 W상 전압을 측정한다.

이 때 W상 전압이 배터리전압과 같은지 여부를 비교하여 만일 두 전압 값이 같으면 인버터 스위치(113)가 단락되었다는 의미이므로 사용자 인터페이스에서 경보하고 플로우를 종료하고, 두 전압 값이 다르다면 인버터 스위치(113)가 단락상태가 아니라는 뜻이므로 하단 인버터 스위치(114~116)의 단락상태를 검사하기 위해 상단 인버터 스위치(111~113)를 모두 온(ON) 한다.

먼저 인버터 스위치(114)의 단락상태를 검사하기 위해 U상 전압을 측정한다. 이 때 U상 전압이 배터리전압과 같은지 여부를 비교하여 만일 두 전압 값이 같지 않으면 인버터 스위치(114)가 단락되었다는 의미이므로 사용자 인터페이스에서 경보하고 플로우를 종료하고, 두 전압 값이 같다면 인버터 스위치(114)가 단락상태가 아니라는 뜻이므로 그다음 인버터 스위치(115)의 단락상태를 검사하기 위해 V상 전압을 측정한다.

이 때 V상 전압이 배터리전압과 같은지 여부를 비교하여 만일 두 전압 값이 같지 않으면 인버터 스위치(115)가 단락되었다는 의미이므로 사용자 인터페이스에서 경보한 후 플로우를 종료하고, 두 전압 값이 같다면 인버터 스위치(115)가 단락상태가 아니라는 뜻이므로 그다음 인버터 스위치(116)의 단락상태를 검사하기 위해 W상 전압을 측정한다.

이 때 W상 전압이 배터리전압과 같은지 여부를 비교하여 만일 두 전압 값이 같지 않으면 인버터 스위치(116)가 단락되었다는 의미이므로 사용자 인터페이스에서 경보하고 플로우를 종료하고, 두 전압 값이 같다면 인버터 스위치(116)가 단락상태가 아니라는 뜻이므로 모든 플로우를 종료한다.

위의 실시예는 전동 파워 스티어링 시스템에 국한하여 설명한 것이나 본 발명의 인버터 스위치 오류 검출 방법은 전동 파워 스티어링 시스템 이외에도 다상 인버터에 사용된 스위치 소자의 오류를 검출하고자 하는 경우에는 모두 적용될 수 있다.

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, 자동차의 전동 파워스티어링 시스템에서 자동차 초기 동작시에 인버터 스위치의 고장을 조기 감지함으로써 주행단계로 들어가기 전에 사용자에게 알림으로써 운행을 중단시켜 셀프스티어링에 의한 사고 위험을 줄이는 효과가 있다.

Claims

N(N은 자연수)상 인버터 스위치오류 검출방법에 있어서,

(a) 상단 및 하단 인버터 스위치를 모두 오프(OFF)하고 i값을 1로 세팅하는 단계;

(b) 구동모터의 제 i(i = 1 ~ N)상 전압을 측정하는 단계;

(c) 배터리전압과 상기 i상 전압이 일치하는지 여부를 판단하는 단계;

(d) 상기 단계 (c)의 판단 결과 일치하면 사용자 인터페이스를 통하여 경고하고 종료하는 단계;

(e) i = N인지 판단하고 i = N이면 단계 (g)로 진행하는 단계;

(f) 상기 단계 (c)의 판단 결과 일치하지 않으면 i 값을 1만큼 증가시키고 상기 단계 (b)로 진행하는 단계;

(g) 상기 구동모터의 상단 인버터 스위치를 모두 온(ON) 하고 i값을 1로 세팅하는 단계;

(h) 구동모터의 제 i(i = 1 ~ N)상 전압을 측정하는 단계;

(i) 상기 배터리전압과 상기 i상 전압이 일치하는지 여부를 판단하는 단계;

(j) 상기 단계 (i)의 판단 결과 일치하지 않으면 상기 사용자 인터페이스를 통하여 경고하고 종료하는 단계;

(k) i = N인지 판단하고 i = N이면 종료하는 단계; 및

(l) 상기 단계 (i)의 판단 결과 일치하면 i 값을 1만큼 증가시키고 상기 단 계 (h)로 진행하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 N상 인버터 스위치오류 검출방법.
제 1항에 있어서,

N은 3인 것을 특징으로 하는 N상 인버터 스위치오류 검출방법
자동차의 전동 파워스티어링 시스템에 있어서,

상단 및 하단 인버터 스위치를 모두 오프(Off)한 후, 각 상의 전압을 순차적으로 측정하여 측정한 상의 전압이 배터리전압과 일치하면 운전자에게 경고를 하고 모든 상 전압이 배터리 전압과 일치하지 않으면 상단 인버터 스위치를 모두 온(On) 한 후, 각 상의 전압을 순차적으로 측정하여 측정한 상의 전압이 배터리전압과 일치하지 않으면 운전자에게 경고를 하고 모든 상 전압이 일치하면 정상 종료하는 방법으로 인버터 스위치의 오류를 검출하기 위한 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Contrl Unit: MCU)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전동 파워스티어링 시스템.
전동 파워스티어링 시스템의 구동모터를 구동하는 3상 인버터 스위치 오류 검출방법에 있어서,

(a) 상단 및 하단 인버터 스위치를 모두 오프(OFF)하는 단계;

(b) 상기 구동모터의 U상 전압을 측정하는 단계;

(c) 상기 U상 전압이 배터리전압과 일치하는지 여부를 비교하는 단계;

(d) 상기 단계 (c)의 비교 결과 일치하면 단계 (v)로 진행하는 단계;

(e) 상기 구동모터의 V상 전압을 측정하는 단계;

(f) 상기 V상 전압이 배터리전압과 일치하는지 여부를 비교하는 단계;

(g) 상기 단계 (f)의 비교 결과 일치하면 단계 (v)로 진행하는 단계;

(h) 상기 구동모터의 W상 전압을 측정하는 단계;

(i) 상기 W상 전압이 상기 배터리전압과 일치하는지 여부를 비교하는 단계;

(j) 상기 단계 (i)의 비교 결과 일치하면 단계 (v)로 진행하는 단계;

(k) 상기 구동모터의 상단 인버터 스위치를 모두 온(ON) 하는 단계;

(l) 상기 구동모터의 U상 전압을 측정하는 단계;

(m) 상기 U상 전압이 상기 배터리전압과 일치하는지 여부를 비교하는 단계;

(n) 상기 단계 (m)의 비교 결과 일치하지 않으면 단계 (v)로 진행하는 단계;

(o) 상기 구동모터의 V상 전압을 측정하는 단계;

(p) 상기 V상 전압이 상기 배터리전압과 일치하는지 여부를 비교하는 단계;

(q) 상기 단계 (p)의 비교 결과 일치하지 않으면 단계 (v)로 진행하는 단계;

(r) 상기 구동모터의 W상 전압을 측정하는 단계;

(s) 상기 W상 전압이 상기 배터리전압과 일치하는지 여부를 비교하는 단계;

(t) 상기 단계 (s)의 비교 결과 일치하지 않으면 단계 (v)로 진행하는 단계;

(u) 상기 단계 (s)의 비교 결과 일치하면 종료하는 단계; 및

(v) 사용자 인터페이스를 통하여 경고를 하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 시스템의 구동모터를 구 동하는 3상 인버터 스위치 오류 검출방법.