KR101166945B1 - 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 방법및 회로 - Google Patents

전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 방법및 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 방법 및 회로에 관한 것이다.
본 발명은 전자제어 파워스티어링 시스템(EPS: Electronic Power Steering)의 제어를 위하여 ECU(Electronic Control Unit)의 센서로부터 인가받은 전압을 분석하여 상기 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작 감지 회로에 있어서, 상기 조향휠의 회전에 따라 발생하는 토크를 감지하고, 상기 토크에 따른 토크 센서 전압을 감지하는 토크 센서; 상기 전자제어 파워스티어링 시스템을 구동하는 EPS 모터에서 발생하는 전류를 감지하고, 상기 조향휠의 회전 방향에 따른 전류 센서 전압을 감지하는 전류 센서; 상기 토크 센서 및 상기 전류 센서로부터 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압을 인가받고, 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압을 분석하여 상기 전자 제어 파워스티어링 시스템의 오동작의 유무를 판단하는 페일 세이프(Fail Safe) 감지 회로; 및 상기 페일 세이프 감지 회로로부터 상기 EPS 모터의 온/오프(On/Off) 신호를 수신하여, 상기 ESP 모터의 구동을 제어하는 페일 세이프 릴레이(Fail Safe Relay)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작 감지 회로를 제공한다.
본 발명에 의하면, 토크 센서 및 전류 센서로부터 전압을 인가받아 하드웨어적으로 EPS 시스템의 오동작을 감지하므로, MCU의 동작 오류에 상관없이 EPS 시스 템의 오동작을 감지하여 페일 세이프(Fail Safe) 기능을 수행하는 효과가 있다.
EPS, ECU, FailSave

Description

전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 방법 및 회로{Method and Circuit for Detecting Malfunction of Electronic Power Steering System}
도 1은 종래의 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 회로의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작 감지 회로의 구성도,
도 3은 자동차의 조향 휠 방향에 따른 토크 센서 전압 및 전류 센서 전압을 그래프로 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작 감지 방법을 나타낸 순서도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110: 토크 센서 120: 전류 센서
130: MCU 140, 250: 페일 세이프 릴레이
210: 토크 센서 220: 전류 센서
230: MCU 240: 페일 세이프 감지 회로
본 발명은 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 방법 및 회로에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 전자제어 파워스티어링 시스템(EPS: Electronic Power Steering)의 제어를 위한 ECU(Electronic Control Unit)에서 Hall Type 전류 센서 및 토크 센서를 이용하여, MCU(Microprocessor Control Unit)의 오동작 및 EPS 전체 회로의 오동작을 하드웨어적으로 감지하는 방법 및 회로에 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.
종래에는 EPS(Electronic Power Steering, 이하 'EPS'라 칭함) 시스템의 오동작을 ECU에 내장된 MCU(Microprocessor Control Unit, 이하 'MCU'라 칭함)가 소프트웨어적으로 감지하였다.
도 1은 종래의 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 회로의 구성도이다.
종래의 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 회로(100)는, 토크 센서(110), 전류 센서(120), MCU(130) 및 페일 세이프 릴레이(Fail Safe Relay)(140)를 포함하여 구성된다.
토크 센서(110)는 조향 휠 방향에 따른 토크 센서 전압을 MCU(130)에 인가한다.
전류 센서(120)는 EPS 모터에 인가되는 전류에 따른 전류 센서 전압을 MCU(130)에 인가한다.
MCU(130)는 토크 센서(110) 및 전류 센서(120)로부터 전압이 정상적으로 인가되었는가를 판단하여, 판단한 결과에 따라 페일 세이프 릴레이(Fail Safe Relay)(140)를 온/오프(On/Off)한다.
페일 세이프 릴레이(140)는 MCU(130)로부터 오프(Off) 신호를 수신할 경우에, 즉 EPS 시스템이 오동작한다고 판단한 경우에, EPS 시스템에 최대 허용 어시스트 전류를 일정한 허용 시간 내에 감소시키는 역할을 하여 EPS 모터의 구동을 중지시킨다.
그러나 MCU(130)가 소프트웨어적으로 EPS의 오동작을 감지하기 때문에 MCU(130) 자체에 문제가 발생할 경우에 토크 센서(110)나 전류 센서(120)의 오류를 발견하지 못하여 MCU(130)가 페일 세이프 릴레이(140)를 구동하지 못하는 문제가 발생하였다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 전자제어 파워스티어링 시스템(EPS: Electronic Power Steering)의 제어를 위한 ECU(Electronic Control Unit)에서 Hall Type 전류 센서 및 토크 센서를 이용하여, MCU(Microprocessor Control Unit)의 오동작 및 EPS 전체 회로의 오동작을 하드웨어적으로 감지하는 방법 및 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 목적에 의하면, 전자제어 파워스티어링 시스템(EPS: Electronic Power Steering)의 제어를 위하여 ECU(Electronic Control Unit)의 센서로부터 인가받은 전압을 분석하여 상기 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작 감지 회로에 있어서, 조향휠의 회전에 따라 발생하는 토크를 감지하고, 상기 토크에 따른 토크 센서 전압을 인가하는 토크 센서와, 상기 전자제어 파워스티어링 시스템을 구동하는 EPS 모터에서 발생하는 전류를 감지하고, 상기 조향휠의 회전 방향에 따른 전류 센서 전압을 인가하는 전류 센서와, 상기 토크 센서 및 상기 전류 센서로부터 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압을 인가받고, 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압을 분석하여 상기 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작의 유무를 판단하는 페일 세이프(Fail Safe) 감지 회로, 및 상기 페일 세이프 감지 회로로부터 상기 EPS 모터의 온/오프(On/Off) 신호를 수신하여, 상기 EPS 모터의 구동을 제어하는 페일 세이프 릴레이(Fail Safe Relay)를 포함하고, 상기 페일 세이프 감지회로는 상기 조향휠이 센터를 기준으로 좌회전해 있는 상태인 경우에 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압이 모두 소정의 쓰레쉬홀드(Threshold) 전압 이하이거나, 상기 조향휠이 센터를 기준으로 우회전해 있는 상태인 경우에 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압이 모두 소정의 쓰레쉬홀드 전압 이상인 경우에 한하여 상기 전자제어 파워스티어링 시스템이 정상이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작 감지 회로를 제공한다.
본 발명의 제 2 목적에 의하면, 전자제어 파워스티어링 시스템(EPS: Electronic Power Steering)의 제어를 위하여 ECU(Electronic Control Unit)의 센서로부터 인가받은 전압을 분석하여 상기 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 방법에 있어서, (a) 조향휠의 회전에 따라 발생하는 토크를 감지하는 토크 센서로부터 상기 토크에 따른 토크 센서 전압을 인가받고, 상기 전자제어 파워스티어링 시스템을 구동하는 EPS 모터에서 발생하는 전류를 감지하는 전류 센서로부터 전류 센서 전압을 인가받는 단계와, (b) 상기 조향휠의 방향이 센터를 중심으로 어떤 방향으로 회전하였는지를 판단하는 단계와, (c) 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압이 상기 조향휠의 방향에 따른 소정의 쓰레쉬홀드 전압의 조건에 부합되어 상기 전자제어 파워스티어링 시스템이 정상인지 여부를 판단하되, 상기 조향휠이 센터를 기준으로 좌회전해 있는 상태인 경우에 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압이 모두 소정의 쓰레쉬홀드(Threshold) 전압 이하이거나, 상기 조향휠이 센터를 기준으로 우회전해 있는 상태인 경우에 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압이 모두 소정의 쓰레쉬홀드 전압 이상인 경우에 한하여 상기 전자제어 파워스티어링 시스템이 정상이라고 판단하는 단계, 및 (d) 상기 (c) 단계에서 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압이 상기 조향휠의 방향에 따른 상기 소정의 쓰레쉬홀드 전압의 조건에 부합되지 않는다고 판단한 경우에, 상기 전자제어 파워스티어링 시스템이 오동작이 발생하였다고 판정하여 상기 EPS 모터의 구동을 제어하는 페일 세이프 릴레이에 오프(Off) 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 방법을 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 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작 감지 회로의 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작 감지 회로(200)는, 토크 센서(210), 전류 센서(220), MCU(230), 페일 세이프(Fail Safe) 감지 회로(240) 및 페일 세이프 릴레이(Fail Safe Relay)(250)를 포함하여 구성된다.
토크 센서(210)는 조향 휠의 회전에 따라 발생하는 토크를 감지하는 센서이다. 토크 센서(210)는 감지한 토크에 따른 토크 센서 전압을 페일 세이프 감지 회로(240)에 인가한다.
전류 센서(220)는 모터에서 발생하는 전류를 감지하는 센서이다. 전류 센서(220)는 감지한 전류에 따른 전류 센서 전압을 페일 세이프 감지 회로(240)에 인가한다.
페일 세이프 감지 회로(240)는 토크 센서(210) 및 전류 센서(220)로부터의 전압의 입력이 정상적으로 인가되었는가를 판단하여, 판단한 결과에 따라 페일 세이프 릴레이(250)를 온/오프(On/Off)한다. 페일 세이프 감지 회로(240)는 토크 센서(210) 및 전류 센서(220)로부터의 전압이 정상적으로 인가되지 않았을 경우에, EPS 시스템이 오동작한다고 판단하여 페일 세이프 릴레이(250)에 오프(Off) 신호를 전송한다.
페일 세이프 릴레이(250)는 페일 세이프 감지 회로(240)로부터 오프 신호를 수신할 경우에, 즉 페일 세이프 감지 회로(240)가 EPS 시스템이 오동작한다고 판단한 경우에, EPS 시스템에 최대 허용 어시스트 전류를 일정한 허용 시간 내에 감소시키는 역할을 하여 EPS 모터의 구동을 중지시킨다.
도 3은 자동차의 조향 휠 방향에 따른 토크 센서 전압 및 전류 센서 전압을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 토크 센서 전압 및 전류 센서 전압은 소정의 쓰레쉬홀드 전압의 아날로그 출력이다. 조향 휠이 센터를 기준으로 우측 방향으로 회전해 있는 상태인 경우에 토크 센서 전압 및 전류 센서 전압은 모두 소정의 쓰레쉬홀드 전압 이상이고, 조향 휠이 센터를 기준으로 좌측 방향으로 회전해 있는 상태인 경우에 토크 센서 전압 및 전류 센서 전압은 모두 소정의 쓰레쉬홀드(Thrshold) 전압 이하이다.
페일 세이프 감지 회로(140)는 토크 센서(110) 및 전류 센서(120)로부터 인가받은 전압과 도 3에 도시된 그래프를 바탕으로 분석하여, EPS 시스템의 오동작 유무를 판단한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작 감지 방법을 나타낸 순서도이다.
페일 세이프 감지 회로(140)는 토크 센서(110) 및 전류 센서(120)로부터 전압을 인가받는다(S410).
페일 세이프 감지 회로(140)는 조향 휠의 방향이 센터를 중심으로 어느 방향으로 회전하였는지를 판단한다(S420).
S420 단계에서 조향 휠의 방향이 우측으로 회전하였다고 판단한 경우에, 토크 센서(110) 및 전류 센서(120)로부터 인가받은 전압이 모두 소정의 쓰레쉬홀드 전압 이상인지를 판단한다(S430).
S430 단계에서 토크 센서(110) 및 전류 센서(120)로부터 인가받은 전압이 모 두 소정의 쓰레쉬홀드 전압 이상이라고 판단한 경우에, 페일 세이프 감지 회로(140)는 EPS 시스템이 정상이라고 판정한다(S450).
S430 단계에서 토크 센서(110) 및 전류 센서(120)로부터 인가받은 전압 중에 하나라도 소정의 쓰레쉬홀드 전압 이상이 아니라고 판단한 경우에, 페일 세이프 감지 회로(140)는 EPS 시스템의 오동작이 발생하였다고 판정한다(S460).
한편, S420 단계에서 조향 휠의 방향이 좌측으로 돌아갔다고 판단한 경우에, 토크 센서(110) 및 전류 센서(120)로부터 인가받은 전압이 모두 소정의 쓰레쉬홀드 전압 이하인지를 판단한다(S440).
S440 단계에서 토크 센서(110) 및 전류 센서(120)로부터 인가받은 전압 중에 하나라도 소정의 쓰레쉬홀드 전압 이하가 아니라고 판단한 경우에, 페일 세이프 감지 회로(140)는 EPS 시스템의 오동작이 발생하였다고 판정한다(S470).
S440 단계에서 토크 센서(110) 및 전류 센서(120)로부터 인가받은 전압이 모두 소정의 쓰레쉬홀드 전압 이하라고 판단한 경우에, 페일 세이프 감지 회로(140)는 EPS 시스템이 정상이라고 판정한다(S480).
S460 단계 및 S470 단계에서 페일 세이프 감지 회로(140)는 EPS 시스템의 오동작이 발생하였다고 판정하여, 페일 세이프 감지 회로(140)는 페일 세이프 릴레이(250)에 오프(Off) 신호를 출력하여, EPS 모터의 구동을 중지하도록 한다(S490).
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. 따 라서, 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, 토크 센서 및 전류 센서로부터 전압을 인가받아 하드웨어적으로 EPS 시스템의 오동작을 감지하므로, MCU의 동작 오류에 상관없이 EPS 시스템의 오동작을 감지하여 페일 세이프(Fail Safe) 기능을 수행하는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 전자제어 파워스티어링 시스템(EPS: Electronic Power Steering)의 제어를 위하여 ECU(Electronic Control Unit)의 센서로부터 인가받은 전압을 분석하여 상기 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작 감지 회로에 있어서,
    조향휠의 회전에 따라 발생하는 토크를 감지하고, 상기 토크에 따른 토크 센서 전압을 인가하는 토크 센서;
    상기 전자제어 파워스티어링 시스템을 구동하는 EPS 모터에서 발생하는 전류를 감지하고, 상기 조향휠의 회전 방향에 따른 전류 센서 전압을 인가하는 전류 센서;
    상기 토크 센서 및 상기 전류 센서로부터 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압을 인가받고, 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압을 분석하여 상기 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작의 유무를 판단하는 페일 세이프(Fail Safe) 감지 회로; 및
    상기 페일 세이프 감지 회로로부터 상기 EPS 모터의 온/오프(On/Off) 신호를 수신하여, 상기 EPS 모터의 구동을 제어하는 페일 세이프 릴레이(Fail Safe Relay)
    를 포함하고,
    상기 페일 세이프 감지회로는 상기 조향휠이 센터를 기준으로 좌회전해 있는 상태인 경우에 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압이 모두 소정의 쓰레쉬홀드(Threshold) 전압 이하이거나, 상기 조향휠이 센터를 기준으로 우회전해 있는 상태인 경우에 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압이 모두 소정의 쓰레쉬홀드 전압 이상인 경우에 한하여 상기 전자제어 파워스티어링 시스템이 정상이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작 감지 회로.
  2. 삭제
  3. 전자제어 파워스티어링 시스템(EPS: Electronic Power Steering)의 제어를 위하여 ECU(Electronic Control Unit)의 센서로부터 인가받은 전압을 분석하여 상기 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 방법에 있어서,
    (a) 조향휠의 회전에 따라 발생하는 토크를 감지하는 토크 센서로부터 상기 토크에 따른 토크 센서 전압을 인가받고, 상기 전자제어 파워스티어링 시스템을 구동하는 EPS 모터에서 발생하는 전류를 감지하는 전류 센서로부터 전류 센서 전압을 인가받는 단계;
    (b) 상기 조향휠의 방향이 센터를 중심으로 어떤 방향으로 회전하였는지를 판단하는 단계;
    (c) 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압이 상기 조향휠의 방향에 따른 소정의 쓰레쉬홀드 전압의 조건에 부합되어 상기 전자제어 파워스티어링 시스템이 정상인지 여부를 판단하되, 상기 조향휠이 센터를 기준으로 좌회전해 있는 상태인 경우에 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압이 모두 소정의 쓰레쉬홀드(Threshold) 전압 이하이거나, 상기 조향휠이 센터를 기준으로 우회전해 있는 상태인 경우에 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압이 모두 소정의 쓰레쉬홀드 전압 이상인 경우에 한하여 상기 전자제어 파워스티어링 시스템이 정상이라고 판단하는 단계; 및,
    (d) 상기 (c) 단계에서 상기 토크 센서 전압 및 상기 전류 센서 전압이 상기 조향휠의 방향에 따른 상기 소정의 쓰레쉬홀드 전압의 조건에 부합되지 않는다고 판단한 경우에, 상기 전자제어 파워스티어링 시스템이 오동작이 발생하였다고 판정하여 상기 EPS 모터의 구동을 제어하는 페일 세이프 릴레이에 오프(Off) 신호를 출력하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 (d) 단계에서,
    상기 EPS 시스템이 정상임을 판정한 후에, 상기 페일 세이프 릴레이에 온(On) 신호를 출력하여 상기 EPS 모터가 계속 구동되도록 하는 것을 특징으로 하 는 전자제어 파워스티어링 시스템의 오동작을 감지하는 방법.
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