KR101285464B1 - 조향각센서 페일 검출 시스템 - Google Patents

조향각센서 페일 검출 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조향휠의 회전 각도에 해당되는 조향각신호를 출력하는 조향각센서, 전동기의 회전자의 위치를 센싱하여 위치센싱신호를 출력하는 전동기위치센서, 차량의 휠속도에 대한 휠속신호를 출력하는 휠속센서 및 상기 조향각신호의 값과 상기 위치센싱신호의 값의 차이가 제1 기준값보다 큰 경우 상기 위치센싱신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각을 비교하고, 상기 위치센싱신호의 값과 상기 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이가 제2 기준값과 같거나 작은 경우 상기 조향각신호의 값과 상기 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이를 비교하여 상기 조향각신호의 값과 상기 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이가 제3 기준값보다 큰 경우 조향각센서 페일 신호를 출력하는 전자제어유닛를 포함한다.

Description

조향각센서 페일 검출 시스템{STEERING ANGLE SENSOR FAIL DECTION SYSTEM}
본 발명은 조향각센서 페일 검출 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 자동차의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.
자동차의 동력보조 조향장치는 운전자가 자동차의 조향 휠(Steering Wheel)을 조작할 경우에 배력 장치를 이용하여 운전자의 조향 휠 조작력을 보조하여 줌으로써 보다 작은 힘으로 용이하게 차량의 진행 방향을 변경할 수 있도록 하는 장치이다.
최근의 전동식 동력보조 조향장치는 차량의 고속 주행시 조향 휠의 조작이 무겁도록 하고, 차량의 저속 주행시에는 조향 휠의 조작이 가볍도록 한다. 이와 같은 전동식 동력보조 조향장치의 동작을 위하여 조향각센서가 사용되므로 조향각센서의 동작이 정상적으로 이루어지는 지를 정확하게 검출할 수 있는 조향각센서 페일 검출 시스템에 대한 요구가 증대되고 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은 감속기의 슬립 영향으로 인한 조향각센서의 페일을 정확하게 검출할 수 있는 조향각센서 페일 검출 시스템을 제공하기 위한 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은 조향휠의 회전 각도에 해당되는 조향각신호를 출력하는 조향각센서, 전동기의 회전자의 위치를 센싱하여 위치센싱신호를 출력하는 전동기위치센서, 차량의 휠속도에 대한 휠속신호를 출력하는 휠속센서 및 상기 조향각신호의 값과 상기 위치센싱신호의 값의 차이가 제1 기준값보다 큰 경우 상기 위치센싱신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각을 비교하고, 상기 위치센싱신호의 값과 상기 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이가 제2 기준값과 같거나 작은 경우 상기 조향각신호의 값과 상기 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이를 비교하여 상기 조향각신호의 값과 상기 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이가 제3 기준값보다 큰 경우 조향각센서 페일 신호를 출력하는 전자제어유닛를 포함한다.
상기 전자제어유닛은 상기 차량의 전륜 또는 후륜의 양측 바퀴의 휠속들의 차이에 따라 회전반경을 계산할 수 있다.
상기 전자제어유닛은 상기 조향각신호의 값과 상기 위치센싱신호의 값의 차이를 계산하기에 앞서 상기 전동기위치센서를 초기화할 수 있다.
상기 전동기위치센서의 초기화는 상기 조향각센서로부터 출력된 조향각신호의 값을 기준으로 이루어질 수 있다.
상기 위치센싱신호의 값과 상기 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이가 상기 제2 기준값보다 큰 경우, 상기 전자제어유닛은 상기 전동기위치센서를 이용한 성능을 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 본 발명은 조향각센서로부터 출력된 조향각신호와 전동기위치센서로부터 출력된 위치센싱신호와 더불어 휠속도로부터 계산된 조향각를 이용함으로써 전동기위치센서의 페일 여부를 정확하게 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조향각센서 페일 검출 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조향각센서 페일 검출 시스템의 동작 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 조향각센서 페일 검출 시스템에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조향각센서 페일 검출 시스템을 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 조향각센서 페일 검출 시스템은 조향각센서(110), 전동기위치센서(120), 휠속센서(130) 및 전자제어유닛(140)을 포함한다.
조향각센서(110)는 조향휠(102)(steering wheel)의 회전 각도에 해당되는 조향각신호를 출력한다. 본 발명의 실시예에서 다양한 형태의 조향각센서(110)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 광소자 방식의 조향각센서(110)가 사용될 수 있다. 광소자 방식의 조향각센서(110)의 경우, 조향휠(102)의 회전시 조향각센서(110)의 슬리트(slit) 판이 회전하고, 조향각센서(110)는, 슬리트 판이 광소자의 빛을 통과시키거나 차단시킴에 따라 나타나는 전압의 변화를 조향각신호로서 출력한다.
전동기위치센서(120)는 전동기의 회전자의 위치를 센싱하여 위치센싱신호를 출력한다. 예를 들어, 전동기위치센서(120)는 리졸버라는 일종의 변압기를 포함할 수 있으며, 리졸버의 1차측에 전동기의 권선이 연결된 상태에서 전동기 축 및 회전자가 회전하면, 전동기위치센서(120)는 리졸버의 자기적 결합계수에 따라 리졸버의 2차측에 나타나는 정현파의 위상에 따라 위치센싱신호를 출력할 수 있다.
휠속센서(130)(wheel speed sensor)는 차량의 휠속도에 대한 휠속신호를 출력한다. 본 발명의 실시예에서 다양한 종류의 휠속센서(130)가 사용될 수 있다. 예를 들어 휠속센서(130)는 차량의 휠 회전에 따라 발생하는 휠펄스를 일정 시간마다 카운팅함으로써 휠속신호를 출력할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 휠속센서(130)는 전륜 또는 후륜 중 적어도 하나의 양쪽 바퀴들에 인접하여 설치될 수 있다. 예를 들어, 전륜의 양쪽 바퀴들의 휠속들의 측정을 위하여 전륜의 양쪽 바퀴 각각에 인접하여 휠속센서(130)가 설치될 수 있다.
전자제어유닛(140)은 조향휠(102)에 가해진 조향토크 및 차속에 따라 전류제어신호를 전동기 구동부(113)에 출력하면, 전동기 구동부(113)는 전류제어신호에 해당되는 전류를 전동기에 공급한다. 전동기는 조향토크 및 차속에 해당되는 보조 조향력을 출력한다. 보조 조향력은 전동기의 축과 연결된 감속기(104)를 통하여 피니언(105a)에 전달한다. 한편, 운전자가 조향휠(102)(102)을 조작하면 스티어링축(103)에 가해지는 조타토크에 의하여 피니언(105a)의 회전력이 래크축(105b)의 축방향 직선 운동에 변환되고, 지지봉(106)을 통하여 차륜(107)의 진행방향을 변화시킨다. 이에 따라 피니언(105a)에는 전동기에서 공급된 보조 조향력과 운전자의 조작에 따른 조타토크가 공급되므로 전동기는 운전자가 조향휠(102)을 조작하는데 필요한 조향력을 보조하게 된다.
이 때 전자제어유닛(140)은 조향각신호의 값과 위치센싱신호의 값의 차이가 제1 기준값보다 큰 경우 위치센싱신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각을 비교하고, 위치센싱신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이가 제2 기준값과 같거나 작은 경우 조향각신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이를 비교하여 조향각신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이가 제3 기준값보다 큰 경우 조향각센서 페일 신호를 출력한다.
감속기(104)는 웜 휠이나 벨트에 의하여 보조 조향력을 전달하는데, 과다한 보조 조향력이 전동기로부터 인가될 때 슬립(slip)이 발생하게끔 설계되어 있다. 따라서 조향각신호의 값과 위치센싱신호의 값의 차이가 제1 기준값보다 큰 것은 슬립에 의한 것일 수도 있고 조향각센서(110)의 페일에 의한 것일 수도 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 조향각센서 페일 검출 시스템은 위치센싱신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각을 비교함으로써 조향각센서(110)의 페일을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 휠속신호에 따라 조향각이 계산될 수 있다. 즉, 전륜 또는 후륜의 양측 바퀴의 휠속들의 차이는 차량의 회전반경에 따라 달라진다. 예를 들어, 차량이 특정 속도 A로 회전할 경우, 차량의 회전반경이 크면 양측 바퀴의 휠속들의 차이는 작아진다. 반면에 동일한 속도 A에서 차량이 회전할 경우, 차량의 회전반경이 감속하면 양측 바퀴의 휠속들의 차이는 커진다. 본 발명의 실시예에 따른 전자제어유닛(140)은 이러한 휠속들의 차이에 따라 조향각을 계산할 수 있다.
만약 위치센싱신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이가 제2 기준값보다 큰 경우, 전자제어유닛(140)은 슬립이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 또한 위치센싱신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이가 제2 기준값보다 같거나 작은 경우, 전자제어유닛(140)은 조향각신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이를 비교하여 조향각신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이가 제3 기준값보다 큰 경우 조향각센서 페일 신호를 출력한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 조향각센서 페일 검출 시스템은 휠속신호에 따라 계산된 조향각을 이용함으로써 슬립 발생 또는 조향각센서(110)의 페일을 판별할 수 있다.
전자제어유닛(140)은 조향각신호의 값과 위치센싱신호의 값의 차이를 계산하기에 앞서 전동기위치센서(120)를 초기화한다. 전동기위치센서(120)의 초기화는 조향각센서(110)로부터 출력된 조향각신호의 값을 기준으로 이루어진다. 즉, 조향각센서(110)는 운전자의 조작에 따른 조향휠(102)의 회전각도를 직접적으로 검출하므로 슬립 등에 영향을 받는 전동기위치센서(120)에 비하여 신뢰성이 있는 기준 조향각을 제공할 수 있다. 전자제어유닛(140)은 조향각 신호의 값에 위치센싱신호의 값을 맞추어 전동기위치센서(120)를 초기화한다. 이후 조향휠(102)의 회전에 따라 전자제어유닛(140)은 조향각신호의 값과 위치센싱신호의 값의 차이를 계산한다.
한편, 슬립으로 인하여 위치센싱신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이가 제2 기준값보다 큰 경우, 전자제어유닛(140)은 전동기위치센서(120)를 이용한 성능을 줄일 수 있다. 예를 들어, 전자제어유닛(140)은 조향휠(102)이 센터 위치로 오도록 유도하는 능동 복귀 기능(active return function)이나 전동기 제어나 조향휠(102)의 최대 회전각 근처에서 전동기의 전류를 감소시키는 유연 정지 기능(soft stop function)의 성능을 줄일 수 있다.
다음으로 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 조향각센서 페일 검출 시스템의 동작을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조향각센서 페일 검출 시스템의 동작 순서도이다.
전자제어유닛(140)은 조향각센서(110), 전동기위치센서(120) 및 휠속센서(130)로부터 각각 조향각신호, 위치센싱신호 및 휠속신호를 입력받는다(S210).
전자제어유닛(140)은 전동기위치센서(120)를 조향각센서(110)를 기준으로 초기화한다(S220).
전자제어유닛(140)은 조향각신호의 값과 위치센싱신호의 값의 차이가 제1 기준값보다 큰 지를 판단한다(S230).
조향각신호의 값과 위치센싱신호의 값의 차이가 제1 기준값보다 크면, 전자제어유닛(140)은 위치센싱신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차가 제2 기준값보다 큰 지를 판단한다(S240).
위치센싱신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차가 제2 기준값와 같거나 작으면, 전자제어유닛(140)은 조향각신호의 값과 휠속에 따라 계산된 조향각의 차이가 제3 기준값보다 큰 지를 판단한다(S250).
조향각신호의 값과 휠속에 따라 계산된 조향각의 차이가 제3 기준값보다 크면, 전자제어유닛(140)은 조향각센서(110)(110)에 대한 페일 신호를 출력한다(S260).
한편, S240에서 위치센싱신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차가 제2 기준값보다 크면, 전자제어유닛(140)은 전동기위치센서(120)를 이용한 성능을 감소시킨다(S270).
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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.

Claims (5)

  1. 조향휠(102)의 회전 각도에 해당되는 조향각신호를 출력하는 조향각센서(110);
    전동기의 회전자의 위치를 센싱하여 위치센싱신호를 출력하는 전동기위치센서(120);
    차량에서의 휠속에 대한 휠속신호를 출력하는 휠속센서(130); 및
    상기 조향각신호의 값과 상기 위치센싱신호의 값의 차이가 제1 기준값보다 큰 경우 상기 위치센싱신호의 값과 휠속신호에 따라 계산된 조향각을 비교하고, 상기 위치센싱신호의 값과 상기 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이가 제2 기준값과 같거나 작은 경우 상기 조향각신호의 값과 상기 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이를 비교하여 상기 조향각신호의 값과 상기 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이가 제3 기준값보다 큰 경우 조향각센서 페일 신호를 출력하는 전자제어유닛(140)을 포함하되,
    상기 전자제어유닛(140)은,
    상기 위치센싱신호의 값과 상기 휠속신호에 따라 계산된 조향각의 차이가 상기 제2 기준값보다 큰 경우, 슬립이 발생한 것으로 판단하여 상기 전동기로부터 인가되는 보조 조향력을 감소시키는 전류제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 조향각센서 페일 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자제어유닛(140)은 상기 차량의 전륜의 양측 바퀴간의 휠속의 차이 또는 후륜의 양측 바퀴간의 휠속의 차이에 따라 회전반경을 계산하는 것을 특징으로 하는 조향각센서 페일 검출 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전자제어유닛(140)은 상기 조향각신호의 값과 상기 위치센싱신호의 값의 차이를 계산하기에 앞서 상기 전동기위치센서(120)를 초기화하는 것을 특징으로 하는 조향각센서 페일 검출 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전동기위치센서(120)의 초기화는 상기 조향각센서(110)로부터 출력된 조향각신호의 값을 기준으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조향각센서 페일 검출 시스템.
  5. 삭제
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