KR101306257B1 - 조향각 센서의 페일 세이프 모드 구동방법 - Google Patents

조향각 센서의 페일 세이프 모드 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조향각 센서의 고장장애 발생시, 고장 안전 모드를 가동시켜 운전자가 적절한 조치를 취하기전까지 안전하게 운행을 할 수 있도록 모터 펌프(전동식 조향 펌프)를 제어하는 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법에 관한 것이다.
보다 더 구체적으로 본 발명에 의하면, 조향각 센서, 속도 센서, 가속도 센서, MCU(Motor Control Unit), 모터 펌프(motor pump) 및 모터(motor)를 구비하는 전동식 파워 스티어링 장치의 조향각 센서 페일-세이프 모드 구동방법에 있어서, (a) MCU(Motor Control Unit)가 속도센서로부터 차속값을 입력받아 차량의 속도가 5km/h를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; (b) 상기 MCU가 가속도 센서와 전륜의 상대위치를 이용하여 차량 전륜의 조향각 추정값을 계산하는 단계; (c) 상기 MCU가 상기 조향각 추정값으로부터 조향 각속도를 계산한 후, 스티어링 휠(steering wheel)이 턴(turn) 또는 리턴(return)하는 동작인지 여부를 판단하는 단계; 및(d) 상기 MCU가 모터 펌프(motor pump)로 하여금 상기 조향 각속도의 크기에 따라 출력신호를 단계적으로 조절하여 모터(motor)에 입력하도록 제어하는 단계;를 포함하는 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법을 제공한다.

Description

조향각 센서의 페일 세이프 모드 구동방법{Driving Method for Fail Safe Mode of Steering Angle Sensor}
본 발명은 조향각 센서의 고장장애 발생시, 고장 안전 모드를 가동시켜 운전자가 적절한 조치를 취하기전까지 안전하게 운행을 할 수 있도록 모터 펌프(전동식 조향 펌프)를 제어하는 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법에 관한 것이다.
차량은 그 방향 전환을 위해 조향 장치를 탑재하게 되는데, 상기 조향 장치는 스티어링 휠(Steering wheel)을 운전자가 조작하면 그 회전이 조향 샤프트를 통해 기어 장치에 전달되고 기어 장치가 바퀴와 연결된 구동축 및 구동장치를 움직여 바퀴를 원하는 방향으로 움직이도록 형성되어 있다.
한편, 근래에 생산되는 차량에는 전동식 파워 스티어링 장치(Electronic Hydraulic Power Steering; EHPS)를 장착하는 추세이다. 상기 전동식 파워 스티어링 장치는 조향각 센서가 측정한 스티어링 휠의 조향각에 따라 EHPS 제어기가 상황에 맞는 출력값을 결정하여 조향장치의 조작을 보다 더 용이하게 할 수 있는 시스템이라고 할 수 있다.
상기 조향각 센서의 스티어링 기어 및 피니언 기어는 차량의 스티어링 휠과 접속되어 스티어링 휠의 회전각도를 측정하여 조향각 신호로 출력하게 된다. 다만, 조향각 센서는 자동차 주변에 외란이나 내부의 구성요소의 불량 또는 고장으로 인해 센서에서 측정된 신호의 왜곡이 발생시켜 에러 메시지를 발생시키거나, 그 응답이 없는 경우가 발생하는 경우가 빈번하였다.
이와 같이 조향각 센서의 고장장애 발생시, 종래의 시스템에서는 EHPS의 출력값 계산이 불가능하여 조향 조건에 관계없이 최고 출력을 지속적으로 발생시키는 방법으로 페일-세이프(Fail-Safe) 대응을 해왔다. 그러나 이와 같은 방식은 무조향 시나 보타력이 조금만 필요한 경우에도 풀턴에 해당하는 출력을 발생시켜 불필요한 에너지 소모가 큰 문제점이 있었다. 또한, 또 다른 종래의 시스템에 의하면, 이를 해결하기 위해 별도의 센서를 장착하여 에너지 소모를 방지하는 구조를 취하고 있으나, 홀 센서 및 비율 센서를 장착함에 따른 내부 구조의 복잡화와 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다.
따라서, 기존의 전동식 파워 스티어링 장치에 별도의 추가적인 센서의 장착이 없더라도, 조향각 센서의 고장장애 발생시 모터 펌프의 출력을 단계적으로 제어하여 전체적인 연비를 향상시킬 수 있는 조향각 센서의 페일-세이프 구동 방식이 요구되고 있다.
본 발명은 조향각 센서의 고장장애 발생시 차속정보 및 가속도 정보만을 이용하여 조향각 추정값을 계산한 후 모터 펌프의 출력값을 단계적으로 제어하여 고장 안전 모드에서도 배터리 소모를 줄여 차량의 연비향상에 기여하는 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전동식 파워스티어링 장치의 모터 펌프의 출력을 단계적으로 하향조정하여 모터 펌프에 의한 소음을 방지하여 운전의 정숙성을 담보하는 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 조향각 센서, 속도 센서, 가속도 센서, MCU(Motor Control Unit), 모터 펌프(motor pump) 및 모터(motor)를 구비하는 전동식 파워 스티어링 장치의 조향각 센서 페일-세이프 모드 구동방법에 있어서, (a) MCU(Motor Control Unit)가 속도센서로부터 차속값을 입력받아 차량의 속도가 5km/h를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; (b) 상기 MCU가 가속도 센서와 전륜의 상대위치를 이용하여 차량 전륜의 조향각 추정값을 계산하는 단계; (c) 상기 MCU가 상기 조향각 추정값으로부터 조향 각속도를 계산한 후, 스티어링 휠(steering wheel)이 턴(turn) 또는 리턴(return)하는 동작인지 여부를 판단하는 단계; 및(d) 상기 MCU가 모터 펌프(motor pump)로 하여금 상기 조향 각속도의 크기에 따라 출력신호를 단계적으로 조절하여 모터(motor)에 입력하도록 제어하는 단계;를 포함하는 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법을 제공한다.
본 발명에서 상기 (a) 단계는, 차량의 속도가 5km/h 미만인 경우에는 상기 MCU가 모터 펌프의 최대 출력값의 80%에 해당하는 값이 모터에 입력되도록 모터 펌프를 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 (c)단계는, 상기 스티어링 휠이 리턴 동작에 있는 경우라고 판단되는 경우, 상기 MCU가 모터 펌프의 최대 출력값의 10%에 해당하는 값이 모터에 입력되도록 모터 펌프를 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 (c)단계는, 상기 조향각 추정값을 시간으로 미분한 조향 각속도값이 양(+)이면 스티어링 휠의 턴(turn)으로 판단하고, 상기 조향각 추정값을 시간으로 미분한 조향 각속도값이 음(-)이면 스티어링 휠의 리턴(return)으로 판단하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 (d) 단계는, (d1) 상기 조향 각속도가 0°/sec 내지 100°/sec의 범위에 있는 경우 상기 모터 펌프의 최대 출력값의 15%에 해당하는 값을 모터에 입력하는 단계; (d2) 상기 조향 각속도가 100°/sec 내지 300°/sec의 범위에 있는 경우 상기 모터 펌프의 최대 출력값의 50%에 해당하는 값을 모터에 입력하는 단계; 및 (d3) 상기 조향 각속도가 300°/sec을 초과하는 경우, 상기 모터 펌프의 최대 출력값의 80%에 해당하는 값을 모터에 입력하는 단계;인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 (d3) 단계는, 상기 차량의 속도가 80km/h 를 초과하는 경우 상기 모터 펌프의 최대 출력값의 80%에 해당하는 값을 모터에 입력하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 조향각은 하기의 수학식에 의해 산출되는 것이 바람직하다.
Figure 112011091808417-pat00001
(여기서, 상기α는 상기 차량의 전륜 중 회전축으로부터 바깥 쪽에 위치하는 바퀴의 조향각이고, 상기 r은 가속도 센서의 회전반경이며 r = v2/a를 만족한다. 상기 a는 가속도 센서에서 측정한 차량의 원심 가속도이고, v는 차량 진행방향 속도이며, β는 가속도 센서위치에서의 조향각이고, x는 가속도 센서의 위치로부터 바깥 바퀴까지 X축 방향으로의 거리이며, 상기 y는 가속도 센서의 위치로부터 바깥 바퀴까지 Y축 방향으로의 거리이다.)
본 발명에서 상기 조향각 추정값은, 상기 차량의 전륜 중 회전축으로부터 바깥 쪽에 위치하는 바퀴의 조향각(α)에 스티어링 기어비를 곱하여 산출되는 값인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법에 의하면, 조향각 센서의 고장장애 발생시 차속정보 및 가속도 정보만을 이용하여 조향각 추정값을 계산한 후 모터 펌프의 출력값을 단계적으로 제어하여 고장 안전 모드에서도 배터리 소모를 줄여 차량의 연비향상에 기여하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전동식 파워스티어링 장치의 모터 펌프의 출력을 단계적으로 하향조정하여 모터 펌프의 소음을 방지하여 운전의 정숙성을 담보하는 효과가 있다. 예컨대, 본 발명에서는 차량이 직진 운행을 계속 할 경우에는 무조향 상태로 판정하여 모터 펌프의 출력을 최소화하게 되며, 차량이 급선회 시에는 그에 상응하는 출력으로 조타력을 제공하므로, 모터 펌프의 고출력으로 인한 소음방지의 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 일구성도.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 조향각 및 조향각 추정값을 구하기 위한 일예시도.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법의 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
일반적으로 전동식 파워 스티어링 장치(EHPS)가 장착된 차량에서 조향각 센서의 고장장애가 발생한 경우, 상기 전동식 파워 스티어링 장치(EHPS)의 출력을 일정하게 발생시켜 무조향일 경우에도 불필요한 전류를 소모하게 되는 문제점이 있었다.
이와 같은 점에 착안하여, 본 발명에서는 별도의 센서를 추가하지 아니하고, 차량에 기장착된 가속도 센서 및 속도 센서를 통해 차량의 조향각 추정값을 산출하여 고장 안전 모드에서도 소모 전류를 최소화하여 연비 향상에 기여할 수 있도록 고안하였다.
즉, 차량에 장착된 조향각 센서가 스스로 오류 메시지를 발생시키거나, 어떠한 응답도 없거나 또는 다른 검출 수단을 통해 조향각 값이 정확하지 않다고 판정 받았을 경우에, 모터 컨트롤 유닛(Motor Control Unit)는 고장 안전 모드로 차량의 가속도값 및 속도값으로 산출한 조향각 추정값을 이용하여 모터 펌프를 다단 제어하는 방식으로 실시된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 일구성도이다.
본 발명의 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법이 수행되는 전동식 파워 스티어링 장치는, 차량의 조향각을 측정하는 조향각 센서(110), 차량의 가속도를 측정하는 가속도 센서(120), 차량의 속도를 측정하는 속도 센서(130), 상기 조향각 센서의 고장장애 발생시 차량의 가속도값 및 속도값을 입력받아 조향각 추정값을 계산하고, 상기 조향각 추정값을 이용하여 획득되는 조향각속도에 따라 모터 펌프의 출력을 단계적으로 제어하는 모터 컨트롤 유닛(Motor Control Unit)(100) 및 상기 모터 컨트롤 유닛(100)에 명령에 따라 모터에 단계화된 출력을 공급하는 모터 펌프(140)로 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명은, 기존의 전동식 파워스티어링 장치의 구성요소를 그대로 이용하고 별도의 센서를 추가하지 아니하며, 차량에 기장착된 가속도 센서(120) 및 속도 센서(130)를 통해 차량의 조향각 추정값을 산출하여 고장 안전 모드에서도 소모 전류를 최소화하는 구성을 취하고 있다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 조향각 및 조향각 추정값을 구하기 위한 일예시도이다.
본 발명은 등속도로 원운동 하는 물체의 원심가속도와 회전 반경, 그리고 접선 방향의 속도와의 관계식을 배경 이론으로 사용하게 되며, 차량의 선회 상황을 매우 작은 시간으로 세분화하면 단위 시간 동안에는 원운동하는 물체라고 할 수 있다. 본 발명에서는 차량이 타이어 슬립이 없는 이상적인 노면 접지 상태에서 선회하는 것을 이상적인 상태로 가정하기로 한다.
차량이 정지한 상태가 아닌 이상, 운행 중에 선회를 한다면 반드시 원심력을 받게 되고, 이는 차량의 가속도 센서를 통해 용이하게 측정할 수 있다. 측정한 차량의 원심력 방향 가속도(a)와, 차량의 진행 방향의 차량 속도(v)를 이용하여 차량의 현재 선회 반경, 즉 가속도 센서의 회전반경(r)을 구하게 되면 하기의 수학식 1과 같다.
Figure 112011091808417-pat00002
이후, 상기 수학식 1에서 구한 가속도 센서의 회전반경(r)과 가속도 센서의 위치를 이용하여 가속도 센서위치에서의 조향각(β)을 구하게 되는데, 그 계산방식은 하기의 수학식 2와 같다.
Figure 112011091808417-pat00003
여기서 상기 L은 차량의 축간거리이고, y는 가속도 센서의 위치로부터 바깥 바퀴까지 Y축 방향으로의 거리이다. 이 때, 상기 수학식 1에서 구한 가속도 센서의 회전반경값(v2/a)을 상기 수학식 2에 대입하게 되면, 하기의 수학식 3과 같이 결과를 도출하게 된다.
Figure 112011091808417-pat00004
이와 같이 가속도 센서위치에서의 조향각(β)을 구했다면, 가속도 센서와의 상대위치를 이용하여 바깥 바퀴의 조향각(α)를 구하게 된다.
바깥바퀴의 회전 축(A)에 대한 선회 반경의 중심을 원점이라 했을 때 바깥바퀴의 회전 축(A)의 좌표는 (r*cosβ+x, r*sinβ+y)와 같다.
여기서, 상기 x는 가속도 센서의 위치로부터 바깥 바퀴까지 X축 방향으로의 거리이며, 상기 y는 가속도 센서의 위치로부터 바깥 바퀴까지 Y축 방향으로의 거리이다.
상기 바깥바퀴의 회전 축(A)의 좌표를 이용하면, 조향각(α)은 하기의 수학식 4와 같이 구해질 수 있다.
Figure 112011091808417-pat00005
상기 수학식 4에서 가속도 센서의 회전반경 r은 v2/a 이므로, 상기 수학식 4에 차속값 및 가속도값을 대입하면 조향각(α)의 값은 용이하게 구할 수 있다.
본 발명에서는 위와 같이 구해진 조향각(α)에 스티어링 기어비(스티어링 휠의 앵글값)를 곱하여 조향각 추정값을 구하게 된다. 또한, 본 발명의 MCU(Motor Control Unit)는 이와 같은 조향각 및 조향각 추정값을 구하는 로직이 탑재되어 구동되게 된다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법의 순서도이다.
본 발명에서는 조향각 센서에 고장장애가 발생된 후(S11), 페일-세이프 모드가 구동되게 된다(S12).
먼저, MCU(Motor Control Unit)가 속도센서로부터 차속값을 입력받아 차량의 속도가 5km/h를 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 거친다(S13).
여기서, 차량의 속도가 5km/h 미만인 경우에는 상기 MCU가 모터 펌프의 최대 출력값의 80%에 해당하는 값이 모터에 입력되도록 모터 펌프를 제어하게 된다(S14). 즉, 차량의 정차시에는 가속도 센서에 의한 조향각 추정치 계산이 불가능하므로 정차 시(차속<5km/h)에는 항시 조향중인 것으로 판단하여 모터 펌프의 출력 신호(최대 출력값의 80%)를 발생시켜 스티어링 휠이 무겁게 조작되도록 한다.
이어서, 상기 MCU가 가속도 센서와 전륜의 상대위치를 이용하여 차량 전륜의 조향각 추정값을 계산하는 단계를 거친다(S15).
MCU는 전술한 바대로 소정의 로직(logic) 또는 알고리즘이 탑재되어 있는 바, 이를 이용하면, 상기 조향각은 하기의 수학식에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112011091808417-pat00006
여기서, 상기α는 상기 차량의 전륜 중 회전축으로부터 바깥 쪽에 위치하는 바퀴의 조향각이고, 상기 r은 가속도 센서의 회전반경이며 r = v2/a를 만족한다. 상기 a는 가속도 센서에서 측정한 차량의 원심 가속도이고, v는 차량 진행방향 속도이며, β는 가속도 센서위치에서의 조향각이고, x는 가속도 센서의 위치로부터 바깥 바퀴까지 X축 방향으로의 거리이며, 상기 y는 가속도 센서의 위치로부터 바깥 바퀴까지 Y축 방향으로의 거리이다.
또한, 상기 조향각 추정값은, 상기 차량의 전륜 중 회전축으로부터 바깥 쪽에 위치하는 바퀴의 조향각(α)에 스티어링 기어비 스티어링 휠의 앵글값)를 곱하여 산출될 수 있다.
이어서, 상기 MCU가 상기 조향각 추정값으로부터 조향 각속도를 계산한 후, 스티어링 휠(steering wheel)이 턴(turn) 또는 리턴(return)하는 동작인지 여부를 판단하는 단계를 거친다(S16).
즉, 상기 조향각 추정값을 시간으로 미분한 조향 각속도값이 양(+)이면 스티어링 휠의 턴(turn)으로 판단하고, 상기 조향각 추정값을 시간으로 미분한 조향 각속도값이 음(-)이면 스티어링 휠의 리턴(return)으로 판단할 수 있다.
만일 상기 스티어링 휠이 리턴 동작에 있는 경우라고 판단되는 경우, 상기 MCU가 모터 펌프의 최대 출력값의 10%에 해당하는 값이 모터에 입력되도록 모터 펌프를 제어하게 된다(S17). 즉, 운전자가 스티어링 휠의 조향 후 상기 스티어링 휠이 리턴(return)되는 상태에서는 별도의 보타력을 발생시킬 필요가 없으므로 최소한의 모터 펌프의 출력만을 발생시키게 된다.
이어서, 상기 MCU가 모터 펌프(motor pump)로 하여금 상기 조향 각속도의 크기에 따라 출력신호를 단계적으로 조절하여 모터(motor)에 입력하도록 제어하는 단계를 거친다(S19).
즉, 본 발명에서는 조향각속도가 낮은 단계부터 높은 단계까지 3단계로 범위를 나누어 단계에 맞는 모터 펌프 출력값을 발생시키게 되는데, 상기 조향각 추정값을 이용하여 직접 모터 펌프의 출력에 반영하지 않고 조향각속도 범위를 단계화하여 출력을 3단으로 다단화한 이유는, 조향각 추정값을 계산하는 과정에서 노 슬립 상태를 가정하였고, 각종 외란이 센서에 개입될 여지가 많아 스티어링 컬럼에 장착된 조향각 센서를 통해 측정한 값보다 오차가 클 수도 있기 때문이다.
그러므로 도 3b에서 도시하는 바와 같이 소정의 범위를 지정하여 모터 펌프의 출력 신호를 제어해주면 그 오차가 클 경우에도 운전자의 안전을 보장할 수 있다.
조향 각속도의 단계화에 있어서, 상기 조향 각속도가 0°/sec 내지 100°/sec의 범위에 있는 경우(S20), 상기 모터 펌프의 최대 출력값의 15%에 해당하는 값을 모터에 입력하는 단계를 거치게 된다(S21). 즉, 이와 같은 경우는 고속도로에서 차선변경을 할 때처럼 천천히 스티어링 휠을 돌릴 경우에 해당하며 비교적 낮은 모터 펌프 출력을 발생시켜 스티어링 휠을 무겁게 만들게 된다.
상기 조향 각속도가 100°/sec 내지 300°/sec의 범위에 있는 경우(S22), 상기 모터 펌프의 최대 출력값의 50%에 해당하는 값을 모터에 입력하는 단계를 거치게 된다(S23). 이는 일반 도로의 사거리에서 좌회전 또는 우회전을 할 때처럼 중간 속도로 스티어링 휠을 돌릴 경우에 해당하며 이에 상응하는 모터 펌프 출력을 발생시킨다.
상기 조향 각속도가 300°/sec을 초과하는 경우, 상기 모터 펌프의 최대 출력값의 80%에 해당하는 값을 모터에 입력하는 단계(S25)를 거치게 된다. 즉, U턴을 하거나, 급커브시 풀턴으로 빠르게 스티어링 휠을 돌릴 경우에 해당하며 모터 펌프 출력을 최대로 발생시킨다.
다만, 차량의 속도가 80km/h 를 초과하는지 여부를 판단하여(S24), 차량의 속도가 80km/h 를 초과한다면, 상기 모터 펌프의 최대 출력값의 80%에 해당하는 값을 모터에 입력하게 된다. 이는 현재 차속이 시속 80km이상으로 고속 주행 상태라면 급선회로 인한 사고 등을 방지하기 위해 비교적 낮은 모터 펌프 출력을 발생시켜 스티어링 휠을 무겁게 만들게 된다.
이와 같이 본 발명은 조향각 센서의 고장장애 발생시 차속정보 및 가속도 정보만을 이용하여 조향각 추정값을 계산한 후 조향각속도를 이용하여 모터 펌프의 출력값을 단계적으로 제어하므로 고장 안전 모드에서도 배터리 소모를 줄여 차량의 연비향상에 기여하게 된다.
또한 전기자동차의 경우에는 전류소모를 줄이는 것이 곧 차량의 연비에 직결되는 문제가 되므로 본 발명을 전기자동차에 장착하면 더욱 더 연비향상에 기여할 수 있을 것이다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
100: MCU(Motor Control Unit)
110: 조향각 센서
120: 가속도 센서
130: 속도 센서
140: 모터 펌프

Claims (8)

  1. 조향각 센서, 속도 센서, 차량의 원심가속도를 측정하는 가속도 센서, MCU(Motor Control Unit), 모터 펌프(motor pump) 및 모터(motor)를 구비하는 전동식 파워 스티어링 장치의 조향각 센서 페일-세이프 모드 구동방법에 있어서,
    (a) MCU(100)가 속도센서(130)로부터 차속값을 입력받아 차량의 속도가 5km/h를 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
    (b) 상기 MCU(100)가 가속도 센서(120)와 전륜의 상대위치를 이용하여 산출된 차량의 전륜 중 회전축으로부터 바깥 쪽에 위치하는 바퀴의 조향각(α)을 통해 차량 전륜의 조향각 추정값을 계산하는 단계;
    (c) 상기 MCU(100)가 상기 조향각 추정값으로부터 조향 각속도를 계산한 후, 스티어링 휠(steering wheel)이 턴(turn) 또는 리턴(return)하는 동작인지 여부를 판단하는 단계; 및
    (d) 상기 MCU(100)가 모터 펌프(140)로 하여금 상기 조향 각속도의 크기에 따라 출력신호를 단계적으로 조절하여 모터(motor)에 입력하도록 제어하는 단계;
    를 포함하는 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
    차량의 속도가 5km/h 미만인 경우에는 상기 MCU(100)가 모터 펌프(140)의 최대 출력값의 80%에 해당하는 값이 모터에 입력되도록 모터 펌프(140)를 제어하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 (c)단계는,
    상기 스티어링 휠이 리턴 동작에 있는 경우라고 판단되는 경우, 상기 MCU(100)가 모터 펌프(140)의 최대 출력값의 10%에 해당하는 값이 모터에 입력되도록 모터 펌프(140)를 제어하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 (c)단계는,
    상기 조향각 추정값을 시간으로 미분한 조향 각속도값이 양(+)이면 스티어링 휠의 턴(turn)으로 판단하고, 상기 조향각 추정값을 시간으로 미분한 조향 각속도값이 음(-)이면 스티어링 휠의 리턴(return)으로 판단하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 (d) 단계는,
    (d1) 상기 조향 각속도가 0°/sec 내지 100°/sec의 범위에 있는 경우 상기 모터 펌프의 최대 출력값의 15%에 해당하는 값을 모터에 입력하는 단계;
    (d2) 상기 조향 각속도가 100°/sec 내지 300°/sec의 범위에 있는 경우 상기 모터 펌프의 최대 출력값의 50%에 해당하는 값을 모터에 입력하는 단계; 및
    (d3) 상기 조향 각속도가 300°/sec을 초과하는 경우, 상기 모터 펌프(140)의 최대 출력값의 80%에 해당하는 값을 모터에 입력하는 단계;
    인 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 (d3) 단계는,
    상기 차량의 속도가 80km/h 를 초과하는 경우 상기 모터 펌프(140)의 최대 출력값의 80%에 해당하는 값을 모터에 입력하는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 차량의 전륜 중 회전축으로부터 바깥 쪽에 위치하는 바퀴의 조향각(α)은 하기의 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법.
    Figure 112013063738757-pat00007

    (여기서, 상기α는 상기 차량의 전륜 중 회전축으로부터 바깥 쪽에 위치하는 바퀴의 조향각이고, 상기 r은 가속도 센서의 회전반경이며 r = v2/a를 만족한다. 상기 a는 가속도 센서에서 측정한 차량의 원심 가속도이고, v는 차량 진행방향 속도이며, β는 가속도 센서위치에서의 조향각이고, x는 가속도 센서의 위치로부터 바깥 바퀴까지 X축 방향으로의 거리이며, 상기 y는 가속도 센서의 위치로부터 바깥 바퀴까지 Y축 방향으로의 거리이다.)
  8. 제 1항에 있어서, 상기 조향각 추정값은,
    상기 차량의 전륜 중 회전축으로부터 바깥 쪽에 위치하는 바퀴의 조향각(α)에 스티어링 기어비를 곱하여 산출되는 값인 것을 특징으로 하는 조향각 센서의 페일-세이프 모드 구동방법.
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