KR101367390B1 - 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법 및 그 방법을 채용한 조향 안전장치 - Google Patents

다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법 및 그 방법을 채용한 조향 안전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 기술적 사상은 다채널 비동기식 센서의 이상 유무를 정확히 판단함으로써, 센서의 정확도/신뢰도를 향상시킬 수 있는 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법 및 그 방법을 채용한 조향 안전장치를 제공한다. 그 이상 유무 판단 방법은 수신단이 적어도 2개의 채널을 통해 센서로부터 위치 정보에 대한 비동기 신호를 수신하는 단계; 상기 수신단에서의 샘플링(sampling) 주기 동안 물리적 입력에 의한 상기 신호의 변화는 선형적이라는 전제하에 각 채널의 신호에 대한 가상 동기화를 수행하는 단계; 상기 가상 동기화에 기초하여 각 채널의 신호 사이의 동기 오차를 검출하는 단계; 및 상기 동기 오차를 기 설정된 동기 한계값(sync. limit)에 비교하는 단계;를 포함한다.

Description

다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법 및 그 방법을 채용한 조향 안전장치{Method detecting abnormality of multi-channel asynchronous sensor and steering safety apparatus using the same}
본 발명의 기술적 사상은 차량의 센서에 관한 것으로, 특히 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법 및 그 방법을 채용한 조향 안전장치에 관한 것이다.
근래 차량에는 차량을 전자 장치로 분류할 정도로 많은 종류의 전자 제어시스템이 탑재되어 있다.
예컨대, 차량에 사용되는 전자제어유닛(Electronic Control Unit: ECU)는 각종 센서로부터 감지신호를 입력받아 차량 상태를 파악하여 각종 구동기를 작동시키기 위한 것으로, 각종 센서로부터 입력되는 감지신호를 변환하는 입력 인터페이스, 정해진 순서에 따라 입력 데이터의 산출연산 또는 논리 연산을 행하는 마이크로컴퓨터 및, 그 결과를 구동기의 작동신호로 변환하는 출력 인터페이스로 이루어진다.
이러한 전자제어유닛의 종류에는 EPS(Electronic Power Steering) ECU, ABS(Ani-Lock Break System) ECU, CDC(Continuous Damper Control) ECU, 등이 있으며, 이들은 차량의 현가, 제동, 조향, 구동 등을 제어하여 차량의 안전성과 승차감이 높아지도록 한다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 다채널 비동기식 센서의 이상 유무를 정확히 판단함으로써, 센서의 정확도/신뢰도를 향상시킬 수 있는 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법 및 그 방법을 채용한 조향 안전장치를 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은 수신단이 적어도 2개의 채널을 통해 센서로부터 위치 정보에 대한 비동기 신호를 수신하는 단계; 상기 수신단에서의 샘플링(sampling) 주기 동안 물리적 입력에 의한 상기 신호의 변화는 선형적이라는 전제하에 각 채널의 신호에 대한 가상 동기화를 수행하는 단계; 상기 가상 동기화에 기초하여 각 채널의 신호 사이의 동기 오차를 검출하는 단계; 및 상기 동기 오차를 기 설정된 동기 한계값(sync. limit)에 비교하는 단계;를 포함하는 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가상 동기화는, 상기 샘플링 주기 동안의 신호 변화를 직선의 추세선으로 선형화하고, 지연시간 동안에 상기 신호가 상기 추세선에 따라 변화한다고 가정하여 동기화할 수 있다. 또한, 상기 가상 동기화에 의해 상기 동기 한계값은 겉보기 동기 오차의 영향이 배제되어 설정되며, 상기 겉보기 동기 오차는 각 채널에서의 지연시간에 따라 발생하는 각 채널 간의 동기 오차일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 비교하는 단계에서 상기 동기 오차가 상기 동기 한계값을 초과하는 경우에 상기 센서를 비정상으로 판단하며,상기 센서가 비정상으로 판단된 경우에, EPS(Electronic Power Steering) 동작을 중단시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은 상기 과제를 해결하기 위하여, 수신단이 적어도 2개의 채널을 통해 센서로부터 위치 정보에 대한 비동기 신호를 수신하는 단계; 입력 신호 변화 및 각 채널 사이의 지연시간 차이를 추정하는 단계; 상기 지연시간 차이를 추정된 상기 입력 신호 변화에 반영하여 겉보기 동기 오차를 추정하는 단계; 추정된 상기 겉보기 동기 오차를 반영한 동기 한계값을 설정하는 단계; 및 각 채널 사이의 동기 오차를 검출하여 상기 동기 한계값에 비교하는 단계;를 포함하는 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 동기 한계값은 센서 채널별 자체 오차에 추정된 상기 겉보기 동기 오차를 합쳐 설정할 수 있다. 또한, 추정된 상기 겉보기 동기 오차는 각 순간별로 상기 센서 채널별 자체 오차에 합쳐짐으로써, 상기 동기 한계값은 각 순간별로 가변될 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은 상기 과제를 해결하기 위하여, 핸들의 위치를 감지하는 센서; 및 상기 센서로부터 적어도 2개의 채널을 통해 위치 정보에 대한 비동기 신호를 수신하여 처리하는 신호처리장치;를 포함하고, 상기 신호처리장치는 각 채널에서의 지연시간에 의해 발생하는 겉보기 동기 오차를 반영한 동기 한계값을 설정하는 동기 한계값 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 안전장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 신호처리장치는 상기 신호를 수신하는 수신부; 상기 신호를 처리하는 신호 처리부; 및 각 채널 사이의 동기 오차를 검출하여 상기 동기 한계값에 비교하여 상기 센서의 이상을 판단하는 판단부;를 포함할 수 있다. 또한, 상기 신호처리장치는, 상기 수신단에서의 샘플링(sampling) 주기 동안 물리적 입력에 의한 상기 신호의 변화는 선형적이라는 전제하에 각 채널의 신호에 대한 가상 동기화를 수행하는 가상 동기화부를 포함하고, 상기 가상 동기화에 의해 상기 동기 한계값에서 상기 겉보기 동기 오차가 배제될 수 있다. 한편, 상기 신호처리장치는, 입력 신호 변화 및 각 채널 사이의 지연시간 차이를 추정하고, 상기 지연시간 차이를 추정된 상기 입력 신호 변화에 반영하여 상기 겉보기 동기 오차를 추정하는 겉보기 동기 오차 추정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법 및 그 방법을 채용한 조향 안전장치는 가상 동기화를 통해 겉보기 동기 오차를 최소화함으로써, 동기 한계값을 작은 값으로 설정할 수 있고, 이러한 작은 동기 한계값에 기초하여 센서의 신뢰성 및 정확도를 향상시킬 수 있다. 좀더 구체적으로 말하면, 일반적으로 ECU에서 2채널의 신호를 평균하여 제어에 사용하는데, 작은 동기 한계값을 가지는 경우에는 제어에 사용되는 신호가 실제의 물리적 입력에 보다 근접하기 때문에 센서의 정확도가 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법 및 그 방법을 채용한 조향 안전장치는 추정 가능한 신호의 입력 변화와 지연시간 차이를 이용하여 겉보기 동기 오차를 각 순간별로 추정하여, 각 순간별 동기 한계값에 반영시킴으로써, 동기 오차의 오감지 가능성을 줄일 수 있다. 또한, 급격한 입력변화가 없는 일상적인 상황에서 동기 한계값을 최소화하여 신뢰성 및 정확도를 향상시킬 수도 있다. 즉, 입력이 급격히 변하는 시점에 한해서 동기 한계값 을 관대하게 적용하여 동기 오차의 오감지 가능성을 감소시킬 수 있다.
도 1은 신호 지연시간(signal age)의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 비동기식 디지털 출력방식 및 겉보기 동기 오차의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법에 대한 흐름도이다.
도 4는 도 3의 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 도 5의 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 안정 장치를 간략하게 보여주는 블럭 구조도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결된다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소와 바로 연결될 수도 있지만, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 구조나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되었고, 설명과 관계없는 부분은 생략되었다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 토크(torque) 센서, 앵글(angle) 센서 등과 같은 각종 센서로부터 입력되는 감지신호, 예컨대 핸들의 위치 정보 신호를 기초로 차량 상태를 파악하여 각종 구동기를 작동시키게 된다. 한편, 근래 차량의 센서들의 경우, 다채널, 즉 2채널 이상, 여분(redundancy)을 가지도록 구비되며, 또한 ECU로 비동기식으로 신호를 송신한다. 이와 같이 비동기식 방식이 늘어나는 이유는 디지털 출력 센서의 적용이 늘어나는 추세와 맞물려 있으며, 일반적으로 비동기식 방식이 센서와 ECU 간의 디지털 통신에 적합한 통신 방식이기 때문입니다. 이는 또한 여분 센서(redundancy sensor)의 독립성을 강화하는 것과도 연관이 있다. 한편, 이와 같이 다채널의 비동기식 센서에서 동기 체크(Sync. Check)는 중요한 안전 메커니즘(safety mechanism)이 될 수 있다.
좀더 구체적으로 설명하면, 동기 체크를 하는 이유는 하나의 채널이 고장으로 인해 비정상 출력을 하게 되면 나머지 채널을 이용하여 비정상 상태를 검출하기 위함이다. 동기 체크 알고리즘은 각각의 채널이 얼마나 동기화되어 있는지를 체크 하는 것이며, 이상적인 경우에 같은 시간에는 같은 동기 신호 값을 출력해야 한다.
그러나 실제에 있어서는 각 채널별 자체 오차, 신호 지연시간과 직접적인 입력신호 변화(예컨대, 운전자에 의한 직접적인 핸들 조정)에 따른 효과 등으로 일정 수준의 동기 오차를 보이게 된다. 따라서, 특정한 값의 동기 한계값(Sync. limit)을 설정하여 그 안에 들어오면 정상상태라고 판단하고 벗어나면 비정상이라고 판단하는 것이 일반적이다.
한편, 동기 한계값을 크게 설정하면, 오감지의 가능성, 잘못 판단할 가능성이 줄어들지만, 센서의 미세한 고장을 검출할 수 없게 되어 결국 센서 신호의 정확도가 떨어질 수 있다. 반대로 동기 한계값을 작게 설정하면, 센서의 미세한 고장을 검출, 즉 센서 신호의 정확성을 꾀할 수 있지만, 오감지의 가능성은 커지게 된다. 따라서 오감지가 없는 범위에서 가능한 작은 동기 한계값을 설정하는 것이 기술적으로 중요할 수 있다.
특히, 각 채널별로 수신단까지 도달하는 신호 지연시간(signal age)이 다른 경우에는 그 사이에 변동되는 입력신호가 그대로 동기 오차(sync. error)로 보여지는 문제가 있다. 이는 비동기식 디지털 출력 센서의 정확도/신뢰도 향상에 커다란 장애물이 되며, 특히 입력 신호가 고속으로 변할 수 있는 응용 상황에서는 더욱 문제가 될 수 있다.
도 1은 신호 지연시간(signal age)의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 위치를 감지하는 센서에서 특정 위치(A)를 감지하고 그 정보를 수신단, 예컨대, ECU까지 전송하는데 걸리는 시간을 신호 지연시간(signal age)이라 한다. 이러한, 신호 지연시간은 도시된 바와 같이 감지/연산/전송 시간으로 구성될 수 있다. 그에 따라, 수신단에서는 신호 지연시간에 해당하는 시간만큼 과거의 정보를 받게 된다.
좀더 구체적으로 설명하면, 도시된 바와 같이 센서에 의한 감지, 예컨대 위치 측정은 일정한 주기로 이루어진다. 그에 따라, 센서에 특정 위치(A)에 대한 측정에 대하여 주기적인 DSP(Digital Signal Processing) 처리까지 t1㎲ 정도 기다려야 한다. 또한, 그 측정된 신호를 DSP(Digital Signal Processing)하는데, t2㎲가 소요될 수 있다. 한편, 센서에서 신호를 감지하고 수신단으로 감지된 신호를 전송한다는 개념으로 볼 때, 신호를 감지하는데 t3㎲, 그리고 감지된 신호를 연산하고 수신단으로 전송하는데 t4㎲가 소요되어, 전체로 t5㎲가 소요됨을 알 수 있다.
여기서, sync는 동기 정보, s는 상태 정보, data는 측정 데이터, C는 에러 체크 정보가 들어가는 필드들이며, pause pulse는 t4㎲로 반복되는 하나의 프레임의 시간 조절을 위해 삽입되는 필드이다.
도 2는 비동기식 디지털 출력방식 및 겉보기 동기 오차의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 도면은 비동기식 디지털 출력방식(SENT/PWM)을 따르는 다채널 센서의 출력 신호를 예시이다. 예컨대, (a) 및 (b)는 각각 토크 센서로부터의 SENT(ingle Edge Nibble Transmission) 인터페이스를 통한 출력 신호들이고, (c)는 앵글 센서로부터의 PWM(Pulse Width Modulation) 인터페이스를 통한 출력 신호들이며, (d)는 수신단, 예컨대 ECU 내의 조향 토크/조향 앵글 작업을 위한 펄스 파형이다.
가장 아래에 그려져 있는 수신단(d)의 입장에서는 특정시간(t)에서 받아들이는 채널별 신호(SENT1(m), SENT2(n), PWM-S(s))는 각기 다른 시점에 측정된 신호이다. 특히, 입력이 급격히 바뀌는 상황에서는 각기 다른 지연시간에 따른 오차가 커지게 된다. 이와 같이 각 채널별 지연시간 따른 동기 오차를 겉보기 동기 오차라 칭한다.
겉보기 동기 오차는 입력의 최대 변화 속도를 정의하고 비동기식 전송방식의 채널간 최대 지연시간 차이를 계산하여 겉보기 동기 오차를 계산하고, 이러한 겉보기 동기 오차를 센서 채널별 자체 오차에 추가함으로써, 동기 한계값을 구할 수 있다.
이를 수식으로 표현하면 식(1) 및 (2)와 같다.
겉보기 동기 오차 = 입력의 최대 변화 속도 x 채널간 최대 지연시간 차이
..................................................................식(1)
동기 한계값 = 센서 채널별 자체 오차 + 겉보기 동기 오차............식(2)
이와 같은 계산을 통한 동기 한계값의 경우 입력이 급격하게 변화하는 상황에서, 겉보기 동기 오차가 커지게 되고, 그에 따라, 동기 한계값이 크게 설정됨으로써, 오감지의 가능성이 커질 수 있다. 즉, 상기 계산은 입력이 가장 급하게 변할 경우와 지연시간 차이가 최대로 되는 경우를 고려하여 동기 한계값을 설정해야 하기 때문에 동기 한계값이 상대적으로 커지게 되다는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법에 대한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저, 수신단이 센서의 적어도 2개의 채널을 통해 위치 정보에 대한 비동기 신호를 수신한다(S310). 여기서, 수신단은 ECU일 수 있고, 센서는 EPS에 구비되는 토크 센서, 앵글 센서 등과 같은 위치 감지 센서일 수 있다. 이러한, 센서는 다채널 비동기식 센서일 수 있다. 한편, 적어도 2개의 채널을 통해 위치 정보에 대한 신호를 수신한다는 개념은, 하나의 센서가 적어도 2개의 채널을 통해 신호를 송신하는 경우, 적어도 2개의 센서가 각각의 채널을 통해 신호를 송신하는 경우, 및 적어도 2개의 센서가 각각 적어도 2개의 채널을 통해 신호를 송신하는 경우를 포함할 수 있다.
다음, 수신단 내의 가상 동기화부(250, 도 7 참조)에서 각 채널에 대한 가상 동기화를 수행한다(S320). 가상 동기화는 수신단의 신호 샘플링(sampling) 주기 동안 물리적 입력(예컨대, 사람에 의한 핸들 조정)에 의한 신호의 변화는 선형적이라는 전제하에 각 채널의 신호에 대한 동기화를 수행하는 것을 의미한다. 이러한 가상 동기화를 통해 겉보기 동기 오차에 대한 영향을 배제시킬 수 있다. 가상 동기화에 대한 좀더 구체적인 설명은 도 4의 설명부분에서 기술한다.
가상 동기화 후, 가상 동기화에 기초한 각 채널간 동기 오차를 검출한다(S330). 다음, 검출한 채널간 동기 오차를 기 설정된 동기 한계값과 비교한다(S340). 채널간 동기 오차와 동기 한계값의 비교를 통해 해당 센서의 이상 유무를 판단한다(S350). 즉, 채널간 동기 오차가 동기 한계값 범위 내이면 정상이라고 판단하고, 만약 동기 한계값 범위를 벗어나면 비정상이라고 판단한다.
참고로, 상기 판단에 의해 센서가 비정상으로 판단되면, 경우에 따라 EPS 동작을 중단할 수 있다.
도 4는 도 3의 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 도면은 겉보기 동기 오차를 배제하기 위하여 가상 동기화의 원리를 보여주고 있다. 앞에서 언급한 바와 같이 수신단, 즉 ECU에서 받은 센서 출력 신호는 과거의 정보를 담고 있으며, 각 채널별로 지연시간은 상이하다.
그러나 일반적으로 수신단의 샘플링(sampling) 주기는 매우 짧기 때문에(약1ms) 샘플링 주기 동안의 물리적 입력의 변화는 선형적이라는 가정을 할 수 있다. 따라서, 과거의 입력 변화의 추세가 지연시간 동안에도 동일 하다고 가정을 하면 수신단에서 샘플링하는 순간을 기준으로 가상 동기화를 할 수 있다.
좀더 구체적으로 설명하면, 먼저 센서 1 감지(n-1) 신호와 센서 1 감지(n) 신호의 추세를 기초로 센서 1 지연시간 동안 센서 1에 대한 가상 동기화를 하면, ①과 같은 직선의 추세선을 얻을 수 있다. 동일한 원리로 센서 2에 대한 가상 동기화를 통해 ②와 같은 직선의 추세선을 얻을 수 있다.
ⓐ가 가상 동기화를 수행하지 않는 경우 채널간 지연시간에 따른 동기 오차를 나타내며, ⓑ가 가상 동기화 이후의 채널간 지연시간에 따른 동기 오차를 나타낸다. 도시된 바와 같이 가상 동기화 이후에 동기 오차가 현저히 감소함을 확인할 수 있다. 이는 가상 동기화에 의해 겉보기 동기 오차의 영향이 배제되기 때문이다.
즉, 가상 동기화를 거친 이후의 채널별 신호는 겉보기 동기 오차의 최소화 또는 배제되기 때문에, 동기 한계값을 작은 값으로 설정 가능하게 하며, 이는 센서의 신뢰성 및 정확도 향상에 도움을 줄 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법에 대한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 수신단이 센서의 적어도 2개의 채널을 통해 위치 정보에 대한 비동기 신호를 수신한다(S510). 여기서, 수신단은 ECU일 수 있고, 센서는 EPS에 구비되는 토크 센서, 앵글 센서 등의 위치 감지 센서일 수 있다. 이러한, 센서는 다채널 비동기식 센서일 수 있다.
다음, 입력 신호 변화와 채널간 지연시간 차이를 추정한다(S520). 채널간 지연시간 차이를 추정된 입력 신호 변화에 반영하여 겉보기 동기 오차를 추정한다(S530). 겉보기 동기 오차 추정에 대해서는 도 6의 설명부분에서 좀더 상세히 기술한다.
추정된 겉보기 동기 오차를 이용하여 동기 한계값을 설정한다(S540). 전술한 바와 같이 동기 한계값은 센서 채널별 자체 오차에 겉보기 동기 오차를 합침으로써 설정할 수 있다. 따라서, S530 단계에서 추정된 겉보기 동기 오차를 센서 채널별 자체 오차에 더함으로써 동기 한계값을 설정할 수 있다. 즉, 각각의 시간별로 추정된 서로 다른 동기 오차를 반영하여 동기 한계값을 설정하므로 입력 신호의 변화가 작은 대부분의 시간에는 작은 동기 한계값을 가지며, 입력이 급격히 변하는 경우에 한하여 동기 한계값이 커지게 된다. 이는 앞에서 설명한 일반적인 방식에 대비하여 센서의 정확성을 유지하면서 오감지 가능성을 줄일 수 있는 장점을 가질 수 있다.
다음, 검출한 채널간 동기 오차를 앞서 설정한 동기 한계값과 비교한다(S550). 채널간 동기 오차와 동기 한계값의 비교를 통해 해당 센서의 이상 유무를 판단한다(S560). 즉, 채널간 동기 오차가 동기 한계값 범위 내이면 정상이라고 판단하고, 만약 동기 한계값 범위를 벗어나면 비정상이라고 판단한다.
참고로, 상기 판단에 의해 센서가 비정상으로 판단되면, 경우에 따라 EPS 동작을 중단할 수 있다.
도 6은 도 5의 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이 겉보기 동기 오차는 입력 신호 변화가 심하거나 채널 간 지연시간의 차이가 클 경우에 그 곱에 비례하여 발생한다. 한편, 입력 신호 변화와 지연시간 차이에 대한 2 가지 정보 모두 기존에 획득한 신호를 통하여 추정 가능한 양이다. 따라서, 추정된 입력 신호 변화와 지연시간 차이를 이용하여 겉보기 동기 오차 또한 추정할 수 있다.
그에 따라. 추정된 겉보기 동기 오차를 센서 자체의 동기 오차에 더하여 각 순간별로 변화하는 동기 한계값을 설정하여 센서 이상 유무 판단에 적용할 수 있다. 이 경우에 센서의 정확도 손실을 최소화하면서, 필요한 경우에만 동기 한계값을 증가시켜 오감지의 가능성을 줄일 수 있다.
이를 수식으로 표현하면, 식 (3) 및 (4)와 같다.
추정된 겉보기 동기 오차 = 추정된 입력 신호 변화(속도) x 추정된 지연시간 차이.................................................................식(3)
가변 동기 한계값 = 센서 채널별 자체 오차 + 추정된 겉보기 동기 오차
.................................................................식(4)
좀더 구체적으로 설명하면, 먼저, 센서 1 감지(n-1) 신호와 센서 1 감지(n) 신호의 추세를 통해 입력 신호 변화량에 대한 추정, 즉 직선의 추세선(③)을 얻을 수 있다. 또한, 센서 1 감지(n) 신호와 센서 2 감지(m) 신호 간의 지연시간 차이도 그 이전의 센서 1 감지(n-1) 신호와 센서 2 감지(m-1) 신호 사이의 관계를 통해 추정할 수 있다. 추정된 지연시간 차이를 추세선(3)에 적용함으로써, 즉 지연시간만큼 연장시킴으로써, 겉보기 동기 오차를 추정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 안정 장치를 간략하게 보여주는 블럭 구조도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 조향 안정 장치는 센서(100) 및 신호처리장치(200)를 포함할 수 있다. 센서(100)는 차량 EPS에 구비되는 토크 센서, 앵글 센서 등의 위치 감지 센서일 수 있다. 이러한, 센서는 다채널 비동기식 센서일 수 있다.
신호처리장치(200)는 수신부(210), 신호처리부(220), 동기 한계값 설정부(230), 판단부(240), 가상 동기화부(250), 및 겉보기 동기 오차 추정부(260)를 포함할 수 있다. 수신부(210)는 센서(100)로부터 비동기 신호를 수신하며, 신호처리부(220)는 수신된 비동기 신호에 대한 전반적인 디지털 신호처리를 수행할 수 있다.
동기 한계값 설정부(230)는 센서 채널별 자체 오차 및 겉보기 동기 오차를 고려하여 동기 한계값을 설정할 수 있다. 판단부(240)는 각 채널 사이의 동기 오차를 검출하여 상기 동기 한계값에 비교하여 상기 센서의 이상을 판단할 수 있다.
가상 동기화부(250)는 도 4 부분에서 설명한 바와 같이 수신단에서의 샘플링 주기 동안 물리적 입력에 의한 상기 신호의 변화는 선형적이라는 전제하에 각 채널의 신호에 대한 가상 동기화를 수행한다. 이러한 가상 동기화가 수행된 경우에, 겉보기 동기 오차가 배제될 수 있으므로, 앞서 동기 한계값 설정부(230)에서 겉보기 동기 오차를 고려하지 않을 수 있다. 그에 따라, 동기 한계값을 작은 값으로 설정할 수 있다.
겉보기 동기 오차 추정부(260)는 도 6에서 설명한 바와 같이 입력 신호 변화 및 각 채널 사이의 지연시간 차이를 추정하고, 또한 지연시간 차이를 추정한 입력 신호 변화에 반영하여 겉보기 동기 오차를 추정할 수 있다. 이러한 겉보기 동기 오차는 각 순간별로 추정가능하며, 그에 따라, 동기 한계값 설정부(230)도 각 순간별로 동기 한계값을 가변적으로 설정할 수 있다. 그에 따라, 센서의 정확도 손실을 최소화하면서, 필요한 경우에만 동기 한계값을 증가시켜 오감지의 가능성을 줄일 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 표시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 센서, 200: 신호 처리 장치, 210: 수신부, 220: 신호 처리부, 230: 동기 한계값 설정부, 240: 판단부, 250: 가상 동기화부, 260: 겉보기 동기 오차 추정부

Claims (12)

  1. 수신단이 적어도 2개의 채널을 통해 센서로부터 위치 정보에 대한 비동기 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신단에서의 샘플링(sampling) 주기 동안 물리적 입력에 의한 상기 신호의 변화는 선형적이라는 전제하에 각 채널의 신호에 대한 가상 동기화를 수행하는 단계;
    상기 가상 동기화에 기초하여 각 채널의 신호 사이의 동기 오차(sync. error)를 검출하는 단계; 및
    상기 동기 오차를 기 설정된 동기 한계값(sync. limit)에 비교하는 단계;를 포함하는 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가상 동기화는,
    상기 샘플링 주기 동안의 신호 변화를 직선의 추세선으로 선형화하고, 지연시간 동안에 상기 신호가 상기 추세선에 따라 변화한다고 가정하여 동기화하는 것을 특징으로 하는 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 가상 동기화에 의해 상기 동기 한계값은 겉보기 동기 오차의 영향이 배제되어 설정되며,
    상기 겉보기 동기 오차는 각 채널에서의 지연시간에 따라 발생하는 각 채널 간의 동기 오차인 것을 특징으로 하는 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 비교하는 단계에서 상기 동기 오차가 상기 동기 한계값을 초과하는 경우에 상기 센서를 비정상으로 판단하며,
    상기 센서가 비정상으로 판단된 경우에, ECU(Electronic Control Unit) 동작을 중단시키는 것을 특징으로 하는 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법.
  5. 수신단이 적어도 2개의 채널을 통해 센서로부터 위치 정보에 대한 비동기 신호를 수신하는 단계;
    입력 신호 변화 및 각 채널 사이의 지연시간 차이를 추정하는 단계;
    상기 지연시간 차이를 추정된 상기 입력 신호 변화에 반영하여 겉보기 동기 오차를 추정하는 단계;
    추정된 상기 겉보기 동기 오차를 반영한 동기 한계값을 설정하는 단계; 및
    각 채널 사이의 동기 오차를 검출하여 상기 동기 한계값에 비교하는 단계;를 포함하는 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 동기 한계값은 센서 채널별 자체 오차에 추정된 상기 겉보기 동기 오차를 합쳐 설정하는 것을 특징으로 하는 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    추정된 상기 겉보기 동기 오차는 각 순간별로 상기 센서 채널별 자체 오차에 합쳐짐으로써, 상기 동기 한계값은 각 순간별로 가변되는 것을 특징으로 하는 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 비교하는 단계에서 상기 동기 오차가 상기 동기 한계값을 초과하는 경우에 상기 센서를 비정상으로 판단하며,
    상기 센서가 비정상으로 판단된 경우에, ECU 동작을 중단시키는 것을 특징으로 하는 다채널 비동기식 센서에 대한 이상 유무 판단 방법.
  9. 핸들의 위치를 감지하는 센서; 및
    상기 센서로부터 적어도 2개의 채널을 통해 위치 정보에 대한 비동기 신호를 수신하여 처리하는 신호처리장치;를 포함하고,
    상기 신호처리장치는 각 채널에서의 지연시간에 의해 발생하는 겉보기 동기 오차를 반영한 동기 한계값을 설정하는 동기 한계값 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 안전장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 신호처리장치는
    상기 신호를 수신하는 수신부;
    상기 신호를 처리하는 신호 처리부; 및
    각 채널 사이의 동기 오차를 검출하여 상기 동기 한계값에 비교하여 상기 센서의 이상을 판단하는 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 안전장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 신호처리장치는,
    상기 수신부에서의 샘플링(sampling) 주기 동안 물리적 입력에 의한 상기 신호의 변화는 선형적이라는 전제하에 각 채널의 신호에 대한 가상 동기화를 수행하는 가상 동기화부를 포함하고,
    상기 가상 동기화에 의해 상기 동기 한계값에서 상기 겉보기 동기 오차가 배제될 수 있는 것을 특징으로 하는 조향 안전장치.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 신호처리장치는,
    입력 신호의 변화 및 각 채널 사이의 지연시간 차이를 추정하고, 상기 지연시간 차이를 추정된 상기 입력 신호 변화에 반영하여 상기 겉보기 동기 오차를 추정하는 겉보기 동기 오차 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 안전장치.
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