KR101395848B1 - 조향각 센서의 절대각 검출방법 - Google Patents

조향각 센서의 절대각 검출방법 Download PDF

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Abstract

수식이 간단하고 연산 속도가 빠른 조향각 센서의 절대각 검출방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조향각 센서의 절대각 검출방법은 상기 제1 및 제2 서브 기어가 회전한 제1 상대 각도(
Figure 112013038107344-pat00069
) 및 제2 상대 각도(
Figure 112013038107344-pat00070
)를 검출하는 단계; 상기 제1 및 제2 상대 각도를 이용하여 절대 조향각 검출을 위한 기준 인덱스(N)를 연산하는 단계; 상기 기준 인덱스(N)에 해당하는 절대 조향각 기준 각도 성분(
Figure 112013038107344-pat00071
)을 기 구축된 절대 조향각 기준 각도행렬(
Figure 112013038107344-pat00072
)에서 추출하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 상대 각도와, 상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수(l, m)와, 상기 메인 기어의 잇수(n)와, 추출된 상기 절대 조향각 기준 각도 성분(
Figure 112013038107344-pat00073
)을 이용하여 상기 조향축의 절대 조향각을 연산하는 단계를 포함한다.

Description

조향각 센서의 절대각 검출방법{Method of absolute angle for Steering Angle Sensor}
본 발명은 조향각 센서의 절대각 검출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수식이 간단하고 연산 속도가 빠른 조향각 센서의 절대각 검출방법에 관한 것이다.
최근, 자동차 산업에서 전자장비의 비중이 비약적으로 높아짐에 따라 보다 높은 편의성과 안정성을 제공하기 위하여 여러 가지 시스템이 개발 및 도입되고 있다. 특히, 여러 전자장비 시스템 중에서 차세제어장치(VDC)는 교통사고율을 최대 88%까지 감소시킬 수 있는 시스템으로, 북미 및 유럽, 호주에서는 2011년부터, 국내에서는 2012년부터 생산되는 4.5 톤 이하의 모든 자동차에 의무 장착되고 있다.
이 밖에도 자동주차시스템(SPAS), 스티어링 핸들이 움직임에 따라 전조등도 함께 움직이는 어댑티브 헤드램프(AFL), 차선이탈 방지 경고장치(LDWS), 차속이 증가함에 따라 스티어링 핸들이 무거워지는 속도감음형 조향장치(AFS), 조향축과 바퀴 간의 직접적인 연결을 끊고 전기적인 신호로 조향을 구현하는 스티어 바이 와이어 시스템(SBW) 등의 여러 안전 및 편의, 첨단 장비들이 개발 및 장착되고 있다.
이러한 시스템에서 가장 중요한 것은 차량 스티어링 휠의 조향 각도와 각속도를 정확히 검출하여 운전자의 의도를 파악하는 것이다.
이에 발맞추어 저항방식, 전기용량방식, 광방식, 정전기 유도방식, 자기방식 등의 다양한 조향각 센서가 개발되었는데 현재에는 온도 및 먼지, 기기적인 공차에 강건한 자석을 이용한 비접촉식 자기 방식이 주로 개발되고 있다.
조향각 센서는 차량의 실내 스티어링 핸들의 하단부에 부착되는 센서로, 차량의 조향축에 연결되고 실제 핸들의 움직이는 각도를 검출하여 ECU로 신호를 송출한다. 일반적으로 차량의 스티어링 핸들이 회전 가능한 각도는 +780° ~ -780°로 한 바퀴 이상 회전하기 때문에 360° 이상의 각도를 측정해야 하고, 차량의 시동을 켰을 때 핸들의 위치를 즉각적으로 판단할 수 있어야 한다.
이와 같은 조향각 센서에서 절대각을 검출하기 위한 종래방법으로는 미국특허 US05930905, US06862551 및 US06941241을 예로 들 수 있다.
절대각을 계산하는 방법으로 상기 US05930905, US06862551 및 US06941241에서 여러 가지의 방법이 제안되고 있으나 아래와 같은 몇 가지 문제점을 갖는다.
예를 들면, 절대각을 계산하기 위해서는 두 서브 기어의 잇수 차이가 항상 1 개가 되어야 하거나, 또는 룩-업 테이블(Look-Up Table)을 이용하여 2번의 보간을 수행하므로 CPU에 큰 부하와 많은 메모리를 차지하는 문제점이 있으며, 이 밖에도 회전수 i를 찾기 위해 최대 절대 값 범위 내에서 항상 루틴(routine)을 돌려야 되므로 연산속도가 느린 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 기어의 설계 조건에 따른 제한조건에 구속되지 않고, 수식이 간단하고 연산속도가 향상된 조향각 센서의 절대각 검출방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 조향각 센서의 절대각 검출방법은 차량의 조향축이 회전함에 따라 상기 조향축에 연결된 메인 기어와 결합되어 각각 일정한 회전비로 회전하는 제1 서브 기어 및 제2 서브 기어를 이용한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조향각 센서의 절대각 검출방법은 상기 제1 및 제2 서브 기어가 회전한 제1 상대 각도(
Figure 112013038107344-pat00001
) 및 제2 상대 각도(
Figure 112013038107344-pat00002
)를 검출하는 단계; 상기 제1 및 제2 상대 각도를 이용하여 절대 조향각 검출을 위한 기준 인덱스(N)를 연산하는 단계; 상기 기준 인덱스(N)에 해당하는 절대 조향각 기준 각도 성분(
Figure 112013038107344-pat00003
)을 기 구축된 절대 조향각 기준 각도행렬(
Figure 112013038107344-pat00004
)에서 추출하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 상대 각도와, 상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수(l, m)와, 상기 메인 기어의 잇수(n)와, 추출된 상기 절대 조향각 기준 각도 성분(
Figure 112013038107344-pat00005
)을 이용하여 상기 조향축의 절대 조향각을 연산하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어는 기어 잇수를 달리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기준 인덱스는 아래 수식을 이용하여 연산되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112013038107344-pat00006
여기서, N: 기준인덱스, l: 제1 서브 기어의 기어 잇수, m: 제2 서브 기어의 기어 잇수, n: 메인 기어의 기어 잇수, G: 제1 및 제2 서브 기어 잇수의 최대공약수,
Figure 112013038107344-pat00007
: 자속밀도 값을 측정하는 자기검출소자의 최대 측정각도,
Figure 112013038107344-pat00008
: 제1 기어의 상대 각도,
Figure 112013038107344-pat00009
: 제2 기어의 상대 각도를 의미한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향각 센서의 절대각 검출방법은 상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수에 종속된 N X 3의 제1 행렬을 연산하는 단계와, 상기 제1 행렬의 1열 성분과 상기 1열 성분이 포함된 행의 나머지 성분들을 상기 1열 성분 값의 오름차순으로 정렬하여 N X 3의 제2 행렬을 연산하는 단계와, 상기 제2 행렬의 2 및 3열 성분을 이용하여 상기 절대 조향각 기준 각도 성분이 N개 포함된 상기 절대 조향각 기준 각도 행렬을 구축하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 조향축의 절대 조향각을 연산하는 단계는 아래의 수식을 이용하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112013038107344-pat00010
여기서,
Figure 112013038107344-pat00011
: 절대 조향각, l: 제1 서브 기어의 기어 잇수, m: 제2 서브 기어의 기어 잇수, n: 메인 기어의 기어 잇수,
Figure 112013038107344-pat00012
: 제1 기어의 상대 각도,
Figure 112013038107344-pat00013
: 제2 기어의 상대 각도,
Figure 112013038107344-pat00014
: 절대 조향각 기준 각도 행렬의 N번째 성분, N: 기준 인덱스를 의미한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향각 센서의 절대각 검출방법은 상기 제1 및 제2 상대 각도를 검출하는 단계 이전에, 상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수에 따라 약속된 오프셋(offset)을 이용하여 상기 제1 및 제2 서브 기어를 교정(Calibration)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 교정하는 단계는 상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수를 상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수의 최대공약수로 각각 나누는 단계; 상기 제1 서브 기어의 잇수를 상기 최대공약수로 나눈 값과 상기 제2 서브 기어의 잇수를 상기 최대공약수로 나눈 값이 이루는 홀수/짝수 조합을 구하는 단계; 및 상기 홀수/짝수 조합에 대응한 약속된 오프셋(offset)을 이용하여 상기 제1 및 제2 서브 기어의 초기값을 설정하는 단계를 할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 조향각 센서의 절대각 검출방법은 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램으로 작성되어 컴퓨터로 판독할 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 절대각 검출방법은 기어 설계 조건에 구속되지 않고, 연산속도가 빠르고 간단한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조향각 센서 절대각 검출방법이 실시되는 조향각 센서의 개략적인 구성을 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 도 1의 메인 기어와 제1 및 제2 서브 기어가 결합된 개략적인 상태를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조향각 센서 절대각 검출방법의 흐름을 도시한 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
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 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 1은 본 발명의 실시예에 따른 조향각 센서 절대각 검출방법이 실시되는 조향각 센서의 개략적인 구성을 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향각 센서(100)는 조향축과 연결되는 하나의 메인 기어(110)와, 상기 메인 기어와 기어 결합되고 서로 잇수가 다른 2개의 서브 기어(이하, 제1 서브 기어(121) 및 제2 서브 기어(123)라 함)와, 상기 2개의 서브 기어의 상대적인 회전각을 검출하는 자기검출소자(130)와, 검출된 상기 상대적인 검출각을 이용하여 절대 회전각을 연산하는 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기 메인 기어(110)는 핸들과 연결되어 있는 조향축과 연결된다. 따라서, 핸들과 연결되어 있는 조향축이 회전하면 메인 기어(110)가 이에 따라 회전하게 된다.
상기 제1 서브 기어(121) 및 상기 제2 서브 기어(123)에는 2개의 자석이 각각 삽입되어 있다. 상기 메인 기어(110)가 회전하게 되면, 잇수가 서로 다른 상기 제1 및 제2 서브 기어(121, 123)는 서로 다른 각도로 회전한다.
자기검출소자(130)는 상기 제1 서브 기어(121) 및 상기 제2 서브 기어(123)가 회전할 때 상대 각도를 검출한다. 일 실시예로서 자기저항 효과 소자로서 AMR, GMR, TMR 등이 사용될 수 있다.
상기 제어부는 상기 자기검출소자(130)에서 검출된 상대 각도를 조합하여 최종적으로 절대각을 계산한다.
이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여 상기 제어부에서 수행되는 조향각 센서의 절대각 검출방법을 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 도 1의 메인 기어와 제1 및 제2 서브 기어가 결합된 개략적인 상태를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조향각 센서 절대각 검출방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
본 발명에 따른 절대각 검출방법에 대한 설명의 편의를 위해 도 2에 도시된 바와 같이 조향각 센서를 구성하는 메인 기어(110), 제1 및 제2 서브기어(121, 123)에서 검출될 수 있는 측정치를 아래와 같이 정의한다.
n: 메인 기어의 잇수
l: 제1 서브 기어의 잇수
m: 제2 서브 기어의 잇수
Figure 112013038107344-pat00015
: 메인 기어의 절대각도
Figure 112013038107344-pat00016
: 제1 서브 기어의 상대각도
Figure 112013038107344-pat00017
: 제2 서브 기어의 상대각도
G: 제1 및 제2 서브 기어 잇수의 최대 공약수
Figure 112013038107344-pat00018
: 자속밀도 값을 측정하는 자기검출소자의 최대 측정각도
이하, 전술된 측정치 정의 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 절대각 검출방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 절대 조향각 검출방법은 차량의 조향축이 회전함에 따라 상기 조향축에 연결된 메인 기어와 결합되어 각각 일정한 회전비로 회전하는 제1 서브 기어 및 제2 서브 기어를 이용하는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 절대 조향각 검출방법은 (a) 상기 제1 및 제2 서브 기어가 회전한 제1 상대 각도(
Figure 112013038107344-pat00019
)및 제2 상대 각도(
Figure 112013038107344-pat00020
)를 검출하는 단계(S310)와, (b) 상기 제1 및 제2 상대 각도를 이용하여 절대 조향각 검출을 위한 기준 인덱스(N)를 연산하는 단계(S320)와, (c) 상기 기준 인덱스(N)에 해당하는 절대 조향각 기준 각도 성분(
Figure 112013038107344-pat00021
)을 기 구축된 절대 조향각 기준 각도 행렬(
Figure 112013038107344-pat00022
)에서 추출하는 단계(S330)와, (d) 상기 제1 및 제2 상대 각도와, 상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수(l, m)와, 상기 메인 기어의 잇수(n)와, 추출된 상기 절대 조향각 기준 각도 성분(
Figure 112013038107344-pat00023
)을 이용하여 상기 조향축의 절대 조향각을 연산하는 단계(S340)를 포함한다.
상기 S320 단계는 상기 S310 단계에서 검출된 제1 상대 각도(
Figure 112013038107344-pat00024
)및 제2 상대 각도(
Figure 112013038107344-pat00025
)에 기초하여 절대 조향각(
Figure 112013038107344-pat00026
)을 연산하기 위한 기준 인덱스(N)를 연산한다.
일 실시예로서, 상기 기준 인덱스(N)은 아래와 같은 수학식 1을 이용하여 연산될 수 있다.
Figure 112013038107344-pat00027
여기서, N: 기준인덱스, l: 제1 서브 기어의 기어 잇수, m: 제2 서브 기어의 기어 잇수, n: 메인 기어의 기어 잇수, G: 제1 및 제2 서브 기어 잇수의 최대공약수,
Figure 112013038107344-pat00028
: 자속밀도 값을 측정하는 자기검출소자의 최대 측정각도,
Figure 112013038107344-pat00029
: 제1 기어의 상대 각도,
Figure 112013038107344-pat00030
: 제2 기어의 상대각도를 의미한다.
l, m, n,
Figure 112013038107344-pat00031
은 조향각 센서를 설계할 때 이미 도출된 상수이고, G는 l과 m의 최대 공약수로 l, m의 설계치에 따라 그 상수 값이 결정된다. 수학식 1을 참조하면, 상기 기준 인덱스(N)는 제1 상대 각도(
Figure 112013038107344-pat00032
) 및 제2 상대 각도(
Figure 112013038107344-pat00033
)를 변수로 하여, 그 값에 종속되는 것을 알 수 있다.
상기 S330 단계는 S320 단계에서 연산된 기준 인덱스(N)에 해당하는 절대 조향각 기준 각도 성분(
Figure 112013038107344-pat00034
)을 기 구축된 절대 조향각 기준 각도 행렬(
Figure 112013038107344-pat00035
)에서 추출한다. 예컨대, 기준 인덱스(N)가 1이라고 가정하면, 상기 절대 조향각 기준 각도 행렬(
Figure 112013038107344-pat00036
)에서 첫 번째 성분(
Figure 112013038107344-pat00037
)을 절대 조향각 기준 각도 성분으로 추출한다.
절대 조향각 기준 각도 행렬(
Figure 112013038107344-pat00038
)은 아래와 같은 3 단계의 과정을 거쳐 미리 구축된다.
먼저, 상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수에 종속된 N X 3의 제1 행렬(이하, 'A 행렬'이라 함)이 연산된다. 구체적으로 상기 A 행렬의 각 성분(
Figure 112013038107344-pat00039
)은 아래 수학식 2를 이용하여 구해질 수 있다.
Figure 112013038107344-pat00040
여기서, floor(a)는 a보다 같거나 작은 정수 중에서 가장 가까운 정수로 변환하는 것을 의미한다. 수학식 2를 참조하면, A 행렬은 총 3개의 열로 구성되고, 행의 개수는 제1 서브 기어의 기어 잇수(l)와 제2 서브 기어의 기어 잇수(m)에 의해 결정되는 것을 알 수 있다.
또한, 3개의 열을 구성하는 각 성분 역시 제1 서브 기어의 기어 잇수(l)와 제2 서브 기어의 기어 잇수(m)에 의해 결정되는 것을 알 수 있다.
다음으로, 상기 A 행렬이 아래 수학식 3을 이용하여 변환된 제2 행렬(이하, B 행렬이라 함)이 연산된다. 구체적으로, 상기 B 행렬은 상기 A 행렬의 1열 성분과 상기 1열 성분이 포함된 행의 나머지 성분들을 상기 1열 성분 값의 오름차순으로 정렬한 것이다.
Figure 112013038107344-pat00041
예컨대, A 행렬을 아래와 같다고 가정하자. 이때, B 행렬은 A 행렬의 1열 성분의 오름차순으로 재정렬되어 아래의 수학식 4와 같이 연산된다.
Figure 112013038107344-pat00042
이후, 상기 절대 조향각 기준 각도 행렬(
Figure 112013038107344-pat00043
)은 상기 B 행렬의 2 및 3열 성분의 값에 따라 결정된다. 상기 B 행렬의 2 및 3열 성분을 이용하여 상기 절대 조향각 기준 각도 행렬(
Figure 112013038107344-pat00044
)을 구하는 과정은 아래 수학식 5를 이용할 수 있다.
Figure 112013038107344-pat00045
수학식 4를 참조하면, 절대 조향각 기준 각도 행렬의 절대 조향각 기준 각도 성분(
Figure 112013038107344-pat00046
)은 메인 기어 잇수(n), 제1 서브 기어 잇수(l), 제2 서브 기어 잇수(m)에 의해 결정되는 것을 알 수 있다. 수학식 4에 의해 결정된 절대 조향각 기준 각도 행렬은 아래의 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112013038107344-pat00047
이와 같은 과정을 통해 절대 조향각 기준 각도 행렬의 절대 조향각 기준 각도 행렬은 기 구축되어, 조향각 센서 내부 메모리에 미리 기록되어 있을 수 있다.
만약, 기준 인덱스(N)가 1이라고 가정하면, 상기 S330 단계에서 상기 절대 조향각 기준 각도 행렬(
Figure 112013038107344-pat00048
)에서 첫 번째 성분(
Figure 112013038107344-pat00049
)인 510이 절대 조향각 기준 각도 성분으로 추출된다.
상기 S340 단계는 상기 절대 조향각 기준 각도 성분(
Figure 112013038107344-pat00050
)을 이용하여 상기 조향축의 절대 조향각을 연산하는 과정이다.
일 실시예로서, 상기 조향축의 절대 조향각은 아래 수학식 7에 의해 연산될 수 있다.
Figure 112013038107344-pat00051
여기서, N: 기준인덱스, l: 제1 서브 기어의 기어 잇수, m: 제2 서브 기어의 기어 잇수, n: 메인 기어의 기어 잇수, G: 제1 및 제2 서브 기어 잇수의 최대공약수,
Figure 112013038107344-pat00052
: 자속밀도 값을 측정하는 자기검출소자의 최대 측정각도,
Figure 112013038107344-pat00053
: 제1 기어의 상대 각도,
Figure 112013038107344-pat00054
: 제2 기어의 상대 각도를 의미한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 절대 조향각 검출방법은 상기 S310 단계 이전에 상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수에 따라 약속된 오프셋(offset)을 이용하여 상기 제1 및 제2 서브 기어를 교정(Calibration)하는 단계(S305)를 더 포함할 수 있다.
상기 교정하는 단계(S305)는 상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수를 상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수의 최대공약수로 각각 나누는 단계와, 상기 제1 서브 기어의 잇수를 상기 최대공약수로 나눈 값과 상기 제2 서브 기어의 잇수를 상기 최대공약수로 나눈 값이 이루는 홀수/짝수 조합을 구하는 단계와, 상기 홀수/짝수 조합에 대응한 약속된 오프셋(offset)을 이용하여 상기 제1 및 제2 서브 기어의 초기값을 설정하는 단계를 포함하여 구성된다.
일반적으로 센서 조립 공정에서는 MCU(Micro Controller Unit)의 EEPROM에 코드 데이터와 기어 프로파일 등의 값을 입력한다. 그 후 센서를 조립할 때, 자석 극의 초기 위치에 따라 각 자기 센서의 신호가 다르게 검출되기 때문에 본 검출방법을 실제 차량에서 사용하기 위해서는 상기 S305 단계와 같은 센서의 교정이 필수적이다.
예컨대, 스티어링 핸들이 정 가운데의 위치에 있다고 가정했을 때, 센서의 출력도 원칙적으로 절대각 범위의 1/2 지점에 위치해야 한다. 하진만 전술한 바와 같이, 센서 조립시 자석 극의 초기 위치에 따라 센서 출력이 절대각 범위의 1/2 지점에 정위치 하지 않는 경우도 발생한다. 이때 센서를 교정하기 위해서 본 발명에서는 서브 기어의 잇수에 따른 약속된 오프셋을 적용하여 기어의 초기값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
아래 표 1은 상기 제1 서브 기어의 잇수를 상기 최대공약수로 나눈 값과 상기 제2 서브 기어의 잇수를 상기 최대공약수로 나눈 값이 이루는 홀수/짝수 조합에 따라 적용되는 약속된 오프셋 값을 일 예를 도시한 것이다.
경우의 수 기어잇수/최대공약수 오프셋 값
CASE 1 홀수(제1 서브기어) a
짝수(제2 서브기어) b
CASE 2 짝수(제1 서브기어) c
홀수(제2 서브기어) d
CASE 3 홀수(제1 서브기어) e
홀수(제2 서브기어) f
예컨대, 제1 서브기어의 잇수가 28이고 제2 서브기어의 잇수가 30이라고 가정하자. 이때, 상기 제1 서브기어의 잇수와 상기 제2 서브기어의 잇수 사이의 최대공약수는 2이고, 각 서브기어의 잇수를 최대공약수로 나눈 값은 14와 15가 될 것이다. 제1 서브기어의 잇수를 최대공약수로 나눈 값은 짝수(14)이고, 제2 서브기어의 잇수를 최대공약수로 나눈 값은 홀수(15)이므로, 이는 CASE 2에 해당하므로 각 서브기어의 초기값을 설정하기 위한 오프셋 값으로 각각 c 및 d가 결정될 것이다.
한편, 상술한 본 발명에 따른 조향각 센서의 절대각 검출방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 차량의 조향축이 회전함에 따라 상기 조향축에 연결된 메인 기어와 결합되어 각각 일정한 회전비로 회전하는 제1 서브 기어 및 제2 서브 기어를 이용하여 상기 조향축의 절대 조향각을 검출하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 제1 및 제2 서브 기어가 회전한 제1 상대 각도(
    Figure 112013038107344-pat00055
    ) 및 제2 상대 각도(
    Figure 112013038107344-pat00056
    )를 검출하는 단계;
    (b) 상기 제1 및 제2 상대 각도를 이용하여 절대 조향각 검출을 위한 기준 인덱스(N)를 연산하는 단계;
    (c) 상기 기준 인덱스(N)에 해당하는 절대 조향각 기준 각도 성분(
    Figure 112013038107344-pat00057
    )을 기 구축된 절대 조향각 기준 각도행렬(
    Figure 112013038107344-pat00058
    )에서 추출하는 단계; 및
    (d) 상기 제1 및 제2 상대 각도와, 상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수(l, m)와, 상기 메인 기어의 잇수(n)와, 추출된 상기 절대 조향각 기준 각도 성분(
    Figure 112013038107344-pat00059
    )을 이용하여 상기 조향축의 절대 조향각을 연산하는 단계
    를 포함하는 조향각 센서의 절대각 검출방법.

  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어는 기어 잇수를 달리하는 것
    인 조향각 센서의 절대각 검출방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준 인덱스는 아래 수식을 이용하여 연산되는 것인 조향각 센서의 절대각 검출방법.
    Figure 112013038107344-pat00060

    여기서, N: 기준인덱스, l: 제1 서브 기어의 기어 잇수, m: 제2 서브 기어의 기어 잇수, n: 메인 기어의 기어 잇수, G: 제1 및 제2 서브 기어 잇수의 최대공약수,
    Figure 112013038107344-pat00061
    : 자속밀도 값을 측정하는 자기검출소자의 최대 측정각도,
    Figure 112013038107344-pat00062
    : 제1 기어의 상대 각도,
    Figure 112013038107344-pat00063
    : 제2 기어의 상대 각도
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수에 종속된 N X 3의 제1 행렬을 연산하는 단계와,
    상기 제1 행렬의 1열 성분과 상기 1열 성분이 포함된 행의 나머지 성분들을 상기 1열 성분 값의 오름차순으로 정렬하여 N X 3의 제2 행렬을 연산하는 단계와,
    상기 제2 행렬의 2 및 3열 성분을 이용하여 상기 절대 조향각 기준 각도 성분이 N개 포함된 상기 절대 조향각 기준 각도 행렬을 구축하는 단계
    를 더 포함하는 조향각 센서의 절대각 검출방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조향축의 절대 조향각을 연산하는 단계는 아래의 수식을 이용하는 것인 조향각 센서의 절대각 검출방법.
    Figure 112013038107344-pat00064

    여기서,
    Figure 112013038107344-pat00065
    : 절대 조향각, l: 제1 서브 기어의 기어 잇수, m: 제2 서브 기어의 기어 잇수, n: 메인 기어의 기어 잇수,
    Figure 112013038107344-pat00066
    : 제1 기어의 상대 각도,
    Figure 112013038107344-pat00067
    : 제2 기어의 상대 각도,
    Figure 112013038107344-pat00068
    : 절대 조향각 기준 각도 행렬의 N번째 성분, N: 기준 인덱스
  6. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계 이전에,
    상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수에 따라 약속된 오프셋(offset)을 이용하여 상기 제1 및 제2 서브 기어를 교정(Calibration)하는 단계
    를 더 포함하는 조향각 센서의 절대각 검출방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 교정하는 단계는,
    상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수를 상기 제1 및 제2 서브 기어의 잇수의 최대공약수로 각각 나누는 단계;
    상기 제1 서브 기어의 잇수를 상기 최대공약수로 나눈 값과 상기 제2 서브 기어의 잇수를 상기 최대공약수로 나눈 값이 이루는 홀수/짝수 조합을 구하는 단계; 및
    상기 홀수/짝수 조합에 대응한 약속된 오프셋(offset)을 이용하여 상기 제1 및 제2 서브 기어의 초기값을 설정하는 단계를 포함하는 것
    인 조항각 센서의 절대각 검출방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 조향각 센서의 절대각 검출방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.

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