KR101457661B1 - 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기의 고장 판단 장치 및 방법 - Google Patents

전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기의 고장 판단 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터로 공급되는 구동 전류에 대해 전류 센서를 통해 센싱된 전류를 증폭하기 위한 전류 센서 증폭기에 있어서, 상기 전류 센서 증폭기의 고장을 판단하기 위한 장치로서, 상기 모터로 공급하기 위한 구동 전류에 대한 목표 전류가 제1 전류값 이상이며, 상기 전류 센서 증폭기의 출력 신호가 제2 전류값 미만일 경우, 오류로 판단하는 전류 비교부; 상기 전류 비교부에 의해 오류로 판단될 경우 게인 제로 카운트를 증가시키는 오류 계수부; 및 상기 오류 계수부의 게인 제로 카운트 값이 설정된 제1 기준값 이상일 경우 오류 신호를 출력하는 고장 판단부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 센서 증폭기의 출력 전류를 목표 전류의 부호 변화 감지 시간 내에서 판단함으로써 릴레이 구동 후에 발생하는 전류 센서 증폭기의 고장에 대해서도 효과적인 EPS 페일 세이프를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기의 고장 판단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF DETERMINING FAILURE OF AN AMPLIFIER IN AN ELECTRONIC CONTROL UNIT}
본 발명은 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기의 고장 판단 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자제어장치에서 EPS 모터로 제공되는 전류 신호를 센싱하는 전류 센서의 증폭회로에 대한 고장을 판단하는 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기의 고장 판단 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 각종 입력센서에서 검출되는 전기적 신호를 입력받아 출력측의 각종 액츄에이터를 구동하기 위한 디지털 제어신호를 출력하는 차량용 전자 제어 장치(Electronic Control Unit; 이하, 'ECU'라 칭함)가 구비되어 있다.
이와 같은 ECU를 이용하여 차량의 속도에 따라 스티어링 휠의 조작력을 가감하는 조향 시스템은, 기존의 유압식 파워 조향 시스템에 유압을 조정하는 전자제어밸브가 추가되어 어시스트량을 조절하는 전자제어 파워 조향 시스템과 순수한 모터의 구동에 의해 어시스트량을 조절하는 전동식 파워 조향(EPS: Electric Power Steering, 이하 'EPS'라 칭함) 시스템으로 구분된다.
도 1은 EPS 시스템의 세부 구조를 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하여, 이러한 EPS 시스템의 동작 원리를 설명한다. 운전자가 핸들을 조작하면 핸들에 연동된 기어가 회전하고, 이 기어와 연동된 토크 센서(110)가 스티어링 휠의 조향 토크를 검출한 신호인 토크 센서 출력값을 출력하여 ECU(120)에 보내고, ECU(120)는 토크 센서(110) 출력값에 대응하는 EPS 모터(150)의 적정 회전 방향과 적정 힘을 반영하여 조향에 필요한 모터 제어 전류를 EPS 모터(150)에 공급하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 출력한다.
브릿지 회로(130)는 ECU(120)에서 출력한 PWM 신호에 따라 다수의 FET(전계 효과 트랜지스터)를 턴 온/오프 동작하여 모터 제어 전류를 출력하고, EPS 모터(150)는 모터 제어 전류에 의해 구동되어 운전자가 적절한 스티어링 휠의 조작을 하도록 보조 조작력을 제공한다.
하지만, 차량의 중/고속 주행시 ECU(120)의 고장 등으로 인해 EPS 시스템(100)에 이상이 발생하면 ECU(120)는 토크 센서 출력값에 대응하는 EPS 모터의 적정 회전 방향과 적정 힘을 반영한 PWM 신호를 출력하지 못하고, 적정 힘보다 과다한 힘을 반영한 PWM 신호를 출력하여 EPS 모터가 과다한 보조 조작력을 제공, 즉 과다한 모터 제어 전류의 공급으로 인한 EPS 모터의 셀프 스티어가 발생하여 운전자의 의도와 상관없는 급조타로 인해 교통 사고를 유발하게 된다.
따라서, 이를 방지하기 위해 과다한 모터 제어 전류가 흐르지 못하게 하도록 모터 제어 전류의 전류 제한 범위를 설정, 즉 인터록 조건을 설정하고, 마이크로 제어 유닛(Micro Control Unit; MCU)(126)에서 토크 센서(110) 출력값과 전류 센서(140)가 피드백한 모터 제어 전류를 비교하여 인터록 조건일 경우에 ECU(120)의 릴레이(Relay)를 오프(Off)하여 EPS 기능을 제거하도록 한다.
보다 구체적으로 설명하면, EPS 시스템(100)은 토크 센서(110), ECU(Electronic Control Unit)(120), 센서 전원 공급부(122), 인터페이스부(124), MCU(Micro Controller Unit)(126), 브릿지 회로(130), 전류 센서(140) 및 EPS 모터(150) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
토크 센서(110)는 스티어링 휠의 조향 토크를 검출한 신호인 토크 센서 출력 전압을 ECU(120)에 전송한다. 여기서, 토크 센서(110)의 검출 범위, 예컨대 토크 센서 출력 전압의 범위는 0 V ~ 5 V(디지털 값은 0 ~ 1024 디지트)이고, 0 ~ 2.5 V 미만(0 ~ 약 512 디지트 미만)이 검출된 경우 MCU(126)는 스티어링 휠이 반시계 방향으로 회전, 즉 차량의 진행 방향을 좌측 방향으로 판단, 2.5 V(512 디지트)가 검출된 경우는 스티어링 휠의 중립 상태, 2.5 V 초과 ~ 5 V 미만(약 512 ~ 1024 디지트 미만)이 검출된 경우 차량의 진행 방향을 우측 방향으로 판단한다.
ECU(120)는 토크 센서(110) 등을 포함한 각 센서에서 검출되는 각종 입력신호에 따라 스티어링 휠의 조작력을 조절하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 출력하기 위한 장치로서, 센서 전원 공급부(122), 인터페이스부(124), MCU(126) 등을 포함할 수 있다. 여기서, ECU(120)는 배터리(미도시)에서 전원을 공급받고, ECU(120)와 배터리(미도시) 사이에 연결된 릴레이(미도시)에 의해서 전원이 공급 또는 차단된다.
센서 전원 공급부(122)는 토크 센서(110) 및 전류 센서(140) 등을 포함한 각 센서에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 인터페이스부(124)는 토크 센서(110) 등을 포함한 각 센서와 ECU(120)를 연결하는 기능을 수행한다.
MCU(126)는 토크 센서(110) 등을 포함한 각 센서에서 검출되는 각종 입력신호에 따라 스티어링 휠의 조작력을 조절하기 위한 PWM 신호를 출력하는 기능을 수행한다. 또한, MCU(126)는 토크 센서(110)로부터 수신한 토크 센서 출력값을 디지털 값으로 변환하여 토크 센서 출력 전압에 따른 EPS 모터(150)의 회전 방향 및 힘을 반영하여 조향에 필요한 모터 제어 전류를 EPS 모터(150)에 공급하기 위한 PWM 신호를 출력한다.
브릿지 회로(130)는 일반적으로 4개 또는 6개의 FET(Field Effect Transistor)로 구성되고, PWM 신호에 따라 FET가 턴 온/오프 동작하여 EPS 모터(150)의 회전 방향, 속도 및 힘이 반영된 모터 제어 신호를 출력하여 EPS 모터(150)에 제공한다.
전류 센서(140)는 EPS 모터(150)로 공급되는 모터 제어 전류를 검출하여 ECU(120)의 MCU(126)로 피드백하는 기능을 수행한다. 여기서, 전류 센서(140)의 검출 범위, 즉 모터 제어 전류의 범위(메인 MCU(126)에서 전압값으로 변환함)는 예컨대 0 V ~ 5 V(디지털 값은 0 ~ 1024 디지트)이고, 스티어링 휠이 반시계 방향으로 회전하면 0 ~ 2.5 V 미만(0 ~ 약 512 디지트 미만)이 검출되고, 2.5 V(512 디지트)가 검출된 경우는 스티어링 휠의 중립 상태, 스티어링 휠이 시계 방향으로 회전하면 2.5 V ~ 5 V 미만(약 512 ~ 1024 디지트 미만)이 검출된다. EPS 모터(150)는 모터 제어 전류에 의해 구동되어 운전자가 적절한 스티어링 휠의 조작을 하기 위한 보조 조작력을 제공한다.
한편, 상기 전류 센서(140)에서 센싱된 피드백 전류는 분해능(resolution)을 높이기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 센서 증폭기(200)를 통해 증폭(예컨대, 20배)시킨 후, MCU(126)로 공급한다. 이와 같이, EPS 시스템(100)의 ECU(120)는 전류 센서(140)로부터 전류 피드백(feedback) 제어를 하므로, 모터에 흐르는 전류를 측정하는 상기 전류 센서(14)는 하드웨어 구성에 있어서 상당히 중요한 소자이다.
그러나, 실제로 전류 센서(140)의 출력을 증폭하는 상기 센서 증폭기(200)에 고장이 발생할 경우, 약 0A의 전류를 출력하게 되며, 실차에서는 핸들이 좌우로 진동하게 된다. 이와 같이, 핸들이 진동하게 되는 원리는 출력 전류값이 0A 이므로 전류를 최대치로 제어하라는 명령이 발생하고, 실제로 EPS 모터(150)에는 약간의 전류가 흐른다. 이때, 미량의 전류가 EPS 모터(150)로 흐르면 핸들은 전류 방향으로 움직이고 기계적 관성에 의하여 반대편 토크가 입력되므로 좌우 진동이 연속적으로 발생한다. 이러한, 핸들 진동은 운전자의 안전과 ECU의 과열 방지를 위해서는 반드시 적용해야 할 페일 세이프 로직(failsafe logic)이다.
종래의 EPS 페일 세이프의 경우 전류 센서 증폭기(200)의 고장에 의한 핸들 진동 발생시 고장 판단이 되지 않고, 시동을 오프시키기 전까지 핸들이 진동하는 문제가 발생하였다. 또한, 종래의 EPS 페일 세이프의 경우 릴레이(relay) 구동 전(즉, 모터 어시스트(motor assist) 전)에는 초기에 전류 센서 출력을 감지하는 로직이 있었지만, 릴레이 구동 후에 발생하는 전류 센서 증폭기의 고장은 판단할 수 없다는 문제가 있다.
따라서, 전류 센서 증폭기(200)의 고장 여부를 효과적으로 판단하여 EPS 페일 세이프를 제공할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 설정된 일정 구간 동안 전류 센서의 출력 전류를 증폭하는 센서 증폭기의 출력값이 설정된 조건에 만족할 경우 상기 센서 증폭기의 오류로 판단하고 EPS의 동작을 제어하는 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기의 고장 판단 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 설정된 일정 구간 내에서 목표 전류의 부호 변화가 발생할 경우, 측정 전류가 설정된 값 미만인 경우의 횟수를 카운트함으로써 센서 증폭기의 오류를 판별하는 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기의 고장 판단 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특유의 효과를 달성하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 모터로 공급되는 구동 전류에 대해 전류 센서를 통해 센싱된 전류를 증폭하기 위한 전류 센서 증폭기에 있어서, 상기 전류 센서 증폭기의 고장을 판단하기 위한 장치로서, 상기 모터로 공급하기 위한 구동 전류에 대한 목표 전류가 제1 전류값 이상이며, 상기 전류 센서 증폭기의 출력 신호가 제2 전류값 미만일 경우, 오류로 판단하는 전류 비교부; 상기 전류 비교부에 의해 오류로 판단될 경우 게인 제로 카운트를 증가시키는 오류 계수부; 및 상기 오류 계수부의 게인 제로 카운트 값이 설정된 제1 기준값 이상일 경우 오류 신호를 출력하는 고장 판단부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 장치는 검출 스크리닝 시간에 대한 주기로 제1 시간값을 설정하고, 상기 검출 스크리닝 시간이 상기 제1 시간값을 초과할 경우, 상기 오류 계수부의 게인 제로 카운트값을 초기화하도록 제어하는 타이머부를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 장치는 상기 목표 전류의 부호 변화를 감지하고, 현재 검사 시점이 상기 부호 변화 감지 시간으로부터 설정된 제2 시간값 이내일 경우, 상기 오류 계수부를 동작하도록 제어하는 부호 변화 판단부를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 부호 변화 판단부는 현재 검사 시점이 상기 부호 변화 감지 시간으로부터 설정된 제2 시간값을 초과할 경우, 상기 부호 변화의 감지 시간을 초기화한다.
바람직하게는, 상기 제1 기준값은 차량의 핸들 무게를 고려하여 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고장 판단부로부터의 오류 신호 출력에 따라 상기 EPS 시스템을 오프시킨다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 모터로 공급되는 구동 전류에 대해 전류 센서를 통해 센싱된 전류를 증폭하기 위한 전류 센서 증폭기에 있어서, 상기 전류 센서 증폭기의 고장을 판단하기 위한 방법으로서, 전류 비교기에서 상기 모터로 공급하기 위한 구동 전류에 대한 목표 전류가 제1 전류값 이상이며, 상기 전류 센서 증폭기로부터 피드백되는 출력 신호가 제2 전류값 미만일 경우, 오류로 판단하는 단계; 오류 계수부에서 상기 전류 비교부에 의해 오류로 판단될 경우 게인 제로 카운트를 증가시키는 단계; 및 고장 판단부에서 상기 오류 계수부의 게인 제로 카운트 값이 설정된 제1 기준값 이상일 경우 오류 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 모터로 공급되는 구동 전류에 대해 전류 센서를 통해 센싱된 전류를 증폭하기 위한 전류 센서 증폭기에 있어서, 상기 전류 센서 증폭기의 고장을 판단하기 위한 장치로서, 상기 모터로 공급하기 위한 구동 전류에 대한 목표 전류가 제1 전류값 이상이며, 상기 전류 센서 증폭기의 출력 신호가 제2 전류값 미만일 경우, 오류로 판단하는 전류 비교부; 상기 전류 비교부에 의해 오류로 판단될 경우 게인 제로 카운트를 증가시키는 오류 계수부; 상기 오류 계수부의 게인 제로 카운트 값이 설정된 제1 기준값 이상일 경우 오류 신호를 출력하는 고장 판단부; 및 상기 목표 전류의 부호 변화를 감지하고, 현재 검사 시점이 상기 부호 변화의 감지 시간으로부터 설정된 제2 시간값 이내일 경우, 상기 오류 계수부를 동작하도록 제어하는 부호 변화 판단부;를 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 모터로 공급되는 구동 전류에 대해 전류 센서를 통해 센싱된 전류를 증폭하기 위한 전류 센서 증폭기에 있어서, 상기 전류 센서 증폭기의 고장을 판단하기 위한 방법으로서, 전류 비교부에서 상기 모터로 공급하기 위한 구동 전류에 대한 목표 전류가 제1 전류값 이상이며, 상기 전류 센서 증폭기로부터 피드백되는 출력 신호가 제2 전류값 미만일 경우, 오류로 판단하는 단계; 오류 계수부에서 상기 전류 비교부에 의해 오류로 판단될 경우 게인 제로 카운트를 증가시키는 단계; 고장 판단부에서 상기 오류 계수부의 게인 제로 카운트 값이 설정된 제1 기준값 이상일 경우 오류 신호를 출력하는 단계; 및 부호 변환 판단부에서 상기 목표 전류의 부호 변화를 감지하고, 현재 검사 시점이 상기 부호 변화의 감지 시간으로부터 설정된 제2 시간값 이내일 경우, 상기 오류 계수부를 동작하도록 제어하는 단계;를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 센서 증폭기의 출력 전류를 목표 전류의 부호 변화 감지 시간 내에서 판단함으로써 릴레이 구동 후에 발생하는 전류 센서 증폭기의 고장에 대해서도 효과적인 EPS 페일 세이프를 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 설정된 일정 기간 내에서 전류 조건을 만족하지 못할 경우 게인 제로 카운트를 증가시키고, 상기 카운트된 값이 설정된 값을 초과할 경우 오류 상태로 판단함으로써 효과적인 EPS 페일 세이프를 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 핸들 진동을 제어 전류의 방향으로 판단하고, 실제 전류와 목표 전류의 차이를 감지함으로써 전류 센서 증폭기의 고장을 판단할 수 있는 장점이 있다.
또한, 핸들 진동을 제어 전류의 방향으로 판단하며, 설정된 특정 시간 동안의 제어 전류의 방향 전환 횟수를 감지함으로써 하드웨어 또는 소프트웨어의 고장으로 인한 핸들 진동 고장 판단에 활용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 EPS 시스템의 세부 구조를 나타내는 블록도.
도 2는 전류 센서 증폭 회로를 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 증폭기의 고장 판단 장치를 나타내는 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 증폭기의 고장 판단 절차를 나타내는 흐름도.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 발명은 EPS 시스템의 효과적인 페일 세이프를 제공하기 위해 설정된 일정 구간 동안 전류 센서의 출력 전류를 증폭하는 센서 증폭기의 출력값이 설정된 조건에 만족할 경우 상기 센서 증폭기의 오류로 판단하고 EPS의 동작을 제어하는 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기의 고장을 판단하기 위한 장치 및 방법을 제안한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따라, 설정된 일정 구간 내에서 목표 전류의 부호 변화가 발생할 경우, 측정 전류가 설정된 값 미만인 경우의 횟수를 카운트함으로써 센서 증폭기의 오류를 판별한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 증폭기의 고장 판단 장치 및 방법을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 증폭기의 고장 판단 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 증폭기의 고장 판단 장치(300)는 전류 비교부(310), 타이머부(320), 오류 계수부(330), 고장 판단부(340) 및 부호 변화 판단부(350) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
타이머부(320)는 본 발명의 실시예에 따라 상기 각 기능 블록들의 처리 시 설정된 시간 내에 처리되고 판단할 수 있도록 적어도 하나의 타이머를 구동하여 각 블록들의 처리를 제어한다. 예컨대, 후술하는 실시예에 따라 검출 스크리닝(screening) 시간(예컨대, 2.5초)을 관리하며, 목표 전류의 부호 변화 발생 시점으로부터 설정된 시간(예컨대, 36msec)이 경과되었지 여부를 결정하기 위해 감지 시간을 관리한다.
전류 비교부(310)는 타이머부(320)로부터 매 신호 판단 주기(예컨대, 1ms)마다 전류 비교를 할 수 있도록 클록 신호를 수신한다. 전류 비교부(310)는 상기 타이머부(320)의 주기적인 클록 신호에 따라 센서 증폭기(200)로부터 제공된 전류 증폭 신호와 목표 전류(예컨대, 5A)를 비교하여 오류 여부를 판단한다. 이때, 상기 전류 비교부(310)는 본 발명의 일 실시예에 따라 목표 전류값이 설정된 값(예컨대, 5A) 이상이고, 상기 전류 증폭 신호가 다른 설정된 값(예컨대, 2A) 미만일 경우에는 오류인 것으로 판단하고, 오류 신호를 오류 계수부(330)로 제공한다.
이때, 상기 오류 판단의 추가적인 조건으로 부호 변화 판단부(350)로부터 추가 조건에 따른 신호를 수신한 후 전류 비교를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 부호 변화 편단부(350)에서는 ECU(120)에서 토크 센서(110)로부터 수신된 값에 의해 목표 전류의 부호 변화가 감지된 이후 설정된 시간(예컨대, 36msec)이 경과하지 않았는지 여부를 판단한 후, 상기 설정된 시간을 경과하지 않았을 경우 전류 비교부(310)로 하여금 전류 비교를 수행하도록 제어한다.
따라서, 상기 전류 비교부(310)에서는 부호 변화 판단부(350)의 판단에 따라 목표 전류의 부호 변화가 발생한 후 일정 시간이 경과하기 전의 시간 동안 매 측정 단위 시간(예컨대, 1ms)마다 수신된 전류 증폭 신호를 기준값과 비교하게 된다.
이와 같이, 전류 비교부(310)의 전류 비교 결과 오류가 검출되면, 오류 계수부(330)에서는 검출된 오류의 횟수 또는 시간을 누적하여 카운트한다. 상기 누적된 결과는 고장 판단부(340)로 제공되며, 고장 판단부(340)에서는 상기 누적 카운트된 오류의 횟수 또는 시간이 설정된 값(예컨대, 80회 또는 80ms)을 초과할 경우 센서 증폭기(200)의 영구 고장으로 판단하고 EPS 시스템을 오프(off)시키게 된다.
한편, 상기 타이머부(320)에서는 상술한 바와 같이 스크리닝 시간을 관리하며, 설정된 스크리닝 시간(예컨대, 2.5초)이 경과할 경우, 상기 오류 계수부(330)의 카운트값 및 스크리닝 시간을 0으로 초기화(reset)한다.
또한, 상기 타이머부(320)에서는 부호 변화 판단부(350)의 부호 변화 판단시 설정된 시간(예컨대, 36msec)을 카운트하고, 해당 설정된 시간이 경과할 경우, 상기 부호 변화 판단부(350)에 대한 부호 변화 및 감지 시간을 초기화한다.
한편, 상기 전류 센서 증폭기 출력 고장 판단 장치(300)는 ECU(120)를 구성하는 MCU(126)에 포함하여 구성할 수도 있으며, 별도의 보조 MCU를 구비하여 동일한 기능을 수행하도록 구현할 수도 있다. 또 다른 방법으로, 상기 ECU(120)의 외부에서 별도의 장치로 구성하거나, 상기 ECU(120)의 외부에 구비된 특정 장치에 포함하여 구성할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서 증폭기의 고장 판단 절차를 나타내는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 먼저 S401 단계에서는 검출 스크린 시간 주기(T1)(예컨대, 2.5초) 동안 이하 오류 검사 단계를 반복 수행하도록 검사한다. 즉, 해당 검출 스크린 시간 주기가 경과할 경우에는 검출 스크린 시간을 초기화하고, 이하 단계에서 카운트하게 되는 게인 제로 오류 카운트(Gain Zero Error Count(CNT)) 값을 초기화(S402)한다. 한편, 상기 검출 스크린 시간 주기(T1)는 하드웨어 고장을 판별하기 위한 검사를 모니터링하여 최적의 시간을 설정할 수 있으며, 사용자의 운전 안전을 고려하여 설정하는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 검출 스크린 시간 주기를 길게 설정할 경우, 고장 판단이 늦어져 운전자에게 위험을 초래할 수가 있다. 또한, 주기를 너무 짧게 설정할 경우 정확한 고장 여부를 판단할 수 없게 된다.
상기 검사 결과 검출 스크린 시간 주기 이내일 경우에는 목표 전류의 부호 변화를 감지하며, 현재 오류 검사 시간이 상기 목표 전류(예컨대, 5A)의 부호 변화가 감지된 시간으로부터 설정된 시간(T2)(예컨대, 36ms) 이내인지를 검사(S403)한다. 상기 검사 결과 목표 전류의 부호 변화가 감지된 시간으로부터 설정된 시간을 초과할 경우, 해당 부호 변화 감지 및 감지 시간을 초기화(S404)한다.
상기 과정은, 본 발명의 실시예에 따라 오류 검출을 판단할 때, 목표 전류의 부호 변화가 발생하여 센서 증폭기(200)의 출력값이 발생할 경우 정상적으로 출력값이 출력되는지를 확인하기 위한 조건을 설정하는 단계이다. 예컨대, 목표 전류의 부호 변화가 발생하고 설정된 감지 시간 이내일 경우, 센서 증폭기(200)가 정상저으로 동작하는 상황에서는 예컨대 5A의 전류가 출력된다. 그러나, 센서 증폭기(200)가 정상 동작하지 않는 경우에는 실제로 0A~2A(이상적으로는 0A)의 전류가 출력된다. 따라서, 상기 조건에서 출력되는 센서 증폭기(200)의 출력 전류를 검사함으로써 오류 여부를 판단할 수가 있게 된다. 한편, 상기 부호 변화가 감지된 시간으로부터 설정된 시간(T2)는 핸들 진동 주파수를 고려하여 설정되는 값으로서 고장 모드 인식을 위한 기준이 된다.
상기 S403 단계의 판단 결과, 목표 전류의 부호 변화 및 감지 시간이 설정된 시간(T2) 이내일 경우, 다음 단계로서, 목표 전류와 측정 전류가 설정된 조건에 맞는 지를 검사한다. 즉, 목표 전류가 X(예컨대, 5A) 이상이며, 측정 전류(즉, 센서 증폭기 출력 전류)가 Y(예컨대, 2A) 미만일 경우(S405)에는 오류가 발생한 것으로 간주하고 게인 제로 카운트(Gain Zero Count)(CNTe) 값을 1만큼 증가(S406)시킨다.
이때, 상기 목표 전류는 ECU를 통한 EPS 시스템의 제어를 위한 값으로서 X값은 통상적으로 5A가 설정되며, 다른 값으로 설정하는 것도 가능하다. 또한, 상기 측정 전류 Y값은 증폭기 소자의 오차 범위를 고려한 값으로서, 고장 발생시에 이상적으로는 0A의 출력 전류가 검출되지만, 소자의 오차로 인해 2A의 범위 내의 값으로 출력될 수 있다. 따라서, 상기 측정 전류가 0A가 아닌 상기 설정된 값 Y 미만일 경우를 오류 발생으로 간주하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 게인 제로 카운트 값 증가에 따라 누적된 게인 제로 카운트(CNTe) 값이 설정된 기준값(예컨대, 80)을 초과할 경우 센서 증폭기(200)에 영구적으로 고장이 발생한 것으로 판단하여 오류 신호를 생성(S408)한다. 바람직하게는, 상기 고장 발생에 따라 EPS 시스템을 오프(off)시키게 된다.
이때, 상기 고장 발생 판단을 위해 설정하는 기준값은 핸들의 무게, 차종 등을 고려하여 설정할 수 있으며, 50 내지 100회(또는 ms)의 범위 내에서 설정하는 것이 바람직하다. 예컨대, 핸들의 무게가 무거울수록 진동수가 높아지기 때문에 이에 따라 상기 기준값을 더 높이는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : EPS 시스템 110 : 토크 센서
120 : ECU 122 : 센서 전원 공그부
124 : 인터페이스부 126 : MCU
130 : 브릿지 회로 140 : 전류 센서
150 : EPS 모터 200 : 센서 증폭기
300 : 고장 판단 장치 310 : 전류 비교부
320 : 타이머부 330 : 오류 계수부
340 : 고장 판단부 350 : 부호 변환 판단부

Claims (12)

  1. 모터로 공급되는 구동 전류에 대해 전류 센서를 통해 센싱된 전류를 증폭하기 위한 전류 센서 증폭기에 있어서, 상기 전류 센서 증폭기의 고장을 판단하기 위한 장치로서,
    상기 모터로 공급하기 위한 구동 전류에 대한 목표 전류가 제1 전류값 이상이며, 상기 전류 센서 증폭기의 출력 신호가 제2 전류값 미만일 경우, 오류로 판단하는 전류 비교부;
    상기 전류 비교부에 의해 오류로 판단될 경우 게인 제로 카운트를 증가시키는 오류 계수부;
    상기 오류 계수부의 게인 제로 카운트 값이 설정된 제1 기준값 이상일 경우 오류 신호를 출력하는 고장 판단부; 및
    상기 목표 전류의 부호 변화를 감지하고, 현재 검사 시점이 상기 부호 변화의 감지 시간으로부터 설정된 제2 시간값 이내일 경우, 상기 오류 계수부를 동작하도록 제어하는 부호 변화 판단부;를 포함하는, 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기 출력 고장 판단 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 장치는,
    검출 스크리닝 시간에 대한 주기로 제1 시간값을 설정하고, 상기 검출 스크리닝 시간이 상기 제1 시간값을 초과할 경우, 상기 오류 계수부의 게인 제로 카운트값을 초기화하도록 제어하는 타이머부를 더 포함하는, 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기 출력 고장 판단 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 부호 변화 판단부는,
    현재 검사 시점이 상기 부호 변화의 감지 시간으로부터 설정된 제2 시간값을 초과할 경우, 상기 부호 변화의 감지 시간을 초기화하는, 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기 출력 고장 판단 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 기준값은 차량의 핸들 무게를 고려하여 설정하는 것을 특징으로 하는, 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기 출력 고장 판단 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 고장 판단부로부터의 오류 신호 출력에 따라 EPS 시스템을 오프시키는, 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기 출력 고장 판단 장치.
  7. 모터로 공급되는 구동 전류에 대해 전류 센서를 통해 센싱된 전류를 증폭하기 위한 전류 센서 증폭기에 있어서, 상기 전류 센서 증폭기의 고장을 판단하기 위한 방법으로서,
    전류 비교부에서 상기 모터로 공급하기 위한 구동 전류에 대한 목표 전류가 제1 전류값 이상이며, 상기 전류 센서 증폭기로부터 피드백되는 출력 신호가 제2 전류값 미만일 경우, 오류로 판단하는 단계;
    오류 계수부에서 상기 전류 비교부에 의해 오류로 판단될 경우 게인 제로 카운트를 증가시키는 단계;
    고장 판단부에서 상기 오류 계수부의 게인 제로 카운트 값이 설정된 제1 기준값 이상일 경우 오류 신호를 출력하는 단계; 및
    부호 변환 판단부에서 상기 목표 전류의 부호 변화를 감지하고, 현재 검사 시점이 상기 부호 변화의 감지 시간으로부터 설정된 제2 시간값 이내일 경우, 상기 오류 계수부를 동작하도록 제어하는 단계;를 포함하는, 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기 출력 고장 판단 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 방법은,
    타이머부에서 검출 스크리닝 시간에 대한 주기로 제1 시간값을 설정하고, 상기 검출 스크리닝 시간이 상기 제1 시간값을 초과할 경우, 상기 오류 계수부의 게인 제로 카운트값을 초기화하도록 제어하는 단계를 더 포함하는, 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기 출력 고장 판단 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 방법은,
    현재 검사 시점이 상기 부호 변화의 감지 시간으로부터 설정된 제2 시간값을 초과할 경우, 상기 부호 변화의 감지 시간을 초기화하는 단계를 더 포함하는, 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기 출력 고장 판단 방법.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 제1 기준값은 차량의 핸들 무게를 고려하여 설정하는 것을 특징으로 하는, 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기 출력 고장 판단 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 고장 판단부로부터의 오류 신호 출력에 따라 EPS 시스템을 오프시키는 단계를 더 포함하는, 전자제어장치를 위한 전류 센서 증폭기 출력 고장 판단 방법.
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