KR101551038B1 - 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실시예들은 전동식 파워스티어링 시스템의 제어에 관한 것으로서,
홀센서 및 엔코더가 구비된 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터를 포함하는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 홀센서로부터 출력되는 홀센서 펄스 신호 및 상기 엔코더로부터 출력되는 엔코더 출력 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 홀센서 펄스 신호 및 상기 수신된 엔코더 펄스 신호로부터 상기 홀센서의 고장 여부를 판단하는 단계; 상기 BLAC 모터의 D축에 전류를 인가하는 모터 벡터 제어를 수행하고, 상기 D축에 인가되는 전류 방향과 자속 방향이 일치하게 되는 시점에 상기 BLAC 모터의 전기각 원점을 검출하는 단계; 상기 수신된 엔코더 펄스 신호의 클럭 수로부터 상기 BLAC 모터의 전기각을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 전기각 원점 및 상기 검출된 전기각으로부터 상기 BLAC 모터의 회전자의 위치를 산출하여, 상기 BLAC 모터의 동작을 제어하는 단계; 를 포함할 수 있다.

Description

전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING OF MOTOR DRIVING POWER STEERING SYSTEM}

본 발명은 실시예들은 전동식 파워스티어링 시스템의 제어에 관한 것으로서, 예컨대, 전동식 파워스티어링 시스템의 3상 브러시리스 교류 모터의 센서 고장 시 정상적인 전동식 파워스티어링 시스템의 동작을 보장하는 전자식 파워스티어링 시스템의 제어에 관한 것이다.

종래의 차량은 유압식 파워스티어링 시스템을 사용하는 반면, 최근 차량은 전자식 파워스티어링 시스템으로 장착하여 출고되고 있다. 전동식 파워스티어링 시스템은 모터를 조향 링크부에 부착하여 직접 동력을 전달한다. 종래의 유압식 파워스티어링 시스템은 차량의 연비 향상 면에서 전동식 파워스티어링 시스템에 비해 떨어진 성능을 가진다. 전동식 파워스티어링 시스템은 운전자의 조향력을 보조하기 위한 동작 수행중 중 엔진의 동력을 전혀 사용하지 않게 때문에 유압식 파워스티어링 시스템에 비하여 차량의 연비를 3 내지 5퍼센트 개선할 수 있다.

한편, 전동식 파워스티어링 시스템에 사용되는 모터는 DC 모터 또는 3상 브러시리스 교류 모터(Brushless AC Motor,이하 BLAC 모터)를 사용한다. BLAC 모터는 종래의 DC 모터에서 브러쉬와 정류자에 해당하는 것을 반도체 스위치로 대체하여 사용한다. BLAC 모터에 포함되는 반도체 스위치는 홀센서(Hall Sensor) 및 엔코더(Encoder)를 포함한다. 홀센서(Hall Sensor)의 출력 펄스 및 엔코더(Encoder)의 출력 펄스는 BLAC 모터의 회전자의 위치를 인식하기 위한 신호들로 사용된다.

종래의 전동식 파워스티어링 시스템에 사용되는 BLAC 모터에 포함된 홀센서 또는 엔코더에 고장이 발생하면, BLAC 모터의 동작을 제어할 수 없으므로 전동식 파워스티어링 시스템 또한 정상 동작하지 않았다. 운전가가 차량 운행 중에 전동식 파워스티어링 시스템이 고장 상태가 되면 올바른 조향력을 보조할 수 없어 운전자는 사고의 위험성을 놓이게 된다. 따라서 전동식 파워스티어링 시스템에 사용되는 BLAC 모터에 포함된 홀센서 또는 엔코더의 고장을 판단하고, 홀센서 및 엔코더 중 하나가 고장 상태이더라도 정상적으로 BLAC 모터의 동작을 제어하여, 전동식 파워스티어링 시스템을 정상 동작시킬 수 있는 기술이 필요하다.

본 발명의 실시예는 전동식 파워스티어링 시스템의 3상 브러시리스 교류 모터의 홀센서 및 엔코더 중 하나가 고장 상태가 되어도, 나머지 정상 상태 센서를 사용하여 3상 브러시리스 교류 모터를 제어하여 정상적인 전동식 파워스티어링 시스템의 동작을 보장할 수 있는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법은, 홀센서 및 엔코더가 구비된 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터를 포함하는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 홀센서로부터 출력되는 홀센서 펄스 신호 및 상기 엔코더로부터 출력되는 엔코더 출력 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 홀센서 펄스 신호 및 상기 수신된 엔코더 펄스 신호 신호를 이용하여 상기 홀센서의 고장 여부를 판단하는 단계; 상기 수신된 엔코더 펄스 신호의 클럭 수로부터 상기 BLAC 모터의 전기각을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 전기각 원점 및 상기 검출된 전기각으로부터 상기 BLAC 모터의 회전자의 위치를 산출하여, 상기 BLAC 모터의 동작을 제어하는 단계; 를 포함할 수 있다.

상기 홀센서로부터 출력되는 홀센서 펄스 신호 및 상기 엔코더로부터 출력되는 엔코더 출력 신호를 수신하는 단계 이전에, 차량의 키온 신호를 수신하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

상기 홀센서의 고장 여부를 판단하는 단계는, 상기 수신된 홀센서 펄스 신호의 클럭 수에서 상기 수신된 엔코더 펄스 신호의 클럭 수를 뺀 편차 값이 미리 설정된 정상 상태의 홀센서 설정 값 미만의 값을 갖는 경우에 상기 홀센서의 상태를 고장 상태로 판단할 수 있다.

상기 홀센서의 고장 여부를 판단하는 단계는, 상기 홀센서가 고장 상태인 경우, 상기 홀센서의 고장 상태를 나타내는 홀센서 고장 신호를 생성하고, 구비된 저장부에 저장하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법은, 홀센서 및 엔코더가 구비된 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터를 포함하는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 홀센서로부터 출력되는 홀센서 펄스 신호 및 상기 엔코더로부터 출력되는 엔코더 출력 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 홀센서 펄스 신호 및 상기 수신된 엔코더 펄스 신호로부터 상기 엔코더의 고장 여부를 판단하는 단계; 상기 수신된 홀센서 펄스 신호에 앵글 트래킹 옵저버 로직을 적용하여 상기 BLAC 모터의 전기각을 검출하는 단계; 상기 수신된 홀센서 펄스 신호로부터 상기 BLAC 모터의 전기각 원점을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 전기각 원점 및 상기 검출된 전기각으로부터 상기 BLAC 모터의 회전자의 위치를 산출하여, 상기 BLAC 모터의 동작을 제어하는 단계; 를 포함할 수 있다.

상기 홀센서로부터 출력되는 홀센서 펄스 신호 및 상기 엔코더로부터 출력되는 엔코더 출력 신호를 수신하는 단계 이전에, 차량의 키온 신호를 수신하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

상기 엔코더의 고장 여부를 판단하는 단계는, 상기 수신된 홀센서 펄스 신호의 클럭 수에서 상기 수신된 엔코더 펄스 신호의 클럭 수를 뺀 편차 값이 미리 설정된 정상 상태의 엔코더 설정 값을 초과하는 값을 갖는 경우에 상기 엔코더의 상태를 고장 상태로 판단할 수 있다.

상기 엔코더의 고장 여부를 판단하는 단계는, 상기 엔코더가 고장 상태인 경우, 상기 엔코더의 고장 상태를 나타내는 엔코더 고장 신호를 생성하고, 구비된 저장부에 저장하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.

상기 수신된 홀센서 펄스 신호에 앵글 트래킹 옵저버 로직을 적용하여 상기 BLAC 모터의 전기각을 검출하는 단계는, 상기 앵글 트래킹 옵저버 로직의 수학식

을 통해 이루어지며,

는 홀센서 펄스 신호로부터 측정된 측정 값,

는 앵글 트래킹 옵저버 로직을 수행을 통해 추정된 추정 값 및

는 실제 값과 측정값의 오차로 정의될 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 전동식 파워스티어링 시스템에서 3상 브러시리스 교류 모터의 홀센서의 고장 여부를 판단하고, 상기 판단 결과, 홀센서의 고장이 발생한 경우에는 정상 상태의 엔코더를 사용하여 3상 브러시리스 교류 모터의 동작을 제어하고, 전동식 파워스티어링 시스템을 정상적으로 동작 시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 전동식 파워스티어링 시스템에서 3상 브러시리스 교류 모터의 엔코더의 고장 여부를 판단하고, 상기 판단 결과, 엔코더의 고장이 발생한 경우에는 정상 상태의 홀센서를 사용하여 3상 브러시리스 교류 모터의 동작을 제어하고, 전동식 파워스티어링 시스템을 정상적으로 동작 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 주행 중 홀센서 고장 시 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법의 동작을 도시하는 흐름도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 홀센서 고장 상태의 차량에서 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법의 동작을 도시하는 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 주행 중 엔코더 고장 시 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법의 동작을 도시하는 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔코더 고장 상태의 차량에서 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법의 동작을 도시하는 흐름도.
도 5는 일반적으로 BLAC 모터의 D축에 전류를 인가하는 모터 벡터 제어를 도시하는 예시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 앵글 트래킹 옵저버 로직을 도시하는 블록도.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법 및 장치의 이해를 돕기 위해 전동식 파워스티어링 시스템의 3상 브러시리스 교류 모터에 대하여 간략히 설명한다.

전동식 파워스티어링 시스템의 제어부는 3상 브러시리스 교류 모터의 초기 회전자의 위치 파악을 위해 전기각 기준 120도 간격으로 배치된 홀센서로부터 출력되는 펄스 신호를 수신하고, 수신된 펄스 신호로부터 모터 회전자의 위치의 기준을 인식할 수 있다. 홀센서의 배치 위치는 모터 제작 시 하드웨어적으로 맞춰서 있으며 초기 모터의 회전자 위치인 모터 회전자의 전기각 원점을 절대적으로 잡아줄 수 있는 절대각 센서로 볼 수 있다. 예컨대, 3상 브러시리스 교류 모터(Brushless AC Motor,이하 BLAC 모터)의 홀센서는 전기각 기준 120도 간격으로 배치된 제 1홀센서, 제 2홀센서 및 제 3홀센서를 포함한다. 홀센서에서 출력되는 홀센서 펄스 신호는 제 1홀센서, 제 2홀센서 및 제 3홀센서로부터 각각 출력되는 제 1홀센서 펄스 신호, 제 2홀센서 펄스 신호 및 제 3홀센서 펄스 신호를 포함한다. 전동식 파워스티어링 시스템의 제어부는 BLAC 모터에 구비된 엔코더로부터 출력되는 펄스 신호로부터 모터 회전자의 전기각을 파악할 수 있다. 엔코더는 모터 회전자의 전기각 원점에서부터 발생되는 펄스를 하나씩 검출하여 모터 회전자의 전기각을 파악할 수 있게 해줄 수 있는 상대각 센서로 볼 수 있다. 엔코더는 다극착자된 회전자의 자극(N, S)에 반응하여 펄스를 발생시키는데, 회전자의 다극착자된 극수가 많을수록 높은 분해능의 엔코더가 사용된다. 따라서 전동식 파워스티어링 시스템은 홀센서에서 출력되는 홀센서 펄스 신호로부터 모터 회전자의 전기각 원점을 파악할 수 있으며, 엔코더에서 출력되는 엔코더 펄스 신호로부터 모터 회전자의 전기각을 파악할 수 있다. 전동식 파워스티어링 시스템에서 BLAC 모터의 동작을 제어하기 위해서는 홀센서 및 엔코더를 통한 모터 회전자의 위치 센싱이 필수적이다. 차량 주행 중 홀센서나 엔코더 중 하나가 고장 날 경우, BLAC 모터의 제어가 정지되어 전동식 파워스티어링 시스템이 차량의 조향력을 보조할 수 없게 된다. 전동식 파워스티어링 시스템이 차량의 조향력을 보조하지 못하면, 조향 휠이 급격하게 무거워져 사고 발생의 위험도가 증가한다.

본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법 및 장치에서는 차량의 주행 중 홀센서 및 엔코더 중 하나에 고장이 발생하여도, 나머지 정상 상태의 센서를 사용하여 BLAC 모터의 동작을 제어하므로, BLAC 모터가 정지되지 않아 전동식 파워스티어링 시스템이 차량의 조향력을 보조할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 주행 중 홀센서 고장 시 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법의 동작을 도시하는 흐름도이다. 도 1을 참조하면, 먼저, 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 장치의 제어부는 차량의 키온 신호를 수신할 수 있다(101).

그 후, 제어부는 BLAC 모터에 구비된 홀센서로부터 출력되는 홀센서 펄스 신호 및 엔코더로부터 출력되는 엔코더 펄스 신호를 수신할 수 있다(102).

그 후, 제어부는 수신된 홀센서 펄스 신호 및 엔코더 펄스 신호로부터 홀센서의 고장 여부를 판단할 수 있다(103). 제어부는 수신된 홀센서 펄스 신호의 클럭 수에서 수신된 엔코더 펄스 신호의 클럭 수를 뺀 편차 값이 미리 설정된 정상 상태의 홀센서 설정 값 미만의 값을 갖는지 판단할 수 있다. 상기 판단 결과, 홀센서 펄스 신호의 클럭 수에서 수신된 엔코더 펄스 신호의 클럭 수를 뺀 편차 값이 미리 설정된 정상 상태의 홀센서 설정 값 미만의 값을 갖는 경우, 제어부는 홀센서의 상태를 고장 상태로 판단하고, 다음 104단계로 이동하여 해당 단계를 수행할 수 있다. 홀센서 펄스 신호의 클럭 수에서 수신된 엔코더 펄스 신호의 클럭 수를 뺀 편차 값이 미리 설정된 정상 상태의 홀센서 설정 값 이상의 값을 갖는 경우, 상기 102단계로 이동하여 해당 단계를 수행할 수 있다.

홀센서의 상태가 고장 상태로 판단되면, 제어부는 홀센서의 고장 상태를 나타내는 홀센서 고장 신호를 생성하고, 차량에 구비된 롬(ROM) 또는 램(RAM)과 같은 저장부에 저장할 수 있다(104).

일반적으로, 제어부가 수행하는 D축에 전류를 인가하는 모터 벡터 제어를 다음 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 BLAC 모터의 D축에 전류를 인가하는 모터 벡터 제어를 도시하는 예시도이다. 도 5를 참조하면, 제어부는 다음과 같은 수학식 1과 같은 모터의 토크 발생 공식을 통해 모터 토크를 산출할 수 있다.

[수학식 1]

는 모터 토크,

는 토크 상수,

는 자속 크기,

는 전류 및

는

와

전류간의 위상차로 정의될 수 있다.

전류를 흘려주더라도 전류와 자속 방향 간의 각도가 0도 이므로 토크가 발생하지 않는다. 반면, 자석에서 나오는 자속 방향에 90도 위상차를 가지는

전류를 제어할 때 가장 큰 토크가 나오고, 실제 모터의 토크는

전류를 제어하여 발생시킬 수 있다. 도 5의 A에 도시된 바와 같이 모터 제어 시 자속 방향과

전류 축을 일치시켜서 제어를 하게 된다. 그런데, 모터의 회전자의 전기각 원점이 잡혀있지 않다면, 도 5의 B에 도시된 봐와 같이

전류 축과 자속 방향 간의 위상차가 발생한다. 이 경우,

전류를 인가하게 되면 상기 수학식 1에 의해 토크가 발생하게 되어 모터의 회전자가 회전하게 된다. 모터의 회전자가 360도 회전하기 전에

전류를 축과 자속 방향이 일치하게 된다.

전류를 축과 자속 방향이 일치하게 되면 더 이상 모터의 토크는 발생하지 않고 모터의 회전자는 정지하게 된다. 따라서 제어부는 BLAC 모터의 D축에 전류를 인가하는 모터 벡터 제어를 통해 모터의 전기각의 원점을 획득할 수 있다.

제어부는 BLAC 모터의 D축에 전류를 인가하여

전류를 축과 자속 방향이 일치하게 되는 시점을 전기각 원점으로 획득할 수 있다.

그런데, 본 발명의 일실시예에서는, 차량이 주행중이므로 초기 키온시에 홀센서 펄스에 의해 전기각 원점이 검출된 상태가 된다. 따라서, 주행 중에 홀센서가 고장이 나더라도 시동을 끄지 않는 이상에는 전기각 원점이 살아있다. 따라서, 모터 D축에 전류를 인가하여 모터 전기각 원점을 검출할 필요가 없다. 단지, 재시동시에 홀센서가 고장나 있음을 알리기 위해 고장 신호를 저장하는 단계(104)만이 요구된다.

따라서, 도 1은 초기 키온시에 홀센서 펄스에 의한 전기각 원점이 검출된 상태를 전제로 하는 흐름도이다.

이러한 결과로 인해, 제어부는 수신된 엔코더 펄스 신호의 클럭 수로부터 BLAC 모터의 전기각을 검출할 수 있다(105).

그 후, 제어부는 상기 산출된 BLAC 모터의 회전자의 위치를 반영하여 BLAC 모터의 동작을 제어할 수 있다(106,107).

그 후, 제어부는 차량의 키오프 신호를 수신할 수 있다(108).

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 홀센서 고장 상태의 차량에서 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법의 동작을 도시하는 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 먼저, 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 장치의 제어부는 차량의 키온 신호를 수신할 수 있다(201).

그 후, 제어부는 저장부로부터 미리 저장된 홀센서 고장 신호를 로드할 수 있다(202).

그 후, BLAC 모터의 D축에 전류를 인가하는 모터 벡터 제어를 수행할 수 있다(203).

그 후, 제어부는 BLAC 모터의 전기각의 원점을 검출할 수 있다(204).

그 후, 제어부는 BLAC 모터의 엔코더로부터 출력되는 엔코더 펄스 신호를 수신할 수 있다(205).

그 후, 제어부는 수신된 엔코더 펄스 신호의 클럭 수로부터 BLAC 모터의 전기각을 검출할 수 있다(206).

그 후, 제어부는 상기 204단계에서 검출된 BLAC 모터의 전기각의 원점 및 상기 206단계에서 검출된 전기각으로부터 BLAC 모터의 회전자의 위치를 산출할 수 있다(207).

그 후, 제어부는 상기 산출된 BLAC 모터의 회전자의 위치를 반영하여 BLAC 모터의 동작을 제어할 수 있다(208).

그 후, 제어부는 차량의 키오프 신호를 수신할 수 있다(209).

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 주행 중 엔코더 고장 시 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법의 동작을 도시하는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 먼저, 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 장치의 제어부는 차량의 키온 신호를 수신할 수 있다(301).

그 후, 제어부는 BLAC 모터에 구비된 홀센서로부터 출력되는 홀센서 펄스 신호 및 엔코더로부터 출력되는 엔코더 펄스 신호를 수신할 수 있다(302).

그 후, 제어부는 수신된 홀센서 펄스 신호 및 엔코더 펄스 신호로부터 홀센서의 고장 여부를 판단할 수 있다(303). 제어부는 수신된 홀센서 펄스 신호의 클럭 수에서 수신된 엔코더 펄스 신호의 클럭 수를 뺀 편차 값이 미리 설정된 정상 상태의 엔코더 설정 값을 초과하는 값을 갖는지 판단할 수 있다. 상기 판단 결과, 홀센서 펄스 신호의 클럭 수에서 수신된 엔코더 펄스 신호의 클럭 수를 뺀 편차 값이 미리 설정된 정상 상태의 엔코더 설정 값을 초과하는 값을 갖는 경우, 제어부는 엔코더의 상태를 고장 상태로 판단하고, 다음 304단계로 이동하여 해당 단계를 수행할 수 있다. 홀센서 펄스 신호의 클럭 수에서 수신된 엔코더 펄스 신호의 클럭 수를 뺀 편차 값이 미리 설정된 정상 상태의 엔코더 설정 값을 초과하는 값을 갖는 경우, 상기 302단계로 이동하여 해당 단계를 수행할 수 있다.

엔코더의 상태가 고장 상태로 판단되면, 제어부는 엔코더의 고장 상태를 나타내는 엔코더 고장 신호를 생성하고, 차량에 구비된 롬(ROM) 또는 램(RAM)과 같은 저장부에 저장할 수 있다(304).

그 후, 제어부는 BLAC 모터의 홀센서로부터 출력되는 홀센서 펄스 신호를 재수신할 수 있다(305).

그 후, 수신된 홀센서 펄스 신호에 앵글 트래킹 옵저버 로직을 적용할 수 있다(306). 제어부가 수신된 홀센서 펄스 신호에 적용하는 앵글 트래킹 옵저버 로직을 다음 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 앵글 트래킹 옵저버 로직을 도시하는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 앵글 트래킹 옵저버(Angle Tracking Observer) 로직에 의하면 도 6에 오른 쪽에 도시된 바와 같이 수신된 홀센서 펄스 신호는 측정값으로서, 홀센서의 분해능에 의해 선형이 아닌 계단식 파형이 된다. 고분해능 홀센서라면 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 장치에서 얻고자하는 실제 값과 홀센서의 측정 값과의 차이가 크지 않아 문제가 되지 않지만, 저분해능 홀센서일 경우 실제 값과 측정값의 오차가 커서 문제가 된다. 일반적인 BLAC 모터의 홀센서는 전기각 360을 6등분하는 저분해능 센서이기 때문에 앵글 트래킹 옵저버를 수행하여 실제 값과 측정값의 차이에 의해 발생하는 오차를 줄여야 한다.

제어부는 앵글 트래킹 옵저버 로직을 수행하여 홀센서로부터 측정된 값에 급격한 변화가 발생했을 때, 변화를 억압하고 제거하여 측정된 신호를 부드럽게 만들 수 있다. 제어부는 수신된 홀센서 펄스 신호에 다음 수학식 2와 같은 앵글 트래킹 옵저버 로직 수학식을 적용하여, 추정되는 모터의 전기각의 위치와 홀센서로부터 수신된 홀센서 펄스 신호로부터 획득한 전기각의 위치 간의 발생하는 오차를 줄일 수 있다.

[수학식 2]

여기서,

는 홀센서 펄스 신호로부터 측정된 측정 값,

는 앵글 트래킹 옵저버 로직을 수행을 통해 추정된 추정 값 및

는 실제 값(

)과 측정값(

)의 오차로 정의할 수 있다. 제어부는 상기 수학식을 통해 산출된 삼각함수 값을 입력 받아 도 6에 도시된 바와 같이 적분기와 PI제어기를 통해 수신된 홀센서 펄스 신호를 부드럽게 처리해주고, 부드럽게 처리된 홀센서 펄스 신호의

를 최소화하여 계단형 파형에서 선형적 파형에 가깝게 수렴되도록 할 수 있다.

그 후, 제어부는 초기 키온시에 홀센서 펄스에 의해 검출된 BLAC 모터의 전기각 및/또는 전기각 원점으로부터 BLAC 모터의 회전자의 위치를 산출할 수 있다(307).

그 후, 제어부는 상기 산출된 BLAC 모터의 회전자의 위치를 반영하여 BLAC 모터의 동작을 제어할 수 있다(308).

그 후, 제어부는 차량의 키오프 신호를 수신할 수 있다(309).

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔코더 고장 상태의 차량에서 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법의 동작을 도시하는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 먼저, 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 장치의 제어부는 차량의 키온 신호를 수신할 수 있다(401).

그 후, 제어부는 저장부로부터 미리 저장된 엔코더 고장 신호를 로드할 수 있다(402).

그 후, 제어부는 BLAC 모터의 홀센서로부터 출력되는 홀센서 펄스 신호를 재수신할 수 있다(403).

그 후, 수신된 홀센서 펄스 신호에 앵글 트래킹 옵저버 로직을 적용할 수 있다(404).

그 후, 제어부는 검출된 BLAC 모터의 전기각 및/또는 전기각 원점으로부터 BLAC 모터의 회전자의 위치를 산출할 수 있다(405).

그 후, 제어부는 상기 산출된 BLAC 모터의 회전자의 위치를 반영하여 BLAC 모터의 동작을 제어할 수 있다(406).

그 후, 제어부는 차량의 키오프 신호를 수신할 수 있다(407).

상기 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법 및 장치는 BLAC 모터에 구비된 홀센서로부터 출력되는 홀센서 펄스 신호를 수신하여 BLAC 모터의 전기각 원점을 검출하는데 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법 및 장치는 엔코더로부터 출력되는 엔코더 펄스 신호를 수신하여 상기 검출된 BLAC 모터의 전기각 원점부터 시작하여 BLAC 모터의 전기각을 검출하는데 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법 및 장치는 홀센서 고장 시, BLAC 모터의 D축에 전류를 인가하는 모터 벡터 제어를 수행하여, BLAC 모터의 전기각 원점을 검출 한 후, 검출된 전기각의 원점으로부터 수신된 엔코더 펄스 신호로부터 BLAC 모터의 전기각을 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법 및 장치는 엔코더 고장 시, 수신된 홀센서 펄스 신호로부터 BLAC 모터의 전기각 원점을 검출할 수 있으며, 수신된 홀센서 펄스 신호를 대상으로 앵글 트래킹 옵저버 로직을 적용하여 BLAC 모터의 전기각을 검출할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 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 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (11)

1. 홀센서 및 엔코더가 구비된 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터를 포함하는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법에 있어서,
   상기 홀센서로부터 출력되는 홀센서 펄스 신호 및 상기 엔코더로부터 출력되는 엔코더 출력 신호를 수신하는 단계;
   상기 수신된 홀센서 펄스 신호 및 상기 수신된 엔코더 펄스 신호를 이용하여 상기 홀센서의 고장 여부를 판단하는 단계;
   상기 수신된 홀센서 펄스 신호로부터 상기 BLAC 모터의 전기각 원점을 검출하는 단계; 및
   상기 검출된 전기각 원점 및 검출된 전기각으로부터 상기 BLAC 모터의 회전자의 위치를 산출하여, 상기 BLAC 모터의 동작을 제어하는 단계; 를 포함하되,
   상기 홀센서의 고장 여부를 판단하는 단계는,
   상기 수신된 홀센서 펄스 신호의 클럭 수에서 상기 수신된 엔코더 펄스 신호의 클럭 수를 뺀 편차 값이 미리 설정된 정상 상태의 홀센서 설정 값 미만의 값을 갖는 경우에 상기 홀센서의 상태를 고장 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 홀센서로부터 출력되는 홀센서 펄스 신호 및 상기 엔코더로부터 출력되는 엔코더 출력 신호를 수신하는 단계 이전에,
   차량의 키온 신호를 수신하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 홀센서의 고장 여부를 판단하는 단계는,
   상기 홀센서가 고장 상태인 경우,
   상기 홀센서의 고장 상태를 나타내는 홀센서 고장 신호를 생성하고, 구비된 저장부에 저장하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법.
   
5. 홀센서 및 엔코더가 구비된 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터를 포함하는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법에 있어서,
   상기 홀센서로부터 출력되는 홀센서 펄스 신호 및 상기 엔코더로부터 출력되는 엔코더 출력 신호를 수신하는 단계;
   상기 수신된 홀센서 펄스 신호 및 상기 수신된 엔코더 펄스 신호로부터 상기 엔코더의 고장 여부를 판단하는 단계;
   상기 수신된 홀센서 펄스 신호에 앵글 트래킹 옵저버 로직을 적용하여 상기 BLAC 모터의 전기각을 검출하는 단계;
   상기 수신된 홀센서 펄스 신호로부터 상기 BLAC 모터의 전기각 원점을 검출하는 단계; 및
   상기 검출된 전기각 원점 및 상기 검출된 전기각으로부터 상기 BLAC 모터의 회전자의 위치를 산출하여, 상기 BLAC 모터의 동작을 제어하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법.
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 홀센서로부터 출력되는 홀센서 펄스 신호 및 상기 엔코더로부터 출력되는 엔코더 출력 신호를 수신하는 단계 이전에,
   차량의 키온 신호를 수신하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법.
   
7. 청구항 5에 있어서, 상기 엔코더의 고장 여부를 판단하는 단계는,
   상기 수신된 홀센서 펄스 신호의 클럭 수에서 상기 수신된 엔코더 펄스 신호의 클럭 수를 뺀 편차 값이 미리 설정된 정상 상태의 엔코더 설정 값을 초과하는 값을 갖는 경우에 상기 엔코더의 상태를 고장 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법.
   
8. 청구항 5에 있어서, 상기 엔코더의 고장 여부를 판단하는 단계는,
   상기 엔코더가 고장 상태인 경우,
   상기 엔코더의 고장 상태를 나타내는 엔코더 고장 신호를 생성하고, 구비된 저장부에 저장하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법.
   
9. 청구항 5에 있어서, 상기 수신된 홀센서 펄스 신호에 앵글 트래킹 옵저버 로직을 적용하여 상기 BLAC 모터의 전기각을 검출하는 단계는,
   상기 앵글 트래킹 옵저버 로직의 수학식
   

   

   
   

   

   
   

   

   
   을 통해 이루어지며,

   

   는 홀센서 펄스 신호로부터 측정된 측정 값,

   

   는 앵글 트래킹 옵저버 로직을 수행을 통해 추정된 추정 값 및

   

   는 실제 값과 측정값의 오차로 정의되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법.
   
10. 제 1항, 제2항, 및 제4항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 기재된 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 방법의 각 과정을 컴퓨터 상에서 수행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
    
11. 제 10항의 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 포함하는 전동식 파워스티어링 시스템의 제어 장치.
    

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