KR101562217B1 - 전동식 조향 장치 및 그 구동방법 - Google Patents

전동식 조향 장치 및 그 구동방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101562217B1
KR101562217B1 KR1020130149434A KR20130149434A KR101562217B1 KR 101562217 B1 KR101562217 B1 KR 101562217B1 KR 1020130149434 A KR1020130149434 A KR 1020130149434A KR 20130149434 A KR20130149434 A KR 20130149434A KR 101562217 B1 KR101562217 B1 KR 101562217B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
vehicle speed
motor
power pack
sensor
Prior art date
Application number
KR1020130149434A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150064581A (ko
Inventor
오세욱
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020130149434A priority Critical patent/KR101562217B1/ko
Priority to EP14154653.1A priority patent/EP2881305B1/en
Priority to US14/179,184 priority patent/US8972115B1/en
Priority to CN201410172027.9A priority patent/CN104670304B/zh
Publication of KR20150064581A publication Critical patent/KR20150064581A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101562217B1 publication Critical patent/KR101562217B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/20—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of steering systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B62D5/0463—Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0496—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures by using a temperature sensor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032—Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S388/00—Electricity: motor control systems
    • Y10S388/923—Specific feedback condition or device
    • Y10S388/93—Load or torque
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S388/00—Electricity: motor control systems
    • Y10S388/923—Specific feedback condition or device
    • Y10S388/934—Thermal condition

Abstract

전동식 조향 장치 및 그 구동방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 전동식 조향 장치는 차속을 검출하는 차속센서와 파워팩의 온도를 검출하는 온도센서와 MDPS에 인가되는 전류 공급량을 검출하는 전류센서와 파워팩의 온도 대비 차속에 따른 열저항값이 저장된 저장부 및 저장부로부터 검출된 파워팩의 온도 대비 차속에 따른 열저항값과, MDPS에 인가되는 전류 공급량을 온도예측함수에 반영하여 추정온도를 계산하고, 계산된 추정온도에 따라 모터를 구동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 조향 장치 및 그 구동방법{MOTOR DRIVEN POWER STEERING AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 전동식 조향 장치 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동식 조향 장치의 모터 구동시, 차량의 주행상태에 따른 전동식 조향 장치의 열적특성(방열성능)을 반영하여 모터의 온도를 추정함으로써 모터로 인가되는 전류량을 제어하는 전동식 조향 장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.
전동식 조향 장치(Motor Driven Power Steering, 이하 MDPS)는 모터로 어시스트 추력을 생성하므로 각 상위로직에서 적절한 지령값을 산출하는데, 성능 측면에서 지령값은 MDPS에서 계측되는 컬럼토크와 밀접한 연관이 있지만 Fail-safe측면에서는 OHP(Over Heating Protection)등의 보호로직과 밀접한 관련이 있다.
즉, 도 1에서와 같이 MDPS 작동 로직은 운전자에 의해 조향휠의 움직임이 감지되면, 조향성능 로직을 거쳐 산출된 지령이 토크제한 로직을 거쳐 과다 토크를 제한하고, 모터제어 로직을 거쳐 산출된 지령에 의해 조향 토크가 발생된다.
여기서 토크제한 로직이란 MDPS가 정상적인 상태가 아닌 경우 모터 출력을 제한하여 MDPS를 안전하게 운용하는 보호로직이다.
이와같은 토크제한 로직 중 대표적인 것이 OHP(Over_Heating_Protection)로직이며, OHP로직은 파워팩(MDPS의 ECU+모터)이 과열되었을 경우에 토크 지령을 줄이고 최소한의 전류만 사용하여 파워팩 하드웨어가 과열 및 소손되는 것을 방지하는 것이 가장 큰 목적이다.
이러한, OHP로직은 원가 절감을 위해 하나의 온도센서만으로 운용하는 경우가 많은데, ECU에 장착된 온도센서를 기준으로 각 부품별(모터, ECU 및 온도센서 등) 위치에 대한 온도추정함수로부터 산출되는 값을 이용하여, 각 부품별 추정 온도가 한계온도에 도달되면 페일세이프(Fail-safe) 로직 중 과열 보호로직을 적용하여 최대 전류를 제한하거나, 추정온도에 따라 최대전류의 크기를 줄이도록 하고 있다.
그러나, 이러한 방법은 하나의 온도센서를 이용하여 온도를 추정하므로 각 부품별 정확한 온도 추정이 불가능하고, 특히 파워팩 내부의 FET부분이나, 모터부분, 파워모듈부분 등 각 부품별로 온도가 상승하는 특성 및 성향이 각각 상이하기 때문에 추정 온도와 실측 온도의 차이로 인해 과열에 의한 부품 성능 저하 및 과도한 Fail-safe 적용으로 시스템 성능 저하를 유발시킬 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0019889호(2012. 03. 07. 공개, 발명의 명칭 : 전동식 파워 스티어링 시스템의 모터 과열 방지 시스템 및 그 방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 MDPS의 모터 구동시, 차량의 주행상태에 따른 MDPS의 열적특성(방열성능)을 반영하여 모터의 온도를 추정함으로써 모터로 인가되는 전류량을 제어하는 전동식 조향 장치 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, MDPS의 보호로직인 OHP(Over Heating Protection)로직에 포함되는 온도 예측함수에서, 차속에 따른 가변 열저항 계수를 적용하여 보다 정확한 모터의 온도추정이 가능한 전동식 조향 장치 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 전동식 조향 장치는, 차속을 검출하는 차속센서; 파워팩의 온도를 검출하는 온도센서; MDPS에 인가되는 전류 공급량을 검출하는 전류센서; 상기 파워팩의 온도 대비 차속에 따른 열저항값이 저장된 저장부; 및 상기 저장부로부터 검출된 상기 파워팩의 온도 대비 상기 차속에 따른 열저항값과, 상기 MDPS에 인가되는 전류 공급량을 온도예측함수에 반영하여 추정온도를 계산하고, 상기 계산된 추정온도에 따라 모터를 구동시키는 제어부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제어부는 상기 계산된 추정온도가 설정온도 이상일 경우, 페일세이프(fail-safe) 모드에 진입시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 페일세이프 모드는, 상기 추정온도에 따라 토크 게인을 조절하여 상기 모터의 전류값을 제한하여 구동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 추정온도가 임계온도 이상으로 증가하면 상기 토크 게인을 조절하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 파워팩은 MDPS의 ECU와 모터인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 온도예측함수는
Figure 112013110746085-pat00001
인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 조향 장치의 구동방법은, 제어부가 온도센서로부터 검출된 파워팩의 온도와, 차속센서로부터 검출된 차속 및 전류센서로부터 검출된 MDPS에 인가되는 전류 공급량을 입력받는 단계; 저장부에 저장된 열저항값을 참고하여 검출된 상기 파워팩의 온도 대비 차속에 따른 열저항값과 상기 전류센서로부터 검출된 전류 공급량을 온도예측함수에 반영하여 추정온도를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 추정온도에 따라 모터를 구동시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 저장부에 저장된 열저항값은, 차속이 증가하고 온도가 하강함에 따라 커지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 계산된 추정온도에 따라 모터를 구동시키는 단계는 상기 계산된 추정온도가 설정온도 이상일 경우, 페일세이프(fail-safe) 모드에 진입시키는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 페일세이프 모드는 상기 추정온도에 따라 토크 게인을 조절하여 상기 모터의 전류값을 제한하여 구동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 추정온도가 임계온도 이상으로 증가하면 상기 토크 게인을 조절하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 파워팩은 MDPS의 ECU와 모터인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 온도예측함수는
Figure 112013110746085-pat00002
인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전동식 조향 장치 및 그 구동방법은 MDPS의 모터 구동시, 차량의 주행상태에 따른 MDPS의 열적특성(방열성능)을 반영하여 모터의 온도를 추정함으로써 모터로 인가되는 전류량을 제어하여 모터에 과부하가 걸리지 않도록 방지하고, 조향 성능이 개선됨에 따라 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 MDPS의 보호로직인 OHP(Over Heating Protection)로직에 포함되는 온도 예측함수에서, 차속에 따른 가변 열저항계수를 적용하여 보다 정확한 모터의 온도추정이 가능함에 따라 OHP 성능이 향상되고, 최대 전류 증대를 통한 소형화 모터 적용이 가능하여 원가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 차량이 고속일때에는 실제 파워팩(MDPS의 ECU+모터)의 어시스트를 최대한 확보할 수 있으므로 안정성 및 신뢰성과 더불어 조향 성능이 향상되고, 주행 중 차량의 냉각정보를 획득할 수 있어 어시스트 유지가 길어지므로 운전자의 조향이 용이해지도록 할 수 있다.
도 1은 전동식 조향 장치의 작동 로직을 간략히 나타낸 그림이다.
도 2는 파워팩의 열특성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향 장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향 장치를 적용하기 전의 추정온도와 실측온도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향 장치를 적용한 후의 추정온도와 실측온도를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향 장치의 구동방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향 장치 및 그 구동방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 파워팩의 열특성을 나타낸 그래프이다.
도 2에서와 같이, 실제 차량의 환경에서는 차속이 올라가면 공기속도가 빨라지기 때문에 냉각의 효과가 더 좋고, 지면과의 마찰도 작아지므로 발생하는 마찰력의 전달도 작아진다.
그러므로 차속이 증가할수록 공기냉각에 의한 비열이 점점 상승하여 결국 열저항이 커지는 역할을 한다.
또한, 차속이 증가할수록 동일시각 냉각시(No-steering) 최저온도가 점점 낮아짐을 알 수 있다.
상기의 결과를 기반으로 알 수 있는 것은 차속에 따라 OHP(Over Heating Protection)함수의 특성이 달라짐을 알 수 있고, 이러한 특성의 차이를 가장 대표적으로 표현할 수 있는 성분이 열저항이라는 것을 알 수 있다.
그러므로, 본 발명에서는 열저항에 대하여 차속과 주변온도에 따라서 가변하기 위한 전동식 조향 장치(Motor Driven Power Steering, 이하 MDPS)에 대해 설명하고자 한다.
여기서, 주변온도의 의미는 MDPS의 ECU와 모터가 장착된 환경 온도를 의미한다. 예를들어 사막과 극지방은 온도차이가 심하므로 기본적인 온도차이가 있고 주행시에도 주변공기의 흐름에 따라서 냉각되는 특성의 차이도 분명히 크다.
또한 MDPS의 장착위치에 따라서 달라질 수도 있는데, MDPS의 랙-피니언 부근에 장착된 R-MDPS의 경우에는 엔진이 근처에 있어서 엔진의 과열상태에 따라 열대류로 파워팩(MDPS의 ECU+모터)의 온도 특성이 달라진다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향 장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 3에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향 장치는, 차속센서(10) 조향각센서(20), 토크센서(30), 온도센서(40), 전류센서(50), 저장부(60), 제어부(70) 및 모터(80)를 포함한다.
차속센서(10)는 차량 주행시 차속을 검출하여 제공한다.
조향각센서(20)는 운전자에 의해 조작되는 조향휠(미도시)의 조향조작에 따른 조향각을 검출하여 제공한다.
토크센서(30)는 조향휠의 칼럼토크를 검출하여 제공한다.
온도센서(40)는 파워팩(MDPS의 ECU+모터)의 온도를 검출하여 제공한다.
전류센서(50)는 MDPS에 인가되는 전류 공급량을 검출하여 제공한다.
저장부(60)는 파워팩의 온도 대비 차속에 따른 열저항값이 저장된다.
이때, 저장부(60)에 저장되는 열저항값은 차속이 증가하고 온도가 하강함에 따라 상승되는 값으로 저장된다.
그 이유는, 앞서 파워팩의 열특성 설명시 언급한 바와 같이 실제 차량의 환경에서는 차속이 증가할수록 공기냉각에 의한 비열이 점점 상승하여 열저항이 커지고, 또한 차속이 증가할수록 동일시각 냉각시 최저온도가 점점 낮아져 열저항값이 커지기 때문이다.
제어부(70)는 차속센서(10), 조향각센서(20) 및 토크센서(30)로부터 입력된 차속, 조향각, 및 칼럼토크를 입력받아 차량의 주행속도에 따라 모터(80)의 구동력을 조절하여 운전자가 조작하는 조향휠에 보조토크를 제공하여 저속에서는 가볍게 조향할 수 있도록 보조하고, 고속에서는 무겁게 조향할 수 있도록 보조하여 주행안정성을 확보할 수 있도록 한다.
또한, 제어부(70)는 조향각센서(20)로부터 입력된 센서값을 입력받아 조향각을 계산할 때 시동 직후 설정된 초기 조향각을 기준으로 조향각을 계산하여 보조토크를 발생시킨다.
또한, 제어부(70)는 MDPS의 과열보호로직인 OHP(Over Heating Protection)로직에서 파워팩의 온도 추정시, 저장부(60)에 저장된 파워팩의 온도 대비 상기 차속에 따른 열저항값과, 전류센서(50)로부터 검출된 MDPS에 인가되는 전류 공급량을 온도예측함수에 반영하여 추정온도를 계산하고, 계산된 추정온도에 따라 모터(80)를 구동시킨다.
여기서, 온도예측함수는 OHP(Over Heating Protection)로직에 포함되는 함수로써 온도예측함수를 구현하기 위하여 시뮬레이션 모델을 구성하고 시험한 온도데이터를 입력하여 온도 전달함수의 파라미터를 산출하는데, 온도 전달함수의 파라미터로는 열저항과 온도캐패시터등이 될 수 있다.
이때, 온도예측함수는 다음과 같이 구현될 수 있다.
Figure 112013110746085-pat00003
제어부(70)는 계산된 추정온도가 설정온도 미만일 경우에는 MDPS를 정상구동시키고, 설정온도 이상일 경우, 페일세이프(fail-safe) 모드에 진입시킨다.
여기서, 페일세이프 모드는 추정온도에 따라 토크 게인을 조절하여 모터(80)의 전류값을 제한하여 구동시키는 모드이며, 더욱 자세히는 추정온도가 한계온도 이상으로 증가하면 토크 게인값이 반영되지 않도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향 장치를 적용하기 전의 추정온도와 실측온도를 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향 장치를 적용한 후의 추정온도와 실측온도를 나타낸 그래프이다.
이때, 도 4의 A 그래프는 실측온도이고, B 그래프는 추정온도이며, 도 5의 C 그래프는 실측온도이고, D그래프는 추정온도를 나타낸다.
실차에서 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향 장치를 적용하기 전(도 4)과 후(도 5)의 경우에서 온도 특성이 실제와 유사한지 비교하기 위해 다음과 같이 실험하였다.
먼저, 고온챔버을 이용하여 분위기 온도로 100도에서 파워팩을 10분간 가열한 후, 파워팩을 다이나모(dynamo)에 장착하고 주행조건으로 가정하여 팬을 사용하여 공냉시킨다.
이때, 파워팩을 최고부하로 작동하였다가 멈추어 파워팩의 방열온도 특성을 예측지점에 부착한 써머커플과 온도예측함수의 결과값으로 도 4와 도 5를 비교하였다.
비교 결과로 알 수 있듯이, 도 4는 A 그래프와 B 그래프의 온도차가 존재하여 정확성이 떨어지는 것을 알 수 있으며, 도 5는 C 그래프와 D 그래프의 온도차가 거의 존재하지 않아 도 5에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향 장치를 적용하여 온도 대비 차속에 따른 열저항값을 사용할 경우 정확성이 높아짐을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향 장치는 MDPS의 모터 구동시, 차량의 주행상태에 따른 MDPS의 열적특성(방열성능)을 반영하여 모터의 온도를 추정함으로써 모터로 인가되는 전류량을 제어하여 모터에 과부하가 걸리지 않도록 방지하고, 조향 성능이 개선됨에 따라 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, MDPS의 보호로직인 OHP(Over Heating Protection)로직에 포함되는 온도 예측함수에서, 차속에 따른 가변 열저항계수를 적용하여 보다 정확한 모터의 온도추정이 가능함에 따라 OHP 성능이 향상되고, 최대 전류 증대를 통한 소형화 모터 적용이 가능하여 원가를 절감할 수 있다.
또한, 차량이 고속일때에는 실제 파워팩(MDPS의 ECU+모터)의 어시스트를 최대한 확보할 수 있으므로 안정성 및 신뢰성과 더불어 조향 성능이 향상되고, 주행 중 차량의 냉각정보를 획득할 수 있어 어시스트 유지가 길어지므로 운전자의 조향이 용이해지도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 구동방법의 동작 흐름을 도시한 순서도로써, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.
제어부(70)가 온도센서(40)로부터 검출된 파워팩의 온도와, 차속센서(10)로부터 검출된 차속 및 전류센서(50)로부터 검출된 MDPS에 인가되는 전류 공급량을 입력받는다(S10).
그 다음, 저장부(60)에 저장된 열저항값을 참고하여 검출된 파워팩의 온도 대비 차속에 따른 열저항값과 전류센서(50)로부터 검출된 전류 공급량을 온도예측함수에 반영하여 추정온도를 계산한다(S20, S30).
이때, 저장부(60)에 저장되는 열저항값은 차속이 증가하고 온도가 하강함에 따라 상승되는 값으로 저장된다.
그 이유는, 앞서 패워팩의 열특성 설명시 언급한 바와 같이 실제 차량의 환경에서는 차속이 증가할수록 공기냉각에 의한 비열변화가 점점 상승하여 열저항이 커지고, 차속이 증가할수록 동일시각 냉각시 최저온도가 점점 낮아지기 때문에 차속이 증가하고 온도가 낮아질수록 열저항값은 커진다.
S30 단계에서 계산한 추정온도를 설정온도와 비교하여(S40), 추정온도가 설정온도 미만일 경우에는 MDPS를 정상구동시키고(S50), 추정온도가 설정온도 이상일 경우, 페일세이프(fail-safe) 모드에 진입시킨다(S60).
여기서, 페일세이프 모드는 추정온도에 따라 토크 게인을 조절하여 모터(80)의 전류값을 제한하여 구동시키는 모드이며, 더욱 자세히는 추정온도가 임계온도 이상으로 증가하면 토크 게인값이 반영되지 않도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 조향 장치의 구동방법은 MDPS의 모터 구동시, 차량의 주행상태에 따른 MDPS의 열적특성(방열성능)을 반영하여 모터의 온도를 추정함으로써 모터로 인가되는 전류량을 제어하여 모터에 과부하가 걸리지 않도록 방지하고, 조향 성능이 개선됨에 따라 시스템 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, MDPS의 보호로직인 OHP(Over Heating Protection)로직에 포함되는 온도 예측함수에서, 차속에 따른 가변 열저항계수를 적용하여 보다 정확한 모터의 온도추정이 가능함에 따라 OHP 성능이 향상되고, 최대 전류 증대를 통한 소형화 모터 적용이 가능하여 원가를 절감할 수 있다.
또한, 차량이 고속일때에는 실제 파워팩(MDPS의 ECU+모터)의 어시스트를 최대한 확보할 수 있으므로 안정성 및 신뢰성과 더불어 조향 성능이 향상되고, 주행 중 차량의 냉각정보를 획득할 수 있어 어시스트 유지가 길어지므로 운전자의 조향이 용이해지도록 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 차속센서 20 : 조향각센서
30 : 토크센서 40 : 온도센서
50 : 전류센서 60 : 저장부
70 : 제어부 80 : 모터

Claims (13)

  1. 차속을 검출하는 차속센서;
    파워팩의 온도를 검출하는 온도센서;
    MDPS에 인가되는 전류 공급량을 검출하는 전류센서;
    상기 파워팩의 온도 대비 차속에 따른 열저항값이 저장된 저장부; 및
    상기 저장부로부터 검출된 상기 파워팩의 온도 대비 상기 차속에 따른 열저항값과, 상기 MDPS에 인가되는 전류 공급량을 온도예측함수에 반영하여 추정온도를 계산하고, 상기 계산된 추정온도에 따라 모터를 구동시키는 제어부; 를 포함하되,
    상기 온도예측함수는 OHP(Over Heating Protection)로직에 포함되는 함수로써,
    Figure 112015056474815-pat00012
    로 구현되고, T는 상기 추정온도이고 Ti는 상기 파워팩의 온도인 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 계산된 추정온도가 설정온도 이상일 경우, 페일세이프(fail-safe) 모드에 진입시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 페일세이프 모드는,
    상기 추정온도에 따라 토크 게인을 조절하여 상기 모터의 전류값을 제한하여 구동시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 추정온도가 임계온도 이상으로 증가하면 상기 토크 게인을 조절하지 않는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 파워팩은
    MDPS의 ECU와 모터인 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치.
  6. 삭제
  7. 제어부가 온도센서로부터 검출된 파워팩의 온도와, 차속센서로부터 검출된 차속 및 전류센서로부터 검출된 MDPS에 인가되는 전류 공급량을 입력받는 단계;
    저장부에 저장된 열저항값을 참고하여 검출된 상기 파워팩의 온도 대비 차속에 따른 열저항값과 상기 전류센서로부터 검출된 전류 공급량을 온도예측함수에 반영하여 추정온도를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 추정온도에 따라 모터를 구동시키는 단계; 를 포함하되,
    상기 온도예측함수는 OHP(Over Heating Protection)로직에 포함되는 함수로써,
    Figure 112015056474815-pat00013
    로 구현되고, T는 상기 추정온도이고 Ti는 상기 파워팩의 온도인 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 구동방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 저장부에 저장된 열저항값은,
    차속이 증가함에 따라 온도가 하강하여 커지는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 구동방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 계산된 추정온도에 따라 모터를 구동시키는 단계는
    상기 계산된 추정온도가 설정온도 이상일 경우, 페일세이프(fail-safe) 모드에 진입시키는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 구동방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 페일세이프 모드는
    상기 추정온도에 따라 토크 게인을 조절하여 상기 모터의 전류값을 제한하여 구동시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 구동방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 추정온도가 임계온도 이상으로 증가하면 상기 토크 게인을 조절하지 않는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 구동방법.
  12. 제 7항에 있어서, 상기 파워팩은
    MDPS의 ECU와 모터인 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 구동방법.
  13. 삭제
KR1020130149434A 2013-12-03 2013-12-03 전동식 조향 장치 및 그 구동방법 KR101562217B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130149434A KR101562217B1 (ko) 2013-12-03 2013-12-03 전동식 조향 장치 및 그 구동방법
EP14154653.1A EP2881305B1 (en) 2013-12-03 2014-02-11 Motor driven power steering and method for driving the same
US14/179,184 US8972115B1 (en) 2013-12-03 2014-02-12 Motor driven power steering and method for driving the same
CN201410172027.9A CN104670304B (zh) 2013-12-03 2014-04-25 电动助力转向装置及其驱动方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130149434A KR101562217B1 (ko) 2013-12-03 2013-12-03 전동식 조향 장치 및 그 구동방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150064581A KR20150064581A (ko) 2015-06-11
KR101562217B1 true KR101562217B1 (ko) 2015-10-21

Family

ID=50072965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130149434A KR101562217B1 (ko) 2013-12-03 2013-12-03 전동식 조향 장치 및 그 구동방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8972115B1 (ko)
EP (1) EP2881305B1 (ko)
KR (1) KR101562217B1 (ko)
CN (1) CN104670304B (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3465117B1 (en) 2016-06-03 2020-05-27 thyssenkrupp Presta AG Coil temperature estimation
CN109863684B (zh) 2016-09-02 2023-06-06 康斯博格股份有限公司 用于限制提供给电动转向系统中的电动机的电流的技术
US10053149B1 (en) 2017-02-02 2018-08-21 Ford Global Technologies, Llc Static steering windup reduction
CN107117202B (zh) * 2017-04-10 2019-06-07 大连创新零部件制造公司 具有智能过载保护功能的汽车电动助力转向系统
GB2592598B (en) * 2020-03-02 2024-02-21 Zahnradfabrik Friedrichshafen Electric power steering system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008207684A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Honda Motor Co Ltd アライメント変更制御装置
JP2009012662A (ja) 2007-07-06 2009-01-22 Nsk Ltd 電動パワーステアリング装置
US20110101904A1 (en) 2009-11-05 2011-05-05 Honda Motor Co., Ltd. Overheat Protection Apparatus
JP2011109769A (ja) * 2009-11-16 2011-06-02 Jtekt Corp モータ制御装置および車両用操舵装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR910000398B1 (ko) * 1986-06-12 1991-01-25 미쓰비시전기 주식회사 모터구동식 동력조향 제어장치
JP5055741B2 (ja) * 2005-11-01 2012-10-24 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP4957071B2 (ja) * 2006-05-08 2012-06-20 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP4907283B2 (ja) * 2006-09-27 2012-03-28 株式会社ショーワ 電動パワーステアリング装置
JP2008230540A (ja) * 2007-03-23 2008-10-02 Showa Corp 電動パワーステアリング装置
KR20080110277A (ko) * 2007-06-15 2008-12-18 주식회사 만도 동력보조 조향장치
US8251172B2 (en) * 2008-02-07 2012-08-28 Jtekt Corporation Electric power steering device
DE102008038890B4 (de) * 2008-08-13 2021-09-02 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Belastungszählung in einem elektromechanischen Lenksystem
KR101286823B1 (ko) * 2009-12-31 2013-07-17 현대모비스 주식회사 전동 파워 스티어링 시스템 과열 보호 방법
KR101612364B1 (ko) 2010-08-27 2016-04-15 현대자동차주식회사 전동식 파워 스티어링 시스템의 모터 과열 방지 시스템 및 그 방법
JP2013193490A (ja) * 2012-03-16 2013-09-30 Nsk Ltd 電動パワーステアリング装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008207684A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Honda Motor Co Ltd アライメント変更制御装置
JP2009012662A (ja) 2007-07-06 2009-01-22 Nsk Ltd 電動パワーステアリング装置
US20110101904A1 (en) 2009-11-05 2011-05-05 Honda Motor Co., Ltd. Overheat Protection Apparatus
JP2011109769A (ja) * 2009-11-16 2011-06-02 Jtekt Corp モータ制御装置および車両用操舵装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2881305A2 (en) 2015-06-10
CN104670304B (zh) 2017-04-12
CN104670304A (zh) 2015-06-03
KR20150064581A (ko) 2015-06-11
EP2881305B1 (en) 2017-08-30
US8972115B1 (en) 2015-03-03
EP2881305A3 (en) 2016-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101562217B1 (ko) 전동식 조향 장치 및 그 구동방법
US8253362B2 (en) Overheat protection apparatus
JP4296186B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP4297144B2 (ja) 車両転舵制御装置
JP4859029B2 (ja) モータ保護装置
JP5727572B2 (ja) モータ温度に応じて動作を変更する工作機械の制御装置及び制御方法
US20110160965A1 (en) Method of protecting motor-driven power steering system from overheat
US9013122B2 (en) Electric power steering control device and electric power steering control method
JP2008054440A (ja) 過熱保護装置
US20190234398A1 (en) Electric Oil Pump Device
US10001212B2 (en) Control system of machine tool
US20220185123A1 (en) Method for controlling the rotational speed or the torque of a motor, rotational speed control system and control device
EP1518776A1 (en) Control apparatus for an electrically driven power steering
JP2006044437A (ja) 電動パワーステアリング装置
JPH11286278A (ja) 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP3662790B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP4792820B2 (ja) 電動パワーステアリング装置の制御装置
US11742727B2 (en) Method and device for determining a rotor temperature value for an electric motor
KR101550923B1 (ko) 조향 모터 전류 제한 방법
JP4683491B2 (ja) モータ保護装置
JP4901841B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP4715899B2 (ja) 車両転舵制御装置
CN113765465A (zh) 一种转向电机热保护控制方法及装置
KR20220144694A (ko) 전기 자동차의 모터 토크 제어 장치 및 방법
JP2023160660A (ja) 素子温度推定方法及び素子温度推定装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180927

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190923

Year of fee payment: 5