KR101622723B1 - 차량의 조향인식을 위한 센서 보정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 조향 인식을 위한 센서보정 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 핸들의 조향정도를 감지하는 앵글 센서의 출력값을 보정하는 장치에 관한 것이다.

본 발명의 차량의 조향인식을 위한 센서 보정장치로서 중앙부에 회전가능하게 장착된 메인기어와, 상기 메인기어와 치합되어 있고 회전 가능하도록 설치된 제1 기어와, 상기 제1 기어와 치합되어 있고 회전 가능하도록 설치된 제2 기어와, 상기 제1 기어의 회전각을 감지하기 위한 제1 앵글센서와, 상기 제2 기어의 회전각을 감지하기 위한 제2 앵글센서를 포함하는 차량의 조향장치의 센서를 보정하기 위한 장치로서, 제1 앵글센서의 출력을 입력받아 제1 기어의 회전각을 연산하고, 제2 앵글센서의 출력을 입력받아 제2 기어의 회전각을 연산하며, 제1 앵글센서의 출력으로 제2 앵글 센서에 대한 보정 파라미터를 생성하여 제2 앵글센서의 출력데이터를 보정하여 출력하는 보정유닛을 갖는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

조향각, 앵글센서, 보정

Description

차량의 조향인식을 위한 센서 보정장치{SENSOR CORRECTING DEVICE FOR TURNING OF A TRACK VIHICLES}

본 발명은 차량의 조향 인식을 위한 센서보정 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 핸들의 조향정도를 감지하는 앵글 센서의 출력값을 보정하는 장치에 관한 것이다.

차량에 사용되는 조향 장치는 주행 중인 차량의 진행 방향을 전환하기 위하여 조향 핸들을 통해 조향륜의 방향을 전환시키는 장치이다.

최근, 조향 장치에는 주행 안정성과 사용자 편의성을 고려하여 전동 파워 스티어링 시스템(electric power steering system; 이하, "EPS 시스템"이라 칭함)이 적용되며, 이 EPS 시스템에는 앵글 센서를 포함한다.

조향각 측정을 측정하기 위한 앵글 센서는 조향 핸들의 조향정도를 정확하게 측정하기 위하여 기어에 장착된 마그네트와 로터리 홀 아이씨(Rotary Hall IC)가 정확하게 정렬(Allign)된 상태를 유지해야 한다.

도 3은 제 1 및 제 2 기어(1 및 2)와 인쇄 회로 기판(3) 상에 장착된 제 1 및 제 2 로터리 홀 IC(3a 및 3b)의 관계를 도시한 도면으로서, 제 1 및 제 2 기어(1 및 2)의 중심부(즉, 회전축)가 인쇄 회로 기판(3) 상에 장착된 제 1 및 제 2 로터리 홀 IC(3a 및 3b)와 각각 대응한 상태를 도시하고 있다.

포지션 로터의 회전, 즉 메인 기어(4)의 회전에 따라 제 1 및 제 2 기어(1 및 2)는 서로 반대 방향으로 회전하며, 따라서 제 1 및 제 2 기어(1 및 2)의 중심에 고정된 마그네트(M1 및 M2) 역시 회전한다.

삭제

이상과 같은 구조를 갖는 조향각 센서 모듈에서 제 1 및 제 2 로터리 홀 IC(3a 및 3b)에서 출력되는 조향각 신호의 정밀도를 유지하기 위해서는 제 1 및 제 2 기어(1 및 2)에 고정된 마그네트(M1 및 M2)를 대응하는 제 1 및 제 2 로터리 홀 IC(3a 및 3b)의 중심에 정확하게 일치시켜야 한다.

즉, 제 1 및 제 2 기어(1 및 2)에 고정된 마그네트(M1 및 M2)가 제 1 및 제 2 로터리 홀 IC(3a 및 3b)의 중심에 정확하게 대응하지 않을 경우, 마그네트(M1 및 M2)에서 발생하는 자력의 양을 제 1 및 제 2 로터리 홀 IC(3a 및 3b)가 정확하게 감지할 수 없으며, 그 결과 정확한 조향 각도를 측정할 수 없는 문제점이 발생한다.

하기와 같은 요인들로 인하여 제 1 및 제 2 기어(1 및 2)에 장착된 마그네트(M1 및 M2)의 중심과 제 1 및 제 2 로터리 홀 IC(3a 및 3b)의 중심이 서로 정확하게 일치되기 어렵다.

가) 인쇄 회로 기판(3)을 장착할 때 발생하는 조립 오차;

나) 인쇄 회로 기판(3)이 장착된 기구물과 케이스가 조립할 때 발생하는 조립오차; 및

다) 제 1 및 제 2 기어(1 및 2)의 기구적 유동.

특히, 제 1기어(1)는 메인기어(4)에 직접 치합되어 있어, 제1 로터리 홀 IC(3a)의 출력특성은 선형적 특성을 갖나, 제 2기어(2)는 메인기어(4)에 직접 치합되어 있지 않고, 제1 기어(1)에 치합되어 있어 제2 로터리 홀 IC(3b)의 출력특성은 비 선형적 특성을 갖는다. 따라서, 제2 로터리 홀 IC(3b)의 정밀도가 하락하는 문제가 있다.

상기와 같은 문제를 해결하고자 하는 본 발명은 기구적인 개선을 통해 해결할 수 없고, 그 설치구조로 기인하여 발생하는 제2 앵글센서의 측정 편차에 대해서 정확도를 향상시키기 위한 보정 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 조향인식을 위한 센서 보정장치로서 중앙부에 회전가능하게 장착된 메인기어와, 상기 메인기어와 치합되어 있고 회전 가능하도록 설치된 제1 기어와, 상기 제1 기어와 치합되어 있고 회전 가능하도록 설치된 제2 기어와, 상기 제1 기어의 회전각을 감지하기 위한 제1 앵글센서와, 상기 제2 기어의 회전각을 감지하기 위한 제2 앵글센서를 포함하는 차량의 조향장치의 센서를 보정하기 위한 장치로서, 제1 앵글센서의 출력을 입력받아 제1 기어의 회전각을 연산하고, 제2 앵글센서의 출력을 입력받아 제2 기어의 회전각을 연산하며, 제1 앵글센서의 출력으로 제2 앵글 센서에 대한 보정 파라미터를 생성하여 제2 앵글센서의 출력데이터를 보정하여 출력하는 보정유닛을 갖는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 차량의 조향인식을 위한 센서 보정장치에서 상기 보정 파라미터는, 제1 앵글센서의 출력값을 제1 기어와 제2 기어의 기어비(Gear Ratio)에 비례하도록 제2 기어에 대응되게 가감한 값이며, 상기 보정유닛은, 상기 제1 앵글센서의 출력값을 제1 기어와 제2 기어의 기어비(Gear Ratio)에 비례하도록 제2 기어에 대응되게 가감한 값을 제2 앵글센서의 출력데이터로 하여 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 차량의 조향인식을 위한 센서 보정장치에서 상기 보정 파라미터는, 제2 앵글센서에서 출력하는 제1 값과, 제1 앵글센서의 출력값을 제1 기어와 제2 기어의 기어비(Gear Ratio)에 비례하도록 제2 기어에 대응되게 가감한 제2 값의 평균값이며, 상기 보정유닛은 상기 평균값을 제2 앵글센서의 출력데이터로 하여 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 차량의 조향인식을 위한 센서 보정장치에서 상기 보정 파라미터는, 제1 앵글 센서에서 출력하는 제1 값과, 제2 앵글센서에서 출력하는 제2 값에 각각 일정한 가중치를 가산하고, 각각의 가중치가 가산된 제1 값과 제2 값의 평균값이며, 상기 보정유닛은 상기 평균값을 제2 앵글센서의 출력데이터로 하여 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 기구적인 개선을 통해서도 해결할 수 없는 원천적인 앵글 센서모듈의 편차에 대해서 다른 앵글 센서모듈의 측정값을 이용하여 보정함으로써, 정확한 앵글 센서모듈의 출력이 이루어질 수 있도록 하는 장점이 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 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 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 조향인식을 위한 센서 보정장치에 대 하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 조향인식을 위한 센서 보정장치의 동작을 설명하기 위한 블록도이다. 도 3은 일반적인 조향장치에서의 앵글센서의 설치구조를 설명하기 위한 도면이다.

이하 실시예에서는 로터리 홀 IC(Rotary Hall IC)와 마그네트를 앵글센서로 총칭한다.

본 실시예에 따른 차량의 조향인식을 위한 센서 보정장치는 조향각을 감지하기 위해 제1 기어(1)측 제1 앵글센서(미도시)와, 제2 기어(2)측 제2 앵글센서(미도시)와, 상기 제1 앵글센서(미도시) 및 제2 앵글센서(미도시)의 출력값을 입력받아 미리 정해진 로직에 의해 보정 파라미터를 생성하고, 상기 생성된 보정 파라미터에 의해 제2 앵글센서(미도시)의 값을 보정하여 출력하는 보정유닛(32)을 포함하는 제어부(30)를 포함한다.

상기와 같은 본 실시예의 센서 보정장치에서, 상기 제1 및 제2 앵글센서(미도시, 미도시)는 통상의 로터리 홀 IC 및 마그네트의 조합으로 구성되는 것으로서, 그 출력은 A/D 컨버터(31)에 의해 디지털 값(Digit)으로 표현될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 기어(1)는 메인기어(4)와 치합되어 있고, 상기 제2 기어(2)는 제1 기어(1)에 치합되어 있으므로 상기 제1 기어(1)의 선형적 특성이 제2 기어(2)에 비해 좀 더 정밀하다고 판단할 수 있다.

따라서, 제1 기어(1)측 제1 앵글센서(미도시)의 출력값을 이용하여 제2 앵글센서(미도시)의 출력값을 보정하여 정밀성을 높일 수 있으므로 상기 보정유닛(21)의 다양한 실시예는 하기에서 상세하게 살펴본다.

- 제1 실시예 -

본 실시예에서는 제1 기어(1)측 제1 앵글센서(미도시)의 출력값을 제1 기어(1)와 제2 기어(2)의 기어비(Gear Ratio)를 이용하여 제2 앵글센서(미도시)의 출력값으로 추정함이 가능하다. 일예를 들어, 제1 기어(1)와 제2 기어(2)의 기어비가 1.778 : 2 이고, 제1 앵글센서(미도시)의 출력값이 2000 digit(0.022deg/digit) 라고 한다면 그 각도는 약 44deg ±2 deg 가 되고, 상기 기어비에 대응되게 제2 앵글센서(미도시)의 출력값을 연산한다면 2249 digit가 출력되고, 각도값으로 변환하면 49.5deg ±2 가 된다. 실험치에 따르면 기계 공차등의 허용오차를 감안하여도 49.5deg ± 5의 값을 갖게되어 기어비에 비례한 연산예의 정확도가 높음을 알 수 있다. 따라서, 종래에는 제1 앵글센서(미도시)의 허용오차 및 제2 앵글센서(미도시)의 허용오차가 모두 포함되어 연산되었으나, 본 실시예는 제1 앵글센서(미도시)의 허용오차 만이 고려되는 방식으로 연산되므로 그 정밀도가 향상되는 장점이 있다.

- 제2 실시예 -

본 제2 실시예에서는 상기 제1 실시예에서 연산된 최종 제2 앵글센서(미도시)의 출력값과 제2 앵글센서(미도시)의 측정 출력값의 평균값을 제2 앵글센서(미도시)의 출력 데이터로 취하는 것이다. 이는 제1 실시예 보다 정확도를 좀 더 높이고자 수행하는 것으로서, 측정값과 추정 연산값과의 평균값을 본 값으로 취하여 정확도를 높이기 위함이다.

- 제3 실시예 -

본 실시예에서는 각 앵글센서(미도시)의 출력데이터에 일정한 가중치를 부여하여 가중 평균값을 제2 앵글센서(미도시)의 출력값으로 취하도록 한다. 상기 가중치는 실시예 1에 개시된 제1 앵글센서(미도시)의 허용 오차범위가 ±2deg 이고, 제2 앵글센서(미도시)의 허용 오차범위가 ±5deg 이므로 상기 오차범위를 가중치로 하여 가중 평균값을 산출하고, 산출된 가중 평균값을 제2 앵글센서(미도시)의 출력값으로 하는 것이다. 상기 가중 평균값은 이미 널리 쓰여지고 있는 사상이므로 상세한 설명은 생략한다.

앞에서 설명된 본 발명의 실시예 들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 조향인식을 위한 센서 보정장치의 동작을 설명하기 위한 블록도

도 2는 상기 도 1에 도시된 토크모듈 및 앵글모듈의 출력값을 보이기 위한 도면으로서, 도 2a는 토크모듈의 출력값을 보이는 그래프이고, 도 2b는 앵글모듈의 출력값을 보이는 그래프

도 3은 차량의 조향시 조향각을 감지하기 위한 앵글 모듈의 감지편차 발생을 설명하기 위한 도면

Claims (4)

1. 중앙부에 회전가능하게 장착된 메인기어와, 상기 메인기어와 치합되어 있고 회전 가능하도록 설치된 제1 기어와, 상기 제1 기어와 치합되어 있고 회전 가능하도록 설치된 제2 기어와, 상기 제1 기어에 장착된 제1 마그네트와 인쇄 회로 기판에 장착된 제1 로터리 홀을 포함하여 이루어져, 상기 제1 기어의 회전각을 감지하기 위한 제1 앵글센서와, 상기 제2 기어에 장착된 제2 마그네트와 상기 인쇄 회로 기판에 장착된 제2 로터리 홀을 포함하여 이루어져, 상기 제2 기어의 회전각을 감지하기 위한 제2 앵글센서를 포함하는 차량의 조향장치의 센서를 보정하기 위한 장치로서,

   상기 제1 앵글센서의 출력을 입력받아 상기 제1 기어의 회전각을 연산하고, 상기 제2 앵글센서의 출력을 입력받아 상기 제2 기어의 회전각을 연산하며, 상기 제1 앵글센서의 출력으로 상기 제2 앵글 센서에 대한 보정 파라미터를 생성하여 상기 제2 앵글센서의 출력데이터를 보정하여 출력하는 보정유닛을 갖는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 차량의 조향인식을 위한 센서 보정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 보정 파라미터는,

   제1 앵글센서의 출력값을 제1 기어와 제2 기어의 기어비(Gear Ratio)에 비례하도록 제2 기어에 대응되게 가감한 값이며,

   상기 보정유닛은, 상기 제1 앵글센서의 출력값을 제1 기어와 제2 기어의 기어비(Gear Ratio)에 비례하도록 제2 기어에 대응되게 가감한 값을 제2 앵글센서의 출력데이터로 하여 출력하는 것을 특징으로 하는 차량의 조향인식을 위한 센서 보 정장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 보정 파라미터는,

   제2 앵글센서에서 출력하는 제1 값과, 제1 앵글센서의 출력값을 제1 기어와 제2 기어의 기어비(Gear Ratio)에 비례하도록 제2 기어에 대응되게 가감한 제2 값의 평균값이며,

   상기 보정유닛은 상기 평균값을 제2 앵글센서의 출력데이터로 하여 출력하는 것을 특징으로 하는 차량의 조향인식을 위한 센서 보정장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 보정 파라미터는.

   제1 앵글 센서에서 출력하는 제1 값과, 제2 앵글센서에서 출력하는 제2 값에 각각 일정한 가중치를 가산하고, 각각의 가중치가 가산된 제1 값과 제2 값의 가중 평균값이며,

   상기 보정유닛은 상기 평균값을 제2 앵글센서의 출력데이터로 하여 출력하는 것을 특징으로 하는 차량의 조향인식을 위한 센서 보정장치.

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