KR101668878B1 - 전동조향장치의 모터과열보호방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서 구현되는 전동조향장치의 모터과열보호로직은 온도센서의 페일(Fail)시 온도 추정값을 온도센서 고장전 측정된 온도값에 MDPS 모터의 인가 전류의 적용하여 보정값의 정확도를 높여줌으로써, 시스템 상태를 고려하지 않는 고정된 온도 추정값으로 인한 MDPS 모터의 낮은 과부하 판단 신뢰성을 크게 높여 시스템의 성능 저하를 제거하고 시스템의 안전성도 크게 향상시킬 수 있는 특징을 갖는다.

Description

전동조향장치의 모터과열보호방법{Motor Overheating Safety Method of Motor Driven Power Steering}

본 발명은 전동조향장치에 관한 것으로, 특히 전동조향장치의 온도센서 페일(Fail) 에 따른 모터과열보호방법에 관한 것이다.

일반적으로 전동조향장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)는 유압을 이용하지 않고, 모터동력으로 조향파워를 어시스트(assist)하는 방식이다.

이를 위해, MDPS는 ECU 제어로 동력을 발생하는 모터와, 모터를 통해 회전되는 웜축(Worm-Shaft)과 이에 치합된 웜휠(Worm Wheel)로 이루어진 감속기를 구비함으로써 모터동력으로 조타력을 어시스트(assist)하게 된다.

MDPS 모터는 온도 상승에 따른 모터 과열시 페일(Fail)될 수 있으므로 ECU에서 지속적으로 인가 전류를 모니터링(Monitoring)하여 최대(Maximum) 허용전류를 제한하게 된다.

즉, 지속적으로 모니터링(Monitoring)되는 MDPS 모터의 인가 전류에 대한 과부하를 인지하는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, 이하 "FET")의 온도를 온도센서로 검출한 온도 측정값을 이용해 ECU가 모터의 과부하 여부를 판단하고, 과부하 판단시 모터로 인가되는 허용전류의 최대(Maximum)값을 제한함으로써 전체 시스템을 보호하게 된다.

상기 온도센서는 ECU에 설치되어 MDPS 모터와 FET의 온도 추정을 위한 기본 값을 제공해주는 중요한 수단이므로, 온도센서는 페일(Fail)여부가 정확히 판단되어야 한다.

온도 센서의 페일(Fail)은 오픈(Open)과 쇼트(Short)등으로 판단되고, 이러한 판단을 위한 로직이 ECU를 통해 수행되어진다.

일례로, 온도센서의 페일(Fail)시에는 ECU의 온도예측이 잘못되어 MDPS 모터가 과부하에 걸린 상태를 전혀 판단하지 못할 수 있게 되고, MDPS 모터가 과부하에 걸리지 않았음에도 불구하고 과열로 판단해 모터 출력을 제한함으로써 시스템의 성능을 악화시킬 수 있게 된다.

그러므로, ECU에는 온도센서의 페일(Fail)에 따른 폐해를 줄이도록 온도예측로직을 이용한 제어가 필수적으로 수행되어진다.

이러한 온도예측로직은 고장(Fail)난 온도센서에서 39.2℃로 고정된 측정값이 읽혀진다고 가정을 하고, 상기 39.2℃의 고정값을 이용해 MDPS 모터와 FET의 온도 추정을 위한 기본 값으로 적용해 모터 과부하를 판단함으로써 전체 시스템 보호를 위한 최대 허용전류를 제어하게 된다.

하지만, 온도센서의 페일(Fail)시 구현되는 상기 방식의 로직은 온도센서의 온도를 39.2℃의 고정값으로 적용해줌으로써, 시스템 상태를 고려하지 않는 획일적이고 부정확한 온도 가정으로 인한 MDPS 모터의 과부하 판단 신뢰성이 낮을 수밖에 없게 된다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 온도센서의 페일(Fail)시 온도 추정값을 온도센서 고장전 측정된 온도값에 MDPS 모터의 인가 전류에 적용하여 보정값의 정확도를 높여줌으로써, 시스템 상태를 고려하지 않는 고정된 온도 추정값으로 인한 MDPS 모터의 낮은 과부하 판단 신뢰성을 크게 높여 시스템의 성능 저하를 제거하고 시스템의 안전성도 크게 향상시킬 수 있는 전동조향장치의 모터과열보호방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전동조향장치의 모터과열보호방법은 전류가 인가되어 구동되는 MDPS 모터의 온도값을 온도센서를 통해 검출하고, 상기 검출된 온도센서값이 상기 온도센서가 갖는 스펙을 만족하는지 여부로 상기 온도센서의 페일(Fail)여부를 판단하는 초기조건판단단계;

상기 온도센서의 스펙 만족시 검출된 온도센서값을 적용하지만, 상기 온도센서의 스펙 불만족시 온도센서 페일(Fail)로 판단하여 보상로직을 수행하는 페일제어단계;

상기 보상로직을 상기 MDPS 모터의 작동여부로 구분하는 제어분류단계;

상기 MDPS 모터의 작동시 온도센서값 보정 T1 = [(MDPS모터전류 x a(차종에 따른 인자)) + 이전에 검출된 온도센서값]이 적용되고, 상기 MDPS 모터의 미작동시 온도센서값 보정 T2 = [(이전에 검출된 온도센서값 x -b(차종에 따른 인자)) + 이전에 검출된 온도센서값]을 적용하는 제어확립단계;

상기 검출된 온도센서값이나 상기 온도센서값 보정 T1이나 또는 상기 온도센서값 보정 T2이 적용되어 ECU 온도 예측로직을 실행하거나 또는 모터 온도 예측로직을 실행하는 제어로직선택단계;

상기 ECU 온도 예측로직이나 또는 상기 모터 온도 예측로직에 따라 산출된 온도값을 이용해 상기 MDPS모터의 출력제한여부를 판단하고, 이어 판단된 결과에 따라 상기 MDPS모터에 인가되는 전류값을 산출하여 상기 MDPS모터에 인가 시켜주는 모터보호수행단계;

를 포함해 구현되는 것을 특징으로 한다.

상기 이전에 검출된 온도센서값은 바로 이전의 샘플링 타임에서 계산된 온도 센서값이 적용되며, 상기 a = 1.45*10^-4이고, 상기 b = 0.15*10^-4가 적용되어진다.

이러한 본 발명은 온도센서의 페일(Fail)에 따른 온도 추정값을 고정된 값을 이용하지 않고 시스템의 조건을 고려한 값으로 보정하여 MDPS 모터의 과부하 판단 신뢰성을 크게 높이고, 부정확한 과부하 판단으로 인한 시스템의 성능 저하와 시스템의 안전성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 전동조향장치의 온도센서 페일(Fail)시 모터과열보호방법의 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 온도센서 고장시 온도보상로직 적용에 따른 온도센서값을 알 수 있는 성능선도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 전동조향장치의 온도센서 페일(Fail)시 모터과열을 보호하기 위한 방법의 흐름도를 나타낸다.

도시된 바와 같이 전동조향장치가 구동되면 MDPS 모터에 전류가 인가되고, S10과 같이 ECU에서는 온도센서를 통해 MDPS 모터의 온도를 검출하게 된다.

상기 검출된 온도센서값은 S20과 같이 온도센서가 갖는 스펙을 만족하는지 여부를 판단한 후, 만족되어 정상적인 온도센서로 판단되면 S30과 같이 측정되어진 온도센서값을 제어 인자로 적용하고, 반면에 만족되지 못하면 S40과 같이 온도센서 페일(Fail)로 판단하게 된다.

온도센서 페일(Fail)로 판단되면 S50과 같이 온도센서값의 보정절차를 위한 보상로직을 수행하는데, 이는 S60과 같이 MDPS 모터의 작동여부를 먼저 판단하게 된다.

본 실시예에서는 MDPS 모터의 작동여부에 따라 각각 다른 온도센서값 보정이 수행되어진다.

MDPS 모터가 작동상태이면 S70과 같이 온도센서값 보정 T1는 다음과 같은 식(1)로 보정되지만, MDPS 모터가 미작동상태이면 S80과 같이 온도센서값 보정 T2는 다음과 같은 식(2)로 보정되어진다.

식(1) : 온도센서값 보정 T1 = (모터전류 x a) + 이전의 온도센서값

식(2) : 온도센서값 보정 T2 = (이전에 검출된 온도센서값 x -b) + 이전의 온도센서값

여기서, 상기 a,b는 차종에 따라 다르게 나타나는 인자이며, 이는 시스템에 온도센서를 직접 부착하여서 계측하고 이를 통해 기준 데이터를 만들어서 도출될 수 있고, 온도를 계산하는 식은 시스템로직의 샘플링 타임마다 계산을 하게 되므로, 상기 이전 온도 센서값은 바로 이전의 샘플링 타임에서 계산된 온도 센서값을 의미한다.

본 실시예에선 a = 1.45*10^-4, b = 0.15*10^-4 가 적용되어진다.

상기와 같이 온도센서페일(Fail)을 통한 온도센서값 보정 T1(S70단계) 및 온도센서값 보정 T2(S80단계)가 산출되고 나면, 상기 온도센서값 보정 T1 및 온도센서값 보정 T2는 정상적인 온도센서를 통한 온도센서값(S30단계)과 같이 적용되어진다.

본 실시예에서는 상기와 같이 검출된 온도센서값(S30단계)과 산출된 온도센서값 보정 T1(S70단계) 및 온도센서값 보정 T2(S80단계)로 MDPS모터의 과부하 여부를 판단한 다음, 판단된 MDPS모터 상태에 따라 적절한 제어로직을 수행하게 된다.

S90은 ECU 온도 예측로직의 실행단계로서, 이를 통해 온도센서값(S30단계)이나 또는 온도센서값 보정 T1(S70단계)이나 또는 온도센서값 보정 T2(S80단계)을 적용해 MDPS모터의 과부하 상태를 제어하게 된다.

S100은 모터 온도 예측로직의 실행단계로서 상기 ECU 온도 예측로직과 다른 로직을 갖지만, 온도센서값(S30단계)이나 또는 온도센서값 보정 T1(S70단계)이나 또는 온도센서값 보정 T2(S80단계)을 적용해 MDPS모터의 과부하 상태를 제어하게 된다.

상기 ECU 온도 예측로직(S90단계)나 또는 모터 온도 예측로직(S100단계)이 수행되면, 상기 ECU 온도 예측로직이나 또는 모터 온도 예측로직에서 산출된 온도값을 이용해 S200과 같이 MDPS모터의 출력제한여부를 판단하고, 이어 판단된 결과에 따라 S300과 같이 ECU는 MDPS모터에 인가되는 전류값을 산출하기 위한 절차를 수행하게 된다.

도 2는 온도센서 고장시 본 실시예에 따른 온도보상로직 적용에 따른 온도센서값을 알 수 있는 성능선도를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 종래에는 온도센서 페일(Fail)시에 온도센서값이 39.2℃로 고정된 측정값으로 가정하여 MDPS모터의 과부하제어를 구현함으로써 정상적인 온도센서에서 측정되는 온도값을 추종하지 못하는데 반해, 본 실시예와 같이 MDPS모터전류와 정상일 때 측정된 이전의 온도센서값을 적용하여 MDPS모터의 과부하제어를 구현함으로써 정상적인 온도센서에서 측정되는 온도값을 추종할 수 있게 된다.

그러므로, 본 실시예에서는 시스템을 보호하기 위한 MDPS모터의 과부하제어로직 구현에 온도센서에 의한 입력조건의 오류를 방지할 수 있고, 이를 통해 조향장치를 보다 안전하게 관리될 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 온도센서의 페일(Fail) 시 MDPS 모터의 작동여부를 구분하여 MDPS모터 과부하를 방지하는 전동조향장치의 모터과열보호방법에 있어서,
   전류가 인가되어 구동되는 MDPS 모터의 온도값을 온도센서를 통해 검출하고, 상기 검출된 온도센서값이 상기 온도센서가 갖는 스펙을 만족하는지 여부로 상기 온도센서의 페일(Fail)여부를 판단하는 초기조건판단단계;
   상기 온도센서의 스펙 만족시 검출된 온도센서값을 적용하지만, 상기 온도센서의 스펙 불만족시 온도센서 페일(Fail)로 판단하여 보상로직을 수행하는 페일제어단계;
   상기 보상로직을 상기 MDPS 모터의 작동여부로 구분하는 제어분류단계;
   상기 MDPS 모터의 작동시 온도센서값 보정 T1 = [(MDPS모터전류 x a(차종에 따른 인자)) + 이전에 검출된 온도센서값]이 적용되고, 상기 MDPS 모터의 미작동시 온도센서값 보정 T2 = [(이전에 검출된 온도센서값 x -b(차종에 따른 인자)) + 이전에 검출된 온도센서값]을 적용하는 제어확립단계;
   상기 검출된 온도센서값이나 상기 온도센서값 보정 T1이나 또는 상기 온도센서값 보정 T2이 적용되어 ECU 온도 예측로직을 실행하거나 또는 모터 온도 예측로직을 실행하는 제어로직선택단계;
   상기 ECU 온도 예측로직이나 또는 상기 모터 온도 예측로직에 따라 산출된 온도값을 이용해 상기 MDPS모터의 출력제한여부를 판단하고, 이어 판단된 결과에 따라 상기 MDPS모터에 인가되는 전류값을 산출하여 상기 MDPS모터에 인가 시켜주는 모터보호수행단계;를 포함하고,
   상기 이전에 검출된 온도센서값은 바로 이전의 샘플링 타임에서 계산된 온도 센서값이며, 상기 a = 1.45*10^-4이고, 상기 b = 0.15*10^-4 인
   것을 특징으로 하는 전동조향장치의 모터과열보호방법.
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