KR101885299B1 - 다극쌍 자기 펄스 링을 위한 고분해능 베어링 센서 및 IC Chip - Google Patents

다극쌍 자기 펄스 링을 위한 고분해능 베어링 센서 및 IC Chip Download PDF

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Abstract

본 개시의 일 측면에 따른 차량용 휠에서 자성 엔코더의 회전 속도 및 방향을 측정하기 위한 측정 센서는 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 자기장의 세기 값을 제1 전기 신호들로 출력하도록 구성된 제1 자성 감지기, 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 자기장의 세기 값을 제2 전기 신호로 출력하도록 구성된 제2 자성 감지기, 제1 전기 신호들에 기초하여 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제1 회전 데이터를 생성하여 출력하는 제1 출력 신호 생성기, 및제2 전기 신호에 기초하여 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제2 회전 데이터를 생성하도록 구성된 제2 출력 신호 생성기를 포함할 수 있다. 이때 제2 회전 데이터에서의 휠의 회전 속도를 나타내는 정보는 제1 회전 데이터에서의 휠의 회전 속도를 나타내는 정보보다 높은 분해능을 가질 수 있다.

Description

다극쌍 자기 펄스 링을 위한 고분해능 베어링 센서 및 IC Chip {HIGH RESOLUTION BEARING SENSOR AND IC CHIP FOR MULTI POLE PAIR MAGNETIC PULSE RING}
본 개시는 다극쌍 자기 펄스 링을 위한 고분해능 베어링 센서 및 IC Chip에 관한 것으로, 구체적으로는 차량용 휠 회전 속도 측정 센서의 구조에 관한 것이다.
종래의 차량에 적용되고 있는 ABS(Anti-Lock Brake System) 등과 같은 여러 차량 제어 응용 시스템에 있어서, 바퀴의 회전 속도 및 방향에 관한 데이터가 측정되고, 이러한 데이터들이 차량을 제어하는 데에 이용된다. 예컨대, ECU(Electronic Control Unit)는 현재 측정된 바퀴의 회전 속도 및 방향이 현재 주행 환경 하에서 적절한지 여부를 판단할 수 있고, 피드백을 통해 차량의 이동 속도 및 방향, 즉 차량의 움직임을 제어하는 것이 가능하다. 종래의 차량 시스템에서는, 차량의 움직임을 측정하기 위하여, 차량용 휠의 회전 속도 및 방향을 측정하도록 구성된 휠 속도 센서가 사용되어 왔다. 종래의 휠 속도 센서는 차량용 휠에 장착되고, 대략 3도 내지 8도의 분해능으로 휠 속도 차량용 휠의 회전 속도 및 방향을 측정할 수 있다. 일반적으로, 이러한 분해능은 휠에 부착된 자성 엔코더의 잇수(기어 잇수 또는 자극쌍의 개수)에 기초하여 결정된다.
최근 주목 받고 있는 자율주행차량 응용 시스템에서는, 운전자의 개입 없이도 보다 정밀하게 차량을 제어하는 것이 요구된다. 이러한 요구 사항을 만족하기 위해서, 종래의 휠 속도 센서가 측정할 수 있었던 바퀴의 회전 속도 및 방향 보다는 고분해능으로 바퀴의 회전 속도 및 방향을 측정하는 것이 필요하다. 즉, 종래의 휠 속도 센서에 제공되는 분해능으로는 차량을 정밀하게 제어하기 어렵다는 문제점이 있었다. 그러나, 종래의 휠 속도 센서에서 바퀴의 회전 속도 및 방향을 측정하기 위해 사용되는 분해능은 자성 엔코더의 잇수에 따르므로, 종래의 휠 속도 센서를 사용하여 고분해능으로 바퀴의 회전 속도 및 방향을 측정하기 위해서는 휠에 부착된 자성 엔코더 자체를 교체해야만 하는 어려움이 있다. 즉, 기어 잇수 또는 자극쌍의 개수가 많은 자성 엔코더가 차량용 휠에 부착되는 경우에만 고분해능으로 바퀴의 회전 속도 및 방향이 측정되어 차량의 정밀한 제어가 가능하다.
이렇듯, 차량의 정밀한 제어를 위해 종래 차량 바퀴의 휠에 부착된 자성 엔코더를 잇수가 많은 산업용 로터리 엔코더로 교체할 수 있다. 그러나, 현재까지 제공되고 있는 산업용 로터리 엔코더는 제품의 단가가 높고, 차량에 대한 제품 안전성이 낮으며, 제품 조립에 어려움이 있어 양산성이 좋지 않은 문제점이 있다. 구체적으로, 산업용 로터리 엔코더는 차량용으로 생산된 것이 아니어서, 차량이 처할 수 있는 다양한 주행 환경(예컨대, 고온 및/또는 다습)에서 원활한 동작이 어려워서 그 안전성에 문제가 있을 수 있으며, 이러한 환경에서 산업용 로터리 엔코더가 원활하게 동작될 수 있도록 하기 위해 다수의 코팅 작업이 필수적이므로 제품 조립 공정이 복잡해질 수 있다.
본 개시는 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래의 차량 시스템에서 휠에 부착된 자성 엔코더를 교체하지 않고도, 고분해능으로 차량용 휠의 회전 속도 및 방향을 측정할 수 있는 차량용 휠 회전 속도 측정 센서, 방법 및 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템을 제공한다.
본 개시의 일 측면에 따른 차량용 휠에서 자성 엔코더의 회전 속도 및 방향을 측정하기 위한 측정 센서는 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 자기장의 세기 값을 제1 전기 신호들로 출력하도록 구성된 제1 자성 감지기, 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 자기장의 세기 값을 제2 전기 신호로 출력하도록 구성된 제2 자성 감지기, 제1 전기 신호들에 기초하여 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제1 회전 데이터를 생성하여 출력하는 제1 출력 신호 생성기, 및제2 전기 신호에 기초하여 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제2 회전 데이터를 생성하도록 구성된 제2 출력 신호 생성기를 포함할 수 있다. 이때 제2 회전 데이터에서의 휠의 회전 속도를 나타내는 정보는 제1 회전 데이터에서의 휠의 회전 속도를 나타내는 정보보다 높은 분해능을 가질 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 회전 데이터는 휠의 회전 방향을 나타내는 정보를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 있어서, 제2 출력 신호 생성기는 제 1출력 신호 생성기로부터 제1회전 데이터를 수신하고, 수신된 제1 회전 데이터에 기초하여 휠의 현재 회전 속도가 미리 정해진 값 이하인지 여부를 판단하고, 휠의 현재 회전 속도가 미리 정해진 값 이하라고 판단되면, 제2 회전 데이터를 출력하도록 더 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 있어서, 제2 출력 신호 생성기는 ABI, UVW, SPI(Serial Peripheral Interface), PWM(Pulse Width Modulation) 및 SENT(Single Edge Nibble Transmission) 중 하나의 형태로 제2 회전 데이터를 생성할 수 있다.
본 개시의 다른 일 측면에 따른 차량용 휠에서 측정 센서에 의해 자성 엔코더의 회전 속도 및 방향을 측정하기 위한 방법은 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 자기장의 세기 값을 제1 전기 신호로 출력하는 단계, 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 자기장의 세기 값을 제2 전기 신호로 출력하는 단계, 제1 전기 신호에 기초하여 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제1 회전 데이터를 생성하여 출력하는 단계, 및 제2 전기 신호에 기초하여 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제2 회전 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 제2 회전 데이터에서의 휠의 회전 속도를 나타내는 정보는 제1 회전 데이터에서의 휠의 회전 속도를 나타내는 정보보다 높은 분해능을 가질 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 회전 데이터는 휠의 회전 방향을 나타내는 정보를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 있어서, 차량용 휠에서 측정 센서에 의해 자성 엔코더의 회전 속도 및 방향을 측정하기 위한 방법은 제1 회전 데이터에 기초하여 휠의 현재 회전 속도가 미리 정해진 값 이하인지 여부를 판단하는 단계 및 휠의 현재 회전 속도가 미리 정해진 값 이하라고 판단되면, 제2 회전 데이터를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 있어서, 제2 전기 신호에 기초하여 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제2 회전 데이터를 생성하는 단계는 ABI, UVW, SPI(Serial Peripheral Interface), PWM(Pulse Width Modulation) 및 SENT(Single Edge Nibble Transmission) 중 하나의 형태로 제2 회전 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 일 측면에 따른 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템은 베어링, 베어링에 연결된 다수의 자극쌍을 갖는 자성 엔코더, 및 측정 센서를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 휠의 회전 속도 및 방향을 측정하기 위한 차량용 휠 회전 속도 측정 센서, 방법 및 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템에 의하면, 종래의 차량 시스템에서 휠에 부착된 자성 엔코더를 교체하지 않더라도, 고분해능으로 차량용 휠의 회전 속도 및 방향을 측정할 수 있다.
또한, 하나의 차량용 휠 회전 속도 측정 센서는 종래의 휠 속도 센서가 제공하는 저분해능 신호와 차량용 휠의 회전 속도 및 방향을 나타내는 정보를 포함하는 고분해능 신호를 동시에 제공할 수 있게 됨에 따라, 차량의 정밀한 제어가 가능해질 뿐만 아니라, 제품의 단순화 및 원가 절감이 가능하다.
도 1은, 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템이 적용되는 응용 분야의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템을 도시하는 도면이다.
도 3은, 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 휠 회전 속도 측정 센서의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는, 본 개시의 다른 실시예들에 따른 차량용 휠 회전 속도 측정 센서에서의 신호 감지부의 구조를 도시하는 도면이다.
도 5는, 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 휠에서 측정 센서에 의해 자성 엔코더의 회전 속도 및 방향을 측정하기 위한 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6A 및 6B는, 본 개시의 다른 실시예에 따른 차량용 휠에서 측정 센서에 의해 자성 엔코더의 회전 속도 및 방향을 측정하기 위한 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.
본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "가지는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 개시에서 사용되는 용어 "부" 또는 "기"는, 소프트웨어, 또는 FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다. 그러나, "부" 또는 "기"는 하드웨어 및 소프트웨어에 한정되는 것은 아니다. "부" 또는 "기"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, "부" 또는 "기"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세서, 함수, 속성, 프로시저, 서브루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 어레이 및 변수를 포함한다. 구성요소와 "부" 또는 "기" 내에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소 및 "부" 또는 "기"로 결합되거나 추가적인 구성요소와 "부" 또는 "기"로 더 분리될 수 있다.
본 개시에서 사용되는 "~에 기초하여"라는 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 기술되는, 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 하나 이상의 인자를 기술하는데 사용되며, 이 표현은 결정, 판단의 행위 또는 동작에 영향을 주는 추가적인 인자를 배제하지 않는다.
본 개시에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서 기재되는 치수와 수치는 기재된 치수와 수치 만으로 한정되는 것은 아니다. 달리 특정되지 않는 한, 이러한 치수와 수치는 기재된 값 및 이것을 포함하는 동등한 범위를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 기재된 '** 도'라는 치수는 '약 ** 도'를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
도 1은, 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템(110, 120)이 적용되는 응용 분야의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량(130)은 ECU(100), 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템(110,120) 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 차량의 바퀴의 회전 속도를 측정하기 위하여, 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템(110,120)은 차량의 바퀴의 회전축 상에 배치될 수 있다. 이 실시예에서는, 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템(110, 120)이 왼쪽 앞 바퀴 및 왼쪽 뒷 바퀴에 부착된 것으로 보여주고 있으나, 이러한 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템은 네 바퀴 중 적어도 하나의 바퀴에 부착되도록 구성될 수 있다.
차량용 휠 회전 속도 측정 시스템(110, 120)은 복수의 자성 감지기를 포함할 수 있다. 이러한 복수의 자성 감자기를 이용하여, 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템(110, 120)은 휠 회전 속도 및 방향을 나타내는 복수의 전기 신호를 생성할 수 있도록 구성된다. 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템(110, 120)에서, 이렇게 생성된 복수의 전기 신호는 저분해능을 가지는 제1 회전 데이터 및 고분해능을 가지는 제2 회전 데이터로 각각 변환될 수 있으며, 이러한 데이터는 ECU(100)으로 전송될 수 있다. 본 실시예에서는, 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템(110, 120)에서 측정된 속도 데이터들이 차량의 본넷 아래에 있는 ECU(100)로 제공되는 것으로 설명되었으나, 이에 한하지 않고, 별도의 ECU로 제공되어, 이러한 ECU가 제공받은 회전 데이터들을 기초로 차량의 제어에 개입될 수 있다. 예를 들어, 별도의 ECU는 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템이 부착된 바퀴 주변에 부착될 수 있다.
ECU(100)는 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템(110,112)으로부터 제1 및 제2 회전 데이터를 수신하고, 차량용 휠의 회전 속도 및 방향의 제어 등을 포함한 차량의 움직임을 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템에 의해 자율주행차량을 주차하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, ECU(100)는 전방/후방 감지 센서 및 차량의 위치를 감지할 수 있는 다른 센서들에 의해 차량의 현재 위치 정보를 수신하고, 현재 차량의 위치 및 속도 데이터들에 기초하여, 차량이 주차장 내에 비어 있는 공간에 주차될 수 있도록, 바퀴의 회전 속도 및 방향의 변경값을 결정하고, 변경값에 따라 차량을 제어할 수 있다. 이러한 일련의 동작에 의해, 자율주행차량은 주차장 내에 비어 있는 공간에 주차될 수 있다. 또한, 본 개시의 일 실시예 따른 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템(110,120)은 종래의 휠 속도 센서보다 고분해능으로 차량의 바퀴의 회전 속도 및 방향을 측정할 수 있으므로, 보다 정밀하고 안전하게 차량을 주차하는 것이 가능할 수 있다.
도 2는, 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템(200)을 도시하는 도면이다.
차량용 휠 회전 속도 측정 시스템은 베어링(210), 베어링(210)에 연결된 자성 엔코더(220) 및 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)를 포함한다. 베어링(210)은 회전하고 있는 기계의 축을 일정한 위치에 고정시키고 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시키도록 구성된 구성 요소이다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 베어링(210)에 의해 회전되는 축은 차량의 바퀴의 회전축일 수 있다.
자성 엔코더(220)는 베어링(210)에 연결되고, 베어링과 함께 회전할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 자성 엔코더(220)는 다수의 N극과 S극이 번갈아가면서 배치된 다극쌍 자기 펄스 링일 수 있으며, 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템에서 사용되는 자성 엔코더(220)는 43 내지 80 쌍의 극쌍을 가질 수 있다. 예를 들어, 자성 엔코더(220)는 Rubber Magnetic Encoder일 수 있으며, 자성 엔코더(220)의 자성 재질은 Ferrite, NdFeB, 및 Sm-Co 중 적어도 하나일 수 있다.
자성 엔코더(220)는 Single 트랙, Double 트랙, 또는 Triple 트랙일 수 있다. 일 실시예에 따르면, Single 트랙 자성 엔코더는 단일 층의 다극쌍 자기 펄스 링으로 구성되고, Double 트랙 자성 엔코더 및 Triple 트랙 자성 엔코더는 각각 2층 및 3층의 다극쌍 자기 펄스 링으로 구성된다. 예를 들어, 단일 층의 다극쌍 자기 펄스 링이 겹쳐진 형태로 구성될 수 있다. 이러한 2층(또는 3층)의 다극쌍 자기 펄스 링은 각각 상이한 다극쌍 배치 및/또는 두께를 가질 수 있다. 이렇듯, 자성 엔코더(220)는 상이한 다극쌍 배치 및/또는 두께로 구성되어 있기 때문에, 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)가 더욱 정밀하게 휠의 회전 속도를 측정하는 것이 가능하다. 또한, 자성 엔코더(220)를 2층 또는 3층의 다극쌍 자기 펄스링으로 구성함으로써, 되며, 휠이 한바퀴 회전한 것을 감지할 수 있다. 예컨대, 자성 엔코더(220)가 Double Track 또는 Triple Track 자성 엔코더이고, 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)와 가장 근접한 메인 Track이 아닌, 보조 Track에서 불규칙적인 자극 배열(예컨대, S극-N극-N극-N극-S극) 을 가지고 있는 경우, 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)가 이러한 불규칙적인 자극 배열로부터 유도되는 불규칙적인 자기장을 감지함으로써, 자성 엔코더(220)의 한 바퀴 회전 (즉, 차량용 휠의 한 바퀴 회전)을 감지할 수 있다.
차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)는 베어링(210)에 의해 회전하는 자성 엔코더(220)가 야기하는 자기장의 변화를 감지하여, 베어링(210)의 회전 속도 및 방향, 즉, 휠의 회전 속도 및 방향을 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)는 One-Chip으로 구현될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)는 복수의 Chip이 하나의 PCB 상에서 연결되어 있는 형태로 구현될 수 있다.
차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)는 너클(미도시)에 의해 자성 엔코더(220)에 고정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)는 너클(미도시)에 탈부착될 수 있다. 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)가 불량이거나 고장이 난 경우, 예를 들어, 너클(미도시), 자성 엔코더(220) 등의 교체가 없이도, 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)만을 교체함으로써 불량 또는 고장을 해소하는 것이 가능하다.
일 실시예에 따르면, 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)의 동작 가능한 공급 전압은 5V 이상 26V 이하이고, 동작 가능한 온도는 -40℃ 이상 150℃ 이하일 수 있다. 이에 따라, 차량이 처해질 수 있는 여러 주행 환경(예컨대, 저전원(배터리), 고온)에서도 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)가 동작 가능하다. 따라서, 코팅 처리 등의 별도의 공정이 없이도 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)가 차량용 시스템에 사용될 수 있다.
도 3은, 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)의 구조를 도시하는 도면이다.
차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)는 크게 신호 감지부(310) 및 신호 처리부(320)를 포함할 수 있다. 신호 감지부(310)는 제1 자성 감지기(330), 및 제2 자성 감지기(340)를 포함하고, 신호 처리부(320)는 제1 증폭기(360), 제2 증폭기(362), 제1 아날로그-디지털 변환기(370), 제2 아날로그-디지털 변환기(372), 제1 출력 신호 생성기(380) 및 제2 출력 신호 생성기(382)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)는 Function safety 기능을 포함할 수 있고, ISO26262의 안전 규격을 만족하도록 구성될 수 있다.
제1 자성 감지기(330)는 자성 엔코더(220)로부터 유도된 자기장을 감지하여 자기장의 세기 값을 제1 전기 신호들로 출력하도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 자성 감지기(340)는 자성 엔코더(220)로부터 유도된 자기장을 감지하여 자기장의 세기 값을 제2 전기 신호로 출력하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 자성 감지기(330) 및/또는 제2 자성 감지기(340)는, 기존의 휠 속도 센서와 유사한 방식으로 동작할 수 있다. 예컨대, 제1 자성 감지기(330) 및/또는 제2 자성 감지기(340)는 자성 엔코더의 N극에 가까울 경우에는 자기장의 세기 값을 (+) 전기 신호로 출력하고, 자성 엔코더의 S극에 가까울 경우 자기장의 세기 값을 (-) 전기 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라, 1쌍의 N-S극을 가진 자성 엔코더가 1바퀴 회전을 하는 경우, N-S극의 경계에서는 자기 장의 세기 값이 0으로 출력되고, N극, S극 각각의 중간에서는 자기장의 세기 값이 최대의 (+) 및 (-) 전기 신호로 각각 출력되므로, 자기장의 세기 값이 1주기의 사인파의 전기 신호로 출력되게 된다. 또 다른 예로서, 자성 엔코더(220)가 5쌍의 N극, S극을 가지는 것으로 가정하면, 제1 자성 감지기(330) 및/또는 제2 자성 감지기(340)는 자성 엔코더(220)가 한바퀴 회전 하는 동안 총 5주기의 사인파의 제1 전기 신호 및/또는 제2 전기 신호를 출력할 것이다. 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템 하에서 베어링(210)에 부착된 자성 엔코더(220)는 일반적으로 43 내지 80 쌍의 극쌍을 가지므로, 제1 자성 감지기(330) 및/또는 제2 자성 감지기(340)에 의해, 약 43 내지 80 주기의 사인파의 제1 전기 신호 및/또는 제2 전기 신호가 자성 엔코더(220)가 한바퀴 회전 하는 동안 출력될 것이다. 이러한 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호는 출력 데이터(즉, 회전 데이터)로의 변환을 위해, 신호 처리부(320)에 전달될 수 있다.도 3에서는 각각 1개의 제1 자성 감지기(330) 및 제2 자성 감지기(340)를 이용하여 차량용 휠의 회전 속도를 측정하는 구성이 도시되어 있으나, 본 개시는 그에 한정되는 것은 아니며 제1 자성 감지기(330) 및/또는 제2 자성 감지기(340)는 2개로 구성되거나, 2개 초과의 개수로 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 자성 감지기(330) 및/또는 제2 자성 감지기(340)는 Hall 효과, AMR(Anisotropic Magneto Resistance) 효과, GMR(Giant Magneto Resistance) 효과 및 TMR(Tunnel Magneto Resistance) 효과 중 적어도 하나를 이용하여 자성 엔코더(220)로부터 유도된 자기장을 감지할 수 있다. Hall 효과는 전류가 흐르는 전기 전도체에 자기장이 인가될 때, 전류와 자기장의 방향 모두 수직한 방향으로 전위 차이가 발생되는 효과이다. 예를 들어, 제1 자성 감지기(330) 및/또는 제2 자성 감지기(340)는 Hall 효과에 의해 발생되는 전위 차이를 측정 함으로써, 전기 전도체에 유도된 자기 장의 세기 값을 측정할 수 있다. MR(Magneto Resistance) 효과는 자성체에 인가되는 자기장의 세기 및/또는 방향에 기초하여, 자성체의 저항값이 변화되는 효과이다. AMR 효과는 강자성체에 인가된 자기장에 의해 형성된 자화 특성 및 강자성체에 인가되는 전류의 방향에 따라, 강자성체의 저항이 변화되는 효과이고, GMR 효과는 2개의 강자성체 및 그 사이에 배치된 전기 전도체를 포함하는 자성체에 유도된 자기장에 의해 형성된 자화 특성 및 전자의 스핀 방향에 따라 자성체의 저항이 변화되는 효과이며, TMR 효과는 2개의 강자성체 및 그 사이에 배치된 절연체를 포함하는 자성체에 유도된 자기장에 의해 형성된 자화 특성에 따라 자성체의 저항이 변화되는 효과이다. 일 실시예에 따르면, 제1 자성 감지기(330) 및/또는 제2 자성 감지기(340)는 자성체에 인가되는 전류에 따라 변하는 전압을 측정하여, AMR, GMR 또는 TMR 효과에 의해, 유도된 자기장에 따라 변화하는 자성체의 저항값을 측정 함으로써, 자성체에 유도된 자기장의 세기 값을 측정할 수 있다.
신호 처리부(320)는 제1 자성 감지기(330)및 제2 자성 감지기(340)로부터 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호를 각각 수신할 수 있도록 구성될 수 있다. 제1 출력 신호 생성기(380)는 제1 자성 감지기(330)에 의해 출력된 제1 전기 신호들에 기초하여 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제1 회전 데이터를 생성하여 출력하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 출력 신호 생성기(380)는 자성 엔코더(220)가 한바퀴 회전 하는 동안 제1 전기 신호의 사인파의 개수만큼 pulse를 생성하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 회전 데이터의 분해능은 자성 엔코더(220)의 기어 잇수 또는 자극쌍의 개수에 기초하여 결정될 수 있다. 예컨대, 자성 엔코더(220)가 5쌍의 N극, S극을 가지는 것으로 가정하면, 제1 자성 감지기(330)는 자성 엔코더(220)가 한바퀴 회전 하는 동안 총 5주기의 사인파의 제1 전기 신호를 출력할 것이고, 이에 따라 제1 출력 신호 생성기(380)는 자성 엔코더(220)가 한바퀴 회전 하는 동안 5개의 pulse를 제1 회전 데이터로서 출력할 것이다. 이 경우, 제1 회전 데이터에 의해 360도/5=72도의 분해능으로 바퀴의 회전 속도를 측정하는 것이 가능하다. 앞서 설명한 바와 같이, 자성 엔코더(220)는 일반적으로 43 내지 80 쌍의 극쌍을 가지므로, 제1 출력 신호 생성기(380)에 의해 출력된 제1 회전 데이터에 의해 약 3도 내지 8도의 분해능으로 차량용 휠의 회전 속도를 측정하는 것이 가능하다.
제2 출력 신호 생성기(382)는 제2 자성 감지기(340)에 의해 출력된 제2 전기 신호에 기초하여 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제2 회전 데이터를 생성하도록 구성될 수 있고, 제2 회전 데이터에서의 휠의 회전 속도를 나타내는 정보는 제1 회전 데이터에서의 휠의 회전 속도를 나타내는 정보보다 높은 분해능을 가질 수 있다. 즉, 제2 출력 신호 생성기(382)는 자성 엔코더(220)가 한바퀴 회전 하는 동안 자성 엔코더(220)의 기어 잇수 또는 자극쌍의 개수만큼의 사인파를 가지는 제2 전기 신호를 사용하여, 제1 회전 데이터보다 높은 분해능을 가지는 제2 회전 데이터를 생성할 수 있다. 일 실시예로서, 제2 출력 신호 생성기(382)는 제2 전기 신호를 소정의 시간(위상)만큼 지연시키고, 제2 전기 신호와 소정의 시간(위상)만큼 지연된 제2 전기 신호를 사용하여 자성 엔코더(220)가 한바퀴 회전 하는 동안, 자성 엔코더(220)의 기어 잇수 또는 자극쌍의 개수보다 많은 pulse를 제2 회전 데이터로서 생성할 수 있다. 예컨대, 제2 전기 신호와 소정의 시간(위상)만큼 지연된 제2 전기 신호를 XOR 또는 XNOR 논리 게이트에 입력함으로써, 자성 엔코더(220)가 한바퀴 회전 하는 동안, 제2 전기 신호가 출력하는 사인파의 개수의 2배만큼의 pulse를 생성할 수 있다. 또한, 각각 다른 소정의 시간(위상)만큼 지연된 복수의 지연된 제2 전기 신호들을 생성하여 사용함으로써, 자성 엔코더(220)가 한바퀴 회전 하는 동안, 더욱 많은 pulse를 생성할 수도 있다. 이처럼, 제2 출력 신호 생성기(382)는 자성 엔코더(220)의 기어 잇수 또는 자극쌍의 개수와 무관하게, 한바퀴당 약 1,024 내지 4,096의 pulse를 제2 회전 데이터로서 출력할 수 있고, 이로써 제2 출력 신호 생성기(382)에 의해 생성된 제2 회전 데이터에 의해 약 0.05도 내지 0.7도의 분해능으로 차량용 휠의 회전 속도를 측정하는 것이 가능하다. 본 실시예에서는, 제2 전기 신호를 소정의 시간(위상)만큼 지연시켜 고분해능의 제2 회전 데이터를 생성하는 것을 설명하였으나, 본 개시는 그에 한정되는 것은 아니며, 고분해능의 제2 회전 데이터를 생성하기 위한 다양한 방법 또는 알고리즘들이 사용될 수 있음이 이해될 수 있을 것이다.
이에 더하여, 제1 및 제2 회전 데이터는 휠의 회전 속도뿐만 아니라 휠의 회전 방향을 나타내는 정보를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 자성 감지기(330) 및 제2 자성 감지기(340)는 휠의 회전 방향이 변화함으로써 발생되는 불규칙적인 자기장의 변화를 감지하여 각각 제1 및 제2 전기 신호로 출력할 수 있고, 출력 신호 생성기(380)는 이러한 제1 또는 제2 전기 신호에 기초하여 휠의 회전 방향이 변화하였음을 나타내는 정보, 나아가 회전 방향을 나타내는 정보를 생성할 수 있다.
한편, 제1 회전 데이터를 생성하기 위해 제1 전기 신호가 제1 출력 신호 생성기(380)에 입력되기 이전에, 신호 감지부(310)로부터 수신된 제1 전기 신호는 제1 증폭기(360)에 의해 증폭된 후, 제1 아날로그-디지털 변환기(370)로 입력되어 디지털 신호들로 변환될 수 있고, 제1 출력 신호 생성기(380)는 변환된 디지털 신호들에 기초하여 제1 회전 데이터를 생성하여 출력할 수 있다. 또한, 제2 회전 데이터를 생성하기 위해 제2 전기 신호가 제2 출력 신호 생성기(382)에 입력되기 이전에, 신호 감지부(310)로부터 수신된 제2 전기 신호는 제2 증폭기(362)에 의해 증폭된 후, 제2 아날로그-디지털 변환기(372)로 입력되어 디지털 신호들로 변환될 수 있고, 제2 출력 신호 생성기(382)는 변환된 디지털 신호들에 기초하여 제2 회전 데이터를 생성하여 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 신호 감지부(310)는 2개의 제1 자성 감지기(330)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 출력 신호 생성기(380)는 2개의 제1 자성 감지기(330)로부터 출력된 제1 전기 신호들의 차이에 기초하여 자성 엔코더(220)의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제1 회전 데이터를 생성하여 출력할 수 있다. 이러한 과정에서, 2개의 제1 자성 감지기(330)로부터의 제1 전기 신호들은 제1 증폭기(360)에 포함된 차동 증폭기에 입력될 수 있고, 양자의 신호 차이가 증폭되어, 제2 아날로그-디지털 변환기(370)로 입력될 수 있다. 제1 전기 신호들의 차이에 기초하여 제1 회전 데이터를 생성함으로써, 단일 제1 자성 감지기만을 사용함으로써 발생할 수 있는 공통-모드 잡음이 제1 회전 데이터에 영향을 미치는 것을 감소시킬 수 있다.
제2 출력 신호 생성기(382)는 제1 회전 데이터에 기초하여 휠의 현재 회전 속도가 미리 정해진 값 이하인지 여부를 판단하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 출력 신호 생성기(382)는 제1 출력 신호 생성기(380)로부터 제1 회전 데이터를 수신하도록 구성된다. 일 실시예로서, 제1 자성 감지기(330)에 의해 출력된 제1 전기 신호는 차량의 휠의 회전 속도가 빨라질수록 작은 pulse 폭을 가지므로, 출력 신호 생성기(380)는 제1 전기 신호의 pulse 폭에 따라 휠의 현재 회전 속도가 미리 정해진 값 값 이하인지 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 제1 전기 신호의 pulse 폭이 소정의 값 이상인 경우에는 차량의 현재 속도가 미리 정해진 값 이하인 것으로 판단할 수 있다. 다른 실시예로서, 제2 출력 신호 생성기(382)는 제1 자성 감지기(330)에 의해 출력된 제1 전기 신호의 pulse가 소정의 개수만큼 카운트되는데 걸리는 시간에 따라 현재 속도가 미리 정해진 값 이하인지 여부를 판단할 수 있다.
이에 더하여, 제2 출력 신호 생성기(382)는 휠의 현재 회전 속도가 미리 정해진 값 이하라고 판단되면, 제2 회전 데이터를 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 출력 신호 생성기(382)는 차량의 현재 속도가 60km/h 이하라고 판단되면, 제1 및 제2 회전 데이터를 모두 출력하고, 차량의 현재 속도가 60km/h 이상이라고 판단되면, 제1 회전 데이터만을 출력하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 차량의 현재 속도가 미리 정해진 값 이하인지 여부를 차량용 휠 회전 속도 시스템에서 직접 판단하여, ECU가 필요한 회전 데이터만을 수신하도록 함으로써, ECU가 처리해야 할 정보량을 줄이고 부하를 감소시킬 수 있는 효과를 가질 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 제2 출력 신호 생성기(382)는 생성된 제2 회전 데이터를 항상 출력하도록 구성될 수 있다. 이 경우, ECU는 항상 제1 및 제2 회전 데이터를 모두 수신할 수 있다. 이러한 구성 하에서, ECU는 제1 회전 데이터에 기초하여 차량의 현재 속도가 미리 정해진 값 이하인지 여부를 판단한 후, 휠의 회전 속도 및 방향을 연산하기 위하여 제2 회전 데이터를 사용할 것인지 여부를 결정할 수 있다.
제2 출력 신호 생성기(382)는 ABI, UVW, SPI(Serial Peripheral Interface), PWM(Pulse Width Modulation) 및 SENT(Single Edge Nibble Transmission) 중 하나의 형태로 제2 회전 데이터를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 출력 신호 생성기(382)는 A상 및 B상의 신호를 포함하는 ABI의 형태로 제2 회전 데이터를 생성하여, ECU에 전송할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제2 출력 신호 생성기(382)는 UVW의 3상 신호로 제2 회전 데이터를 형성할 수 있다. 이 때, 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)는 UVW 형태로 3상 신호의 제2 회전 데이터를 출력하기 위해 적어도 3개의 출력 커넥터 핀을 필요로 할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 제2 출력 신호 생성기(382)는 클럭 신호를 사용하는 직렬 통신 방식인 SPI의 형태로 제2 회전 데이터를 형성할 수 있다. 이 경우, ECU는, 제2 회전 데이터를 수신하는 경우, 제2 출력 신호 생성기(382)가 사용한 것과 동일한 주기의 클럭 신호를 사용하여 제2 회전 데이터에 포함된 휠의 회전 속도 및 방향을 나타내는 정보를 해석할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 자성 엔코더(220)의 회전 속도를 나타내는 정보가 제2 회전 데이터의 pulse 폭으로 나타내어지도록 제2 회전 데이터를 생성할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 최근 차량 응용 시스템에 많이 적용되고 있는 SENT의 형태로 제2 회전 데이터를 형성할 수 있다. 이 경우, SENT는 차량 응용 시스템에서 온도, 압력에 관한 고분해능의 센서 데이터를 전송하는 역할을 하며, 센서로부터 ECU까지의 단방향 통신을 지원할 수 있다. 본 실시예에서는 ABI, UVW, SPI, PWM, 및 SENT 중 하나의 형태로 제2 회전 데이터를 생성할 수 있다고 개시하였으나, 이에 한정하지 않고, 제2 출력 신호 생성기(382)는 ABI, UVW, SPI, PWM, 및 SENT 중 2개 이상의 형태로 휠의 회전 속도 및 방향을 나타내는 정보를 포함하는 복수의 제2 회전 데이터를 생성할 수 있다.
차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)는 원하는 제2 회전 데이터의 형태에 따라, 적절한 수의 출력 커넥터 핀을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)는 전원 및 접지 커넥터 핀을 포함하여, 4 내지 10개의 커넥터 핀을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)는 전원 및 접지 커넥터 핀을 포함하여, 10개 이상의 커넥터 핀을 포함할 수 있다
도 4는, 본 개시의 다른 실시예들에 따른 차량용 휠 회전 속도 측정 센서에서 신호 감지부(410)의 구조를 도시하는 도면이다.
일 실시예에 따르면, 신호 감지부(410)는 도 4에 도시된 바와 같이, 2개의 제1 자성 감지기(430,432)를 포함할 수 있다. 또한, 신호 감지부(410)는 복수의 제2 자성 감지기(440,442,444,446,…)를 포함할 수 있다. 제2 자성 감지기(440,442,444,446,…)를 2개 이상 사용함으로써, 보다 높은 분해능에 의해 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제2 회전 데이터를 생성하는 것이 가능하다 한편, 신호 감지부(410)가 2개의 제2 자성 감지기를 포함하는 경우, 제2 출력 신호 생성기(382)는 2개의 제2 자성 감지기로부터 출력된 제2 전기 신호들의 차이에 기초하여 자성 엔코더(220)의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제2 회전 데이터를 생성하여 출력할 수 있다. 이렇듯, 제2 전기 신호들의 차이에 기초하여 제2 회전 데이터를 생성함으로써, 단일 제2 자성 감지기만을 사용함으로써 발생할 수 있는 공통-모드 잡음이 제2 회전 데이터에 영향을 미치는 것을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 제2 자성 감지기는 측정 센서에서 2개의 제1 자성 감지기(430,432) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 2개의 제1 자성 감지기(430,432)는 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)의 중심을 기준으로 상하 또는 좌우 대칭으로 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 2개의 제1 자성 감지기(430,432)는 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230) 내부에서 상하측 최외곽에 배치될 수 있고, 이에 따라 제1 회전 데이터에서 공통-모드 잡음이 효과적으로 제거될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 신호 감지부(410)는 자성 엔코더(220)로부터 유도된 자기장을 감지하여 자기장의 세기 값을 제3 전기 신호로 출력하도록 구성된 제3 자성 감지기(450)를 더 포함할 수 있다. 제2 출력 신호 생성기(382)는 제3 자성 감지기(450)로부터 출력된 제3 전기 신호에 기초하여, 휠이 한바퀴 회전한 것을 나타내는 인덱스 데이터를 생성하여 출력하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 자성 감지기(450)는 제1 자성 감지기(330) 및/또는 제2 자성 감지기(340)와 유사하게 구성될 수 있고, 자성 엔코더(220)가 한 바퀴 회전할 때마다 자성 엔코더(220)의 자극쌍의 개수만큼의 pulse를 나타내는 제3 전기 신호를 출력할 수 있다. 이러한 출력된 전기 신호는 신호 처리부(320)으로 전달될 수 있다. 신호 처리부(320)의 제2 출력 신호 생성기(382)는 제3 전기 신호의 pulse의 개수를 카운트하여, 자성 엔코더(220)의 자극쌍의 개수가 카운트된 제3 전기 신호의 pulse의 개수와 동일해지면, 자성 엔코더(220)가 한바퀴가 회전한 것으로 보아 pulse 신호를 생성하여 인덱스 데이터로서 출력할 수 있다. 이러한 과정에서, 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호와 마찬가지로, 제3 전기 신호 역시 제2 증폭기(362)에 의해 증폭된 후, 제2 아날로그-디지털 변환기(372)로 입력되어 디지털 신호들로 변환되고, 이러한 변환된 디지털 신호들이 제2 출력 신호 생성기(382)에 제공될 수 있다.
추가적으로, 휠이 한바퀴 회전한 것을 나타내는 인덱스 데이터를 생성하는데 이용되는 제3 전기 신호를 생성하는 제3 자성 감지기(450)는 보다 정확하게 인덱스 데이터가 생성될 수 있도록, 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)의 상하 또는 좌우 대칭 기준선 상에 배치될 수 있다.
도 4에서는 2개의 제1 자성 감지기(430,432)를 이용하여 차량용 휠의 회전 속도를 측정하는 구성이 도시되어 있으나, 본 개시는 그에 한정되는 것은 아니며 하나의 제1 자성 감지기로 구성되거나, 2개 초과의 제1 자성 감지기로 구성될 수 있다.
도 5는, 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 휠에서 차량용 휠 회전 속도 측정 센서(230)에 의해 자성 엔코더(220)의 회전 속도 및 방향을 측정하기 위한 방법을 나타내는 흐름도(500)이다.
단계 S501에서, 자성 엔코더(220)로부터 유도된 자기장을 감지하여 자기장의 세기 값을 제1 전기 신호로 출력한다. 일 실시예에 따르면, 단계 S501는 제1 자성 감지기(330)에 의해 수행될 수 있고, 제1 자성 감지기(330)는 Hall 효과, AMR(Anisotropic Magneto Resistance) 효과, GMR(Giant Magneto Resistance) 효과, 및 TMR(Tunnel Magneto Resistance) 효과 중 적어도 하나를 이용하여 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지할 수 있다. 다음으로, 단계 S502에서, 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 자기장의 세기 값을 제2 전기 신호로 출력한다. 일 실시예에 따르면, 단계 S502는 제2 자성 감지기(340)에 의해 수행될 수 있고, 제2 자성 감지기(340)는 Hall 효과, AMR(Anisotropic Magneto Resistance) 효과, GMR(Giant Magneto Resistance) 효과, 및 TMR(Tunnel Magneto Resistance) 효과 중 적어도 하나를 이용하여 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지할 수 있다.
다음으로, 단계 S503에서, 측정 센서(230)의 제1 출력 신호 생성기(380)는 제1 전기 신호에 기초하여 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제1 회전 데이터를 생성하여 출력한다. 마지막으로, 단계 S504에서, 측정 센서(230)의 제2 출력 신호 생성기(382)는 제2 전기 신호에 기초하여 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제2 회전 데이터를 생성한다. 이 때, 제2 회전 데이터에서의 휠의 회전 속도를 나타내는 정보는 제1 회전 데이터에서의 휠의 회전 속도를 나타내는 정보보다 높은 분해능을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 단계 S504에서 생성된 제2 회전 데이터는 항상 출력될 수 있고, 제1 및 제2 회전 데이터가 항상 ECU로 전송될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 회전 데이터는 휠의 회전 방향을 나타내는 정보를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 단계 S504에서, 측정 센서는 ABI, UVW, SPI(Serial Peripheral Interface), PWM(Pulse Width Modulation) 및 SENT(Single Edge Nibble Transmission) 중 하나의 형태로 제2 회전 데이터를 생성할 수 있다.
도 6a은, 본 개시의 다른 실시예에 따른 차량용 휠에서 측정 센서에 의해 자성 엔코더의 회전 속도 및 방향을 측정하기 위한 방법을 나타내는 흐름도(600)로서, 도 5의 단계 S504 이후에서 추가적인 단계를 포함한다.
단계 S605에서, 측정 센서(230)의 제2 출력 신호 생성기(382)는 제1 회전 데이터에 기초하여 휠의 현재 회전 속도가 소정의 값 이하인지 여부를 판단한다.
다음으로, 단계 S606에서, 측정 센서(230)의 제2 출력 신호 생성기(382)는 휠의 현재 회전 속도가 미리 정해진 값 이하라고 판단되면, 제2 회전 데이터를 출력한다. 이에 따라, 차량의 현재 속도가 미리 정해진 값 이하인지 여부를 차량용 휠 회전 속도 시스템에서 직접 판단하므로, 필요한 회전 데이터만을 ECU가 수신받도록 함으로써, ECU가 처리해야 할 정보량을 줄이고 부하를 감소시킬 수 있는 효과를 가질 수 있다.
도 6b는, 본 개시의 다른 실시예에 따른 차량용 휠에서 측정 센서에 의해 자성 엔코더의 회전 속도 및 방향을 측정하기 위한 방법을 나타내는 흐름도(610)로서, 도 5의 단계 S504 이후에서 추가적인 단계를 포함한다.
단계 S615에서, 측정 센서(230)의 제3 자성 감지기(450)는 자성 엔코더(220)로부터 유도된 자기장을 감지하여 자기장의 세기 값을 제3 전기 신호로 출력한다. 예컨대, 제3 자성 감지기(450)는 제1 자성 감지기(330) 및/또는 제2 자성 감지기(340)와 동일한 구성을 가질 수 있고, 자성 엔코더(220)가 한 바퀴 회전할 때마다 자성 엔코더(220)의 자극쌍의 개수 만큼의 pulse를 나타내는 제3 전기 신호를 출력할 수 있다.
다음으로, 단계 S616에서, 측정 센서(230)의 제2 출력 신호 생성기(382)는 제3 전기 신호에 기초하여, 휠이 한 바퀴 회전한 것으로 나타내는 인덱스 데이터를 생성하여 출력한다. 예컨대, 제2 출력 신호 생성기(382)는 제3 전기 신호의 pulse의 개수를 카운트하여, 자성 엔코더(220)의 자극쌍의 개수가 카운트된 제3 전기 신호의 pulse의 개수와 동일해지면, 자성 엔코더(220)가 한바퀴가 회전한 것으로 보아 pulse 신호를 생성하여 인덱스 데이터로서 출력할 수 있다.
도 5, 6a 및 6b 에 도시된 흐름도에서 프로세스 단계들, 방법 단계들, 알고리즘들 등이 순차적인 순서로 설명되었지만, 그러한 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들은 임의의 적합한 순서로 작동하도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 본 개시의 다양한 실시예들에서 설명되는 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들의 단계들이 본 개시에서 기술된 순서로 수행될 필요는 없다. 또한, 일부 단계들이 비동시적으로 수행되는 것으로서 설명되더라도, 다른 실시예에서는 이러한 일부 단계들이 동시에 수행될 수 있다. 또한, 도면에서의 묘사에 의한 프로세스의 예시는 예시된 프로세스가 그에 대한 다른 변화들 및 수정들을 제외하는 것을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스 또는 그의 단계들 중 임의의 것이 본 개시의 다양한 실시예들 중 하나 이상에 필수적임을 의미하지 않으며, 예시된 프로세스가 바람직하다는 것을 의미하지 않는다.
이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 개시의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 개시의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100 ECU
110, 120, 200 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템
130 차량
210 베어링
220 자성 엔코더
230, 300 차량용 휠 회전 속도 측정 센서
310, 410 신호 감지부
320 신호 처리부
330, 430, 432 제1 자성 감지기
340, 440, 442, 444, 446 제2 자성 감지기
450 제3 자성 감지기
360 제1 증폭기
362 제2 증폭기
370 제1 아날로그-디지털 변환기
372 제2 아날로그-디지털 변환기
380 제1 출력 신호 생성기
382 제2 출력 신호 생성기

Claims (17)

  1. 차량용 휠에서 자성 엔코더의 회전 속도 및 방향을 측정하기 위한 측정 센서로서,
    상기 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 상기 자기장의 세기 값을 제1 전기 신호들로 출력하도록 구성된 제1 자성 감지기;
    상기 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 상기 자기장의 세기 값을 제2 전기 신호로 출력하도록 구성된 제2 자성 감지기;
    상기 제1 전기 신호들에 기초하여 상기 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제1 회전 데이터를 생성하여 출력하는 제1 출력 신호 생성기; 및
    상기 제2 전기 신호에 기초하여 상기 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제2 회전 데이터를 생성하도록 구성된 제2 출력 신호 생성기
    를 포함하고,
    상기 제2 회전 데이터에서의 휠의 회전 속도를 나타내는 정보는 상기 제1 회전 데이터에서의 휠의 회전 속도를 나타내는 정보보다 높은 분해능을 가지고,
    상기 제2 출력 신호 생성기는,
    상기 제1 출력 신호 생성기로부터 상기 제1회전 데이터를 수신하고,
    상기 수신된 제1 회전 데이터에 기초하여 상기 휠의 현재 회전 속도가 미리 정해진 값 이하인지 여부를 판단하고,
    상기 휠의 현재 회전 속도가 미리 정해진 값 이하라고 판단되면, 상기 제2 회전 데이터를 출력하도록 더 구성되는, 측정 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 회전 데이터는 상기 휠의 회전 방향을 나타내는 정보를 더 포함하는, 측정 센서.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 출력 신호 생성기는 ABI, UVW, SPI(Serial Peripheral Interface), PWM(Pulse Width Modulation) 및 SENT(Single Edge Nibble Transmission) 중 하나의 형태로 상기 제2 회전 데이터를 생성하는, 측정 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자성 감지기 및 제2 자성 감지기는 Hall 효과, AMR(Anisotropic Magneto Resistance) 효과, GMR(Giant Magneto Resistance) 효과 및 TMR(Tunnel Magneto Resistance) 효과 중 적어도 하나를 이용하여 상기 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하는, 측정 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 자성 감지기는 복수의 자성 감지기를 포함하는, 측정 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자성 감지기는 2개의 자성 감지기를 포함하고,
    상기 제1 출력 신호 생성기는 상기 2개의 자성 감지기로부터 출력된 제1 전기 신호들의 차이에 기초하여, 상기 자성 엔코더의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제1 회전 데이터를 생성하여 출력하는, 측정 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 자성 감지기는 상기 측정 센서에서 상기 2개의 자성 감지기 사이에 배치되는, 측정 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 상기 자기장의 세기 값을 제3 전기 신호로 출력하도록 구성된 제3 자성 감지기를 더 포함하고,
    상기 제2 출력 신호 생성기는 제3 전기 신호에 기초하여, 상기 휠이 한 바퀴 회전한 것을 나타내는 인덱스 데이터를 생성하여 출력하도록 더 구성되는, 측정 센서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 측정 센서의 동작 가능한 공급 전압은 5V 이상 26V 이하이고, 상기 측정 센서의 동작 가능한 온도는 -40℃ 이상 150℃ 이하인, 측정 센서.
  11. 차량용 휠에서 측정 센서에 의해 자성 엔코더의 회전 속도 및 방향을 측정하기 위한 방법으로서,
    상기 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 상기 자기장의 세기 값을 제1 전기 신호로 출력하는 단계;
    상기 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 상기 자기장의 세기 값을 제2 전기 신호로 출력하는 단계;
    상기 제1 전기 신호에 기초하여 상기 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제1 회전 데이터를 생성하여 출력하는 단계;
    상기 제2 전기 신호에 기초하여 상기 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제2 회전 데이터를 생성하는 단계;
    상기 제1 회전 데이터에 기초하여 상기 휠의 현재 회전 속도가 미리 정해진 값 이하인지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 휠의 현재 회전 속도가 미리 정해진 값 이하라고 판단되면, 상기 제2 회전 데이터를 출력하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제2 회전 데이터에서의 휠의 회전 속도를 나타내는 정보는 상기 제1 회전 데이터에서의 휠의 회전 속도를 나타내는 정보보다 높은 분해능을 가지는, 측정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 회전 데이터는 상기 휠의 회전 방향을 나타내는 정보를 더 포함하는, 측정 방법.
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 전기 신호에 기초하여 상기 휠의 회전 속도를 나타내는 정보를 포함하는 제2 회전 데이터를 생성하는 단계는 ABI, UVW, SPI(Serial Peripheral Interface), PWM(Pulse Width Modulation) 및 SENT(Single Edge Nibble Transmission) 중 하나의 형태로 상기 제2 회전 데이터를 생성하는 단계를 포함하는, 측정 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 상기 자기장의 세기 값을 제1 전기 신호로 출력하는 단계 및 상기 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 상기 자기장의 세기 값을 제2 전기 신호로 출력하는 단계는 Hall 효과, AMR(Anisotropic Magneto Resistance) 효과, GMR(Giant Magneto Resistance) 효과 및 TMR(Tunnel Magneto Resistance) 효과 중 적어도 하나를 이용하여 상기 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하는 단계를 포함하는, 측정 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 자성 엔코더로부터 유도된 자기장을 감지하여 상기 자기장의 세기 값을 제3 전기 신호로 출력하는 단계; 및
    제3 전기 신호에 기초하여, 상기 휠이 한바퀴 회전한 것을 나타내는 인덱스 데이터를 생성하여 출력하는 단계
    를 더 포함하는, 측정 방법.
  17. 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템으로서,
    베어링;
    상기 베어링에 연결된 다수의 자극쌍을 갖는 자성 엔코더; 및
    제1항, 제2항, 및 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 측정 센서
    를 포함하는, 차량용 휠 회전 속도 측정 시스템.
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