KR102042821B1 - 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템 및 그 방법 - Google Patents

전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템 및 그 방법 Download PDF

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/02—Selector apparatus
    • F16H59/08—Range selector apparatus
    • F16H59/10—Range selector apparatus comprising levers
    • F16H59/105—Range selector apparatus comprising levers consisting of electrical switches or sensors

Abstract

본 발명은 전동식 변속레버 시스템의 위치 센서 보상 방법에 관한 발명이다.
본 발명은 일 실시예로 변속 레버에서 전달된 전기적 신호를 토대로 변속기를 제어하는 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 값을 보상하기 위한 시스템에 있어서, 전기 모터에 부착되어, 상기 전기 모터가 회전된 각도를 감지할 수 있는 위치 센서 및 사용자의 작동에 따라 변속 레버에서 발생하는 신호와 상기 위치 센서로부터 발생된 신호를 수신하며, 상기 신호를 토대로 위치 센서의 출력값을 보상하고, 전기 모터를 제어할 수 있는 제어부를 포함하는 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템을 제공한다.
이를 통해, 본 발명은 전기 모터의 현재 위치를 정밀하게 파악할 수 있고, 아울러, 전기 모터의 위치를 명확하게 파악할 수 있게 됨에 따라, 전기 모터에 전기적 신호를 인가하는 시점을 명확히 설정하여 전동기 변속 레버 시스템을 보다 정밀하고 강건하게 제어할 수 있고, 결과적으로 전동기 변속 레버 시스템의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템 및 그 방법{Compensation system and method for position sensor of Electric Shift-By-Wire system}
본 발명은 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서를 보상하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 전기 모터로 변속 레버의 포지션을 전환하는 전동식 변속 레버 시스템에서 포지션 센서의 출력 값을 홀 센서로 보상함으로써, 위치 제어의 정밀성을 높일 수 있는 위치 센서 보상 방법에 관한 것이다.
자동차 구동계에서 핵심이 되는 변속기는 엔진에서 발생된 구동력을 자동차의 속도에 따라 필요한 회전력으로 바꾸어 바퀴까지 전달하는 역할을 한다. 다시 말해, 변속기는 엔진에서 발생한 동력을 자동차의 주행상황에 맞추어 엔진의 회전력을 증대시키거나, 감소시켜 바퀴에 전달하는 구성 요소이다.
이와 같은 변속기는 클러치 페달을 밟고 차량 운전자가 기어를 직접 변속하는 수동 변속기와 변속 레버를 “Drive”에 이동시키면 자동적으로 변속되는 자동 변속기로 나뉘어 진다.
최근에는 별도의 클러치 조작이 필요 없어 편리하고, 부드러운 발진이 가능하다는 장점 때문에 대다수의 차량에 자동 변속기가 적용되고 있다.
자동 변속기의 주행 모드는 변속 레버 시스템을 통해 결정될 수 있는데, 변속 레버 시스템은 와이어를 통한 기계적인 링크 구조로 변속하는 기계식 변속 레버 시스템과 기계적인 링크구조 대신 기판을 이용한 전기적 신호를 활용하여 변속하는 전동식 변속 레버 시스템이 존재한다.
전동식 변속 레버 시스템은 기계식 변속 레버 시스템과 달리 변속기와 변속 레버의 기계적 연결이 없이 운전자가 선택한 변속단의 정보를 전기적인 신호로 전달할 수 있어, 충격과 진동이 발생하지 않는다는 장점이 있다.
또한, 기계식 변속 레버 시스템과 달리 레버 장치와 미션 사이의 연결 수단을 간소화할 수 있으며, 의도치 않은 레버의 이동에 따른 기어변속을 방지할 수 있다.
물론, 전동식 변속 레버 시스템은 가격이 비싸다는 단점이 있으나, 이를 상쇄할만한 상기와 같은 장점이 존재하기 때문에, 최근 들어 전동식 변속 레버 시스템을 채택하는 차량이 점차 증가하고 있다.
전동식 변속 레버 시스템은 전기 모터 내부에 부착된 홀 센서를 활용하여 모터의 위치를 제어하는 것이 일반적인데, 상기와 같이 홀 센서를 이용하는 방식은 센서 내부의 홀 소자를 지나는 순간을 카운팅(Counting)함으로써, 모터의 회전 각도를 측정하기 때문에 모터의 상대적인 회전량만을 측정할 수 있을 뿐, 절대적인 회전 각도를 측정할 수는 없다는 문제가 있다.
이에 따라, 수동식 변속 레버에서 사용되던 비접촉식 포지션 센서를 부착하여, 전기 모터의 절대적인 회전 각도 또는 위치를 측정해보려는 시도가 있었으나, 비접촉식 포지션 센서에서 출력되는 PWM(Phase Width Modulation) 신호는 갱신 속도가 낮아서 정밀 측정이 어렵다는 문제가 있었다.
모터의 현재 위치를 파악하는 것은 모터의 위치 제어에 있어 필수적 요소임에도 종래의 방식만으로는 모터의 위치를 정확하게 파악할 수 없는 바, 성능의 제고를 위하여 모터의 위치를 보다 정밀하게 파악할 수 있는 새로운 방법이 요구되는 실정이다.
일본등록특허공보(공개번호 : JP 2008-215436) “시프트 바이 와이어 시스템”
본 발명은 전기 모터에 포지션 센서와 홀 센서를 구비하고, 포지션 센서에서 출력된 센서 값을 홀 센서에서 측정된 값으로 보상함으로써, 포지션 센서에서 출력되는 PWM 신호의 갱신 속도가 느려 모터의 위치에 대한 정밀한 파악이 어려웠던 종래의 전동식 변속 레버 시스템의 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 변속 레버에서 전달된 전기적 신호를 토대로 변속기를 제어하는 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 출력값을 보상하기 위한 시스템에 있어서, 전기 모터에 부착되어, 상기 전기 모터가 회전된 각도를 감지할 수 있는 위치 센서 및 사용자의 작동에 따라 변속 레버에서 발생하는 신호와 상기 위치 센서로부터 발생된 신호를 수신하며, 상기 신호를 토대로 위치 센서의 출력값을 보상하고, 전기 모터를 제어할 수 있는 제어부를 포함하는 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템을 제공한다.
이 때, 상기 위치 센서는 상기 전기 모터의 상대적인 회전 각도를 감지하는 홀 센서와 상기 전기 모터의 현재 위치를 감지하는 포지션 센서로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 상기 변속 레버, 홀 센서 및 포지션 센서로부터 전달되는 신호를 수신하는 데이터 수집부, 상기 데이터 수집부로 수신된 정보를 토대로, 상기 전기 모터의 현재 위치 파악 시 상기 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 있는지 여부를 판단하는 판단부 및 상기 판단부에서 포지션 센서의 출력값이 보상할 필요성이 있는 것으로 판단되는 경우, 상기 포지션 센서의 출력값을 상기 홀 센서의 출력값으로 보상하고, 보상된 포지션 센서 출력값을 상기 전기 모터의 현재 위치로 인식하는 보상부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 판단부는 상기 포지션 센서의 현재 출력값과 상기 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이가 특정치 이상인 경우에는 상기 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 있는 것으로 판단하며, 상기 포지션 센서의 현재 출력값과 상기 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이가 특정치 미만인 경우에는 상기 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 없는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보정부는 상기 포지션 센서의 출력값에 상기 홀 센서에서 카운팅된 홀의 개수에 변환계수를 곱한 값을 더하여 보상된 포지션 센서의 출력값을 산출하고, 상기 변환계수는 상기 홀 센서의 한 카운트당 상기 포지션 센서의 회전 각도를 의미하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 보상부는 상기 판단부에서의 포지션 센서 출력값 보상 여부 판단 후, 상기 포지션 센서의 출력값이 새롭게 갱신된 경우에는 갱신된 포지션 센서 출력값을 전기 모터의 현재 위치로 인식하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또 다른 실시예로, 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템을 활용하여 위치 센서의 출력값을 보상하는 방법에 있어서, (a) 운전자의 변속 레버 조작으로 전달되는 신호에 의해 전기 모터의 제어가 이뤄지고 있는지 여부를 확인하는 모터 제어 확인 단계, (b) 상기 모터 제어 확인 단계에서 전기 모터의 제어가 이뤄지고 있는 것으로 판단되면, 포지션 센서의 현재 출력값과 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이를 절대값으로 변환하는 출력값 변화량 계산 단계, (c) 상기 출력값 변화량 계산 단계에서 계산된 절대값을 토대로, 전기 모터의 현재 위치 파악 시 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 있는지 여부를 판단하는 보상 여부 판단 단계 및 (d) 상기 보상 여부 판단 단계에서 보상할 필요성이 있는 것으로 판단되면, 홀 센서의 출력값을 토대로 포지션 센서의 출력값을 보상하는 포지션 센서값 보상 단계를 포함하는 전동기 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 방법을 제공한다.
특히, 상기 (c) 단계는 상기 (b) 단계에서 변환된 포지션 센서의 현재 출력값과 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이의 절대값이 특정치 이상인 경우, 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 있는 것으로 판단하며, 상기 (b) 단계에서 변환된 포지션 센서의 현재 출력값과 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이의 절대값이 특정치 미만인 경우, 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 없는 것으로 판단 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (d) 단계는 포지션 센서의 출력값에 홀 센서에서 카운팅된 홀의 개수에 변환계수를 곱한 값을 더하여 보상된 포지션 센서의 출력값을 산출하며, 상기 변환계수는 상기 홀 센서의 한 카운트당 상기 포지션 센서의 회전 각도를 의미하는 것을 특징으로 한다.
아울러, (e) 상기 (c) 단계에서 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 없는 것으로 판단되면 현재 포지션 센서의 출력값을 전기 모터의 현재 위치로 인식하고, 상기 (c) 단계에서 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 있는 것으로 판단되면 상기 (d) 단계에서 보상된 포지션 센서의 출력값을 전기 모터의 현재 위치로 인식하는 전기 모터 위치 인식 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 (e) 단계는 상기 (c) 단계 이 후, 포지션 센서 출력값이 갱신된 경우에는 갱신된 포지션 센서 출력값을 전기 모터의 현재 위치로 인식하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전동식 변속 레버 시스템 위치 센서 보상 방법은 포지션 센서의 출력 값을 홀 센서에서 카운트된 홀의 수 및 변환 계수를 활용하여 보상함으로써, 전기 모터의 현재 위치를 정밀하게 파악할 수 있다.
아울러, 전기 모터의 위치를 명확하게 파악할 수 있게 됨에 따라, 전기 모터에 전기적 신호를 인가하는 시점을 명확히 설정하여 전동기 변속 레버 시스템을 보다 정밀하고 강건하게 제어할 수 있고, 결과적으로 전동기 변속 레버 시스템의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 변속 레버 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 구성 요소에 대하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 방법에 관한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 방법에 관한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 보상 단계에 관한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 방법에 따른 보상 결과를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치한다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 출원에서, “포함하다.” 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.
한편, 본 발명에서 사용하는 '시스템'이라는 용어는 복수의 구성이 포함된 하나의 계를 의미하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
자동차의 운전자가 차량의 주행 상태의 변경이 필요한 경우에는 도 1과 같은 변속 레버를 조작하면 변속단이 변화하여 차량 주행 상태가 변화하게 된다.
최근 들어 전동식 변속 레버 시스템을 적용하는 차량이 점차 증가하고 있는데, 종래의 전동식 변속 레버 시스템의 경우 홀 센서를 활용하여 전기 모터의 위치 또는 회전 각도를 파악하기 때문에, 전기 모터의 위치를 명확하게 파악하기는 어려워, 정밀 제어의 어려움이 있었다.
본 발명은 도 2와 같은 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템을 제공하여, 종래의 전기 모터의 정확한 위치 파악이 어렵던 문제점을 극복하고자 한다. 도 2는 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 구성 요소에 대하여 도시한 도면이다.
구체적으로, 본 발명은 변속 레버(100)에서 전달된 전기적 신호를 토대로 변속기(400)를 제어하는 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 출력값을 보상하기 위한 시스템(10)에 있어서, 전기 모터(200)에 부착되어, 상기 전기 모터(200)가 회전된 각도를 감지할 수 있는 위치 센서 및 사용자의 작동에 따라 변속 레버(100)에서 발생하는 신호와 상기 위치 센서로부터 발생된 신호를 수신하고, 상기 신호를 토대로 위치 센서의 출력값을 보상하고, 전기 모터(200)로 신호(300a)를 보내 상기 전기 모터(200)의 회전을 제어할 수 있는 수 있는 제어부(ECU, 300)를 포함하는 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템(10)을 제공한다.
먼저, 위치 센서에 대하여 자세하게 살펴보면, 본 발명의 위치 센서는 상기 전기 모터(200)의 상대적인 회전 각도를 감지하는 홀 센서(210)와 상기 전기 모터(200)의 현재 위치 즉, 절대적인 회전 각도를 측정하는 비접촉식 포지션 센서(220)로 구성된다.
홀 센서(210)는 전류의 방향에 수직으로 자장이 인가되면 출력이 변화되는 전류자기효과를 가지는 홀 소자를 이용한 센서로, 축의 회전방향이나 회전각도, 회전수를 확인하는데 주로 사용되는 반도체형 센서이다.
구체적으로, 홀 센서는 도체가 멀리 있으면 반응이 없어 전압이 발생하지 않지만 도체를 가까이 접근시키면 전압이 발생되는 홀 소자를 이용하여 축의 회전각도를 측정할 수 있는데, 전기 모터(200)의 회전축이 홀 소자를 지나는 순간을 카운팅(Counting)하여 회전된 각도를 측정하기 때문에 상대적인 회전 각도만을 측정할 수 있을 뿐, 특정 고정 위치(예를 들면, 변속기)에 대한 전기 모터(200)의 절대적인 회전 각도 또는 위치를 파악할 수는 없다는 한계가 있다.
또한, 홀 소자의 시그널 출력은 지연되어 나타나는 특성이 있어 약간의 위상차(약 1 내지 2°)가 발생하게 되며, 이와 같은 위상차는 회전이 반복될수록 누적되어 전기 모터(200)의 위치 파악을 어렵게 한다.
이에 따라, 전기 모터(200)의 절대적인 회전 각도 또는 위치를 파악하기 위하여 종래의 TGS(Transmission Gear Shift) 레버 시스템에서 활용하던 비접촉식 포지션 센서(220)를 활용하는 방안이 제안된 바 있었다.
상기와 같은 포지션 센서(220)는 전기 모터(200)의 회전 각도 또는 위치를 후술할 도 6 (a)와 같이 PWM(Pulse Width Modulation) 신호로 출력하는데, 상기와 같은 PWM 신호는 주기(Period)가 있어 출력값이 갱신되는 속도가 느려 실시간으로 전기 모터(200)의 현재 위치(회전 각도)를 파악하기 어렵고, 아울러 차량 주행시 발생하는 충격으로 포지션 센서(220)와 전기 모터(200) 사이에 Torsion이 발생하면 포지션 센서(220)의 출력값과 전기 모터(200)의 실제 위치가 크게 벗어나게 되어, 포지션 센서(220)의 출력값을 신뢰하기 어렵다는 문제가 있었다.
이에 따라, 본 발명은 상기와 같이 홀 센서(210)와 포지션 센서(220) 두 가지 센서를 사용하여 전기 모터(200)의 현재 위치를 실시간으로 파악하고자 한다. 전기 모터(200) 위치의 파악 과정에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
여기서 상기 포지션 센서(220)는 인히비터 스위치(Inhibitor switch)인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 로터리 인코더 등 전기 모터(200)의 절대적인 회전 각도만을 측정할 수 있으면 무관하다.
다음으로, 본 발명의 제어부(ECU, 300)는 데이터 수집부(310), 판단부(320) 및 보상부(330)로 구성되는데, 이하에서는 제어부(300)의 구성요소 각각에 대하여 구체적으로 살펴보겠다.
먼저, 데이터 수집부(310)는 상기 변속 레버(100), 홀 센서(210) 및 포지션 센서(220)로부터 전달되는 신호(100a, 210a, 220a, 220b)를 수신하고 데이터화하는 역할을 한다.
다음으로, 판단부(320)는 상기 데이터 수집부(310)로 수신된 정보를 토대로, 상기 전기 모터(200)의 현재 위치 파악 시 상기 포지션 센서(220)의 출력값을 보상할 필요성이 있는지 여부를 판단하는데, 구체적으로 상기 포지션 센서의 현재 출력값(220a)과 상기 포지션 센서의 갱신 전 출력값(220b)의 차이가 특정치 이상인 경우에는 상기 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 있는 것으로 판단하며,
상기 포지션 센서의 현재 출력값(220a)과 상기 포지션 센서의 갱신 전 출력값(220b)의 차이가 특정치 미만인 경우에는 상기 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 없는 것으로 판단한다.
예를 들어,
Figure 112017101127464-pat00001
이면 포지션 센서(220)의 출력값을 보상할 필요가 있는 것으로 판단하고,
Figure 112017101127464-pat00002
이면 포지션 센서(220)의 출력값을 보상할 필요가 없는 것으로 판단할 수 있다. 이 때, 특정치를 0.5로 설정한 것은 일 예시에 불과한 것으로, 특정치의 값이 0.5에 한정되는 것은 아니며 특정치의 값은 변경할 수 있다.
상기 특정치는 모터 작동 중이라도 기계적 마찰 등에 의해 포지션 센서가 순간적으로 움직이지 못하게 되는 상황이라고 판단할 수 있는 기준값이므로, 상기 포지션 센서의 현재 출력값(220a)과 상기 포지션 센서의 갱신 전 출력값(220b)의 차이가 특정치 이상인 경우에 후술할 바와 같이 상기 포지션 센서의 출력값을 상기 홀 센서의 출력값으로 보상함으로써, 전기 모터의 현재 위치를 보다 정확하게 파악하면 되는 것이고,
반대로 포지션 센서의 현재 출력값(220a)과 상기 포지션 센서의 갱신 전 출력값(220b)의 차이가 특정치 미만인 경우에는 전기 모터(200)가 작동 중이라도 기계적 마찰 등에 의해 포지션 센서가 순간적으로 움직이지 못하게 된 경우로 보아 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요가 없는 것으로 판단하는 것이다.
구체적으로, 상기와 같은 상황(포지션 센서의 현재 출력값과 상기 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이가 특정치 미만)에서는 전기 모터(200)와 구동축 간에 토션(Torsion)이 발생하여, 포지션 센서의 측정값과 모터의 홀 소자 카운팅 값 간의 이격으로 인해 포지션 센서의 출력값을 홀 센서의 출력값으로 보상하더라도 부정확한 보상 산출 값이 나올 수 있기 때문에 보상할 필요가 없는 것으로 판단하는 것이다.
마지막으로, 보상부(330)에 대하여 살펴보겠다. 본 발명의 보상부(330)는 상기 판단부(320)에서 포지션 센서(220)의 출력값이 보상할 필요성이 있는 것으로 판단되는 경우, 상기 포지션 센서의 출력값을 상기 홀 센서의 출력값으로 보상하고, 보상된 포지션 센서 출력값을 상기 전기 모터의 현재 위치로 인식한다.
특히, 보상부(330)는 상기 포지션 센서(220)의 출력값에 상기 홀 센서(210)에서 카운팅된 홀의 개수에 변환계수를 곱한 값을 더함으로써, 보상된 포지션 센서(220)의 출력값을 산출할 수 있다. 이 때, 상기 변환계수는 상기 홀 센서(220)의 한 카운트당 상기 포지션 센서(210)의 회전 각도를 의미한다.
정리하면, 상기 보상부(330)는 상기 판단부(320)에서 포지션 센서(220)의 출력값이 보상할 필요가 없는 것으로 판단되면 현재 포지션 센서의 출력값(220a)을 전기 모터(200)의 현재 위치로 파악하고, 상기 판단부(320)에서 포지션 센서(220)의 출력값이 보상할 필요가 있는 것으로 판단되면 보상된 포지션 센서 출력값을 전기 모터(200)의 현재 위치로 파악한다.
다만, 상기 보상부(330)는 상기 판단부(320)에서의 포지션 센서(220) 출력값 보상 여부 판단 후, PWM 신호의 주기가 지나 상기 포지션 센서(220)의 출력값이 새롭게 갱신된 경우에는 갱신된 포지션 센서 출력값을 전기 모터의 현재 위치로 인식한다.
다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예인 위치 센서 보상 방법에 대하여 살펴보겠다. 도 3은 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 방법에 관한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 방법에 관한 흐름도이다.
본 발명은 또 다른 실시예로 상기의 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템을 활용하여 위치 센서의 출력값을 보상하는 방법에 있어서, (a) 운전자의 변속 레버 조작으로 전달되는 신호에 의해 전기 모터의 제어가 이뤄지고 있는지 여부를 확인하는 모터 제어 확인 단계(S210), (b) 상기 모터 제어 확인 단계에서 전기 모터의 제어가 이뤄지고 있는 것으로 판단되면, 포지션 센서의 현재 출력값과 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이를 절대값으로 변환하는 출력값 변화량 계산 단계(S220), (c) 상기 출력값 변화량 계산 단계에서 계산된 절대값을 토대로, 전기 모터의 현재 위치 파악 시 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 있는지 여부를 판단하는 보상 여부 판단 단계(S230) 및 (d) 상기 보상 여부 판단 단계에서 보상할 필요성이 있는 것으로 판단되면, 홀 센서의 출력값을 토대로 포지션 센서의 출력값을 보상하는 포지션 센서값 보상 단계(S240)를 포함하는 전동기 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 방법을 제공한다.
이하에서는 전동기 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 방법의 각 단계에 대하여 살펴보겠다.
먼저 상기 모터 제어 확인 단계(S210)는 전기 모터가 작동된 이후에야 비로소 포지션 센서가 작동하기 시작했다고 판단할 수 있으므로, 전기 모터가 작동하지 않는 경우에는 위치 센서의 출력값을 보정할 필요가 없기 때문에 전기 모터가 제어되는지 여부를 우선적으로 판단하는 단계로, 운전자가 변속 레버를 조작하지 않아 전기 모터의 제어가 필요 없는 경우에는 상기 모터 제어 확인 단계(S210)의 다음 단계인 출력값 변화량 계산 단계(S220) 등으로 진행하지 않고 위치 센서 보상 과정을 종료한다.
다음으로, 상기 출력값 변화량 계산 단계(S220)는 도 2와 같이 전기 모터에 부착되어 전기 모터의 회전 위치를 감지하는 포지션 센서로부터 포지션 센서의 현재 출력값(220a)과 포지션 센서의 출력값이 갱신되기 전 출력값을 수신하고,
Figure 112017101127464-pat00003
수치를 데이터화하여 제어부에 저장하는 단계이다.
다음으로, 상기 보상 여부 판단 단계(S230)는 상기 출력값 변화량 계산 단계(S220)에서 데이터화한 포지션 센서의 현재 출력값과 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이의 절대값을 기 설정해둔 특정치와 비교하여, 포지션 센서의 현재 출력값과 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이의 절대값이 특정치 이상인 경우, 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 있는 것으로 판단하고, 포지션 센서의 현재 출력값과 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이의 절대값이 특정치 미만인 경우, 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 없는 것으로 판단하는 단계이다.
특정치를 기준으로 포지션 센서의 출력값을 보상할지 여부를 판단하는 이유는 앞서 언급한 바와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.
다음으로 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 위치 센서 보상 방법 중에서 가장 핵심적인 포지션 센서값 보상 단계(S240)에 대하여 살펴본다. 도 5는 본 발명의 보상 단계에 관한 순서도이고, 도 6은 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 방법에 따른 보상 결과를 도시한 도면이다.
상기 보상 여부 판단 단계(S230)는 먼저 포지션 센서 및 홀 센서로부터 현재 포지션 센서 출력값 데이터, 카운트된 홀의 개수에 대한 데이터 및 변환 계수에 대한 데이터를 수신한다. 이 때, 변환계수는 앞서 언급한 바와 마찬가지로 홀 센서의 한 카운트당 상기 포지션 센서의 회전 각도를 의미한다.
다음으로, 상기 보상 여부 판단 단계(S230)에서 포지션 센서의 현재 출력값과 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이의 절대값이 특정치 이상이어서 포지션 센서 출력값을 보상할 필요가 있으면, 보상부를 통해 포지션 센서의 출력값에 홀 센서에서 카운팅된 홀의 개수에 변환계수를 곱한 값을 더하여 도 6과 같이 보상된 포지션 센서의 출력값을 산출한다.
도 6 (c)와 같은 보상 단계를 거침으로써, 본 발명은 포지션 센서만을 사용하였을 때보다 실시간으로 전기 모터의 현재 위치를 파악할 수 있고, 또한 Torsion 등의 외란(Disturbance)이 발생하더라도 전기 모터의 위치를 보다 정밀하게 파악할 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 전기 모터 위치 인식 단계(S250)를 더 포함할 수 있다. 전기 모터 위치 인식 단계(S250)는 상기 보상 여부 판단 단계(S230)에서 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 없는 것으로 판단되면 현재 포지션 센서의 출력값을 토대로 전기 모터의 현재 위치로 인식하며,
반대로 상기 보상 여부 판단 단계(S230)에서 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 있는 것으로 판단되면 상기 보상 단계(S240)에서 보상된 포지션 센서의 출력값을 토대로 전기 모터의 현재 위치로 인식한다.
다만, 상기 전기 모터 위치 인식 단계(S250)는 상기 보상 여부 판단 단계(S230) 이후에 PWM 신호의 주기가 지나 포지션 센서 출력값이 새롭게 갱신된 경우에는 포지션 센서 출력값을 보상하지 않더라도, 갱신된 포지션 센서 출력값이 전기 모터의 현재 위치에 대한 실시간 정보를 반영하고 있으므로, 갱신된 포지션 센서 출력값을 토대로 전기 모터의 현재 위치로 인식한다.
정리하면, 본 발명은 상기 내용의 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템 및 그 방법을 제공함으로써, 전기 모터의 현재 회전 각도 또는 위치를 실시간으로 인식할 수 있다. 결과적으로, 전기 모터에 전류를 인가해야 할 시점을 명확히 설정할 수 있게 되어, 제어 성능을 제고할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
또한, 본 발명에서 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 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 위치 센서 보상 시스템
100 : 변속 레버
200 : 전기 모터
210 : 홀 센서
220 : 포지션 센서
300 : 제어부
310 : 데이터 수집부
320 : 판단부
330 : 보상부
400 : 변속기

Claims (11)

  1. 변속 레버에서 전달된 전기적 신호를 토대로 변속기를 제어하는 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 출력값을 보상하기 위한 시스템에 있어서,
    전기 모터에 부착되어, 상기 전기 모터의 상대적인 회전 각도를 감지하는 홀 센서와 상기 전기 모터의 현재 위치를 감지하는 포지션 센서로 구성된 위치 센서; 및
    사용자의 작동에 따라 변속 레버에서 발생하는 신호와 상기 위치 센서로부터 발생된 신호를 수신하며, 상기 신호를 토대로 위치 센서의 출력값을 보상하고, 전기 모터를 제어할 수 있는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 변속 레버, 홀 센서 및 포지션 센서로부터 전달되는 신호를 수신하는 데이터 수집부;
    상기 데이터 수집부로 수신된 정보를 토대로, 상기 전기 모터의 현재 위치 파악 시 상기 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 있는지 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단부에서 포지션 센서의 출력값이 보상할 필요성이 있는 것으로 판단되는 경우, 상기 포지션 센서의 출력값을 상기 홀 센서의 출력값으로 보상하고, 보상된 포지션 센서 출력값을 상기 전기 모터의 현재 위치로 인식하는 보상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 판단부는 상기 포지션 센서의 현재 출력값과 상기 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이가 특정치 이상인 경우에는 상기 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 있는 것으로 판단하며,
    상기 포지션 센서의 현재 출력값과 상기 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이가 특정치 미만인 경우에는 상기 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 없는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 보상부는 상기 포지션 센서의 출력값에 상기 홀 센서에서 카운팅된 홀의 개수에 변환계수를 곱한 값을 더하여 보상된 포지션 센서의 출력값을 산출하고,
    상기 변환계수는 상기 홀 센서의 한 카운트당 상기 포지션 센서의 회전 각도를 의미하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 보상부는 상기 판단부에서의 포지션 센서 출력값 보상 여부 판단 후, 상기 포지션 센서의 출력값이 새롭게 갱신된 경우에는 갱신된 포지션 센서 출력값을 전기 모터의 현재 위치로 인식하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템.
  7. 제1항, 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항의 전동식 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 시스템을 활용하여 위치 센서의 출력값을 보상하는 방법에 있어서,
    (a) 운전자의 변속 레버 조작으로 전달되는 신호에 의해 전기 모터의 제어가 이뤄지고 있는지 여부를 확인하는 모터 제어 확인 단계;
    (b) 상기 모터 제어 확인 단계에서 전기 모터의 제어가 이뤄지고 있는 것으로 판단되면, 포지션 센서의 현재 출력값과 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이를 절대값으로 변환하는 출력값 변화량 계산 단계;
    (c) 상기 출력값 변화량 계산 단계에서 계산된 절대값을 토대로, 전기 모터의 현재 위치 파악 시 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 있는지 여부를 판단하는 보상 여부 판단 단계; 및
    (d) 상기 보상 여부 판단 단계에서 보상할 필요성이 있는 것으로 판단되면, 홀 센서의 출력값을 토대로 포지션 센서의 출력값을 보상하는 포지션 센서값 보상 단계를 포함하는 전동기 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 (b) 단계에서 변환된 포지션 센서의 현재 출력값과 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이의 절대값이 특정치 이상인 경우, 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 있는 것으로 판단하며,
    상기 (b) 단계에서 변환된 포지션 센서의 현재 출력값과 포지션 센서의 갱신 전 출력값의 차이의 절대값이 특정치 미만인 경우, 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 없는 것으로 판단 것을 특징으로 하는 전동기 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 (d) 단계는 포지션 센서의 출력값에 홀 센서에서 카운팅된 홀의 개수에 변환계수를 곱한 값을 더하여 보상된 포지션 센서의 출력값을 산출하며,
    상기 변환계수는 상기 홀 센서의 한 카운트당 상기 포지션 센서의 회전 각도를 의미하는 것을 특징으로 하는 전동기 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    (e) 상기 (c) 단계에서 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 없는 것으로 판단되면 현재 포지션 센서의 출력값을 전기 모터의 현재 위치로 인식하고,
    상기 (c) 단계에서 포지션 센서의 출력값을 보상할 필요성이 있는 것으로 판단되면 상기 (d) 단계에서 보상된 포지션 센서의 출력값을 전기 모터의 현재 위치로 인식하는 전기 모터 위치 인식 단계를 더 포함하는 전동기 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 (e) 단계는 상기 (c) 단계 이 후, 포지션 센서 출력값이 새롭게 갱신된 경우에는 갱신된 포지션 센서 출력값을 전기 모터의 현재 위치로 인식하는 것을 특징으로 하는 전동기 변속 레버 시스템의 위치 센서 보상 방법.
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