KR102311493B1 - Torque Sensor And Method for Processing Torque Signal - Google Patents

Torque Sensor And Method for Processing Torque Signal Download PDF

Info

Publication number
KR102311493B1
KR102311493B1 KR1020150067489A KR20150067489A KR102311493B1 KR 102311493 B1 KR102311493 B1 KR 102311493B1 KR 1020150067489 A KR1020150067489 A KR 1020150067489A KR 20150067489 A KR20150067489 A KR 20150067489A KR 102311493 B1 KR102311493 B1 KR 102311493B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
torque
digital signal
output
sub
signal
Prior art date
Application number
KR1020150067489A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160134070A (en
Inventor
김성민
Original Assignee
엘지이노텍 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 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020150067489A priority Critical patent/KR102311493B1/en
Publication of KR20160134070A publication Critical patent/KR20160134070A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102311493B1 publication Critical patent/KR102311493B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/104Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving permanent magnets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/08Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
    • B62D6/10Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/221Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering

Abstract

본 발명은 높은 신뢰성을 갖는 토크 센서 및 토크 신호 처리 방법에 관한 것으로, 본 발명의 토크 센서는 메인 디지털 신호(T1), 제 1 서브 디지털 신호(T2) 및 제 2 서브 디지털 신호(T3)를 출력하며, 상기 제 2 서브 디지털 신호(T3)의 기울기는 상기 메인 디지털 신호(T1)의 기울기의 1/2이다.The present invention relates to a torque sensor having high reliability and a torque signal processing method, wherein the torque sensor of the present invention outputs a main digital signal (T1), a first sub digital signal (T2), and a second sub digital signal (T3). and the slope of the second sub digital signal T3 is 1/2 of the slope of the main digital signal T1.

Description

토크 센서 및 토크 신호 처리 방법{Torque Sensor And Method for Processing Torque Signal} Torque Sensor And Method for Processing Torque Signal

본 발명은 토크 센서 및 토크 신호 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a torque sensor and a torque signal processing method.

운전자는 바퀴와 연결된 스티어링 휠을 조작하여 차량의 주행 방향을 조작한다. 그리고, 스티어링 휠의 조향 정도를 정확하게 측정하기 위해, 스티어링 휠과 바퀴 사이에 파워 스티어링 장치를 더 구비하여 조향축에 걸리는 토크를 측정한다.The driver manipulates the steering wheel connected to the wheel to control the driving direction of the vehicle. And, in order to accurately measure the degree of steering of the steering wheel, a power steering device is further provided between the steering wheel and the wheel to measure the torque applied to the steering shaft.

전동식 파워 스티어링(Motor Driven Power Steering; MDPS) 시스템은 토크 센서를 포함하여 이루어져, 조향축에 결합된 로터의 상호 자기장을 측정하여 조향축에 걸리는 토크를 측정한다. 그리고, 토크에 따라 차량의 조향이 필요한 조작력을 결정하여 모터 등을 구동시킨다. An electric power steering (Motor Driven Power Steering; MDPS) system includes a torque sensor, and measures the torque applied to the steering shaft by measuring the mutual magnetic field of the rotor coupled to the steering shaft. Then, the motor is driven by determining the operating force required to steer the vehicle according to the torque.

구체적으로, 전동식 파워 스티어링 시스템은 토크 센서로부터 출력되는 아날로그 전압을 인가받아 메인 신호(T1)와 서브 신호(T2)를 비교, 연산 처리하여 토크 센서의 출력 에러를 검출할 수 있다. 즉, T1 또는 T2가 정확하지 않을 때, 나머지 신호를 이용하여 전동식 파워 스티어링 시스템이 동작한다.Specifically, the electric power steering system receives an analog voltage output from the torque sensor, compares the main signal T1 and the sub-signal T2 , and performs arithmetic processing to detect an output error of the torque sensor. That is, when T1 or T2 is not correct, the electric power steering system operates using the remaining signals.

도 1은 일반적인 토크 출력 그래프이며, 도 2는 일반적인 토크 신호 처리 순서도이다.1 is a general torque output graph, and FIG. 2 is a general torque signal processing flowchart.

도 1과 같이, 전동식 파워 스티어링 시스템은 일정 범위 이내의 T1, T2를 합산하여, 합산 결과가 일정 값일 때, T1, T2를 이용하여 출력된 토크를 이용하여 동작한다.As shown in FIG. 1 , the electric power steering system adds up T1 and T2 within a predetermined range, and when the summation result is a predetermined value, it operates using the torque output using T1 and T2.

도 2와 같이 일반적인 전동식 파워 스티어링 시스템은 토크 센서로부터 T1, T2가 입력되면(S10), T1, T2를 합산하여 합산 결과를 확인한다(S15). 합산 결과가 미리 설정된 값과 일치하면 T1, T2를 이용하여 토크를 출력한다(S20). 반대로, T1 및 T2의 합산 결과가 설정된 값과 일치하지 않는 경우, T1, T2가 일정 범위 이내인지 차례로 확인하여(S25, S30, S35, S40, S45, S50) 경고등을 점등한다(S55, S60, S65, S70).As shown in FIG. 2 , in the general electric power steering system, when T1 and T2 are input from the torque sensor (S10), T1 and T2 are summed to confirm the summing result (S15). When the summation result matches the preset value, torque is output using T1 and T2 (S20). Conversely, if the result of the sum of T1 and T2 does not match the set value, it is sequentially checked whether T1 and T2 are within a certain range (S25, S30, S35, S40, S45, S50) and a warning lamp is turned on (S55, S60, S55, S60, S65, S70).

그런데 이 경우, T1, T2 중 어느 신호가 불량인지 혹은 정상인지 정확하게 확인할 수 없는 문제가 있다. 현재, 차량 기능 안전 관련 규격이 강화되고 있으므로, 높은 신뢰성을 갖는 토크 센서가 요구된다.However, in this case, there is a problem in that it is not possible to accurately determine which signal among T1 and T2 is defective or normal. Currently, as the vehicle functional safety-related standards are being strengthened, a torque sensor having high reliability is required.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0109100호 (2011.10.6 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0109100 (published on Oct. 6, 2011)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 높은 신뢰성을 갖는 토크 센서 및 토크 신호 처리 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a torque sensor and a torque signal processing method having high reliability.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 토크 센서는 메인 디지털 신호(T1), 제 1 서브 디지털 신호(T2) 및 제 2 서브 디지털 신호(T3)를 출력하며, 상기 제 2 서브 디지털 신호(T3)의 기울기는 상기 메인 디지털 신호(T1)의 기울기의 1/2이다.To achieve the above object, the torque sensor of the present invention outputs a main digital signal T1, a first sub digital signal T2, and a second sub digital signal T3, and The slope is 1/2 of the slope of the main digital signal T1.

또한, 동일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 토크 신호 처리 방법은 토크 센서로부터 출력된 상기 메인 디지털 신호(T1)와 상기 제 1 서브 디지털 신호(T2)의 합산 결과와 기 설정된 값을 비교하는 단계; 및 상기 합산 결과와 상기 기 설정된 값이 일치하지 않는 경우, 상기 제 2 서브 디지털 신호(T3)를 이용하여 상기 메인 디지털 신호(T1)와 상기 제 1 서브 디지털 신호(T2)의 비 정상 출력을 검출하는 단계를 포함한다.In addition, the torque signal processing method of the present invention for achieving the same object comprises the steps of comparing the summation result of the main digital signal (T1) and the first sub digital signal (T2) output from a torque sensor with a preset value; and when the summing result and the preset value do not match, an abnormal output of the main digital signal T1 and the first sub digital signal T2 is detected using the second sub digital signal T3. including the steps of

본 발명의 토크 센서는 메인 디지털 신호(Torque Sensor Master; TSM)인 T1, 제 1 서브 디지털 신호(Torque Sensor Slave; TSS1)인 T2 및 제 2 서브 디지털 신호(Torque Sensor Slave; TSS2)인 T3의 3개의 신호를 출력한다. 그리고 출력된 T1, T2 및 T3를 이용하여 토크 신호를 처리하여, 전동식 파워 스티어링 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The torque sensor of the present invention includes three of T1 which is a main digital signal (Torque Sensor Master; TSM), T2 which is a first sub digital signal (Torque Sensor Slave; TSS1), and T3 which is a second sub digital signal (Torque Sensor Slave; TSS2). outputs a signal. And by processing the torque signal using the output T1, T2, and T3, it is possible to improve the reliability of the electric power steering system.

도 1은 일반적인 토크 출력 그래프이다.
도 2는 일반적인 토크 신호 처리 순서도이다.
도 3은 본 발명의 토크 센서의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 토크 출력 그래프이다.
도 5는 본 발명의 토크 신호 처리 순서도이다.
1 is a general torque output graph.
2 is a flowchart of a typical talk signal processing.
3 is a perspective view of a torque sensor of the present invention.
4 is a torque output graph of the present invention.
5 is a flowchart of a talk signal processing according to the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예를 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention may have various changes and may have various embodiments, specific embodiments will be illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the embodiment of the present invention to a specific embodiment, and it should be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the embodiment.

제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 1 구성 요소도 제 2 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms including an ordinal number, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the embodiments of the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the possibility of addition or existence of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 구성 요소가 다른 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성 요소가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성 요소가 상기 두 구성 요소 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, in the case where one component is described as being formed "on or under" of another component, above (above) or below (below) (on or under) includes both components in which two components are in direct contact with each other or in which one or more other components are disposed between the two components indirectly. In addition, when expressed as "on or under", the meaning of not only an upward direction but also a downward direction based on one component may be included.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or corresponding components are assigned the same reference numerals regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 토크 센서를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the torque sensor of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 토크 센서의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 토크 출력 그래프이다.Figure 3 is a perspective view of the torque sensor of the present invention, Figure 4 is a torque output graph of the present invention.

도 3과 같이, 본 발명의 토크 센서는 입력축(10a) 및 출력축(10b)을 포함하는 조향축(10), 토크 로터(20), 포지션 로터(30), 자기장 검출부(40), 제어부(미도시) 및 상, 하부 하우징(50a, 50b)을 포함한다. 상기와 같은 토크 센서는 스티어링 휠과 바퀴의 회전 각도 편차를 측정하여 토크를 출력할 수 있다.3, the torque sensor of the present invention includes a steering shaft 10 including an input shaft 10a and an output shaft 10b, a torque rotor 20, a position rotor 30, a magnetic field detection unit 40, and a control unit (not shown). city) and upper and lower housings 50a and 50b. The torque sensor as described above may output a torque by measuring a rotation angle deviation between the steering wheel and the wheel.

운전자가 스티어링 휠을 조작하면 스티어링 휠과 연결된 입력부(10a)가 회전하고, 입력부(10a)와 연결된 출력부(10b) 역시 회전하여 바퀴에 회전력이 전달된다. 그런데, 바퀴의 노면마찰력 등에 의해 일반적으로 입력부(10a)가 출력부(10b)보다 많이 회전하게 된다. 따라서, 토크 센서가 출력하는 토크를 이용하여 모터와 같은 동력 수단을 이용하여 바퀴를 회전시킬 수 있다.When the driver manipulates the steering wheel, the input unit 10a connected to the steering wheel rotates, and the output unit 10b connected to the input unit 10a also rotates to transmit rotational force to the wheel. However, in general, the input unit 10a rotates more than the output unit 10b due to the road friction force of the wheels. Accordingly, the wheel can be rotated using a power means such as a motor using the torque output by the torque sensor.

구체적으로, 입력축(10a)은 상부 하우징(50a)을 관통하여 토크 로터(20)의 중앙부에 위치한다. 그리고, 하부 하우징(50b)을 관통하는 출력축(10b)은 토크 로터(20)의 중앙에서 토션바(미도시)를 통해 입력축(10a)과 결합된다. 토크 로터(20)는 포지션 로터(30)에 수용되며, 토크 로터(20)는 포지션 로터(30) 내에서 회전 가능하다. 도시하지는 않았으나, 토크 로터(20)의 외주면에는 링 형태의 자석이 구비되고, 포지션 로터(30)의 내면에 자석이 구비되어, 입력부(10a)가 회전하면 토크 로터(20)와 포지션 로터(30) 사이의 자기장의 변화가 발생한다.Specifically, the input shaft 10a passes through the upper housing 50a and is positioned at the center of the torque rotor 20 . And, the output shaft 10b passing through the lower housing 50b is coupled to the input shaft 10a through a torsion bar (not shown) in the center of the torque rotor 20 . The torque rotor 20 is accommodated in the position rotor 30 , and the torque rotor 20 is rotatable in the position rotor 30 . Although not shown, a ring-shaped magnet is provided on the outer peripheral surface of the torque rotor 20 , and a magnet is provided on the inner surface of the position rotor 30 , and when the input unit 10a rotates, the torque rotor 20 and the position rotor 30 ), there is a change in the magnetic field between

자기장 검출부(40)는 다수의 IC칩(미도시)을 구비하여, 입력축(10a)의 회전 각도와 출력축(10b)의 회전 각도 사이의 편차에 의한 자기장의 변화를 감지한다. 그리고, 자기장 검출부(40)는 감지된 자기장 변화를 제어부(미도시)로 전달하고, 제어부(미도시)는 자기장 변화에 기초하여 토크를 발생시킨다. 그리고, 모터(미도시)는 토크에 기초하여 보조 동력을 발생시켜 이를 조향축(10)에 전달한다.The magnetic field detection unit 40 includes a plurality of IC chips (not shown) to detect a change in the magnetic field due to a deviation between the rotation angle of the input shaft 10a and the rotation angle of the output shaft 10b. Then, the magnetic field detector 40 transmits the sensed magnetic field change to a controller (not shown), and the controller (not shown) generates a torque based on the magnetic field change. Then, the motor (not shown) generates auxiliary power based on the torque and transmits it to the steering shaft 10 .

자기장 변화는 메인 디지털 신호(Torque Sensor Master; TSM)인 T1, 제 1 서브 디지털 신호(Torque Sensor Slave; TSS1)인 T2 및 제 2 서브 디지털 신호(Torque Sensor Slave; TSS2)인 T3으로 출력된다. 이 때, T1 및 T2는 스티어링 휠의 회전에 따른 입력축(10a) 및 출력축(10b)의 상대 회전 변위를 감지한 전기적 신호의 개념이다. 그리고, T3는 T1의 기울기의 1/2의 기울기를 갖는 신호이다.The magnetic field change is output as T1 which is a main digital signal (Torque Sensor Master; TSM), T2 which is a first sub digital signal (Torque Sensor Slave; TSS1), and T3 which is a second sub digital signal (Torque Sensor Slave; TSS2). In this case, T1 and T2 are electrical signals that sense the relative rotational displacement of the input shaft 10a and the output shaft 10b according to the rotation of the steering wheel. And, T3 is a signal having a slope of 1/2 of the slope of T1.

본 발명의 토크 센서가 T1, T2 및 T3의 3개의 신호를 출력하는 것은 토크 신호 처리 알고리즘에 T3를 추가로 이용하기 위함이다. 즉, T1 또는 T2의 신호 고장 시 하나의 신호로 전동식 파워 스티어링 시스템이 동작할 때, 전동식 파워 스티어링 시스템을 동작시키는 신호가 정상 신호인지 T3와 비교하여 신뢰성을 향상시키기 위함이다.The reason that the torque sensor of the present invention outputs three signals T1, T2 and T3 is to additionally use T3 in the torque signal processing algorithm. That is, when the electric power steering system operates with one signal when the signal of T1 or T2 fails, it is to improve reliability compared with T3 whether the signal for operating the electric power steering system is a normal signal.

구체적으로, 도 4와 같이, 본 발명의 토크 센서는 상술한 바와 같이 메인 디지털 신호(Torque Sensor Master; TSM)인 T1, 제 1 서브 디지털 신호(Torque Sensor Slave; TSS1)인 T2 및 제 2 서브 디지털 신호(Torque Sensor Slave; TSS2)인 T3를 출력한다. 이 때, T1 및 T2가 기 설정된 기준값을 만족시키는 경우 정상으로 판단한다. 예를 들어, T1 및 T2의 정상 범위는 0.5V 내지 4.5V의 범위이다. 그리고, T3는 T1의 기울기를 이용하여 출력되는 것으로, T3의 기울기는 T1의 기울기의 1/2이다. T3는 1.5V 내지 3.5V의 범위를 갖는 경우 정상으로 판단한다.Specifically, as shown in FIG. 4 , the torque sensor of the present invention includes T1 which is a main digital signal (Torque Sensor Master; TSM), T2 which is a first sub digital signal (Torque Sensor Slave; TSS1), and a second sub digital signal as described above. It outputs T3 which is a signal (Torque Sensor Slave; TSS2). At this time, when T1 and T2 satisfy the preset reference value, it is determined as normal. For example, the normal range for T1 and T2 is from 0.5V to 4.5V. And, T3 is output using the slope of T1, and the slope of T3 is 1/2 of the slope of T1. T3 is determined to be normal when it has a range of 1.5V to 3.5V.

상기와 같은 본 발명의 토크 센서는 T3를 이용하여 T1, T2를 연산할 수 있으며, 연산된 T1, T2와 토크 센서에서 출력된 T1, T2를 비교하여 토크 에러를 검출할 수 있다.The torque sensor of the present invention as described above may calculate T1 and T2 using T3, and may detect a torque error by comparing the calculated T1 and T2 with T1 and T2 output from the torque sensor.

T1 및 T2는 하기 수학식 1 및 2와 같이 T3를 이용하여 연산된다.T1 and T2 are calculated using T3 as in Equations 1 and 2 below.

[수학식 1][Equation 1]

T1 = 2 x (T3 - 2.5) + 2.5T1 = 2 x (T3 - 2.5) + 2.5

[수학식 2][Equation 2]

T2 = -2 x (T3 - 2.5) + 2.5이다. T2 = -2 x (T3 - 2.5) + 2.5.

이하, 본 발명의 토크 신호 처리 알고리즘을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the torque signal processing algorithm of the present invention will be described in detail.

도 5는 본 발명의 토크 신호 처리 순서도이다.5 is a flowchart of a talk signal processing according to the present invention.

본 발명은 T1과 T2로 토크를 출력하지 못하는 경우, T1, T2 및 T3 중에서 선택된 하나의 신호만으로 토크를 출력하거나, T1과 T3 또는 T2와 T3로 토크를 출력한다. 토크는 T1, T2 및 토션 바(Torsion bar)의 토크 상수를 이용하여 출력된다. 토션바의 토크 상수는 정상적으로 토크를 출력하는 경우(토크 상수: K1), T1만을 이용하여 토크를 출력하는 경우(토크 상수: K2), T2만을 이용하여 토크를 출력하는 경우(토크 상수: K3) 및 T3만으로 토크를 출력하는 경우(토크 상수: K4) 각각 다른 값을 갖는다. In the present invention, when the torque cannot be output through T1 and T2, the torque is output with only one signal selected from among T1, T2 and T3, or the torque is output with T1 and T3 or T2 and T3. Torque is output using the torque constants of T1, T2, and a torsion bar. The torque constant of the torsion bar is when the torque is normally output (torque constant: K 1 ), when the torque is output using only T1 (torque constant: K 2 ), when the torque is output using only T2 (torque constant: K 3 ) and the case of outputting torque only with T3 (torque constant: K 4 ) have different values, respectively.

도 5와 같이, 토크 센서로부터 T1, T2 및 T3가 입력되면(S100), T1, T2를 합산하여 합산 결과가 미리 설정된 값과 일치하는지 확인한다(S105). 본 발명은 토크 센서에서 출력되는 T1과 T2의 합이 5V인 경우 T1, T2를 이용하여 토크를 출력한다(S110).As shown in FIG. 5 , when T1, T2, and T3 are input from the torque sensor (S100), T1 and T2 are summed to check whether the summation result matches a preset value (S105). In the present invention, when the sum of T1 and T2 output from the torque sensor is 5V, torque is output using T1 and T2 (S110).

반대로, 합산 결과가 5V가 아닌 경우 다음 단계를 실시한다.Conversely, if the summing result is not 5V, perform the next step.

먼저, T1이 0.5V 내지 4.5V이내인지 확인하고(S115, S120), T1이 정상적으로 출력됐는지 확인한다. First, it is checked whether T1 is within 0.5V to 4.5V (S115, S120), and it is checked whether T1 is normally output.

T1이 정상 범위(0.5V 내지 4.5V)이내인 경우와 정상 범위가 아닌 경우를 나누어서 설명하면 다음과 같다.A case where T1 is within the normal range (0.5V to 4.5V) and a case outside the normal range will be separately described as follows.

*T1이 정상 범위인 경우**when T1 is in the normal range*

T1이 정상 범위 이내인 경우, 다음 단계를 차례로 실시한다.If T1 is within the normal range, perform the following steps in sequence.

먼저, T3가 1.5V 내지 3.5V인지 확인한다(S125, S130). T3가 정상 범위 내인 경우, T1 ≠ 2 x (T3 - 2.5) + 2.5인지 확인하여, T3에 의해 연산된 T1과 출력된 T1을 비교하는 단계를 실시한다(S135). T3에 의해 연산된 T1과 출력된 T1이 일치하는 경우, T2 ≠ -2 x (T3 - 2.5) + 2.5인지 확인하여, T3에 의해 연산된 T2와 출력된 T2를 비교하는 단계를 더 실시한다(S140). T3에 의해 연산된 T2와 출력된 T2가 일치하는 경우, T2가 0.5V 내지 4.5V인지 확인하는 단계를 실시한다(S145, S150).First, it is checked whether T3 is 1.5V to 3.5V (S125, S130). When T3 is within the normal range, it is checked whether T1 ≠ 2 x (T3 - 2.5) + 2.5, and a step of comparing T1 calculated by T3 and output T1 is performed (S135). If the T1 calculated by T3 and the output T1 match, it is checked that T2 ≠ -2 x (T3 - 2.5) + 2.5, and a step of comparing T2 calculated by T3 with the output T2 is further performed ( S140). When the T2 calculated by T3 and the output T2 match, the step of checking whether T2 is 0.5V to 4.5V is performed (S145, S150).

그리고, S145, S150 단계에 의해 T2가 정상 범위를 출력하였다고 판단되는 경우, T1, T2 및 T3는 모두 정상 범위를 출력하였으나 T1, T2의 합산 결과가 잘못된 것이므로, 원인이 불분명한 문제가 발생한 것으로 판단하고 MDPS를 OFF키는 경고등을 점등한다(S155).And, when it is determined that T2 outputs the normal range by steps S145 and S150, T1, T2, and T3 all output the normal range, but the summation result of T1 and T2 is incorrect. and a warning lamp for turning off the MDPS is turned on (S155).

반대로, S140 단계 시, T3에 의해 연산된 T2와 출력된 T2가 일치하지 않는 경우, T3도 불량으로 판단하고 T1만을 이용하여 토크를 출력한다(S160). 만약, T3에 의해 연산된 T2와 출력된 T2가 일치하나, S145, S150 단계에서 T2가 비정상 범위를 출력하였다고 판단되는 경우, T1과 T3만으로 토크를 출력한다(S165). 이 때, 토크는 T1과 T3만을 이용하여 출력되며, 토크 상수는 T1과 T2의 합이 기 설정된 값과 일치하는 정상 상태의 토크 상수(K1)를 이용한다.Conversely, in step S140, if T2 calculated by T3 and output T2 do not match, it is determined that T3 is also defective and torque is output using only T1 (S160). If T2 calculated by T3 coincides with output T2, but it is determined that T2 outputs an abnormal range in steps S145 and S150, torque is output only with T1 and T3 (S165). At this time, the torque is output using only T1 and T3, and the torque constant uses a torque constant K 1 in a steady state in which the sum of T1 and T2 matches a preset value.

[수학식 3][Equation 3]

토크 = 4K1 x (T1 - T3)Torque = 4K 1 x (T1 - T3)

그리고, T3가 1.5V 내지 3.5V인지 확인하는 S125, S130단계 시, T3가 정상 범위가 아닌 경우, T2가 0.5V 내지 4.5V인지 확인하는 단계를 바로 실시한다(S145, S150). 그리고, S145, S150 단계의 결과에 따라 S155 단계 또는 S165 단계를 실시하여 토크를 출력한다.Then, in steps S125 and S130 of checking whether T3 is 1.5V to 3.5V, if T3 is not in the normal range, the step of checking whether T2 is 0.5V to 4.5V is immediately performed (S145, S150). Then, according to the result of the steps S145 and S150, the torque is output by performing the step S155 or the step S165.

*T1이 정상 범위가 아닌 경우**If T1 is not in the normal range*

S115, S120 단계를 통해 T1이 정상 범위가 아닌 경우, 다음 단계를 차례로 실시한다.If T1 is not within the normal range through steps S115 and S120, the following steps are sequentially performed.

먼저, T2가 0.5V 내지 4.5V이내인지 확인하고(S170, S175), 차례로 T3 역시 정상 범위 이내인지 확인한다.First, it is checked whether T2 is within 0.5V to 4.5V (S170, S175), and in turn, it is checked whether T3 is also within the normal range.

구체적으로, T2가 정상 범위인 경우, T3가 1.5V 내지 3.5V인지 확인한다(S180, S185). T2, T3가 정상 범위 내인 경우, T2 ≠ -2 x (T3 - 2.5) + 2.5인지 확인하여, T3에 의해 연산된 T2과 출력된 T2을 비교하는 단계를 실시하여(S190), T2와 T3의 출력의 신뢰성을 확보한다.Specifically, when T2 is in the normal range, it is checked whether T3 is 1.5V to 3.5V (S180, S185). If T2 and T3 are within the normal range, check whether T2 ≠ -2 x (T3 - 2.5) + 2.5, and perform a step of comparing T2 calculated by T3 with output T2 (S190), Ensure the reliability of the output.

만약, T3에 의해 연산된 T2과 출력된 T2가 일치하는 경우, T2와 T3만으로 토크를 출력한다(S195). 이 때, 토크 상수는 T1과 T2의 합이 기 설정된 값과 일치하는 정상 상태의 토크 상수(K1)를 이용한다.If T2 calculated by T3 matches with output T2, torque is output only with T2 and T3 (S195). In this case, as the torque constant, a torque constant K 1 in a steady state in which the sum of T1 and T2 matches a preset value is used.

[수학식 4][Equation 4]

토크 = 4/3K1 x (T3 - T2)Torque = 4/3K 1 x (T3 - T2)

반대로, T3에 의해 연산된 T2와 출력된 T2가 일치하지 않는 경우, T2를 불량으로 판단하고 T3만을 이용하여 토크를 출력한다(S200). 그리고, T2는 정상 범위이나, S180, S185 단계를 통해 T3가 비정상 범위인 경우, T2만을 이용하여 토크를 출력한다(S205).Conversely, when T2 calculated by T3 and output T2 do not match, T2 is determined to be defective and torque is output using only T3 ( S200 ). Then, T2 is in the normal range, but when T3 is in the abnormal range through steps S180 and S185, torque is output using only T2 (S205).

반대로, S170, S175 단계를 통해 T2가 비정상 범위임을 확인한 경우, T3가 1.5V 내지 3.5V인지 확인한다(S210, S215). 예를 들어 T3가 정상 범위인 경우, T3만 정상으로 판단하고 T3만을 이용하여 토크를 출력한다(S200). 그리고, T3가 비정상 범위인 경우, T1, T2 및 T3를 모두 고장난 것으로 판단하고 MDPS를 OFF키는 경고등을 점등한다(S220).Conversely, when it is confirmed that T2 is in the abnormal range through steps S170 and S175, it is checked whether T3 is 1.5V to 3.5V (S210, S215). For example, when T3 is within the normal range, only T3 is determined to be normal and torque is output using only T3 (S200). Then, when T3 is in the abnormal range, it is determined that all of T1, T2, and T3 have failed, and a warning lamp for turning off the MDPS is turned on (S220).

즉, 본 발명의 토크 신호 처리 방법은 메인 디지털 신호(Torque Sensor Master; TSM)인 T1, 제 1 서브 디지털 신호(Torque Sensor Slave; TSS1)인 T2 및 제 2 서브 디지털 신호(Torque Sensor Slave; TSS2)인 T3를 출력하고, T3를 이용하여 비정상으로 출력된 T1 또는 T2를 용이하게 검출할 수 있다. 따라서, T1, T2 및 T3중 선택된 정상적인 신호로 보조 동력을 발생시켜, 모터의 오동작에 의해 운전자가 직접 큰 힘을 가하여 조향을 하는 것을 방지할 수 있다. That is, the torque signal processing method of the present invention includes T1 which is a main digital signal (Torque Sensor Master; TSM), T2 which is a first sub digital signal (Torque Sensor Slave; TSS1), and a second sub digital signal (Torque Sensor Slave; TSS2). T3 is outputted, and T1 or T2 output abnormally can be easily detected by using T3. Accordingly, it is possible to prevent the driver from directly applying a large force to steering due to a malfunction of the motor by generating auxiliary power with a normal signal selected from among T1, T2, and T3.

또한, T1 또는 T2가 비정상으로 출력되어 나머지 신호로 전동식 파워 스티어링 시스템이 동작할 때, 전동식 파워 스티어링 시스템을 동작시키는 나머지 신호가 정상적인 신호인지 T3를 이용하여 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전동식 파워 스티어링 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, when T1 or T2 is abnormally output and the electric power steering system operates with the remaining signals, it may be checked whether the remaining signals for operating the electric power steering system are normal signals using T3. Accordingly, the present invention can improve the reliability of the electric power steering system.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is known in the art to which the present invention pertains that various substitutions, modifications and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have the knowledge of

10a: 입력축 10b: 출력축
10: 조향축 20: 토크 로터
30: 포지션 로터 40: 자기장 검출부
50a: 상부 하우징 50b: 하부 하우징
10a: input axis 10b: output axis
10: steering shaft 20: torque rotor
30: position rotor 40: magnetic field detection unit
50a: upper housing 50b: lower housing

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 토크 센서로부터 출력된 메인 디지털 신호(T1)와 제 1 서브 디지털 신호(T2)의 합산 결과와 기 설정된 값을 비교하는 단계; 및
상기 합산 결과와 상기 기 설정된 값이 일치하지 않는 경우, 상기 토크 센서로부터 출력된 제 2 서브 디지털 신호(T3)를 이용하여 상기 메인 디지털 신호(T1)와 상기 제 1 서브 디지털 신호(T2)의 비 정상 출력을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 신호 처리 방법.
comparing the summation result of the main digital signal T1 and the first sub digital signal T2 output from the torque sensor with a preset value; and
When the summing result and the preset value do not match, the ratio of the main digital signal T1 to the first sub digital signal T2 using the second sub digital signal T3 output from the torque sensor A torque signal processing method comprising the step of detecting a normal output.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 서브 디지털 신호(T3)를 이용하여 상기 메인 디지털 신호(T1)를 연산하고, 연산된 상기 메인 디지털 신호와 출력된 상기 메인 디지털 신호(T1)를 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 신호 처리 방법.
5. The method of claim 4,
calculating the main digital signal (T1) using the second sub-digital signal (T3), and comparing the calculated main digital signal with the output main digital signal (T1) How to process a torque signal.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 서브 디지털 신호(T3)를 이용하여 상기 제 1 서브 디지털 신호(T2)를 연산하고, 연산된 상기 제 1 서브 디지털 신호와 출력된 상기 제 1 서브 디지털 신호(T2)를 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 신호 처리 방법.
5. The method of claim 4,
calculating the first sub digital signal T2 using the second sub digital signal T3 and comparing the calculated first sub digital signal with the output first sub digital signal T2; Torque signal processing method further comprising.
제 4 항에 있어서,
상기 메인 디지털 신호(T1)가 비정상 신호를 출력한 경우,
상기 제 1 서브 디지털 신호(T2)와 상기 제 2 서브 디지털 신호(T3)를 이용하여 하기 수학식 3에 의해 계산된 토크를 출력하는 것을 특징으로 하는 토크 신호 처리 방법.
[수학식 3]
토크 = 4K x (T1 - T3)
여기서, K는 토크 상수
5. The method of claim 4,
When the main digital signal T1 outputs an abnormal signal,
A torque signal processing method, characterized in that the torque calculated by the following Equation (3) is output using the first sub-digital signal (T2) and the second sub-digital signal (T3).
[Equation 3]
Torque = 4K x (T1 - T3)
where K is the torque constant
제 4 항에 있어서,
상기 제 1 서브 디지털 신호(T2)가 비정상 신호를 출력한 경우,
상기 메인 디지털 신호(T1)와 상기 제 2 서브 디지털 신호(T3)를 이용하여 하기 수학식 4에 의해 계산된 토크를 출력하는 것을 특징으로 하는 토크 신호 처리 방법.
[수학식 4]
토크 = 4/3K x (T3 - T2)
여기서, K는 토크 상수
5. The method of claim 4,
When the first sub digital signal T2 outputs an abnormal signal,
A torque signal processing method, characterized in that the torque calculated by the following Equation (4) is output using the main digital signal (T1) and the second sub-digital signal (T3).
[Equation 4]
Torque = 4/3K x (T3 - T2)
where K is the torque constant
제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 서브 디지털 신호(T3)의 기울기는 상기 메인 디지털 신호(T1)의 기울기의 1/2인 것을 특징으로 하는 토크 신호 처리 방법.
9. The method according to any one of claims 4 to 8,
The torque signal processing method, characterized in that the slope of the second sub digital signal (T3) is 1/2 of the slope of the main digital signal (T1).
제 9 항에 있어서,
상기 메인 디지털 신호(T1)와 상기 제 2 서브 디지털 신호(T3)는 하기 수학식 1을 만족시키며,
[수학식 1]
T1 = 2 x (T3 - 2.5) + 2.5
상기 제 1 서브 디지털 신호(T2)와 상기 제 2 서브 디지털 신호(T3)는 하기 수학식 2를 만족시키는 것을 특징으로 하는 토크 신호 처리 방법.
[수학식 2]
T2 = -2 x (T3 - 2.5) + 2.5
10. The method of claim 9,
The main digital signal T1 and the second sub digital signal T3 satisfy Equation 1 below,
[Equation 1]
T1 = 2 x (T3 - 2.5) + 2.5
The first sub-digital signal (T2) and the second sub-digital signal (T3) satisfy the following equation (2).
[Equation 2]
T2 = -2 x (T3 - 2.5) + 2.5
KR1020150067489A 2015-05-14 2015-05-14 Torque Sensor And Method for Processing Torque Signal KR102311493B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150067489A KR102311493B1 (en) 2015-05-14 2015-05-14 Torque Sensor And Method for Processing Torque Signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150067489A KR102311493B1 (en) 2015-05-14 2015-05-14 Torque Sensor And Method for Processing Torque Signal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160134070A KR20160134070A (en) 2016-11-23
KR102311493B1 true KR102311493B1 (en) 2021-10-12

Family

ID=57541654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150067489A KR102311493B1 (en) 2015-05-14 2015-05-14 Torque Sensor And Method for Processing Torque Signal

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102311493B1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101202893B1 (en) * 2008-07-03 2012-11-19 주식회사 만도 Method And Electric Power Steering Apparatus Providing Fail-Safe of Vehicle
KR101633127B1 (en) 2010-03-30 2016-06-24 엘지이노텍 주식회사 Apparatus for detecting torque
KR101407912B1 (en) * 2010-05-18 2014-06-16 주식회사 만도 Torque sensor and apparatus for detecting torque sensor trouble

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160134070A (en) 2016-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7358719B2 (en) Rotational angle detector
US10126147B2 (en) Rotation angle detection device
EP2752645B1 (en) Abnormality detection system for rotation angle sensor
JP6095845B2 (en) Motor rotation angle detection device and electric power steering device using the same
KR102186647B1 (en) Method for detecting a fault in a motor arrangement with an electrical machine and motor control unit
US10960921B2 (en) Lash detection startup diagnostic
CN109195859B (en) Electronic control device and operation control method thereof
JP5961566B2 (en) Torque sensor abnormality diagnosis device and abnormality diagnosis method
US20230093616A1 (en) Rotation angle detection device
US20130332029A1 (en) Method and apparatus for controlling failure of motor-driven power steering system
KR101901127B1 (en) Apparatus and method for detecting a faulty motor
US11740104B2 (en) Apparatus for detecting sensor error
EP2878514B1 (en) Method and apparatus for detecting motor error of motor driven power steering
KR102311493B1 (en) Torque Sensor And Method for Processing Torque Signal
JP2014211382A (en) Sensor device
JP6695473B1 (en) Redundant sensor device
KR20150065986A (en) Electronic control unit for detecting breakdown of motor position sensor
JP2006105932A (en) Device for determining failure of sensor having bridge circuit, and its failure determining method
CN106167040B (en) Vehicle control device
KR20210113758A (en) Apparatus for failure in a steering angle sensor
KR102249798B1 (en) System and Method for detecting fail of wheel velocity of a Vehicle
WO2018056381A1 (en) Biaxial inverter device
KR102364986B1 (en) Inspection apparatus for resolver sensor
KR101512225B1 (en) Method for providing reliability of torque and control apparatus
CN111418157A (en) Touch-sensitive input device for a vehicle and method for operating the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant