KR102322483B1

KR102322483B1 - 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102322483B1
Application number: KR1020170091922A
Authority: KR
Inventors: 이태희
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2021-11-08
Also published as: KR20190010759A

Abstract

전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치는 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 제어하는 제1 스위칭부; 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 제어하는 제2 스위칭부; 및 전동식 조향 장치의 고장을 감지하면 제1 스위칭부와 제2 스위칭부 중 적어도 하나를 제어하여 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 단속하는 스위칭 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING ENTRY OF SAFE STATE IN MOTOR DRIVEN POWER SUPPLY SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 전동식 조향 장치의 안전모드 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동식 조향 장치에 고장이 발생할 경우 전동식 조향 장치로 인가되는 모터 구동 전류의 패스를 제어하여 전자 컨트롤 유닛이 안전모드로 진입할 수 있도록 하는 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

전동식 조향 장치(Motor Driven Power Steering System;MDPS)는 차속 감응형 파워스티어링 장치이다. 전동식 조향 장치는 차량속도에 따라 조향각 및 모터 움직임을 제어하면서 주행속도별로 최적의 조향감을 운전자에게 제공한다.

차량 내 부품들이 전자화됨에 따라 차량의 기능 안전에 대한 관심이 점차 높아지고 있으며, 이에 차량의 전동식 조향 장치 분야에서도 국제 표준인 ISO26262를 만족하기 위한 연구개발이 지속되고 있다.

이러한 국제 표준을 만족하고 전동식 조향 장치의 기능 안전을 향상시키기 위하여 페일 세이프 방안이 적용되고 있다.

기존의 전동식 조향 장치의 페일 세이프 방법은 주로 전동식 조향 장치의 위험이 예상되는 고장을 중심으로 페일 세이프(Fail-Safe) 로직이 구현되고 전동식 조향 장치의 모터 구동 전류를 차단하여 전동식 조향 장치의 동작을 정지시키는 방식이 이용되고 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 10-1655678호(2016.09.01)의 '자동차용 전동식 조향 장치의 기능 안전을 위한 제어 시스템 및 방법'에 개시되어 있다.

종래에는 전동식 조향 장치는 고장 발생시 안전모드로 진입하기 위해서는 모터 구동 전류의 패스를 컨트롤하는데, 이 경우 고장을 감지하거나 또는 모터 구동 전류 패스를 컨트롤하는 부분에서 추가적인 고장이 발생할 경우에는 전동식 조향 장치가 안전모드에 진입할 수 없는 상황이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 전동식 조향 장치의 모터로 인가되는 모터 구동 전류의 패스를 이중 스위칭 구조로 차단하여 ECU가 안전모드로 진입할 수 있도록 함으로써, 안전모드 진입의 신뢰성을 향상시키는 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치는 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 제어하는 제1 스위칭부; 상기 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 제어하는 제2 스위칭부; 및 전동식 조향 장치의 고장을 감지하면 상기 제1 스위칭부와 상기 제2 스위칭부 중 적어도 하나를 제어하여 상기 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 단속하는 스위칭 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제1 스위칭부는 상기 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 단속하는 릴레이; 및 상기 스위칭 제어부의 제어신호에 따라 상기 릴레이를 구동시키는 릴레이 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제2 스위칭부는 상기 모터를 구동시키는 인버터; 및 상기 인버터를 제어하여 상기 모터에 인가되는 전류를 단속하는 게이트 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 스위칭 제어부는 상기 전동식 조향 장치의 고장을 감지하여 상기 제1 스위칭부와 상기 제2 스위칭부 중 적어도 하나를 제어하는 MCU를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 MCU는 상기 제1 스위칭부와 상기 제2 스위칭부의 고장을 감지하여 상기 제1 스위칭부에 고장이 감지되면 상기 제2 스위칭부를 제어하고, 상기 제2 스위칭부에 고장이 감지되면 상기 제1 스위칭부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 스위칭 제어부는 상기 MCU의 동작 상태를 모니터링하여 모니터링 결과에 따라 상기 제1 스위칭부와 상기 제2 스위칭부 중 적어도 하나를 제어하는 페일 세이프 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 페일 세이프 제어부는 상기 MCU의 동작 상태를 모니터링한 결과 상기 MCU에 고장이 감지되면 상기 제1 스위칭부와 제2 스위칭부 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 페일 세이프 제어부는 상기 제1 스위칭부에 고장이 감지되면 상기 제2 스위칭부를 제어하고, 상기 제2 스위칭부에 고장이 감지되면 상기 제1 스위칭부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 방법은 MCU가 전동식 조향 장치의 고장을 감지하는 단계; 및 전동식 조향 장치의 고장이 감지되면, 상기 MCU가 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 제어하는 제1 스위칭부, 및 상기 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 제어하는 제2 스위칭부 중 적어도 하나를 제어하여 상기 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 단속하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 페일 세이프 제어부가 상기 MCU의 동작 상태를 모니터링하여 모니터링 결과에 따라 상기 제1 스위칭부와 상기 제2 스위칭부 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 페일 세이프 제어부가 상기 제1 스위칭부에 고장이 감지되면 상기 제2 스위칭부를 제어하고, 상기 제2 스위칭부에 고장이 감지되면 상기 제1 스위칭부를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치 및 방법은 전동식 조향 장치의 모터로 인가되는 모터 구동 전류의 패스를 이중 스위칭 구조로 제어하여 ECU가 안전모드로 진입할 수 있도록 하고 이를 토대로 ECU의 안전모드 진입에 대한 신뢰성을 향상시킨다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 방법을 도시한 순서도이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 방법을 도시한 순서도이다.

도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치는 제1 스위칭부(10), 제2 스위칭부(20) 및 스위칭 제어부(30)를 포함한다.

제1 스위칭부(10)는 배터리로부터 전동식 조향 장치(Motor Driven Power Steering System;MDPS)의 모터에 공급되는 모터 구동 전류를 제어한다.

제1 스위칭부(10)는 릴레이(11) 및 릴레이 드라이버(12)를 포함한다.

릴레이(11)는 일측이 배터리와 연결되고 타측이 제2 스위칭부(20)의 인버터(21)에 연결되며, 릴레이 드라이버(12)의 구동신호에 따라 모터 구동 전류를 단속한다.

릴레이 드라이버(12)는 스위칭 제어부(30)의 제어신호에 따라 릴레이(11)를 구동시켜 모터 구동 전류가 전동식 조향 장치에 공급 또는 차단될 수 있도록 한다.

제2 스위칭부(20)는 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 제어한다.

제2 스위칭부(20)는 게이트 드라이버(22) 및 인버터(21)를 포함한다.

인버터(21)는 게이트 드라이버(22)의 구동신호에 따라 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 제어하여 모터의 구동을 제어하거나, 모터 구동 전류를 차단하여 모터에 모터 구동 전류가 인가되지 않도록 한다. 인버터(21)로는 3상 인버터(3- Phase Inverter)가 채용될 수 있다. 즉, 인버터(21)는 모터 구동 전류를 제어하여 모터를 구동시킬 뿐만 아니라, 스위치로서의 역할도 수행한다.

게이트 드라이버(22)는 인버터(21) 내부의 FET Arrays(Field Effect Transistor Arrays)를 스위칭함으로써 모터를 제어하거나, 또는 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 차단할 수 있도록 한다. 이 경우 게이트 드라이버(22)는 인버터(21)를 제어하여 인버터(21)의 동작을 정지시킴으로써, 모터 구동 전류가 모터에 인가되지 않도록 할 수 있다.

여기서 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20) 각각은 서로 독립적으로 동작하며, 그 결과 모터 구동 전류는 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20) 중 적어도 하나 이상에 의해 차단될 수 있다. 이와 같이, 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20)로 이루어진 이중 스위칭 구조를 통해 모터 구동 전류를 차단함으로써, 전동식 조향 장치의 고장시 ECU(Electronic Control Unit)의 안전모드 진입에 대한 신뢰성을 확보할 수 있도록 한다.

스위칭 제어부(30)는 전동식 조향 장치의 고장을 감지하고, 전동식 조향 장치의 고장이 감지되면, 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20) 중 적어도 하나를 제어하여 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 차단한다.

스위칭 제어부(30)는 MCU(Micro Controller Unit)(31) 및 페일 세이프 제어부(32)를 포함한다.

MCU(31)는 전동식 조향 장치의 고장을 감지하며, 전동식 조향 장치의 고장이 감지되면 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20) 중 적어도 하나를 제어하여 배터리로부터 모터에 모터 구동 전류가 인가되지 않도록 한다.

즉, MCU(31)는 전동식 조향 장치에 고장이 감지되면 제1 스위칭부(10)의 릴레이 드라이버(12)를 제어하여 릴레이(11)를 오프시키거나 또는 제2 스위칭부(20)의 게이트 드라이버(22)를 제어하여 인버터(21)의 동작을 정지시킴으로써 모터 구동 전류가 모터에 인가되지 않도록 한다.

이 경우, MCU(31)는 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20)의 동작 상태를 모니터링하여 제1 스위칭부(10)에 고장이 발생되면 제2 스위칭부(20)의 게이트 드라이버(22)를 제어하여 인버터(21)의 동작을 정지시키거나, 또는 제2 스위칭부(20)에 고장이 발생하면 제1 스위칭부(10)의 릴레이 드라이버(12)를 제어하여 릴레이(11)를 오프시킨다.

페일 세이프 제어부(32)는 MCU(31)의 동작 상태를 모니터링하여 모니터링 결과에 따라 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20) 중 적어도 하나를 제어한다.

즉, 페일 세이프 제어부(32)는 MCU(31)와 주기적으로 통신하여 MCU(31)의 동작 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과 MCU(31)의 고장이 감지되면 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20) 중 적어도 하나를 제어하여 모터 구동 전류가 모터에 인가되지 않도록 한다. 여기서, MCU(31)의 고장은 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20)를 정상적으로 제어하지 못하는 경우이며, 이 경우에는 모터에 모터 구동 전류가 인가될 수 있다.

한편, 페일 세이프 제어부(32)는 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20)의 동작 상태를 모니터링하며, 제1 스위칭부(10)에 고장이 발생되면 제2 스위칭부(20)의 게이트 드라이버(22)를 제어하여 인버터(21)의 동작을 정지시키거나, 또는 제2 스위칭부(20)에 고장이 발생하면 제1 스위칭부(10)의 릴레이 드라이버(12)를 제어하여 릴레이(11)를 오프시킨다.

따라서, MCU(31)에 고장이 발생하여 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20)를 정상적으로 제어할 수 없게 되더라도, 페일 세이프 제어부(32)가 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20)를 제어하여 모터 구동 전류를 차단함으로써, MCU(31) 고장시에도 ECU가 안전모드로 진입할 수 있도록 한다. 이를 통해 전동식 조향 장치의 고장시 ECU의 안전모드로 진입에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.

여기서 페일 세이프 제어부(32)로는 Power Supply IC(Fail-Safe IC) 또는 Sub MCU 등이 채용될 수 있다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 제어 장치의 동작 과정을 도 2 를 참조하여 설명한다.

도 2 를 참조하면, 먼저 MCU(31)는 전동식 조향 장치의 고장을 감지한다.

전동식 조향 장치의 고장이 감지되면 MCU(31)는 제1 스위칭부(10)의 릴레이 드라이버(12)를 제어하여 릴레이(11)를 오프시키거나 또는 제2 스위칭부(20)의 게이트 드라이버(22)를 제어하여 인버터(21)의 동작을 정지시켜 모터에 모터 구동 전류가 인가되지 않도록 한다.

이 경우, MCU(31)는 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20)의 동작 상태를 모니터링하여 모니터링 결과에 따라 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20) 중 어느 하나를 제어하는데, 예를 들어 제1 스위칭부(10)에 고장이 발생되면 제2 스위칭부(20)의 게이트 드라이버(22)를 제어하여 인버터(21)의 동작을 정지시키고, 제2 스위칭부(20)에 고장이 발생하면 제1 스위칭부(10)의 릴레이 드라이버(12)를 제어하여 릴레이(11)를 오프시킨다.

한편, 상기한 과정에서 페일 세이프 제어부(32)는 MCU(31)와 주기적으로 통신하여 MCU(31)의 동작 상태를 모니터링하는데, 제1 스위칭부(10)에 고장이 발생되면 제2 스위칭부(20)의 게이트 드라이버(22)를 제어하여 인버터(21)의 동작을 정지시키고, 반면에 제2 스위칭부(20)에 고장이 발생하면 제1 스위칭부(10)의 릴레이 드라이버(12)를 제어하여 릴레이(11)를 오프시킴으로써, MCU(31)에 고장이 발생하더라도 모터 구동 전류가 모터에 인가되지 않도록 한다.

즉, 페일 세이프 제어부(32)는 MCU(31)에 고장이 발생하여 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20)를 정상적으로 제어할 수 없을 경우 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20)를 제어하여 모터 구동 전류를 차단함으로써, MCU(31) 고장시에도 ECU가 안전모드로 진입할 수 있도록 한다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치에서, 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20)를 포함한 이중 스위치 구조를 토대로 배터리로부터 모터 구동 전류가 모터에 인가되지 않도록 하고, 또한 MCU(31)의 고장시 페일 세이프 제어부(32)가 제1 스위칭부(10)와 제2 스위칭부(20)를 각기 제어하여 전동식 조향 장치의 고장시 모터 구동 전류를 모터에 인가되지 않도록 한다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치는 전동식 조향 장치의 모터로 인가되는 모터 구동 전류의 패스를 이중 스위칭 구조로 제어하여 ECU가 안전모드로 진입할 수 있도록 하고 이를 토대로 ECU의 안전모드 진입에 대한 신뢰성을 향상시킨다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.

10: 제1 스위칭부
11: 릴레이
12: 릴레이 드라이버
20: 제2 스위칭부
21: 인버터
22: 게이트 드라이버
30: 스위칭 제어부
31: MCU
32: 페일 세이프 제어부

Claims

모터에 인가되는 모터 구동 전류를 제어하는 제1 스위칭부;
상기 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 제어하는 제2 스위칭부; 및
전동식 조향 장치의 고장을 감지하면 상기 제1 스위칭부와 상기 제2 스위칭부 중 적어도 하나를 제어하여 상기 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 단속하는 스위칭 제어부를 포함하고,
상기 스위칭 제어부는 상기 전동식 조향 장치의 고장을 감지하여 상기 제1 스위칭부와 상기 제2 스위칭부 중 적어도 하나를 제어하는 MCU; 및 상기 MCU의 동작 상태를 모니터링하여 모니터링 결과에 따라 상기 제1 스위칭부와 상기 제2 스위칭부 중 적어도 하나를 제어하는 페일 세이프 제어부를 포함하며,
상기 페일 세이프 제어부는 상기 MCU에 고장이 감지되면 상기 제1 스위칭부와 상기 제2 스위칭부의 고장을 감지하고, 상기 제1 스위칭부에 고장이 감지되면 상기 제2 스위칭부를 제어하고, 상기 제2 스위칭부에 고장이 감지되면 상기 제1 스위칭부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 스위칭부는
상기 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 단속하는 릴레이; 및
상기 스위칭 제어부의 제어신호에 따라 상기 릴레이를 구동시키는 릴레이 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 스위칭부는
상기 모터를 구동시키는 인버터; 및
상기 인버터를 제어하여 상기 모터에 인가되는 전류를 단속하는 게이트 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치.
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제 1 항에 있어서, 상기 MCU는 상기 제1 스위칭부와 상기 제2 스위칭부의 고장을 감지하여 상기 제1 스위칭부에 고장이 감지되면 상기 제2 스위칭부를 제어하고, 상기 제2 스위칭부에 고장이 감지되면 상기 제1 스위칭부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 장치.
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MCU가 전동식 조향 장치의 고장을 감지하는 단계; 및
전동식 조향 장치의 고장이 감지되면, 상기 MCU가 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 제어하는 제1 스위칭부, 및 상기 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 제어하는 제2 스위칭부 중 적어도 하나를 제어하여 상기 모터에 인가되는 모터 구동 전류를 단속하는 단계를 포함하고,
페일 세이프 제어부가 상기 MCU의 동작 상태를 모니터링하여 상기 MCU에 고장이 감지되면, 상기 제1 스위칭부와 상기 제2 스위칭부의 고장을 감지하고, 상기 제1 스위칭부에 고장이 감지되면 상기 제2 스위칭부를 제어하고, 상기 제2 스위칭부에 고장이 감지되면 상기 제1 스위칭부를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 MCU는 상기 제1 스위칭부와 상기 제2 스위칭부의 고장을 감지하여 상기 제1 스위칭부에 고장이 감지되면 상기 제2 스위칭부를 제어하고, 상기 제2 스위칭부에 고장이 감지되면 상기 제1 스위칭부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 장치의 안전모드 진입 제어 방법.
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