KR102442208B1 - 모터 구동 제어 장치 및 조향 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 모터 구동 제어 장치 및 조향 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 조향 어시스트를 위한 모터로 모터 구동 전원을 공급하는 인버터 회로와, 제어 전원의 입력 유무에 따라 인버터 회로의 동작을 제어하는 모터 제어 회로와, 제어 신호에 응답하여 모터 제어 회로로의 제어 전원의 입력 여부를 제어하는 스위치 회로를 포함하고, 조향 시스템의 내부 또는 외부에서 고장이 발생한 경우, 조향 어시스트를 위한 모터 구동이 즉각적으로 중단될 수 있도록 해주어 차량 사고를 미연에 방지해줄 수 있다.

Description

모터 구동 제어 장치 및 조향 시스템{MOTOR DRIVING CONTROL APPARATUS AND STEERING SYSTEM}
본 발명은 모터 구동 제어 장치 및 조향 시스템에 관한 것이다.
종래, 차량 조향 시 운전자가 핸들에 가해야 하는 조향 토크의 일부를 보조 동력원을 이용하여 제공함으로써 조향을 용이하게 해주는 조향 시스템이 이용되고 있다.
이러한 조향 시스템은, 조향 휠에 직결된 토크 센서를 통해서 운전자의 조향 의도를 감지하고, 감지 결과 현재 차량의 속력 등을 고려하여 알맞은 어시스트 조향력을 제공하도록 모터를 구동 제어함으로써 조향력을 보조해준다.
간혹, 예기치 않은 이유로 인해 조향 시스템의 내부 또는 외부에서 고장이 발생하는 경우, 조향 시스템의 조향 기능이 오동작할 수 있으며, 심각한 차량 사고로 이어질 수 있다.
이에, 조향 시스템의 내부 또는 외부에서 고장이 발생하는 것을 감지하여 이에 대한 조치를 취해주는 기술이 개발되고 있으나, 조향 어시스트를 위한 모터 구동이 즉각적으로 중단되지 못하여 차량 사고를 미연에 방지하지 못하는 문제점이 있어 왔다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은 조향 시스템의 내부 또는 외부에서 고장이 발생한 경우, 조향 어시스트를 위한 모터 구동이 즉각적으로 중단될 수 있도록 해주어 차량 사고를 미연에 방지해줄 수 있는 모터 구동 제어 장치 및 조향 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 소형화가 가능하고 모터 구동 제어에 따른 소음을 방지할 수 있는 모터 구동 제어 장치와, 이를 포함하는 조향 시스템을 제공하는 데 있다.
일 측면에서, 본 발명은, 조향 어시스트를 위한 모터로 모터 구동 전원을 공급하는 인버터 회로와, 제어 전원의 입력 유무에 따라 인버터 회로의 동작을 제어하는 모터 제어 회로와, 제어 신호에 응답하여 모터 제어 회로로의 제어 전원의 입력 여부를 제어하는 스위치 회로를 포함하는 모터 구동 제어 장치를 제공할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은, 어시스트 조향력을 제공하는 모터와, 모터의 구동을 위한 모터 구동 전원을 공급하는 모터 구동 전원 소스와, 모터의 구동을 제어하는 모터 구동 제어 장치를 포함하는 조향 시스템을 제공할 수 있다.
이러한 조향 시스템 내 모터 구동 제어 장치는, 조향 어시스트를 위한 모터로 모터 구동 전원을 공급하는 인버터 회로와, 제어 전원의 입력 유무에 따라 인버터 회로의 동작을 제어하는 모터 제어 회로와, 제어 신호에 응답하여 모터 제어 회로로의 제어 전원의 입력 여부를 제어하는 스위치 회로를 포함하는 모터 구동 제어 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 조향 시스템의 내부 또는 외부에서 고장이 발생한 경우, 조향 어시스트를 위한 모터 구동이 즉각적으로 중단될 수 있도록 해주어 차량 사고를 미연에 방지해줄 수 있는 모터 구동 제어 장치 및 조향 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 소형화가 가능하고 모터 구동 제어에 따른 소음을 방지할 수 있는 모터 구동 제어 장치와, 이를 포함하는 조향 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 따른 조향 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예들에 따른 모터 구동 제어 장치를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 실시예들에 따른 조향 기능 고장 이벤트 발생 여부에 따른 모터 구동 제어 장치의 동작을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예들에 따른 모터 구동 제어 장치를 간략하게 나타낸 다른 도면이다.
도 6은 본 실시예들에 따른 모터 구동 제어 장치의 구현 예시도이다.
도 7은 본 실시예들에 따른 모터 구동 제어 장치의 다른 구현 예시도이다.
도 8 내지 도 10은 본 실시예들에 따른 조향 시스템의 적용 예시도들이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 실시예들에 따른 조향 시스템(10)을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예들에 따른 조향 시스템(10)은 모터(M)를 이용하여 조향력(Steering Force)을 보조해주는 시스템으로서, 전자식 파워 조향(EPS: Electronic Power Steering) 장치 또는 전동식 파워 조향(MDPS: Motor Driven Power Steering) 장치 등이라고도 할 수 있다.
Electric Power Steerin) 도 1을 참조하면, 본 실시예들에 따른 조향 시스템(10)은, 어시스트 조향력(Assist Steering Force)을 제공하는 모터(M)와, 모터(M)의 구동을 위한 모터 구동 전원(Pm)을 공급하는 모터 구동 전원 소스(110)와, 모터(M)의 구동을 제어하는 모터 구동 제어 장치(100) 등을 포함할 수 있다.
이러한 조향 시스템(10)은 모터(M), 모터 구동 전원 소스(110)와, 모터 구동 제어 장치(100) 등의 조향 어시스트를 위한 장치들 이외에, 조향 축(Steering Shaft), 랙바(Rack Bar), 기어박스(Gear Box) 등의 기본적인 기계적인 조향 장치들을 포함할 수 있다.
이러한 조향 시스템(10) 내 모터(M)는 조향력 전달 경로(예: 핸들-조향축-기어박스-랙바-휠) 상의 다양한 위치에서 어시스트 조향력(Assist Steering Force)을 제공할 수 있다.
한편, 본 실시예들에 따른 조향 시스템(10)은 조향 기능 상의 문제가 발생하는 경우, 조향 어시스트를 즉각 중단하는 페일 세이프티(Fail Safety) 기능을 제공하여 차량 사고를 미연에 방지해줄 수 있다.
이러한 페일 세이프티가 제대로 수행되기 위해서는, 조향 기능 상의 고장(문제)이 발생된 것이 감지되면, 조향 어시스트에 대한 즉각적이고 정확한 중단이 필요하다.
이를 위해, 본 실시예들에 따른 조향 시스템(10)은, 조향 기능 상의 고장(문제)이 발생된 것이 감지되면, 조향 어시스트에 대한 즉각적이고 정확한 중단을 위한 방안을 제공한다.
여기서, 조향 기능 상의 고장 발생 감지는 통상의 방식을 이용할 수 있으며, 조향각, 토크, 전류 등을 감지하여 이를 토대로 조향 기능 상의 고장 발생 여부를 감지할 수 있다.
아래에서는, 조향 어시스트에 대한 즉각적이고 정확한 중단을 위한 조향 시스템(10)을 설명한다.
도 2는 본 실시예들에 따른 모터 구동 제어 장치(100)를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예들에 따른 조향 시스템(10)은, 조향 기능 상의 고장 발생 감지 시, 조향 어시스트에 대한 즉각적이고 정확한 중단을 위하여, 모터 구동을 제어할 수 있는 모터 구동 제어 장치(100)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예들에 따른 모터 구동 제어 장치(100)는, 조향 어시스트를 위한 모터(M)로 모터 구동 전원(Pm)을 공급하는 인버터 회로(210)와, 제어 전원(Pc)의 입력 유무에 따라 인버터 회로(210)의 동작을 제어하는 모터 제어 회로(220)와, 제어 신호(Sc)에 응답하여 모터 제어 회로(220)로의 제어 전원(Pc)의 입력 여부를 제어하는 스위치 회로(230) 등을 포함할 수 있다.
인버터 회로(210)는, 모터(M)의 회전속도, 회전방향 등을 바꾸어 주는 기능을 한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예들에 따른 모터 구동 제어 장치(100)는, 조향 기능 고장 이벤트 발생 유무에 따라 제어 신호(Sc)를 스위치 회로(230)로 출력하는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU: Micro Control Unit)을 더 포함할 수 있다.
이러한 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)은, 도 2에서는, 모터 구동 제어 장치(100)의 내부에 존재하는 것으로 도시되어 있으나, 경우에 따라서는, 모터 구동 제어 장치(100)의 외부에 존재할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 모터 제어 회로(220)는, 제어 전원(Pc)의 입력에 따라, 인버터 회로(210)가 모터(M)로 모터 구동 전원(Pm)을 공급하도록 제어하고, 제어 전원(Pc)의 입력 차단에 따라, 인버터 회로(210)가 모터(M)로 모터 구동 전원(Pm)을 미 공급하도록 제어할 수 있다.
다시 말해, 모터 제어 회로(220)는, 제어 전원(Pc)이 입력되면, 인버터 회로(210)가 모터(M)로 모터 구동 전원(Pm)을 공급하도록 제어하고, 제어 전원(Pc)이 입력되지 않으면, 인버터 회로(210)가 모터(M)로 모터 구동 전원(Pm)을 미 공급하도록 제어할 수 있다.
즉, 모터(M)는 모터 제어 회로(220)로의 제어 전원(Pc)의 입력 여부에 따라 구동될 수도 있고 구동되지 않을 수도 있다.
스위치 회로(230)가 제어 신호(Sc)에 응답하여 스위칭 동작을 수행함에 따라, 모터 제어 회로(220)로 제어 전원(Pc)이 입력되기도 하고 입력되지 않기도 한다.
이러한 스위치 회로(230)는 트랜지스터 등의 스위치소자로 구현될 수도 있고, 모터 제어 회로(220)의 전류 소모가 상당히 작은 경우, 간단한 전자식 스위치 회로로도 구현이 가능할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 실시예들에 따른 조향 기능 고장 이벤트 발생 여부에 따른 모터 구동 제어 장치(100)의 동작을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 예로, 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)은, 조향 기능 고장 이벤트의 미 발생 시, 제어 신호(Sc)를 출력하지 않거나 제1 전압레벨의 제어 신호(Sc)를 출력할 수도 있다.
이 경우, 스위치 회로(230)는, 제어 전원(Pc)을 모터 제어 회로(220)로 출력한다.
모터 제어 회로(220)는 제어 전원(Pc)의 입력에 따라, 인버터 회로(210)가 모터(M)로 모터 구동 전원(Pm)을 공급하도록 하는 온-제어(On-Control)를 수행할 수 있다.
이에 따라, 모터(M)는 공급된 모터 구동 전원(Pm)에 의해 모터 축이 회전하여 정상적인 조향 어시스트를 위한 어시스트 조향력을 제공할 수 있다.
도 4를 참조하면, 일 예로, 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)은, 조향 기능 고장 이벤트의 발생 시, 제어 신호(Sc)를 출력하거나 제2 전압레벨의 제어 신호(Sc)를 출력할 수도 있다.
이 경우, 스위치 회로(230)는, 제어 전원(Pc)을 모터 제어 회로(220)로 출력하지 않고 차단한다.
모터 제어 회로(220)는 제어 전원(Pc)이 입력되지 않아 인버터 회로(210)가 모터(M)로 모터 구동 전원(Pm)을 공급하지 않도록 하는 오프-제어(On-Control)를 수행할 수 있다.
모터(M)는 모터 구동 전원(Pm)이 공급되지 않아 조향 어시스트를 위한 어시스트 조향력을 제공하지 않는다.
도 5는 본 실시예들에 따른 모터 구동 제어 장치(100)를 간략하게 나타낸 다른 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예들에 따른 모터 구동 제어 장치(100)는, 모터 구동 전원 소스(110)와 인버터 회로(210) 사이에 연결되고, 모터 구동 전원 소스(110)와 인버터 회로(210) 간의 역 전압 발생을 방지하는 역 전압 방지 회로(500)를 더 포함할 수 있다.
이러한 역 전압 방지 회로(500)는 하나 이상의 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 하나 이상의 다이오드 및/또는 하나 이상의 저항을 더 포함할 수 있다.
역 전압 방지 회로(500)에 포함되는 트랜지스터는, 대전류용 P 채널 전계 효과 트랜지스터 또는 N 채널 전계 효과 트랜지스터일 수 있다.
이러한 트랜지스터는 특성 상 전압 강하가 일반적인 다이오드에 비해 매우 작아서 구동 효율성을 크게 증대시킬 수 있다.
전술한 역 전압 방지 회로(500)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 다이오드(Dr)를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예들에 따른 모터 구동 제어 장치(100)는, 역 전압 방지 회로(500)와 인버터 회로(210) 사이의 지점에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 캐패시터(C1, C2)를 포함하는 직류 링크 캐패시터 회로(510)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 역 전압 방지 회로(500) 내 대전류용 트랜지스터의 사용 시, 직류 링크 캐패시터 회로(510) 내 캐패시터의 충전에 의한 유입 전류(Inrush-Current)의 내성 확보가 가능하여 충반전 회로를 삭제할 수 있는 이점이 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 역 전압 방지 회로(500) 내 대전류용 트랜지스터의 사용 시, 기계적인 릴레이를 사용하지 않기 때문에 불필요한 구동 회로를 구성하지 않아도 된다.
도 6 및 도 7은 본 실시예들에 따른 모터 구동 제어 장치(100)의 구현 예시도들이다.
도 6은 역 전압 방지 회로(500) 내 대전류용 트랜지스터가 대전류용 P 채널 전계 효과 트랜지스터인 경우에 대한 구현 회로도이고, 도 7은 역 전압 방지 회로(500) 내 대전류용 트랜지스터가 N 채널 전계 효과 트랜지스터인 경우에 대한 구현 회로도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 모터 구동 전원 소스(110)는 차량 내 배터리일 수 있으며, 이러한 모터 구동 전원 소스(110)에서 공급하는 모터 구동 전원(Pm)은 배터리 전원(V_BAT)일 수 있다.
또한, 도 6 및 도 7을 참조하면, 스위치 회로(230)가 모터 제어 회로(220)의 전원 입력 단(PWR)에 입력되는 제어 전원(Pc)은, 스위치 회로(230)가 입력 받아 통과시킨 모터 구동 전원(Pm)에 해당하는 배터리 전원(V_BAT)일 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 인버터 회로(210)는, 모터 구동 전원(Pm)에 해당하는 배터리 전원(V_BAT)이 모터(M)로 공급되는 것을 제어하기 위한 다수의 트랜지스터(Ta, Tb, Tc, Td)를 포함할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 모터 제어 회로(220)는, 제어 전원(Pc)의 입력에 따라 다수의 트랜지스터(Ta, Tb, Tc, Td)의 게이트를 구동하여 다수의 트랜지스터(Ta, Tb, Tc, Td) 각각의 온-오프를 제어할 수 있다.
다수의 트랜지스터(Ta, Tb, Tc, Td) 각각은, 게이트 드라이버라고 할 수 있는 모터 제어 회로(220)에 의해 제어되는 게이트 노드, 제1노드(예: 소스 노드 또는 드레인 노드), 제2노드(예: 드레인 노드 또는 소스 노드)를 갖는다.
Ta 트랜지스터 및 Tc 트랜지스터와, Tb 트랜지스터와 Td 트랜지스터는, 온-오프가 반대로 동작하는 풀-업(Pull-Up) 트랜지스터와 풀-다운(Pull-Down) 트랜지스터일 수 있다.
즉, Ta 트랜지스터 및 Tc 트랜지스터는 풀-업(Pull-Up) 트랜지스터이고, Tb 트랜지스터와 Td 트랜지스터는 풀-다운(Pull-Down) 트랜지스터일 수 있다.
Ta 트랜지스터 및 Tc 트랜지스터 각각의 제2노드(예: 드레인 노드 또는 소스 노드)는, Tb 트랜지스터와 Td 트랜지스터 각각의 제1노드(예: 소스 노드 또는 드레인 노드)와 전기적으로 연결될 수 있다.
다시 말해, Ta 트랜지스터의 제2노드(예: 드레인 노드 또는 소스 노드)는, Tb 트랜지스터의 제1노드(예: 소스 노드 또는 드레인 노드)는 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, Ta 트랜지스터의 제2노드(예: 드레인 노드 또는 소스 노드)와 Tb 트랜지스터의 제1노드(예: 소스 노드 또는 드레인 노드)가 연결된 지점(P1)은, 모터(M)의 입력 노드(IN1)와 전기적으로 연결될 수 있다.
Tc 트랜지스터의 제2노드(예: 드레인 노드 또는 소스 노드)는, Td 트랜지스터의 제1노드(예: 소스 노드 또는 드레인 노드)는 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, Tc 트랜지스터의 제2노드(예: 드레인 노드 또는 소스 노드)와 Td 트랜지스터의 제1노드(예: 소스 노드 또는 드레인 노드)가 연결된 지점(P2)은, 모터(M)의 입력 노드(IN2)와 전기적으로 연결될 수 있다.
Ta 트랜지스터 및 Tc 트랜지스터 각각의 제1노드(예: 소스 노드 또는 드레인 노드)에는 모터 구동 전원(Pm)에 해당하는 배터리 전원(V_BAT)이 인가될 수 있다.
Tb 트랜지스터 및 Td 트랜지스터 각각의 제2노드(예: 드레인 노드 또는 소스 노드)에는 모터(M)를 구동시키지 못하는 전압(예: 그라운드 전압(GND))이 인가될 수 있다.
트랜지스터 동작의 일 예로, 모터 제어 회로(220)가 Ta 트랜지스터를 턴-온 시킬 수 있는 턴-온 레벨 전압을 출력하고 Tb 트랜지스터가 턴-오프 시킬 수 있는 턴-오프 레벨 전압을 출력하는 경우, Ta 트랜지스터는 턴-온 되고 Tb 트랜지스터는 턴-오프 된다.
이에 따라, 게이트 노드(제어 노드)에 입력된 턴-온 레벨 전압에 의해 턴-온 된 Ta 트랜지스터는 제1노드(예: 소스 노드 또는 드레인 노드)로 입력된 배터리 전원(V_BAT)을 제2노드(예: 드레인 노드 또는 소스 노드)로 출력한다.
모터(M)는 Ta 트랜지스터의 제2노드(예: 드레인 노드 또는 소스 노드)를 통해 모터 구동 전원(Pm)에 해당하는 배터리 전원(V_BAT)을 공급받아 구동할 수 있다.
트랜지스터 동작의 다른 예로, 모터 제어 회로(220)가 Tb 트랜지스터를 턴-온 시킬 수 있는 턴-온 레벨 전압을 출력하고 Ta 트랜지스터가 턴-오프 시킬 수 있는 턴-오프 레벨 전압을 출력하는 경우, Tb 트랜지스터는 턴-온 되고 Ta 트랜지스터는 턴-오프 된다.
이에 따라, 게이트 노드(제어 노드)에 입력된 턴-온 레벨 전압에 의해 턴-온 된 Tb 트랜지스터는 제2노드(예: 드레인 노드 또는 소스 노드)와 전기적으로 연결된 그라운드 전압(GND)을 제1노드(예: 소스 노드 또는 드레인 노드)로 출력한다.
모터(M)는 Tb 트랜지스터의 제1노드(예: 소스 노드 또는 드레인 노드)를 통해 모터 구동 전원(Pm)에 해당하는 배터리 전원(V_BAT)이 아닌 그라운드 전압(GND)을 공급받기 때문에 구동하지 못한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 스위치 회로(230)는, 턴-온 된 경우, 제어 전원(Pc)에 해당하는 모터 구동 전원(Pm)일 수 있는 배터리 전원(V_BAT)을 모터 제어 회로(220)로 입력해주는 제1스위치소자(S1)와, 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)에서 출력되는 MCU 제어 신호(MCU_CTR)인 제어 신호(Sc)에 응답하여 제1스위치소자(S1)의 온-오프를 제어하는 제2스위치소자(S2) 등을 포함할 수 있다.
한편, 스위치 회로(230)는 적어도 하나의 다이오드(Ds)를 추가로 더 포함할 수 있다.
전술한 스위치 회로(230)는, 조향 기능 고장 발생이 감지되지 않은 경우, 제2스위치소자(S2)가 게이트 노드에 인가되는 MCU 제어 신호(MCU_CTR)인 제어 신호(Sc)에 의해 턴-온 될 수 있다.
이에 따라, 턴-온 된 제2스위치소자(S2)를 통해 그라운드 전압(GND)이 제1스위치소자(S1)의 게이트 노드에 인가된다.
제1스위치소자(S1)가 P타입 트랜지스터인 경우, 제1스위치소자(S1)는 게이트 노드에 인가된 그라운드 전압(GND)에 의해 턴-온 된다.
이에 따라, 제1스위치소자(S1)는 Na 노드에 인가된 배터리 전원(V_BAT)을 Nb 노드로 출력함으로써, 스위치 회로(230)는 제어 전원(Pc)에 해당하는 배터리 전원(V_BAT)을 모터 제어 회로(220)의 전원 입력 단(PWR)으로 입력해줄 수 있다.
따라서, 인버터 회로(210)가 적절한 동작을 수행하여 모터(M)가 조향 어시스트를 위한 동작을 할 수 있다.
조향 기능 고장 발생이 감지된 경우, 제2스위치소자(S2)가 게이트 노드에 인가되는 MCU 제어 신호(MCU_CTR)인 제어 신호(Sc)에 의해 턴-오프 될 수 있다.
이 경우, 그라운드 전압(GND)이 제1스위치소자(S1)의 게이트 노드에 인가되지 못한다.
제1스위치소자(S1)가 P타입 트랜지스터인 경우, 제1스위치소자(S1)는 턴-온 되지 못하고 오프 상태가 된다.
이에 따라, 제1스위치소자(S1)는 Na 노드에 인가된 배터리 전원(V_BAT)을 Nb 노드로 출력하지 못함으로써, 스위치 회로(230)는 제어 전원(Pc)에 해당하는 배터리 전원(V_BAT)을 모터 제어 회로(220)의 전원 입력 단(PWR)으로 입력해주지 못한다.
따라서, 인버터 회로(210)가 적절한 동작하지 못하여 모터(M)가 조향 어시스트를 위한 동작을 할 수 없다.
한편, 모터 구동 전원(Pm)에 배터리 전원(V_BAT)을 차단하기 위하여 배터리 라인 상에 기계식 릴레이를 적용하지 않고, 전자식 소자를 이용하여 모터 제어 회로(220)인 게이트 드라이버에 인가되는 제어 전원을 차단함으로써, 모터 구동 제어 장치(100)의 사이즈를 줄일 수 있고 스위칭 동작에 따른 노이즈(소음)를 방지할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 모터 구동 제어 장치(100)는, 스위치 회로(230), 역 전압 방지 회로(500) 등의 내부에 적어도 하나의 저항을 더 포함할 수 있으며, 각종 신호가 입출력 되는 지점에 적어도 하나의 저항을 더 포함할 수 있다.
이상에서 전술한 본 실시예들에 따른 조향 시스템(10)은 다양한 타입의 조향 시스템에 적용될 수 있다.
아래에서는, 몇 가지 적용 예시들을 간단하게 설명한다.
도 8 내지 도 10은 본 실시예들에 따른 조향 시스템(10)의 적용 예시도들이다.
도 8 및 도 10을 참조하면, 기계적인 조향 장치는 조향 휠(810), 조향 축(820), 기어박스(830) 및 랙바(840) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 조향 축(820)은 조향 휠(810)가 연결된 컬럼(미도시)과, 이와 연결되어 동력(조향력)을 기어박스(830)을 통해 랙바(840)로 전달해주는 중간축(미도시) 등을 포함할 수 있다. 그리고, 기어박스(830)는 피니언 기어(미도시)를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 실시예들에 따른 조향 시스템(10)은, 모터(M)가 조향축(810)에 연결되어 조향축(810)으로 어시스트 조향력을 제공하는 C 타입 EPS(Column-EPS)일 수 있다.
도 8에 도시된 모터 구동 제어 장치(100)는, 조향축(810)으로 어시스트 조향력을 공급하는 모터(M)의 구동을 제어할 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 실시예들에 따른 조향 시스템(10)은, 모터(M)가 랙바(840)에 연결되어 랙바(840)로 어시스트 조향력을 제공하는 R 타입 EPS(Rack-EPS)일 수 있다.
도 9에 도시된 모터 구동 제어 장치(100)는, 랙바(840)로 어시스트 조향력을 공급하는 모터(M)의 구동을 제어할 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 실시예들에 따른 조향 시스템(10)은, 모터(M)가 기어박스(830)의 피니언 기어에 연결되어 피니언 기어로 어시스트 조향력을 제공하는 P 타입 EPS(Pinion-EPS)일 수 있다.
도 10에 도시된 모터 구동 제어 장치(100)는, 기어박스(830)의 피니언 기어로 어시스트 조향력을 공급하는 모터(M)의 구동을 제어할 수 있다.
이상에서 전술한 본 실시예들에 따른 조향 시스템(10) 내 모터 구동 제어 장치(100)는 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Control Unit)으로 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 본 실시예들에 의하면, 조향 시스템(10)의 내부 또는 외부에서 고장이 발생한 경우, 조향 어시스트를 위한 모터 구동이 즉각적으로 중단될 수 있도록 해주어 차량 사고를 미연에 방지해줄 수 있는 모터 구동 제어 장치(100) 및 조향 시스템(10)을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 소형화가 가능하고 모터 구동 제어에 따른 소음을 방지할 수 있는 모터 구동 제어 장치(100)와, 이를 포함하는 조향 시스템(10)을 제공할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 조향 시스템
100: 모터 구동 제어 장치
110: 모터 구동 전원 소스
210: 인버터 회로
220: 모터 제어 회로
230: 스위치 회로
500: 역 전압 방지 회로
510: 직류 링크 캐패시터 회로

Claims (15)

  1. 조향 어시스트를 위한 모터로 모터 구동 전원을 공급하는 인버터 회로;
    제어 전원의 입력 유무에 따라 상기 인버터 회로의 동작을 제어하는 모터 제어 회로; 및
    제어 신호에 응답하여 상기 모터 제어 회로로의 상기 제어 전원의 입력 여부를 제어하는 스위치 회로를 포함하는 모터 구동 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터 제어 회로는,
    상기 제어 전원의 입력에 따라 상기 인버터 회로가 상기 모터로 상기 모터 구동 전원을 공급하도록 제어하고,
    상기 제어 전원의 입력 차단에 따라 상기 인버터 회로가 상기 모터로 상기 모터 구동 전원을 미 공급하도록 제어하는 모터 구동 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인버터 회로는,
    상기 모터 구동 전원이 상기 모터로 공급되는 것을 제어하는 다수의 트랜지스터를 포함하고,
    상기 모터 제어 회로는,
    상기 제어 전원의 입력에 따라 상기 다수의 트랜지스터의 게이트를 구동하여 상기 다수의 트랜지스터 각각의 온-오프를 제어하는 모터 구동 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모터 구동 전원을 공급하는 모터 구동 전원 소스와 상기 인버터 회로 사이에 연결되고, 상기 모터 구동 전원 소스와 상기 인버터 회로 간의 역 전압 발생을 방지하는 역 전압 방지 회로를 더 포함하는 모터 구동 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 역 전압 방지 회로는,
    P 채널 전계 효과 트랜지스터 또는 N 채널 전계 효과 트랜지스터를 포함하는 모터 구동 제어 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 역 전압 방지 회로와 상기 인버터 회로 사이의 지점에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 캐패시터를 포함하는 직류 링크 캐패시터 회로를 포함하는 모터 구동 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 모터 구동 전원은 배터리 전원인 모터 구동 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어 전원은 상기 모터 구동 전원인 모터 구동 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스위치 회로는,
    턴-온 된 경우 상기 제어 전원에 해당하는 상기 모터 구동 전원을 상기 모터 제어 회로로 입력해주는 제1스위치소자; 및
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 제1스위치소자의 온-오프를 제어하는 제2스위치소자를 포함하는 모터 구동 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    조향 기능 고장 이벤트 발생 유무에 따라 상기 제어 신호를 상기 스위치 회로로 출력하는 마이크로 컨트롤 유닛을 더 포함하는 모터 구동 제어 장치.
  11. 어시스트 조향력을 제공하는 모터;
    상기 모터의 구동을 위한 모터 구동 전원을 공급하는 모터 구동 전원 소스; 및
    상기 모터의 구동을 제어하는 모터 구동 제어 장치를 포함하고,
    상기 모터 구동 제어 장치는,
    상기 모터로 모터 구동 전원을 공급하는 인버터 회로;
    제어 전원의 입력 유무에 따라 상기 인버터 회로의 동작을 제어하는 모터 제어 회로; 및
    제어 신호에 응답하여 상기 모터 제어 회로로의 상기 제어 전원의 입력 여부를 제어하는 스위치 회로를 포함하는 조향 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    조향 기능 고장 이벤트 발생 유무에 따라 상기 제어 신호를 상기 스위치 회로로 출력하는 마이크로 컨트롤 유닛을 상기 모터 구동 제어 장치의 내부 또는 외부에 더 포함하는 조향 시스템.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 다수의 트랜지스터는,
    상기 게이트가 구동될 때, 상기 모터의 각 상에 상기 모터 구동 전원을 각각 인가하는 모터 구동 제어 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 모터 제어 회로는,
    상기 인버터 회로와 상기 스위치 회로 사이에 연결되는 모터 구동 제어 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 모터 제어 회로는,
    상기 인버터 회로와 상기 스위치 회로 사이에 연결되는 조향 시스템.
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