KR102446143B1 - 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치 및 방법 - Google Patents

차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치는 전동식 조향장치의 모터를 제어하는 모터 제어기의 온도를 감지하는 온도 감지부; 및 상기 전동식 조향장치의 조향 제어 모듈로부터 모터에 인가되는 모터 전류와 상기 온도 감지부에 의해 감지된 상기 모터 제어기의 온도에 따라 상기 모터 전류를 조절하는 출력 조절 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING MOTOR OF ELECTRIC POWER STEERING SYSTEM}
본 발명은 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전동식 조향장치의 모터를 제어하기 위한 모터 전류와 모터 제어기의 온도에 따라 모터의 출력을 조절하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량용 전동식 조향장치(Electric Power Steering;EPS)는 전동식 모터에 의해 조향휠의 조타력을 보조해 주는 조향장치이다. 차량용 전동식 조향장치는 차속, 컬럼토크, 절대토크, 절대조향각, 차의 상태 등의 입력을 이용하여 조향휠의 조타력을 보조하기 위한 모터의 토크를 모터 전류를 통해 제어한다.
차량용 전동식 조향장치는 일반적으로 모터로 입력되는 모터 전류를 측정하고, 차속이 빠를 경우 모터 전류를 감소시켜 차량용 전동식 조향장치의 조향 보조 토크를 감소시키고 차속이 느릴 경우 모터 전류를 증가시켜 조향 보조 토크를 증가시킨다.
차량용 전동식 조향장치의 모터는 실제 액츄에이터(Actuator)로서 역할을 한다. 차량용 전동식 조향장치의 모터는 BLAC-type과 DC-type이 있다. 특히, DC-Type 모터(이하 간단히 'DC 모터'라 한다)는 가격 경쟁력이 뛰어나며 제어 기술의 발전과 함께 적용 영역이 확대되어 가고 있다.
그러나, DC-Type 모터는 브러시(Brush)가 항상 접촉한 상태로 회전하여 과열이 발생할 수 있기 때문에 DC-Type 모터를 열로부터 보호하기 위해서 모터의 출력을 제한하는 보호로직을 채택하고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2001-0096718호(2001.11.08)의 '전자 동력 조향 장치의 DC 모터 제어회로'에 개시되어 있다.
종래에는 모터 제어기의 온도, 전류, 저항, 리액턴스 등을 이용하여 모터 온도를 예측하고, 예측된 모터 온도에 따라 모터 출력을 제한하였다.
그러나, 모터 제어기의 온도, 전류, 저항, 리액턴스 등으로 모터 온도를 예측하는 경우, 상대적으로 열 용량이 큰 DC 모터에 대해서는 예측 정확도가 저하되는 경우가 발생하였다. 그 결과 모터 과열 여부에 대한 판단이 부정확해지는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 전동식 조향장치의 모터를 제어하기 위한 모터 전류와 모터 제어기의 온도에 따라 모터의 출력을 조절함으로써 모터를 보호할 수 있도록 한, 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치는 전동식 조향장치의 모터를 제어하는 모터 제어기의 온도를 감지하는 온도 감지부; 및 상기 전동식 조향장치의 조향 제어 모듈로부터 모터에 인가되는 모터 전류와 상기 온도 감지부에 의해 감지된 상기 모터 제어기의 온도에 따라 상기 모터 전류를 조절하는 출력 조절 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 출력 조절 모듈은 상기 모터 제어기의 온도와 상기 모터 전류에 따라 모터 전류 제한값을 검출하는 제한값 검출부; 상기 모터 제어기의 온도와 상기 모터 전류에 따라 모터 전류 제한을 위한 조절량을 검출하는 조절량 검출부; 및 상기 조절량 검출부에 의해 검출된 조절량에 따라 상기 모터 전류 제한값을 조절하여 상기 모터 전류를 제한하는 출력 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 조절량 검출부는 상기 모터 제어기의 온도에 따라 상기 조절량을 증감시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 조절량 검출부는 상기 모터 제어기의 온도가 높을수록 상기 조절량의 크기를 증가시키고, 상기 모터 제어기의 온도가 낮을수록 상기 조절량의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 조절량은 상기 조절량의 크기에 따라 복수 개의 영역으로 구분되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 영역은 상기 모터 전류 제한값이 상기 모터 전류보다 커서 상기 모터 전류 제한값을 상대적으로 크게 감소시키는 제1 감소 영역, 상기 모터 전류 제한값과 상기 모터 전류가 일치된 후 상기 모터 전류 제한값을 상기 제1 감소 영역에 비해 상대적으로 작게 감소시키는 제2 감소 영역, 상기 모터 전류 제한값을 유지시키는 유지 영역, 및 상기 모터 전류 제한값을 증가시키는 증가 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제한값 검출부는 상기 모터 전류 제한값의 초기값을 상기 모터 전류보다 상대적으로 많게 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제한값 검출부는 상기 모터 전류 제한값의 초기값을 상기 모터가 정격 전류로 동작할 수 있는 동작 지속 시간에 따라 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 출력 조절부는 기 설정된 설정시간이 경과할 때마다 상기 모터 전류 제한값을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 모터 제어기의 온도는 상기 전동식 조향장치의 동작 개시 후 최초로 감지된 상기 모터 제어기의 초기 온도인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 방법은 전동식 조향장치의 모터 제어기의 온도를 감지하는 단계; 및 상기 전동식 조향장치의 조향 제어 모듈로부터 모터에 인가되는 모터 전류와 온도 감지부에 의해 감지된 상기 모터 제어기의 온도에 따라 상기 모터 전류를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 모터 전류를 조절하는 단계는 상기 모터 제어기의 온도와 상기 모터 전류에 따라 모터 전류 제한값을 검출하는 단계; 상기 모터 제어기의 온도와 상기 모터 전류에 따라 모터 전류 제한을 위한 조절량을 검출하는 단계; 및 상기 조절량에 따라 상기 모터 전류 제한값을 조절하여 상기 모터 전류를 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 조절량을 검출하는 단계는 상기 모터 제어기의 온도에 따라 상기 조절량을 증감시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 조절량을 검출하는 단계는 상기 모터 제어기의 온도가 높을수록 상기 조절량의 크기를 증가시키고, 상기 모터 제어기의 온도가 낮을수록 상기 조절량의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 조절량은 상기 조절량의 크기에 따라 복수 개의 영역으로 구분되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 영역은 상기 모터 전류 제한값이 상기 모터 전류보다 커서 상기 모터 전류 제한값을 상대적으로 크게 감소시키는 제1 감소 영역, 상기 모터 전류 제한값과 상기 모터 전류가 일치된 후 상기 모터 전류 제한값을 상기 제1 감소 영역에 비해 상대적으로 작게 감소시키는 제2 감소 영역, 상기 모터 전류 제한값을 유지시키는 유지 영역, 및 상기 모터 전류 제한값을 증가시키는 증가 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 모터 전류 제한값을 검출하는 단계는 상기 모터 전류 제한값의 초기값을 상기 모터 전류보다 상대적으로 많게 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 모터 전류 제한값을 검출하는 단계는 상기 모터 전류 제한값의 초기값을 상기 모터가 정격 전류로 동작할 수 있는 동작 지속 시간에 따라 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 모터 전류 제한값을 검출하는 단계는 기 설정된 설정시간이 경과할 때마다 상기 모터 전류 제한값을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 모터 제어기의 온도는 상기 전동식 조향장치의 동작 개시 후 최초로 감지된 상기 모터 제어기의 초기 온도인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치 및 방법은 전동식 조향장치의 모터를 제어하기 위한 모터 전류와 모터 제어기의 온도에 따라 모터의 출력을 조절함으로써 모터를 보호할 수 있도록 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치 및 방법은 기존의 모터 온도 예측 모델 대비 로직 복잡도가 낮고, 상대적으로 쉽게 모터 출력을 제한할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 조절 모듈의 블럭 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 지령 전류 및 모터 제어기 온도에 따른 변화율을 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 전류 제한값에 따른 모터 출력 제한 예를 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 특성에 따른 초기 제한값 및 그 기울기를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 지령 전류 및 모터 제어기 온도에 따른 모터 전류 제한값의 변화를 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 방법의 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 조향장치의 모터 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 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 조절 모듈의 블럭 구성도이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 지령 전류 및 모터 제어기 온도에 따른 변화율을 나타낸 도면이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 전류 제한값에 따른 모터 출력 제한 예를 나타낸 도면이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 특성에 따른 초기 제한값 및 그 기울기를 나타낸 도면이며, 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 지령 전류 및 모터 제어기 온도에 따른 모터 전류 제한값의 변화를 나타낸 도면이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치는 조향 제어 모듈(10), 출력 제어 모듈(20), 온도 감지부(30), 및 모터(40)를 포함한다.
조향 제어 모듈(10)은 차량용 전동식 조향장치의 모터(40)를 제어하여 조향휠의 조타력을 보조한다. 전동식 조향장치로는 EPS(Electric Power Steering)일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 MDPS(Motor Driven Power Supply)도 채용될 수 있다.
조향 제어 모듈(10)은 차속, 컬럼토크, 조향각, 주행 정보 등을 입력받아 이들을 토대로 모터 전류를 생성하여 모터(40)에 입력함으로써 조향 보조 토크를 생성한다.
조향 제어 모듈(10)은 차속이 상대적으로 빠른 경우 모터 전류를 감소시켜 조향 보조 토크를 감소시키고, 차속이 상대적으로 느릴 경우 모터 전류를 증가시켜 조향 보조 토크를 증가시킨다.
모터(40)는 조향축에 설치되어 조향 제어 모듈(10)로부터 입력된 모터 전류에 따라 조향 보조 토크를 발생시킨다. 본 실시예에서 모터(40)는 DC 모터일 수 있으나, 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
온도 감지부(30)는 전동식 조향장치의 모터(40)를 제어하는 모터 제어기(미도시)의 온도를 감지한다. 모터 제어기는 상기한 조향 제어 모듈(10)로부터 입력된 제어신호에 따라 모터 전류를 발생시켜 모터(40)에 입력한다.
모터 제어기는 상기한 조향 제어 모듈(10)의 제어기와 별도로 구비될 수 있으나, 조향 제어 모듈(10)의 제어기에 모듈 형태로 일체화될 수 있다. 모터 제어기가 조향 제어 모듈(10)의 제어기와 별도로 구비된 경우 온도 감지부(30)는 모터 제어기의 온도를 직접 감지할 수 있고, 모터 제어기가 조향 제어 모듈(10)의 제어기 내부에 탑재되는 경우에는 조향 제어 모듈(10)의 제어기의 온도를 모터 제어기의 온도로 대체할 수 있다.
출력 제어 모듈(20)은 전동식 조향장치의 조향 제어 모듈(10)로부터 모터(40)에 인가되는 모터 전류와 온도 감지부(30)에 의해 감지된 모터 제어기의 온도에 따라 모터 전류를 조절한다.
즉, 출력 제어 모듈(20)은 운전자가 조향휠을 양측끝까지 회전시키는 등의 조향휠 조작을 수행할 경우, 모터 제어기의 온도와 모터 전류에 따라 모터 전류 제한값을 조절하고, 이 모터 전류 제한값을 토대로 모터 전류를 제한함으로써 모터(40) 구동시 발생되는 열을 감소시킨다. 따라서, 모터(40)가 모터(40) 구동에 의해 발생될 수 있는 열에 의해 소손되거나 모터(40)가 비정상적으로 동작하지 않도록 한다.
도 2 를 참조하면, 제한값 검출부(21), 조절량 검출부(22) 및 출력 조절부(23)를 포함한다.
제한값 검출부(21)는 모터 제어기의 온도와 모터 전류에 따라 모터 전류 제한값을 검출한다.
모터 전류 제한값은 모터 전류를 제한하기 위해 설정되는 전류량이다. 따라서, 모터 전류 제한값이 조절량에 따라 증감됨으로써 모터 전류도 모터 전류 제한값 이내에서 조절될 수 있게 된다. 조절량에 대해서는 후술한다.
모터 제어기의 온도는 차량 시동이 온됨에 따른 전동식 조향 장치의 동작이 개시된 후 최초 감지된 모터 제어기의 온도이다.
모터 제어기의 온도는 차량 시동 온 시점마다 상이할 수 있다. 모터 제어기의 온도는 차량 시동 오프 시점과 시동 온 시점 간의 시간 간격 등에 의해 영향을 받을 수 있다. 차량 시동이 오프되고 상대적으로 긴 시간이 경과한 후 차량 시동이 온되면, 모터 제어기의 온도는 상대적으로 낮을 수 있으나, 이전의 차량 시동이 오프된 후 시간이 얼마 지나지 않은 상태에서 차량 시동이 온되면, 모터 제어기의 온도가 상대적으로 높을 수 있다.
제한값 검출부(21)는 모터 전류 제한값을 검출함에 있어서 모터 전류 제한값의 초기값을 모터 전류보다 상대적으로 높게 설정한다.
모터 전류 제한값의 초기값은 모터 전류 제한값 중 최대값으로서, 모터(40)가 정격 전류로 동작할 수 있는 동작 지속 시간에 따라 설정된다. 모터 전류 제한값의 초기값은 모터(40)가 일정 시간 동안은 정격 전류로 동작할 수 있어야 하기 때문에 정격 전류의 값보다 상대적으로 커야 한다. 즉, 모터 전류 제한값은 그 초기값이 최대값으로서 이후 조절량에 따라 감소되면서 모터 전류를 제한하게 된다.
조절량 검출부(22)는 모터 제어기의 온도와 모터 전류에 따라 모터 전류 제한을 위한 조절량을 검출한다.
조절량 검출부(22)는 모터 제어기의 온도, 즉 전동식 조향 장치의 동작이 개시된 후 최초 감지된 모터 제어기의 온도에 따라 조절량을 설정한다.
조절량은 상기한 바와 같이 모터 전류 제한값의 초기값이 결정되면 기 설정된 설정시간 마다 적용되며, 그 결과 모터 전류 제한값이 조절되게 된다. 이러한 조절량은 모터 제어기의 온도와 모터 전류에 따라 증감될 수도 있다. 예컨데, 조절량은 모터 제어기의 온도가 높을수록 그 크기가 증가되고 모터 제어기의 온도가 낮을수록 그 크기가 감소될 수 있다.
한편, 조절량은 도 2 에 도시된 바와 같이 조절량의 크기에 따라 복수 개의 영역, 예컨데 4개의 영역으로 구분될 수 있다.
조절량은 제1 감소 영역, 제2 감소 영역, 유지 영역 및 증가 영역으로 구분될 수 있다.
제1 감소 영역(ⓐ)은 모터 전류 제한값이 모터 전류보다 커서 모터 전류 제한값을 상대적으로 크게 감소시키는 영역으로서, 조절량의 크기가 상대적으로 가장 큰 영역이다. 제1 감소 영역(ⓐ)은 모터 전류가 상대적으로 매우 높으므로 상대적으로 큰 전류 제한이 필요한 영역이다. 도 3 을 참조하면, 제1 감소 영역(ⓐ)은 모터 전류가 77A 이하 70A 미만으로서 조절량이 -0.51A/s인 영역이다. 즉, 모터 전류가 77A 이하 70A 미만이면, 조절량 -0.51A/s가 설정시간 예컨데 1초마다 모터 전류 제한값에 적용되어 모터 전류 제한값이 -0.51A/s씩 감소하게 된다.
제2 감소 영역(ⓑ)은 모터 전류 제한값과 모터 전류가 일치된 후 모터 전류 제한값을 제1 감소 영역에 비해 상대적으로 작게 감소시키는 영역으로서, 제1 감소 영역에 비해 상대적으로 조절량이 작다. 도 3 을 참조하면, 제2 감소 영역(ⓑ)은 모터 전류가 70A 이하 17A 미만으로서 조절량이 -0.45A/s인 영역이다. 즉, 모터 전류가 감소되어 70A 이하 17A 미만이 되면, 조절량 -0.45A/s가 설정시간마다 모터 전류 제한값에 적용되어 모터 전류 제한값이 -0.45A/s씩 감소되게 된다. 이때, 모터 전류는 모터 전류 제한값 이내로 제한되므로, 모터 전류가 모터 전류 제한값보다 상대적으로 더 크더라도 모터 전류는 모터 전류 제한값으로 제한된다.
조절량 유지 영역(ⓒ)은 모터 전류 제한값을 유지시키는 영역으로서, 전류가 사용 되더라도 모터(40) 온도 변화가 매우 적어 조절량을 0으로 해도 되는 영역이다. 도 3 을 참조하면, 변화율 유지 영역(ⓒ)은 모터 전류가 17A 이하 11A 미만으로서 조절량이 0인 영역이다. 즉, 모터 전류 제한값이 감소되어 17A 이하 11A이면, 모터 전류 제한값은 계속 유지된다. 조절량 유지 영역(ⓒ)에서의 모터 전류는 모터 전류 제한값보다 상대적으로 작은 상태이다.
조절량 증가 영역(ⓓ)은 모터 전류 제한값을 증가시키는 영역으로서, 모터 전류가 사용되더라도 모터(40) 온도가 상온에서 유지할 수 있어 조절량의 크기를 회복해야 하는 영역이다. 도 3 을 참조하면, 조절량 증가 영역(ⓓ)은 모터 전류가 11A 이하 0A 이하으로서 조절량이 +0.069A/s인 영역이다. 이러한 조절량 증가 영역(ⓓ)에서는 모터 전류 제한값이 설정시간 마다 0.069A/s씩 증가하여 조절량이 회복된다. 조절량 증가 영역(ⓓ)에서의 모터 전류는 모터 전류 제한값보다 상대적으로 작은 상태이다.
한편, 모터 전류 제한값의 초기값과 조절량은 모터 제어기의 온도와 모터 전류에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
특히, 조절량은 모터 제어기의 온도가 높을수록 그 크기가 증가되고 모터 제어기의 온도가 낮을수록 그 크기가 감소될 수 있다. 이는 아래의 표 1과 같다.
모터 전류/온도 40도 60도 85도
77A -0.51A/s -2.858A/s -3.573A/s
70A -0.45A/s -2.568A/s -3.21A/s
17A 0A/s 0A/s 0A/s
11A 0A/s 0A/s 0A/s
0A +0.069A/s +0.069A/s +0.069A/s
표 1 을 참조하면, 모터 제어기의 온도가 높을수록 조절량은 상대적으로 큰 것을 알 수 있다.
출력 조절부(23)는 조절량 검출부(22)에 의해 검출된 조절량에 따라 모터 전류 제한값을 조절한다.
즉, 출력 조절부(23)는 조절량 검출부(22)에 의해 조절량이 검출되면 설정시간이 경과할 때마다 모터 전류 제한값을 단계적으로 조절하고 조절된 모터 전류 제한값 이내로 모터 전류를 제한한다.
도 4 를 참조하면, 모터 전류 제한값의 초기값이 79.4A이고 모터 전류가 70A일 경우, 출력 조절부(23)는 설정시간 1초마다 모터 전류 제한값을 -0.51A/s씩 감소시킨다(ⓐ). 한편, 모터 전류 제한값이 감소하더라도 모터 전류는 모터 전류 제한값 보다 상대적으로 작다. 따라서, 모터 전류는 조향 제어 모듈(10)에 의한 70A가 그대로 출력된다.
모터 전류 제한값이 감소하여 모터 전류가 70A 이하 17A 미만이 되면, 출력 조절부(23)는 설정시간이 경과할 때마다 모터 전류 제한값을 조절량 -0.45A/s씩 감소시키고, 감소된 모터 전류 제한값 이내로 모터 전류를 제한한다(ⓑ).
모터 전류 제한값이 감소하여 모터 전류가 모터 전류가 17A 이하 11A 미만이 되면, 출력 조절부(23)는 조절량이 0A/s이므로, 모터 전류 제한값을 계속 유지한다(ⓒ). 이때의 모터 전류는 모터 전류 제한값의 범위 이내이다.
모터 전류 제한값이 감소하여 모터 전류가 11A 이하 0A 이하가 되며, 출력 조절부(23)는 조절량 +0.069A/s 씩 설정시간이 경과할 때마다 모터 전류 제한값을 증가시킨다. 이에 따라 모터 전류 제한값은 회복하게 되고 이때의 모터 전류는 모터 전류 제한값의 범위 이내이다.
한편, 본 실시예에서 모터 전류 제한값의 초기값은 모터 전류 제한값 중 최대값으로서, 모터(40)가 일정 시간 정격 전류를 낼 수 있어야 하기 때문에 정격 전류의 값보다 상대적으로 커야 한다.
도 5 를 참조하면, 정격 전류를 70A를 21초간 지속 입력 가능한 모터(40)의 경우, 21초 이내 70A 이하로 모터 전류가 제한될 수 있도록 초기값과 그 조절량이 설정될 수 있다. 일 예로, 모터 전류 제한값의 초기값은 79.4A이고 조절량이 -0.51A/s이면 21초 이내 제한값이 70A 이내로 조절될 수 있다.
도 6 을 참조하면, 운전자가 조향휠을 양측 끝까지 조향할 경우에 모터 전류 제한값을 상기한 바와 같이 제한함으로써 모터 전류가 모터 전류 제한값 이내로 제한됨을 알 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 방법을 도 7 을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 방법의 순서도이다.
도 7 을 참조하면, 조향 제어 모듈(10)이 동작하여 모터 제어기의 동작이 개시되면(S10), 온도 감지부(30)가 모터 제어기의 온도를 감지한다(S20).
모터 제어기의 온도가 감지됨에 따라, 제한값 검출부(21)는 조향 제어 모듈(10)로부터 입력된 모터 전류와 모터 제어기의 온도에 따라 모터 전류 제한값을 검출한다(S30).
또한, 조절량 검출부(22)는 모터 제어기의 온도와 모터 전류에 따라 모터 전류 제한을 위한 조절량을 검출한다(S40).
제한값 검출부(21)에 의해 제한값이 검출되고, 조절량 검출부(22)에 의해 조절량이 검출됨에 따라, 출력 조절부(23)는 설정시간이 경과할 때마다 모터 전류 제한값을 단계적으로 조절하고(S50,S60), 조절된 모터 전류 제한값 이내로 모터 전류를 제한한다(S70).
예컨데, 모터 전류 제한값의 초기값이 79.4A이고 모터 전류가 70A일 경우, 출력 조절부(23)는 설정시간 1초마다 모터 전류 제한값을 -0.51A/s씩 감소시키고, 감소된 모터 전류 제한값 이내로 모터 전류를 제한한다. 다만, 모터 전류 제한값이 감소되더라도 모터 전류가 상대적으로 더 작으므로, 모터 전류 70A는 그대로 출력된다.
이후, 출력 조절부(23)는 모터 전류 제한값이 감소하여 모터 전류가 70A 이하 17A 미만이 되면, 설정시간이 경과할 때마다 모터 전류 제한값을 조절량 -0.45A/s씩 감소시키고, 이를 토대로 모터 전류를 모터 전류 제한값 이내로 제한한다.
또한, 출력 조절부(23)는 모터 전류 제한값이 감소하여 모터 전류가 모터 전류가 17A 이하 11A 미만이 되면, 조절량이 0A/s이므로, 모터 전류 제한값을 계속 유지하고, 이후 모터 전류가 11A 이하 0A 이하가 되면 조절량 +0.069A/s 씩 설정시간이 경과할 때마다 모터 전류 제한값을 증가시켜 모터 전류도 점차적으로 회복하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치 및 방법은 전동식 조향장치의 모터를 제어하기 위한 모터 전류와 모터 제어기의 온도에 따라 모터의 출력을 조절하여 모터를 과열로부터 보호한다.
게다가, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치 및 방법은 기존의 모터 온도 예측 모델 대비 로직 복잡도가 낮고, 상대적으로 쉽게 모터 출력을 제한할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
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: 조향 제어 모듈 20: 출력 제어 모듈
21: 제한값 검출부 22: 조절량 검출부
23: 출력 조절부 30: 온도 감지부
40: 모터

Claims (20)

  1. 전동식 조향장치의 모터를 제어하는 모터 제어기의 온도를 감지하는 온도 감지부; 및
    상기 전동식 조향장치의 조향 제어 모듈로부터 모터에 인가되는 모터 전류와 상기 온도 감지부에 의해 감지된 상기 모터 제어기의 온도에 따라 상기 모터 전류를 조절하는 출력 제어 모듈을 포함하고,
    상기 출력 제어 모듈은 상기 모터 제어기의 온도와 상기 모터 전류에 따라 모터 전류 제한값을 검출하는 제한값 검출부; 상기 모터 제어기의 온도와 상기 모터 전류에 따라 모터 전류 제한을 위한 조절량을 검출하는 조절량 검출부; 및 상기 조절량 검출부에 의해 검출된 조절량에 따라 상기 모터 전류 제한값을 조절하여 상기 모터 전류를 제한하는 출력 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 조절량 검출부는
    상기 모터 제어기의 온도에 따라 상기 조절량을 증감시키는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 조절량 검출부는
    상기 모터 제어기의 온도가 높을수록 상기 조절량의 크기를 증가시키고, 상기 모터 제어기의 온도가 낮을수록 상기 조절량의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 조절량은
    상기 조절량의 크기에 따라 복수 개의 영역으로 구분되는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 영역은
    상기 모터 전류 제한값이 상기 모터 전류보다 커서 상기 모터 전류 제한값을 상대적으로 크게 감소시키는 제1 감소 영역, 상기 모터 전류 제한값과 상기 모터 전류가 일치된 후 상기 모터 전류 제한값을 상기 제1 감소 영역에 비해 상대적으로 작게 감소시키는 제2 감소 영역, 상기 모터 전류 제한값을 유지시키는 유지 영역, 및 상기 모터 전류 제한값을 증가시키는 증가 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제한값 검출부는
    상기 모터 전류 제한값의 초기값을 상기 모터 전류보다 상대적으로 많게 설정하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제한값 검출부는
    상기 모터 전류 제한값의 초기값을 상기 모터가 정격 전류로 동작할 수 있는 동작 지속 시간에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 조절부는
    기 설정된 설정시간이 경과할 때마다 상기 모터 전류 제한값을 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 제어기의 온도는
    상기 전동식 조향장치의 동작 개시 후 최초로 감지된 상기 모터 제어기의 초기 온도인 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 장치.
  11. 전동식 조향장치의 모터 제어기의 온도를 감지하는 단계; 및
    상기 전동식 조향장치의 조향 제어 모듈로부터 모터에 인가되는 모터 전류와 온도 감지부에 의해 감지된 상기 모터 제어기의 온도에 따라 상기 모터 전류를 조절하는 단계를 포함하고,
    상기 모터 전류를 조절하는 단계는, 상기 모터 제어기의 온도와 상기 모터 전류에 따라 모터 전류 제한값을 검출하는 단계; 상기 모터 제어기의 온도와 상기 모터 전류에 따라 모터 전류 제한을 위한 조절량을 검출하는 단계; 및 상기 조절량에 따라 상기 모터 전류 제한값을 조절하여 상기 모터 전류를 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11항에 있어서, 상기 조절량을 검출하는 단계는
    상기 모터 제어기의 온도에 따라 상기 조절량을 증감시키는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 조절량을 검출하는 단계는
    상기 모터 제어기의 온도가 높을수록 상기 조절량의 크기를 증가시키고, 상기 모터 제어기의 온도가 낮을수록 상기 조절량의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 방법.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 조절량은
    상기 조절량의 크기에 따라 복수 개의 영역으로 구분되는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 영역은
    상기 모터 전류 제한값이 상기 모터 전류보다 커서 상기 모터 전류 제한값을 상대적으로 크게 감소시키는 제1 감소 영역, 상기 모터 전류 제한값과 상기 모터 전류가 일치된 후 상기 모터 전류 제한값을 상기 제1 감소 영역에 비해 상대적으로 작게 감소시키는 제2 감소 영역, 상기 모터 전류 제한값을 유지시키는 유지 영역, 및 상기 모터 전류 제한값을 증가시키는 증가 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 모터 전류 제한값을 검출하는 단계는
    상기 모터 전류 제한값의 초기값을 상기 모터 전류보다 상대적으로 많게 설정하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 모터 전류 제한값을 검출하는 단계는
    상기 모터 전류 제한값의 초기값을 상기 모터가 정격 전류로 동작할 수 있는 동작 지속 시간에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 방법.
  19. 제 11 항에 있어서, 상기 모터 전류 제한값을 검출하는 단계는
    기 설정된 설정시간이 경과할 때마다 상기 모터 전류 제한값을 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 방법.
  20. 제 11 항에 있어서, 상기 모터 제어기의 온도는
    상기 전동식 조향장치의 동작 개시 후 최초로 감지된 상기 모터 제어기의 초기 온도인 것을 특징으로 하는 차량용 전동식 조향장치의 모터 제어 방법.
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