KR102458636B1 - Method for angle sensing, apparatus for angle sensing, torque angle sensor and vehicle having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메인 기어에 맞물리는 제1 서브 기어와 상기 제1 서브 기어에 맞물리는 제2 서브 기어를 포함하는 각도 검출 장치의 메인 기어의 절대각 측정 방법으로서, a)기어비에 기초하여 산출된 제1 서브 기어와 제2 서브 기어의 각도 차이인 기준 델타값을 산출하는 단계; b)센서를 통해 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어의 각도 차이인 측정 델타값을 획득하는 단계;및 c)상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값에 기초하여, 상기 메인 기어의 절대각을 보상하는 단계를 포함하는 절대각 측정 방법을 제공하여. 서브 기어들 간의 맞물림 과정에서 발생하는 기구적 오차를 보상할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.The present invention provides a method for measuring an absolute angle of a main gear of an angle detection device including a first sub gear meshing with a main gear and a second sub gear meshing with the first sub gear. calculating a reference delta value that is an angle difference between the first sub gear and the second sub gear; b) acquiring a measured delta value that is an angle difference between the first sub gear and the second sub gear through a sensor; and c) based on the reference delta value and the measured delta value, the absolute angle of the main gear By providing an absolute angle measurement method comprising the step of compensating for. It provides an advantageous effect of compensating for a mechanical error occurring in the meshing process between the sub gears.

Description

절대각 측정 방법, 각도 검출 장치, 토크 앵글 센서 및 이를 포함하는 차량{Method for angle sensing, apparatus for angle sensing, torque angle sensor and vehicle having the same}Absolute angle measuring method, angle detecting device, torque angle sensor, and vehicle including same

실시예는 서브 기어와 이에 맞물리는 서브 기어를 통해 각도를 검출하는 절대각 측정 방법, 각도 검출 장치, 토크 앵글 센서 및 이를 포함하는 차량에 관한 것이다.The embodiment relates to an absolute angle measuring method for detecting an angle through a sub gear and a sub gear meshing therewith, an angle detecting device, a torque angle sensor, and a vehicle including the same.

각도 검출 장치에서 절대각을 계산하기 위해 복수 개의 서브 기어의 회전 각도를 측정하여, 서브 기어들과 서브 기어 간의 상대적인 비율을 통해 계산하였다. 그러나, 이러한 서브 기어들과의 맞물림 과정에서 발생하는 기구적 오차로 인하여 서브 기어에서 검출되는 신호의 위상차가 증가하여 각도 검출에 정확성이 떨어지는 문제점이 발생한다.In order to calculate the absolute angle in the angle detection device, the rotation angles of a plurality of sub gears were measured and calculated through the relative ratio between the sub gears and the sub gears. However, due to a mechanical error occurring in the meshing process with the sub gears, the phase difference of the signals detected from the sub gears increases, so that the accuracy of angle detection is deteriorated.

이에, 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 서브 기어들 간의 맞물림 과정에서 발생하는 기구적 오차를 보상할 수 있는 절대각 측정 방법, 각도 검출 장치, 토크 앵글 센서 및 이를 포함하는 차량을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, the embodiment is intended to solve the above problems, and provides an absolute angle measurement method, an angle detection device, a torque angle sensor, and a vehicle including the same that can compensate for a mechanical error occurring in the meshing process between sub gears to do that for that purpose.

실시예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the embodiment are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned here will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위한 실시예는, 메인 기어에 맞물리는 제1 서브 기어와 상기 제1 서브 기어에 맞물리는 제2 서브 기어를 포함하는 각도 검출 장치의 메인 기어의 절대각 측정 방법으로서, a)기어비에 기초하여 산출된 제1 서브 기어와 제2 서브 기어의 각도 차이인 기준 델타값을 산출하는 단계와, b)센서를 통해 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어의 각도 차이인 측정 델타값을 획득하는 단계 및 c)상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값에 기초하여, 상기 메인 기어의 절대각을 보상하는 단계를 포함하는 절대각 측정 방법을 제공할 수 있다.An embodiment for achieving the above object is a method for measuring an absolute angle of a main gear of an angle detection device including a first sub gear meshing with the main gear and a second sub gear meshing with the first sub gear, a) Calculating a reference delta value that is an angular difference between the first sub gear and the second sub gear calculated based on the gear ratio, and b) a measured delta that is the angular difference between the first sub gear and the second sub gear through a sensor It is possible to provide an absolute angle measuring method comprising the steps of obtaining a value and c) compensating for the absolute angle of the main gear based on the reference delta value and the measured delta value.

바람직하게는, 상기 a)단계에서, 상기 제1 서브 기어 및 상기 제2 서브 기어 중 어느 하나인 기준 서브 기어의 1회전 시를 기준으로 할 때 대응되는 상기 기준 델타값을 단위로 하는 인덱스값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, in step a), an index value in units of the reference delta value corresponding to one rotation of the reference sub-gear, which is any one of the first sub-gear and the second sub-gear, is calculated as a unit. It may include a step of calculating.

바람직하게는, 상기 기준 델타값의 범위는 0° 내지 360° 사이일 수 있다.Preferably, the range of the reference delta value may be between 0° and 360°.

바람직하게는, 상기 c)단계에서, 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치를 초과하면, 상기 인덱스값을 증가시키고, 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치 미만이면 상기 인덱스값을 감소시킬 수 있다.Preferably, in step c), if the difference between the reference delta value and the measured delta value exceeds a reference value, the index value is increased, and the difference between the reference delta value and the measured delta value is less than the reference value Then, the index value can be decreased.

바람직하게는, 상기 c)단계에서, 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치를 초과하면, 상기 인덱스값을 1단계 증가시키고, 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치 미만이면 상기 인덱스값을 1단계 감소시칼 수 있다.Preferably, in step c), if the difference between the reference delta value and the measured delta value exceeds the reference value, the index value is increased by one step, and the difference between the reference delta value and the measured delta value is If it is less than the reference value, the index value may be decreased by one step.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 실시예는, 메인 기어에 맞물리는 제1 서브 기어와 상기 제1 서브 기어에 맞물리는 제2 서브 기어와 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어의 각도를 측정하는 센서를 포함하는 센서부와 상기 센서부와 연결되어 상기 메인 기어의 절대각을 검출하는 검출부를 포함하는 각도 검출 장치로서, 상기 검출부는 기어비에 기초하여 산출된 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어의 각도 차이인 기준 델타값을 산출하는 산출부와, 상기 센서를 통해 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어의 각도 차이인 측정 델타값을 획득하는 측정부와, 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값에 기초하여, 상기 메인 기어의 절대각을 보상하는 보상부를 포함하는 각도 검출 장치를 제공할 수 있다.Another embodiment for achieving the above object is to measure the angle between the first sub gear meshed with the main gear, the second sub gear meshed with the first sub gear, and the first sub gear and the second sub gear An angle detection device comprising a sensor unit including a sensor and a detection unit connected to the sensor unit to detect an absolute angle of the main gear, wherein the detection unit includes the first sub gear and the second sub gear calculated based on a gear ratio. a calculation unit for calculating a reference delta value that is an angular difference between gears; a measurement unit for obtaining a measured delta value that is an angle difference between the first sub gear and the second sub gear through the sensor; Based on the measured delta value, it is possible to provide an angle detection device including a compensator for compensating for the absolute angle of the main gear.

바람직하게는, 상기 산출부는 상기 제1 서브 기어 및 상기 제2 서브 기어 중 어느 하나인 기준 서브 기어의 1회전 시를 기준으로 할 때 대응되는 상기 기준 델타값을 단위로 하는 기준 인덱스값을 산출하는 인덱스 산출부를 포함할 수 있다.Preferably, the calculation unit calculates a reference index value based on the reference delta value corresponding to one rotation of the reference sub-gear which is any one of the first sub-gear and the second sub-gear as a unit. It may include an index calculator.

바람직하게는, 상기 기준 델타값의 범위는 0° 내지 360° 사이인 각도 검출 장치.Preferably, the range of the reference delta value is between 0° and 360°.

바람직하게는, 상기 보상부는 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치를 초과하면, 상기 인덱스값을 증가시키고, 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치 미만이면 상기 인덱스값을 감소시킬 수 있다.Preferably, the compensator increases the index value when the difference between the reference delta value and the measured delta value exceeds a reference value, and when the difference between the reference delta value and the measured delta value is less than the reference value, the index value can be decreased.

바람직하게는, 상기 보상부는 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치를 초과하면, 상기 인덱스값을 1단계 증가시키고, 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치 미만이면 상기 인덱스값을 1단계 감소시킬 수 있다.Preferably, the compensator increases the index value by one step when the difference between the reference delta value and the measured delta value exceeds a reference value, and when the difference between the reference delta value and the measured delta value is less than the reference value The index value may be decreased by one step.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 실시예는, 제1 축 및 제2 축과 연결되는 토크 앵글 센서에 있어서, 상기 제1 축과 상기 제2 축 중 어느 하나에 연결되는 토크 검출 장치 및 상기 제1 축 및 상기 제2 축 중 어느 하나에 연결되는 메인 기어와 상기 메인 기어에 맞물리는 제1 서브 기어와 상기 제1 서브 기어에 맞물리는 제2 서브 기어와 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어의 각도를 측정하는 센서를 포함하는 센서부와 상기 센서부와 연결되어 상기 메인 기어의 절대각을 검출하는 검출부를 포함하는 각도 검출 장치를 포함하고, 상기 검출부는 기어비에 기초하여 산출된 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어의 각도 차이인 기준 델타값을 산출하는 산출부와, 센서를 통해 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어의 각도 차이인 측정 델타값을 획득하는 측정부와, 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값에 기초하여, 상기 메인 기어의 절대각을 보상하는 보상부를 포함하는 토크 앵글 센서를 제공할 수 있다.Another embodiment for achieving the above object is a torque angle sensor connected to a first shaft and a second shaft, a torque detecting device connected to any one of the first shaft and the second shaft, and the first shaft and a main gear connected to any one of the second shafts, a first sub gear meshing with the main gear, a second sub gear meshing with the first sub gear, and the first sub gear and the second sub gear. An angle detection device including a sensor unit including a sensor for measuring an angle and a detection unit connected to the sensor unit to detect an absolute angle of the main gear, wherein the detection unit includes the first sub calculated based on the gear ratio a calculation unit for calculating a reference delta value that is an angular difference between the gear and the second sub gear; a measuring unit for obtaining a measured delta value that is an angle difference between the first sub gear and the second sub gear through a sensor; Based on the reference delta value and the measured delta value, it is possible to provide a torque angle sensor including a compensator for compensating for the absolute angle of the main gear.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 실시예는, 메인 기어에 맞물리는 제1 서브 기어와 상기 제1 서브 기어에 맞물리는 제2 서브 기어와 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어의 각도를 측정하는 센서를 포함하는 센서부와 상기 센서부와 연결되어 상기 메인 기어의 절대각을 검출하는 검출부를 포함하는 각도 검출 장치로서, 상기 검출부는 기어비에 기초하여 산출된 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어의 각도 차이인 기준 델타값을 산출하는 산출부와, 상기 센서를 통해 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어의 각도 차이인 측정 델타값을 획득하는 측정부와, 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값에 기초하여, 상기 메인 기어의 절대각을 보상하는 보상부를 포함하는 각도 검출 장치를 포함하는 차량을 제공할 수 있다.Another embodiment for achieving the above object is to measure the angle between the first sub gear meshed with the main gear, the second sub gear meshed with the first sub gear, and the first sub gear and the second sub gear An angle detection device comprising a sensor unit including a sensor and a detection unit connected to the sensor unit to detect an absolute angle of the main gear, wherein the detection unit includes the first sub gear and the second sub gear calculated based on a gear ratio. a calculation unit for calculating a reference delta value that is an angular difference between gears; a measurement unit for obtaining a measured delta value that is an angle difference between the first sub gear and the second sub gear through the sensor; Based on the measured delta value, it is possible to provide a vehicle including an angle detection device including a compensator for compensating for the absolute angle of the main gear.

실시예에 따르면, 기어비에 의해 산출되는 델타값과 센서부에 의해 측정된 델타값을 비교하여 메인 기어의 절대각을 보상함으로써, 서브 기어들 간의 맞물림 과정에서 발생하는 기구적 오차를 보상할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.According to the embodiment, by compensating the absolute angle of the main gear by comparing the delta value calculated by the gear ratio and the delta value measured by the sensor unit, it is possible to compensate for the mechanical error occurring in the meshing process between the sub gears. provides a beneficial effect.

실시예에 따르면, 델타값을 일정 단위로 구분하는 인덱스값으로 변환하고, 인덱스값을 보정하여 메인 기어의 절대각을 보상함으로써, 보상 범위를 크게 증대시킬 수 있는 유리한 효과를 제공한다.According to the embodiment, by converting the delta value into an index value that distinguishes a certain unit, and compensating for the absolute angle of the main gear by correcting the index value, an advantageous effect of significantly increasing the compensation range is provided.

도 1은 실시예에 따른 토크 앵글 센서를 도시한 도면,
도 2는 메인 기어와 서브 기어를 도시한 도면,
도 3은 실시예에 따른 검출부를 도시한 도면,
도 4는 실시예에 따른 절대각 측정 방법을 도시한 도면,
도 5는 델타값을 도시한 도면,
도 6은 인덱스값을 도시한 도면,
도 7은 기준 델타값을 도시한 도면,
도 8은 인덱스값의 보정을 도시한 도시한 도면이다.1 is a view showing a torque angle sensor according to an embodiment;
2 is a view showing a main gear and a sub gear;
3 is a view showing a detection unit according to an embodiment;
4 is a view showing an absolute angle measurement method according to an embodiment;
5 is a diagram showing a delta value;
6 is a view showing an index value;
7 is a diagram showing a reference delta value;
8 is a diagram illustrating correction of an index value.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings and preferred embodiments. And the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor appropriately defines the concept of the term in order to explain his invention in the best way. Based on the principle that can be done, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. And in describing the present invention, detailed descriptions of related known technologies that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.

도 1은 실시예에 따른 토크 앵글 센서를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a torque angle sensor according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 토크 검출 장치(100)와 각도 검출 장치(200)를 포함할 수 있다. 토크 검출 장치(100)와 각도 검출 장치(200)는 제1 케이스(1)와 제2 케이스(2) 사이에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 1 , it may include a torque detecting device 100 and an angle detecting device 200 . The torque detecting device 100 and the angle detecting device 200 may be disposed between the first case 1 and the second case 2 .

토크 검출 장치(100)은 제1축과 연결되는 로터부(110)와, 제2축과 연결되는 스테이터부(120)를 포함할 수 있다. 또한, 토크 검출 장치(100)은 로터부(110)와 스테이터부(120)의 사이에서 발생한 자기장을 측정하는 자기소자와 자기소자와 스테이터부(120) 사이에 배치된 콜렉터 등을 포함할 수 있다.The torque detecting apparatus 100 may include a rotor unit 110 connected to a first shaft and a stator unit 120 connected to a second shaft. In addition, the torque detecting apparatus 100 may include a magnetic element for measuring a magnetic field generated between the rotor unit 110 and the stator unit 120 , and a collector disposed between the magnetic element and the stator unit 120 . .

실시예에서 정의하는 제1축과 제2축 중 어느 하나는 차량의 핸들과 연결된 조향 입력축일 수 있고, 나머지 하나는 차량의 바퀴와 연결된 출력축일 수 있다. 토크 검출 장치는 제1축과 제2축의 비틀림에 따라 발생하는 자기장을 검출한다.One of the first and second shafts defined in the embodiment may be a steering input shaft connected to the steering wheel of the vehicle, and the other one may be an output shaft connected to the wheels of the vehicle. The torque detecting device detects a magnetic field generated according to the torsion of the first axis and the second axis.

로터부(110)는 로터 코어가 제1 축에 결합하고, 로터 코어의 외주면에 마그넷이 부착될 수 있다. 로터부(110)는 스테이터부(120)에 회전 가능하게 배치될 수 있다.In the rotor unit 110 , a rotor core may be coupled to the first shaft, and a magnet may be attached to an outer circumferential surface of the rotor core. The rotor unit 110 may be rotatably disposed on the stator unit 120 .

스테이터부(120)는 2개의 스테이터링이 마주보는 형태로 배치될 수 있으며, 2개의 스테이터링은 홀더에 수용될 수 있다.The stator unit 120 may be disposed in a form in which two stator rings face each other, and the two stator rings may be accommodated in a holder.

토크 검출 장치(100)은 로터부(110)와 스테이터부(120)의 상대적 회전에 의해 발생한 자기장을 측정하는 소자를 구비할 수 있으며, 이 소자는 자기저항소자(AMR IC) 및 홀 소자(Hall IC) 중 어느 하나일 수 있다. 이러한 소자는 인쇄회로기판(1)에 연결될 수 있다.The torque detecting apparatus 100 may include an element for measuring a magnetic field generated by the relative rotation of the rotor unit 110 and the stator unit 120 , and the element includes a magnetoresistive element (AMR IC) and a Hall element (Hall). IC) may be any one of. These elements may be connected to the printed circuit board (1).

각도 검출 장치(200)는 제1 축 또는 제2 축과 연동 회전하는 서브 기어(210)와, 서브 기어(210)와 기어 결합되는 2개의 서브 기어(220,230)를 포함할 수 있다. 서브 기어(210)는 제2축과 일체로 회전될 수 있다. 서브 기어(220,230)는 서브 기어(210)의 회전에 따라 회전된다. 이때, 2개의 서브 기어(220,230)에는 마그넷이 장착될 수 있다. 인쇄회로기판(3)에는 서브 기어(220,230)에 장착된 마그넷의 회전에 의해 발생하는 자기장을 측정할 수 있는 센서들이 구비될 수 있으며, 이 소자들은 자기저항소자(AMRIC) 및 홀 소자(Hall IC) 중 어느 하나일 수 있다.The angle detection device 200 may include a sub gear 210 that rotates in association with a first shaft or a second shaft, and two sub gears 220 and 230 gear-coupled to the sub gear 210 . The sub gear 210 may rotate integrally with the second shaft. The sub gears 220 and 230 are rotated according to the rotation of the sub gear 210 . In this case, magnets may be mounted on the two sub gears 220 and 230 . The printed circuit board 3 may be provided with sensors capable of measuring the magnetic field generated by the rotation of the magnets mounted on the sub gears 220 and 230 , and these elements are a magnetoresistive element (AMRIC) and a Hall element (Hall IC). ) may be any one of.

도 2는 메인 기어와 서브 기어를 도시한 도면이다.2 is a view showing a main gear and a sub gear.

도 2를 참조하면, 각도 검출 장치는 메인 기어(210), 제1 서브 기어(220), 및 제2 서브 기어(230)가 상호 맞물려 회전하도록 설계된다. 메인 기어(210), 제1서브 기어(220), 및 제2 서브 기어(230)는 각각의 기어비가 미리 결정된다. 예를 들어, 기어비는 메인 기어(210)가 0° 내지 1620° 회전하는 경우, 메인 기어(210)는 4.5회전할 때, 제1 서브 기어(20)는 11회전, 그리고 제2 서브 기어(30)는 12회전하도록 설계될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the angle detecting device is designed such that the main gear 210 , the first sub gear 220 , and the second sub gear 230 mesh with each other and rotate. The gear ratio of each of the main gear 210, the first sub gear 220, and the second sub gear 230 is predetermined. For example, the gear ratio is when the main gear 210 rotates 0° to 1620°, when the main gear 210 rotates 4.5 rotations, the first sub gear 20 rotates 11 rotations, and the second sub gear 30 rotates ) can be designed for 12 rotations.

제1 서브 기어(220)와 제2 서브 기어(230)에 대응하는 센서(241,242)를 포함하는 센서부(240)가 마련될 수 있다. 메인 기어(210)와, 제1 서브 기어(220) 및 제2 서브 기어(230)를 통해 절대각을 산출하는 과정은 다음과 같다. 여기서 절대각이라 함은 차량의 핸들각도 일 수 있다. A sensor unit 240 including sensors 241,242 corresponding to the first sub-gear 220 and the second sub-gear 230 may be provided. The process of calculating the absolute angle through the main gear 210, the first sub gear 220, and the second sub gear 230 is as follows. Here, the absolute angle may be a steering wheel angle of the vehicle.

도 3은 실시예에 따른 검출부를 도시한 도면이고, 도 4는 실시예에 따른 절대각 측정 방법을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a detection unit according to an embodiment, and FIG. 4 is a diagram illustrating an absolute angle measuring method according to an embodiment.

도 3 및 도 4를 참조하면, 검출부(260)는 센서부(240)가 제1 서브 기어(220) 및 제2 서브 기어(230)의 각도를 각각 획득하면 획득된 각도와 기어비를 통해 메인 기어(210)의 각도를 산출한다.3 and 4 , when the sensor unit 240 obtains the angles of the first sub gear 220 and the second sub gear 230 , the detection unit 260 detects the main gear through the obtained angles and gear ratios, respectively. Calculate the angle of (210).

예를 들어, 메인 기어(210)가 전체 각도가 1620° 인 경우, 메인 기어(210)는 4.5회전할 때, 제1 서브 기어(20)는 11회전, 그리고 제2 서브 기어(30)는 12회전한다. 여기서 전체 각도라 함은 모든 기어가 회전하기 직전의 상태로 다시 복귀했을 경우의 메인 기어(210)의 회전을 누적하여 산출한 각도이다.For example, when the main gear 210 has an overall angle of 1620°, the main gear 210 rotates by 4.5 rotations, the first sub gear 20 rotates 11 turns, and the second sub gear 30 rotates 12 rotate Here, the total angle is an angle calculated by accumulating rotation of the main gear 210 when all gears return to the state immediately before rotation.

때문에 제1 서브 기어(220)와 제2 서브 기어(230)의 회전 각도를 통해 메인 기어(210)의 전체 각도를 상대적인 비율을 통해 산출할 수 있고, 산출된 전체 각도를 메인 기어(210)의 절대각을 산출할 수 있다.Therefore, the total angle of the main gear 210 can be calculated through a relative ratio through the rotation angles of the first sub gear 220 and the second sub gear 230 , and the calculated total angle of the main gear 210 can be calculated. The absolute angle can be calculated.

도 5는 델타값을 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a delta value.

이때, 제1 서브 기어(220)와 제2 서브 기어(230)는 기어비로 인하여 회전 각도에 차이가 발생한다. 이를 델타값이라 한다. 도 5를 참조하면, 델타값은 절대각에 대응하여 선형으로 나타남을 알 수 있다. 메인 기어(210)의 절대각은 이 델타값을 통해 산출할 수 있다.At this time, a difference occurs in rotation angle between the first sub gear 220 and the second sub gear 230 due to the gear ratio. This is called the delta value. Referring to FIG. 5 , it can be seen that the delta value is linearly corresponding to the absolute angle. The absolute angle of the main gear 210 can be calculated through this delta value.

다만, 제1 서브 기어(220)와 제2 서브 기어(230)의 기구적 오차에 의해 델타값의 보상이 필요하다. 델타값의 보상을 위해 검출부(260)는 산출부(261)와, 측정부(262)와, 보상부(263)을 포함할 수 있다.However, compensation of the delta value is required due to a mechanical error between the first sub gear 220 and the second sub gear 230 . To compensate for the delta value, the detector 260 may include a calculator 261 , a measurer 262 , and a compensator 263 .

산출부(261)는 기어비에 기초하여 산출된 제1 서브 기어(220)와 제2 서브 기어(230)의 각도 차이인 기준 델타값을 산출한다.(S100) 기준 델타값은 기어비에 의해 산출됨으로써 기구적 오차가 포함되지 않은 것으로, 보상을 위한 기준이 되는 값에 해당한다.The calculator 261 calculates a reference delta value that is an angular difference between the first sub gear 220 and the second sub gear 230 calculated based on the gear ratio. (S100) The reference delta value is calculated based on the gear ratio. It does not include any mechanical error, and corresponds to a standard value for compensation.

측정부(262)는 센서부(240)에서 수신된 신호에 기초하여 제1 서브 기어(220)와 제2 서브 기어(230)의 각도 차이인 측정 델타값을 산출한다.(S200) 기준 델타값은 센서(241,242) 의해 제1 서브 기어(220)와 제2 서브 기어(230)의 각도에 기초한 것으로 기구적 오차가 포함된 것이다.The measurement unit 262 calculates a measured delta value, which is an angle difference between the first sub gear 220 and the second sub gear 230, based on the signal received from the sensor unit 240. (S200) Reference delta value is based on the angle of the first sub-gear 220 and the second sub-gear 230 by the sensors 241,242 and includes a mechanical error.

보상부(263)는 기준 델타값과 측정 델타값을 비교하여 메인 기어(210)의 절대각을 보상한다.(S300)The compensator 263 compensates the absolute angle of the main gear 210 by comparing the reference delta value and the measured delta value. (S300)

도 6은 인덱스값을 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating an index value.

도 6을 참조하면, 인덱스값이란, 제1 서브 기어(220) 및 제2 서브 기어(230) 중 어느 하나의 1회전 시를 기준으로 할 때 대응되는 델타값을 단위로 하는 값으로 절대각의 보상 범위를 확대하기 위한 것이다. 예를 들어, 메인 기어(210)가 전체 각도가 1620° 인 경우, 메인 기어(210)는 4.5회전, 제1 서브 기어(20)는 11회전, 그리고 제2 서브 기어(30)는 12회전 할 때, 인덱스값이 12이다. 즉, 제2 서브 기어(230)가 1회전 할 때, 인덱스값은 1단계이며, 메인 기어(210)의 절대각은 135°이며, 이에 대응하는 델타값은 30°이다. 그리고 제2 서브 기어(230)가 2회전 할 때는 인덱스값은 2단계이고, 이에 대응하는 델타값은 60°이다. Referring to FIG. 6 , the index value is a value in units of a corresponding delta value based on one rotation of any one of the first sub-gear 220 and the second sub-gear 230 as a unit of the absolute angle. This is to expand the scope of compensation. For example, when the main gear 210 has an overall angle of 1620°, the main gear 210 rotates by 4.5 rotations, the first sub gear 20 rotates 11 rotations, and the second sub gear 30 rotates 12 rotations. , the index value is 12. That is, when the second sub gear 230 rotates once, the index value is 1 step, the absolute angle of the main gear 210 is 135°, and the corresponding delta value is 30°. And when the second sub gear 230 rotates twice, the index value is two steps, and the corresponding delta value is 60°.

도 7은 기준 델타값을 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a reference delta value.

도 7을 참조하면, 기준 델타값은 기준 서브 기어를 기준으로 산출할 수 있다. 기준 서브 기어란 제1 서브 기어(220) 및 제2 서브 기어(230) 중 어느 하나인 것으로, 제1 서브 기어(220)와 제2 서브 기어(230)가 맞물리는 과정에서 발생할 수 있는 기구적 오차를 제거하기 위하여, 절대각을 측정하는데 있어서 제1 서브 기어(220) 및 제2 서브 기어(230) 중 어느 하나를 제외시킨 것이다.Referring to FIG. 7 , the reference delta value may be calculated based on the reference sub gear. The reference sub-gear is any one of the first sub-gear 220 and the second sub-gear 230 , and a mechanical mechanism that may occur during the meshing process between the first sub-gear 220 and the second sub-gear 230 . In order to eliminate the error, any one of the first sub gear 220 and the second sub gear 230 is excluded from measuring the absolute angle.

실시예를 설명함에 있어서 기준 서브 기어는 제2 서브 기어(230)로 예시한다. 제2 서브 기어(230)의 회전 각도에 대응하여 기준 델타값이 0° 내지 30° 범위 내에서 이상적으로 나타남을 알 수 있다.In describing the embodiment, the reference sub-gear is exemplified as the second sub-gear 230 . It can be seen that the reference delta value is ideally displayed within the range of 0° to 30° corresponding to the rotation angle of the second sub gear 230 .

메인 기어(210)가 전체 각도가 1620° 인 경우, 즉, 메인 기어(210)는 4.5회전할 때, 제1 서브 기어(20)는 11회전, 그리고 제2 서브 기어(30)는 12회전할 때, 기준 델타값은 제2 서브 기어(230)의 각도를 입력치로 하여 다름과 같은 비례식으로 산출될 수 있다. 제2 서브 기어(230)의 각도는 센서부(540)에서 측정된 값일 수 있다.When the main gear 210 has an overall angle of 1620°, that is, when the main gear 210 rotates 4.5 rotations, the first sub gear 20 rotates 11 times, and the second sub gear 30 rotates 12 rotations. At this time, the reference delta value may be calculated by using the angle of the second sub-gear 230 as an input value in the following proportional expression. The angle of the second sub gear 230 may be a value measured by the sensor unit 540 .

360° : 30° = 제2 서브 기어(230)의 각도 : 기준 델타값360°: 30° = angle of second sub gear 230: reference delta value

측정부(262)는 같은 조건에서 센서부(540)에서 측정된 제1 서브 기어(220)와 제2 서브 기어(230)의 각도차인 측정 델타값을 측정한다.The measuring unit 262 measures a measured delta value that is an angular difference between the first sub gear 220 and the second sub gear 230 measured by the sensor unit 540 under the same condition.

보상부(263)는 이러한 기준 델타값과 측정 델타값의 차이를 구한다.The compensator 263 obtains a difference between the reference delta value and the measured delta value.

도 8은 인덱스값의 보정을 도시한 도시한 도면이다.8 is a diagram illustrating correction of an index value.

도 3 및 도 8을 참조하면, 보상부(263)은 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치(예를 들어, 15°)를 초과하면, 해당 인덱스값을 1단계 증가시키고, 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치 미만이면 해당 인덱스값을 1단계 감소시킬 수 있다.3 and 8, when the difference between the reference delta value and the measured delta value exceeds a reference value (eg, 15°), the compensator 263 increases the corresponding index value by one step, If the difference between the delta value and the measured delta value is less than the reference value, the corresponding index value may be decreased by one step.

위와 같이 보정된 인덱스값은 절대각을 구하는 아래 수학식 1에 입력되어 보상된 절대각을 구할 수 있다.The index value corrected as described above is input to Equation 1 below for obtaining the absolute angle to obtain the compensated absolute angle.

<수학식 1><Equation 1>

AA = RG *(360°* Ra)+(A/Ra)AA = RG *(360°* Ra)+(A/Ra)

여기서, AA는 절대각이며, RG는 인덱스값이며, Ra는 기준 서브 기어의 기어비이고, A는 기준 서브 기어의 각도이다.Here, AA is the absolute angle, RG is the index value, Ra is the gear ratio of the reference sub-gear, and A is the angle of the reference sub-gear.

도 8에서 제2 서브 기어(230)의 각도를 90° 단위로 나누고, 인덱스값의 단위인 델타값이 30°이고 이를 7.5°의 4영역으로 나눈 상태에서, 델타값> 22.5이고, 제2 서브 기어(230)의 각도가 ≤90°인 도 8의 A영역에서는 인덱스값을 1단계 증가시키도록 보정할 수 있다.In FIG. 8, the angle of the second sub gear 230 is divided into units of 90°, and the delta value, which is the unit of the index value, is 30°, and in a state in which it is divided into 4 regions of 7.5°, the delta value is > 22.5, and the second sub In the region A of FIG. 8 where the angle of the gear 230 is ≤90°, the index value may be corrected to increase by one step.

반대로, 델타값> 7.5이고, 제2 서브 기어(230)의 각도가 ≥270°인 도 8의 B영역에서는 인덱스값을 1단계 감소시키도록 보정할 수 있다.Conversely, in the region B of FIG. 8 where the delta value > 7.5 and the angle of the second sub gear 230 is ≥ 270°, the index value may be corrected to decrease by one step.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 절대각 측정 방법, 각도 검출 장치, 토크 앵글 센서 및 이를 포함하는 차량에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.As described above, the absolute angle measuring method, the angle detecting device, the torque angle sensor, and the vehicle including the same according to a preferred embodiment of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 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. The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes and substitutions are possible within the scope that does not depart from the essential characteristics of the present invention by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are for explanation rather than limiting the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 토크 검출 장치
200: 각도 검출 장치
210: 메인 기어
220: 제1 서브 기어
230: 제2 서브 기어
240: 센서부
260: 검출부
261: 산출부
262: 측정부
263: 보상부100: torque detection device
200: angle detection device
210: main gear
220: first sub gear
230: second sub gear
240: sensor unit
260: detection unit
261: calculation unit
262: measurement unit
263: compensation unit

Claims (13)

로터부;
상기 로터부에 대응되게 배치되는 스테이터부;
상기 로터부와 상기 스테이터부 사이에서 발생하는 자기장을 측정하는 센서부 및
상기 센서부와 연결되는 검출부를 포함하고,
상기 스테이터부에 결합된 메인 기어, 상기 메인 기어와 맞물리는 제1 서브 기어 및 상기 제1 서브 기어와 맞물리는 제2 서브 기어를 포함하고,
상기 검출부는
기어비에 기초하여 산출된 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어의 각도 차이인 기준 델타값을 산출하는 산출부,
상기 센서부를 통해 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어의 각도 차이인 측정 델타값을 획득하는 측정부 및
상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값에 기초하여, 상기 메인 기어의 절대각을 보상하는 보상부를 포함하는 토크 앵글 센서.rotor unit;
a stator unit disposed to correspond to the rotor unit;
a sensor unit for measuring a magnetic field generated between the rotor unit and the stator unit; and
It includes a detection unit connected to the sensor unit,
a main gear coupled to the stator unit, a first sub gear meshing with the main gear, and a second sub gear meshing with the first sub gear,
the detection unit
a calculator for calculating a reference delta value that is an angle difference between the first sub gear and the second sub gear calculated based on the gear ratio;
a measuring unit for obtaining a measured delta value that is an angle difference between the first sub gear and the second sub gear through the sensor unit; and
and a compensator for compensating an absolute angle of the main gear based on the reference delta value and the measured delta value. 제1 항에 있어서,
상기 산출부는 상기 제1 서브 기어 및 상기 제2 서브 기어 중 어느 하나인 기준 서브 기어의 1회전 시를 기준으로 할 때 대응되는 상기 기준 델타값을 단위로 하는 기준 인덱스값을 산출하는 인덱스 산출부를 포함하는 토크 앵글 센서.The method of claim 1,
The calculator includes an index calculator that calculates a reference index value based on the reference delta value corresponding to one rotation of the reference sub gear, which is one of the first sub gear and the second sub gear, as a unit. torque angle sensor. 제2 항에 있어서,
상기 기준 델타값의 범위는 0° 내지 360° 사이인 토크 앵글 센서.3. The method of claim 2,
The range of the reference delta value is between 0° and 360° of the torque angle sensor. 제3 항에 있어서,
상기 보상부는
상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치를 초과하면, 상기 인덱스값을 증가시키고, 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치 미만이면 상기 인덱스값을 감소시키는 토크 앵글 센서.4. The method of claim 3,
the compensation unit
Torque angle sensor that increases the index value when the difference between the reference delta value and the measured delta value exceeds a reference value, and decreases the index value when the difference between the reference delta value and the measured delta value is less than the reference value . 제4 항에 있어서,
상기 보상부는
상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치를 초과하면, 상기 인덱스값을 1단계 증가시키고, 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치 미만이면 상기 인덱스값을 1단계 감소시키는 토크 앵글 센서.5. The method of claim 4,
the compensation unit
When the difference value between the reference delta value and the measured delta value exceeds the reference value, the index value is increased by one step, and if the difference value between the reference delta value and the measured delta value is less than the reference value, the index value is decreased by one step Let the torque angle sensor. 메인 기어에 맞물리는 제1 서브 기어와 상기 제1 서브 기어에 맞물리는 제2 서브 기어를 포함하는 각도 검출 장치의 메인 기어의 절대각 측정 방법으로서,
a)기어비에 기초하여 산출된 제1 서브 기어와 제2 서브 기어의 각도 차이인 기준 델타값을 산출하는 단계;
b)센서를 통해 상기 제1 서브 기어와 상기 제2 서브 기어의 각도 차이인 측정 델타값을 획득하는 단계;및
c)상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값에 기초하여, 상기 메인 기어의 절대각을 보상하는 단계를 포함하는 절대각 측정 방법.A method for measuring an absolute angle of a main gear of an angle detection device comprising a first sub-gear meshing with the main gear and a second sub-gear meshing with the first sub-gear, the method comprising:
a) calculating a reference delta value that is an angle difference between the first sub gear and the second sub gear calculated based on the gear ratio;
b) acquiring a measured delta value that is an angle difference between the first sub-gear and the second sub-gear through a sensor; And
c) based on the reference delta value and the measured delta value, compensating for the absolute angle of the main gear. 제6 항에 있어서,
상기 a)단계에서,
상기 제1 서브 기어 및 상기 제2 서브 기어 중 어느 하나인 기준 서브 기어의 1회전 시를 기준으로 할 때 대응되는 상기 기준 델타값을 단위로 하는 인덱스값을 산출하는 단계를 포함하는 절대각 측정 방법.7. The method of claim 6,
In step a),
Absolute angle measuring method comprising the step of calculating an index value in units of the reference delta value corresponding to one rotation of the reference sub-gear which is one of the first sub-gear and the second sub-gear . 제7 항에 있어서,
상기 기준 델타값의 범위는 0° 내지 360° 사이인 절대각 측정 방법.8. The method of claim 7,
The range of the reference delta value is between 0 ° and 360 ° absolute angle measurement method. 제7 항에 있어서,
상기 c)단계에서,
상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치를 초과하면, 상기 인덱스값을 증가시키고, 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치 미만이면 상기 인덱스값을 감소시키는 절대각 측정 방법.8. The method of claim 7,
In step c),
Absolute angle measurement for increasing the index value when the difference between the reference delta value and the measured delta value exceeds a reference value, and decreasing the index value when the difference between the reference delta value and the measured delta value is less than the reference value Way. 제9 항에 있어서,
상기 c)단계에서,
상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치를 초과하면, 상기 인덱스값을 1단계 증가시키고, 상기 기준 델타값과 상기 측정 델타값의 차이값이 기준치 미만이면 상기 인덱스값을 1단계 감소시키는 절대각 측정 방법.
10. The method of claim 9,
In step c),
When the difference value between the reference delta value and the measured delta value exceeds the reference value, the index value is increased by one step, and if the difference value between the reference delta value and the measured delta value is less than the reference value, the index value is decreased by one step Absolute angle measurement method.
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