KR102590733B1 - 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로에 관한 것으로, 복수의 전원과, 복수의 상기 전원 중 하나의 전원의 출력 전압을 이씨유(ECU)의 내부회로에 공급하는 제1전원공급라인과, 상기 제1전원공급라인의 전압을 전원인터페이스로 공급제어하는 제1스위치와, 복수의 상기 전원에 연결되어 상기 제1전원공급라인에 비하여 더 큰 전압이 인가되는 제2전원공급라인와, 상기 제2전원공급라인의 전압을 상기 전원인터페이스로 공급제어하는 제2스위치를 포함한다.

Description

전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로{Power supply for electric power steering system}
본 발명은 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로에 관한 것으로, 더 상세하게는 모터 인가전압을 모니터링하여 상황에 부합하는 적절한 전원을 공급할 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로에 관한 것이다.
일반적으로 전동식 파워 스티어링(Electronic Power Steering) 시스템은 스티어링 기어 어샘블리에 장착된 모터의 구동력으로 파워 어시스트를 하는 시스템이다.
특히 최근의 자동 주차 시스템이나 무인 자동차 시스템의 개발과 관련하여 능동적으로 조향을 할 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템이 제안되고 있다. 기존 전동식 파워 스티어링 시스템에 공급되는 전원은 12V였으나, 모터의 구동능력 향상을 위하여 최근에는 24V의 전원을 사용하는 시스템이 제안되었다.
대표적으로 등록특허 10-1557230호(2015년 9월 24일 등록, 분류기를 이용한 전동식 파워 스티어링 동작 전원 공급 시스템 및 방법)에는 메인 배터리와 보조 배터리를 사용하여 24V의 전원을 공급하는 상태에서 컨버터 등의 이상시 12V의 전원을 공급하는 회로에 대하여 기재되어 있다.
그러나 위의 등록특허의 경우 전동식 파워 스티어링 시스템의 ECU의 내부회로에도 24V 또는 12V가 입력되는 방식이기 때문에 일정한 전원에 의해 동작하는 ECU 내부회로에 적당하지 않은 문제점이 있었다.
즉, 위의 등록특허는 전원공급회로에서 12V 또는 24V 한 종류의 전원만을 선택적으로 공급할 수 있기 때문에 ECU 내부회로에 공급되는 전원과 모터에 공급되는 전원이 동일하기 때문에 서로 다른 전원의 공급에 의해 동작할 수 있도록 ECU 내부회로의 구성이 복잡해지는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, ECU 내부 회로와 모터에 공급되는 전원을 분리할 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로를 제공함에 있다.
아울러 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, ECU 내부 회로에는 저전압 전원을 공급하고, 모터에는 필요에 따라 저전압 전원 또는 고전압 전원을 선택적으로 공급하여 상황에 따라 모터의 구동력을 조정할 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로를 제공함에 있다.
그리고 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 모터에 입력되는 구동전압을 모니터링하고, 모니터링한 결과를 고려하여 선택적으로 저전압 전원 또는 고전압 전원을 공급하여 배터리 효율을 높일 수 있는 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로를 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로는, 복수의 전원과, 복수의 상기 전원 중 하나의 전원의 출력 전압을 이씨유(ECU)의 내부회로에 공급하는 제1전원공급라인과, 상기 제1전원공급라인의 전압을 전원인터페이스로 공급제어하는 제1스위치와, 복수의 상기 전원에 연결되어 상기 제1전원공급라인에 비하여 더 큰 전압이 인가되는 제2전원공급라인와, 상기 제2전원공급라인의 전압을 상기 전원인터페이스로 공급제어하는 제2스위치를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 전원인터페이스에서 모터로 공급되는 모터 구동 전류를 검출하는 전류검출부와, 상기 전류검출부에서 검출된 전류 값과 현재 운전 상태를 고려하여, 필요시 상기 제1스위치와 제2스위치를 온오프 제어하는 스위칭제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 복수의 전원은 제1전원과 제2전원이 상호 직렬연결된 것이며, 상기 제1전원공급라인은 상기 제1전원의 전압을 내부회로에 공급하며, 상기 제2전원공급라인은 제1전원의 전압과 제2전원의 전압을 더한 합전압이 인가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1전원과 제2전원은 출력 전압이 서로 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 복수의 전원은 제1전원과 제2전원이 상호 독립적으로 배치된 것이며, 상기 제1전원공급라인은 상기 제1전원의 전압을 내부회로에 공급하며, 상기 제2전원공급라인은 제2전원의 전압이 인가될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1전원의 출력 전압에 비하여 제2전원의 출력 전압이 더 큰 것으로 할 수 있다.
본 발명 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로는, 제1전원과 제2전원을 구비하고, ECU의 내부회로에는 항상 제1전원의 전압이 공급되도록 함과 아울러 모터에는 제1전원의 전압 또는 제1전원과 제2전원의 합전압을 선택적으로 공급할 수 있어, ECU 내부회로의 동작을 안정화하고, 회로 구성을 단순화할 수 있는 효과가 있다.
모터에 제1전원의 전압 또는 제1전원과 제2전원의 합전압을 선택적으로 공급하여, 필요에 따라 모터의 구동력을 조절할 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명은 제1전원의 전압 또는 제1전원과 제2전원의 합전압을 선택할 때 모터에 공급되는 전류를 모니터링한 결과와 현재 주행 상태를 고려하여 선택할 수 있도록 함으로써, 배터리 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급 회로도이다.
이하, 본 발명 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시 예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이며, 아래에 설명되는 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예는 본 발명을 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시 예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되지 않음은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 실시 예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로는, 상호 직렬연결되는 제1전원(10) 및 제2전원(20)과, 상기 제1전원(10)의 전압을 ECU(30)의 내부회로(31)에 공급하는 제1전원공급라인(37)과, 상기 제1전원(10)과 제2전원(20)의 합전압을 공급하는 제2전원공급라인(38)과, 상기 제1전원공급라인(37)의 전압 또는 제2전원공급라인(38)의 전압을 선택적으로 전원인터페이스(34)에 공급하기 위한 제1스위치(32) 및 제2스위치(33)와, 상기 전원인터페이스(34)에서 모터(40)로 공급되는 모터 전류를 검출하는 전류검출부(35)와, 상기 전류검출부(35)의 검출결과에 따라 상기 제1스위치(32) 또는 제2스위치(33)를 스위칭 제어하는 스위칭제어부(36)를 포함한다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 제1전원(10)과 제2전원(20)은 충전식 배터리이며, 제1전원(10)과 제2전원(20) 모두 동일한 출력 전압을 가지는 것일 수 있다. 예를 들어 제1전원(10)과 제2전원(20)은 각각 12V의 출력 전압을 가지는 것일 수 있다.
제1전원(1)과 제2전원(20)은 상호 직렬 연결된 상태로 제공된다.
ECU(30)는 모터(40)의 구동을 제어하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어장치이며, 내부회로(31)와, 내부회로(31)의 제어에 따라 모터(40)에 공급되는 전류를 제어하는 전원인터페이스(34)를 포함한다.
상기 제1전원(1)의 전압은 제1전원공급라인(37)을 통해 상기 내부회로(31)에 공급된다. 즉, 내부회로(31)에는 항상 일정한 전압, 예를 들어 12V의 전압이 공급되어 동작한다.
따라서 종래와 같이 12V 또는 24V가 선택적으로 공급되는 환경의 내부회로에 비하여 구성을 단순화할 수 있다.
상기 제1스위치(32)는 제1전원공급라인(37)과 상기 전원인터페이스(34)의 사이에 전원의 공급을 제어한다. 즉, 제1스위치(32)가 닫힌 상태에서 전원인터페이스(34)에는 제1전원(10)의 출력전압이 인가된다.
또한 제2스위치(33)는 제1전원(10)과 제2전원(20)의 합전압을 상기 전원인터페이스(34)에 선택적으로 공급하는 역할을 한다.
이때 제1전원(10)과 제2전원(20)의 합전압은 24V일 수 있다.
이처럼 전원인터페이스(34)에 공급되는 전압은 필요에 따라 제1전원(10)의 전압이거나, 제1전원(10)의 전압과 제2전원(20)의 전압이 더해진 합전압이 되며, 모터(40)에 구동력이 더 크게 필요한 상황에서 제1스위치(32)가 열리고 제2스위치(33)가 닫혀 전원인터페이스(34)에 더 큰 전압이 공급되도록 할 수 있다.
상기 전원인터페이스(34)에서 모터(40)로 출력되는 전류는 전원인터페이스(34)에 공급되는 전압의 범위 내에서 상기 내부회로(31)의 제어 또는 설정에 따라 가변될 수 있다.
즉, 제1전원(10)의 전압이 전원인터페이스(34)에 공급될 때 모터(40)에 인가되는 모터 구동 전류에 비하여, 제1전원(10)과 제2전원(20)의 합전압이 전원인터페이스(34)에 공급될 때 모터(40)에 인가되는 모터 구동 전류는 더 큰 값을 가지게 되어 모터(40)의 구동력을 향상시킬 수 있다.
도면에서는 내부회로(31)와 전류검출부(35), 스위칭제어부(36)를 별도로 독립된 구성으로 도시하였으나, 실질적으로 전류검출부(35)와 스위칭제어부(36)는 내부회로(31)에 포함되는 구성일 수 있다.
상기 전류검출부(35)는 상기 전원인터페이스(34)로부터 모터(40)에 공급되는 모터 구동 전류를 검출한다. 상기 전류검출부(35)의 검출 값을 전달받은 스위칭제어부(36)는 검출된 모터 구동 전류가 모터(40)의 구동에 적당한 범위인지 판단하여, 적당한 범위가 아닌 경우 제1스위치(32)와 제2스위치(33)의 상태를 변경하는 제어를 한다.
예를 들어 전류검출부(35)에서 검출된 모터 구동 전류의 값이 현재 운전 조건에 비해 낮은 경우 상기 제1스위치(32)를 열고, 제2스위치(33)를 닫아 제1전원(10)과 제2전원(20)의 합전압이 전원인터페이스(34)에 공급되도록 하여, 모터 구동 전류를 증가시켜 모터(40)의 구동력을 증가시킨다.
반대로 전류검출부(35)에서 검출된 모터 구동 전류의 값이 현재 운전 조건에 비해 높은 경우 상기 제2스위치(33)를 열과 제1스위치(32)를 닫아 제1전원(10)의 전압이 전원인터페이스(34)에 공급되도록 하여, 모터 구동 전류를 감소시켜 현재 운전 조건에 비하여 불필요하게 높은 구동력을 제공하지 않게 된다.
이와 같은 전원의 공급 제어에 의해 배터리 효율을 높일 수 있다. 이때의 운전 조건은 차량의 속도에 따른 것일 수 있다.
이처럼 본 발명은 ECU의 내부회로(31)에 공급되는 전압과 모터(40)에 공급되는 전원을 분리하여 내부회로에 안정적인 전압을 공급할 수 있으며, 모터 전류를 검출하여 운전 조건에 부합하는 것인지 판단하여 적절한 구동력을 제공함으로써 배터리 효율을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로도이다.
도 2를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로는, 다른 구성은 상기 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 일실시예와 동일하며, 제1전원(10)과 제2전원(20)이 서로 직렬로 연결되지 않고 병렬로 배치된다.
이와 같은 구성에서 제1전원(10)의 전압은 역시 제1전원공급라인(37)을 통해 내부회로(31)에 공급되며, 제1스위치(32)는 제1전원공급라인(37)의 전압을 전원인터페이스(34)에 공급 제어한다.
제2전원공급라인(38)은 제2전원(20)에 연결되어 있으며, 제2스위치(33)는 제2전원공급라인(38)을 통해 공급되는 제2전원(20)의 전압을 전원인터페이스(34)에 공급 제어한다.
이와 같은 구성에서 제1전원(10)의 출력 전압에 비하여 제2전원(20)의 출력 전압이 더 큰 것으로 하며, 구체적으로 제1전원(10)의 출력 전압은 12V이고, 제2전원(20)의 출력전압은 24V인 것으로 할 수 있다.
상기 제1스위치(32)와 제2스위치(33)는 서로 반대의 상태로 제어되며, 제1스위치(32)가 닫힌 상태에서 모터(40)에는 상대적으로 약한 구동력이 제공되고, 제2스위치(33)가 닫힌 상태에서 모터(40)에는 상대적으로 큰 구동력이 제공된다.
모터(40)에 공급되는 모터 구동 전류는 전류검출부(35)에서 검출되고, 스위칭제어부(36)에서는 현재 운전상태에 적합한 모터 구동 전류를 제공하기 위하여, 상기 제1스위치(32)와 제2스위치(33)의 개폐 상태를 제어한다.
본 발명의 다른 실시예에서도, ECU(30)의 내부회로(31)에는 제1전원(10)의 전압만 공급되기 때문에 안정적이며, 모터 구동 전류를 검출하여 제1전원(10) 또는 제2전원(20)의 전압을 선택 공급하여, 적당한 구동력을 제공할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
10:제1전원 20:제2전원
30:ECU 31:내부회로
32:제1스위치 33:제2스위치
34:전원인터페이스 35:전류검출부
36:스위칭제어부 40:모터

Claims (6)

  1. 복수의 전원;
    복수의 상기 전원 중 하나의 전원의 출력 전압을 이씨유(ECU)의 내부회로에 공급하는 제1전원공급라인;
    상기 제1전원공급라인의 전압을 전원인터페이스로 공급제어하는 제1스위치;
    복수의 상기 전원에 연결되어 상기 제1전원공급라인에 비하여 더 큰 전압이 인가되는 제2전원공급라인; 및
    상기 제2전원공급라인의 전압을 상기 전원인터페이스로 공급제어하는 제2스위치를 포함하며,
    상기 복수의 전원은 제1전원과 제2전원이 상호 직렬연결 또는 독립적으로 배치된 것이며,
    상기 제1전원공급라인은 상기 제1전원의 전압을 내부회로에 공급하며,
    상기 제2전원공급라인은 제1전원의 전압과 제2전원의 전압을 더한 합전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원인터페이스에서 모터로 공급되는 모터 구동 전류를 검출하는 전류검출부; 및
    상기 전류검출부에서 검출된 전류 값과 현재 운전 상태를 고려하여, 필요시 상기 제1스위치와 제2스위치를 온오프 제어하는 스위칭제어부를 더 포함하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1전원과 제2전원은 출력 전압이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1전원의 출력 전압에 비하여 제2전원의 출력 전압이 더 큰 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 전원공급회로.

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