KR102617705B1 - 전동식 조향장치의 전원 공급장치 및 그 제어방법 - Google Patents

전동식 조향장치의 전원 공급장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 조향장치의 전원 공급장치 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 전동식 조향장치의 전원 공급장치는, 모터 위치센서에 전원을 공급하는 모터 위치센서 레귤레이터; 토크센서에 전원을 공급하는 토크센서 레귤레이터; 모터 위치센서 레귤레이터의 전원을 모터 위치센서로 공급하거나 토크센서로 전환하여 공급하고, 토크센서 레귤레이터의 전원을 토크센서로 공급하거나 모터 위치센서로 전환하여 공급하는 전환 스위칭부; 및 모터 위치센서 레귤레이터와 토크센서 레귤레이터의 상태를 입력받아 모터 위치센서와 토크센서에 전원이 공급되도록 전환 스위칭부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 조향장치의 전원 공급장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR SUPPLYING POWER ON MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 전동식 조향장치의 전원 공급장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동식 조향장치에서 모터 위치센서와 토크센서에 각각 전원을 공급하는 레귤레이터의 출력을 이중화하여 상호 공급되도록 스위칭 함으로써, 어느 하나의 레귤레이터에 고장이 발생하더라도 안정적으로 전원을 공급하여 전동식 조향장치가 작동되도록 하는 전동식 조향장치의 전원 공급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 운전석 전방에는 조향휠이 설치되고, 조향휠의 회전축에는 조향축이 연결되어, 운전자가 조향휠을 회전시킴에 따라 조향휠의 회전축이 회전되면서 조향축이 회전 및 차량의 전륜이 좌우로 회동되어 차량의 주행방향을 전환시키는 조향시스템이 구비되어 있다.
이러한 조향시스템에 있어서, 운전자가 조향휠을 회전시키는 회전력을 조향축에 직접 전달하여 조향시킬 경우에 운전자가 조향휠을 회전시키는데 많은 힘이 요구된다.
이에, 운전자의 조향 조작 시에 드는 힘을 경감시키고자, 조향휠 조작 시의 유압 액추에이터를 이용한 유압식 조향 시스템이 상용화되어 있다.
유압식 조향시스템을 포함하는 기존의 조향시스템은 조향휠과 타이어가 기계적으로 연결되어 있는 기계적인 시스템으로서, 차량 충돌 시 조향휠에 연결된 조향축이 돌출됨으로 인해 운전자의 상해 위험이 증가하며, 유압식 조향시스템의 유압 액추에이터가 엔진의 힘을 이용함으로써 엔진의 출력을 감소시키고 조향력을 증폭할 수 있는 힘이 제한적이며 유압기구와 부품수가 많아 그 구조가 복잡한 단점들이 있다.
이에, 최근에는 차량의 조향계통에 전동 액추에이터를 설치하고, 운전자가 조향휠을 회전시킴에 따라 전동 액추에이터가 구동되면서 차량의 전륜이 좌우로 회동되게 하여 차량의 주행방향을 조향시키는 전동식 조향장치(Motor Driven Power Steering, MDPS)가 적용되고 있다.
이러한, 전동식 조향장치는 조향휠에 입력되는 운전자의 조향토크를 측정하는 토크센서, 조향휠의 조향각을 측정하는 조향각 센서 및 차속을 측정하는 차속센서 등을 구비하여 차량의 주행 조건을 판단하여 모터와 같은 구동 액추에이터로 공급하는 전류를 조절하면서 조향한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2008-0078441호(2008.08.27. 공개, 전동식 파워 스티어링 시스템의 DC 모터 각속도 추정장치)에 개시되어 있다.
이러한 전동식 조향장치에는 운전자의 조향토크를 측정하는 토크센서 및 구동 액추에이터의 작동상태를 측정하기 위한 모터 위치센서에 전원을 공급하는 레귤레이터가 각각 독립적으로 구비되어 전원을 공급하고 있다.
그러나 모터 위치센서나 토크센서에 전원을 공급하는 레귤레이터 중 어느 하나라도 고장이 발생할 경우에는 모터 위치센서나 토크센서가 작동하지 못하여 전동식 조향장치가 메뉴얼 모드로 전환되면서 조향 제어가 이루어지지 않아 운전자 불편을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 전동식 조향장치에서 모터 위치센서와 토크센서에 각각 전원을 공급하는 레귤레이터의 출력을 이중화하여 상호 공급되도록 스위칭 함으로써, 어느 하나의 레귤레이터에 고장이 발생하더라도 안정적으로 전원을 공급하여 전동식 조향장치가 작동되도록 하는 전동식 조향장치의 전원 공급장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향장치의 전원 공급장치는, 모터 위치센서에 전원을 공급하는 모터 위치센서 레귤레이터; 토크센서에 전원을 공급하는 토크센서 레귤레이터; 모터 위치센서 레귤레이터의 전원을 모터 위치센서로 공급하거나 토크센서로 전환하여 공급하고, 토크센서 레귤레이터의 전원을 토크센서로 공급하거나 모터 위치센서로 전환하여 공급하는 전환 스위칭부; 및 모터 위치센서 레귤레이터와 토크센서 레귤레이터의 상태를 입력받아 모터 위치센서와 토크센서에 전원이 공급되도록 전환 스위칭부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 제어부에서 모터 위치센서 레귤레이터와 토크센서 레귤레이터의 상태가 고장상태인 경우 고장코드를 출력하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 모터 위치센서와 토크센서에 공급되는 전원의 역류를 방지하는 역전방지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 전환 스위칭부는, 모터 위치센서 레귤레이터의 전원을 모터 위치센서로 공급하는 제1 메인스위치; 토크센서 레귤레이터의 전원을 모터 위치센서로 공급하는 제1 서브스위치; 토크센서 레귤레이터의 전원을 토크센서로 공급하는 제2 메인스위치; 및 모터 위치센서 레귤레이터의 전원을 토크센서로 공급하는 제2 서브스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향장치의 전원 공급장치의 제어방법은, 제어부가 모터 위치센서 레귤레이터와 토크센서 레귤레이터의 상태를 판단하는 단계; 판단결과 모터 위치센서 레귤레이터와 토크센서 레귤레이터 중 어느 하나만 고장인 경우, 제어부가 고장이 발생된 레귤레이터를 오프 시키는 단계; 및 제어부가 고장이 발생된 레귤레이터를 오프 시킨 후 정상인 레귤레이터의 전원이 모터 위치센서와 토크센서로 공급되도록 전환 스위칭부를 전환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 판단결과 모터 위치센서 레귤레이터와 토크센서 레귤레이터 중 모두 고장인 경우, 제어부가 고장코드를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 판단결과 모터 위치센서 레귤레이터와 토크센서 레귤레이터 모두 정상인 경우, 제어부가 모터 위치센서 레귤레이터는 모터 위치센서에 전원을 공급하고, 토크센서 레귤레이터는 토크센서에 전원을 공급하도록 전환 스위칭부를 작동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향장치의 전원 공급장치 및 그 제어방법은 전동식 조향장치에서 모터 위치센서와 토크센서에 각각 전원을 공급하는 레귤레이터의 출력을 이중화하여 상호 공급되도록 스위칭 함으로써, 어느 하나의 레귤레이터에 고장이 발생하더라도 안정적으로 전원을 공급하여 전동식 조향장치가 정상 작동되어 운전자의 편의를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 전원 공급장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 전원 공급장치에서 고장 발생시 작동상태를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 전원 공급장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향장치의 전원 공급장치 및 그 제어방법을 설명한다. 이 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 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 전원 공급장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 전원 공급장치에서 고장 발생시 작동상태를 나타낸 구성도이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 전원 공급장치는, 모터 위치센서 레귤레이터(50), 토크센서 레귤레이터(70), 전환 스위칭부(40) 및 제어부(60)를 비롯하여 역전방지부(30) 및 출력부(80)를 포함할 수 있다.
모터 위치센서 레귤레이터(50)는 모터 위치센서(10)에 전원을 공급할 수 있다.
토크센서 레귤레이터(70)는 토크센서(20)에 전원을 공급할 수 있다.
여기서 모터 위치센서 레귤레이터(50)와 토크센서 레귤레이터(70)는 동일한 전압으로 각각 모터 위치센서(10)와 토크센서(20)에 전원을 공급할 수 있다.
전환 스위칭부(40)는 모터 위치센서 레귤레이터(50)의 전원을 모터 위치센서(10)로 공급하거나 토크센서(20)로 전환하여 공급하고, 토크센서 레귤레이터(70)의 전원을 토크센서(20)로 공급하거나 모터 위치센서(10)로 전환하여 공급할 수 있다.
예를 들어, 전환 스위칭부(40)는 모터 위치센서 레귤레이터(50)의 전원을 모터 위치센서(10)로 공급하는 제1 메인스위치(SW1), 토크센서 레귤레이터(70)의 전원을 모터 위치센서(10)로 공급하는 제1 서브스위치(SW2), 토크센서 레귤레이터(70)의 전원을 토크센서(20)로 공급하는 제2 메인스위치(SW4), 및 모터 위치센서 레귤레이터(50)의 전원을 토크센서(20)로 공급하는 제2 서브스위치(SW3)를 포함할 수 있다.
따라서 정상상태에서는 제1 메인스위치(SW1)와 제2 메인스위치(SW4)가 작동되어 모터 위치센서 레귤레이터(50)는 모터 위치센서(10)에 전원을 공급하고, 토크센서 레귤레이터(70)는 토크센서(20)에 전원을 공급할 수 있다.
반면, 고장상태에서는 제1 서브스위치(SW2)나 제2 서브스위치(SW3)가 작동되어 모터 위치센서(10)가 토크센서 레귤레이터(70)로부터 전원을 공급받을 수 있거나, 토크센서(20)가 모터위치 센서 레귤레이터(50)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
제어부(60)는 모터 위치센서 레귤레이터(50)와 토크센서 레귤레이터(70)의 상태를 입력받아 모터 위치센서(10)와 토크센서(20)에 전원이 공급되도록 전환 스위칭부(40)를 제어한다.
즉, 모터 위치센서 레귤레이터(50)와 토크센서 레귤레이터(70)의 상태가 모두 정상인 경우, 제어부(60)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 메인스위치(SW1)와 제2 메인스위치(SW4)는 온 시키고, 제1 서브스위치(SW2)와 제2 서브스위치(SW3)는 오프 시켜 모터 위치센서(10)에 모터 위치센서 레귤레이터(50) 전원을 공급하고, 토크센서(20)에 토크센서 레귤레이터(70) 전원을 공급할 수 있다.
반면, 모터 위치센서 레귤레이터(50)가 고장이고, 토크센서 레귤레이터(70)는 정상인 경우, 제어부(60)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 메인스위치(SW1)는 오프 시키고 제1 서브스위치(SW2)를 온 시키며, 제2 메인스위치(SW4)는 온 시키고 제2 서브스위치(SW3)는 오프 시킬 뿐만 아니라 모터 위치센서 레귤레이터(50)를 오프 시켜 토크센서 레귤레이터(70) 전원이 모터 위치센서(10)와 토크센서(20)에 공급되도록 함으로써 모두 정상 작동되도록 할 수 있다.
역전방지부(30)는 모터 위치센서(10)와 토크센서(20)에 공급되는 전원의 역류를 방지하기 위해, 모터 위치센서(10)와 제1 메인스위치(SW1) 및 모터 위치센서(10)와 제1 서브스위치(SW2) 사이에 각각 제1 내지 제2 다이오드(D1, D2)가 구비될 수 있고, 토크센서(20)와 제2 서브스위치(SW3) 및 토크센서(20)와 제2 메인스위치(SW3) 사이에 각각 제 3 내지 제4 다이오드(D3, D4)가 각각 구비될 수 있다.
출력부(80)는 제어부(60)에서 모터 위치센서 레귤레이터(50)와 토크센서 레귤레이터(70)의 상태가 모두 고장상태인 경우 고장코드를 전동식 조향장치에 출력하여 메뉴얼 모드로 전환하도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전동식 조향장치의 전원 공급장치에 따르면, 전동식 조향장치에서 모터 위치센서와 토크센서에 각각 전원을 공급하는 레귤레이터의 출력을 이중화하여 상호 공급되도록 스위칭 함으로써, 어느 하나의 레귤레이터에 고장이 발생하더라도 안정적으로 전원을 공급하여 전동식 조향장치가 정상 작동되어 운전자의 편의를 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 전원 공급장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향장치의 전원 공급장치의 제어방법에서는 먼저, 제어부(60)가 모터 위치센서 레귤레이터(50)와 토크센서 레귤레이터(70)의 고장 상태를 판단한다(S10).
S10 단계에서 고장 상태를 판단한 결과 모터 위치센서 레귤레이터(50)와 토크센서 레귤레이터(70)가 모두 정상인 경우, 제어부(60)는 모터 위치센서 레귤레이터(50)는 모터 위치센서(10)에 전원을 공급하고, 토크센서 레귤레이터(70)는 토크센서(20)에 전원을 공급하도록 전환 스위칭부(40)의 제1 메인스위치(SW1)와 제2 메인스위치(SW4)를 작동시킨다(S60).
반면, S10 단계에서 고장 상태를 판단한 결과 고장인 발생한 경우, 제어부(60)는 모터 위치센서 레귤레이터(50)와 토크센서 레귤레이터(70)가 모두 고장인지 판단한다(S20).
S20 단계에서 판단결과 모터 위치센서 레귤레이터(50)와 토크센서 레귤레이터(70)가 모두 고장인 경우, 제어부(60)는 출력부(80)를 통해 고장코드를 전동식 조향장치로 출력하여 메뉴얼 모드로 전환되도록 할 수 있다(S30).
한편, S10 단계에서 고장 상태를 판단한 결과 모터 위치센서 레귤레이터(50)와 토크센서 레귤레이터(70) 중 어느 하나만 고장인 경우, 제어부(60)는 고장이 발생된 레귤레이터를 오프 시킨다(S40).
S40 단계에서 고장이 발생된 레귤레이터를 오프 시킨 후 제어부(60)는 정상인 레귤레이터의 전원이 모터 위치센서(10)와 토크센서(20)로 공급되도록 전환 스위칭부(40)의 서브스위치를 작동시킬 수 있다(S50).
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 모터 위치센서 레귤레이터(50)가 고장이고, 토크센서 레귤레이터(70)는 정상인 경우, 제어부(60)는 제1 메인스위치(SW1)는 오프 시키고 제1 서브스위치(SW2)를 온 시켜 토크센서 레귤레이터(70) 전원이 모터 위치센서(10)와 토크센서(20)에 공급되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전동식 조향장치의 전원 공급장치의 제어방법에 따르면, 전동식 조향장치에서 모터 위치센서와 토크센서에 각각 전원을 공급하는 레귤레이터의 출력을 이중화하여 상호 공급되도록 스위칭 함으로써, 어느 하나의 레귤레이터에 고장이 발생하더라도 안정적으로 전원을 공급하여 전동식 조향장치가 정상 작동되어 운전자의 편의를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 모터 위치센서 20 : 토크센서
30 : 역전방지부 40 : 전환 스위칭부
50 : 모터 위치센서 레귤레이터 60 : 제어부
70 : 토크센서 레귤레이터 80 : 출력부

Claims (7)

  1. 모터 위치센서에 전원을 공급하는 모터 위치센서 레귤레이터;
    토크센서에 전원을 공급하는 토크센서 레귤레이터;
    상기 모터 위치센서 레귤레이터의 전원을 상기 모터 위치센서로 공급하거나 상기 토크센서로 전환하여 공급하고, 상기 토크센서 레귤레이터의 전원을 상기 토크센서로 공급하거나 상기 모터 위치센서로 전환하여 공급하는 전환 스위칭부; 및
    상기 모터 위치센서 레귤레이터와 상기 토크센서 레귤레이터의 상태를 입력받아 상기 모터 위치센서와 상기 토크센서에 전원이 공급되도록 상기 전환 스위칭부를 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 전환 스위칭부는,
    상기 모터 위치센서 레귤레이터의 전원을 상기 모터 위치센서로 공급하는 제1 메인스위치;
    상기 토크센서 레귤레이터의 전원을 상기 모터 위치센서로 공급하는 제1 서브스위치;
    상기 토크센서 레귤레이터의 전원을 상기 토크센서로 공급하는 제2 메인스위치; 및
    상기 모터 위치센서 레귤레이터의 전원을 상기 토크센서로 공급하는 제2 서브스위치를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 모터 위치센서 레귤레이터가 고장이고 상기 토크센서 레귤레이터는 정상인 경우, 상기 제1 메인스위치는 오프 시키고 상기 제1 서브스위치를 온 시키며, 상기 제2 메인스위치는 온 시키고 상기 제2 서브스위치는 오프 시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 전원 공급장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부에서 상기 모터 위치센서 레귤레이터와 상기 토크센서 레귤레이터의 상태가 고장상태인 경우 고장코드를 출력하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 전원 공급장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 모터 위치센서와 상기 토크센서에 공급되는 전원의 역류를 방지하는 역전방지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 전원 공급장치.
  4. 삭제
  5. 제어부가 모터 위치센서 레귤레이터와 토크센서 레귤레이터의 상태를 판단하는 단계;
    상기 판단결과 상기 모터 위치센서 레귤레이터와 상기 토크센서 레귤레이터 중 어느 하나만 고장인 경우, 상기 제어부가 고장이 발생된 레귤레이터를 오프 시키는 단계; 및
    상기 제어부가 고장이 발생된 레귤레이터를 오프 시킨 후 정상인 레귤레이터의 전원이 모터 위치센서와 토크센서로 공급되도록 전환 스위칭부를 전환하는 단계;를 포함하되,
    상기 전환 스위칭부는,
    상기 모터 위치센서 레귤레이터의 전원을 상기 모터 위치센서로 공급하는 제1 메인스위치;
    상기 토크센서 레귤레이터의 전원을 상기 모터 위치센서로 공급하는 제1 서브스위치;
    상기 토크센서 레귤레이터의 전원을 상기 토크센서로 공급하는 제2 메인스위치; 및
    상기 모터 위치센서 레귤레이터의 전원을 상기 토크센서로 공급하는 제2 서브스위치를 포함하고,
    상기 전환 스위칭부를 전환하는 단계는,
    상기 제어부가 상기 모터 위치센서 레귤레이터가 고장이고 상기 토크센서 레귤레이터는 정상인 경우, 상기 제1 메인스위치는 오프 시키고 상기 제1 서브스위치를 온 시키며, 상기 제2 메인스위치는 온 시키고 상기 제2 서브스위치는 오프 시키는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 전원 공급장치의 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 판단결과 상기 모터 위치센서 레귤레이터와 상기 토크센서 레귤레이터 중 모두 고장인 경우, 상기 제어부가 고장코드를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 전원 공급장치의 제어방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 판단결과 상기 모터 위치센서 레귤레이터와 상기 토크센서 레귤레이터 모두 정상인 경우, 상기 제어부가 상기 모터 위치센서 레귤레이터는 상기 모터 위치센서에 전원을 공급하고, 상기 토크센서 레귤레이터는 상기 토크센서에 전원을 공급하도록 상기 전환 스위칭부를 작동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 전원 공급장치의 제어방법.
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