KR102640429B1 - Circuit for protecting Electronic controller unit, Electronic controller unit, and System for assisting Steering - Google Patents
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Abstract
본 개시는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시에 따른 ECU 보호회로는 조향모터의 상전압이 미리 설정된 항복전압 이상인 경우, 역전류가 흐르도록 하는 제너 다이오드와, 역전류가 인가되면 턴온되어, 제1 전류가 흐르도록 하는 제1 스위치 및 제1 전류가 흐르면 턴온되어, 제2 전류가 흘러 배터리의 공급전압이 PCO 스위치로 도통되도록 하는 제2 스위치를 포함하며, PCO 스위치는, 공급전압이 인가되면 턴온되는 것을 특징으로 한다.This disclosure relates to ECU protection circuits, electronic control units, and steering assistance systems. Specifically, the ECU protection circuit according to the present disclosure includes a Zener diode that allows a reverse current to flow when the phase-to-phase voltage of the steering motor is higher than a preset breakdown voltage, and a second diode that turns on when the reverse current is applied and allows the first current to flow. It includes one switch and a second switch that turns on when the first current flows and allows the second current to flow to conduct the supply voltage of the battery to the PCO switch, where the PCO switch is turned on when the supply voltage is applied.
Description
본 개시는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템에 관한 것이다.This disclosure relates to ECU protection circuits, electronic control units, and steering assistance systems.
차량의 조향 보조 시스템은 차량의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 보조하는 시스템이며, 운전자가 원하는 주행 방향에 대하여 조향 보조력을 발생시켜 차량을 보다 쉽게 운행할 수 있도록 보조하는 시스템이다.A vehicle's steering assistance system is a system that assists the driver in changing the vehicle's direction of travel at the driver's will, and assists the driver in driving the vehicle more easily by generating a steering assistance force in the desired driving direction.
이러한 조향 보조 시스템은 유압식 동력 보조 조향 장치(HPS: Hydraulic Power Steering Apparatus)와 전자식 동력 보조 조향 장치(EPS: Electric Power Steering Apparatus)등으로 구현된다.This steering assistance system is implemented with a hydraulic power assist steering device (HPS: Hydraulic Power Steering Apparatus) and an electronic power assist steering device (EPS: Electric Power Steering Apparatus).
최근 조향 보조 시스템에는 시스템에 포함된 특정 구성이 페일(fail)인 경우를 대비하여, 특정 구성과 동일한 구성을 추가한 리던던트 시스템을 적용하고, 이러한 리던던트 시스템에 기반하여 페일 세이프티(fail safety)를 구현하고 있다.Recently, a redundant system that adds the same configuration as the specific configuration is applied to the steering assistance system in case a specific configuration included in the system fails, and fail safety is implemented based on this redundant system. I'm doing it.
그러나, 리던던트 시스템에 기반하여 페일 세이프티가 구현될 때, 조향 보조 시스템에 포함된 조향모터에서 역기전압(Back ElectroMotive Force)이 발생할 수 있고, 이 경우, 역기전압에 의해 조향모터를 제어하는 전자 제어 유닛(Electronic controller unit)이 소손될 수 있는 문제점이 있다.However, when fail safety is implemented based on a redundant system, back electromotive force may occur in the steering motor included in the steering assistance system, and in this case, the electronic control unit that controls the steering motor by the back electromotive force. There is a problem that the (electronic controller unit) may be damaged.
따라서, 조향모터에서 역기전압이 발생하는 경우, 이를 효과적으로 방지하기 위한 기술이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, when back electromotive voltage is generated in a steering motor, there is a need for technology to effectively prevent it.
이러한 배경에서, 본 개시는 리던던트 시스템에 기초한 페일 세이프티를 구현하면서도 조향모터의 역기전압을 방지할 수 있는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템을 제공하고자 한다.Against this background, the present disclosure seeks to provide an ECU protection circuit, an electronic control unit, and a steering assistance system that can prevent back electromotive voltage of a steering motor while implementing fail safety based on a redundant system.
또한, 본 개시는 간단한 회로를 이용하여 조향모터의 역기전압을 효과적으로 방지하여 ECU를 보호할 수 있는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템을 제공하고자 한다.In addition, the present disclosure seeks to provide an ECU protection circuit, an electronic control unit, and a steering assistance system that can protect the ECU by effectively preventing back electromotive voltage of the steering motor using a simple circuit.
또한, 본 개시는 보다 안정적으로 페일 세이프티를 구현함으로써 주행 안정성을 제공하는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템을 제공하고자 한다.In addition, the present disclosure seeks to provide an ECU protection circuit, an electronic control unit, and a steering assistance system that provide driving stability by more reliably implementing fail safety.
전술한 과제를 해결하기 위하여, 일 측면에서, 본 개시는 PCO(Phase Cut Off) 스위치 보호회로에 있어서, 일단이 조향모터에 연결되고, 조향모터의 상전압이 미리 설정된 항복전압(Break down voltage) 이상인 경우, 역전류가 흐르도록 하는 제너 다이오드와, 일단이 제너 다이오드의 타단에 연결되고, 역전류가 인가되면 턴온되어, 제1 전류가 흐르도록 하는 제1 스위치 및 일단이 제1 스위치의 타단에 연결되고, 제1 전류가 흐르면 턴온되어, 제2 전류가 흘러 배터리의 공급전압이 PCO 스위치로 도통되도록 하는 제2 스위치를 포함하되, 역전류는, 조향모터에서 제너 다이오드로 흐르고, 제1 전류는, 제2 스위치의 일단에서 제1 스위치의 타단으로 흐르고, PCO 스위치는, 공급전압이 인가되면 턴온되는 것을 특징으로 하는 ECU 보호회로를 제공한다.In order to solve the above-described problem, in one aspect, the present disclosure is a PCO (Phase Cut Off) switch protection circuit, one end of which is connected to a steering motor, and the phase voltage of the steering motor is a preset breakdown voltage (Break down voltage). In the above case, a Zener diode that allows a reverse current to flow, a first end connected to the other end of the Zener diode, a first switch that turns on when a reverse current is applied and allows the first current to flow, and one end connected to the other end of the first switch. It includes a second switch that is connected and turns on when the first current flows, so that the second current flows and the supply voltage of the battery is conducted to the PCO switch, where the reverse current flows from the steering motor to the Zener diode, and the first current flows. , flows from one end of the second switch to the other end of the first switch, and the PCO switch provides an ECU protection circuit that is turned on when the supply voltage is applied.
다른 측면에서, 본 개시는 배터리의 공급전압을 도통시키도록 하는 공급전압 스위치와, 조향모터의 동작을 제어하는 제어신호를 출력하는 인버터와, 제어신호를 조향모터로 도통시키거나 제어신호의 공급을 차단하도록 하는 PCO(Phase Cut Off) 스위치와, 공급전압 스위치, 인버터 및 PCO 스위치 각각을 제어하는 MCU(Micro Controller Unit) 및 조향모터에서 역기전압이 발생한 경우, 배터리의 공급전압을 PCO 스위치로 도통시켜 PCO 스위치가 턴온되도록 하는 ECU 보호부를 포함하는 전자 제어 유닛을 제공한다.In another aspect, the present disclosure includes a supply voltage switch that conducts the supply voltage of the battery, an inverter that outputs a control signal to control the operation of the steering motor, and a supply voltage switch that conducts the control signal to the steering motor or supplies the control signal. When back electromotive voltage occurs in the PCO (Phase Cut Off) switch, the supply voltage switch, the MCU (Micro Controller Unit) that controls each of the inverter and the PCO switch, and the steering motor, the battery's supply voltage is conducted to the PCO switch. An electronic control unit is provided that includes an ECU protection unit that causes the PCO switch to turn on.
또 다른 측면에서, 본 개시는 제1 MCU, 제1 인버터 및 제1 PCO 스위치를 포함하는 제1 전자 제어 유닛과, 제2 MCU, 제2 인버터 및 제2 PCO 스위치를 포함하는 제2 전자 제어 유닛과, 제1 전자 제어 유닛 및 제2 전자 제어 유닛에 전원을 공급하는 배터리와, 제1 전자 제어 유닛 또는 제2 전자 제어 유닛에 의해 제어되는 싱글 와인딩(Single winding) 조향모터와, 제1 전자 제어 유닛과 제2 전자 제어 유닛 사이에서 조향모터를 제어하는 제어권이 천이되는 경우, 조향모터의 상전압이 미리 설정된 기준전압 이상이면, 배터리의 공급전압을 제어권이 천이된 전자 제어 유닛에 포함된 PCO 스위치에 인가하는 ECU 보호회로를 포함하는 조향 보조 시스템을 제공한다.In another aspect, the present disclosure provides a first electronic control unit including a first MCU, a first inverter, and a first PCO switch, and a second electronic control unit including a second MCU, a second inverter, and a second PCO switch. and a battery supplying power to the first electronic control unit and the second electronic control unit, a single winding steering motor controlled by the first electronic control unit or the second electronic control unit, and a first electronic control unit. When the control right to control the steering motor is transferred between the unit and the second electronic control unit, if the phase-to-phase voltage of the steering motor is higher than the preset reference voltage, the PCO switch included in the electronic control unit to which the control right is transferred changes the battery supply voltage. Provides a steering assistance system that includes an ECU protection circuit that applies to
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 본 개시는 리던던트 시스템에 기초한 페일 세이프티를 구현하면서도 조향모터의 역기전압을 방지할 수 있는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템을 제공할 수 있다.As described above, according to the present disclosure, the present disclosure can provide an ECU protection circuit, an electronic control unit, and a steering assistance system that can prevent back electromotive voltage of a steering motor while implementing fail safety based on a redundant system.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 간단한 회로를 이용하여 조향모터의 역기전압을 효과적으로 방지하여 ECU를 보호할 수 있는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, the present disclosure can provide an ECU protection circuit, an electronic control unit, and a steering assistance system that can protect the ECU by effectively preventing back electromotive voltage of the steering motor using a simple circuit.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 보다 간단한 회로를 이용함으로써, 소자가 차지하는 공간을 최소화하고, 고집적화에 이바지하며, 제조단가를 최소화하는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, by using a simpler circuit, it is possible to provide an ECU protection circuit, an electronic control unit, and a steering assistance system that minimizes the space occupied by the device, contributes to high integration, and minimizes the manufacturing cost. there is.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 보다 안정적으로 페일 세이프티를 구현함으로써 주행 안정성을 제공하는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, the present disclosure can provide an ECU protection circuit, an electronic control unit, and a steering assistance system that provide driving stability by more stably implementing fail safety.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 배터리의 암전류에 최적화된 회로를 적용함으로써 배터리를 효율적으로 이용할 수 있는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, the present disclosure can provide an ECU protection circuit, an electronic control unit, and a steering assistance system that can efficiently use the battery by applying a circuit optimized for the dark current of the battery.
도 1은 본 개시에 따른 조향 보조 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 개시에 따른 조향 보조 시스템에서 ECU가 Fail인 경우에 나타나는 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 개시에 따른 조향 보조 시스템의 제1 실시예를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 개시에 따른 조향 보조 시스템의 제2 실시예를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 개시에 따른 조향 보조 시스템의 제3 실시예를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 개시에 따른 ECU 보호회로를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 개시에 따른 ECU와 ECU 보호회로 및 조향모터 간의 연결 관계를 나타낸 회로도이다.
도 8은 도 7의 ECU 보호회로의 제1 실시예를 구체적으로 나타낸 회로도이다.
도 9는 도 7의 ECU 보호회로의 제2 실시예를 구체적으로 나타낸 회로도이다.
도 10은 PCO 스위치에 인가되는 공급전압의 파형을 나타낸 도면이다.
도 11은 도 7의 ECU 보호회로의 제3 실시예를 구체적으로 나타낸 회로도이다.
도 12는 도 7의 ECU 보호회로에 포함된 제1 스위치 및 제2 스위치 각각의 실시예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 개시에 따른 ECU의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram for explaining a steering assistance system according to the present disclosure.
Figure 2 is a diagram for explaining a phenomenon that occurs when the ECU fails in the steering assistance system according to the present disclosure.
Figure 3 is a block diagram schematically showing a first embodiment of a steering assistance system according to the present disclosure.
Figure 4 is a block diagram schematically showing a second embodiment of the steering assistance system according to the present disclosure.
Figure 5 is a block diagram schematically showing a third embodiment of a steering assistance system according to the present disclosure.
Figure 6 is a block diagram schematically showing an ECU protection circuit according to the present disclosure.
Figure 7 is a circuit diagram showing the connection relationship between the ECU, the ECU protection circuit, and the steering motor according to the present disclosure.
FIG. 8 is a circuit diagram specifically showing the first embodiment of the ECU protection circuit of FIG. 7.
FIG. 9 is a circuit diagram specifically showing the second embodiment of the ECU protection circuit of FIG. 7.
Figure 10 is a diagram showing the waveform of the supply voltage applied to the PCO switch.
FIG. 11 is a circuit diagram specifically showing the third embodiment of the ECU protection circuit of FIG. 7.
FIG. 12 is a diagram showing an embodiment of each of the first switch and the second switch included in the ECU protection circuit of FIG. 7.
Figure 13 is a block diagram schematically showing another embodiment of an ECU according to the present disclosure.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 개시의 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 본질이나 차례 또는 순서 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 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described in detail through illustrative drawings. In describing the components of the present disclosure, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is another component between each component. It will be understood that elements may be “connected,” “combined,” or “connected.”
도 1은 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)을 설명하기 위한 블록도이다.Figure 1 is a block diagram for explaining the
도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)은 차량의 조향을 보조하는 시스템을 의미한다.Referring to FIG. 1, the
이러한 조향 보조 시스템(100)은 배터리(110)와, 제1 전자 제어 유닛(Electronic Controller Unit; ECU, 120), 제2 전자 제어 유닛(130), 조향모터(140) 및 센서(150) 등을 포함할 수 있다.This
배터리(110)는 제1 ECU(120)와 제2 ECU(130)에 공급전원을 공급할 수 있다. 여기서, 공급전원은 공급전압 또는 공급전류일 수 있다. 즉, 공급전원이 공급된다는 것은 공급전압 또는 공급전류가 공급된다는 의미할 수 있다. 그리고, 전압과 전류는 옴(Ohm)의 법칙으로 깊은 연관이 있으므로, 이하에서 전압이 도통되어 특정 구성, 소자 등에 인가, 전달되는 것은 전류가 흘러 특정 구성, 소자 등에 인가, 전달되는 것과 동일한 의미일 수 있다.The
일 예로, 배터리(110)는 일체형으로 구성되어, 공급전원을 제1 ECU(120)와 제2 ECU(130)에 모두 공급할 수 있고, 특정 상태에서 하나의 전자 제어 유닛에만 공급전원을 공급하고, 상태가 변경되면 다른 전자 제어 유닛에 공급전원을 공급할 수 있다.For example, the
다른 예로, 배터리(110)는 2 이상의 배터리 모듈(미도시)로 구성되어, 각각의 배터리 모듈이 제1 ECU(120)와 제2 ECU(130) 각각에 연결되어, 공급전원을 공급할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.As another example, the
한편, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)은 조향모터(140)에 전기적 신호를 출력하는 2개 이상의 ECU를 포함하여 리던던트 시스템(Redundant System)을 구현할 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)은 제1 ECU(120)와 제2 ECU(130)를 포함하여 리던던트 시스템을 구현한다.Meanwhile, the
여기서, 제1 ECU(120)와 제2 ECU(130)는 센서(150)로부터 조향정보를 입력받고, 조향정보에 기초하여 조향모터(140)를 제어하는 제어신호를 계산하며, 계산한 제어신호를 조향모터(140)에 출력할 수 있다.Here, the
구체적인 예를 들면, 운전자가 스티어링 휠을 잡고 조작하면, 센서(150)는 스티어링 휠에서 발생된 회전각(조향각)을 감지하고, 이에 대응되는 조향각정보를 ECU(120, 130)에 입력하며, ECU(120, 130)는 입력받은 조향각정보에 기초하여 제어신호를 출력한다.For a specific example, when the driver holds and operates the steering wheel, the
이러한 ECU(120, 130)는 입력된 배터리(110)의 공급전압을 변환하고, 제어신호의 공급을 차단하거나 재개하는 등 각각의 기능을 수행하는 복수의 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 ECU(120)는 제1 공급전압 스위치(121), 제1 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit; MCU, 122), 인버터(Inverter, 123), 제1 PCO(Phase Cut Off) 스위치(124) 등을 포함하며, 제2 ECU(130)도 제1 ECU(120)와 동일하게 제2 공급전압 스위치(131), 제2 MCU(132), 제2 인버터(133), 제2 PCO 스위치(134) 등을 포함할 수 있다.These
공급전압 스위치(121, 131)는 배터리(110)의 공급전압을 도통시킬 수 있다. 구체적으로, 공급전압 스위치(121, 131)가 턴오프되면, 배터리(110)의 공급전압이 차단되고, 공급전압 스위치(121, 131)가 턴온되면, 배터리(110)의 공급전압이 ECU(120, 130)로 도통될 수 있다.The supply voltage switches 121 and 131 may turn on the supply voltage of the
인버터(123, 133)는 직류(DC)인 배터리(110)의 공급전압을 교류(AC)로 전환하고, 교류전압을 조향모터(140)에 인가할 수 있다. 구체적으로, 인버터(123, 133)는 배터리(110)의 공급전압을 교류로 전환하여, 교류전압을 조향모터(140)의 각 상에 인가할 수 있다.The
PCO 스위치(124, 134)는 인버터(123, 133)로부터 출력되는 교류전압이 조향모터(140)에 도통시키거나 차단할 수 있다. 구체적으로, PCO 스위치(124, 134)가 턴오프되면, 교류전압이 차단되고, PCO 스위치(124, 134)가 턴온되면, 교류전압이 조향모터(140)의 각 상에 인가될 수 있다.The PCO switches 124 and 134 can allow the AC voltage output from the
MCU(122, 132)는 공급전압 스위치(121, 131), 인버터(123, 133) 및 PCO 스위치(124, 134) 각각의 턴온/턴오프를 제어할 수 있다.The MCU (122, 132) can control turn-on/turn-off of each of the supply voltage switches (121, 131), inverters (123, 133), and PCO switches (124, 134).
여기서, 제1 ECU(120)와 제2 ECU(130) 중 어느 하나가 메인(Main) ECU로 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 ECU(120)가 메인 ECU로 동작하는 경우, 제1 ECU(120)가 제어신호를 계산하여 조향모터(140)에 출력하고, 제1 ECU(120)가 동작하는 동안에 제2 ECU(130)는 동작하지 않는다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 ECU(130)가 메인 ECU로 동작할 수도 있다.Here, either the
한편, 제1 ECU(120)와 제2 ECU(130)는 모두 메인(Main) ECU로 동작할 수 있다. 이때, 두 ECU(120, 130)는 목표 제어신호를 나누어 계산하여 출력하고, 두 ECU(120, 130) 각각에 의해 출력된 복수의 제어신호가 통합되어 최종적으로 조향모터(140)에 인가될 수 있다.Meanwhile, both the
조향모터(140)는 ECU(120 또는 130)로부터 제어신호를 입력받아 구동할 수 있다. 구체적으로, ECU(120 또는 130)로부터 제어신호에 대응되는 지령전류를 입력받으면, 조향모터(140)는 지령전류에 대응되는 회전속도, 토크(Torque)로 구동할 수 있다.The
센서(150)는 스티어링휠의 조향각, 토크 등 조향정보를 감지하고, 이에 대응되는 감지신호를 ECU(120, 130)에 출력할 수 있다. 이러한 센서(150)는 예를 들어, 스티어링휠의 조향각을 감지하는 조향각 센서, 토크를 감지하는 토크 센서 등을 의미할 수 있다.The
본 명세서에서는 설명의 편의상 2개의 ECU를 이용하여 실시예를 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 3개 이상의 ECU의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.In this specification, for convenience of explanation, the embodiment is described using two ECUs, but it is not limited thereto, and the same can be applied to the case of three or more ECUs.
한편, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)은 리던던트 시스템에 기반한 페일 세이프(Fail Safe)를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 ECU(120)와 제2 ECU(130) 간에는 버스로 연결되어 내부 통신을 수행하고, 각자의 ECU(120, 130)의 상태에 대한 정보를 내부 통신을 통해 전달함으로써, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)은 리던던트 시스템에 기반한 페일 세이프티를 수행한다.Meanwhile, the
이러한 내 통신은 예를 들어, 제1 CAN 버스(미도시)와 제2 CAN 버스(미도시)를 통하여 제1 ECU(120)와 제2 ECU(130) 간에 메시지를 송수신할 수 있는 CAN 통신일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.This internal communication is, for example, CAN communication that can transmit and receive messages between the
이하에서는 리던던트 시스템에 기반한 페일 세이프티를 수행하는 방법과, 이때 나타날 수 있는 현상을 설명한다. Below, we will explain how to perform fail safety based on a redundant system and the phenomena that may occur at this time.
도 2는 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)에서 ECU가 Fail인 경우에 나타나는 현상을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram for explaining a phenomenon that occurs when the ECU fails in the
도 2를 참조하면, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)에서 2개 이상의 ECU 중 메인 ECU와 서브(Sub) ECU가 존재하고, 메인 ECU가 조향모터(140)를 제어하되, 차량의 상태나, 메인 ECU 등이 고장인 난 경우, 메인 ECU는 조향모터(140)를 제어하는 제어권을 서브 ECU로 천이함으로써 조향 보조 시스템(100)은 페일 세이프티를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 2, in the
예를 들면, 제1 ECU(120)가 메인 ECU이고, 제2 ECU(130)가 서브 ECU인 경우, 제1 ECU(120)가 차량의 조향에 필요한 목표 제어신호를 생성하여 조향모터(140)에 출력하고, 제2 ECU(130)는 대기한다. 만약, 제1 ECU(120)가 Fail인 경우, 제1 ECU(120)는 제어권을 제2 ECU(130)에게 천이하고, 제어권이 천이된 제2 ECU(130)는 목표 제어신호를 생성하여 조향모터(140)에 출력한다.For example, when the
이때, 조향모터(140)는 일반적으로 높은 RPM(Revolutions Per Minute)으로 구동하고 있으므로, 메인 ECU로 동작하는 제1 ECU(120)가 Fail일 때, 조향모터(140)에서 역기전압(Back ElectroMotive Force; BEMF)이 순간적으로 발생하게 된다. 역기전압이 발생하면, 역기전압이 제2 ECU(130)로 인가되고, 제2 ECU(130)에 포함된 제2 PCO 스위치(134)가 소손될 수 있다.At this time, the
따라서, 리던던시 시스템에 기초한 페일 세이프티를 구현하면서도 ECU의 소손을 방지할 필요가 있다.Therefore, it is necessary to prevent damage to the ECU while implementing fail safety based on a redundancy system.
이하에서는 조향모터(140)의 역기전압에 의한 ECU의 소손을 방지하는 회로를 포함하는 조향 보조 시스템(100)을 설명한다.Hereinafter, the
도 3은 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)의 제1 실시예를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)의 제2 실시예를 개략적으로 나타낸 블록도이며, 도 5는 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)의 제3 실시예를 개략적으로 나타낸 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram schematically showing a first embodiment of the
본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)은 제1 ECU(120), 제2 ECU(130), 배터리(110), 조향모터(140), 및 ECU 보호모듈(160) 등을 포함할 수 있다.The
제1 ECU(120)와 제2 ECU(130)는 도 1 내지 2를 참조하여 전술한 바와 동일하므로 생략한다.The
배터리(110)는 제1 ECU(120)와 제2 ECU(130) 및 ECU 보호모듈(160)에 전원을 공급할 수 있다.The
조향모터(140)는 제1 ECU(120) 또는 제2 ECU(130)에 의해 제어될 수 있다. 구체적으로, 제1 ECU(120)와 제2 ECU(130) 중 메인 ECU로 동작하는 하나의 ECU에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 ECU(120)가 메인 ECU로 동작하는 경우, 조향모터(140)는 제1 ECU(120)에 의해 우선적으로 제어되고, 제2 ECU(130)가 메인 ECU로 동작하는 경우, 조향모터(140)는 제2 ECU(130)에 의해 우선적으로 제어된다.The
조향모터(140)가 제1 ECU(120)와 제2 ECU(130) 중 메인 ECU로 동작하는 하나의 ECU에 의해 제어되므로, 바람직하게는 싱글 와인딩(Single winding) 모터일 수 있다.Since the
ECU 보호모듈(160)은 제1 ECU(120)와 제2 ECU(130) 사이에서 조향모터(140)를 제어하는 제어권이 천이되는 경우, 조향모터(140)의 상전압이 미리 설정된 기준전압 이상이면, 배터리(110)의 공급전압을 제어권이 천이된 ECU(120 또는 130)에 포함된 PCO 스위치(124 또는 134)에 인가할 수 있다.When the control right for controlling the
구체적인 예를 들면, 제1 ECU(120)가 메인 ECU로 동작하는 경우, 제1 ECU(120)가 Fail이면 제1 ECU(120)의 제어권이 제2 ECU(130)로 천이되고, 이때, 조향모터(140)에서 역기전압이 발생하여 조향모터(140)의 상전압이 기준전압 이상이 되면, ECU 보호모듈(160)은 배터리(110)의 공급전압을 제2 PCO 스위치(134)에 인가한다.For a specific example, when the
조향모터(140)에서 역기전압이 발생할 때, ECU 보호모듈(160)에 의해 배터리(110)의 공급전압이 PCO 스위치(124, 134)로 인가되어, 배터리(110)와 ECU(120, 130) 및 조향모터(140)가 전기적으로 연결되면, 조향모터(140)의 역기전압이 배터리(110)로 흡수되어 점차 감소된다.When a back electromotive voltage occurs in the
한편, ECU 보호모듈(160)은 하나 이상일 수 있고, 하나의 ECU 보호모듈(160)은 서브 ECU로 동작하는 ECU와 연결될 수 있다. Meanwhile, there may be more than one
도 3을 참조하여 예를 들면, 제1 ECU(120)가 메인 ECU이고, 제2 ECU(130)가 서브 ECU인 경우, ECU 보호모듈(160)은 배터리(110)와 제2 ECU(130) 및 조향모터(140)와 전기적으로 연결된다.For example, with reference to FIG. 3, when the
도 4를 참조하여 다른 예를 들면, 제1 ECU(120)가 서브 ECU이고, 제2 ECU(130)가 메인 ECU인 경우, ECU 보호모듈(160)은 배터리(110)와 제1 ECU(120) 및 조향모터(140)와 전기적으로 연결된다.For another example with reference to FIG. 4, when the
도 5를 참조하여 또 다른 예를 들면, 제1 ECU 보호모듈(161)은 배터리(110)와 제1 ECU(120) 및 조향모터(140)와 전기적으로 연결되고, 제2 ECU 보호모듈(162)은 배터리(110)와 제2 ECU(130) 및 조향모터(140)와 전기적으로 연결된다. 이때, 제1 ECU 보호모듈(161)은 제2 ECU(130)가 Fail인 경우에 동작 가능하며, 제2 ECU 보호모듈(162)은 제1 ECU(120)가 Fail인 경우에 동작 가능하다.For another example with reference to FIG. 5, the first
조향모터(140)의 상전압은, 조향모터(140)가 3상 모터인 경우, u상, v상, w상 전압일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.If the
기준전압은 조향모터(140)에서 역기전압이 발생하였는지 판단하기 위한 기준값이며, PCO 스위치(124, 134)의 내압에 대응되도록 미리 설계될 수 있다. 바람직하게는 기준전압은 도 6, 도 8 내지 도 10을 참조하여 후술하는 ECU 보호회로(200)에 포함된 제너 다이오드의 항복전압(Break down voltage)일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The reference voltage is a reference value for determining whether a counter electromotive voltage has occurred in the
도시하지 않았지만, 도 3 내지 도 5에 도시된 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(100)은 도 1에 도시된 센서(150)를 포함할 수 있다.Although not shown, the
이하에서는 본 개시에 따른 ECU 보호회로(200)를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the
도 6은 본 개시에 따른 ECU 보호회로(200)를 개략적으로 나타낸 블록도이다.Figure 6 is a block diagram schematically showing the
도 6을 참조하면, 본 개시에 따른 ECU 보호회로(200)는 제너 다이오드(210)와, 제1 스위치(220) 및 제2 스위치(230) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, the
제너 다이오드(Zener diode, 210)는 다이오드의 일종으로, 일반적인 다이오드와 같이 순방향으로 전류를 통과시킬 수 있다. 다만, 일반적인 다이오드와 다르게, 역방향으로 항복 전압(Break down voltage) 이상의 전압이 가해지는 경우, 역방향으로 전류가 흐르는 특성이 있다.Zener diode (210) is a type of diode and can pass current in the forward direction like a general diode. However, unlike general diodes, when a voltage higher than the breakdown voltage is applied in the reverse direction, current flows in the reverse direction.
예를 들어, 제너 다이오드(210)의 일단이 조향모터(140)에 연결되고, 조향모터(140)의 상전압이 미리 설정된 항복전압 이상인 경우, 역전류가 역방향으로 흐른다. 즉, 역전류는 조향모터(140)에서 제너 다이오드(210)로 흐른다.For example, when one end of the
제1 스위치(220)는 제너 다이오드(210)에서 역전류가 인가되면 턴온될 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(220)의 일단이 제너 다이오드(200)의 타단에 연결되고, 역전류가 제1 스위치(220)의 일단에 인가되면 턴온되어, 제1 스위치(220)의 턴온에 의해 발생하는 제1 전류가 제1 스위치(220)를 통해 흐른다.The
제2 스위치(230)는 제1 스위치(220)에 의해 발생하는 제1 전류가 흐르면 턴온될 수 있다. 예를 들어, 제2 스위치(230)의 일단이 제1 스위치(220)의 타단에 연결되고, 제1 전류가 흘러 제1 스위치(220)의 일단에 전압이 인가되면 턴온된다.The
제2 스위치(230)가 턴온되면, 제2 스위치(230)의 턴온에 의해 발생하는 제2 전류가 제2 스위치(230)를 통해 흐른다. 그리고, 제2 스위치(230)의 턴온에 의해 배터리(110)의 공급전압이 ECU(300)에 포함된 PCO 스위치(320)로 도통될 수 있다.When the
PCO 스위치(320)는 공급전압이 인가되면 턴온될 수 있다. PCO 스위치(320)가 공급전압에 의해 턴온되면, 역기전압이 배터리(110)로 흡수될 수 있다. The
한편, PCO 스위치(320)는 ECU(300)에 포함된 MCU(310)의 제어신호에 의해 턴온될 수 있다. PCO 스위치(320)가 배터리(110)의 공급전압 또는 MCU(310)의 제어신호에 의해 턴온되는 동작은 도 11을 참조하여 후술한다.Meanwhile, the
전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 ECU 보호회로(200)는 조향모터(140)에서 발생한 역기전압을 저감함으로써 PCO 스위치(320)를 보호할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the
이하에서는 ECU 보호회로(200)와 ECU(120, 130, 300), 조향모터(140)의 연결관계를 회로도를 이용하여 구체적으로 설명하되, 편의상 도 3에 도시된 바와 같이 제1 ECU(120)가 메인 ECU로 동작하는 조향 보조 시스템(100)과 3상 조향모터(140)를 기준으로 설명한다.Hereinafter, the connection relationship between the
도 7은 본 개시에 따른 ECU(120, 130)와 ECU 보호회로(200) 및 조향모터(140) 간의 연결 관계를 나타낸 회로도이다.FIG. 7 is a circuit diagram showing the connection relationship between the
도 7을 참조하면, 본 개시에 따른 제1 ECU(120) 및 제2 ECU(130) 각각에 포함된 공급전압 스위치(121, 131), 인버터(123, 133), PCO 스위치(124, 134)는 모두 FET로 구현될 수 있다. 그리고, 조향모터(140)가 3상 모터인 경우, 조향모터(140)의 각 상에 대응되도록 인버터(123, 133)는 6개의 FET로 구현되고, PCO 스위치(124, 134)는 3개의 FET로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 7, supply voltage switches 121 and 131,
제1 ECU(120)에 포함된 제1 MCU(미도시)는 제1 공급전압 스위치(121)의 게이트, 제1 인버터(123)의 게이트 및 제1 PCO 스위치(124)의 게이트에 연결될 수 있다.The first MCU (not shown) included in the
제1 공급전압 스위치(121)가 턴온되면, 배터리(110)의 공급전압(vbat)이 제1 인버터(123)에 도통되고, 제1 인버터(123)는 도통된 배터리(110)의 공급전압(vbat)을 전환하여 제1 MCU의 타이밍 제어에 따라 조향모터(140)의 u상(141), v상(142), w상(143) 각각에 교류전압을 인가한다.When the first
한편, 본 개시에 따른 제2 ECU(130)의 제2 MCU(미도시)도 제2 공급전압 스위치(131)의 게이트, 제2 인버터(133)의 게이트 및 제2 PCO 스위치(134)의 게이트에 연결될 수 있다.Meanwhile, the second MCU (not shown) of the
이때, 조향모터(140)의 역기전압이 제2 ECU(130)에 연결된 배터리(110)로 흡수되도록, 제2 ECU(130)가 대기 상태인 경우라도 제2 공급전압 스위치(131)는 턴온될 수 있다. 반면에, 제2 ECU(130)가 대기 상태인 경우, 제2 PCO 스위치(134)는 턴오프 상태를 유지하게 된다.At this time, the second
ECU 보호회로(200)는 조향모터(140)의 u상(141), v상(142), w상(143) 각각에 연결되고, 제2 PCO 스위치(134) 게이트 각각에 연결될 수 있다.The
제1 ECU(120)가 Fail인 경우에 조향모터(140)에서 역기전압이 발생하면, ECU 보호회로(200)는 제2 PCO 스위치(134) 게이트에 배터리(110)의 공급전압을 인가하여 제2 PCO 스위치(134)를 턴온시키고, 역기전압이 제2 ECU(130)와 연결된 배터리(110)로 흡수됨으로써 제2 PCO 스위치(134)가 보호될 수 있다.When the
이하에서는 ECU 보호회로(200)에 대한 구체적인 회로도를 이용하여 ECU 보호회로(200)의 동작을 구체적으로 설명한다.Below, the operation of the
도 8은 도 7의 ECU 보호회로(200)의 제1 실시예를 구체적으로 나타낸 회로도이다.FIG. 8 is a circuit diagram specifically showing the first embodiment of the
도 8을 참조하면, ECU 보호회로(200)에 포함된 제노 다이오드는 복수이고, 복수의 제너 다이오드(210)는, 조향모터(140)의 상(Phase)마다 연결될 수 있다.Referring to FIG. 8, there are a plurality of Zener diodes included in the
구체적인 예를 들면, 조향모터(140)는, 3상 모터이고, 조향모터(140)의 U상(141), V상(142) 및 W상(143) 각각은, 복수의 제너 다이오드(210) 각각의 일단에 연결된다. 그리고, 복수의 제너 다이오드(210) 각각의 타단은 모두 제1 스위치(220a)에 연결된다.For a specific example, the
한편, 제1 스위치(220a)와 제2 스위치(230a)는, 접합형트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT)로 구현될 수 있다. 바람직하게는 제1 스위치(220a)는, NPN 트랜지스터이고, 제2 스위치(230a)는, PNP 트랜지스터일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the
구체적인 예를 들면, 제1 스위치(220a)는, 3개의 단자를 포함하는 NPN 트랜지스터인 경우, 제1 스위치(220a)의 제1 단자는, 제노 다이오드의 타단에 연결되고, 제1 스위치(220a)의 제2 단자는, 제2 스위치(230a)에 연결되며, 제1 스위치(220a)의 제3 단자는, 접지된다.For a specific example, when the
그리고, 제2 스위치(230a)는, 제1 스위치(220a)와 동일하게 3개의 단자를 포함하는 PNP 트랜지스터인 경우, 제2 스위치(230a)의 제1 단자는, 제1 스위치(220a)에 연결되고, 제2 스위치(230a)의 제2 단자는, PCO 스위치(320)에 연결되고, 제2 스위치(230a)의 제3 단자는, 배터리(110)에 연결된다.And, if the
여기서, 바람직하게는 제1 단자는 베이스(Base)이고, 제2 단자는 컬렉터(Collector)이며, 제3 단자는 이미터(Emitter)일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, preferably, the first terminal may be a base, the second terminal may be a collector, and the third terminal may be an emitter. However, it is not limited to this.
조향모터(140)의 상전압이 제너 다이오드(210)의 항복전압 이상인 경우, 역전류(①)는, 조향모터(140)에서 제너 다이오드(210)로 흐르고, 역전류(①)가 제1 스위치(220a)의 제1 단자에 인가되면 제1 스위치(220a)의 제1 단자에 전압이 인가되어, 제1 스위치(220a)가 턴온된다.When the phase-to-phase voltage of the
제1 스위치(220a)가 턴온되면, 제1 전류(②)가 제2 스위치(230a)의 제1 단자에서 제1 스위치(220a)로 제2 단자로 흐르고, 제1 전류가 흐르면 제2 스위치(230a)의 제1 단자에 전압이 인가되어, 제2 스위치(230a)가 턴온된다.When the
제2 스위치(230a)가 턴온되면, 제2 전류(③)가 배터리(110)에서 PCO 스위치(320)의 드라이버(Driver) IC(321, 322, 323)로 흐르고, 배터리(110)의 공급전압(vbat)이 제2 스위치(230a)를 경유하여 PCO 스위치(320)의 드라이버(Driver) IC(321, 322, 323)에 인가되면, PCO 스위치(320)의 드라이버(Driver) IC(321, 322, 323)는 PCO 스위치(320)에 턴온신호를 출력한다. 그리고, 턴온신호를 입력받은 PCO 스위치(320)는 턴온된다.When the
한편, 역기전압은 불규칙하게 변동하므로, 배터리(110)의 공급전압이 PCO 스위치(320)의 드라이버(Driver) IC(321, 322, 323)에 안정적으로 인가되기 어려운 경우가 있다. Meanwhile, since the back electromotive voltage fluctuates irregularly, it may be difficult for the supply voltage of the
이하에서는 공급전압의 파형을 변형하여, 배터리(110)의 공급전압이 보다 안정적으로 PCO 스위치(320)에 인가되는 ECU 보호회로(200)를 설명한다.Hereinafter, the
도 9는 도 7의 ECU 보호회로(200)의 제2 실시예를 구체적으로 나타낸 회로도이고, 도 10은 PCO 스위치(320)에 인가되는 공급전압의 파형을 나타낸 도면이다.FIG. 9 is a circuit diagram specifically showing the second embodiment of the
도 9를 참조하면, 도 8을 참조하여 전술한 바와 동일하게, 조향모터(140)에서 역기전압이 발생하면, 제1 스위치 및 제2 스위치(230a)가 턴온되어, 배터리(110)의 공급전압이 PCO 스위치(320)의 드라이버(Driver) IC(321, 322, 323)에 인가되고, PCO 스위치(320)가 턴온된다.Referring to FIG. 9, as described above with reference to FIG. 8, when a back electromotive voltage is generated in the
여기서, ECU 보호회로(200)는, PCO 스위치(320)에 인가되는 공급전압의 파형을 변형하는 커패시터(250)를 더 포함할 수 있다.Here, the
이때, 커패시터(250)의 제1 단자는, 제2 스위치(230a)와 PCO 스위치(320) 사이에 연결되고, 커패시터(250)의 제2 단자는, 접지될 수 있다.At this time, the first terminal of the
커패시터(250)는 복수일 수 있고, 복수의 커패시터(250)는 PCO 스위치(320)의 드라이버(Driver) IC(321, 322, 323)마다 연결될 수 있다. 예를 들어, 조향모터(140)가 3상 모터인 경우, 3개의 커패시터(250) 각각이 제2 스위치(230a)와 PCO 스위치(320)의 드라이버(Driver) IC(321, 322, 323) 사이에 연결될 수 있다.There may be a plurality of
여기서, 제2 스위치(230a)와 PCO 스위치(320)의 드라이버(Driver) IC(321, 322, 323) 사이에 다이오드(240)가 연결된 경우, 커패시터(250)의 제1 단자는 바람직하게는 다이오드(240)와 PCO 스위치(320)의 드라이버(Driver) IC(321, 322, 323) 사이에 연결될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, when the
커패시터(250)가 연결되면, RC 회로의 시정수(Time constant)에 의해 PCO 스위치(320)에 인가되는 공급전압의 파형이 변형될 수 있다. 이러한 시정수는 도선의 등가저항과 커패시터(250)의 정전용량 또는 커패시턴스(Capacitance)에 의해 결정될 수 있다.When the
도 10을 참조하여 예를 들면, PCO 스위치(320)에 인가되는 공급전압의 파형은, 공급전압의 상승 구간(A1), 유지 구간(A2) 및 하강 구간(A3)을 포함할 수 있다.For example, with reference to FIG. 10 , the waveform of the supply voltage applied to the
이 경우, 커패시터(250)의 커패시턴스를 조절하여, 시정수가 변경되면, 상승 구간(A1)과 하강 구간(A3)이 증가되고 유지 구간(A2)이 감소되는 파형이 발생하거나, 상승 구간(A1)과 하강 구간(A3)이 감소되고 유지 구간(A2)이 증가되는 파형이 발생할 수 있다. 특히, 시정수가 매우 작은 경우, PCO 스위치(320)에 인가되는 공급전압의 파형은 구형파일 수 있다.In this case, when the time constant is changed by adjusting the capacitance of the
PCO 스위치(320)에 인가되는 공급전압이 인가되는 동안, PCO 스위치(320)는, 턴온될 수 있다.While the supply voltage applied to the
한편, 하강 구간(A3) 이후에는 역기전압이 감소하여, 제1 스위치 및 제2 스위치가 턴오프되므로, 배터리(110)의 공급전압이 PCO 스위치(320)에 인가되지 못한다. 이때, PCO 스위치(320)는, 하강 구간(A3) 이후에 제1 기간(B)동안 턴오프될 수 있다.Meanwhile, after the falling section A3, the back electromotive voltage decreases and the first and second switches are turned off, so the supply voltage of the
다만, 하강 구간(A3) 이후에 곧바로 제어권이 천이되어, 정상 동작 가능한 ECU(300)에 포함된 MCU(310)에 의해 PCO 스위치(320)의 턴온, 턴오프가 제어되므로, 제1 기간(B)은 매우 짧은 시간이거나 O에 매우 근접할 수 있다.However, the control right is transferred immediately after the falling section A3, and the turn-on and turn-off of the
제1 기간(B) 이후에 제2 기간(C)이 도래하면, PCO 스위치(320)는, 제어권이 천이된 ECU(300)에 의해 온오프가 제어될 수 있다. 즉, 제어권이 천이된 제2 기간(C)에는 정상 동작하는 MCU(310)에 의해 PCO 스위치(320)의 온오프가 제어될 수 있다.When the second period (C) arrives after the first period (B), the
전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 ECU 보호회로(200)는 조향모터(140)에서 역기전압이 발생하더라도 보다 안정적으로 역기전압을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the
도 11은 도 7의 ECU 보호회로(200)의 제3 실시예를 구체적으로 나타낸 회로도이고, 도 12는 도 7의 ECU 보호회로(200)에 포함된 제1 스위치(220) 및 제2 스위치(230) 각각의 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 11 is a circuit diagram specifically showing the third embodiment of the
도 11을 참조하면, 본 개시에 따른 ECU 보호회로(200)에 포함된 제1 스위치(220b) 및 제2 스위치(230b)는 도 8에 도시된 제1 스위치(220b) 및 제2 스위치(230b)와 다른 트랜지스터일 수 있다. Referring to FIG. 11, the
예를 들면, 제1 스위치(220b)와 제2 스위치(230b)는, 전계효과트랜지스터(Field-Effect Transistor, FET)이며, 바람직하게는 제1 스위치(220b)는, NMOS 트랜지스터이고, 제2 스위치(230b)는, PMOS 트랜지스터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the
구체적인 예를 들면, 제1 스위치(220b)는, 3개의 단자를 포함하는 NMOS 트랜지스터인 경우, 제1 스위치(220b)의 제1 단자는, 제노 다이오드의 타단에 연결되고, 제1 스위치(220b)의 제2 단자는, 제2 스위치(230b)에 연결되며, 제1 스위치(220b)의 제3 단자는, 접지된다.For a specific example, when the
그리고, 제2 스위치(230b)는, 3개의 단자를 포함하는 PMOS 트랜지스터인 경우, 제2 스위치(230b)의 제1 단자는, 제1 스위치(220b)에 연결되고, 제2 스위치(230b)의 제2 단자는, PCO 스위치(320)에 연결되며, 제2 스위치(230b)의 제3 단자는, 배터리(110)에 연결된다.And, when the
여기서, 바람직하게는 제1 단자는 게이트(Gate)이고, 제2 단자는 드레인(Drain)이며, 제3 단자는 소스(Source)일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, preferably, the first terminal may be a gate, the second terminal may be a drain, and the third terminal may be a source. However, it is not limited to this.
한편, 제1 스위치(220)와 제2 스위치(230)는 도 11에 도시된 바와 같이 Bulk 단자를 포함하지 않는 MOSFET으로 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 도 12에 도시된 바와 같이, N-channel FET인 제1 스위치(220c) 및 P-channel FET인 제2 스위치(230c)일 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the
한편, 도 11에 도시된 ECU 보호회로(200)의 동작 방법은 도 8에 도시된 바와 동일하고, 도 11에 도시된 ECU 보호회로(200)도 도 9에 도시된 바와 같이 커패시터(250)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the operating method of the
한편, 전술한 ECU 보호모듈(160) 및 ECU 보호회로(200)는 IC chip(Integrated Circuit chip)으로 구현되어 전술한 ECU(300) 내부에 포함될 수도 있다.Meanwhile, the above-described
이하에서는 본 개시에 따른 ECU 보호모듈(160), ECU 보호회로(200)의 기능을 수행하는 구성을 포함하는 ECU(300)를 설명한다.Hereinafter, the
도 13은 본 개시에 따른 ECU(300)의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 블록도이다.Figure 13 is a block diagram schematically showing another embodiment of the
도 13을 참조하면, 본 개시에 따른 ECU(300)는 도 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 배터리(110)로부터 공급전원을 인가받고, 센서(150)로부터 입력받은 조향정보에 기초하여 조향모터(140)를 제어할 수 있다.Referring to FIG. 13, the
또한, 전술한 바와 동일하게, ECU(300)는 MCU(310)와, PCO 스위치(320)와, 공급전압 스위치(330) 및 인버터(240)를 포함할 수 있다. 여기서, 공급전압 스위치(330)는 배터리(110)의 공급전압을 도통시키고, 인버터(240)는 조향모터(140)의 동작을 제어하는 제어신호를 출력하고, PCO 스위치(320)는 제어신호를 도통시키거나 차단하며, MCU(310)는 공급전압 스위치(330), 인버터(240) 및 PCO 스위치(320) 각각을 제어할 수 있다.Additionally, as described above, the
다만, 도 13에 도시된 ECU(300)는 도 1 내지 도 10을 참조하여 전술한 제1 ECU(120), 제2 ECU(130)와 다르게, ECU 보호부(Protection Unit; PU, 350)를 더 포함할 수 있다.However, the
ECU 보호부(350)는 전술한 ECU 보호모듈(160), ECU 보호회로(200)와 유사하게, 조향모터(140)의 상전압에 기초하여 조향모터(140)에서 역기전압이 발생하는지 여부를 판단하고, 조향모터(140)에서 역기전압이 발생한 경우, ECU 보호부(350)는 배터리(110)의 공급전압을 PCO 스위치(320)로 도통시켜 PCO 스위치(320)가 턴온되도록 할 수 있다.Similar to the above-described
예를 들면, ECU 보호부(350)는, 상기 상전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하고, 상전압이 상기 기준전압보다 크면, 상기 역기전압이 발생한 것으로 판단한다.For example, the
여기서, 기준전압은 전술한 바와 동일하게 PCO 스위치의 내압에 기초하여 설정될 수 있고, ECU 보호부(350)에 포함된 제노 다이오드(210)의 항복전압과 동일하게 설정될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the reference voltage may be set based on the withstand voltage of the PCO switch, as described above, and may be set equal to the breakdown voltage of the
여기서, 도 7을 참조하여 전술한 바와 동일하게, 공급전압 스위치(330)는, 역기전압이 발생하기 전부터 턴온 상태를 유지하고, PCO 스위치(320)는, 역기전압이 발생하기 전 턴오프 상태를 유지하고, 역기전압이 발생하면, ECU 보호부(350)에 의해 턴온 상태로 전환될 수 있다.Here, as described above with reference to FIG. 7, the
여기서, 도 10을 참조하여 전술한 바와 동일하게, PCO 스위치(320)는, ECU 보호부(350)에 의해 일정 기간 동안 턴온 상태를 유지하고, 일정 기간 이후에는 MCU(310)에 의해 온오프가 제어될 수 있다.Here, as described above with reference to FIG. 10, the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 본 개시는 리던던트 시스템에 기초한 페일 세이프티를 구현하면서도 조향모터의 역기전압을 방지할 수 있는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템을 제공할 수 있다.As described above, according to the present disclosure, the present disclosure can provide an ECU protection circuit, an electronic control unit, and a steering assistance system that can prevent back electromotive voltage of a steering motor while implementing fail safety based on a redundant system.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 간단한 회로를 이용하여 조향모터의 역기전압을 효과적으로 방지하여 ECU를 보호할 수 있는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, the present disclosure can provide an ECU protection circuit, an electronic control unit, and a steering assistance system that can protect the ECU by effectively preventing back electromotive voltage of the steering motor using a simple circuit.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 보다 간단한 회로를 이용함으로써, 소자가 차지하는 공간을 최소화하고, 고집적화에 이바지하며, 제조단가를 최소화하는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, by using a simpler circuit, it is possible to provide an ECU protection circuit, an electronic control unit, and a steering assistance system that minimizes the space occupied by the device, contributes to high integration, and minimizes the manufacturing cost. there is.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 보다 안정적으로 페일 세이프티를 구현함으로써 주행 안정성을 제공하는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, the present disclosure can provide an ECU protection circuit, an electronic control unit, and a steering assistance system that provide driving stability by more stably implementing fail safety.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 배터리의 암전류에 최적화된 회로를 적용함으로써 배터리를 효율적으로 이용할 수 있는 ECU 보호회로, 전자 제어 유닛 및 조향 보조 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, the present disclosure can provide an ECU protection circuit, an electronic control unit, and a steering assistance system that can efficiently use the battery by applying a circuit optimized for the dark current of the battery.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 과제 해결 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description and attached drawings merely illustratively illustrate the technical idea of the present disclosure, and those skilled in the art will be able to combine the configurations without departing from the essential characteristics of the present disclosure. , various modifications and transformations such as separation, substitution, and change will be possible. Accordingly, the embodiments disclosed in the present disclosure are not intended to limit the technical idea of the present disclosure but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present disclosure is not limited by these embodiments. That is, within the scope of solving the problem of the present disclosure, all of the components may be selectively combined and operated in one or more pieces. The scope of protection of this disclosure should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of this disclosure.
100: 조향 보조 시스템 110: 배터리
120: 제1 전자 제어 유닛 130: 제2 전자 제어 유닛
140: 조향모터 150: 센서
160: ECU 보호모듈 200: ECU 보호회로
210: 제노 다이오드 220: 제1 스위치
230: 제2 스위치 300: 전자 제어 유닛
310: MCU 320: PCO 스위치
330: 공급전압 스위치 340: 인버터
350: ECU 보호부100: Steering assistance system 110: Battery
120: first electronic control unit 130: second electronic control unit
140: steering motor 150: sensor
160: ECU protection module 200: ECU protection circuit
210: Zeno diode 220: First switch
230: second switch 300: electronic control unit
310: MCU 320: PCO switch
330: supply voltage switch 340: inverter
350: ECU protection unit
Claims (22)
일단이 조향모터에 연결되고, 상기 조향모터의 상전압이 미리 설정된 항복전압(Break down voltage) 이상인 경우, 역전류가 흐르도록 하는 제너 다이오드;
일단이 상기 제너 다이오드의 타단에 연결되고, 상기 역전류가 인가되면 턴온되어, 제1 전류가 흐르도록 하는 제1 스위치; 및
일단이 상기 제1 스위치의 타단에 연결되고, 상기 제1 전류가 흐르면 턴온되어, 제2 전류가 흘러 배터리의 공급전압이 PCO(Phase Cut Off) 스위치로 도통되도록 하는 제2 스위치를 포함하되,
상기 역전류는, 상기 조향모터에서 상기 제너 다이오드로 흐르고,
상기 제1 전류는, 상기 제2 스위치의 일단에서 상기 제1 스위치의 타단으로 흐르고,
상기 PCO 스위치는, 상기 공급전압이 인가되면 턴온되는 것을 특징으로 하는 ECU 보호회로.In the ECU (Electronic Controller Unit) protection circuit,
A Zener diode, one end of which is connected to a steering motor and allowing a reverse current to flow when the phase-to-phase voltage of the steering motor is higher than a preset breakdown voltage (Break down voltage);
a first switch, one end of which is connected to the other end of the Zener diode, and which is turned on when the reverse current is applied to allow a first current to flow; and
A second switch, one end of which is connected to the other end of the first switch and turned on when the first current flows, so that the second current flows and the supply voltage of the battery is conducted to the PCO (Phase Cut Off) switch,
The reverse current flows from the steering motor to the Zener diode,
The first current flows from one end of the second switch to the other end of the first switch,
The PCO switch is an ECU protection circuit characterized in that it is turned on when the supply voltage is applied.
상기 항복전압은, 상기 PCO 스위치의 내압에 대응되는 것을 특징으로 하는 ECU 보호회로.According to paragraph 1,
The ECU protection circuit, characterized in that the breakdown voltage corresponds to the breakdown voltage of the PCO switch.
상기 제너 다이오드는, 복수이고,
복수의 상기 제너 다이오드는, 상기 조향모터의 상(Phase)마다 연결되는 것을 특징으로 하는 ECU 보호회로.According to paragraph 1,
The Zener diodes are plural,
An ECU protection circuit characterized in that the plurality of Zener diodes are connected to each phase of the steering motor.
상기 조향모터는, 3상 모터이고,
상기 조향모터의 U상, V상 및 W상 각각은, 복수의 상기 제너 다이오드 각각의 일단에 연결되는 것을 특징으로 하는 ECU 보호회로.According to paragraph 3,
The steering motor is a three-phase motor,
An ECU protection circuit, wherein each of the U-phase, V-phase, and W-phase of the steering motor is connected to one end of each of the plurality of Zener diodes.
상기 제1 스위치는, 3개의 단자를 포함하는 트랜지스터이고,
상기 제1 스위치의 제1 단자는, 상기 제노 다이오드의 타단에 연결되고,
상기 제1 스위치의 제2 단자는, 상기 제2 스위치의 일단에 연결되고,
상기 제1 스위치의 제3 단자는, 접지된 것을 특징으로 하는 ECU 보호회로.According to paragraph 1,
The first switch is a transistor including three terminals,
A first terminal of the first switch is connected to the other terminal of the Zeno diode,
The second terminal of the first switch is connected to one end of the second switch,
An ECU protection circuit, characterized in that the third terminal of the first switch is grounded.
상기 제2 스위치는, 3개의 단자를 포함하는 트랜지스터이고,
상기 제2 스위치의 제1 단자는, 상기 제1 스위치의 타단에 연결되고,
상기 제2 스위치의 제2 단자는, 상기 PCO 스위치의 일단에 연결되고,
상기 제2 스위치의 제3 단자는, 상기 배터리에 연결되는 것을 특징으로 하는 ECU 보호회로.According to paragraph 1,
The second switch is a transistor including three terminals,
The first terminal of the second switch is connected to the other terminal of the first switch,
The second terminal of the second switch is connected to one end of the PCO switch,
The ECU protection circuit is characterized in that the third terminal of the second switch is connected to the battery.
상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치는, 접합형트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT)인 것을 특징으로 하는 ECU 보호회로.According to paragraph 1,
An ECU protection circuit, wherein the first switch and the second switch are junction transistors (Bipolar Junction Transistor, BJT).
상기 제1 스위치는, NPN 트랜지스터이고,
상기 제2 스위치는, PNP 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 ECU 보호회로.In clause 7,
The first switch is an NPN transistor,
An ECU protection circuit wherein the second switch is a PNP transistor.
상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치는, 전계효과트랜지스터(Field-Effect Transistor, FET)인 것을 특징으로 하는 ECU 보호회로.According to paragraph 1,
An ECU protection circuit, wherein the first switch and the second switch are field-effect transistors (FETs).
상기 제1 스위치는, NMOS 트랜지스터이고,
상기 제2 스위치는, PMOS 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 ECU 보호회로.According to clause 9,
The first switch is an NMOS transistor,
An ECU protection circuit wherein the second switch is a PMOS transistor.
상기 ECU 보호회로는, 상기 PCO 스위치에 인가되는 상기 공급전압의 파형을 변형하는 커패시터를 더 포함하고,
상기 커패시터의 제1 단자는, 상기 제2 스위치와 상기 PCO 스위치 사이에 연결되고,
상기 커패시터의 제2 단자는, 접지된 것을 특징으로 하는 ECU 보호회로.According to paragraph 1,
The ECU protection circuit further includes a capacitor that modifies the waveform of the supply voltage applied to the PCO switch,
The first terminal of the capacitor is connected between the second switch and the PCO switch,
ECU protection circuit, characterized in that the second terminal of the capacitor is grounded.
상기 공급전압의 파형은, 상기 공급전압의 상승 구간, 유지 구간 및 하강 구간을 포함하고,
상기 PCO 스위치는, 상기 하강 구간 이후에 턴오프되는 것을 특징으로 하는 ECU 보호회로.According to clause 11,
The waveform of the supply voltage includes a rising section, a maintaining section, and a falling section of the supply voltage,
The PCO switch is an ECU protection circuit characterized in that it is turned off after the falling period.
조향모터의 동작을 제어하는 제어신호를 출력하는 인버터;
상기 제어신호를 상기 조향모터로 도통시키거나 상기 제어신호의 공급을 차단하도록 하는 PCO(Phase Cut Off) 스위치;
상기 공급전압 스위치, 상기 인버터 및 상기 PCO 스위치 각각을 제어하는 MCU(Micro Controller Unit); 및
상기 조향모터의 상전압에 기초하여 상기 조향모터에서 역기전압이 발생하는지 여부를 판단하고, 상기 조향모터에서 역기전압이 발생한 경우, 상기 공급전압을 상기 PCO 스위치로 도통시켜 상기 PCO 스위치가 턴온되도록 하는 ECU 보호부를 포함하는 전자 제어 유닛.A supply voltage switch that turns on the supply voltage of the battery;
An inverter that outputs a control signal to control the operation of the steering motor;
a PCO (Phase Cut Off) switch that conducts the control signal to the steering motor or blocks supply of the control signal;
an MCU (Micro Controller Unit) that controls each of the supply voltage switch, the inverter, and the PCO switch; and
Based on the phase-to-phase voltage of the steering motor, it is determined whether a back electromotive voltage is generated in the steering motor, and when a back electromotive voltage is generated in the steering motor, the supply voltage is conducted to the PCO switch to turn on the PCO switch. Electronic control unit containing ECU protection.
상기 공급전압 스위치는, 상기 역기전압이 발생하기 전부터 턴온 상태를 유지하고,
상기 PCO 스위치는, 상기 역기전압이 발생하기 전 턴오프 상태를 유지하고, 상기 역기전압이 발생하면, 상기 ECU 보호부에 의해 턴온 상태로 전환되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 유닛.According to clause 13,
The supply voltage switch maintains the turn-on state before the counter electromotive voltage is generated,
The PCO switch maintains a turn-off state before the counter electromotive voltage is generated, and is switched to a turn-on state by the ECU protection unit when the counter electromotive voltage occurs.
상기 PCO 스위치는, 상기 ECU 보호부에 의해 일정 기간 동안 턴온 상태를 유지하고, 상기 일정 기간 이후에는 상기 MCU에 의해 온오프가 제어되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 유닛.According to clause 14,
The PCO switch is maintained in a turn-on state for a certain period of time by the ECU protection unit, and after the certain period of time, the PCO switch is controlled to be turned on and off by the MCU.
상기 ECU 보호부는, 상기 상전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하고, 상기 상전압이 상기 기준전압보다 크면, 상기 역기전압이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 유닛.According to clause 13,
The ECU protection unit compares the phase-to-phase voltage with a preset reference voltage, and, if the phase-to-phase voltage is greater than the reference voltage, determines that the counter electromotive voltage has occurred.
상기 기준전압은, 상기 PCO 스위치의 내압에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 유닛.According to clause 16,
The reference voltage is set based on the internal voltage of the PCO switch.
제2 MCU, 제2 인버터 및 제2 PCO 스위치를 포함하는 제2 전자 제어 유닛;
상기 제1 전자 제어 유닛 및 상기 제2 전자 제어 유닛에 전원을 공급하는 배터리;
상기 제1 전자 제어 유닛 또는 상기 제2 전자 제어 유닛에 의해 제어되는 싱글 와인딩(Single winding) 조향모터;
상기 제1 전자 제어 유닛과 상기 제2 전자 제어 유닛 사이에서 상기 조향모터를 제어하는 제어권이 천이되는 경우, 상기 조향모터의 상전압이 미리 설정된 기준전압 이상이면, 상기 배터리의 공급전압을 상기 제어권이 천이된 전자 제어 유닛에 포함된 PCO 스위치에 인가하는 ECU 보호모듈을 포함하는 조향 보조 시스템.A first electronic control unit including a first MCU, a first inverter, and a first PCO switch;
a second electronic control unit including a second MCU, a second inverter, and a second PCO switch;
a battery supplying power to the first electronic control unit and the second electronic control unit;
A single winding steering motor controlled by the first electronic control unit or the second electronic control unit;
When the control right for controlling the steering motor is transitioned between the first electronic control unit and the second electronic control unit, if the phase-to-phase voltage of the steering motor is higher than a preset reference voltage, the control right controls the supply voltage of the battery. A steering assistance system that includes an ECU protection module that applies to the PCO switch included in the transferred electronic control unit.
상기 기준전압은, 상기 ECU 보호모듈에 포함된 제너 다이오드의 항복전압인 것을 특징으로 하는 조향 보조 시스템.According to clause 18,
A steering assistance system, wherein the reference voltage is the breakdown voltage of a Zener diode included in the ECU protection module.
상기 기준전압은, 상기 제어권이 천이된 상기 전자 제어 유닛에 포함된 상기 PCO 스위치의 내압에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 조향 보조 시스템.According to clause 18,
The reference voltage is set based on the internal voltage of the PCO switch included in the electronic control unit to which the control right has been transferred.
상기 ECU 보호모듈은, 상기 공급전압의 파형을 변형하여 상기 PCO 스위치에 인가하고,
상기 PCO 스위치는, 상기 공급전압이 인가되는 동안 턴온되는 것을 특징으로 하는 조향 보조 시스템.According to clause 18,
The ECU protection module modifies the waveform of the supply voltage and applies it to the PCO switch,
The PCO switch is turned on while the supply voltage is applied.
상기 공급전압의 파형은, 상기 공급전압의 상승 구간, 유지 구간 및 하강 구간을 포함하고,
상기 PCO 스위치는, 상기 하강 구간 이후에 상기 제어권이 천이된 상기 전자 제어 유닛에 의해 온오프가 제어되는 것을 특징으로 하는 조향 보조 시스템.According to clause 21,
The waveform of the supply voltage includes a rising section, a maintaining section, and a falling section of the supply voltage,
The steering assistance system, wherein the PCO switch is controlled on and off by the electronic control unit to which the control right is transferred after the descending section.
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