KR19990076295A

KR19990076295A - Solenoid valve dither signal applying device of electronic power steering

Info

Publication number: KR19990076295A
Application number: KR1019980011160A
Authority: KR
Inventors: 이성호
Original assignee: 홍종만; 삼성자동차 주식회사
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-15

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야end. The technical field to which the invention described in the claims belongs

전자식 파워스티어링의 솔레노이드 밸브에 디더신호 인가 기술Dither signal applying technology to solenoid valve of electronic power steering

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제I. The technical problem that the invention is trying to solve

파워스티어링에서 솔레노이드 밸브에 제어신호를 인가할 때 외부에서 제어신호에 디더신호를 삽입하며, 또한 복잡한 연산이나 제어루틴이 필요 없는 간단한 회로구성으로 제어신호에 디더신호를 삽입한다.When the control signal is applied to the solenoid valve in power steering, the dither signal is inserted into the control signal from the outside, and the dither signal is inserted into the control signal with a simple circuit configuration that does not require complicated calculations or control routines.

다. 그 발명의 해결방법의 요지All. Summary of the Solution of the Invention

솔레노이드 밸브에 제어신호를 인가하는 전자식 파워스티어링의 솔레노이드 밸브에 디더신호를 인가하기 위한 장치에 있어서, 미리 설정된 오프셋레벨을 중심으로 디더링하는 디더신호를 발생하는 디더신호발생부와, 제어신호와 디더신호를 입력받아 디더신호의 오프셋레벨을 제거하여 디더 성분과 제어신호의 합성신호를 솔레노이드 밸브에 인가하는 디더신호인가부를 가진다.An apparatus for applying a dither signal to a solenoid valve of an electronic power steering that applies a control signal to a solenoid valve, comprising: a dither signal generator for generating a dither signal based on a preset offset level, a control signal and a dither signal And a dither signal applying unit for removing the offset level of the dither signal and applying the combined signal of the dither component and the control signal to the solenoid valve.

라. 발명의 중요한 용도la. Important uses of the invention

전자식 파워스티어링의 솔레노이드 밸브에 디더신호 인가시 적용된다.It is applied when dither signal is applied to solenoid valve of electronic power steering.

Description

Solenoid valve dither signal applying device of electronic power steering

본 발명은 전자식 파워스티어링(Electronic Power Steering)에 관한 것으로, 특히 파워스티어링의 솔레노이드 밸브에 제어신호를 인가할 때 디더신호를 삽입하여 인가하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to electronic power steering, and more particularly, to an apparatus for inserting and applying a dither signal when applying a control signal to a solenoid valve of a power steering.

파워스티어링은 가벼운 핸들 조작력으로 자동차를 선회할 수 있도록 한 장치로서 통상 엔진으로 구동되는 유압펌프의 유압을 동력원으로 한 배력 장치이다. 동력원으로는 전기모터로 구동되는 유압펌프 방식과 전기모터 그 자체로 실행하는 방식이 있다.Power steering is a device that can turn a car with light steering wheel operating force, and is a power-lifting device powered by hydraulic pressure of a hydraulic pump driven by an engine. Power sources include a hydraulic pump driven by an electric motor and a method executed by the electric motor itself.

통상적으로 공회전과 저속시에 조향이 가벼워지도록 압력을 설정하여 배력비를 일정하게 두면 고속 주행시 조향력이 지나치게 가벼워져 위험하다. 전자식 파워스티어링은 통상 전자비례 솔레노이드 밸브(Electronic Proportion Solenoid Valve)를 제어함에 따라 파워스티어링 유압 제어 회로의 유압을 차량의 속도에 따라 변화시키며, 공전 및 저속시에는 가볍고, 중, 고속 이상에서는 무거운 반응이 있는 조향력을 발생한다.In general, if the power ratio is set to be constant by setting the pressure to lighten the steering at idle and low speed, the steering force is too light during high speed driving is dangerous. Electronic power steering normally controls the electronic propulsion solenoid valve, which changes the hydraulic pressure of the power steering hydraulic control circuit according to the speed of the vehicle.It is light at idle and low speed, and heavy at low and medium speeds. That produces steering power.

그런데 솔레노이드 밸브는 내부에 스풀(spool)이 밸브의 몸체에 밀착되게 삽입되어 있으므로 마찰이 상당히 크게 되므로 인가되는 제어신호에 반응을 하는 응답성이 상당히 떨어지게 되는 히스테리시스가 발생한다. 이러한 응답성을 개선하기 위해서는 통상 밸브 전체의 동작 특성에는 영향이 없을 만큼의 미세한 주기적인 전류를 밸브에 가하여 밸브의 스풀이 항상 미세하게 움직이는 상태가 되도록 한다. 상기 미세한 주기적인 전류를 디더신호라 칭한다.However, since the spool is inserted in close contact with the valve body, the solenoid valve has a large friction, so that hysteresis occurs that the responsiveness to the applied control signal is considerably inferior. In order to improve such responsiveness, a small periodic current is normally applied to the valve so that the operation characteristic of the entire valve is not affected so that the spool of the valve always moves finely. The minute periodic current is called a dither signal.

디더신호의 파형은 통상 삼각파나 톱니파 등이며, 디더신호가 밸브의 주 동작에 영향을 주어서는 안되므로 디더신호의 양의 주기와 음의 주기의 합은 제로가 되어야함은 당연하다. 그런데 차량의 내부에는 통상 음의 전원이 없으므로 접지를 기준으로 양과 음이 교번되는 신호를 만들기에는 어려움이 있다. 따라서, 통상적인 방법으로 디더신호를 발생하기가 쉽지 않다.The waveform of the dither signal is usually a triangular wave or a sawtooth wave, and since the dither signal should not affect the main operation of the valve, it is natural that the sum of the positive period and the negative period of the dither signal should be zero. However, since there is usually no negative power inside the vehicle, it is difficult to make a signal in which positive and negative alternate with respect to ground. Therefore, it is not easy to generate a dither signal in a conventional manner.

한편, 솔레노이드 밸브의 동작을 제어하기 위해 파워스티어링 제어기의 중앙처리장치에서는 차량의 속도 등을 파악하여 차속에 비례하는 PWM(Pulse Width Modulation)신호를 발생하여 솔레노이드 밸브를 구동하는 구동부를 직접 제어하는데, 이 동작에서 솔레노이드 밸브의 전류 히스테리시스를 작게 해주는 디더 성분을 PWM신호에 직접 실어주어야 한다. 그런데 이러한 동작은 단지 PWM신호의 듀티(duty)를 조절하는 것으로 디더신호를 발생하여야 하는 관계로 연산이 복잡하여지며, 동작 결과를 피드백 받아 확인하여야만 정확성 여부를 알 수 있는 등 제어 루틴이 복잡하고, 정확한 연산을 행하기가 어려웠다.Meanwhile, in order to control the operation of the solenoid valve, the central processing unit of the power steering controller detects the speed of the vehicle and generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal proportional to the vehicle speed to directly control the driving unit for driving the solenoid valve. In this operation, the dither component, which reduces the current hysteresis of the solenoid valve, must be loaded directly into the PWM signal. However, this operation is only to control the duty of the PWM signal (duty) to generate a dither signal, the operation is complicated, and the control routine is complicated, such as knowing the accuracy only by checking the operation results feedback, It was difficult to do the correct operation.

따라서 본 발명의 목적은 전자식 파워스티어링에서 파워스티어링의 솔레노이드 밸브에 제어신호를 인가할 때 외부에서 제어신호에 디더신호를 삽입하기 위한 장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus for inserting a dither signal to the control signal from the outside when the control signal is applied to the solenoid valve of the power steering in the electronic power steering.

본 발명의 다른 목적은 전자식 파워스티어링에서 파워스티어링의 솔레노이드 밸브에 제어신호를 인가할 때 복잡한 연산이나 제어루틴이 필요 없는 간단한 회로구성으로 제어신호에 디더신호를 삽입하기 위한 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for inserting a dither signal into a control signal with a simple circuit configuration that does not require complicated calculation or control routine when applying a control signal to a solenoid valve of a power steering in an electronic power steering.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 솔레노이드 밸브에 제어신호를 인가하는 전자식 파워스티어링의 솔레노이드 밸브에 디더신호를 인가하기 위한 장치에 있어서, 미리 설정된 오프셋레벨을 중심으로 디더링하는 디더신호를 발생하는 디더신호발생부와, 제어신호와 디더신호를 입력받아 디더신호의 오프셋레벨을 제거하여 디더 성분과 제어신호의 합성신호를 솔레노이드 밸브에 인가하는 디더신호인가부를 가짐을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for applying a dither signal to a solenoid valve of an electronic power steering that applies a control signal to a solenoid valve, the dither generating a dither signal based on a preset offset level. And a dither signal applying unit for receiving the control signal and the dither signal, removing the offset level of the dither signal, and applying the combined signal of the dither component and the control signal to the solenoid valve.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 파워스티어링의 본 발명 관련 주요부의 개략적인 블록 구성도1 is a schematic block diagram of an essential part of the present invention of electronic power steering according to an embodiment of the present invention;

도 2는 차량의 속도 대 솔레노이드 밸브 인가 전압 레벨 관계를 나타낸 그래프2 is a graph showing a relationship between a vehicle speed and a solenoid valve applied voltage level

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디더신호 전압 레벨을 나타낸 그래프3 is a graph illustrating dither signal voltage levels according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디더신호인가부의 구성을 나타낸 개략적인 회로도4 is a schematic circuit diagram showing a configuration of a dither signal applying unit according to an embodiment of the present invention;

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, specific details such as specific components are shown, which are provided to help a more general understanding of the present invention, and it is understood that these specific details may be changed or changed within the scope of the present invention. It is self-evident to those of ordinary knowledge in Esau.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 파워스티어링의 본 발명 관련 주요부의 개략적인 블록 구성도이다. 도 1을 참조하면, 파워스티어링 제어기의 중앙처리장치(CPU) 10에는 차량의 속도를 나타내는 차속신호, 브레이크 입력을 나타내는 브레이크신호 및 주차시임을 나타내는 주차신호 등이 인가된다. 이러한 신호를 인가받아 중앙처리장치 10은 솔레노이드밸브 16의 출력을 제어하기 위한 제어신호를 출력한다. 이러한 제어신호는 PWM신호의 형태나, DC전압의 형태로 출력될 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서는 PWM신호의 형태로 출력되는 것을 예로 들고 있다. 출력되는 PWM신호는 밸브구동부 12에 입력된다. 밸브구동부 12 내에는 로우패스필터(low pass filter) 등이 구비되어 PWM신호를 직류레벨로 변환하여 솔레노이드밸브 16을 제어하기 위한 제어신호로 출력한다. 이러한 제어신호의 일 형태에 대한 예시가 도 2에 도시되어 있다. 도 2는 차량의 속도 대 솔레노이드 밸브 인가 전압 레벨 관계를 나타낸 그래프이다.1 is a schematic block diagram of an essential part of the present invention of an electronic power steering according to an embodiment of the present invention. 1, a vehicle speed signal indicating a speed of a vehicle, a brake signal indicating a brake input and a parking signal indicating parking time are applied to a CPU 10 of the power steering controller. In response to the signal, the CPU 10 outputs a control signal for controlling the output of the solenoid valve 16. Such a control signal may be output in the form of a PWM signal or in the form of a DC voltage. As shown in FIG. 1, the control signal may be output in the form of a PWM signal. The output PWM signal is input to the valve driver 12. A low pass filter and the like are provided in the valve driver 12 to convert the PWM signal to a DC level and output the control signal for controlling the solenoid valve 16. An example of one type of such control signal is shown in FIG. 2. 2 is a graph showing a relationship between a vehicle speed and a solenoid valve applied voltage level.

이러한 제어신호는 종래에는 솔레노이드밸브 16에 그대로 인가되었으나 본 발명의 일 실시예에서는 디더신호인가부 14로 인가된다. 디더신호인가부 14는 디더신호발생부 15로부터 인가되는 디더신호와 밸브구동부 12로부터 인가되는 제어신호를 이용하여 제어신호에 디더 성분을 합성하여 솔레노이드밸브 16에 인가한다. 디더신호인가부 14로부터 인가되는 신호에 의해 솔레노이드밸브 16은 동작하게 된다. 한편 솔레노이드밸브 16의 동작 결과는 피드백회로 18에 의해 밸브구동부 12에 인가되어 밸브구동부 12의 제어신호 발생에 이용될 수 있다.The control signal is conventionally applied to the solenoid valve 16 as it is, but in one embodiment of the present invention is applied to the dither signal applying unit 14. The dither signal applying unit 14 synthesizes a dither component to the control signal using the dither signal applied from the dither signal generator 15 and the control signal applied from the valve driver 12 and applies it to the solenoid valve 16. The solenoid valve 16 is operated by a signal applied from the dither signal applying unit 14. On the other hand, the operation result of the solenoid valve 16 is applied to the valve driver 12 by the feedback circuit 18 may be used to generate the control signal of the valve driver 12.

이하 상기 디더신호인가부 14의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디더신호 전압 레벨을 나타낸 그래프이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디더신호인가부 14의 구성을 나타낸 개략적인 회로도이다.Hereinafter, the configuration and operation of the dither signal applying unit 14 will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. 3 is a graph illustrating a dither signal voltage level according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic circuit diagram showing a configuration of a dither signal applying unit 14 according to an embodiment of the present invention.

언급한 바와 같이 차량의 내부에는 통상 음의 전원이 없으므로 접지를 기준으로 양과 음이 교번되는 디더신호를 만들기에는 어려움이 있다. 따라서 본 발명에서는 먼저 도 3에 도시된 바와 같은 오프셋값(Vf)을 기준으로 디더링하는 디더신호를 디더신호발생부 15에서 발생한다. 이후 디더신호인가부 14에서는 상기와 같은 디더신호를 제어신호에 더해주고 이후 출력되는 신호에서 오프셋값에 해당하는 만큼의 전압을 빼줌으로 제어신호에 디더 성분만 합성하게 된다.As mentioned above, since there is usually no negative power inside the vehicle, it is difficult to produce a dither signal in which positive and negative alternate with respect to ground. Therefore, in the present invention, the dither signal generating unit 15 generates a dither signal for dithering based on the offset value Vf as shown in FIG. 3. Thereafter, the dither signal applying unit 14 adds the dither signal as described above to the control signal and then subtracts the voltage corresponding to the offset value from the signal output thereafter to synthesize only the dither component in the control signal.

상기한 디더신호인가부 14는 도 4에 도시된 바와 같이 비반전증폭기의 형태로 구성된다. 도 4를 참조하면, 밸브구동부 12에서 인가되는 제어신호는 저항 R2를 통해 비교기 20의 비반전입력단으로 인가되며, 디더신호는 저항 R3을 통해 비교기 20이 비반전입력단으로 인가된다. 한편 비교기 20의 반전입력단으로는 차감전압이 저항 R1을 통해 인가되며, 비교기 20의 출력단과 반전입력단은 저항 R4에 의해 연결된다.The dither signal applying unit 14 is configured in the form of a non-inverting amplifier as shown in FIG. Referring to FIG. 4, the control signal applied from the valve driver 12 is applied to the non-inverting input terminal of the comparator 20 through the resistor R2, and the dither signal is applied to the non-inverting input terminal of the comparator 20 through the resistor R3. A subtraction voltage is applied to the inverting input terminal of the comparator 20 through the resistor R1, and the output terminal and the inverting input terminal of the comparator 20 are connected by the resistor R4.

상기한 구성에 의해 제어신호와 디더신호는 가산회로를 구성하여 비교기 20의 출력에서 디더신호와 제어신호의 레벨이 합산되어진다. 이때 비교기 20의 출력 레벨에서 디더신호의 오프셋값 만큼의 레벨은 차감전압에 의해 제거된다. 상기에서 각 저항값 및 차감전압의 레벨은 비교기 20의 출력레벨이 제어신호와 디더신호의 합산한 레벨에서 상기 디더신호의 오프셋값의 차감하도록 적절히 설정된다. 상기한 바와 같은 구성 및 동작에 의해 디더신호인가부 14는 입력된 제어신호에 디더 성분만 합산하여 출력할 수 있게 된다.According to the above configuration, the control signal and the dither signal form an addition circuit, and the levels of the dither signal and the control signal are summed at the output of the comparator 20. At this time, the level equal to the offset value of the dither signal from the output level of the comparator 20 is removed by the subtraction voltage. The level of each resistance value and the subtraction voltage is appropriately set so that the output level of the comparator 20 subtracts the offset value of the dither signal from the sum of the control signal and the dither signal. By the above-described configuration and operation, the dither signal applying unit 14 can add and output only the dither component to the input control signal.

상기한 바와 같이 솔레노이드 밸브에 제어신호를 인가하는 전자식 파워스티어링에서 솔레노이드 밸브에 디더신호를 인가하기 위한 본 발명의 특징에 따른 장치가 구성된다.An apparatus according to a feature of the invention is configured for applying a dither signal to a solenoid valve in an electronic power steering that applies a control signal to the solenoid valve as described above.

한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구의 범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but by the equivalents of the claims and claims.

상기한 바와 같이 본 발명은 솔레노이드 밸브에 제어신호를 인가하는 전자식 파워스티어링의 솔레노이드 밸브에 디더신호를 인가하기 위한 장치에 있어서, 미리 설정된 오프셋레벨을 중심으로 디더링하는 디더신호를 발생하는 디더신호발생부와, 제어신호와 디더신호를 입력받아 디더신호의 오프셋레벨을 제거하여 디더 성분과 제어신호의 합성신호를 솔레노이드 밸브에 인가하는 디더신호인가부를 가짐으로 솔레노이드 밸브에 제어신호를 인가할 때 외부에서 제어신호에 디더신호를 삽입할 수 있으며, 또한 복잡한 연산이나 제어루틴이 필요 없는 간단한 회로구성으로 제어신호에 디더신호를 삽입할 수 있어서 중앙처리장치의 내부에서 PWM신호에 디더신호에 대한 값을 더해주기 위한 연상 등이 필요치 않음으로 중앙처리장치의 충분한 제어시간의 확보로 제어의 정밀도를 보다 높일 수 있다.As described above, the present invention is a device for applying a dither signal to a solenoid valve of an electronic power steering that applies a control signal to a solenoid valve, the dither signal generating unit generating a dither signal for dithering around a preset offset level. And a dither signal application unit for receiving the control signal and the dither signal and removing the offset level of the dither signal to apply the combined signal of the dither component and the control signal to the solenoid valve to control externally when applying the control signal to the solenoid valve. Dither signal can be inserted into the signal, and the dither signal can be inserted into the control signal with a simple circuit configuration that does not require complicated calculations or control routines so that the value of the dither signal can be added to the PWM signal inside the central processing unit. It is not necessary to associate with the controller, so that the sufficient control time of the central processing unit It is possible to increase the accuracy of control by securing it.

Claims

In the apparatus for applying a dither signal to the solenoid valve of the electronic power steering to apply a control signal to the solenoid valve,

A dither signal generator for generating a dither signal for dithering around a preset offset level;

And a dither signal applying unit configured to receive the control signal and the dither signal, remove the offset level of the dither signal, and apply the combined signal of the dither component and the control signal to the solenoid valve.

The dither signal applying unit of claim 1, wherein the dither signal applying unit receives the control signal and the dither signal to a non-inverting input terminal to output a combined signal of the dither component and the control signal to an output terminal, and offsets the dither signal to an inverting input terminal. A dither signal applying device, characterized in that it comprises a comparator for performing a non-inverted amplification effect to receive a signal of a set level to subtract the level.