KR20030054492A - 전자제어 파워 스티어링 시스템에서의 모터 양단 전압측정방법 - Google Patents

전자제어 파워 스티어링 시스템에서의 모터 양단 전압측정방법 Download PDF

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한상휘
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Abstract

본 발명은 EPS 시스템의 ECU에서 모터의 M+ 및 M- 단자의 양단과 A/D 변환기 사이에 저역통과필터를 삽입함으로써 모터의 양단 전압을 용이하게 측정할 수 있도록 한 EPS 시스템에서의 모터 양단 전압 측정방법에 관한 것으로, EPS 시스템의 ECU에서 모터의 M+ 및 M- 단자의 양단과 A/D 변환기 사이에 모터 전압 인터페이스 회로인 저역통과필터를 삽입하는 제1단계와, 상기 제1단계의 저역통과필터를 통해 상기 ECU에서 모터를 구동하기 위한 PWM 스위칭 신호를 DC 성분으로 변환하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 변환된 DC 성분을 A/D 변환기에 입력시킴으로써 페일 세이프티와 댐핑 로직을 위한 모터의 양단 전압을 측정하는 제3단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

전자제어 파워 스티어링 시스템에서의 모터 양단 전압 측정방법{MOTOR BOTH VOLTAGE OF MEASUREMENT METHOD IN EPS SYSTEM}
본 발명은 전자제어 파워 스티어링(Electronic Power Steering ; 이하, 'EPS'라 칭함) 시스템에서의 모터 양단 전압 측정방법에 관한 것으로, 특히 EPS 시스템의 차량용 전자 제어 장치(Electronic Control Unit ; 이하, 'ECU'라 칭함)에서 모터의 +단자(이하, 'M+ 단자'라 칭함) 및 모터의 -단자(이하, 'M- 단자'라 칭함)의 양단과 A/D(Analog/Digital) 변환기 사이에 저역통과필터(Low Pass Filter : LPF)를 삽입함으로써 모터의 양단 전압을 용이하게 측정할 수 있도록 한 EPS 시스템에서의 모터 양단 전압 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 각종 입력센서에서 검출되는 전기적 신호를 입력받아 출력측의 각종 액츄에이터를 구동하기 위한 디지털 제어신호를 출력하는 차량용 ECU가 구비되어 있다.
상기와 같은 ECU를 이용하여 차량의 속도에 따라 운전자 핸들의 조작력을 줄여주어 가볍고 신속한 조향 조작이 가능하도록 한 EPS 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 차량의 속도를 검출하는 차속 센서, 모터의 상대 조향각을 검출하는 모터 위치 센서, 운전자 핸들의 토오크를 검출하는 토오크 센서 등의 센서부(1)와, 상기 센서부(1)에서 검출되는 각종 입력신호에 따라 운전자 핸들의 조작력을 줄여주기 위한 모터 제어신호 및 구동신호를 출력하는 ECU(2)와, 상기 ECU(2)에서 출력되는 모터 제어신호 및 구동신호에 따라 모터의 구동을 제어하고, 모터의 구동에 따른 출력으로 랙바를 구동시키는 모터 제어 및 구동부(3)로 이루어진다.
한편, 도 2는 종래 EPS 시스템의 ECU에서 모터 양단 전압을 측정한 그래프를 보인 도면으로서, 페일 세이프티(Fail Safety)나 댐핑 로직(Damping Logic)을 위해 요구되는 M+, M-, B+ 단자의 전압을 측정한 도면이다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이 종래 ECU(2)에서는 모터를 구동하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 스위칭이 이루어지고 있음을 알 수 있으며, 특히 모터의 M+, M- 단자의 전압이 PWM 스위칭 한 주기 동안에 FET의 온/오프(On/Off) 동작으로 이루어지는 구형파 형태임을 알 수 있다.
그러나, 상기와 같이 종래 EPS 시스템의 ECU(2)에서는 상기 구형파 형태를 갖는 모터의 M+, M- 단자의 전압을 바로 A/D 변환하여 모터의 각속도(ω) 정보를 얻는 것이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 EPS 시스템의 ECU에서 모터의 M+ 및 M- 단자의 양단과 A/D 변환기 사이에 모터 전압 인터페이스 회로인 저역통과필터를 삽입하여 모터의 양단 전압을 용이하게 측정할 수 있도록 하고, 이에 따라 모터의 각속도(ω) 정보를 용이하게 얻을 수 있도록 한 EPS 시스템에서의 모터 양단 전압 측정방법을 제공하는 데에 있다.
도 1은 일반적인 EPS 시스템의 간략한 블록 구성도,
도 2는 종래 EPS 시스템의 ECU에서 모터 양단 전압을 측정한 그래프를 보인 도면,
도 3은 본 발명의 모터 양단 전압 측정을 위한 모터 전압 인터페이스 회로를 보인 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 센서부2 : ECU
3 : 모터 제어 및 구동부R1 : 저항
C1 : 캐패시터
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 EPS 시스템에서의 모터 양단 전압 측정방법은, EPS 시스템의 ECU에서 모터의 M+ 및 M- 단자의 양단과 A/D 변환기 사이에 모터 전압 인터페이스 회로인 저역통과필터를 삽입하는 제1단계와, 상기 제1단계의 저역통과필터를 통해 상기 ECU에서 모터를 구동하기 위한 PWM 스위칭 신호를 DC 성분으로 변환하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 변환된 DC 성분을 A/D 변환기에 입력시킴으로써 페일 세이프티와 댐핑 로직을 위한 모터의 양단 전압을 측정하는 제3단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 EPS 시스템에서의 모터 양단전압 측정방법을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 모터 양단 전압 측정을 위한 모터 전압 인터페이스 회로를 보인 도면으로서, 서로 병렬 연결된 저항 R1과 R2, 저항 R1과 R2의 접속점에 병렬로 연결된 다이오드 D1과 D2, 상기 저항 R1과 R2의 접속점, 즉 상기 다이오드 D1과 D2의 접속점에 병렬로 연결된 캐패시터 C1로 구성된다.
상기와 같이 구성된 모터 전압 인터페이스 회로는 EPS 시스템의 ECU에서 모터의 M+ 및 M- 단자의 양단과 A/D 변환기 사이에 삽입된다.
상기와 같이 구성되어 모터의 M+ 및 M- 단자의 양단과 A/D 변환기 사이에 삽입된 모터 전압 인터페이스 회로에 있어서, 상기 모터 전압 인터페이스 회로내 저항 R1과 캐패시터 C1은 저역통과필터의 형태를 형성함으로써 상기 ECU에서 모터를 구동하기 위한 PWM 스위칭 신호를 DC 성분으로 변환한다.
이후, 상기 ECU에서는 상기 변환된 DC 성분을 A/D 변환기에 입력시킴으로써 페일 세이프티와 댐핑 로직을 위한 모터의 양단 전압을 용이하게 측정한다.
상기와 같이 본 발명에 있어서, EPS 시스템의 ECU는 페일 세이프티와 댐핑 로직을 위하여 ECU 내부에서 모터의 M+ 및 M- 단자 전압을 A/D 변환기로 측정하여 모터 양단의 전압을 모니터링함으로써 다음의 수학식 1로 표현되는 모터의 각속도(ω) 정보를 얻는다.
Va= Ia×Ra+Ve=(Ia×Ra)+(Ke×ω)
Ve=Ke×ω
ω=(Va-Ia×Ra)Ke
상기 수학식 1은 아마츄어 인덕턴스(Armature Inductance)가 무시된다고 할 때 얻어지는 식으로서, Ke는 모터 인덕티브 전압 상수(Motor Inductive Voltage Constant), Ra는 아마츄어 저항(Armature Resistor), Ra 와 Ke는 상수를 나타낸다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 EPS 시스템의 ECU에서 모터의 M+ 및 M- 단자의 양단과 A/D 변환기 사이에 모터 전압 인터페이스 회로인 저역통과필터를 삽입하여 PWM 스위칭 신호를 DC 성분으로 변환하고, 이 변환된 DC 성분을 A/D 변환기에 입력시킴으로써 페일 세이프티와 댐핑 로직을 위한 모터의 양단 전압을 용이하게 측정할 수 있게 되고, 이에 따라 모터의 각속도(ω) 정보를 용이하게 얻을 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. EPS 시스템의 ECU에서 모터의 M+ 및 M- 단자의 양단과 A/D 변환기 사이에 모터 전압 인터페이스 회로인 저역통과필터를 삽입하는 제1단계와,
    상기 제1단계의 저역통과필터를 통해 상기 ECU에서 모터를 구동하기 위한 PWM 스위칭 신호를 DC 성분으로 변환하는 제2단계와,
    상기 제2단계에서 변환된 DC 성분을 A/D 변환기에 입력시킴으로써 페일 세이프티와 댐핑 로직을 위한 모터의 양단 전압을 측정하는 제3단계로 이루어지는 것을 특징으로 전자제어 파워 스티어링 시스템에서의 모터 양단 전압 측정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저역통과필터가 저항과 캐패시터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워 스티어링 시스템에서의 모터 양단 전압 측정방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11139339A (ja) * 1997-09-05 1999-05-25 Mitsubishi Electric Corp 電動式ステアリング制御方法及び電動式ステアリング制御装置
KR19990079673A (ko) * 1998-04-08 1999-11-05 홍종만 차량의 파워 스티어링 제어장치 및 방법
KR20010030316A (ko) * 1999-09-07 2001-04-16 브렌단 코너 모터제어

Patent Citations (3)

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