KR20040074292A - 차량용 속도센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 속도센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 홀 소자(Hall IC)를 이용하여 차륜의 회전속도를 측정하도록 하고, 그 측정된 속도신호를 처리하는 차량용 속도센서와 그 신호처리 장치에 관한 것이다.

본 발명은 차륜에 형성된 회전체의 치형이 회전함에 따라 출력하는 전류값이 변화되는 홀 센서(Hall IC)와, 공급되는 동작전원을 입력하여 각각의 홀센서에 안정적인 전원을 공급하기 위한 전원 조정부와, 상기 홀센서에서 출력하는 속도신호를 검출하기 위한 검출수단과, 상기 홀센서에서 출력되는 신호를 입력하여 안정화된 신호로 변환하여 마이컴에 공급하는 신호 처리부와, 상기 홀 센서에서 출력하는 신호를 입력하여 센서자체 고장유무를 판단하는 고장검출부에 의해 달성된다.

Description

차량용 속도센서{Speed sensor for vehicle}

본 발명은 차량용 속도센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 홀 소자(Hall IC)를 이용하여 차륜의 회전속도를 측정하도록 하고, 그 측정된 속도신호를 처리하는 차량용 속도센서와 그 신호처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 전자제어식 브레이크 시스템은 차량의 슬립현상을 효율적으로 방지하여 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 것으로, 제동 시 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ABS : Anti-Lock Brake System)과, 차량의 급발진 또는 급가속시 구동륜의 슬립을 방지하는 브레이크 트랙션 제어 시스템(BTCS:Brake Traction Control System)과, 안티록 브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량자세제어 시스템(ESP : Electronic stability program) 등이 개시되어 있다.

ESP는 위험한 운전상황에서 자동차 스스로 브레이크를 밟거나 엔진토크를 제어해서 위험으로부터 벗어나게 하는 장치로써, ABS가 브레이크를 직접 밟아야 효과를 발휘하고 또 제동하는 과정에서만 효과를 발휘하는 장치라면, ESP는 운전자가 브레이크를 밟지 않아도 스스로 최적의 차량운전을 찾아주는 장치이다.

일예를 들어 운전자가 통제하기 어려운 속도로 선회를 하고 있을 경우, 자동차에 장착된 ESP는 센서를 통해 얻어진 차량운동량과 추정을 통해 얻어진 노면상태 등을 이용해 정해진 안정기준값보다 실제 차량 운동량이 클 경우 적절한 차륜으로 제어함으로 차량의 안정성을 확보해 준다.

즉, 후륜에서 먼저 타이어와 노면사이에 접착한계에 도달하면 오버스티어 현상이 나타난다. 이때 ESP는 전륜의 제동장치를 제어함으로서 전륜에 의해 발생하는 과도한 선회 모멘트를 줄여준다. 반대로 전륜에서 먼저 타이어와 노면의 접착한계에 도달하면 언더스티어 현상이 발생한다. 이때 차량은 미끄러지면서 정상적인 선회반경을 넘어서게 된다. ESP는 이러한 현상 모두를 제어하여 위급한 상황에서 운전자가 원하는 방향으로 차량을 제어하여 안정성과 조향성을 유지시켜 주는 시스템이다.

상기와 같은 차량 제어시스템은 제동시 또는 가속시 발생하는 타이어와 노면사이의 슬립을 감지하여 제어하는 것으로, 상기 슬립은 차체속도와 차륜속도의 관계식에 의해 산출하는 것이다.

즉, 차륜에 구성되어 있는 속도센서에서 감지된 차륜속도를 연산하여 차체속도를 산출하고, 산출된 차체속도와 차륜속도를 이용하여 슬립을 연산하게 되는 것으로, 상기 속도센서는 차량의 제동 또는 가속제어등에서 중요한 움직임 정보를 제공하게 되는 것이다.

도 1은 종래의 차량용 속도센서의 출력신호를 처리하기 위한 구성을 보인 블록도이고, 도 2는 종래 차량용 속도센서의 출력을 보이는 그래프로써, 도 1 및 도 2를 참조하여 그 동작을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

종래의 차량용 속도센서는 자속의 변화량으로 주행중인 차량의 속도를 감지하는 방식으로, 치형을 갖는 회전체(미도시), 상기 회전체와 일정간격을 두고 설치되어 회전체의 회전거리, 속도에 따라 변화하는 자속을 발생하는 영구자석(미도시), 상기 영구자석으로 발생된 자속을 전기적 신호인 교류전압으로 변환하는 코일(미도시)등으로 구성되어 회전속도에 따라 상기 도 2에서와 같은 교류파형을 갖는 신호를 출력하게 되는 것이다.

즉, 차량의 주행 속도가 고속일 경우에는 도 2에서와 같이 촘촘한 간격의 교류파형이 발생하며, 저속일 경우에는 넓은 간격이 교류파형이 발생하는 것이다.

상기와 같은 종래의 차량용 속도센서(1)는 검출된 교류파형의 포지티브 성분과 네가티브 성분을 각각 필터링하기 위한 제 1필터부(3)와, 제 2필터부(5)를 구성하고, 또한 상기에서 서술하였듯이 센서(1)의 출력이 전압신호이므로 전압신호를 정형하기 위한 고가의 구성품들이 필요하게 되어 회로의 복잡함과 더불어 원가상승의 문제점이 있었으며, 그에 따라 전자제어부에서의 연산과정도 복잡하게 설계될 수 밖에 없어 실용성이 떨어지는 문제점이 있었던 것이다.

이에 본 발명에서는 차륜의 회전속도를 감지하도록 홀 센서를 구성하고, 차륜내 회전체와 일정한 거리에서 발생되는 거리차를 감지하여 회전체의 회전수 또는 회전속도를 감지하도록 하는 차량용 속도센서를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 속도센서를 홀 소자를 이용하여 구성함에 따라 각각의 속도센서에 공급되는 전원을 안정적으로 공급하기 위하도록 함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 차량용 속도센서의 출력신호를 처리하기 위한 구성을 보인 블록도.

도 2는 종래 차량용 속도센서의 출력을 보이는 그래프.

도 3은 본 발명의 차량용 속도센서의 출력신호를 처리하기 위한 구성을 보인 블록도.

도 4는 종래 차량용 속도센서의 출력을 보이는 그래프.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 전원 공급부 20 : 홀 센서

30 : 션트저항 40 : 신호 처리부

50 : 고장 검출부 60 : 마이컴

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차륜에 형성된 회전체의 치형이 회전함에 따라 출력하는 전류값이 변화되는 홀 센서(Hall IC)와, 공급되는 동작전원을 입력하여 각각의 홀센서에 안정적인 전원을 공급하기 위한 전원 조정부와, 상기 홀센서에서 출력하는 속도신호를 검출하기 위한 검출수단과, 상기 홀센서에서출력되는 신호를 입력하여 안정화된 신호로 변환하여 마이컴에 공급하는 신호 처리부와, 상기 홀 센서에서 출력하는 신호를 입력하여 센서자체 고장유무를 판단하는 고장검출부로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 검출수단은 션트저항임을 특징으로 한다.

상기 신호처리부는 상기 검출수단에 의해 검출된 홀센서의 출력신호를 입력하여 노이즈 등의 잡음신호를 필터링 하는 필터링부와, 상기 필터링부와 기준전압의 신호를 입력, 비교하여 일정한 구형파로 형성하여 주기 위한 파형 정형부와, 상기 필터링부에서 출력하는 속도신호를 입력하여 속도신호의 출력특성을 높이기 위한 히스테리시스 전압을 조절하는 히스테리시스 전압 조절부로 구성됨을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 상세 구성 및 그 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 차량용 속도센서의 출력신호를 처리하기 위한 구성을 보인 블록도이고, 도 4는 종래 차량용 속도센서의 출력을 보이는 그래프이다.

먼저, 도 3을 참조하여 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.

차륜에 형성된 회전체(미도시)의 치형이 회전함에 따라 출력하는 전류값이 변화되는 홀 센서(20)(Hall IC)와, 공급되는 동작전원을 입력하여 각각의 차륜에 구성된 홀 센서(20)에 안정적인 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(10)와, 상기 홀센서(20)에서 출력하는 속도신호를 검출하기 위한 션트저항(30)과, 상기 홀 센서(20)에서 출력되는 신호를 입력하여 안정화된 신호로 변환하여 마이컴(60)에공급하는 신호 처리부(40)와, 상기 홀 센서(20)에서 출력하는 신호를 입력하여 홀 센서(20)의 단락 및 단선등의 고장유무를 판단하는 고장검출부(50)로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 전원 공급부(10)는 홀 센서(20)의 동작전원을 공급하기 위한 배터리(11)와, 상기 배터리(11)로부터의 공급전원을 입력하여 과전류 및 이상전원의 유입을 차단하는 전원 조정부(12)로 구성된다.

상기 신호처리부(40)는 상기 션트저항(30)에 의해 검출된 홀 센서(20)의 출력신호를 입력하여 노이즈 등의 잡음신호를 필터링 하는 필터부(43)와, 상기 필터부(43)와 기준전압(41)의 신호를 입력, 비교하여 일정한 구형파로 형성하여 주기 위한 파형 정형부(42)와, 상기 필터부(43)에서 출력하는 속도신호를 입력하여 속도신호의 출력특성을 높이기 위한 히스테리시스 전압을 조절하는 히스테리시스 전압 조절부(44)로 구성된다.

상기 마이컴(60)은 신호처리부(40)와, 고장검출부(50)에서 각각 출력되는 신호를 입력하여 차륜 속도 및 차체 속도를 연산하고 홀 센서(20)의 고장유무를 판단하게 된다.

이하 본 발명의 상세 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 홀 센서(20)는 정 전류가 흐르는 홀 효과 IC로써, 차륜내 회전체의 치형의 변화에 대응되는 전류를 출력하는 기능을 갖는다.

차량의 외부 각 차륜에 장착되는 홀 센서(20)는 전원 공급부(10)에서 출력하는 공급전원을 입력받아 소정 설정된 대기전류를 출력하게 된다. 차량이 주행시에는 차륜내 회전체 치형의 변화에 대응되는 전류를 출력하게 되는데, 상기 션트저항(30)에 의해 전압신호로 변환되어 검출되게 된다. 필터부(43)에서는 상기 전압신호를 입력하여 노이즈등의 잡음신호를 필터링 하게 되고, 상기 필터링된 전압신호와 기준전압(41)과의 레벨 비교로 속도 신호를 출력하게 된다. 또한, 상기 필터링된 전압신호의 출력특성을 향상시키기 위하여 히스테리시스 전압 조절부(44)에서는 히스테리시스 전압을 조절하여 출력한다.

비교된 속도신호를 파형 정형부(42)에서는 입력하여 설정된 일정 구형파로 정형하고, 히스테리시스 전압 조절부(44)에서 출력된 신호에 결합하여 마이컴(60)에 출력하게 되고, 마이컴(60)에서는 상기 결합된 신호를 입력하여 차륜의 속도를 산출하게 되고, 차체 속도를 연산하게 되는 것이다.

한편, 션트저항(30)에 의해 검출된 속도신호는 고장 검출부(50)로 입력되어 입력되는 속도신호와 미리 설정된 신호범위와 비교하여 범위를 벗어나면 에러신호를 마이컴(60)에 출력하게 된다. 마이컴(60)에서는 상기 에러신호가 입력되면 전원 조정부(12)에 오프 제어신호를 출력하여 홀 센서(20)를 오프함으로써, 에러신호 입력으로 인한 차량의 부정확한 에러를 미리 방지하게 된다.

상기에서와 같이 본 발명에서는 차량의 속도신호를 검출하기 위해 홀 센서를 이용함으로 검출회로가 간소해지며, 각각의 차륜에 구성된 홀 센서의 공급전원을 개별적으로 제어가능함으로 어느 하나의 센서 에러 발생시에도 에러신호가 입력되지 않도록 함으로써 수준 높은 제동동작을 수행하도록 한다.

Claims (4)

1. 차량의 주행속도를 검출하기 위한 차량용 속도센서에 있어서

   차륜에 형성된 회전체의 치형이 회전함에 따라 출력하는 전류값이 변화되는 홀 센서(Hall IC)와, 공급되는 동작전원을 입력하여 각각의 홀센서에 안정적인 전원을 공급하기 위한 전원 조정부와, 상기 홀센서에서 출력하는 속도신호를 검출하기 위한 검출수단과, 상기 홀센서에서 출력되는 신호를 입력하여 안정화된 신호로 변환하여 마이컴에 공급하는 신호 처리부와, 상기 홀 센서에서 출력하는 신호를 입력하여 센서자체 고장유무를 판단하는 고장검출부로 구성됨을 특징으로 하는 차량용 속도센서.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 검출수단은 상기 홀센서에서 출력되는 전류신호를 전압신호로 변환하여 검출하기 위한 션트저항임을 특징으로 하는 차량용 속도센서.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 신호처리부는 상기 검출수단에 의해 검출된 홀센서의 출력신호를 입력하여 노이즈 등의 잡음신호를 필터링 하는 필터링부와, 상기 필터링부와 기준전압의 신호를 입력, 비교하여 일정한 구형파로 형성하여 주기 위한 파형 정형부와, 상기 필터링부에서 출력하는 속도신호를 입력하여 속도신호의 출력특성을 높이기 위한 히스테리시스 전압을 조절하는 히스테리시스 전압 조절부로 구성됨을 특징으로 하는 차량용 속도센서.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 마이컴은 상기 고장검출부에서 에러신호가 입력되면 전원 조정부로 오프신호를 출력하여 홀 센서가 동작하지 않도록 하는 특징으로 더 포함하는 차량용 속도센서.