KR20080023839A

KR20080023839A - 차량 가속도 센서의 고장 검출방법

Info

Publication number: KR20080023839A
Application number: KR1020060087912A
Authority: KR
Inventors: 오충열
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2008-03-17
Also published as: KR101134904B1

Abstract

본 발명은 차량 가속도 센서의 고장 검출방법에 관한 것으로, 차량이 감가속하지 않는 경우라도 종가속도 센서의 오프셋 고장을 검출하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해 본 발명은 차량 속도를 추정하고 이를 이용하여 소정의 시간동안 정속주행인지 판단하여 정속주행인 경우에 차량 가속도를 추정하고, 추정된 가속도와 종가속도 센서의 출력값과의 차이가 상기의 소정의 시간이 지나도록 계속 일정한 오프셋에러값 이상으로 유지되면 오프셋 고장으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 가속도 센서의 고장 검출방법{Failure Detection Method for Acceleration Sensor in Vehicle}

도 1은 센서 고장 검출방법을 구현하기 위한 일반적인 차량용 전자제어 장치의 구성 블록도이다.

도 2는 휠스피드 센서의 출력 값을 이용하는 종래의 종가속도센서의

고장 검출방법의 흐름도이다.

도 3은 본 발명에 따른 종가속도센서(104) 의 고장 검출방법의 흐름도

이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명 *

101 :휠스피드 센서 102 :스티어링 센서

103 :스로틀 포지션 센서 104 :종가속도 센서

111 :브레이크 스위치 112 :기어 포지션 스위치

120 :전자제어 유닛 130 :종가속도 센서 고장상태표시부

본 발명은 차량 가속도 센서의 고장 검출방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 휠스피드 센서에 의해 검출되는 차량 주행 속도 값 및 종가속도센서의 출력 값을 이용하여 차량 종가속도 센서의 고장 유무를 검출하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 동력을 발생시키는 엔진과, 엔진에서 발생된 동력을 휠의 회전력으로 변환하여 차량을 주행시키는 동력전달 장치와, 차량의 주행 방향을 변경하는 조향 장치와, 노면에서 받는 충격을 감쇠시켜 승차감 및 조정 안정성을 향상시키는 현가 장치(suspension)와, 운전자의 조작에 따라 차량을 정지시키는 제동 장치와 이 장치들의 동작을 제어하는 전자제어장치 등으로 구성된다.

도 1은 센서 고장 검출방법을 구현하기 위한 일반적인 차량용 전자제어장치의 구성 블록도이다. 이는, 휠스피드 센서(101), 스티어링 센서(102),스로틀 포지션 센서(103), 종가속도 센서(104)와 같이 차량의 거동 및 주행상태에 따른 변화를 감지하는 입력 센서와 브레이크 스위치(111), 기어 포지션 스위치(112)와 같이 사용자의 명령을 전달하기 위한 스위치, 이들로부터 신호를 받아 동작을 실행하는 전자제어 유닛(120), 그리고 종가속도 센서고장상태표시부(130)로 구성된다.

앤티록 브레이크 제어장치 (Anti-lock Brake System, 이하 ABS장치 )

에서는 제어정밀도를 향상시키기 위해, 차량의 종가속도를 검출하는 종가속도센서(104)의 출력신호를 사용한다 종가속도 센서(104)와 같이 차량의 전자제어 장치에 구비되는 센서들은 매우 민감한 장치이기 때문에 자체적으로 고장 유무를 판단할 수 있는 기능이 필요하다. 종가속도 센서(104) 에 생길수 있는 고장은 하드웨어 고장, 오프셋 고장, 신호고장의 세 가지로 나뉜다.

즉, 센서 자체에 이상이 발생한 하드웨어 고장과 직류 오프셋 전압의 기준치 이탈에 의한 오프셋 고장 그리고 센서 입력 값에 따라 출력 값이 변하지 않는 신호고정 고장이 있다.

종가속도 센서(104)의 하드웨어 고장을 검출하기 위하여, 종가속도센서(104)의 출력신호의 범위에 따른 두 가지의 고장진단 방법이 있다.

첫 번째 방법은, 센서출력신호자체의 레벨 이상에 의하여 고장여부를 판단하는 방법으로서 종가속도 센서(104)의 출력신호가 설정된 출력 범위를 벗어난 경우 종가속도 센서(104)의 고장이라고 판단하는 것을 말한다.

예를 들어 중력가속도(Gravity)의 -1G 내지 1G에 해당하는 종가속도센서

(104)의 출력가능 레벨이 1.5V 내지 3.5V 에 대응된다고 가정할 경우, 1.5V 이하의 출력신호는 단선되거나 접지가 단락된 상태로, 3.5V이상의 출력신호는 자동차 배터리 전원계가 단락된 상태로 판단할 수 있다.

두 번째 방법은, 종가속도 센서(104)의 출력신호가 상기 출력가능 레벨 범위 내에 있더라도 이상신호가 일정시간 이상동안 검출되는 경우에는 고장난 것으로 판단한다. 일반적으로 종가속도 센서(104)는 차량의 주행 중 노면의 상태에 따라 설정된 범위 내에서 출력 값의 변화를 가지게 되는데, 평지와 같은 곳에 정차 시에는 0G에 해당하는2.5V가 출력되지만 차량의 주행 중에는 설정된 범위내의 신호전압이 출력되게 된다. 또한, 정차시라 하더라도 평지가 아닌 언덕에 주차할 경우에는 주차 방향에 따라 종가속도 센서(104)의 위치가 변하게 되어 2.5V가 아닌 값이 출력될 수 있다.

예를 들어, 차량이 언덕길에서 주차 가능한 각도를 가지고 연산할 경우, 2.2V내지 2.8V 의 전압 값이 출력될 수 있다고 가정하면, 이를 벗어난 노면의 경사도에서는 출력되는 전압 값이 이 범위를 벗어나게 되므로 차량의 주차가 불가능하다고 할 수 있다. 이를 근거로, 차량이 주행중이라고 판단할 수 있는 일정 시속 이상에서 2.2V 내지 2.8V를 벗어난 범위의 출력신호, 즉 이상신호가 변동 없이 일정시간이상 출력될 경우에는 종가속도 센서(104)의 이상으로 판단할 수 있다. 종가속도 센서(104)의 특성상 2.2V이하 또는 2.8V이상의 출력전압이 나올 수 있는 조건은 노면의 상태가 좋지 않은 경우가 되므로 출력전압은 1.5V내지 3.5V의 범위에서 노면의 조건에 따른 신호가 출력되기 때문이다.

한편, 종가속도 센서(104)의 출력신호가 상기 출력가능 레벨 범위 내에 있고 이상신호가 일정시간동안 검출되지도 않는 경우에는 다른 센서로부터 입력되는 파라미터의 변경을 이용하여 종가속도 센서(104)의 고장여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 휠스피드 센서(101)나 브레이크 스위치(111)로부터의 신호 또는 스티어링 센서(102)나 스로틀 포지션 센서(103)로부터 입력되는 차량의 이동상황에 관한 신호가 변경되는 경우에 종가속도 센서(104)의 출력신호의 변동되는 폭이 일정값이하라면 종가속도 센서(104)의 고장이라고 판단할 수 있다.

도 2는 휠스피드 센서(101)의 출력값을 이용하는 종래의 종가속도센서(104)의 고장 검출방법의 흐름도이다.

전자제어 유닛(120)은 시동을 켜는 행위 등에 의하여 센서 전원을 켠후 일정시간, 예를 들어 1초 가 경과한 후에 센서 전원이 정상적으로 작동하는 경우에만 종가속도 센서(104) 고장유무 판단절차를 수행한다(A1).

고장판단을 위해 먼저, 전자제어 유닛(120) 은 우선 종가속도 센서(104)의 출력신호에 따라 하드웨어 고장여부를 판단한다(A2).센서의 출력전압이 허용범위 외에 있거나 이상신호가 일정시간이상 지속 검출되는 경우,즉 비정상적인 출력신호가 나타나는 경우에는 종가속도 센서(104)의 하드웨어 고장으로 보아 종가속도 센서 고장상태표시부(130)에 의하여 센서의 고장사실을 사용자에게 알리고(A3),그렇지 않은 경우에는 오프셋 고장유무 판단을 위한 검출모드에 들어간다.

오프셋 고장 유무를 판단하기 위하여 전자제어 유닛(120)은 차속이 일정속도, 예를 들어 10km/h, 이상인지 판단한다(A4). 이에 따라 차속이 10km/h 미만이고 종가속도 센서(104)의 출력신호가 나타내는 중력가속도 G의 절대값이 특정값 G1, 예를 들어 0.7G, 이상으로 일정시간동안, 예를 들어, 20초 이상 유지되거나(A5), 차속이 10km/h 이상이고 브레이크를 밟지않은 상태에서 G의 절대값이 G1보다 작은 특정값 G2, 예를 들어 0.5G,이상으로 일정시간동안 유지되면(A6), 종가속도 센서(104)의 오프셋(Offset) 고장으로 보아 종가속도 센서 고장상태표시부(130)에 의하여 센서의 고장사실을 사용자에게 알린다(A3).

오프셋 고장 유무를 판단된 후에 또는 오프셋 고장 검출에 앞서, 전자제어 유닛(120)은 신호고정 고장에 해당하는지 여부에 대하여 판단한다(A7).

신호고정 고장 유무를 검출하기 위해서는 우선, 차량이 감속 또는 가속을 하고 있는지 판단하게 되는데, 이는 4개의 휠속도 중에서 최소값에 해당하는 값의 초 동안의 변화량의 크기가 특정값, 예를 들어 0.2G, 보다 크거나 같은지 비교하여 특 정값보다 크거나 같으면 차량이 감속 또는 가속을하고 있다고 보는 방법이 있다. 차량이 감속 또는 가속하고 있다고 판단된 상태에서 종가속도 센서(104)의 출력값의 단위 시간당 변화량의 크기가 특정값, 예를 들어 0.1G/s, 보다 작거나 같은지 비교하여 특정값보다 작거나 같은 경우에는 종가속도 센서(104)의 신호고정 고장으로 보아 종가속도 센서 고장상태표시부(130)에 의하여 센서의 고장사실을 사용자에게 알린다(A3).

한편 종래의 고장 검출방법에서는 종가속도 센서(104)의 출력신호의 크기가 특정값 이상인 경우 즉 차량이 감가속을 하고 있는 경우에만 오프셋 고장의 검출이 가능하며, 사용자가 종가속도 센서 (104)에 발생한 고장의 종류를 알 수 없는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은, 차량이 감가속하지 않는 경우라도 종가속도 센서의 오프셋 고장을 검출하는 방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 종가속도 센서가 고장인 것으로 판단되는 경우에 단순히 고장임을 알리는 것뿐만 아니라, 고장종류에 대한 정보를 사용자에게 표시하여 사용자가 고장에 맞게 적절하게 대처할 수 있도록 하는 종가속도 센서 고장 검출방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 차량에 장착된 센서로부터 입력되는 신호에 따라 종가속도 센서의 고장여부를 판단하는 방법으로서, 차량 속도를 추정하고 이를 이용하여 소정의 시간동안 정속주행인지 판단하여 정속주행인 경우에 차량 가속도를 추정하고, 추정된 가속도와 종가속도 센서의 출력 값과의 차이가 상기의 소정의 시간이 지나도록 계속 오프셋에러값 이상으로 유지되면 오프셋 고장으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오프셋 고장여부의 판단은 4개의 바퀴 속도를 통하여 구하는 차속, 네 바퀴 중 최저 바퀴 속도, 네 바퀴 중 최고 바퀴 속도, 앞의 두 바퀴의 평균 속도, 그리고 뒤의 두 바퀴의 평균 속도의 5가지 속도 중에서 전부 또는 일부를 각각 차량 속도로서 추정하며, 추정된 각각의 차량 속도의 변화율을 차량 가속도로 추정하고 선택된 추정속도 및 추정가속도에 대하여 오프셋에러가 검출된 경우에 종가속도 센서의 오프셋 고장으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방법은 소정의 시간동안, 특정속도 미만의 차속의 상태에서 종가속도 센서의 출력값이 특정값 이상으로 유지되거나, 특정속도 이상의 차속의 상태에서 브레이크신호 없이 종가속도 센서의 출력값이 상기 특정값보다 낮은 소정의 값 이상으로 유지되는 경우에, 종가속도 센서의 오프셋 고장으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방법은 차량이 감속 또는 가속상태이고 종가속도 센서의 출력값의 단위시간당 변화량의 크기가 일정값이하인 상태로 소정의 시간이상 지속되면 종 가속도 센서의 신호고정 고장으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 감속 또는 가속여부의 판단은 휠속도 중에서 가장 작은 값의 특정시간동안의 변화량을 소정의 값과 비교하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방법은 센서 전원을 켠 후 일정시간 경과후에 센서가 정상작동하는 경우에만 종가속도 센서 고장진단을 수행하고, 이 때 종가속도 센서의 출력신호가 비정상적인 범위내에 있으면 종가속도 센서의 하드웨어 고장으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방법은 상기 종가속도 센서가 고장인 것으로 판단되면 사용자에게 이를 시각 또는 청각적으로 표시하고, 하드웨어 이상인지 신호고정 이상인지 오프셋 고장인지에 따라 구별하여 표시하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 종가속도센서(104)의 고장 검출방법의 흐름도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 기본 개념은 종래의 고장 검출방법과 동일하며(B1, B2, B4, B5, B6, B8)오프셋 고장의 검출 가능 범위를 넓히고(B10),종가속도센서

(104)에 발생한 고장의 종류를 사용자가 알 수 있도록 표시하는 것이다(B3, B7, B9).

오프셋 고장을 판별하기 위한 방법으로서, 차속이 일정속도, 예를 들어 10km/h 이상인 경우에는 휠스피드 센서(101)에서 나오는 신호를 이용하여 차량 속 도 및 가속도를 추정하고 이 값을 통하여 오프셋 고장을 판단할수 있다(B10).

즉, 4개의 바퀴속도를 통하여 구하는 차속을 제1차량속도 4바퀴 중에서 최저 바퀴 속도를 제2차량속도, 4바퀴 중에서 최고 바퀴 속도를 제 3차량속도, 앞의 두 바퀴의 평균 속도를 제4차량속도 그리고 뒤의 두바퀴의 평균 속도를 제5차량속도로 추정하여, 추정된 5가지 속도값중에서 전부 또는 일부의 특정시간, 예를 들어 0.1초, 동안의 변화량이 특정값, 예를 들어 0.2G,보다 작은 지 각각 비교하여 특정값보다 작으면 차량이 정속주행하고 있다고 본다.

차량이 정속주행 상태이면, 상기 5가지 추정속도의 변화율, 즉 차속의 변화율, 최저 바퀴 속도의 변화율, 최고 바퀴 속도의 변화율, 앞바퀴 평균 속도의 변화율, 그리고 뒷바퀴 평균 속도의 변화율을 각각 차량의 가속도로 추정하여, 추정된 5가지 가속도값과 종가속도 센서(104)의 출력 신호값의 차이가 소정의 값보다 큰 지 비교하여 소정의 값보다 큰 상태로 특정시간, 예를 들어 0.1초, 동안 유지되면 오프셋에러가 허용범위 내에 있지않다고 보며, 종가속도 센서(104)의 오프셋 고장으로 보아 종가속도 센서 고장상태표시부(130)에 의하여이를 사용자에게

알린다(B7).

지금까지 종가속도 센서의 하드웨어 고장, 신호고정 고장, 오프셋 고장유무를 각각 판단하는 방법에 대하여 살펴보았다. 하드웨어 고장을 가장 먼저 판단하 고, 신호고정 고장과 오프셋 고장은 서로 순서를 바꾸는 것이 가능하며 고장이라고 판단되면 전자제어 유닛(120)은 종가속도 센서 고장상태표시부(130)를 통하여 고장사실을 사용자에게 알린다.

상기 종가속도 센서 고장상태표시부(130)는 고장이 있다고 판단되면 청각 또는 시각적으로 표시를 해주며, 고장의 종류에 따라 표시방법이 달라지도록 할 수 있다. 즉, 종가속도 센서 고장상태표시부(130)에 의하여 단순히 센서의 고장사실을 알리는 것이 아니라, 하드웨어 고장인지(B3), 오프셋 고장인지(B7), 신호고정 고장인지(B9)에 따라 사용자에게 고장을 표시하는 방법이 다르도록 할 수 있다.

본 발명은 차량이 감가속하지 않는 경우라도 종가속도 센서의 오프셋 고장을 검출할 수 있게 하여 고장 판단의 오류를 줄이고 센서의 고장으로 판단되는 경우에 단순히 고장임을 알리는 것뿐만 아니라 고장종류에 대한 정보를 사용자에게 표시하여 사용자가 고장에 맞게 적절하게 대처할 수 있도록 하였다.

Claims

차량에 장착된 센서로부터 입력되는 신호에 따라 종가속도 센서의 고장여부를 판단하는 방법으로서, 차량 속도를 추정하고 이를 이용하여 소정의 시간동안 정속주행인지 판단하여 정속주행인 경우에 차량 가속도를 추정하고, 추정된 가속도와 종가속도 센서의 출력값과의 차이가 상기의 소정의 시간이 지나도록 계속 오프셋에러값 이상으로 유지되면 오프셋 고장으로 판단하는 종가속도 센서의 고장검출방법.
제 1항에 있어서, 상기 오프셋 고장여부의 판단은 4개의 바퀴 속도를 통하여 구하는 차속, 네 바퀴 중 최저 바퀴 속도, 네 바퀴 중 최고 바퀴 속도, 앞의 두 바퀴의 평균 속도, 그리고 뒤의 두 바퀴의 평균 속도의 5가지 속도 중에서 전부 또는 일부를 각각 차량 속도로서 추정하며, 추정된 각각의 차량 속도의 변화율을 차량가속도로 추정하고, 선택된 추정속도 및 추정가속도에 대하여 오프셋에러가 검출된 경우에 종가속도 센서의 오프셋 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 종가속도 센서의 고장 검출방법.
제 1항에 있어서, 상기 방법은 소정의 시간동안, 특정속도 미만의 차속의 상태에서 종가속도 센서의 출력값이 특정값 이상으로 유지되거나, 특정속도 이상의 차속의 상태에서 브레이크신호 없이 종가속도 센서의 출력값이 상기 특정값보다 낮은 소정의 값 이상으로 유지되는 경우에, 종가속도 센서의 오프셋 고장으로 판단하는 단계를 더 포함하는 종가속도 센서의 고장 검출방법.
제1항에 있어서, 상기 방법은 차량이 감속 또는 가속상태이고 종가속도 센서의 출력값의 단위시간당 변화량의 크기가 일정값이하인 상태로 소정의 시간이상 지속되면 종가속도 센서의 신호고정 고장으로 판단하는 단계를 더 포함하는 종가속도 센서의 고장 검출방법.
제4항에 있어서, 상기 감속 또는 가속여부의 판단은 휠속도 중에서 가장 작은 값의 특정시간동안의 변화량을 소정의 값과 비교하는 것을 특징으로 하는 종가속도 센서의 고장 검출방법.
제 1항에 있어서, 상기 방법은 센서 전원을 켠 후 일정시간 경과후에 센서가 정상작동하는 경우에만 종가속도 센서 고장진단을 수행하고, 이 때 종가속도 센서의 출력신호가 비정상적인 범위내에 있으면 종가속도 센서의 하드웨어고장으로 판단하는 단계를 더 포함하는 종가속도 센서의 고장 검출방법.
제4항 또는 제6항에 있어서, 상기 방법은 상기 종가속도 센서가 고장인 것으로 판단되면 사용자에게 이를 시각 또는 청각적으로 표시하고, 하드웨어 이상인지 신호고정 이상인지 오프셋 고장인지에 따라 구별하여 표시하는 것을 특징으로 하는 종가속도 센서의 고장 검출방법.