KR20080078428A

KR20080078428A - 전동식 조향장치의 토크 센서 중점 보상 방법

Info

Publication number: KR20080078428A
Application number: KR1020070018556A
Authority: KR
Inventors: 한상휘
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-08-27

Abstract

본 발명은 전동식 조향장치의 토크 센서 중점 보상 방법에 관한 것이다.

본 발명은 전동식 조향장치(Electric Power Steering Apparatus)에서 중점을 보상하는 방법에 있어서, (a) 토크 센서(Torque Sensor)로부터 중점 신호가 수신되었는지의 여부를 확인하는 단계; (b) 단계 (a)의 확인 결과, 중점 신호가 수신된 경우 A/D 변환 중점값을 생성하는 단계; (c) A/D 변환 중점값과 이론값의 차이가 있는지의 여부를 확인하는 단계; 및 (d) 단계 (c)의 확인 결과, 차이가 있는 경우 차이를 상쇄하는 오프셋(Offset) 값을 제공하여 중점 보상값을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 토크 센서 중점 보상 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 오차로 인해 발생되는 좌우의 조향보조력 차이를 미리 방지할 수 있어 전동식 조향장치의 성능을 보다 향상시키는 효과가 있다.

토크 센서, 중점, 보상, EPS, ECU

Description

전동식 조향장치의 토크 센서 중점 보상 방법{Torque Sensor Center Point Compensation Method for Use in Electric Power Steering Apparatus}

도 1은 종래의 전동식 조향장치 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도,

도 2는 토크 센서의 중점에 따른 토크 센서의 전압을 설명하기 위한 표,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동식 조향장치 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토크 센서의 중점 보상 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110: 토크 센서 120: ECU

122: A/D 컨버터 130: 구동 회로부 및 모터

310: 중점 보상 로직

본 발명은 전동식 조향장치의 토크 센서 중점 보상 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 핸들의 조작 상태를 확인하여, 확인 결과 핸들로부터 입력이 없는 경우 토크 센서로부터 중점 신호를 수신하여 A/D 변환한 후 A/D 변환 중점값을 생성하고, 중점 보상 로직을 이용하여 A/D 변환 중점값과 이론값의 차이가 있는지의 여부를 확인하고, 확인 결과 A/D 중점값과 이론값에 차이가 있는 경우, 이러한 차이를 상쇄하기 위한 오프셋(Offset) 값을 제공하여 중점을 보상하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 동력 보조 조향장치로는 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 동력 보조 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)가 사용되고 있지만, 1990년대 이후 전동 모터를 이용한 전기식 동력 보조 조향장치(Electric Power Steering Apparatus)가 점차로 보편화되어 가고 있다.

기존의 유압식 동력 보조 조향장치는 동력을 보조해 주는 동력원인 유압 펌프가 엔진에 의해 구동되어 조향휠의 회전 여부와 관계없이 항상 에너지를 소모하는 데 비해서 전기식 동력 보조 조향장치는 조향휠이 회전하여 토크가 발생되면 전기 에너지로 구동되는 모터가 조향 보조 동력을 제공한다. 따라서 전기식 동력 보조 조향장치를 사용하는 경우 유압식 동력 보조 조향장치에 비해 차량의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 전동식 조향장치 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다. 종래의 전동식 조향장치 시스템은 토크 센서(110), ECU(120), 구동 회로부 및 모터(130)를 포함한다.

토크 센서(Torque Sensor)(110)는 조향휠의 회전에 따른 입력축 및 출력축의 상대 회전 변위를 감지하여 전기적 신호를 생성하고 ECU(120)로 전송하는 역할을 수행한다.

ECU(Electronic Control Unit)(120)는 A/D 컨버터(122)를 포함하며, 토크 센서(110)로부터 신호를 수신하여 자동차의 주행 상태를 파악한 후 모터에 흐르는 전류량을 조절함으로써 구동 회로부 및 모터(130)를 제어하는 역할을 수행한다.

일반적으로 토크 센서(110)는 조향휠의 회전에 따른 입력축 및 출력축의 상대 회전 변위를 감지하여 변위에 대응하는 전기적 신호를 생성하고 ECU(120)로 전송한다. 또한, 조향훨이 회전하지 않은 경우 토크 센서(110)는 핸들로부터 입력이 없음을 나타내는 중점 신호를 ECU(120)로 전송한다. ECU(120)는 토크 센서(110)로부터 중점 신호를 수신하면 A/D 컨버터(122)를 이용하여 아날로그 형태의 중점 신호를 디지털 신호로 변환시켜 A/D 변환 중점값을 생성한 후 구동 회로부 및 모터(130)를 제어하는 데 이용한다. 여기서, 토크 센서(110)의 중점 신호는 도 2와 같이 2.5 [V]의 전압을 출력하며, 핸들이 좌측으로 조향하는 경우에는 2.5 [V] 초과의 전압이 출력되고 핸들이 우측으로 조향하는 경우에는 2.5 [V] 미만의 전압이 출력되게 된다.

한편, 핸들이 조향된 경우 또는 토크 센서(110)의 중점 신호에 오차가 발생하게 되면 핸들 조작시 좌우의 조향보조력 차이가 발생하게 되는데, 오차의 발생 원인으로는 아날로그 형태의 중점 신호를 디지털 신호로 변화하는 과정에서 양자화 오차, 사용 시간이 지남에 따라 발생하는 오차, 차량의 정비나 사고로 인한 오차 또는 하드웨어 그라운드 바운딩(Hardware Ground Bounding)으로 인한 오차 등이 있다.

종래의 오차 발생으로 인한 중점 보정 방법으로는 토크 센서(110)가 출력하는 토크 신호량을 검출하여 토크 센서(110)의 중점을 보정하거나 ECU 프로그램 내부의 변수가 인식하는 중점을 모니터하여 토크 센서(110)의 중점을 하드웨어적으로 조정하였다. 하지만, 토크 센서(110)의 중점을 하드웨어적인 작업을 통해 보정하는 종래의 방법은 사용자가 직접 할 수 없어 정비소 또는 공업사 등을 방문해야 하기 때문에 시간의 낭비가 발생하고 그로 인해 사용자는 번거로움과 불편함을 느끼게 되는 단점이 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 핸들의 조작 상태를 확인하여, 확인 결과 핸들로부터 입력이 없는 경우 토크 센서로부터 중점 신호를 수신하여 A/D 변환한 후 A/D 변환 중점값을 생성하고, 중점 보상 로직을 이용하여 A/D 변환 중점값과 이론값의 차이가 있는지의 여부를 확인하고, 확인 결과 A/D 중점값과 이론값에 차이가 있는 경우, 이러한 차이를 상쇄하기 위한 오프셋(Offset) 값을 제공하여 중점을 보상하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전동식 조향장치(Electric Power Steering Apparatus)에서 중점을 보상하는 방법에 있어서, (a) 토크 센서(Torque Sensor)로부터 중점 신호가 수신되었는지의 여부를 확인하는 단계; (b) 단계 (a)의 확인 결과, 중점 신호가 수신된 경우 A/D 변환 중점값을 생성하는 단계; (c) A/D 변환 중점값과 이론값의 차이가 있는지의 여부를 확인하는 단계; 및 (d) 단계 (c) 의 확인 결과, 차이가 있는 경우 차이를 상쇄하는 오프셋(Offset) 값을 제공하여 중점 보상값을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 토크 센서 중점 보상 방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동식 조향장치 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전동식 조향장치 시스템은, 토크 센서(110), ECU(120), 구동 회로부 및 모터(130)를 포함한다.

토크 센서(Torque Sensor)(110)는 조향휠의 회전에 따른 입력축 및 출력축의 상대 회전 변위를 감지하여 전기적 신호를 생성하고 ECU(120)로 전송하는 기능을 수행한다. 또한, 조향훨이 회전하지 않은 경우 토크 센서(110)는 핸들로부터 입력이 없음을 나타내는 중점 신호를 ECU(120)로 전송하는 기능을 수행한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ECU(Electronic Control Unit)(120)는 A/D 컨버터(122) 및 중점 보상 로직(310)을 포함하며, 토크 센서(110)로부터 신호를 수신하여 자동차의 주행 상태를 파악한 후 모터에 흐르는 전류량을 조절함으로써 모터의 구동을 제어하는 역할을 수행한다. 또한, ECU(120)는 토크 센서(110)로 부터 중점 신호를 수신한 경우 A/D 컨버터(122)를 이용하여 아날로그 형태의 중점 신호를 디지털 신호로 변환시켜 A/D 변환 중점값을 생성한 후 중점 보상 로직(124)을 이용하여 A/D 변환 중점값과 이론값에 차이가 있는지의 여부를 확인한다. 확인 결과 A/D 변환 중점값과 이론값에 차이가 있는 경우 중점값을 보상하기 위한 오프셋(Offset) 값을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중점 보상 로직(310)은 A/D 중점 변환 값에서 아날로그 형태의 중점 신호를 디지털 신호로 변화하는 과정에서 양자화 오차, 사용시간이 지남에 따라 발생하는 오차, 차량의 정비나 사고로 인한 오차 또는 하드웨어 그라운드 바운딩으로 인해 발생하는 오차 등을 보상하기 위해 수학식 1과 같은 보상식을 제공한다.

중점 보상값 = 오프셋 값 ± │ A/D 변환 중점값 - 이론값 │

여기서, A/D 변환 중점값은 아날로그 형태의 중점 신호를 디지털 신호로 변환한 값이고, 이론값은 중점 신호에 오차가 발생하지 않은 경우의 중점값이고, 오프셋 값은 A/D 변환 중점값과 이론값의 차이가 발생한 경우 이를 상쇄하기 위한 값이며, 중점 보상값은 A/D 변환 중점값과 이론값에 차이가 발생한 경우 오프셋 값과 상쇄된 보상값이다.

구동 회로부 및 모터(130)는 ECU(120)로부터 전달된 제어 전류에 따라 조향을 원활하게 하기 위한 보조 동력을 생성하여 전달하거나 모터의 구동을 정지시키는 역할을 수행한다.

토크 센서(110)는 조향휠의 회전에 따른 입력축 및 출력축의 상대 회전 변위를 감지하여 전기적 신호를 생성하고 ECU(120)로 전송하거나, 조향훨이 회전하지 않은 경우 토크 센서(110)는 핸들로부터 입력이 없음을 나타내는 중점 신호를 생성하여 ECU(120)로 전송한다. ECU(120)는 토크 센서(110)로부터 중점 신호가 수신되었는지의 여부를 확인한다(S410).

단계 S410의 확인 결과, 핸들로부터 입력이 없는 경우, ECU(120)는 토크 센서(110)로부터 수신한 중점 신호를 A/D 컨버터(122)를 이용하여 아날로그 형태의 중점 신호를 디지털 신호로 변환시켜 A/D 변환 중점값을 생성한다(S420).

또한, 단계 S410의 확인 결과, 핸들로부터 입력이 있는 경우, 중점 신호는 도 2와 같이 핸들이 좌측으로 조향하는 경우에는 2.5 [V] 초과의 전압이 출력되고 핸들이 우측으로 조향하는 경우에는 2.5 [V] 미만의 전압이 출력되므로 핸들이 조작된 경우에는 중점 보상을 하지 않는다. 예를 들어, 운전자가 좌측 또는 우측으로 핸들을 조향한 상태에서 시동을 켜는 경우에는 중점 보상을 하지 않는다.

ECU(120)는 중점 보상 로직(310)을 이용하여 A/D 변환 중점값과 이론값의 차이가 있는지의 여부를 확인한다(S430). 여기서, 중점 보상 로직(310)은 수학식 1과 같은 보상식을 제공한다. ECU(120)는 중점 보상 로직(310)의 중점 보상식에서 │ A/D 변환 중점값 - 이론값 │에서 차이가 발생하였는지의 여부를 확인한다.

단계 S430의 확인 결과, A/D 변환 중점값과 이론값에 차이가 발생한 경우, ECU(120)는 A/D 변환 중점값에 A/D 변환 중점값과 이론값의 차이만큼 오차가 발생한 것으로 판단하여 오차를 상쇄시키는 오프셋 값을 제공한다(S440). ECU(120)는 발생된 오차와 오프셋 값을 상쇄함으로써 중점 보상값을 생성하고, 중점 보상값을 적용함으로써 오차로 인한 핸들 조작시 좌우의 조향보조력의 차이가 발생하지 않게 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 토크 센서의 중점에 대한 오차가 발생한 경우 하드웨어적인 설정 또는 보정 작업 없이 ECU에서 발생한 오차의 오프셋(Offset) 값을 제공하여 발생한 오차 값을 상쇄시킴으로써 토크 센서의 중점을 간단하고 용이하게 보상하는 효과가 있다.

또한, 오차로 인해 발생되는 좌우의 조향보조력 차이를 미리 방지할 수 있어 전동식 조향장치의 성능을 보다 향상시키는 효과가 있다.

Claims

전동식 조향장치(Electric Power Steering Apparatus)에서 중점을 보상하는 방법에 있어서,

(a) 토크 센서(Torque Sensor)로부터 중점 신호가 수신되었는지의 여부를 확인하는 단계;

(b) 상기 단계 (a)의 확인 결과, 상기 중점 신호가 수신된 경우 A/D 변환 중점값을 생성하는 단계;

(c) 상기 A/D 변환 중점값과 이론값의 차이가 있는지의 여부를 확인하는 단계; 및

(d) 상기 단계 (c)의 확인 결과, 차이가 있는 경우 상기 차이를 상쇄하는 오프셋(Offset) 값을 제공하여 중점 보상값을 생성하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 토크 센서 중점 보상 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 단계 (b)의 상기 A/D 변환 중점값은 A/D 컨버터를 이용하여 아날로그 형태의 상기 중점 신호를 디지털 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 토크 센서 중점 보상 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 단계 (c)의 상기 A/D 변환 중점값과 이론값의 차이는 중점 보상 로직을 이용하여 산출하며, 상기 중점 보상 로직은 상기 A/D 변환 중점값과 상기 이론값의 차이를 상쇄하는 오프셋 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향장치의 토크 센서 중점 보상 방법.