KR20080078443A - Method for confirming center tap of current sensor by using torque sensor and electronic control unit therefor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토크 센서를 이용하여 전류 센서의 중점을 확인하기 위한 전자제어장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도,1 is a block diagram schematically illustrating an electronic control apparatus for checking a midpoint of a current sensor using a torque sensor according to a preferred embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토크 센서를 이용하여 전류 센서의 중점을 확인하는 그래프이다.2 is a graph confirming the midpoint of a current sensor using a torque sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
110: 토크 센서 120: ECU110: torque sensor 120: ECU
130: MCU 140: 인버터130: MCU 140: Inverter
150: 전류 센서 160: 모터150: current sensor 160: motor
본 발명은 토크 센서를 이용한 전류 센서의 중점 확인 방법 및 그를 위한 전자제어장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 ECU에서 초기 작동 시간에 토크 센서의 출력을 기준으로 전류 센서의 출력을 감지하여 전류 센서의 페일(Fail) 여부를 판단하는 토크 센서를 이용한 전류 센서의 중점 확인 방법 및 그를 위한 전자제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for checking a midpoint of a current sensor using a torque sensor and an electronic control apparatus therefor. In more detail, the method of checking the current sensor's center point using a torque sensor that detects the current sensor's failure by detecting the output of the current sensor based on the output of the torque sensor at the initial operation time and the electronic control for the ECU Relates to a device.
통상적으로 자동차의 조향장치로는 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 동력 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)가 사용되고 있지만, 1990년대 이후 전기 모터를 이용한 전동식 조향장치(EPS: Electronic Power Steering Apparatus)가 점차 보편화하고 있다. 기존의 유압식 동력 조향장치는 동력을 보조해 주는 동력원인 유압 펌프가 엔진에 의해 구동되어 조향 휠의 회전 여부와 관계없이 항상 에너지를 소모하는 데 비해서 전동식 조향장치는 조향 휠이 회전하여 토크가 발생하면 전기 에너지로 구동되는 모터가 조향 보조 동력을 제공한다. 따라서 전동식 조향장치를 사용하는 경우 유압식 동력 조향장치에 비해 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.Normally, a hydraulic power steering device (Hydraulic Power Steering Apparatus) using the hydraulic pressure of a hydraulic pump is used as a steering device of an automobile, but since the 1990s, an electric power steering device (EPS: Electronic Power Steering Apparatus) has gradually become more common. have. Conventional hydraulic power steering system uses a hydraulic pump, which is the power source to assist the power, is driven by the engine and consumes energy all the time regardless of whether the steering wheel is rotated, whereas the electric steering system generates torque when the steering wheel rotates. A motor driven by electrical energy provides steering assistance power. Therefore, when the electric steering device is used, energy efficiency can be improved compared to the hydraulic power steering device.
통상적인 전동식 조향장치는 발생 토크, 차속, 조향각 등을 이용하여 운전자의 조향 의도와 자동차의 운행 상황 등을 파악하고 종합적으로 고려하여 조향 보조력을 생성한 후, 조향 컬럼, 랙바, 랙앤 피니언 등으로 전달함으로써 운전자로 하여금 더욱 쉽게 운전할 수 있도록 하고, 자동차가 더욱 안전하게 운행할 수 있도록 한다.In general, the electric steering device uses the generated torque, vehicle speed, steering angle, etc. to grasp the driver's steering intention and the driving condition of the vehicle, and generates steering assistance by comprehensively considering the steering column, rack bar, rack and pinion, etc. This makes it easier for the driver to drive and makes the car run safer.
전동식 조향장치는 많은 기계 부품과 전자 부품들로 구성되지만, 가장 핵심적인 구성으로서는 ECU(Electronic Control Unit)가 있다. ECU는 외부의 각종 센서로부터 전달되는 전기적인 신호를 분석하여 운전자의 조향 의도와 자동차의 주행 상황 등을 파악하고, 구비된 각종 로직(Logic)을 이용하여 모터를 제어하는 전동식 조향장치의 핵심 장치이다.Electric steering is composed of many mechanical and electronic components, but the most important configuration is the ECU (Electronic Control Unit). ECU is the core device of the electric steering device that analyzes the electric signals transmitted from various external sensors to understand the driver's steering intention and the driving situation of the car, and controls the motor using various logics provided. .
통상적으로 ECU는 모터를 정밀하게 제어하기 위해 모터에 흐르는 전류를 파악하는데, 전류 센서를 이용하여 모터에 흐르는 전류를 파악한다. 즉, 모터가 삼상 전원을 사용하는 모터라면 삼상 중 두 상(예를 들면, a상, b상, c상 중 a상과 b상)에 전류 센서를 부착하여 각 상의 전류를 측정하고, 측정한 각 상의 전류를 이용하여 나머지 한 상의 전류를 계산한다.In general, the ECU detects the current flowing in the motor to precisely control the motor, and uses the current sensor to determine the current flowing in the motor. That is, if the motor uses a three-phase power source, a current sensor is attached to two phases of three phases (for example, a phase, b phase, and c phase a and b phases) to measure and measure the current of each phase. The current of each phase is used to calculate the current of the other phase.
이러한 전류 센서는 조타의 방향에 따라 중점을 기준으로 하여 정(+) 또는 부(-)의 출력을 나타낸다. 또한, ECU가 초기 작동 체크를 수행하는 시간, 즉, 제어가 이루어지지 않는 시간 동안에는 전류 센서의 출력은 항상 정(+) 또는 부(-)의 출력이 아닌 중점을 출력한다. 따라서, ECU가 초기 작동 체크를 수행하는 시간에 중점이 아닌 정(+) 또는 부(-)의 출력이 나타나면 이 경우, 전류 센서의 동작이 페일(Fail)이라고 판단할 수 있다.These current sensors represent positive or negative outputs based on the midpoint depending on the direction of steering. In addition, the output of the current sensor always outputs the midpoint, not the positive or negative output, during the time when the ECU performs the initial operation check, i.e. when the control is not performed. Therefore, if a positive or negative output is displayed at the time when the ECU performs the initial operation check, and in this case, it may be determined that the operation of the current sensor is a fail.
종래에는 이와 같은 전류 센서의 페일 여부를 판단하기 위해 일반적으로 MCU(Motor Control Unit)의 A/D 변환기를 사용하였다. 그러나 A/D 변환기가 다른 부분, 즉, 다른 로직이나 우선 순위가 높은 페일-세이프(Fail-Safe)에 사용되는 경우에는 전류 센서의 페일 여부를 판단하기 위해 사용하기가 어려웠다. In the related art, in order to determine whether the current sensor is failing, an A / D converter of a MCU (Motor Control Unit) is generally used. However, when the A / D converters were used in other parts, that is, different logic or high priority fail-safe, it was difficult to use them to determine whether the current sensor failed.
따라서, 종래에는 ECU에서 전류 센서의 페일 여부를 판단하기 위해 A/D 변환기를 사용하기 위해서는 MCU를 변경하거나 다른 페일-세이프를 포기해야 하는 문제점이 있었다.Therefore, conventionally, in order to use an A / D converter to determine whether a current sensor fails in an ECU, there is a problem in that the MCU has to be changed or another fail-safe is abandoned.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, ECU에서 초기 작동 시간에 토크 센서의 출력을 기준으로 전류 센서의 출력을 감지하여 전류 센서의 페일(Fail) 여부를 판단하는 토크 센서를 이용한 전류 센서의 중점 확인 방법 및 그를 위한 전자제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention, the center of the current sensor using the torque sensor to detect the output of the current sensor based on the output of the torque sensor at the initial operating time in the ECU to determine whether the current sensor (Fail) It is an object of the present invention to provide a verification method and an electronic control device therefor.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 토크 센서로부터 발생 토크를 감지하여 모터를 제어하는 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)에 있어서, 상기 모터로 공급 전류를 전달하는 인버터(Inverter); 상기 공급 전류를 감지하여 전달하는 전류 센서; 및 상기 토크 센서로부터 상기 발생 토크를 수신하고, 상기 발생 토크에 따른 제어 전류를 계산하여 상기 인버터로 하여금 상기 공급 전류를 공급하도록 제어하며, 상기 전류 센서로부터 출력 전압을 입력받아 상기 토크 센서의 출력 전압과 비교하여, 상기 전류 센서의 상기 출력 전압이 상기 토크 센서의 출력 전압과 정(+) 또는 부(-)의 출력이면 상기 전류 센서의 동작을 페일(Fail)로 판단하고, 상기 전류 센서의 상기 출력 전압이 상기 토크 센서의 출력 전압과 동일한 중점이면 상기 전류 센서의 동작을 세이프(Safe)로 판단하는 모터제어장치(MCU: Motor Control Unit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 센서를 이용하여 전류 센서의 중점을 확인하는 전자제어장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an electronic control unit (ECU) for controlling a motor by detecting a generated torque from a torque sensor, comprising: an inverter for transmitting a supply current to the motor; A current sensor which senses and delivers the supply current; And receiving the generated torque from the torque sensor, calculating a control current according to the generated torque to control the inverter to supply the supply current, receiving an output voltage from the current sensor, and outputting the output voltage of the torque sensor. In comparison with, if the output voltage of the current sensor is positive or negative output with the output voltage of the torque sensor, the operation of the current sensor is determined as a fail, and the If the output voltage is the same as the output voltage of the torque sensor, the current sensor using a torque sensor comprising a motor control unit (MCU) for determining the operation of the current sensor as safe (Safe) To provide an electronic control device to check the central point.
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 가지도 록 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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토크 센서를 이용하여 전류 센서의 중점을 확인하기 위한 전자제어장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.1 is a block diagram schematically illustrating an electronic control apparatus for checking a midpoint of a current sensor using a torque sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ECU(Electronic Control Unit)(120)는 토크 센서(110) 등의 주행 상황을 파악하기 위한 각종 센서 등과 모터(160)와 연결되어, 토크 센서(110) 등으로부터 입력된 전기 신호를 분석하여 운전자에 의한 주행 상황을 감지하고, 주행 상황에 적합하도록 모터(160)의 구동 토크를 제어하는 공급 전류를 출력한다.ECU (Electronic Control Unit) 120 according to a preferred embodiment of the present invention is connected to various sensors, such as the
여기서, 도 1에서는 ECU(120)가 토크 센서(110)에만 연결된 것으로 도시했지만 실제로는 차속 센서, 조향각 센서 등 주행 상황을 감지하기 위한 다수 개의 센서와 연결될 수 있다. 모터(160)는 ECU(120)로부터 전달된 공급 전류에 따라 조향을 원활하게 하기 위한 보조 동력을 생성하여 전달한다.Here, in FIG. 1, the ECU 120 is illustrated as only connected to the
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ECU(120)는 모터제어장치(MCU: Motor Control Unit, 이하 'MCU'라 칭함)(130), 인버터(Inverter)(140) 및 전류 센서(150)를 포함한다.In addition, the ECU 120 according to a preferred embodiment of the present invention includes a motor control unit (MCU) 130, an
MCU(130)는 토크 센서(110)와 연결되어 토크 센서(110)로부터 전기 신호를 수신하여 발생 토크를 파악하고, 발생 토크에 따른 제어 전류를 계산하여 인버터(140)를 제어함으로써 인버터(140)로 하여금 제어 전류에 해당하는 공급 전류를 모터(160)로 공급하도록 한다.The
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 MCU(130)는 전류 센서(150)의 오동작 여부를 감지하기 위해 ECU(120)에 전원이 투입되고 초기 작동을 체크하는 시간에 전류 센서(150)의 출력을 감지하여, 토크 센서(110)의 출력을 기준으로 전류 센서(150)의 출력이 중점이 입력되면 전류 센서(150)를 세이프(Safe)로 판단하고, 중점이 아닌 정(+) 또는 부(-)의 출력이 감지되면 전류 센서(150)를 페일(Fail)로 판단한다.The
즉, 전류 센서(150)가 토크 센서(110)와 동일하게 조타 방향에 따라서 중점을 기준으로 정(+) 또는 부(-)의 출력을 나타내는 것을 이용하여, 본 발명은 토크 센서(110)의 출력을 기준으로 하여 전류 센서(150)의 이상 유무를 확인하는 것이다. 즉, 본 발명은 운전자가 조타를 동작하지 않아서 EPS(Electronic Power Steering) 시스템에서 제어가 이루어지지 않는 일정 시간에는 토크 센서(110)와 마찬가지로 전류 센서(150)의 출력은 항상 정(+) 또는 부(-)의 출력이 아닌 중점을 출력한다는 점을 이용한 것이다. 특히, ECU(120)가 동작을 하기 전, 즉, 페일 세이프 릴레이(Fail-Safe Relay)가 작동하기 전인 초기 작동 시간에, 전류 센서(150)에서 토크 센서(110)와 다른 중점이 아닌 출력을 보이는 경우에 전류 센서(150)를 페일이라고 판단한다.That is, by using the
또한, MCU(130)는 발생 토크에 따라 제어 전류를 계산하여 인버터(140)를 제어하기 위한 계산을 수행하는 마이크로프로세서, 발생 토크에 따른 제어 전류를 계산하는 알고리즘의 소프트웨어, 인버터(140)를 제어하기 위한 알고리즘의 소프트웨 어 등과 전류 센서(150)의 중점 값을 저장하기 위한 EEPROM(Electrically Erasable Program ROM)과 같은 비휘발성 메모리, 마이크로프로세서가 비휘발성 메모리에 저장된 각종 소프트웨어를 실행하고 계산에 따라 발생하는 일시적인 데이터를 저장하기 위한 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 등을 구비한다.In addition, the MCU 130 calculates a control current according to the generated torque to control the
인버터(140)는 직류를 교류로 변환하여 모터(160)로 전원을 공급하는 전원 공급 장치로서, MCU(130)의 제어에 따라 모터(160)로 공급 전류를 공급한다. 즉, 인버터(140)는 MCU(130)로부터 제어 전류가 전달되면 구비한 스위칭 소자를 제어 전류에 따라 스위칭하여 모터(160)로 공급하는 공급 전류를 가변함으로써, 모터(160)의 동작을 제어한다. 이때, 인버터(140)는 직류를 교류로 변환하여 모터(160)로 공급하기 때문에, 3상의 교류 전원을 모터(160)로 공급한다. The
전류 센서(150)는 인버터(140)와 모터(160) 간의 결선에 부착되어, 각 상의 전류 값을 감지하여 MCU(130)로 피드백(Feed back)하는 전류 감지기이다.The
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토크 센서를 이용하여 전류 센서의 중점을 확인하는 그래프이다.2 is a graph confirming the midpoint of a current sensor using a torque sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 토크 센서(110)의 출력과 전류 센서(150)의 출력이 동일하게 중점인 경우는 도 2의 (a)와 같이 세이프로 판단하고, 도 2의 (b)와 같이 토크 센서(110)의 출력과 전류 센서(150)의 출력이 중점이 아닌 정(+) 또는 부(-)의 출력을 보이는 경우에는 페일이라고 판단한다.As shown in FIG. 2, when the output of the
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질 적인 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.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, EPS ECU에서 모터의 제어 전류를 감시하기 위해 A/D 변환기 대신에 토크 센서의 출력을 이용함으로써, 다른 로직이나 페일 세이프에 영향을 주지 않고, MCU를 변경하지 않은 채 모터 제어 전류 감시 회로를 구성할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, by using the output of the torque sensor instead of the A / D converter to monitor the control current of the motor in the EPS ECU, it does not change the MCU without affecting other logic or fail safe. The effect is that a motor control current monitoring circuit can be constructed.
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