KR20090038199A - 전동 파워 스티어링 시스템 - Google Patents

전동 파워 스티어링 시스템 Download PDF

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KR20090038199A
KR20090038199A KR1020070103571A KR20070103571A KR20090038199A KR 20090038199 A KR20090038199 A KR 20090038199A KR 1020070103571 A KR1020070103571 A KR 1020070103571A KR 20070103571 A KR20070103571 A KR 20070103571A KR 20090038199 A KR20090038199 A KR 20090038199A
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정지용
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 전동 파워 스티어링 시스템(MDPS: Motor Driven Power Steering)에 관한 것이다. 본 전동 파워 스티어링 시스템(MDPS: Motor Driven Power Steering)은 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터, 모터를 구동하는 모터 드라이버, 모터의 역기전력 방지를 위한 모터릴레이, 모터에 전압을 공급하기 위해 모터 드라이버의 스위칭 소자에 ON 신호를 송신하고 모터의 전압을 피드백 받는 제어부를 포함한다. 이에 의해 모터의 역기전력에 의한 제어부 및 모터회로 손상을 보호하고 모터릴레이의 이상 유무를 감지하여 전체적인 시스템을 보호할 수 있다.
3상 BLAC 모터, MDPS

Description

전동 파워 스티어링 시스템{Motor Driven Power Steering system}
본 발명은 전동 파워 스티어링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터의 역기전력에 의한 제어부 및 모터회로 손상을 보호하고 모터릴레이의 이상유무까지 감지하여 예외적인 경우 릴레이 손상시에도 전체적인 시스템을 보호하는 역할을 한다.
3상 모터를 사용하는 전동 파워 스티어링 시스템(MDPS: Motor Driven Power Steering)에서 모터와 모터 구동 회로간의 연결은 역기전력 방지를 위해 모터내 자체 CUT OFF 기능을 하는 릴레이가 사용된다.
전동 파워 스티어링 시스템(MDPS)은 통상적으로 파워 펌프의 구동으로 오일이 순환되어 파워핸들을 작동시켜 주는 원리가 아닌 핸들축 하단부에 모터가 따로 설치되어 차량의 시동을 걸면 모터가 작동하여 파워핸들을 작동시킨다.
일반적으로, 3상 모터를 사용하는 전동 파워 스티어링 시스템(MDPS: Motor Driven Power Steering)은 시스템이 동작하지 않을시 모터 내 릴레이가 OFF 되어 외부에서 임의적으로 모터를 구동하여도 역기전력 발생을 방지하여 주변 회로를 보호하는 역할을 한다.
그러나 이러한 시스템에서도 예외적으로 모터릴레이가 오동작을 하여 전동 파워 스티어링(MDPS: Motor Driven Power Steering) 시스템 내의 회로에 손상을 주는 경우가 종종 발생한다.
이에 따라, 전동 파워 스티어링 시스템의 회로 손상에 따른 오동작을 방지하기 위한 개선이 요구된다.
따라서 본 발명의 목적은, 모터릴레이의 오동작으로 인한 회로의 손상을 방지하기 위하여 모터릴레이의 상태를 모니터링 하고 오동작을 방지하기 위하여 페일 세이프(Fail Safe)기능을 추가하여 전체적인 시스템을 보호할 수 있는 전동 파워 스티어링 시스템의 제공에 있다.
전술한 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동 파워 스티어링(MDPS: Motor Driven Power Steering) 시스템은, 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터와, 상기 모터를 구동하는 모터 드라이버와, 상기 모터의 역기전력 방지를 위한 모터릴레이와, 상기 모터에 전압을 공급하기 위해 상기 모터 드라이버의 스위칭 소자에 ON 신호를 송신하고, 모터의 전압을 피드백 받는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 전동 파워 스티어링(MDPS: Motor Driven Power Steering) 시스템의 제어방법은, 모터 드라이버 내의 스위칭 소자에 ON 신호를 송신하는 단계와, 상기 송신단계 후 3상 브러시리시 교류(BLAC) 모터에 전압이 발생 하는 전압 발생 단계와, 상기 전압 발생 단계에서 발생된 전압을 제어부로 피드백 하는 피드백 단계와, 상기 피드백된 전압을 비교하는 비교단계와, 상기 비교된 전압을 기초로 모터릴레이의 Open/Short를 검출하는 검출 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 간단한 회로의 변경으로 모터의 역기전력에 의한 회로의 손상을 보호하고 모터릴레이의 이상 유무까지 감지하여 전체적인 시스템을 보호하는 효과가 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 파워 스티어링 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 전동 파워 스티어링 시스템은 제어부(10), 모터 드라이버(20), 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터(30), 모터릴레이(40)를 포함한다.
제어부(10)는 모터 드라이버(20) 내의 스위칭소자에 ON 명령을 송신하며,3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터(30)의 전압을 피드백 받는다. 모터 드라이버(20)는 제어부(10)로부터 스위칭 ON 명령을 받아 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터(30)에 전압을 인가한다.
모터릴레이(40)는 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터(30)의 역기전력 방지를 위해 모터 내의 자체 CUT OFF기능을 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 파워 스티어링 시스템의 회로를 도 시한 회로도이다.
도 2를 참조하면, 도 1에서 전술한 바와 마찬가지로 전동 파워 스티어링 시스템은 제어부(10), 모터 드라이버(20), 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터(30), 모터릴레이(40)를 포함한다.
제어부(10)는 모터 드라이버(20) 내의 스위칭소자(60c)를 ON 시키는 명령을 내리며 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터(30)의 Phase 1전압, Phase 2전압 및 Phase 3전압을 피드백 받는다.
모터 드라이버(20)는 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터(30)에 전압을 인가하는 스위칭 회로로서 스위칭 소자(60a, 60b, 60c, 60d, 60e, 60f)로 구성되어 있다. 스위칭 소자(60a, 60b, 60c, 60d, 60e, 60f)는 전계효과트랜지스터(FET)이며, 제어부(10)에서 스위칭 소자(60c) ON 신호를 받아 ON/OFF 된다.
모터릴레이(40)는 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터(30)의 구동과 신호 전달 기능을 수행하며, 회로를 여닫기 위해 전기적으로 동작하는 스위칭 기기이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 파워 스티어링 시스템의 동작을 도시한 도이다.
도 3a를 참조하면, 전술한 바와 같이 제어부(10)에서 스위칭 소자(60c)에 ON 신호를 받아 스위칭 소자(60c)가 ON 되면 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터(30)에 전압이 인가된다.
모터릴레이(40)가 OPEN 되어 있는 상태에서는 Phase 1과 Phase 2에 전류가 흐르지 않아 전압의 변화가 생기지 않는다.
제어부(10)는 Phase 1과 Phase 2의 전압을 감지하여 전압의 변화를 계산하고, 설정된 전압과 변화가 없을시 모터릴레이(40)가 Open되어 있는 것으로 판단한다.
도 3b를 참조하면, 제어부(10)에서 스위칭 소자(60c)에 ON 신호를 받아 스위칭 소자(60c)가 ON 되면 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터(30)에 전압이 인가된다.
모터릴레이(40)가 Short 되어 있는 상태에서는 Phase 1과 Phase 2에 전류가 흐르게 되어 두 상 모두 전압의 변화가 발생한다. 이 전압은 Supply Voltage(50)와 동일하게 나타난다. 즉, Supply Voltage(50)가 12V 이면, Phase 1과 Phase 2의 전압은 12V로 동일하게 나타난다.
도 3a 및 도 3b에서 전술한 바와 같이, 모터릴레이(40)의 Open/Short를 판단하는 페일 세이프(Fail Safe)를 구성하여 전동 파워 스티어링 시스템의 초기 동작시 모터릴레이(40)의 ON/OFF 조건을 설정하여 모터릴레이(40) 페일 세이프(Fail Safe) 수행 결과 설정 조건과 만족하지 않을 경우 시스템 동작을 제한할 수 있는 권한을 부여한다.
모터릴레이(40)의 ON/OFF 조건의 제어는 제어부(10)에서 관장한다. 즉 모터릴레이(40) ON 조건은 페일 세이프(Fail Safe) 수행결과 전압의 변화를 감지하게되고, 전압의 변화가 없을 경우에는 시스템 동작을 제한한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 파워 스티어링 시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 제어부(10)에서 모터 드라이버(20)내의 스위칭 소자(60c) ON 신호를 송신하면(S100), 모터 드라이버(20)에서 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터(30)에 전압을 인가한다(S105).
3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터(30)에서 발생된 전압을 제어부(10)로 피드백을 하게 되고(S110), 제어부(10)에서는 피드백된 전압을 비교하게 된다(S115).
제어부(10)에서 비교된 전압을 기초로 모터릴레이(40)의 Open/Short를 검출한다(S120).
전술한 바와 같이, 기존 모터릴레이 사용시 단순 동작에 의한 시스템 보호 단계에서 제어부(10)를 이용하여 모터릴레이(40)를 감시하는 페일 세이프(Fail Safe) 기능을 추가하여 외부의 손상이나 자체 오동작시 발생할 수 있는 시스템의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 기존의 회로 패턴에 모터 드라이버(20)의 상전압단의 패턴만 제어부에 연결함으로써 최소한의 변경으로 최대의 효과를 얻을 수 있으며, 기존의 회로를 이용한 페일 세이프(Fail Safe) 기능을 추가하여 전동 파워 스티어링 시스템 외에도 타 시스템에서 사용되는 대전류용 회로에서도 사용가능하다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동 파워 스티어링 시스템의 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 파워 스티어링 시스템의 회로를 도시한 회로도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 파워 스티어링 시스템의 동작을 도시한 도, 그리고
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동 파워 스티어링 시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
10: 제어부 20: 모터 드라이버
30: 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터
40: 모터 릴레이
60a, 60b, 60c, 60d, 60e, 60f: 스위칭소자

Claims (4)

  1. 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터;
    상기 모터를 구동하는 모터 드라이버;
    상기 모터의 역기전력 방지를 위한 모터릴레이; 및
    상기 모터에 전압을 공급하기 위해 상기 모터 드라이버의 스위칭 소자에 ON 신호를 송신하고, 상기 모터의 전압을 피드백 받는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터 드라이브의 상기 스위칭 소자는 전계효과트랜지스터(FET)인 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모터 드라이버는 상기 모터의 전압을 상기 제어부로 피드백 하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 시스템.
  4. 모터 드라이버 내의 스위칭 소자에 ON 신호를 송신하는 송신 단계;
    상기 송신단계 후 3상 브러시리스 교류(BLAC) 모터에 전압이 발생하는 전압 발생 단계;
    상기 전압 발생 단계에서 발생된 전압을 제어부로 피드백하는 피드백 단계;
    상기 피드백된 전압을 비교하는 비교 단계;
    상기 비교된 전압을 기초로 모터릴레이의 Open/Short를 검출하는 검출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 시스템의 제어방법.
KR1020070103571A 2007-10-15 2007-10-15 전동 파워 스티어링 시스템 KR20090038199A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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