KR20100064229A - 엠디피에스 시스템의 모터제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MDPS 시스템에 사용되는 모터나 감속기의 변경 없이, 모터에 제공되는 전류를 적절히 제어함으로써 OHP성능을 향상시킬 수 있도록 하여, 저렴한 비용으로 보다 원활하고 용이한 조향감을 형성할 수 있도록 한다.

OHP, 모터과열, 전류제어

Description

엠디피에스 시스템의 모터제어방법{Motor Control Method for MDPS System}

본 발명은 엠디피에스(MDPS: Motor Driven Power Steering) 시스템의 모터제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터의 열해를 방지하면서도 가급적 원활한 조향 조작이 가능하도록 하는 기술에 관한 것이다.

MDPS 시스템은 엔진의 구동력을 사용하는 유압식 파워스티어링 시스템과는 달리 모터의 구동력으로 조타력을 제공하므로 차량의 연비를 저감시키는 효과가 있으나, 상기 유압식 파워스티어링 시스템에 대비하여 가격이 높다는 문제가 있다.

따라서, MDPS 시스템의 가격을 낮추기 위해 BLAC모터가 아닌 저렴한 DC모터를 사용하는 MDPS 시스템이 개발되고 있는데, 상기 모터는 상대적으로 발열이 심하고 열 발산이 불리한 단점이 있다.

MDPS 시스템은 기본적으로 모터의 과열을 방지하기 위해 OHP(Over Heat Protection)로직이 구비되어 있는데, 상기와 같이 DC모터를 사용하는 경우에는 BLAC모터를 사용하는 경우에 비하여 더 일찍 OHP로직이 작동된다.

상기 OHP로직은 모터로 공급되는 전류를 제한하는 것이므로, OHP로직이 작동 되면, 모터에서 제공하는 조타력이 급격히 떨어져서 운전자는 핸들이 매우 무겁다고 느끼게 된다.

따라서, OHP로직이 작용하기 전까지 얼마나 조향이 가능한가 하는 것이 MDPS 시스템의 주요한 성능이 되는바, 이를 OHP성능이라 하며, 특정 조건에서 OHP로직이 작동하기 전까지 스티어링휠의 좌우 풀턴 회수로 평가된다.

상기한 바와 같은 OHP성능을 향상시키기 위해서는, 모터의 용량을 키우는 방법 또는 감속비를 증대시키는 방법이 있으나, 이러한 방법은 모터나 감속기의 크기와 용량의 증대를 가져오므로 차량에 장착 및 배치하기가 어려워지고 가격을 상승시키는 요인이 되어 그다지 바람직한 대책이 되지 못한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, MDPS 시스템에 사용되는 모터나 감속기의 변경 없이, OHP성능을 향상시킬 수 있도록 하여, 저렴한 비용으로 보다 원활하고 용이한 조향감을 형성할 수 있도록 한 엠디피에스 시스템의 모터제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 엠디피에스 시스템의 모터제어방법은

모터의 과열을 방지하기 위하여 모터에 공급되는 전류를 제2전류감소상수로 감쇠시키는 OHP단계와;

상기 OHP작동 이전에 상기 제2전류감소상수보다 작은 제1전류감소상수로 모터에 공급되는 전류를 점진적으로 감소시켜 제어하는 Pre-OHP단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제2전류감소상수는 상기 제1전류감소상수보다 5배 이상 크게 설정되는 것이 바람직하다.

상기 Pre-OHP단계에서는,

상기 모터에 공급할 수 있는 최대모터전류보다 작은 소정의 제1최소모터전류까지는 상기 최대모터전류로부터 상기 제1전류감소상수로 상기 모터에 공급되는 전류를 감쇠시키고;

모터에 공급되는 전류가 상기 제1최소모터전류보다 작아지면 상기 제1전류감소상수보다 큰 절대값을 가진 제1전류증가상수로 모터에 공급되는 전류를 증가시키도록 구성할 수 있다.

상기 OHP단계에서는,

상기 모터에 공급되는 전류가 상기 제1최소모터전류보다 작은 소정의 제2최소모터전류까지는 상기 제2전류감소상수로 상기 모터에 공급되는 전류를 감쇠시키고;

모터에 공급되는 전류가 상기 제2최소모터전류보다 작아지면 상기 제1전류증가상수보다 작은 제2전류증가상수로 모터에 공급되는 전류를 증가시키도록 구성할 수 있다.

본 발명은 MDPS 시스템에 사용되는 모터나 감속기의 변경 없이, OHP성능을 향상시킬 수 있도록 하여, 저렴한 비용으로 보다 원활하고 용이한 조향감을 형성할 수 있도록 한다.

도 1과 도 2을 참조하면, 본 발명 실시예는, 모터의 과열을 방지하기 위하여 모터에 공급되는 전류를 제2전류감소상수로 감쇠시키는 OHP단계와; 상기 OHP작동 이전에 상기 제2전류감소상수보다 작은 제1전류감소상수로 모터에 공급되는 전류를 점진적으로 감소시켜 제어하는 Pre-OHP단계를 포함하여 구성된다.

상기 제2전류감소상수는 상기 제1전류감소상수보다 5배 이상 크게 설정되는 것이 바람직하다.

즉, 도 1은 종래의 OHP 제어방법과 본 발명에 따른 방법을 특정한 경우의 예로서 비교하여 도시하고 있는 바, 종래에는 최대전류시간인 65초까지 최대전류인 65A가 계속 모터에 공급되고 이후에는 OHP작동에 의해 정해진 전류감소상수로 모터로 공급되는 전류를 저감시키도록 하는 데에 비하여,

본 발명에서는 동일한 모터를 사용한다고 할 때, 최대전류시간을 종래보다 더 길게 설정하여 85초로 하는 대신, 최대전류인 65A를 계속 유지하는 것이 아니라, OHP이전인 Pre-OHP단계에서 제1전류감소상수로 서서히 모터로 공급되는 전류를 감소시키다가, OHP단계가 되면 상기 제1전류감소상수는 물론 종래의 전류감소상수보다도 더 큰 제2전류감소상수로 모터의 전류를 감쇠시키는 것이다.

이는 동일한 열용량을 가진 모터에 전류를 공급하는 상황일 때, 본 발명의 경우에는 종래보다 최대전류시간을 길게 설정하는 대신 상기 Pre-OHP단계를 두어, 최대전류시간 동안에도 실질적으로는 최대전류인 65A를 모두 공급하는 것이 아니라, 최대전류보다 점차 작아지는 전류를 공급하도록 하고, 상기 최대전류시간 이후 OHP단계에 접어들면 상대적으로 종래보다 더 급격히 모터로 공급되는 전류를 감쇠시켜서 상기 모터에 가해지는 열부하는 실질적으로 동등 수준을 유지할 수 있도록 하는 것이다.

상기와 같은 방법은 실질적으로 OHP단계에 접어들기까지의 시간을 연장하는 것이므로, 결과적으로 OHP작동 전까지 상대적으로 더 많은 조향이 이루어질 수 있음을 의미하여 OHP성능의 향상을 가져온다.

물론, 상기 OHP단계에서 종래보다도 더 급격한 제2전류감소상수로 모터에 공급되는 전류를 감소시키면, 모터에서 제공되는 조타력이 급격히 줄어들어 운전자가 스티어링휠이 무거워짐을 느끼게 되지만, 이 느낌은 상기 제2전류감소상수보다 덜 급격한 전류감소상수로 전류를 감소시키는 종래의 경우에 비교하여 운전자에게 실질적인 차이를 가져오지 못하는 특성이 있으므로, 큰 문제가 되지 않는다.

참고로, 도 1의 상황은 이해의 편의를 위하여 스티어링휠을 일측으로 최대한 회전시킨 상태를 일정하게 유지하면서 모터에 제공되는 전류가 감소되는 상황만을 설명한 것으로서, 실질적인 조향조작에 있어서는 스티어링휠을 일측으로 최대한 회전시킨 상태가 지속적으로 유지되지는 않고 중립상태와의 사이를 오가는 상황이 반복될 것이다.

따라서, 상기 Pre-OHP단계에서는, 상기 모터에 공급할 수 있는 최대모터전류보다 작은 소정의 제1최소모터전류까지는 상기 최대모터전류로부터 상기 제1전류감소상수로 상기 모터에 공급되는 전류를 감쇠시키고, 모터에 공급되는 전류가 상기 제1최소모터전류보다 작아지면 상기 제1전류감소상수보다 큰 절대값을 가진 제1전류증가상수로 모터에 공급되는 전류를 증가시키도록 한다.

즉, 상기 모터에 공급되는 전류가 상기 제1최소모터전류보다 작아지는 상황은, 예컨대 스티어링휠이 중립상태에 있는 경우가 될 것이다.

이때, 상기 제1전류증가상수는 상기 제1전류감소상수에 의해 감소되던 것에 비하여, 전류가 빠르게 회복되도록 하여 운전자에게 원활한 조타력을 제공할 수 있도록 한다.

상기 Pre-OHP단계와 마찬가지로 상기 OHP단계에서는, 상기 모터에 공급되는 전류가 상기 제1최소모터전류보다 작은 소정의 제2최소모터전류까지는 상기 제2전류감소상수로 상기 모터에 공급되는 전류를 감쇠시키고, 모터에 공급되는 전류가 상기 제2최소모터전류보다 작아지면 상기 제1전류증가상수보다 작은 제2전류증가상수로 모터에 공급되는 전류를 증가시키도록 한다.

이 단계에서는, 이미 모터에 열부하가 충분히 축적된 상태이므로 상기 제2전류증가상수를 작게 설정하여 서서히 모터의 전류를 회복시킴으로써, 모터가 냉각될 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있도록 하는 것이다.

이상에서, 상기 최대전류시간과 전류감소상수, 최소모터전류 및 전류증가상수는 차량의 시동시 모터컨트롤러의 온도 등으로부터 함수적으로 정해지는 값으로 미리 실험과 해석 등에 의해 입력되어 있는 값이다.

참고로, 도 2의 순서도에서는 시동시에 모터컨트롤러의 온도에 따라 정해진 맵으로부터 최대전류시간과, 제2전류감소상수, 제2최소모터전류 및 제2전류증가상수를 정하고, 상기 제1전류감소상수와 제1최소모터전류 및 제1전류증가상수는 일정하게 정해진 값을 사용하도록 한 경우를 예시하고 있으나, 이들 제1전류감소상수와 제1최소모터전류 및 제1전류증가상수도 필요에 따라 모터컨트롤러의 온도에 따라 달라지게 구성할 수 있을 것이다.

도 2의 순서도를 살펴보면, 이그니션 온이 되어 조타가 이루어지면 토크센서에서 이를 측정하여 모터컨트롤러로 공급하고 모터컨트롤러는 토크센서로부터 입력된 신호에 의해 모터를 제어하면서 온도센서로부터의 신호로 모터컨트롤러의 온도를 읽어, 처음에는 해당 온도에 상응하는 최대전류시간과, 제2전류감소상수, 제2최소모터전류 및 제2전류증가상수를 정하고, 이후 연산시부터는 OHP작동 상황 여부 를 판단하여 OHP이전의 Pre-OHP단계에서는 상기 제1전류감소상수와 제1최소모터전류 및 제1전류증가상수를 사용하여 모터로 제공되는 전류를 제어하고, OHP단계에 이르면, 상기 제2전류감소상수, 제2최소모터전류 및 제2전류증가상수를 사용하여 모터로 제공되는 전류를 제어함으로써, 모터의 열해를 방지하면서도, 모터의 특성을 최대한 활용하여 OHP단계 이전의 시간을 종래에 비하여 상대적으로 길게 형성함으로써, 운전자의 조향이 원활한 상태를 보다 오래도록 유지할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 엠디피에스 시스템의 모터제어방법을 특정한 경우의 예로써 종래와 비교한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 엠디피에스 시스템의 모터제어방법의 일예를 설명한 순서도이다.

Claims (4)

1. 모터의 과열을 방지하기 위하여 모터에 공급되는 전류를 제2전류감소상수로 감쇠시키는 OHP단계와;

   상기 OHP작동 이전에 상기 제2전류감소상수보다 작은 제1전류감소상수로 모터에 공급되는 전류를 점진적으로 감소시켜 제어하는 Pre-OHP단계를 포함하여 구성된 것

   을 특징으로 하는 엠디피에스 시스템의 모터제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2전류감소상수는 상기 제1전류감소상수보다 5배 이상 크게 설정되는 것

   을 특징으로 하는 엠디피에스 시스템의 모터제어방법.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 Pre-OHP단계에서는,

   상기 모터에 공급할 수 있는 최대모터전류보다 작은 소정의 제1최소모터전류까지는 상기 최대모터전류로부터 상기 제1전류감소상수로 상기 모터에 공급되는 전류를 감쇠시키고;

   모터에 공급되는 전류가 상기 제1최소모터전류보다 작아지면 상기 제1전류감소상수보다 큰 절대값을 가진 제1전류증가상수로 모터에 공급되는 전류를 증가시 키는 것

   을 특징으로 하는 엠디피에스 시스템의 모터제어방법.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 OHP단계에서는,

   상기 모터에 공급되는 전류가 상기 제1최소모터전류보다 작은 소정의 제2최소모터전류까지는 상기 제2전류감소상수로 상기 모터에 공급되는 전류를 감쇠시키고;

   모터에 공급되는 전류가 상기 제2최소모터전류보다 작아지면 상기 제1전류증가상수보다 작은 제2전류증가상수로 모터에 공급되는 전류를 증가시키는 것

   을 특징으로 하는 엠디피에스 시스템의 모터제어방법.

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