KR20110007766A - 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 장치 및 방법 - Google Patents

전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

3상 모터를 사용하는 전동식 파워스티어링 시스템에 있어서, 모터 및 모터 구동 회로간의 연결에 대해서 역기전력 방비를 위해 모터 내에 설치되어 자체 컷오프 기능을 하는 모터 릴레이의 오작동 여부를 검출 및 제어하는 장치는, 복수개의 스위치 소자로 이루어져 공급 전압을 3상 모터에 전달하는 모터 드라이버와, 3상 모터에 연결되어 3상 모터의 자체 컷-오프 기능을 하는 모터 릴레이와, 복수개의 스위치 소자 중 하나에 연결되어 스위치 소자의 온오프를 제어하고, 스위치 소자가 온 될 때의 3상 모터의 제 1 및 제 2 상의 전압 변화를 감지하여, 제 1 및 제 2 상의 전압 변화가 없을 시 모터 릴레이가 개방된 것으로 판단하고, 제 1 및 제 2 상의 전압이 공급 전압과 같도록 변화시 상기 모터 릴레이가 단락된 것으로 판단하는 마이크로 컨트롤 유닛을 포함한다.

Description

전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 장치 및 방법 {Apparatus and Method for controlling motor relay in the electric motor driven power steering system}
본 발명은 3상 모터를 사용하는 MDPS(Motor Driven Power Steering) 시스템에서의 모터와 모터 구동회로간의 연결에서 역기전력의 방지를 위해 모터 내에 설치되어 자체 컷오프 기능을 하는 모터 릴레이의 작동에 있어서, 모터 릴레이의 개방 및 단락을 검출하고, 상기 모터 릴레이의 오작동 여부에 따라서 모터 릴레이를 제어하는 구성 및 방법에 대한 발명이다.
차량에 있어서 3상 모터를 사용하는 MDPS(Motor Driven Power Steering) 시스템에서는, 모터와 모터 구동회로간의 연결에 있어서 발생할 수 있는 역기전력을 방지하기 위해, 모터릴레이를 모터 내에 설치하여, 자체적으로 역기전력 발생시 컷오프를 하도록 하고 있다.
도 1은 종래 모터 릴레이를 장착한 전동식 파워스티어링 시스템에 있어서의 모터 릴레이의 작동에 대한 개략적인 장치도를 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 모터 릴레이(102)는 차량의 시스템이 동작하지 않을 때, 오프되어, 외부에서 임의적으로 3상 모터(101)를 구동하려 해도, 역기전력 발생을 방지하게 되어 주변 회로를 보호하는 역할을 한다.
다만 이와 같은 경우에도 예외적인 경우에 릴레이가 오작동을 하여 엔진 컨트롤 유닛 및 모터 등 시스템내 회로 또는 장치에 손상을 주는 경우가 종종 발생하였다. 또한 모터 릴레이의 개방 또는 단락 상태를 체크하여 상기 모터 릴레이의 오작동 여부를 검출할 수 있는 장치가 없는 문제점이 존재했다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전동식 파워스티어링 시스템에 있어서 모터 릴레이의 오작동 여부를 하드웨어적으로 마이크로 컨트롤 유닛이 직접 검출하여, 모터 릴레이 및 3상 모터의 작동을 제어함으로써, 모터 릴레이가 개방 또는 단락 되었을 시의 오작동을 효과적으로 방지하여, 차량 시스템 내의 회로 및 장치의 역기전력에 의한 손상을 방지하는 오작동에 대한 안전 기능을 실현하는 장치 및 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 장치는, 복수개의 스위치 소자로 이루어져 공급 전압을 3상 모터에 전달하는 모터 드라이버와, 상기 3상 모터에 연결되어 상기 3상 모터의 자체 컷-오프 기능을 하는 모터 릴레이와, 상기 복수개의 스위치 소자 중 하나에 연결되어 상기 스위치 소자의 온오프를 제어하고, 상기 스위치 소자가 온 될 때의 상기 3상 모터의 제 1 및 제 2 상의 전압 변화를 감지하여, 상기 제 1 및 제 2 상의 전압 변화가 없을 시 상기 모터 릴레이가 개방된 것으로 판단하고, 상기 제 1 및 제 2 상의 전압이 공급 전압과 같도록 변화시 상기 모터 릴레이가 단락된 것으로 판단하는 마이크로 컨트롤 유닛을 포함한다.
한편, 전동식 파워스티어링 시스템에서 모터 릴레이의 제어 방법은, 점화 스위치가 켜질 때, 복수개의 스위치 소자로 이루어져 공급 전압을 3상 모터에 전달하 는 모터 드라이버의 상기 복수개의 스위치 소자 중 하나를 마이크로 컨트롤 유닛이 온시키는 단계와, 상기 스위치 소자가 온되었을 때, 상기 마이크로 컨트롤 유닛이 상기 3상 모터의 제 1 및 제 2 상의 전압 변화를 측정하는 단계와, 상기 제 1 및 제 2 상의 전압 변화가 없을 시 연기전력 방지를 위한 모터 상기 3상 모터 내의 자체 컷오프 기능을 하는 모터 릴레이가 개방된 것으로 판단하는 단계와, 상기 제 1 및 제 2 상의 전압이 공급 전압과 같도록 변화시에 상기 모터 릴레이가 단락된 것으로 판단하는 단계와, 상기 모터 릴레이의 개방 또는 단락 상태에 근거하여 모터 릴레이의 오작동 여부를 판단하고, 상기 오작동 여부에 따라서 마이크로 컨트롤 유닛이 상기 모터 릴레이의 작동을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 장치 및 방법에 의하면, 모터 릴레이가 개방 또는 단락될 때를 검출할 수 있어, 모터 릴레이의 오작동 여부에 대한 검출이 직접 마이크로 컨트롤 유닛에 의해 실현될 수 있고, 이에 따라 모터와 모터 구동회로 사이에 역기전력이 발생하여 차량 시스템 내의 장치 및 회로 등에 손상을 주는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
이하 도 2를 참조하여 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 장치에 대한 개략적인 장치도이다.
도 2를 참조하면, 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 장치는, 전동식 파워스티어링 시스템에 적용 가능한 3상 모터(208)와, 3상 모터의 각 상에 복수의 스위치 소자(202, 203, 204, 205, 206, 207)가 연결되어 공급 전압(201)을 전달하는 것을 제어하는 구동회로인 모터 드라이버(210)와, 상기 모터(208)와 모터 드라이버(210)의 연결 상태에 있어서 역기전력의 발생에 의한 차량 시스템 및 회로 등의 손상을 막기 위해 자체 컷오프 기능을 하기 위해 3상 모터(208)의 각 상에 연결된 모터 릴레이(209)와, 상기 복수의 스위치 소자(202, 203, 204, 205, 206, 207) 중 하나의 스위치 소자에 연결되어, 상기 스위치 소자의 온오프를 제어하고, 차량이 점화될 때 상기 스위치 소자를 온시켜, 공급 전압(201)이 3상 모터(208)에 전달되도록 하고, 3상 모터(208)의 각 상의 전압을 입력받아 상기 스위치 소자가 온되기 전의 전압과 비교하여, 그 변화가 없는 경우 모터 릴레이(209)가 개방된 것으로 판단하고, 3상 모터(208)의 전압이 공급 전압(201)과 같도록 변화된 경우, 모터 릴레이(209)가 단락된 것으로 판단하여, 상기 모터 릴레이(209)의 오작동을 판단하고 이에 따라서 역기전력이 차량 시스템 및 회로 등에 전달되어 손상을 일으키는 것을 방지하는 제어를 수행하는 마이크로 컨트롤 유닛(200)을 구비한다.
본 발명의 실시 예에서는 상기 복수의 스위치 소자(202, 203, 204, 205, 206, 207)는 6개인 것이 바람직하나, 이 외에도 동일한 기능인 공급 전압(201)을 3상 모터(208)에 공급하는 것을 제어하는 기능을 하는 동일한 스위치 소자의 구성이 가능할 것이다. 또한 복수개의 스위치 소자(202, 203, 204, 205, 206, 207)는 본 발명의 실시 예에서 FET(Field Effect Transistor)로 되어 있으나, 이와 동일한 기능을 하는 BJT(Bipolar Junction Transistor), SCR(Silicon-controlled rectifier), GTO사이리스터(Gate-Turn-Off Thyristor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등도 사용될 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에서는 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이 모터 드라이버(210)에 구성된 복수개의 스위치 소자는, 한 측이 공급 전압(201)에 연결되어 있고, 다른 측은 3상 모터(208)의 각 상에 개별적으로 연결된 제 1, 제 2, 및 제 3 스위치 소자(202,203,204)와, 한 측이 3상 모터(208)의 각 상에 개별적으로 연결되어 있고, 다른 측은 접지된 제 4, 제 5, 및 제 6 스위치 소자(205, 206, 207)로 구성됨이 바람직하다. 또한 상기 복수개의 스위치 소자(202, 203, 204, 205, 206, 207)의 구성에서는, 모터 릴레이의 개방 또는 단락 여부를 검출하기 위한 도 2에서의 구성에 근거하여, 컨트롤 유닛(200)이 온오프를 제어하는 스위치 소자는 제 3 스위치 소자(204)인 것이 바람직하다.
도 3은 도 2에서 도시하고 있는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이(209) 제어 장치를 사용하여 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이(209) 제어 방법에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 전동식 파워 스티어링 시스템은 이하의 단계를 통하여 모터 릴레이를 제어하게 된다.
먼저 차량 시스템의 점화 장치가 온이 되는 단계(S1)가 수행되면, 마이크로 컨트롤 유닛(200)은 모터 드라이버(210)에 연결된 복수개의 스위치 소자(202, 203, 204, 205, 206, 207) 중 하나(본 발명의 바람직한 실시예에서는 6개의 스위치 소자(202, 203, 204, 205, 206, 207) 중 한 측이 공급 전압에 연결되고 다른 측은 3상 모터의 제 3상에 연결된 제 3 스위치 소자(204)를 지칭한다.)를 온시키는 신호를 전달하는 단계(S2)를 수행한다. 이에 따라 스위치 소자(204)가 온이 되면, 공급 전압(201)은 3상 모터(208)에 전압을 공급하게 되고, 마이크로 컨트롤 유닛(200)은 상기 3상 모터(208)의 각 상에 연결되어, 3상 모터(208)의 제 1 및 제 2상의 전압 변화를 측정하는 단계(S3)를 수행한다. 그리고 상기 두 상의 전압 변화가 존재하는지를 판단하는 단계(S4)를 수행하고, 만약 상기 두 상의 전압 변화가 없을 경우 모터 릴레이(209)가 개방된 것으로 판정하는 단계(S7)를 수행한다.
한편 상기 두 상의 전압이 변화하는 것으로 판단되는 경우 다시, 마이크로 컨트롤 유닛(200)은 상기 두 상의 전압이 공급 전압(201)과 같아졌는지를 판단하는 단계(S5)를 수행하게 되고, 만약 상기 두 상의 전압이 공급 전압(201)과 같아졌다면, 모터 릴레이(209)가 단락된 것으로 판정하는 단계(S6)를 수행하고 이에 따른 모터 릴레이(209)의 온오프 제어를 수행(S8)하게 된다. 따라서, 모터 릴레이(209)의 오작동을 명백하게 검출하여, 모터 릴레이(209)의 오작동에 의한 역기전력의 차량 시스템 및 회로로의 유입을 방지하여 차량 시스템 및 회로의 손상을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 특허청구범위를 제한하기 위한 것이 아니며, 이와 비슷한 효과를 가지는 구성인 균등한 발명 역시 본 발명과 따로 생각되어져서는 안될 것이다.
도 1은 종래의 모터에서 모터 구동 드라이버 및 회로에 역기전력이 전달되는 것을 방지하기 위한 개략적인 장치도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 방법을 개략적으로 도시한 것이다.

Claims (7)

  1. 복수개의 스위치 소자로 이루어져 공급 전압을 3상 모터에 전달하는 모터 드라이버와,
    상기 3상 모터에 연결되어 상기 3상 모터의 자체 컷-오프 기능을 하는 모터 릴레이와,
    상기 복수개의 스위치 소자 중 하나에 연결되어 상기 스위치 소자의 온오프를 제어하고, 상기 스위치 소자가 온 될 때의 상기 3상 모터의 제 1 및 제 2 상의 전압 변화를 감지하여, 상기 제 1 및 제 2 상의 전압 변화가 없을 시 상기 모터 릴레이가 개방된 것으로 판단하고, 상기 제 1 및 제 2 상의 전압이 공급 전압과 같도록 변화시 상기 모터 릴레이가 단락된 것으로 판단하는 마이크로 컨트롤 유닛을 포함하는, 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수개의 스위치 소자는,
    한 측이 공급 전압에 연결되고 다른 측은 상기 3상 모터의 3개의 각 상에 차례로 연결된 제 1, 제 2, 및 제 3 스위치 소자와,
    한 측은 상기 3상 모터의 3개의 각 상에 차례로 연결되고 다른 측은 접지된 제 4, 제 5, 및 제 6 스위치 소자인, 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤 유닛은,
    제 3 스위치 소자에 연결되어 상기 제 3 스위치 소자의 온오프를 제어하는 것인, 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤 유닛은,
    상기 모터 릴레이의 오작동 여부에 따라서, 상기 모터 릴레이의 온오프를 제어하는 기능을 더 포함하는, 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 장치.
  5. 점화 스위치가 켜질 때, 복수개의 스위치 소자로 이루어져 공급 전압을 3상 모터에 전달하는 모터 드라이버의 상기 복수개의 스위치 소자 중 하나를 마이크로 컨트롤 유닛이 온시키는 단계와,
    상기 스위치 소자가 온되었을 때, 상기 마이크로 컨트롤 유닛이 상기 3상 모터의 제 1 및 제 2 상의 전압 변화를 측정하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 상의 전압 변화가 없을 시 연기전력 방지를 위한 모터 상기 3상 모터 내의 자체 컷오프 기능을 하는 모터 릴레이가 개방된 것으로 판단하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 상의 전압이 공급 전압과 같도록 변화시에 상기 모터 릴레이가 단락된 것으로 판단하는 단계와,
    상기 모터 릴레이의 개방 또는 단락 상태에 근거하여 모터 릴레이의 오작동 여부를 판단하고, 상기 오작동 여부에 따라서 마이크로 컨트롤 유닛이 상기 모터 릴레이의 작동을 제어하는 단계를 포함하는, 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 복수개의 스위치 소자는,
    한 측이 공급 전압에 연결되고 다른 측은 상기 3상 모터의 3개의 각 상에 차례로 연결된 제 1, 제 2, 및 제 3 스위치 소자와,
    한 측은 상기 3상 모터의 3개의 각 상에 차례로 연결되고 다른 측은 접지된 제 4, 제 5, 및 제 6 스위치 소자인, 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤 유닛은,
    제 3 스위치 소자에 연결되어 상기 제 3 스위치 소자의 온오프를 제어하는 것인, 전동식 파워스티어링 시스템에서의 모터 릴레이 제어 방법.
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