KR20130051224A - Fault tolerant controller and control method for motor driven steering system - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A fault-tolerant controller of an MDPS(Motor Driven Power Steering System) and a controlling method of the same are provided to perform a fault-tolerant control in the malfunction of the MDPS with a minimum cost. CONSTITUTION: A fault-tolerant controller of an MDPS comprises a virtual steering angle production part(210) and an MDPS malfunction mode change part(220) inside an ESC(Electronic Stability Control) ECU(Electronic Control Unit)(20). The virtual steering angle production part transmits a virtual steering angle value which is not a steering angle sensor value to an ESC(Electronic Stability Control) controller(230) when an MDPS motor malfunction flag is set up. The MDPS malfunction mode change part sets up an MDPS motor malfunction flag in the malfunction of the MDPS motor. [Reference numerals] (110) Steering angle sensor; (120) Malfunctioning of an MDPS motor occurred; (130) Steering torque sensor; (210) Calculation of a virtual steering angle; (230) ECS controller; (AA) CAN communication; (BB) Steering angle = 0; (CC) MDPS motor malfunction flag; (DD) Column torque(Driver); (EE) Steering angle; (FF) Brake pressure command

Description

전동식 조향 장치의 고장 허용 제어기 및 제어 방법{Fault tolerant controller and control method for motor driven steering system}Fault tolerant controller and control method for motor driven steering system

본 발명은 차량의 전동식 조향 장치(MDPS: Motor Driven Steering System)에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 ESC와 MDPS의 통합 제어를 이용한 MDPS의 고장 허용 제어기 및 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a motor-driven steering system (MDPS) of a vehicle, and more particularly, to a fault-tolerant controller and a control method of an MDPS using integrated control of an ESC and an MDPS.

종래 기술에 따른 ESC(Electronic Stability Control) 제어를 통한 MDPS 모터 고장 허용 제어기는 MDPS 모터 고장이 검출되었을 때, 운전자의 조향 컬럼 토크를 이용하여 운전자 의지를 반영한 가상 조향각을 산출하고 이를 ESC로 전달하여, ESC 로직은 이에 따라 차량이 선회될 수 있도록 한다.The MDPS motor fault tolerance controller through the ESC (Electronic Stability Control) control according to the prior art calculates a virtual steering angle reflecting the driver's intention by using the steering column torque of the driver when the MDPS motor failure is detected and transmits it to the ESC, The ESC logic thus allows the vehicle to be turned.

즉, MDPS 모터 고장으로 인해 조향휠이 무거워져 운전자에 의한 실제 조향각은 발생되지 않으나, 이 때 측정되는 조향 컬럼 토크를 이용해 운전자가 원하는 조향각을 추정하고, 이를 바탕으로 ESC를 제어하여 선회 주행을 수행한다.In other words, the steering wheel is heavy due to the failure of the MDPS motor, so the actual steering angle is not generated by the driver.However, the steering column torque is measured to estimate the steering angle desired by the driver. do.

그러나 이러한 방식을 따를 경우 로직 구현을 위해 ESC 및 MDPS의 로직 및 소프트웨어를 변경해야 하고, ESC와 MDPS 간의 CAN 통신규약이 변경될 경우 추가적인 비용이 발생할 수 있다는 문제가 있다. However, this approach requires the logic and software of the ESC and MDPS to be changed to implement the logic, and additional costs may be incurred if the CAN communication protocol between the ESC and the MDPS is changed.

본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 최소의 비용으로 MDPS 고장이 발생한 경우에 고장 허용 제어를 수행할 수 있는 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어기와 제어 방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in the technical background as described above, and an object thereof is to provide a fault-tolerant controller and a control method of an electric steering apparatus capable of performing fault-tolerant control when an MDPS fault occurs at a minimum cost. .

본 발명의 다른 과제는 ESC와 MDPS 간의 통신규약을 변경하지 않는 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어기와 제어 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a fault-tolerant controller and control method for an electric steering apparatus that does not change the communication protocol between the ESC and the MDPS.

이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 MDPS(Motor Driven Power Steering) 모터에 고장이 발생한 경우 MDPS 모터 고장 플래그를 설정하고 가상 조향각을 산출하여 산출된 가상 조향각을 ESC(Electronic Stability Control) 제어기로 전달하는 고장모드 변경부와 가상 조향각 산출부를 ESC 로직에 추가한다. In order to solve the above problems, in the present invention, when a failure occurs in an MDPS motor, the MDPS motor failure flag is set and a virtual steering angle is calculated to transmit the calculated virtual steering angle to an electronic stability control (ESC) controller. Add the failure mode changer and virtual steering angle calculator to the ESC logic.

즉, 본 발명의 일면에 따른 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어기는, MDPS 모터 고장이 발생한 경우 MDPS 모터 고장 플래그를 설정하는 고장 모드 변경부와, 상기 MDPS 모터 고장 플래그가 설정된 경우, 조향 토크 센서로부터 입력된 운전자의 컬럼토크를 기반으로 가상 조향각을 산출하는 가상 조향각 산출기를 포함하며, 상기 고장 모드 변경부는, 상기 MDPS 모터 고장 플래그가 설정된 경우, 조향각 센서로부터 전달받은 조향각 대신 상기 가상 조향각 산출기에 의해 산출된 가상 조향각을 ESC 제어기로 전달한다.That is, the fault-tolerant controller of the electric steering apparatus according to an aspect of the present invention may include a failure mode changing unit for setting an MDPS motor failure flag when an MDPS motor failure occurs, and a steering torque sensor when the MDPS motor failure flag is set. And a virtual steering angle calculator configured to calculate a virtual steering angle based on the driver's column torque, wherein the failure mode changing unit is calculated by the virtual steering angle calculator instead of the steering angle received from the steering angle sensor when the MDPS motor failure flag is set. Pass the virtual steering angle to the ESC controller.

여기에서, 상기 가상 조향각은 상기 컬럼토크를 기반으로 2차 시스템을 통하여 산출되며, 상기 고장 모드 변경부는 상기 MDPS 모터 고장 플래그가 설정되지 않은 경우, 조향각 센서로부터 전달받은 조향각을 그대로 ESC 제어기로 전달한다.Here, the virtual steering angle is calculated through the secondary system based on the column torque, and when the failure mode change unit is not set, the steering angle received from the steering angle sensor is transmitted to the ESC controller as it is. .

본 발명의 다른 면에 따른 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어 방법은, MDPS 모터 고장이 발생한 경우 MDPS 모터 고장 플래그를 설정하는 단계와, 상기 MDPS 모터 고장 플래그가 설정된 경우, 조향 토크 센서로부터 입력된 운전자의 컬럼토크를 기반으로 가상 조향각을 산출하는 단계와, 상기 MDPS 모터 고장 플래그가 설정된 경우, 조향각 센서로부터 전달받은 조향각 대신 상기 가상 조향각 산출기에 의해 산출된 가상 조향각을 ESC 제어기로 전달하는 단계를 포함하여 이루어진다.According to another aspect of the present invention, a fault tolerance control method of an electric steering apparatus includes: setting an MDPS motor failure flag when an MDPS motor failure occurs; and, when the MDPS motor failure flag is set, an input of a driver input from a steering torque sensor. Calculating a virtual steering angle based on column torque, and transmitting the virtual steering angle calculated by the virtual steering angle calculator to the ESC controller instead of the steering angle received from the steering angle sensor when the MDPS motor failure flag is set. .

본 발명에 따르면, ESC 로직의 간단한 변경만으로 MDPS 고장 상황에서 ESC를 통해 한시적으로 운전자가 원하는 급조향이 가능하므로 저비용으로 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어기를 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a fault-tolerant controller of an electric steering apparatus at low cost since a simple change of the ESC logic enables the driver to steer the driver temporarily through the ESC in the MDPS failure situation.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어기에서 운전자의 컬럼 토크에 따라 가상 조향각을 산출하는 2차 시스템을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 MDPS 모터에 고장이 발생한 상황에서 운전자가 장애물 회피 주행과 같은 급격한 조향을 하게 될 경우의 조향 토크, 실제 조향각, 가상 조향각 및 요레이트를 나타낸 그래프이다.1 is a block diagram showing the configuration of a fault tolerant controller of an electric steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates a secondary system for calculating a virtual steering angle according to a column torque of a driver in a fault tolerant controller of an electric steering apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a failure tolerance control method of an electric steering apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing steering torque, actual steering angle, virtual steering angle, and yaw rate when a driver steers steeply, such as obstacle avoidance driving, in a situation where a failure occurs in an MDPS motor.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.

이하에서, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어기에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a fault tolerance controller of an electric steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어기의 구성을 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a fault tolerant controller of an electric steering apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어기에서는 ESC ECU(20) 내에 가상 조향각 산출부(210)와 MDPS 고장모드 변경부(220)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the fault tolerance controller of the electric steering apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention includes a virtual steering angle calculator 210 and an MDPS failure mode changing unit 220 in the ESC ECU 20.

MDPS(10)는 고속 샤시 CAN으로 여러가지 정보를 송출하는데, 이 중 조향각 센서(110)로부터 조향각 센서값을, 조향토크 센서(130)로부터 운전자의 조향 컬럼토크 센서값을 ESC(20)로 전달하며, MDPS 모터 고장이 발생한 경우(120) MDPS 모터 고장 플래그 값을 받아서 ESC(20)가 고장 허용 제어 기능을 수행할 수 있도록 ESC(20)로 전달한다.The MDPS 10 transmits various information to the high speed chassis CAN, among which the steering angle sensor value is transmitted from the steering angle sensor 110 and the steering column torque sensor value of the driver is transmitted from the steering torque sensor 130 to the ESC 20. When the MDPS motor failure occurs (120), the MDPS motor failure flag value is received and transmitted to the ESC 20 so that the ESC 20 can perform the fault tolerance control function.

정상 동작상황에서는 조향각 센서(110)로부터 전달받은 조향각 센서값을 그대로 이용하여 ESC 제어기(230)가 목표 요레이트를 산출하고 이를 추종하기 위한 ESC 제어를 수행한다.In the normal operation situation, the ESC controller 230 calculates a target yaw rate by using the steering angle sensor value received from the steering angle sensor 110 and performs ESC control to follow it.

주행 중 MDPS 모터에 고장이 발생된 경우(120), MDPS(10)는 MDPS 모터고장 플래그를 송출하게 되고, ESC(20) 내의 고장모드 변경부(220)는 조향각 센서 값이 아닌 가상 조향각 산출부(210)에 의해 산출된 가상 조향각 값을 ESC 제어기(230)로 보낸다.When a failure occurs in the MDPS motor while driving (120), the MDPS 10 transmits an MDPS motor failure flag, and the failure mode changing unit 220 in the ESC 20 is a virtual steering angle calculator instead of a steering angle sensor value. The virtual steering angle value calculated by 210 is sent to the ESC controller 230.

이 때 MDPS 고장에 의해 운전자는 조향 휠을 돌리는데 어려움을 느끼게 되고, 이에 따라 조향각은 운전자의 의지에 비하여 작은 값으로 측정된다. 그러나, 운전자가 조향하려는 힘이 크므로 조향 컬럼 토크는 크게 계산되며 이 값을 이용하여 가상 조향각을 산출한다.At this time, due to the MDPS failure, the driver has difficulty in turning the steering wheel, and thus the steering angle is measured with a smaller value than the driver's will. However, the steering column torque is largely calculated because the driver is trying to steer large, and this value is used to calculate the virtual steering angle.

가상 조향각은 컬럼 토크 값에 따라 2차 시스템을 통해 구할 수 있으며, 2차 시스템의 각 파라미터 값(A, B, K)은 차량에 따라 적절하게 튜닝한다.The virtual steering angle can be obtained through the secondary system according to the column torque value, and each parameter value (A, B, K) of the secondary system is properly tuned according to the vehicle.

운전자의 컬럼 토크에 따라 가상 조향각을 산출하는 2차 시스템은 도 2에 도시되어 있다. A secondary system for calculating a virtual steering angle in accordance with the driver's column torque is shown in FIG.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a failure tolerance control method of the electric steering apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 3에 나타난 바와 같이, 조향각 센서로부터 조향각이 입력되면(S310), MDPS 모터 고장 여부를 판단한다(S320). MDPS 모터가 고장인 것으로 판단되면(S320), MDPS 모터 고장 플래그를 송출하고(S330), 이에 따라 가상 조향각을 산출한다(S340). 가상 조향각을 산출하면 조향각 센서로부터 입력된 조향각 대신 가상 조향각을 조향각으로 하여(S350), 이를 ESC 제어기로 송출한다(S360).As shown in Figure 3, when the steering angle is input from the steering angle sensor (S310), it is determined whether the MDPS motor failure (S320). If it is determined that the MDPS motor is broken (S320), the MDPS motor failure flag is sent (S330), and a virtual steering angle is calculated accordingly (S340). When the virtual steering angle is calculated, the virtual steering angle is used as the steering angle instead of the steering angle input from the steering angle sensor (S350), and is transmitted to the ESC controller (S360).

반대로 MDPS 모터가 고장이 아닌 것으로 판단되면(S320), 조향각 센서로부터 입력된 조향각을 그대로 ESC 제어기로 송출한다(S360).On the contrary, if it is determined that the MDPS motor is not a malfunction (S320), the steering angle input from the steering angle sensor is transmitted as it is to the ESC controller (S360).

도 4는 MDPS 모터에 고장이 발생한 상황에서 운전자가 장애물 회피 주행과 같은 급격한 조향을 하게 될 경우의 조향 토크, 실제 조향각, 가상 조향각 및 요레이트를 나타낸 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing steering torque, actual steering angle, virtual steering angle, and yaw rate when a driver steers steeply, such as obstacle avoidance driving, in a situation where a failure occurs in an MDPS motor.

도 4에 나타난 바와 같이, MDPS 모터에 고장이 발생한 상황에서 운전자가 장애물 회피 주행과 같은 급격한 조향을 하게 되어 조향 토크가 도 4의 첫번째 그래프와 같이 나타날 경우에, MDPS 모터에 고장이 발생하였으므로 실제 조향각은 운전자의 의도보다 작게 도 4의 두번째 그래프에 나타난 바와 같이 계측된다. 이에 비해 조향 컬럼토크는 일반 주행시보다 크게 계측된다.As shown in FIG. 4, when the driver makes a steered steering such as obstacle avoidance driving in a situation where a failure occurs in the MDPS motor and the steering torque appears as shown in the first graph of FIG. 4, since the failure occurs in the MDPS motor, the actual steering angle Is measured as shown in the second graph of FIG. 4 less than the driver's intention. In comparison, steering column torque is measured larger than in normal driving.

이에 따라 상술한 바와 같은 2차 시스템의 로직에 따라 가상 조향각을 도 4의 세번째 그래프와 같이 구한다.Accordingly, the virtual steering angle is obtained as shown in the third graph of FIG. 4 according to the logic of the secondary system as described above.

이에 따라 ESC 목표 요레이트가 도 4의 네번째 그래프의 점선과 같이 나타나게 되고, MDPS 모터의 고장에도 불구하고 충돌을 회피할 수 있는 조향제어가 가능하게 된다.As a result, the ESC target yaw rate appears as a dotted line in the fourth graph of FIG. 4, and steering control capable of avoiding a collision is possible despite the failure of the MDPS motor.

이 때 ESC는 MDPS에서 송출하는 CAN 신호들을 참조하여 ESC의 가상 조향각 산출부에서 계산된 조향각 값을 기존의 ESC 제어로직에 그대로 송출하면 되므로, ESC 로직의 변경을 최소화할 수 있다. 또한, 이 때 ESC와 MDPS 간의 CAN 통신규약은 변경하지 않는다. At this time, the ESC can transmit the steering angle value calculated by the virtual steering angle calculator of the ESC to the existing ESC control logic with reference to the CAN signals transmitted from the MDPS, thereby minimizing the change of the ESC logic. At this time, CAN communication protocol between ESC and MDPS is not changed.

이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 장치 및 방법은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다. While the invention has been described in terms of the preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will include such modifications and variations as long as they fall within the spirit of the invention.

Claims (6)

MDPS(Motor Driven Power Steering) 모터 고장이 발생한 경우 MDPS 모터 고장 플래그를 설정하는 고장 모드 변경부와,
상기 MDPS 모터 고장 플래그가 설정된 경우, 조향 토크 센서로부터 입력된 운전자의 컬럼토크를 기반으로 가상 조향각을 산출하는 가상 조향각 산출기를 포함하며,
상기 고장 모드 변경부는, 상기 MDPS 모터 고장 플래그가 설정된 경우, 조향각 센서로부터 전달받은 조향각 대신 상기 가상 조향각 산출기에 의해 산출된 가상 조향각을 ESC(Electronic Stability Control) 제어기로 전달하는 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어기.A failure mode changing unit for setting an MDPS motor failure flag when a motor driven power steering (MDPS) motor failure occurs;
When the MDPS motor failure flag is set, includes a virtual steering angle calculator for calculating a virtual steering angle based on the driver's column torque input from the steering torque sensor,
The failure mode changing unit, when the MDPS motor failure flag is set, fault tolerance controller of the electric steering apparatus for transmitting the virtual steering angle calculated by the virtual steering angle calculator to the ESC (Electronic Stability Control) controller instead of the steering angle received from the steering angle sensor . 제1항에 있어서,
상기 가상 조향각은 상기 컬럼토크를 기반으로 2차 시스템을 통하여 산출되는 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어기.The method of claim 1,
The virtual steering angle is fault-tolerant controller of the electric steering apparatus is calculated through the secondary system based on the column torque. 제1항에 있어서,
상기 고장 모드 변경부는, 상기 MDPS 모터 고장 플래그가 설정되지 않은 경우, 조향각 센서로부터 전달받은 조향각을 ESC 제어기로 전달하는 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어기.The method of claim 1,
The failure mode changing unit, when the MDPS motor failure flag is not set, the fault tolerance controller of the electric steering apparatus for transmitting the steering angle received from the steering angle sensor to the ESC controller. MDPS(Motor Driven Power Steering) 모터 고장이 발생한 경우 MDPS 모터 고장 플래그를 설정하는 단계와,
상기 MDPS 모터 고장 플래그가 설정된 경우, 조향 토크 센서로부터 입력된 운전자의 컬럼토크를 기반으로 가상 조향각을 산출하는 단계와,
상기 MDPS 모터 고장 플래그가 설정된 경우, 조향각 센서로부터 전달받은 조향각 대신 상기 가상 조향각 산출기에 의해 산출된 가상 조향각을 ESC(Electronic Stability Control) 제어기로 전달하는 단계를 포함하는 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어 방법.Setting an MDPS motor failure flag when a motor driven power steering (MDPS) motor failure occurs;
Calculating a virtual steering angle based on a column torque of a driver input from a steering torque sensor when the MDPS motor failure flag is set;
And transmitting a virtual steering angle calculated by the virtual steering angle calculator to an electronic stability control (ESC) controller instead of the steering angle received from the steering angle sensor when the MDPS motor failure flag is set. 제4항에 있어서,
상기 가상 조향각은 상기 컬럼토크를 기반으로 2차 시스템을 통하여 산출되는 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어 방법.5. The method of claim 4,
And the virtual steering angle is calculated through the secondary system based on the column torque. 제4항에 있어서,
상기 MDPS 모터 고장 플래그가 설정되지 않은 경우, 조향각 센서로부터 전달받은 조향각을 ESC 제어기로 전달하는 단계를 더 포함하는 전동식 조향 장치의 고장 허용 제어 방법.5. The method of claim 4,
And transmitting the steering angle received from the steering angle sensor to the ESC controller when the MDPS motor failure flag is not set.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150131783A (en) * 2014-05-16 2015-11-25 주식회사 만도 Electronic control unit and method for estimating column torque
US9669841B2 (en) 2015-05-29 2017-06-06 Hyundai Motor Company Control system and control method for fail safety of MDPS
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