KR20160005177A - Ｍｄｐｓ의 고장 진단 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

MDPS의 고장 진단 방법 및 장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 MDPS의 고장 진단 방법은 제어부가 조향휠의 조향각을 측정하는 조향각 센서와 모터 회전각을 측정하는 모터 위치센서로부터 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 입력받는 단계와, 제어부가 조향휠의 조향이 감지되면, 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 반영하여 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출하는 단계 및 제어부가 현재 조향각과 현재 모터 회전각의 절대값을 비교하여 고장 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＭＤＰＳ의 고장 진단 방법 및 장치{METHOD FOR FAULT DIAGNOSIS OF MOTOR DRIVEN POWER STEERING AND APPARATUS THEREOF}

본 발명은 MDPS의 고장 진단 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 MDPS에서 상호 링크되어 구동되는 조향휠과 모터간의 구속 여부를 진단할 때, 차종 및 MDPS 구동방식에 무관하게 적용할 수 있는 MDPS의 고장 진단 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전동식 조향장치(Motor Driven Power Steering, '이하 MDPS')는 파워 펌프의 구동으로 오일이 순환되어 파워 핸들을 작동시켜 주는 원리가 아닌 조향휠 축 하단부에 보조 조향력을 발생시키기 위한 조향 모터가 따로 설치되어 있어, 운전자가 조향휠을 돌리면서 발생한 토크를 실제 출력으로 발생시켜 차량의 조향을 가능하게 하는 장치이다.

이때, 조향휠과 모터는 상호 링크되어 구속된 구조이므로 조향각센서로부터 출력되는 값(조향각)과, 모터 위치센서로부터 출력되는 모터 회전각을 연산한 값(모터 회전각/기어비)의 차이를 비교하여 조향휠과 모터간 구속이 제대로 이루어지고 있는지를 진단한다.

그러나, 생산되는 차종이 다양해지고, MDPS 또한 컬럼 구동방식(C-MDPS), 피니온 구동방식(P-MDPS), 랙 구동방식(R-MDPS)등 모터의 설치 위치에 따라 다양하게 개발되고 있어 차종 및 구동방식에 따라서 모터의 장착 위치와 방향이 각각 달라지고, 조향휠이 좌우 조타됨에 따라 조향각 센서의 출력 값이 + 또는 - 로 다르게 출력될 수 있어, 위와 같은 MDPS 고장 진단 방법은 모터의 장착 위치와 방향 및 조향휠의 조타 방향으로 인해 각도 오차가 발생할 수 있어 시스템이 정상임에도 불구하고 고장으로 오진단을 할 우려가 있다.

또한, MDPS에서는 조향각 영점위치, 조향각속도, 모터각속도가 주요한 참조 변수이므로 이 경우와 같이 방향이 서로 맞지 않는 경우에도 MDPS는 정상 동작하기 때문에 방향이 상이하다고 고장으로 진단할 필요가 없다.

종래에는 조향각과 모터각의 부호가 바뀌거나 잘못 설계될 경우 시스템이 정상이라도 고장으로 오진단할 수 있어 장치 신뢰도가 저하되는 문제점이 있다.

그러므로 다양한 차종과 MDPS 구동방식에 관계없이 공통적으로 적용할 수 있는 MDPS의 고장진단 방법이 필요하다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0040170호(2009. 04. 23. 공개, 발명의 명칭 : 조향각 센서 고장 진단 및 조치 방법)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 MDPS에서 상호 링크되어 구동되는 조향휠과 모터간의 구속 여부를 진단할 때, 차종 및 MDPS 구동방식에 무관하게 적용할 수 있는 MDPS의 고장 진단 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 조향각과 모터 회전각의 각도 오차를 비교하기 전에 초기각 만큼 좌표를 회전하고 절대값을 비교하여 조향휠의 조향 방향과 모터의 회전 방향에 관계없이 적용 가능하도록 하는 MDPS의 고장 진단 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 MDPS의 고장 진단 방법은, 제어부가 조향휠의 조향각을 측정하는 조향각 센서와 모터 회전각을 측정하는 모터 위치센서로부터 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 입력받는 단계; 상기 제어부가 상기 조향휠의 조향이 감지되면, 상기 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 반영하여 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출하는 단계; 및 상기 제어부가 현재 조향각과 상기 현재 모터 회전각의 절대값을 비교하여 고장 여부를 판단하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출하는 단계는 상기 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 참고하여 좌표를 회전시키고, 상기 회전된 좌표를 기준으로 상기 조향각 센서와 상기 모터 위치센서로부터 측정되는 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 입력받아 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제어부가 상기 좌표를 회전시킬 때, 상기 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 오프셋(off set)값으로 0°가 되도록 회전시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출하는 단계는 상기 조향휠의 조향이 감지된 후 상기 조향각 센서와 상기 모터 위치센서로부터 측정되는 값에서 상기 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 각각 감산하여 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 고장 여부를 판단하는 단계는, 상기 현재 조향각의 절대값과 상기 현재 모터 회전각의 절대값 차가 임계값 미만이면 정상으로 판단하고, 임계값 이상이면 고장으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 고장 여부의 판단 결과를 출력부로 출력하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 MDPS의 고장 진단 장치는, 조향휠이 조향되는 조향각을 측정하는 조향각 센서; 모터의 회전각을 측정하는 모터 위치센서; 및 상기 조향휠의 조향이 감지되면, 상기 조향각 센서와 상기 모터 위치센서로부터 측정된 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 반영하여 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출하고, 상기 현재 조향각과 상기 현재 모터 회전각의 절대값을 비교하여 고장 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제어부는 상기 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 참고하여 좌표를 회전시키고, 회전된 좌표를 기준으로 상기 조향각 센서와 상기 모터 위치센서로부터 측정되는 값으로부터 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제어부는 상기 조향휠의 조향이 감지된 후 상기 조향각 센서와 상기 모터 위치센서로부터 측정되는 값에서 상기 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 각각 감산하여 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제어부는 상기 현재 조향각의 절대값과 상기 현재 모터 회전각의 절대값 차가 임계값 미만이면 정상으로 판단하고, 임계값 이상이면 고장으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 MDPS의 고장 진단 방법 및 장치는 MDPS에서 상호 링크되어 구동되는 조향휠과 모터간의 구속 여부를 진단할 때, 차종 및 MDPS 구동방식에 무관하게 적용할 수 있어, 고장 진단 사양 검토 및 소프트웨어 설계에 소요되는 시간을 감축시킬 수 있고, 다양한 차종 및 MDPS 구동방식으로 인해 발생되는 사양 오적용과 같은 휴먼에러 인자를 미연에 제거함으로써 장치 신뢰도를 향상 시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 조향각과 모터 회전각의 각도 오차를 비교하기 전에 초기각 만큼 좌표를 회전하고 절대값을 비교하여 MDPS의 고장을 진단함으로써, 조향휠의 조향 방향과 모터의 회전 방향에 관계없이 적용 가능하여 오진단 우려를 저감시키고 차량 점검 및 부품 교체시 편리한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MDPS의 고장 진단 장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MDPS의 고장 진단 장치에서 좌표의 회전을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 MDPS의 고장 진단 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 MDPS의 고장 진단 방법 및 장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MDPS의 고장 진단 장치를 나타낸 블록구성도이다.

도 1에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 MDPS의 고장 진단 장치는, 조향각 센서(20), 모터 위치센서(40), 제어부(50) 및 출력부(60)를 포함한다.

조향각 센서(20)는 조향휠(10)에 설치된 토션 바(미도시)의 회전에 따른 조향각을 측정한다.

모터 위치센서(40)는 모터(30)의 회전각을 측정하는데, 예를들어 모터(30)가 영구 자석형 3상 모터일 때, 로터의 절대각을 감지하는 3개의 홀 센서일 수도 있으며, 이를 통해 모터(30)의 회전각을 계산한다.

이때, 모터(30)의 회전각은 모터 회전각/기어 비의 관계에 있는 것으로써, 상기한 바와 같이, 모터 위치센서(40)로부터 측정된 모터 회전각은 모터(30)와 조향휠(10) 사이의 기어비에 따른 관계식이 있다.

제어부(50)는 조향휠(10)의 조향이 감지되면, 조향각 센서(20)와 모터 위치센서(40)로부터 측정된 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 반영하여 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출한다.

자세히는, 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 참고하여 좌표를 회전시키고, 회전된 좌표를 기준으로 조향각 센서(20)와 모터 위치센서(40)로부터 측정되는 값으로부터 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출할 수 있다.

여기서, 제어부(50)가 좌표를 회전시킬 때, 초기 조향각과 초기 모터 회전각이 오프셋(off set)값으로 0°가 되도록 좌표를 회전시킨다.

또는, 조향휠(10)의 조향이 감지된 후 조향각 센서(20)와 모터 위치센서(40)로부터 측정되는 값에서 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 각각 감산하여 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출할 수도 있다.

제어부(50)는, 산출된 현재 조향각의 절대값과 현재 모터 회전각의 절대값 차가 임계값 미만이면 정상으로 판단하고, 임계값 이상이면 고장으로 판단한다.

이때, 절대값 대신 현재 조향각의 코사인(cos)값과 현재 모터 회전각의 코사인(cos)값으로 비교하여 판단할 수도 있다.

여기서, 입력된 현재 모터 회전각은, 모터 위치센서(40)로부터 측정된 모터 회전각을 기어 비로 나눈 값(즉, 모터 회전각/기어 비)이다.

출력부(60)는 제어부(50)로부터 판단된 고장 여부 결과를 출력한다.

즉, 고장 여부의 확인이 용이하도록 함으로써 차량 점검 및 부품 교체시 편의를 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 MDPS의 고장 진단 장치에서 좌표의 회전을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면 알 수 있듯이, 예를들어 조향휠(10)의 조향 방향과 모터(30)의 회전방향이 반대인 경우, 초기 조향각과 초기 모터 회전각이 |55°|라 가정했을 때, 초기 조향각과 초기 모터 회전각의 좌표값이 0°'가 되도록 ±55°만큼 회전시킨다. 그 다음, 조향휠(10)이 시계방향으로 30°조향되면 조향각은 -30°(A)가 되고, 이에 따라 모터(30)가 회전한 후 연산된 모터 회전각은 30°(B)가 된다. 이때, 조향각과 모터 회전각의 절대값을 비교하면 |-30°|와 |+30°|가 되므로 각도 오차가 0이 되어 정상인 것으로 판단할 수 있다.

즉, 조향각과 모터 회전각의 각도 오차를 비교하기 전에 초기각 만큼 좌표를 회전하고 절대값을 비교하여 MDPS의 고장을 진단함으로써, 조향휠의 조향 방향과 모터의 회전 방향에 관계없이 적용 가능하여 오진단 우려를 저감시키고 차량 점검 및 부품 교체시 편리한 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 MDPS의 고장 진단 장치는 MDPS에서 상호 링크되어 구동되는 조향휠과 모터간의 구속 여부를 진단할 때, 차종 및 MDPS 구동방식에 무관하게 적용할 수 있어, 고장 진단 사양 검토 및 소프트웨어 설계에 소요되는 시간을 감축시킬 수 있고, 다양한 차종 및 MDPS 구동방식으로 인해 발생되는 사양 오적용과 같은 휴먼에러 인자를 미연에 제거함으로써 장치 신뢰도를 향상 시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 MDPS의 고장 진단 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도로써, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 MDPS의 고장 진단 방법은, MDPS에서 상호 링크되어 구동되는 조향휠(10)과 모터(30)간의 정상 구속 여부 진단 시, 차종 및 MDPS 구동방식에 무관하게 적용할 수 있는 것으로써, 다음과 같은 방법으로 고장 여부를 진단한다.

먼저, 제어부(50)가 조향휠(10)의 조향각을 측정하는 조향각 센서(20)와 모터(30) 회전각을 측정하는 모터 위치센서(40)로부터 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 입력받고, 입력된 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 참고하여 좌표를 회전시킨다(S10).

이때, 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 오프셋(off set)값으로 0°가 되도록 좌표를 회전시킨다.

그리고, 조향휠(10)의 조향이 감지되면(S20), 제어부(50)가 회전된 좌표를 기준으로 조향각 센서(20)와 모터 위치센서(40)로부터 측정되는 값으로부터 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출한다(S30).

이때, 산출된 현재 모터 회전각은, 모터 위치센서(40)로부터 측정된 모터 회전각을 기어 비로 나눈 값이다.

다른 실시예로써, 제어부(50)가 좌표를 회전시키지 않고, 조향휠(10)의 조향이 감지된 후 조향각 센서(20)와 모터 위치센서(40)로부터 측정되는 값에서 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 각각 감산하여 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출할 수도 있다.

제어부(50)가 S30 단계에서 산출된 현재 조향각과 현재 모터 회전각의 절대값을 비교한다(S40).

S40 단계의 비교 결과, 입력된 현재 조향각의 절대값과 현재 모터 회전각의 절대값 차가 임계값 미만이면 정상으로 판단하고(S50), 임계값 이상이면 고장으로 판단한다(S60).

이때, 절대값 대신 현재 조향각의 코사인(cos)값과 현재 모터 회전각의 코사인(cos)값으로 비교하여 판단할 수도 있다.

또한, 고장 여부의 판단 결과를 출력부(60)로 출력할 수도 있다(S70).

예를들어 조향휠(10)의 조향 방향과 모터(30)의 회전방향이 반대인 경우, 초기 조향각과 초기 모터 회전각이 |55°|라 가정했을 때, 초기 조향각과 초기 모터 회전각의 좌표값이 0°'가 되도록 ±55°만큼 회전시킨다. 그 다음, 조향휠(10)이 시계방향으로 30°조향되면 조향각은 -30°가 되고, 이에 따라 모터(30)가 회전한 후 연산된 모터 회전각은 30°가 된다. 이때, 조향각과 모터 회전각의 절대값을 비교하면 |-30°|와 |+30°|가 되므로 각도 오차가 0이 되어 정상인 것으로 판단할 수 있다.

즉, 조향각과 모터 회전각의 각도 오차를 비교하기 전에 초기각 만큼 좌표를 회전하고 절대값을 비교하여 MDPS의 고장을 진단함으로써, 조향휠의 조향 방향과 모터의 회전 방향에 관계없이 적용 가능하여 오진단 우려를 저감시키고 차량 점검 및 부품 교체시 편리한 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 MDPS의 고장 진단 방법은 MDPS에서 상호 링크되어 구동되는 조향휠과 모터간의 구속 여부를 진단할 때, 차종 및 MDPS 구동방식에 무관하게 적용할 수 있어, 고장 진단 사양 검토 및 소프트웨어 설계에 소요되는 시간을 감축시킬 수 있고, 다양한 차종 및 MDPS 구동방식으로 인해 발생되는 사양 오적용과 같은 휴먼에러 인자를 미연에 제거함으로써 장치 신뢰도를 향상 시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 조향휠 20 : 조향각 센서
30 : 모터 40 : 모터 위치센서
50 : 제어부 60 : 출력부

Claims (10)

1. 제어부가 조향휠의 조향각을 측정하는 조향각 센서와 모터 회전각을 측정하는 모터 위치센서로부터 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 입력받는 단계;
   상기 제어부가 상기 조향휠의 조향이 감지되면, 상기 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 반영하여 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출하는 단계; 및
   상기 제어부가 현재 조향각과 상기 현재 모터 회전각의 절대값을 비교하여 고장 여부를 판단하는 단계; 를 포함하는 MDPS의 고장 진단 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출하는 단계는
   상기 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 참고하여 좌표를 회전시키고, 상기 회전된 좌표를 기준으로 상기 조향각 센서와 상기 모터 위치센서로부터 측정되는 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 입력받아 산출하는 것을 특징으로 하는 MDPS의 고장 진단 방법.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제어부가 상기 좌표를 회전시킬 때, 상기 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 오프셋(off set)값으로 0°가 되도록 회전시키는 것을 특징으로 하는 MDPS의 고장 진단 방법.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출하는 단계는
   상기 조향휠의 조향이 감지된 후 상기 조향각 센서와 상기 모터 위치센서로부터 측정되는 값에서 상기 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 각각 감산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 MDPS의 고장 진단 방법.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 고장 여부를 판단하는 단계는,
   상기 현재 조향각의 절대값과 상기 현재 모터 회전각의 절대값 차가 임계값 미만이면 정상으로 판단하고, 임계값 이상이면 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 MDPS의 고장 진단 방법.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 고장 여부의 판단 결과를 출력부로 출력하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MDPS의 고장 진단 방법.
   
7. 조향휠이 조향되는 조향각을 측정하는 조향각 센서;
   모터의 회전각을 측정하는 모터 위치센서; 및
   상기 조향휠의 조향이 감지되면, 상기 조향각 센서와 상기 모터 위치센서로부터 측정된 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 반영하여 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출하고, 상기 현재 조향각과 상기 현재 모터 회전각의 절대값을 비교하여 고장 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 MDPS의 고장 진단 장치.
   
8. 제 7항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 참고하여 좌표를 회전시키고, 회전된 좌표를 기준으로 상기 조향각 센서와 상기 모터 위치센서로부터 측정되는 값으로부터 현재 조향각과 현재 모터 회전각을 산출하는 것을 특징으로 하는 MDPS의 고장 진단 장치.
   
9. 제 7항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 조향휠의 조향이 감지된 후 상기 조향각 센서와 상기 모터 위치센서로부터 측정되는 값에서 상기 초기 조향각과 초기 모터 회전각을 각각 감산하여 산출하는 것을 특징으로 하는 MDPS의 고장 진단 장치.
   
10. 제 7항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 현재 조향각의 절대값과 상기 현재 모터 회전각의 절대값 차가 임계값 미만이면 정상으로 판단하고, 임계값 이상이면 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 MDPS의 고장 진단 장치.

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