KR20170027185A - 전동식 파워 스티어링 시스템의 공통 모드 노이즈 제거 회로 - Google Patents

전동식 파워 스티어링 시스템의 공통 모드 노이즈 제거 회로 Download PDF

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KR20170027185A
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Abstract

본 발명은 전동식 파워 스티어링 시스템의 공통 모드 노이즈 제거 회로에 관한 것이다.
본 발명은 토크 센서의 케이블과 커넥터 결합하는 토크 센서 연결 커넥터; 일단이 상기 토크 센서 연결 커넥터에 각각 연결되고, 타단이 토크 센서 전원 공급부에 각각 연결되는 하나 이상의 전원 라인; 일단이 상기 토크 센서 연결 커넥터에 각각 연결되고, 타단이 마이크로컨트롤러(MICRO CONTROLLER UNIT)에 각각 연결되는 하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인; 일단이 상기 토크 센서 연결 커넥터에 각각 연결되고, 타단이 그라운드부에 각각 연결되는 하나 이상의 접지 라인; 및 상기 하나 이상의 전원 라인, 상기 하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인 및 하나 이상의 접지 라인의 일부분에 각각 연결되어 상기 하나 이상의 전원 라인, 상기 하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인 및 하나 이상의 접지 라인 중 하나 이상의 라인을 통해 흐르는 잡음 신호를 제거하는 다수의 칩 비드(CHIP BEAD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 공통 모드 노이즈 제거 회로를 제공한다.

Description

전동식 파워 스티어링 시스템의 공통 모드 노이즈 제거 회로{COMMON-MODE NOISE REDUCTION CIRCUIT OF ELECTRIC POWER STEERING SYSTEM}
본 발명은 전동식 파워 스티어링 시스템의 공통 모드 노이즈 제거 회로에 관한 것이다.
전동식 파워 스티어링 시스템은 운전자가 차량의 핸들을 조향할 때에 전동 모터에 의한 보조 조향력을 제공하여 운전자의 조향 부담을 경감해 주는 자동차 편의 장치이다.
이러한 전동식 파워 스티어링 시스템은 전자 제어 유닛(ECU: ELECTRONIC CONTROL UNIT)의 마이크로 컨트롤러(MCU: MICRO CONTROLLER UNIT)가 조향각 센서 및 토크 센서를 포함한 각종 센서로부터 전동 모터의 구동 제어를 위한 제어 정보를 수신하고, 제어 정보를 근거로 다수의 전계 효과 트랜지스터를 고속으로 스위칭하여 전동 모터의 구동 제어를 수행하고, 이를 통해 보조 조향력을 발생한다.
여기서, 전자 제어 유닛이 다수의 전계 효과 트랜지스터를 고속으로 스위칭하게 되면 잡음 신호가 발생하고, 전자 제어 유닛에서 발생한 잡음 신호가 도 1의 화살표선과 같이 공통 모드 노이즈 형태로 토크 센서의 케이블을 통해 차량의 샤시 그라운드(CHASSIS GND)로 흐르게 된다.
위와 같이 샤시 그라운드로 흐르는 공통 모드 노이즈 형태의 잡음은 샤시 그라운드뿐만 아니라, 공중으로 방사되어 차량의 다른 전자 기기에 유입될 수 있고, 이로 인해 차량의 다른 전자 기기에서 오작동이 발생하게 되는 문제점이 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 전자 제어 유닛에서 발생한 잡음 신호가 토크 센서의 케이블을 통해 차량의 샤시 그라운드로 흐르는 것을 방지하기 위해 전자 제어 유닛의 토크 센서 연결 회로에 다수의 칩 비드를 설치하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 공통 모드 노이즈 제거 회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 토크 센서의 케이블과 커넥터 결합하는 토크 센서 연결 커넥터; 일단이 상기 토크 센서 연결 커넥터에 각각 연결되고, 타단이 토크 센서 전원 공급부에 각각 연결되는 하나 이상의 전원 라인; 일단이 상기 토크 센서 연결 커넥터에 각각 연결되고, 타단이 마이크로컨트롤러(MICRO CONTROLLER UNIT)에 각각 연결되는 하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인; 일단이 상기 토크 센서 연결 커넥터에 각각 연결되고, 타단이 그라운드부에 각각 연결되는 하나 이상의 접지 라인; 및 상기 하나 이상의 전원 라인, 상기 하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인 및 하나 이상의 접지 라인의 일부분에 각각 연결되어 상기 하나 이상의 전원 라인, 상기 하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인 및 하나 이상의 접지 라인 중 하나 이상의 라인을 통해 흐르는 잡음 신호를 제거하는 다수의 칩 비드(CHIP BEAD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 공통 모드 노이즈 제거 회로를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전자 제어 유닛의 내부에서 발생한 잡음 신호가 토크 센서 연결 회로에 설치된 다수의 칩 비드를 통해 제거되어, 토크 센서의 케이블을 통해 공통 모드 노이즈 형태로 차량의 샷시 그라운드에 흐르는 것을 미리 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 전동식 파워 스티어링 시스템에서 공통 모드 노이즈 형태의 잡음 신호가 흐르는 경로를 간략하게 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공통 모드 노이즈 제거 회로를 나타낸 회로도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공통 모드 노이즈 제거 회로의 구성 여부에 따른 신호 세기를 비교한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공통 모드 노이즈 제거 회로를 나타낸 회로도이다.
본 발명의 실시예에 따른 공통 모드 노이즈 제거 회로(200)는 토크 센서 연결 커넥터(210), 하나 이상의 전원 라인(222, 224, 226), 하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인(232, 234, 236), 하나 이상의 접지 라인(242, 244) 및 다수의 칩 비드(251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258)를 포함한다. 여기서, 공통 모드 노이즈 제거 회로(200)는 전자 제어 유닛의 인쇄 회로 기판에 형성된다.
토크 센서 연결 커넥터(210)는 토크 센서의 케이블(미도시)과 커넥터 결합하여, 전자 제어 유닛의 마이크로 컨트롤러(MCU: MICRO CONTROLLER UNIT)와 토크 센서를 전기적으로 연결하고, 토크 센서에 전원을 전송한다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 토크 센서가 조향 토크 정보와 조향각 정보를 동시에 검출할 수 있는 토크 앵글 센서(TORQUE ANGLE SENSOR)인 것으로 한정하여 설명한다.
하나 이상의 전원 라인(222, 224, 226)은 일단이 토크 센서 연결 커넥터(210)와 각각 연결되고, 타단이 전자 제어 유닛의 토크 센서 전원 공급부(미도시)에 각각 연결된다.
여기서, 하나 이상의 전원 라인(222, 224, 226)은 제 1 전원 라인(222), 제 2 전원 라인(224) 및 제 3 전원 라인(226)을 포함하고, 토크 센서 전원 공급부(미도시)에서 생성한 토크 센서 전원을 토크 센서 연결 커넥터(210)를 통해 토크 센서에 전송한다.
하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인(232, 234, 236)은 일단이 토크 센서 연결 커넥터(210)에 각각 연결되고, 타단이 마이크로 컨트롤러(MCU)에 각각 연결된다. 여기서, 하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인(232, 234, 236)은 제 1 신호 라인(232), 제 2 신호 라인(234) 및 제 3 신호 라인(236)을 포함하고, 토크 센서에서 생성한 메인 토크 센서 신호, 서브 토크 센서 신호 및 조향각 센서 신호를 마이크로 컨트롤러(MCU)에 전송한다.
하나 이상의 접지 라인(242, 244)은 일단이 토크 센서 연결 커넥터(210)에 각각 연결되고, 타단이 그라운드부(260)에 연결된다. 여기서, 하나 이상의 접지 라인(242, 244)은 제 1 접지 라인(242) 및 제 2 접지 라인(244)을 포함하고, 그라운드부(260)는 샤시 그라운드(CHASSIS GND)인 것이 바람직하다.
다수의 칩 비드(251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258)는 하나 이상의 전원 라인(222, 224, 226), 하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인(232, 234, 236) 및 하나 이상의 접지 라인(242, 244)의 일부분에 각각 연결되어 하나 이상의 전원 라인(222, 224, 226), 하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인(232, 234, 236) 및 하나 이상의 접지 라인(242, 244) 중 하나 이상의 라인을 통해 흐르는 잡음 신호를 제거한다.
구체적으로, 다수의 칩 비드(251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258)는 저주파 영역에서 인덕터로서 기능한다. 따라서, 마이크로 컨트롤러(MCU)가 제어 신호를 생성하여 다수의 전계 효과 트랜지스터를 고속으로 스위칭할 때에 발생한 잡음 신호는 다수의 칩 비드(251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258)에 의해 반사되고, 잡음 신호에 비해 상대적으로 고주파 영역인 제어 신호는 칩 비드를 통과하게 된다.
상술한 바와 같이 다수의 칩 비드(251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258)는 저주파 영역의 잡음 신호는 반사하고, 잡음 신호에 비해 상대적으로 고주파 영역인 제어 신호는 통과시킨다. 따라서, 다수의 칩 비드(251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258)를 설치하지 않은 종래의 전자 제어 유닛에서는 도 3의 3A에 표시된 점선 부분과 같이 저주파 영역에서 큰 값의 잡음 신호가 발생하지만, 임피던스 값이 1㏀인 다수의 칩 비드(251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258)를 설치, 즉 공통 모드 노이즈 제거 회로(200)를 구비한 전자 제어 유닛에서는 3B에 표시된 점선 부분과 같이 종래에 비해 현저하게 감소된 잡음 신호가 발생하는 것을 알 수 있다. 이러한 경우, 토크 센서의 케이블을 통해 샤시 그라운드로 흐르게 되는 공통 모드 노이즈 형태의 잡음 신호 또한 감소하는 것은 물론이다.
위와 같이 잡음 신호를 반사하는 다수의 칩 비드(251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258)의 임피던스값은 1㏀ ~ 1㏁ 중 어느 하나의 값일 수 있고, 바람직하게는 다수의 칩 비드(251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258)의 임피던스값은 높을수록 좋다. 또한, 다수의 칩 비드(251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258)의 임피던스값은 구현 이슈에 따라 1㏀일 수 있다. 본 명세서에서의 임피던스 값은 이해의 편의를 위하여 100MHz를 가정하여 설명하나, 그 외의 경우에도 본 발명의 범주에 포함될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 공통 모드 노이즈 제거 회로(200)는 마이크로 컨트롤러(MCU)가 다수의 전계 효과 트랜지스터를 고속으로 스위칭할 때에 발생한 잡음 신호를 다수의 칩 비드(251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258)를 통해 제거하여 전자 제어 유닛에서 발생한 잡음 신호가 공통 모드 노이즈 형태로 차량의 샷시 그라운드에 흐르는 것을 미리 방지한다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 토크 센서의 케이블과 커넥터 결합하는 토크 센서 연결 커넥터;
    일단이 상기 토크 센서 연결 커넥터에 각각 연결되고, 타단이 토크 센서 전원 공급부에 각각 연결되는 하나 이상의 전원 라인;
    일단이 상기 토크 센서 연결 커넥터에 각각 연결되고, 타단이 마이크로컨트롤러(MICRO CONTROLLER UNIT)에 각각 연결되는 하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인;
    일단이 상기 토크 센서 연결 커넥터에 각각 연결되고, 타단이 그라운드부에 각각 연결되는 하나 이상의 접지 라인; 및
    상기 하나 이상의 전원 라인, 상기 하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인 및 하나 이상의 접지 라인의 일부분에 각각 연결되어 상기 하나 이상의 전원 라인, 상기 하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인 및 하나 이상의 접지 라인 중 하나 이상의 라인을 통해 흐르는 잡음 신호를 제거하는 다수의 칩 비드(CHIP BEAD)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 공통 모드 노이즈 제거 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전원 라인은 제 1 전원 라인 내지 제 3 전원 라인을 포함하고, 상기 하나 이상의 토크 센서 신호 수신 라인은 제 1 신호 라인 내지 제 3 신호 라인을 포함하며, 상기 하나 이상의 접지 라인은 제 1 접지 라인 및 제 2 접지 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 공통 모드 노이즈 제거 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 칩 비드 각각의 임피던스값은 1㏀인 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 공통 모드 노이즈 제거 회로.
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