KR20170065430A - 복합 센싱 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 복합 센싱 장치는 차량의 스티어링에 가해지는 토크를 감지하여 원 스티어링 신호를 생성하고, 상기 원 스티어링 신호를 ECU(Engine Control Unit )로 전송하는 제1 토크 센서 및 제2 토크 센서, 상기 차량의 스티어링에 가해지는 토크를 감지하여 대칭 스티어링 신호를 생성하고, 상기 대칭 스티어링 신호를 상기 ECU로 전송하는 제3 토크 센서 및 제4 토크 센서, 상기 제1 토크 센서 및 제3 토크 센서로 전압을 인가하는 제1 전원 입력부 및 상기 제2 토크 센서 및 제4 토크 센서로 전압을 인가하는 제2 전원 입력부를 포함한다.

Description

복합 센싱 장치{APPARATUS FOR COMPLEX SENSING}
본 발명은 복합 센싱 기술에 관한 것으로 보다 상세하게는 MDPS(Motor Driven Power Steering)에 적용되는 복합 센싱 기술에 관한 것이다.
MDPS는 자동차의 조향을 제어하는 시스템으로 안전에 큰 영향을 끼치는 시스템이다. MDPS는 회로에서 오류가 발생하더라도 ECU가 이를 감지하여 대처할 수 있도록 신호를 제공하는 것이 요구된다.
MDPS에서 ECU(Engine control unit)로 제공하는 신호는 SAS(steering angle signal) 및 TOS(torque sensor)를 통해 측정한 스티어링의 각도를 나타내는 스티어링 신호이다.
다만, MDPS를 구성하는 각 센서에 대한 전자 회로에서 발생하는 오류로 인해 OPEN 또는 SHORT이 발생하는 경우에도 ECU가 정상 작동하도록 하는 메커니즘이 필요하다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 OPEN 또는 SHORT의 발생에도 정상 적인 파워 스티어링의 동작을 보장하는 복합 센싱 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 차량의 스티어링에 가해지는 토크를 감지하여 원 스티어링 신호를 생성하고, 상기 원 스티어링 신호를 ECU(Engine Control Unit )로 전송하는 제1 토크 센서 및 제2 토크 센서; 상기 차량의 스티어링에 가해지는 토크를 감지하여 대칭 스티어링 신호를 생성하고, 상기 대칭 스티어링 신호를 상기 ECU로 전송하는 제3 토크 센서 및 제4 토크 센서; 상기 제1 토크 센서 및 제3 토크 센서로 전압을 인가하는 제1 전원 입력부; 및 상기 제2 토크 센서 및 제4 토크 센서로 전압을 인가하는 제2 전원 입력부;를 포함하는 복합 센싱 장치가 제공된다.
상기 제1 토크 센서가 생성한 원 스티어링 신호의 DUTY RATE 그래프는 상기 제3 토크 센서가 생성한 상기 대칭 스티어링 신호의 DUTY RATE 그래프와 세로축을 기준으로 대칭일 수 있다.
상기 복합 센싱 장치는 차량의 스티어링의 회전 각도를 감지하여 스티어링 신호를 생성하는 제1 스티어링 앵글 센서 및 제2 스티어링 앵글 센서;를 더 포함하되, 상기 제1 전원 제공부는 제1 다이오드를 통해 상기 제1 토크 센서 및 상기 제3 토크 센서로 전압을 인가하고, 제 2 다이오드를 통해 상기 제1 스티어링 앵글 센서로 전압을 인가하고, 상기 제2 전원 제공부는 제3 다이오드를 통해 상기 제2 토크 센서 및 상기 제4 토크 센서로 전압을 인가하고, 제 4 다이오드를 통해 상기 제2 스티어링 앵글 센서로 전압을 인가할 수 있다.
상기 제1 토크 센서 및 상기 제2 토크 센서와, 상기 제3 토크 센서 및 상기 제4 토크 센서는 리던던시(redundancy) 관계일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, OPEN이나 SHORT의 발생에도 ECU가 정상적인 신호를 수신 및 이용할 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센싱 장치를 예시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센싱 장치가 생성하는 원 스티어링 신호에 대한 duty rate 그래프를 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센싱 장치가 생성하는 대칭 스티어링 신호에 대한 duty rate 그래프를 예시한 도면.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센싱 장치를 예시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센싱 장치가 생성하는 원 스티어링 신호에 대한 duty rate 그래프를 예시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센싱 장치가 생성하는 대칭 스티어링 신호에 대한 duty rate 그래프를 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센싱 장치는 제1 스티어링 앵글 센서(110), 제2 스티어링 앵글 센서(120), 제1 토크 센서(130), 제2 토크 센서(140), 제3 토크 센서(150), 제4 토크 센서(160), 제1 전원 입력부(170) 및 제2 전원 입력부(180)를 포함한다.
제1 스티어링 앵글 센서(110) 및 제2 스티어링 앵글 센서(120)는 차량의 스티어링의 회전 각도를 측정하여, 측정된 회전 각도에 따라 스티어링 신호를 생성하여 ECU로 전송한다.
제1 토크 센서(130) 내지 제4 토크 센서(160)는 운전자가 조향 휠(Steering Wheel)을 조작 시,　조향 축(Steering Shaft)과 조향 칼럼(Steering Column)　사이에 연결되어 있는 탄성 변형성을 가진 토션 바(Torsion bar)의 움직임을 측정하여 측정된 각도에 대응하는 스티어링 신호를 생성하여 ECU로 전송한다.
차량의 스티어링에 가해진 토크를 감지하고, 해당 토크를 나타내는 스티어링 신호를 생성하여 ECU로 각각 전송한다.
이 때, 제1 토크 센서(130)와 제2 토크 센서(140)가 정상 작동하는 경우, 그림 2와 같은 토션 바의 움직임이 커질수록 높은 duty rate를 가지는 스티어링 신호를 하는 센서이고, 제3 토크 센서(150) 및 제4 토크 센서(160)는 그림 3과 같이 토션 바의 움직임이 커질수록 낮은 duty rate을 출력하는 센서이다. 즉, 제1 토크 센서(130) 및 제2 토크 센서(140)에 대응하는 duty rate 그래프는 제3 토크 센서(150) 및 제4 토크 센서(160)에 대응하는 duty rate 그래프와 세로축을 기준으로 대칭인 그래프를 생성하도록 하는 센서일 수 있다. 즉, 제1 토크 센서(130) 및 제2 토크 센서(140)는 일 그래프를 형성하도록 하는 스티어링 신호(이하 원 스티어링 신호)를 생성할 수 있다. 이 때, 정상적으로 동작하는 제1 토크 센서(130) 및 제2 토크 센서(140)가 생성하는 스티어링 신호 간의 duty rate 차이는 지정된 수치 이하일 수 있다. 또한, 정상적으로 동작하는 제3 토크 센서(150) 및 제4 토크 센서(160)가 생성하는 스티어링 신호 간의 duty rate 차이는 지정된 수치 이하일 수 있다.
또한, 제1 토크 센서(130)의 스티어링 신호에 따른 그래프는 제3 토크 센서(150)의 스티어링 신호에 따른 그래프와 세로축을 기준으로 대칭일 수 있고, 제2 토크 센서(140)의 스티어링 신호에 따른 그래프는 제4 토크 센서(160)의 스티어링 신호에 따른 그래프와 세로축을 기준으로 대칭일 수 있다. 이하, 원 스티어링 신호의 그래프와 대칭인 그래프를 형성하는 스티어링 신호를 대칭 스티어링 신호라 지칭하도록 한다. 즉, 제2 토크 센서(140) 및 제4 토크 센서(160)는 제1 토크 센서(130) 및 제3 토크 센서(150)에 대한 안전 메타니즘 리던던시 컨셉(SATETY MECHANISM REDUNDANCY CONCEPT)을 반영한 토크 센서일 수 있다.
제1 전원 입력부(170)는 ECU로부터 지정된 전압을 입력받아, 제1 스티어링 앵글 센서(110), 제1 토크 센서(130) 및 제3 토크 센서(150)로 전압을 인가할 수 있다. 이 때, 제1 전원 입력부(170)는 제1 다이오드(172)를 통해 제1 토크 센서(130) 및 제3 토크 센서(150)로 전압을 인가하고, 제2 다이오드(174)를 통해 제1 스티어링 앵글 센서(110)로 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 제1 전원 입력부(170)는 ECU로부터 전압을 입력받아 제1 다이오드(172)를 통해 제1 토크 센서(130) 및 제3 토크 센서(150)와 연결되고, 제2 다이오드(174)를 통해 제1 스티어링 앵글 센서(110)로 연결되는 전원선일 수 있다.
제2 전원 입력부(180)는 ECU로부터 지정된 전압을 입력받아, 제2 스티어링 앵글 센서(120), 제2 토크 센서(140) 및 제4 토크 센서(160)로 전압을 인가할 수 있다. 이 때, 제2 전원 입력부(180)는 제3다이오드(182)를 통해 제2 토크 센서(140) 및 제3 토크 센서(160)로 전압을 인가하고, 제4 다이오드(184)를 통해 제2 스티어링 앵글 센서(120)로 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 제2 전원 입력부(180)는 ECU로부터 전압을 입력받아 제3다이오드(182)를 통해 제2 토크 센서(140) 및 제 4 토크 센서(160)로 연결되고, 제4 다이오드(184)를 통해 제2 스티어링 앵글 센서(120)로 연결되는 전원선일 수 있다.
이 때, 제1 다이오드(172)는 제1 스티어링 앵글 센서(110)에서 고장이 발생하는 경우, 역류된 전류가 제1 토크 센서(130) 및 제3 토크 센서(150)에 영향을 미치지 않도록 하여 제1 토크 센서(130) 및 제3 토크 센서(150)의 정상적인 동작을 보장하는 역할을 수행한다. 또한, 제2 다이오드(174)는 제1 토크 센서(130) 및 제3 토크 센서(150)에서 고장이 발생하는 경우, 역류된 전류가 제1 스티어링 앵글 센서(110)에 영향을 미치지 않도록 하여 제1 스티어링 앵글 센서(110)의 정상적인 동작을 보장하는 역할을 수행한다.
또한, 제3 다이오드(182)는 제2 스티어링 앵글 센서(120)에서 고장이 발생하는 경우, 역류된 전류가 제2 토크 센서(140) 및 제4 토크 센서(160)에 영향을 미치지 않도록 하여 제2 토크 센서(140) 및 제4 토크 센서(160)의 정상적인 동작을 보장하는 역할을 수행한다. 또한, 제4 다이오드(184)는 제2 토크 센서(140) 및 제4 토크 센서(160)에서 고장이 발생하는 경우, 역류된 전류가 제2 스티어링 앵글 센서(120)에 영향을 미치지 않도록 하여 제2 스티어링 앵글 센서(120)의 정상적인 동작을 보장하는 역할을 수행한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센싱 장치는 각 전원 입력부(170, 180)로부터 각 센서까지 인가되는 전압이 비정상인 경우, OPEN이 발생하여 일 센서에서 스티어링 신호를 생성하지 못하는 경우에도 동종의 신호를 생성하는 타 센서를 통해 측정한 스티어링 신호를 ECU(Engine Control Unit)로 제공하여 ECU의 동작에 차질이 없도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센싱 장치는 각 전원 입력부(170, 180)로부터 각 센서까지 인가되는 전압이 비정상인 경우, SHORT이 발생하여 일 센서의 고장이 발생하는 경우, 해당 일 센서 같이 원 스티어링 신호를 생성하는 센서를 통해 생성한 원 스티어링 신호와, 타 센서가 생성한 원 스티어링 신호에 대한 대칭 스티어링 신호를 통해 ECU는 토크를 산출할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센싱 장치는 OPEN 또는 SHORT으로 인해 특정 센서가 정상 동작하지 못하는 경우, 정상 동작하지 않는 센서가 생성하는 스티어링 신호를 대체할 수 있는 타 센서가 생성한 스티어링 신호를 통해 ECU가 정상 동작할 수 있도록 할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센싱 장치는 OPEN 또는 SHORT이 발생하더라도 ECU가 정상 신호라고 확인할 수 있는 복수의 스티어링 신호를 ECU로 제공하여 MDPS의 정상 작동을 유지시킬 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 차량의 스티어링에 가해지는 토크를 감지하여 원 스티어링 신호를 생성하고, 상기 원 스티어링 신호를 ECU(Engine Control Unit )로 전송하는 제1 토크 센서 및 제2 토크 센서;
    상기 차량의 스티어링에 가해지는 토크를 감지하여 대칭 스티어링 신호를 생성하고, 상기 대칭 스티어링 신호를 상기 ECU로 전송하는 제3 토크 센서 및 제4 토크 센서;
    상기 제1 토크 센서 및 제3 토크 센서로 전압을 인가하는 제1 전원 입력부; 및
    상기 제2 토크 센서 및 제4 토크 센서로 전압을 인가하는 제2 전원 입력부;
    를 포함하는 복합 센싱 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 토크 센서가 정상적으로 생성한 원 스티어링 신호의 DUTY RATE 그래프는 상기 제3 토크 센서가 정상적으로 생성한 상기 대칭 스티어링 신호의 DUTY RATE 그래프와 세로축을 기준으로 대칭이고,
    상기 제3 토크 센서가 정상적으로 생성한 원 스티어링 신호의 DUTY RATE 그래프는 상기 제4 토크 센서가 정상적으로 생성한 상기 대칭 스티어링 신호의 DUTY RATE 그래프와 세로축을 기준으로 대칭인 것을 특징으로 하는 복합 센싱 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    차량의 스티어링의 회전 각도를 감지하여 스티어링 신호를 생성하는 제1 스티어링 앵글 센서 및 제2 스티어링 앵글 센서;
    를 더 포함하되,
    상기 제1 전원 제공부는 제1 다이오드를 통해 상기 제1 토크 센서 및 상기 제3 토크 센서로 전압을 인가하고, 제 2 다이오드를 통해 상기 제1 스티어링 앵글 센서로 전압을 인가하고,
    상기 제2 전원 제공부는 제3 다이오드를 통해 상기 제2 토크 센서 및 상기 제4 토크 센서로 전압을 인가하고, 제 4 다이오드를 통해 상기 제2 스티어링 앵글 센서로 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 복합 센싱 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 토크 센서 및 상기 제2 토크 센서가 정상적으로 생성한 스티어링 신호는 상기 제3 토크 센서 및 상기 제4 토크 센서가 정상적으로 생성한 스티어링 신호는 리던던시(redundancy) 관계인 것을 특징으로 하는 복합 센싱 장치.
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