KR20180096859A - 엠디피에스의 조향각 추정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엠디피에스의 조향각 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 스티어링 휠의 회전에 대응하는 엠디피에스의 모터, 상기 스티어링 휠이 수동 조작됨에 따라 상기 모터에서 발생하는 특정 레벨의 역기전력을 기 설정된 레벨로 증폭하여 출력하는 증폭부, 상기 증폭부에서 출력되는 증폭 전압에 의해 턴-온 되는 스위칭부, 상기 스위칭부에 의해 턴-온 되어 배터리의 전원을 기 지정될 레벨로 정류하여 상기 엠디피에스에 공급하는 전원 공급부, 및 상기 공급된 전원에 의해 구동되어 상기 수동으로 조작되는 스티어링 휠의 조향각을 추정하는 엠디피에스의 제어부를 포함한다.

Description

엠디피에스의 조향각 추정 장치 및 방법{APPARATUS FOR ESTIMATING STEERING ANGLE OF MDPS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 엠디피에스의 조향각 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엠디피에스(MDPS : Motor Drive Power Steering)에 조향각 센서를 장착하지 않는 대신에 모터위치 센서를 이용해 스티어링 휠의 상대 회전각을 검출하여 절대 조향각을 안정적으로 추정할 수 있도록 하는 엠디피에스의 조향각 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 최근에 출시되는 차량들은 보조 조향장치로서 전동식 파워 스티어링(MDPS : Motor Drive Power Steering)을 많이 장착하고 있다.
상기 전동식 파워 스티어링(MDPS, 이하 엠디피에스로 기재함)은 전자식 파워 스티어링(EPS : Electronic Power Steering) 이라고도 하는데, 조향 시 핸들에 들어가는 힘을 보조해 주는 파워 스티어링의 구동력을 기존의 유압에서 모터로 바꾼 것이다.
상기 엠디피에스(MDPS)는 전자제어유닛(ECU : Electronic Control Unit)을 통해 전동식 파워 스티어링 시스템 전체를 제어하는 기술로서, 센서를 이용해 방향, 각도, 각속도, 토크 정보를 검출하여 전자제어유닛(ECU)으로 보내고, 상기 정보들을 전달받은 전자제어유닛(ECU)은 이를 수식으로 조직화 해 운전자의 의도대로 최적화된 튜닝 로직으로 모터를 구동한다.
이때 상기 엠디피에스에는 스티어링 휠의 조향각 정보를 알아내기 위해서 조향각 센서가 장착된다.
상기 조향각 정보는 엠디피에스뿐만 아니라 차량 내의 다른 시스템에서도 차량 제어를 위해 필요한 중요한 정보이다. 그런데 상기 조향각 정보의 검출을 위하여 상기 조향각 센서가 수행하는 기능에 비해서 상기 조향각 센서의 단가가 비싸고 차량의 중량을 증가시키는 문제점이 있다.
왜냐하면 상기 조향각 센서가 사용되는 가장 중요한 이유는 스티어링 휠의 상대 회전각이 아닌 절대 조향각을 알아내기 위한 것인데, 일반적으로 엠디피에스는 얼라인먼트 공정에서 절대 조향각 0점 셋팅이 이루어지므로, 상기 0점 셋팅 이후에 엠디피에스 전원이 오프(OFF)되지 않는다면, 사실상 이후의 모든 조향각은 모터의 위치 센서로부터 계산될 수 있기 때문에 조향각 센서를 굳이 장착하지 않아도 된다. 그런데 실제로는 운전자가 차량의 시동(Ignition)을 끄게 되면, 배터리의 방전을 방지하기 위하여 엠디피에스에 공급되던 전원도 오프되며, 만약 엠디피에스의 전원이 오프된 이후에 운전자가 스티어링 휠을 회전시키면 엠디피에스는 이 회전된 각도를 인식할 수 없기 때문에 조향각 센서가 장착되는 것이다.
따라서 상술한 바와 같이 상기 조향각 센서가 수행하는 기능에 비해서 상기 조향각 센서의 단가가 비싸고 차량의 중량을 증가시키기 때문에 조향각 센서를 장착하지 않고도 조향각을 안정적으로 추정할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-0863096호(2008.10.06.등록, 조향각 검출 장치)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 엠디피에스(MDPS)에 조향각 센서를 장착하지 않는 대신에 모터위치 센서를 이용해 스티어링 휠의 상대 회전각을 검출하여 절대 조향각을 안정적으로 추정할 수 있도록 하는 엠디피에스의 조향각 추정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 장치는, 스티어링 휠의 회전에 대응하는 엠디피에스의 모터; 상기 스티어링 휠이 수동 조작됨에 따라 상기 모터에서 발생하는 특정 레벨의 역기전력을 기 설정된 레벨로 증폭하여 출력하는 증폭부; 상기 증폭부에서 출력되는 증폭 전압에 의해 턴-온 되는 스위칭부; 상기 스위칭부에 의해 턴-온 되어 전원을 상기 엠디피에스에 공급하는 전원 공급부; 및 상기 공급된 전원에 의해 구동되어 상기 수동으로 조작되는 스티어링 휠의 조향각을 추정하는 엠디피에스의 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 증폭부는, 상기 엠디피에스가 턴-오프 상태에 있을 때 배터리로부터 전원을 인가받도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 스위칭부는, 상기 증폭부에서 출력되는 전압 레벨 보다 작은 전압에 의해서는 턴-온 되지 않는 전자 스위치인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 엠디피에스의 제어부는, 엠디피에스의 모터 위치를 검출하는 모터 위치 센서를 이용해 스티어링 휠의 상대 회전각을 지속적으로 검출하고, 이전의 상대 회전각에 현재의 상대 회전각을 더하여 산출한 최종 상대 회전각으로부터 최종 조향각을 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 엠디피에스의 제어부는, 상기 스티어링 휠의 수동 조작이 완료되면, 상기 추정된 최종 조향각을 메모리에 저장하고 턴-오프 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 엠디피에스의 제어부는, 기 지정된 시간 이상 조향각의 변화가 기설정된 값 이하이고, 토크 변화가 기설정된 값 이하이면 스티어링 휠의 수동 조작이 완료된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 방법은, 엠디피에스가 턴-오프 된 상태에서 스티어링 휠이 조작되면 상기 엠디피에스의 제어부에 전원이 공급되어 턴-온 됨에 따라, 상기 턴-온 된 엠디피에스의 제어부가 모터 위치 센서를 이용해 스티어링 휠에 연동하여 회전하는 엠디피에스 모터의 상대 회전각을 검출하는 단계; 상기 스티어링 휠이 조작되는 동안, 상기 엠디피에스의 제어부가 상기 검출된 상대 회전각에 기초하여 스티어링 휠의 조향각을 추정하는 단계; 상기 스티어링 휠의 조작이 완료되면, 상기 엠디피에스의 제어부가 최종 조향각을 추정하여 메모리에 저장하는 단계; 및 상기 엠디피에스의 제어부가 최종 조향각을 메모리에 저장한 후 턴-오프 되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 턴-오프 된 엠디피에스의 제어부를 턴-온 시키기 위하여, 엠디피에스의 조향각 추정 장치의 증폭부가 엠디피에스 모터에서 발생하는 역기전력에 기초하여 기 설정된 레벨 이상으로 증폭된 전압을 스위칭부에 출력하고, 상기 출력된 증폭 전에 의해 스위칭부가 턴-온 되어 전원 공급부를 턴-온시키고, 상기 전원 공급부가 상기 엠디피에스에 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 최종 조향각을 추정하기 위하여, 상기 엠디피에스의 제어부는, 엠디피에스의 모터 위치를 검출하는 모터 위치 센서를 이용해 스티어링 휠의 상대 회전각을 지속적으로 검출하고, 이전의 상대 회전각에 현재의 상대 회전각을 더하여 산출한 최종 상대 회전각으로부터 최종 조향각을 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 스티어링 휠의 조작이 완료되는 것을 판단하기 위하여, 상기 엠디피에스의 제어부는, 기 지정된 시간 이상 조향각의 변화가 기설정된 값 이하이고, 토크 변화가 기설정된 값 이하이면 스티어링 휠의 조작이 완료된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 엠디피에스의 제어부에 전원이 공급되어 턴-온된 이후, 차량 배터리가 탈거되거나 방전된 적이 있는지 체크하고, 상기 차량 배터리가 탈거되거나 방전된 적이 있으면 상기 제어부는 스티어링 휠의 복원 동작을 비활성화시키거나 복원력을 정상적 복원력보다 상대적으로 약하게 적용하고, 상기 엠디피에스의 절대 조향각이 재설정되면 상기 제어부는 스티어링 휠의 복원 동작을 활성화시키거나 복원력을 정상적 복원력으로 복귀시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 차량 배터리가 탈거되거나 방전된 적이 있는지 체크하기 위하여, 차량내에서 통신으로 연결된 다른 시스템으로부터 배터리 방전여부에 대한 정보를 입력받거나, 상기 엠디피에스에 별도의 체크 회로를 포함하고, 상기 체크 회로는 배터리 전원이 공급될 동안에는 메모리의 플래그가 제1 값으로 설정되어 있다가, 상기 배터리 전원이 탈거나 방전에 의해 공급이 않될 경우에는 메모리의 플래그가 제2 값으로 변경되는 회로인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 방법은, 엠디피에스가 턴-오프 된 상태에서 스티어링 휠이 조작되면 상기 엠디피에스의 제어부에 전원이 공급되어 턴-온 됨에 따라, 상기 턴-온 된 엠디피에스의 제어부가 상기 엠디피에스가 턴-오프될 때 메모리에 저장된 이전의 최종 조향각을 리드하는 단계; 상기 엠디피에스의 제어부가 미소레인지 조향각 센서를 통해 상기 엠디피에스가 턴-온되기 전까지 회전한 절대 조향각을 검출하는 단계; 및 상기 엠디피에스의 제어부가 상기 메모리에서 리드한 이전의 최종 조향각에 상기 검출한 절대 조향각을 합산하여 현재의 최종 조향각을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 미소레인지 조향각 센서는, 풀레인지 조향각 센서 대비 상대적으로 좁은 범위에서의 절대 조향각을 검출할 수 있는 센서인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 엠디피에스(MDPS)에 조향각 센서를 장착하지 않는 대신에 모터위치 센서를 이용해 스티어링 휠의 상대 회전각을 검출하여 절대 조향각을 안정적으로 추정할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 실시예에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 조향각 센서가 장착되지 않은 상태에서 모터의 상대 회전각을 이용해 조향각을 추정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 여부를 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 장치 및 방법의 일 실시예를 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 일 실시예에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 장치는, 스티어링 휠(110), 모터(120), 증폭부(130), 스위칭부(140), 전원 공급부(150), 및 엠디피에스(160)를 포함하고, 상기 엠디피에스(160)가 턴-오프 상태에 있을 때 스티어링 휠(110)이 조작되면 엠디피에스(160)에 전원을 공급하여 턴-온 시키며, 이에 따라 턴-온된 엠디피에스(즉, 엠디피에스의 내부 제어부)(160)는 모터(즉, 스티어링 휠의 회전에 대응하는 MDPS의 모터)(120)의 상대 회전각을 검출하여 조향각을 산출하게 된다.
이때 상기 엠디피에스(160)에는 조향각 센서(예 : 풀레인지(약 1080도) 조향각 센서)가 장착되지 않는다.
좀 더 구체적으로, 상기 모터(120)는 스티어링 휠(110)의 회전에 대응하는 엠디피에스(160)의 모터로서, 상기 엠디피에스(160)가 턴-온 상태에 있을 경우에는 조향 시 스티어링 휠(110)에 들어가는 힘을 보조해 주는 보조력을 발생하지만, 상기 엠디피에스(160)가 턴-오프 상태에 있을 경우에는 운전자가 수동으로 스티어링 휠(110)을 회전시킬 경우 모터의 각 상(예 : 3상 모터인 경우 어느 한 상)에서 특정 레벨(예 : 수십mV ~ 수백mV)의 역기전력(또는 상전압)이 발생한다.
물론 상기 역기전력(또는 상전압)의 레벨은 상기 모터(120)의 회전 속도(즉, 스티어링 휠을 회전시키는 속도)에 따라 약간의 차이가 발생할 수 있으나, 본 실시예에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 장치의 동작에는 큰 영향을 미치지 않는다.
상기 증폭부(120)는 상기 모터(120)에서 발생하는 역기전력(또는 상전압)을 기 설정된 레벨(예 : 수V)로 증폭시킨다. 즉, 상기 증폭부(130)는 스티어링 휠(110)이 아주 미세하게 움직이더라도, 그때 발생되는 역기전력(또는 상전압)을 기 설정된 레벨 이상으로 증폭하여 출력한다.
상기 증폭부(120)는 상기 엠디피에스(160)가 턴-오프 상태에 있더라도 배터리(BAT)로부터 전원을 인가받는다. 이때 상기 증폭부(120)가 대기 상태에서 소모되는 전류는 매우 적기 때문에 상기 배터리(BAT)의 방전에 큰 영향을 미치지 않는다.
상기 스위칭부(140)는 상기 증폭부(120)에서 출력되는 증폭 전압(예 : 수V)에 의해 턴-온 되는 전자 스위치이다.
상기 스위칭부(140)는 상기 증폭 전압(예 : 수V)보다 작은 전압에 의해서는 스위칭 되지 않는다.
상기 전원 공급부(150)는 상기 배터리(BAT)의 전원을 기 지정될 레벨로 정류하여 상기 엠디피에스(160)에 공급한다.
상기 전원 공급부(150)는 상기 스위칭부(140)에 의해 턴-온 된다.
즉, 상기 전원 공급부(150)는 차량이 시동(Ignition)되지 않더라도, 상기 턴-온 된 스위칭부(140)에 의해 턴-온 되어, 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)에 구동 전원을 공급한다. 다만, 상기 엠디피에스(160)에 공급되는 구동 전원이 보조력을 생성시키기 위한 것은 아니다.
상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는 구동 전원이 공급되면, 본 실시예에 따른 조향각 추정 방법(도 2, 도 3 참조)에 따라, 상기 수동으로 조작되는(즉, MDPS의 보조력 없이 조작되는) 스티어링 휠(110)의 조향각을 추정한다.
이하 본 실시예에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차량의 시동(Ignition)이 오프되면(S101), 엠디피에스(160)가 턴-오프 된다(S102).
상기와 같이 엠디피에스(160)가 턴-오프 된 상태에서 스티어링 휠(110)이 수동으로 조작되면(즉, MDPS의 보조력 없이 조작되면)(S103), 상기 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 스티어링 휠(110)에 연동하여 회전하는 모터(120)(즉, 스티어링 휠의 회전에 대응하는 MDPS의 모터)가 회전하여 역기전력(또는 상전압)이 발생하고, 상기 역기전력(또는 상전압)에 기초하여 전원 공급부(150)를 턴-온시켜 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)에 전원을 공급하여 턴-온 시킨다(S104).
이에 따라 턴-온 된 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는 모터 위치 센서(미도시)를 이용해 스티어링 휠(110)의 상대 회전각을 검출한다(S105).
이때 상기 스티어링 휠(110)의 상대 회전각 검출 과정(S105)은 상기 스티어링 휠(110)의 조작이 완료될 때까지 반복 수행된다(S106).
상기 스티어링 휠(110)의 수동 조작이 완료되면(S106의 예)(예 : 스티어링 휠이 조작된 후 기 설정된 시간 이상 추가적인 조작이 없을 경우), 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는 산출된 최종 조향각을 메모리(즉, MDPS의 내부 메모리)에 저장한다(S107).
참고로, 상기 스티어링 휠(110)의 조작 완료를 판단하기 위해서는 지정된 시간 이상 조향각에 변화가 없으면서 동시에 입력 토크도 없는 경우로 판단할 수 있다.
상기와 같이 최종 조향각을 메모리(즉, MDPS의 내부 메모리)에 저장한 후, 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는 턴-오프 된다(S108).
도 3은 상기 도 2에 있어서, 조향각 센서가 장착되지 않은 상태에서 모터의 상대 회전각을 이용해 조향각을 추정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 엠디피에스(160)는 0점이 셋팅된 상태로 가정하고, 또한 상기 엠디피에스(160)에 구동 전원이 인가된 상태인 것으로 가정한다(S201).
이미 상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는 턴-온 된 상태에서는 모터 위치 센서(미도시)를 이용해 스티어링 휠(110)의 상대 회전각을 지속적으로 검출한다(S202).
그리고 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는 이전 상대 회전각에 현재의 상대 회전각을 더하여(즉, 이전 상대 회전각 + 현재 상대 회전각) 산출한 최종 상대 회전각으로부터 최종 조향각을 산출한다(S203).
다만 본 실시예에서 스티어링 휠(110)이 수동 조작될 경우, 즉시 엠디피에스(160)를 턴-온 시켜 최종 조향각을 추정(또는 산출)한다고 하더라도 약간의 시간 지연이 발생할 수 있으며, 이에 따라 추정(또는 산출)되는 최종 조향각에 미세한 오차가 발생할 수도 있다.
따라서 본 실시예에서 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는 차량 주행 중 조향각 보정을 수행한다(S204).
이때 상기 차량 주행 중 조향각 보정 방법은 이미 공지된 임의의 보정 방법을 이용할 수 있으므로 본 실시예에서는 차량 주행 중 조향각 보정 방법에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
한편 상기 실시예에서는 엠디피에스(160)를 턴-온 시켜 최종 조향각을 추정(또는 산출)할 때 발생하는 약간의 시간 지연에 의해 최종 조향각에 미세한 오차가 발생할 경우, 차량 주행 중 수행하는 조향각 보정을 통해 상기 최종 조향각의 미세한 오차를 제거하는 방법에 대하여 설명하였으나, 이하 다른 실시예로서 상기 최종 조향각의 미세한 오차를 보정하는 방법에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 실시예에서는 상기 엠디피에스(160)에 기존의 풀레인지 조향각 센서 대신에 미소레인지(약 40도 이하) 조향각 센서가 장착된 것으로 가정하여 설명한다. 여기서 상기 미소레인지 조향각 센서는 풀레인지 조향각 센서 대비 상대적으로 좁은 범위(약 40도 이하)에서 절대 조향각을 검출할 수 있는 센서이다.
이미 상술한 바와 같이, 차량의 시동(Ignition)이 오프되면 엠디피에스(160)가 턴-오프 되고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 엠디피에스(160)가 턴-오프 된 상태에서 스티어링 휠(110)이 수동 조작되면(S301), 상기 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 스티어링 휠(110)에 연동하여 회전하는 모터(120)(즉, 스티어링 휠의 회전에 대응하는 MDPS의 모터)가 회전하여 역기전력(또는 상전압)이 발생하고, 상기 역기전력(또는 상전압)에 기초하여 전원 공급부(150)를 턴-온시켜 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)에 전원을 공급하여 턴-온 시킨다(S302).
이에 따라 턴-온 된 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는, 메모리(즉, MDPS의 내부 메모리)에 저장된 이전의 최종 조향각(즉, 엠디피에스가 턴-오프될 때 저장된 최종 조향각)을 리드한다(S303).
또한 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는 미소레인지 조향각 센서(미도시)를 통해 상기 수동 조작에 의해 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)가 턴-온되기 전까지 회전한 절대 조향각을 검출한다(S304).
다음 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는 상기 메모리(즉, MDPS의 내부 메모리)에서 리드한 이전의 최종 조향각에 상기 절대 조향각(즉, 엠디피에스가 턴-온 될 동안에 변동된 절대 조향각)을 합산하여 현재의 최종 조향각을 산출한다(S305).
이후 다른 실시예에서 설명한 바와 같이, 상기 스티어링 휠(110)이 조작된 후 기 설정된 시간 이상 추가적인 조작이 없을 경우, 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는 산출된 최종 조향각을 메모리(즉, MDPS의 내부 메모리)에 저장한다.
한편 다른 실시예에서 운전자가 이그니션으로 자동차를 턴-온시키는 일반적인 키 사이클의 경우, 상기 절대 조향각을 기반으로 현재의 최종 조향각을 복원할 수 있으나, 만약 차량 배터리가 탈거된 상태에서 스티어링 휠(110)이 회전 조작될 경우에는 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)가 이를 감지할 수 없는 문제점이 있다.
따라서 상기 엠디피에스(160) 턴-온시에는 항상 이전의 키 사이클(즉, 이그니션으로 자동차를 턴-온, 턴-오프시키는 사이클)에서 차량 배터리의 탈거 또는 방전이 되었는지 여부를 체크하여, 해당 사항(예 : 배터리의 탈거나 방전)이 발생하였을 경우에는 스티어링 휠(110)의 복원 동작을 비활성화시키거나 복원력을 약하게(즉, 정상적 복원력보다 상대적으로 약하게) 적용하고, 차량이 직진주행을 하는 모드에 진입하는 시점에 절대 조향각의 원점을 재설정(즉, 차량 주행 중 조향각 보정 방법을 이용하여 절대 조향각의 원점을 재설정)한 이후에 상기 스티어링 휠(110)의 복원 동작을 활성화시키거나 기존의 정상적 본원력으로 복원시킬 수 있다.
이때 상기 차량 배터리의 탈거 또는 방전이 되었는지 여부를 체크하기 위하여 별도의 체크 회로(예 : 배터리 전원이 공급될 동안에는 메모리의 플래그가 0으로 설정되어 있다가, 상기 배터리 전원이 탈거나 방전에 의해 공급이 않될 경우에는 메모리의 플래그가 1로 변경되는 회로)(미도시)를 부가할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엠디피에스의 조향각 추정 여부를 결정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
상술한 바와 같이 차량 배터리가 탈거 또는 방전되었을 경우에는 본 실시예에 따른 방법을 이용하여 조향각을 추정할 수 없다(즉, 추정 조향각에 신뢰성이 없다). 따라서 이 경우에는 안전을 위해 스티어링 휠(110)의 복원 로직을 비활성화시키거나 복원력을 약하게(즉, 정상적 복원력보다 상대적으로 약하게) 적용해야 한다.
이에 따라 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)에 전원이 공급되어 턴-온 되면(S401), 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는 배터리 체크 회로(미도시)를 통해 이전에 차량 배터리가 탈거 또는 방전된 적이 있는지 체크한다(S402).
상기 체크 결과(S402), 이전에 차량 배터리가 탈거 또는 방전된 적이 있는 경우(S402의 예), 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는 스티어링 휠(110)의 복원 동작을 비활성화시키거나 복원력을 약하게(즉, 정상적 복원력보다 상대적으로 약하게) 적용한다(S403).
이후 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는 차량이 직진주행을 하는 모드에 진입하는 시점에 절대 조향각의 원점을 재설정(즉, 차량 주행 중 조향각 보정 방법을 이용하여 절대 조향각의 원점을 재설정)한다(S404).
이후 상기 엠디피에스(160)(즉, MDPS의 내부 제어부)는 상기 스티어링 휠(110)의 복원 동작을 활성화시키거나 기존의 정상적 본원력으로 복원시킨다(S405).
한편 상기 체크 결과(S402), 이전에 차량 배터리가 탈거 또는 방전된 적이 없을 경우(S402의 아니오), 상기 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 상대 회전각을 이용하여 절대 조향각을 추정할 수 있다(S406).
상기와 같이 본 실시예는 조향각 센서를 장착하지 않은 상태에서 엠디피에스의 조향각을 추정하더라도 조향각 센서를 이용하여 검출한 절대 조향각과 큰 차이가 없으며, 만약 조향각 추정 시 약간의 오차가 발생하더라도 차량 주행 중에 보정이 이루어지기 때문에 조향각 추정 오차가 누적되지 않으므로 결과적으로 절대 조향각을 안정적으로 추정할 수 있게 된다.
또한 본 실시예에 따른 방법으로 절대 조향각을 추정할 수 없을 경우에는 스티어링 휠의 복원력을 조정함으로써 차량의 안전성을 향상시키는 효과도 있다.
이상으로 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 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110 : 스티어링 휠 120 : 모터
130 : 증폭부 140 : 스위칭부
150 : 전원 공급부 160 : MDPS
BAT : 배터리

Claims (14)

  1. 스티어링 휠의 회전에 대응하는 엠디피에스의 모터;
    상기 스티어링 휠이 수동 조작됨에 따라 상기 모터에서 발생하는 특정 레벨의 역기전력을 기 설정된 레벨로 증폭하여 출력하는 증폭부;
    상기 증폭부에서 출력되는 증폭 전압에 의해 턴-온 되는 스위칭부;
    상기 스위칭부에 의해 턴-온 되어 전원을 상기 엠디피에스에 공급하는 전원 공급부; 및
    상기 공급된 전원에 의해 구동되어 상기 수동으로 조작되는 스티어링 휠의 조향각을 추정하는 엠디피에스의 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엠디피에스의 조향각 추정 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 증폭부는,
    상기 엠디피에스가 턴-오프 상태에 있을 때 배터리로부터 전원을 인가받도록 구성되는 것을 특징으로 하는 엠디피에스의 조향각 추정 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 스위칭부는,
    상기 증폭부에서 출력되는 전압 레벨 보다 작은 전압에 의해서는 턴-온 되지 않는 전자 스위치인 것을 특징으로 하는 엠디피에스의 조향각 추정 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 엠디피에스의 제어부는,
    엠디피에스의 모터 위치를 검출하는 모터 위치 센서를 이용해 스티어링 휠의 상대 회전각을 지속적으로 검출하고,
    이전의 상대 회전각에 현재의 상대 회전각을 더하여 산출한 최종 상대 회전각으로부터 최종 조향각을 추정하는 것을 특징으로 하는 엠디피에스의 조향각 추정 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 엠디피에스의 제어부는,
    상기 스티어링 휠의 수동 조작이 완료되면, 상기 추정된 최종 조향각을 메모리에 저장하고 턴-오프 되는 것을 특징으로 하는 엠디피에스의 조향각 추정 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 엠디피에스의 제어부는,
    기 지정된 시간 이상 조향각의 변화가 기설정된 값 이하이고, 토크 변화가 기설정된 값 이하이면 스티어링 휠의 수동 조작이 완료된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 엠디피에스의 조향각 추정 장치.
  7. 엠디피에스가 턴-오프 된 상태에서 스티어링 휠이 조작되면 상기 엠디피에스의 제어부에 전원이 공급되어 턴-온 됨에 따라, 상기 턴-온 된 엠디피에스의 제어부가 모터 위치 센서를 이용해 스티어링 휠에 연동하여 회전하는 엠디피에스 모터의 상대 회전각을 검출하는 단계;
    상기 스티어링 휠이 조작되는 동안, 상기 엠디피에스의 제어부가 상기 검출된 상대 회전각에 기초하여 스티어링 휠의 조향각을 추정하는 단계;
    상기 스티어링 휠의 조작이 완료되면, 상기 엠디피에스의 제어부가 최종 조향각을 추정하여 메모리에 저장하는 단계; 및
    상기 엠디피에스의 제어부가 최종 조향각을 메모리에 저장한 후 턴-오프 되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엠디피에스의 조향각 추정 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 턴-오프 된 엠디피에스의 제어부를 턴-온 시키기 위하여,
    엠디피에스의 조향각 추정 장치의 증폭부가 엠디피에스 모터에서 발생하는 역기전력에 기초하여 기 설정된 레벨 이상으로 증폭된 전압을 스위칭부에 출력하고, 상기 출력된 증폭 전에 의해 스위칭부가 턴-온 되어 전원 공급부를 턴-온시키고, 상기 전원 공급부가 상기 엠디피에스에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 엠디피에스의 조향각 추정 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 최종 조향각을 추정하기 위하여,
    상기 엠디피에스의 제어부는, 엠디피에스의 모터 위치를 검출하는 모터 위치 센서를 이용해 스티어링 휠의 상대 회전각을 지속적으로 검출하고,
    이전의 상대 회전각에 현재의 상대 회전각을 더하여 산출한 최종 상대 회전각으로부터 최종 조향각을 추정하는 것을 특징으로 하는 엠디피에스의 조향각 추정 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 스티어링 휠의 조작이 완료되는 것을 판단하기 위하여,
    상기 엠디피에스의 제어부는, 기 지정된 시간 이상 조향각의 변화가 기설정된 값 이하이고, 토크 변화가 기설정된 값 이하이면 스티어링 휠의 조작이 완료된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 엠디피에스의 조향각 추정 방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 엠디피에스의 제어부에 전원이 공급되어 턴-온된 이후,
    차량 배터리가 탈거되거나 방전된 적이 있는지 체크하고, 상기 차량 배터리가 탈거되거나 방전된 적이 있으면 상기 제어부는 스티어링 휠의 복원 동작을 비활성화시키거나 복원력을 정상적 복원력보다 상대적으로 약하게 적용하고,
    상기 엠디피에스의 절대 조향각이 재설정되면 상기 제어부는 스티어링 휠의 복원 동작을 활성화시키거나 복원력을 정상적 복원력으로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 엠디피에스의 조향각 추정 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 차량 배터리가 탈거되거나 방전된 적이 있는지 체크하기 위하여,
    차량내에서 통신으로 연결된 다른 시스템으로부터 배터리 방전여부에 대한 정보를 입력받거나,
    상기 엠디피에스에 별도의 체크 회로를 포함하고,
    상기 체크 회로는 배터리 전원이 공급될 동안에는 메모리의 플래그가 제1 값으로 설정되어 있다가, 상기 배터리 전원이 탈거나 방전에 의해 공급이 않될 경우에는 메모리의 플래그가 제2 값으로 변경되는 회로인 것을 특징으로 하는 엠디피에스의 조향각 추정 방법.
  13. 엠디피에스가 턴-오프 된 상태에서 스티어링 휠이 조작되면 상기 엠디피에스의 제어부에 전원이 공급되어 턴-온 됨에 따라, 상기 턴-온 된 엠디피에스의 제어부가 상기 엠디피에스가 턴-오프될 때 메모리에 저장된 이전의 최종 조향각을 리드하는 단계;
    상기 엠디피에스의 제어부가 미소레인지 조향각 센서를 통해 상기 엠디피에스가 턴-온되기 전까지 회전한 절대 조향각을 검출하는 단계; 및
    상기 엠디피에스의 제어부가 상기 메모리에서 리드한 이전의 최종 조향각에 상기 검출한 절대 조향각을 합산하여 현재의 최종 조향각을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엠디피에스의 조향각 추정 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 미소레인지 조향각 센서는,
    풀레인지 조향각 센서 대비 상대적으로 좁은 범위에서의 절대 조향각을 검출할 수 있는 센서인 것을 특징으로 하는 엠디피에스의 조향각 추정 방법.
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