KR20180124187A - 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법 - Google Patents

엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법에 관한 것으로, 제어부의 클러치 조작을 통해 엠디피에스용 비엘에이씨 모터의 동력을 틸트텔레 기능의 수행을 위한 동력, 또는 조향 기능 수행을 위한 동력으로 전환하는 기어 모듈이 포함된 차량의 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법에 있어서, 틸트텔레 기능 명령이 입력되면, 상기 제어부가 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 기 설정된 저속 회전 속도로 회전 시키는 단계; 상기 제어부가 상기 기어 모듈을 제어하여 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터의 동력 전달 방향을 틸트텔레 기능을 수행하기 위한 동력 전달 방향으로 전환하는 단계; 상기 모터의 회전에 따라 상기 기어 모듈의 일 측에 기구적으로 연결되어 이동하는 스티어링 휠이 이동한 위치를 상기 제어부가 연산하는 단계; 및 상기 스티어링 휠이 이동한 위치의 연산을 통해 상기 스티어일 휠이 목표 위치에 도달하면 상기 제어부는 틸트텔레 기능을 종료하는 단계;를 포함한다.

Description

엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING　TILT/TELE FUNCTION USING BLAC MOTOR FOR MDPS}
본 발명은 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 틸트텔레 기능의 스티어링 휠의 위치 제어를 수행하는 모터(DC Motor) 대신에 조향 기능을 수행하는 엠디피에스용 비엘에이씨(BLAC : Brushless AC) 모터를 이용해 스티어링 휠의 위치 제어도 수행할 수 있도록 하는 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 엠디피에스(MDPS : Motor Driven Power Steering)는 안전을 위해 운전자의 의지를 반영하여 조향을 돕는 장치이고, 틸트텔레(TILT/TELE) 장치는 운전자의 의지대로 스티어링 휠을 위치(신장 또는 수축)시키는 장치로서, 두 장치 모두 운전자의 조향 편의성을 돕고 안전성을 확보하는 장치이다.
즉, 상기 엠디피에스(MDPS)는 차량 조향 시 운전자가 핸들에 가해야 하는 조향 토크의 일부를 보조 동력원을 이용하여 제공함으로써 조향을 용이하게 한다.
이를 위해서 스티어링 휠에 직결된 토크 센서를 통해 운전자의 조향 의도를 감지하여 현재 차량의 속도 등을 고려해 알맞은 힘을 스티어링 휠에 제공토록 모터(예 : BLAC 모터)를 구동함으로써 조향력을 보조한다.
즉, 상기 엠디피에스(MDPS)의 기능은 주정차 때나 저속운전 때는 큰 힘을 보조해 운전자의 힘을 덜고, 고속주행 때는 작은 힘만을 보조하도록 함으로써 차체의 안정성을 유지할 수 있도록 한다.
한편, 상기 틸트텔레(TILT/TELE) 기능은 스티어링 휠의 위치(신장 또는 수축)를 조절하여 운전의 편의성을 돕는 것으로서, 상기 틸트 장치는 스티어링 휠이 부착된 축의 경사각을 조절하는 기능을 수행하고, 상기 텔레 장치는 스티어링 휠을 신장 또는 수축시키는 기능을 하며 각 장치는 조절버튼의 조작에 의해 간단하게 조작이 가능하다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2012-0022326호(2012.03.12. 공개, 전동식 파워 스티어링 시스템 및 주차 보조 시스템을 위한 통합 전자 제어 장치)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 틸트텔레 기능의 스티어링 휠의 위치 제어를 수행하는 모터(DC Motor) 대신에 조향 기능을 수행하는 엠디피에스용 비엘에이씨(BLAC) 모터를 이용해 스티어링 휠의 위치 제어도 수행할 수 있도록 하는 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법은, 제어부의 클러치 조작을 통해 엠디피에스용 비엘에이씨 모터의 동력을 틸트텔레 기능의 수행을 위한 동력, 또는 조향 기능 수행을 위한 동력으로 전환하는 기어 모듈이 포함된 차량의 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법에 있어서, 틸트텔레 기능 명령이 입력되면, 상기 제어부가 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 기 설정된 저속 회전 속도로 회전 시키는 단계; 상기 제어부가 상기 기어 모듈을 제어하여 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터의 동력 전달 방향을 틸트텔레 기능을 수행하기 위한 동력 전달 방향으로 전환하는 단계; 상기 모터의 회전에 따라 상기 기어 모듈의 일 측에 기구적으로 연결되어 이동하는 스티어링 휠이 이동한 위치를 상기 제어부가 연산하는 단계; 및 상기 스티어링 휠이 이동한 위치의 연산을 통해 상기 스티어일 휠이 목표 위치에 도달하면 상기 제어부는 틸트텔레 기능을 종료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 틸트텔레 기능 명령이 입력되지 않으면, 상기 제어부는 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용하여 조향 기능 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 스티어링 휠이 이동한 위치의 연산을 위해서, 상기 제어부는 "(모터 회전방향) * (모터 회전수) * 제1 기어에 대한 제2 기어비) * (제2 기어에 대한 제3 기어비)"연산을 수행하며, 상기 제1 기어는 비엘에이씨 모터에 직결되어 모터의 회전에 대응하여 1:1로 회전하는 평기어이며, 상기 제2 기어는 상기 제1 기어에 치합되어 회면하는 평기어이며, 상기 제3 기어는 상기 제2 기어의 회전 샤프트의 끝에 형성된 웜기어에 치합되어 회전하는 평기어인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 비엘에이씨 모터의 회전방향과 회전수를 검출하기 위하여, 상기 제어부는 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터의 엔코더 센서에서 출력하는 펄스의 개수를 카운팅하고, 상기 모터의 회전수는, "엔코더의 총 펄스 개수/1회전당 엔코더 펄스 개수"로 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 틸트텔레 기능을 종료하는 단계는, 상기 제어부가 상기 기어 모듈을 제어하여 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터의 동력 전달 방향을 조향 기능을 수행하기 위한 동력 전달 방향으로 전환하는 단계인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 틸트텔레 기능의 스티어링 휠의 위치 제어를 수행하는 모터(DC Motor) 대신에 조향 기능을 수행하는 엠디피에스용 비엘에이씨(BLAC) 모터를 이용해 스티어링 휠의 위치 제어도 수행할 수 있도록 함으로써, 부품수가 감소되어 차량의 경량화 및 원가를 절감할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 엠디피에스용 비엘에이씨 모터의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 비엘에이씨 모터의 회전에 따라 센서에서 출력하는 펄스 파형을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 조향 기능 및 틸트텔레 기능 제어를 위한 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 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 관련된 엠디피에스용 비엘에이씨 모터의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 관련된 엠디피에스용 비엘에이씨(BLAC : Brushless AC) 모터는, 토크 제어를 용이하게 수행할 수 있도록 하기 위하여 모터의 위치(예 : 회전각)를 검출하기 위한 센서(102, 103)가 내장되어 있다.
상기 센서(102, 103)는 N극/S극 마그넷(101)의 착자 구조물의 변화(즉, 회전에 따른 위치 변화)에 따라 펄스 파형(도 2 참조)을 발생하는 센서로서, 3개의 홀 센서(Hall Sensor)(102), 및 엔코더(Encoder) 센서(103)를 포함한다.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 비엘에이씨 모터의 회전에 따라 센서에서 출력하는 펄스 파형을 보인 예시도이다.
이에 따라 N/S극 마그넷(101) 착자 구조물의 1회전(즉, 모터 1회전) 시, 제어부(도 3의 120)(예 : ECU)는 펄스 개수를 카운팅 하는 엔코더 센서(103)를 통해 검출(센싱)된 정보를 바탕으로 틸트텔레 기능의 스티어링 휠의 위치(신장 또는 수축) 제어를 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 조향 기능 및 틸트텔레 기능 제어를 위한 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 조향 기능 및 틸트텔레 기능 제어를 위한 장치는, 제어부(120), 클러치(130), 및 기어 모듈(G1, G2, G3)을 포함한다.
여기서 상기 클러치(130), 및 기어 모듈(G1, G2, G3)은 상기 제어부(120)의 스위칭 제어에 따라, 비엘에이씨 모터의 토크를 스티어링 휠의 위치(신장 또는 수축) 제어에 사용하거나, 또는 상기 비엘에이씨 모터의 토크를 조향 휠의 위치 제어에 사용하기 위한 수단으로서, 기어의 조합 및 형상은 공지된 기술을 적용하여 얼마든지 구현 가능하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
다만 상기 제어부(120)가 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능의 제어 방법에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.
예컨대 상기 기어 모듈(G1, G2, G3)은, 도 3을 참조하면, 비엘에이씨 모터에 직결되어 모터의 회전에 대응하여 1:1로 회전하는 제1 기어(G1)(평기어), 상기 제1 기어(G1)에 치합되는 제2 기어(G2)(평기어), 및 상기 제2 기어(G2)의 회전 샤프트의 끝에 형성된 기어(웜기어)에 치합되는 제3 기어(G3)(평기어)를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 따라 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 제3 기어(G3)가 회전되면 상기 제3 기어(G3)의 회전 샤프트에 연결된 기구 구조물(미도시)에 의해 스티어링 휠의 위치(신장 또는 수축)가 이동된다.
가령 상기 제어부(120)는 상기 클러치(130)의 조작을 통해 틸트텔레 기능을 수행하기 위한 동력(토크)을 전달하기 위하여 제1 기어(G1)와 제2 기어(G2)를 맞물리고(치합하고), 조향 기능을 수행하기 위한 동력을 전달하기 위하여 1번 기어와 2번 기어를 떨어뜨린다.
이때 상기 제어 기능(예 : 틸트텔레 기능, 조향 기능)의 전환은 사용자의 스위치(미도시) 입력에 의해 간편하게 제어될 수 있다.
다만 상기 기어 모듈(G1, G2, G3)은 본 실시예에 따른 비엘에이씨 모터의 토크를 스티어링 휠의 위치(신장 또는 수축) 제어, 또는 조향 휠의 위치 제어에 사용하기 위한 기어의 결합 방식에 대한 이해를 돕기 위하여 일 예시적으로 도시한 것으로서, 이러한 기어의 결합 구조를 한정하기 위하여 도시한 것이 아님에 유의한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 사용자가 틸트텔레 기능 스위치(미도시)(또는 틸트텔레 기능 명령)를 입력할 경우(S101의 예), 제어부(예 : ECU)(120)는 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어를 수행하기 위한 알고리즘을 수행하게 된다.
예컨대 상기 제어부(120)는 우선 상기 클러치(130)를 통해 기어 모듈(G1, G2, G3)을 제어하여 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터(예 : BLAC 3상 모터)의 동력 전달 방향을 틸트텔레 기능을 수행하기 위한 동력 전달 방향으로 전환한다.
만약 사용자가 틸트텔레 기능 스위치(미도시)를 입력하지 않을 경우(S101의 아니오), 상기 제어부(120)는 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용하여 조향 기능 제어를 수행하기 위한 알고리즘을 수행한다(S107).
다만 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용하여 조향 기능 제어를 수행하기 위한 알고리즘은, 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터의 본래 기능을 수행하는 것이므로 별도의 설명은 생략한다.
한편 상기 틸트텔레 기능을 수행하기 위하여, 상기 제어부(120)는 엠디피에스용 비엘에이씨 모터(예 : BLAC 3상 모터)를 기 설정된 회전 속도로 저속 회전 시킨다(S102).
상기와 같이 엠디피에스용 비엘에이씨 모터(예 : BLAC 3상 모터)가 회전하기 시작하면, 상기 제어부(120)는 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터(예 : BLAC 3상 모터)의 엔코더 센서(103)에서 출력하는 펄스의 개수를 카운팅 한다(S103).
다음 상기 제어부(120)는 상기 카운팅한 펄스의 개수에 기초하여 스티어링 휠이 이동한 위치의 연산을 수행한다(S104).
예컨대, "스티어링 휠이 이동한 위치 = (모터 회전방향) * (모터 회전수) * 제1 기어에 대한 제2 기어비) * (제2 기어에 대한 제3 기어비) = (모터 회전방향) * (Encoder 펄스 총 펄스 개수 / 1회전당 Encoder 펄스 개수) * (제1 기어에 대한 제2 기어비) * (제2 기어에 대한 제3 기어비)"로부터 스티어링 휠이 이동한 위치를 연산할 수 있다.
상기 제어부(120)는 상기 스티어링 휠이 이동한 위치의 연산을 통해 상기 스티어일 휠이 목표 위치에 도달하였는지 체크한다(S105).
상기 스티어링 휠이 목표 위치에 도달하기 전까지(S105의 아니오) 상기 제어부(120)는 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터(예 : BLAC 3상 모터)를 계속 회전시키면서 상기 스티어일 휠이 목표 위치에 도달하였는지 체크한다.
아울러 상기 스티어링 휠이 목표 위치에 도달하면(S105의 예) 상기 제어부(120)는 틸트텔레 기능을 종료한다(S106).
예컨대 상기 제어부(120)는 상기 클러치(130)를 통해 기어 모듈(G1, G2, G3)을 제어하여 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터(예 : BLAC 3상 모터)의 동력 전달 방향을 조향 기능을 수행하기 위한 동력 전달 방향으로 전환한다.
상기와 같이 본 실시예는 전동식 조향장치(MDPS)의 토크 출력을 담당하는 BLAC(Brushless AC) 3상 모터를 통해 기존의 틸트텔레 장치에서 스티어링 휠의 위치 제어를 담당하던 DC 모터를 삭제할 수 있게 함으로써 부품수 감소, 경량화, 및 원가절감 효과를 얻을 수 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.
101 : N극/S극 마그넷
102 : 홀 센서
103 : 엔코더
120 : 제어부
130 : 클러치
G1, G2, G3 : 기어 모듈

Claims (5)

  1. 제어부의 클러치 조작을 통해 엠디피에스용 비엘에이씨 모터의 동력을 틸트텔레 기능의 수행을 위한 동력, 또는 조향 기능 수행을 위한 동력으로 전환하는 기어 모듈이 포함된 차량의 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법에 있어서,
    틸트텔레 기능 명령이 입력되면, 상기 제어부가 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 기 설정된 저속 회전 속도로 회전 시키는 단계;
    상기 제어부가 상기 기어 모듈을 제어하여 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터의 동력 전달 방향을 틸트텔레 기능을 수행하기 위한 동력 전달 방향으로 전환하는 단계;
    상기 모터의 회전에 따라 상기 기어 모듈의 일 측에 기구적으로 연결되어 이동하는 스티어링 휠이 이동한 위치를 상기 제어부가 연산하는 단계; 및
    상기 스티어링 휠이 이동한 위치의 연산을 통해 상기 스티어일 휠이 목표 위치에 도달하면 상기 제어부는 틸트텔레 기능을 종료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 틸트텔레 기능 명령이 입력되지 않으면,
    상기 제어부는 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용하여 조향 기능 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 스티어링 휠이 이동한 위치의 연산을 위해서,
    상기 제어부는 "(모터 회전방향) * (모터 회전수) * 제1 기어에 대한 제2 기어비) * (제2 기어에 대한 제3 기어비)"연산을 수행하며,
    상기 제1 기어는 비엘에이씨 모터에 직결되어 모터의 회전에 대응하여 1:1로 회전하는 평기어이며, 상기 제2 기어는 상기 제1 기어에 치합되어 회면하는 평기어이며, 상기 제3 기어는 상기 제2 기어의 회전 샤프트의 끝에 형성된 웜기어에 치합되어 회전하는 평기어인 것을 특징으로 하는 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 비엘에이씨 모터의 회전방향과 회전수를 검출하기 위하여,
    상기 제어부는 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터의 엔코더 센서에서 출력하는 펄스의 개수를 카운팅하고,
    상기 모터의 회전수는, "엔코더의 총 펄스 개수/1회전당 엔코더 펄스 개수"로 산출하는 것을 특징으로 하는 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 틸트텔레 기능을 종료하는 단계는,
    상기 제어부가 상기 기어 모듈을 제어하여 상기 엠디피에스용 비엘에이씨 모터의 동력 전달 방향을 조향 기능을 수행하기 위한 동력 전달 방향으로 전환하는 단계인 것을 특징으로 하는 엠디피에스용 비엘에이씨 모터를 이용한 틸트텔레 기능 제어 방법.
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