KR20200091654A - Device for sensing current of motor for electronic power steering - Google Patents

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문종기
강재준
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Abstract

Provided is a device for detecting a current of a motor for electrically controlled power steering. According to an embodiment of the present invention, the device for detecting the current of the motor for electrically controlled power steering comprises: a current detection resistor for detecting a current applied to a motor for electrically controlled power steering; a first differential amplifier which detects a voltage difference across the current detection resistor with a first amplification factor; a second differential amplifier which detects a voltage difference across the current detection resistor with a second amplification factor greater than the first amplification factor; and a current calculation part which calculates the current applied to the motor by using the output of any one among the first differential amplifier and the second differential amplifier.

Description

전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치{Device for sensing current of motor for electronic power steering} Device for sensing current of motor for electronic power steering

본 발명은 전동 파워스티어링 장치에 관한 것으로, 특히, 운전자의 조타력을 보조하는 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출의 해상도를 향상시킬 수 있는 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an electric power steering device, and more particularly, to a current detection device of an electric power steering motor capable of improving the resolution of the current detection of the electric power steering motor to assist the steering force of the driver.

최근 차량 등의 차량 조타력을 모터에 의해 어시스트하는 전동 파워스티어링 장치는 보편적으로 차량에 적용되고 있다. 이러한 전동 파워스티어링 장치는 운전자의 조타력에 대응하여 토크 센서를 통해 조타 토크를 검출하고 그에 따라 모터의 목표 전류를 제어할 수 있다. 이때, 모터의 전류를 피드백 제어하여 모터 전류가 목표 전류를 추종하도록 제어한다. 2. Description of the Related Art In recent years, an electric power steering device that assists a vehicle steering force such as a vehicle by a motor is commonly applied to vehicles. The electric power steering device may detect the steering torque through the torque sensor in response to the steering force of the driver and control the target current of the motor accordingly. At this time, the motor current is feedback-controlled so that the motor current follows the target current.

한편, 3상 모터를 이용한 전동 파워스티어링 장치는 모터의 3상 전류를 각각 검출하여 이들을 소정의 연산식으로 합성한 전류값이 목표 전류와 일치하도록 모터의 각 상의 전류를 피드백 제어한다. On the other hand, the electric power steering apparatus using a three-phase motor detects each of the three-phase currents of the motor and feedback-controls the currents in each phase of the motor so that the current values synthesized by a predetermined calculation formula match the target current.

이와 같은 모터의 각 상에 대한 전류의 검출은 PWM 제어기의 스위칭 소자의 일단에 구비된 전류검출 저항(shunt resistor)과 전류검출 저항의 양단 전압을 검출하는 차동증폭기(Op-Amp)에 의해 수행될 수 있다.The detection of the current for each phase of the motor is performed by a shunt resistor provided at one end of the switching element of the PWM controller and a differential amplifier (Op-Amp) that detects the voltage across the current detection resistor. Can.

그러나 차동증폭기는 모터의 전류범위 전체에 대한 최대출력전압값에 따라 증폭률이 결정된다. 즉, 차동증폭기는 모터의 전류범위 전체에 대하여 동일한 증폭률을 갖기 때문에, 전류값이 낮은 구간과 높은 구간의 전류 검출 해상도가 동일하므로 상대적으로 낮은 전류 구간에서의 모터 제어의 정밀도가 떨어진다. However, the differential amplifier determines the amplification factor according to the maximum output voltage value for the entire current range of the motor. That is, since the differential amplifier has the same amplification factor for the entire current range of the motor, the current detection resolution of the low current section and the high section is the same, so the accuracy of motor control in the relatively low current section is poor.

JP 4223460 B2JP 4223460 B2

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 모터의 저전류 구간에 대한 전류 검출의 해상도를 향상시킬 수 있는 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치를 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, an embodiment of the present invention is to provide a current detection device of a motor for electric power steering that can improve the resolution of the current detection for the low current section of the motor.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 전동 파워스티어링용 모터에 인가되는 전류를 검출하기 위한 전류검출 저항; 상기 전류검출 저항의 양단 전압차를 제1증폭률로 검출하는 제1차동증폭기; 상기 전류검출 저항의 양단 전압차를 상기 제1증폭률보다 큰 제2증폭률로 검출하는 제2차동증폭기; 및 상기 제1차동증폭기 및 상기 제2차동증폭기 중 어느 하나의 출력을 이용하여 상기 모터에 인가되는 전류를 산출하는 전류 산출부;를 포함하는 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention for solving the above problems, a current detection resistor for detecting the current applied to the motor for electric power steering; A first differential amplifier that detects a voltage difference between both ends of the current detection resistor at a first amplification factor; A second differential amplifier that detects a voltage difference between both ends of the current detection resistor at a second amplification factor greater than the first amplification factor; And a current calculating unit that calculates a current applied to the motor using the output of any one of the first differential amplifier and the second differential amplifier.

일 실시예에서, 상기 제1차동증폭기는 상기 모터의 임계전류값 이상의 고전류에 대응하는 전압을 검출하고, 상기 제2차동증폭기는 상기 임계전류값 미만의 저전류에 대응하는 전압을 검출할 수 있다.In one embodiment, the first differential amplifier detects a voltage corresponding to a high current above the threshold current value of the motor, and the second differential amplifier detects a voltage corresponding to a low current below the threshold current value. .

일 실시예에서, 상기 제1차동증폭기는 상기 임계전류값과 상기 모터의 최대전류값 사이의 전류에 대응하는 전압을 검출하고, 상기 제2차동증폭기는 상기 임계전류값과 상기 모터의 최소전류값 사이의 전류에 대응하는 전압을 검출할 수 있다.In one embodiment, the first differential amplifier detects a voltage corresponding to a current between the threshold current value and the maximum current value of the motor, and the second differential amplifier is the threshold current value and the minimum current value of the motor The voltage corresponding to the current between can be detected.

일 실시예에서, 상기 임계전류값은 상기 제1차동증폭기의 임계출력전압값에 의해 결정될 수 있다.In one embodiment, the threshold current value may be determined by a threshold output voltage value of the first differential amplifier.

일 실시예에서, 상기 임계전류값은 운전자에 의한 조타력에 대응하는 전류값에 의해 결정될 수 있다.In one embodiment, the threshold current value may be determined by a current value corresponding to the steering force by the driver.

일 실시예에서, 상기 전류 산출부는 상기 제2차동증폭기의 출력전압값을 기준으로 상기 제1차동증폭기 및 상기 제2차동증폭기 중 어느 하나의 출력을 이용하여 상기 모터에 인가되는 전류를 산출할 수 있다.In one embodiment, the current calculator may calculate the current applied to the motor using the output of any one of the first differential amplifier and the second differential amplifier based on the output voltage value of the second differential amplifier. have.

일 실시예에서, 상기 전류 산출부는 상기 모터의 전류를 최초 검출시 상기 제2차동증폭기를 이용하여 상기 모터의 전류를 산출할 수 있다.In one embodiment, the current calculating unit may calculate the current of the motor using the second differential amplifier when detecting the current of the motor for the first time.

일 실시예에서, 상기 전류 산출부는 상기 제2차동증폭기의 출력전압값이 최대출력전압값 이상인 경우, 상기 제1차동증폭기를 이용하여 상기 모터의 전류를 산출할 수 있다.In one embodiment, when the output voltage value of the second differential amplifier is greater than or equal to the maximum output voltage value, the current calculating unit may calculate the current of the motor using the first differential amplifier.

일 실시예에서, 상기 전류 산출부는 상기 제1차동증폭기를 이용하여 상기 모터의 전류를 검출하는 중에 상기 제1차동증폭기의 출력전압값이 상기 임계전류값에 대응하는 임계출력전압값 이하인 경우, 상기 제2차동증폭기를 이용하여 상기 모터의 전류를 산출할 수 있다.In one embodiment, when the current calculating unit detects the current of the motor using the first differential amplifier, when the output voltage value of the first differential amplifier is equal to or less than the threshold output voltage value corresponding to the threshold current value, the The current of the motor can be calculated using the second differential amplifier.

일 실시예에서, 상기 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치는 상기 제1차동증폭기 및 상기 제2차동증폭기 중 어느 하나의 출력을 변환하는 A/D 컨버터를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the current detection device of the motor for electric power steering may further include an A/D converter for converting the output of any one of the first differential amplifier and the second differential amplifier.

본 발명의 일 실시예에 따른 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치는 임계전류값을 기준으로 저전류 구간과 고전류 구간을 서로 상이한 증폭률의 차동증폭기로 검출함으로써 저전류 구간에 대한 전류 검출의 해상도를 향상시키므로 모터의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다. The current detection device of the motor for electric power steering according to an embodiment of the present invention detects a low current section and a high current section with a differential amplifier having different amplification rates based on a threshold current value, thereby improving the current detection resolution for the low current section. Since it improves, the control precision of a motor can be improved.

또한, 본 발명은 운전자의 조타에 의한 전류구간에서 전류 검출의 해상도를 향상시킴으로써 모터 제어를 더 정밀하게 수행할 수 있으므로 운전자의 조타감을 향상시킬 수 있다. In addition, the present invention can improve the steering of the driver because the motor control can be performed more precisely by improving the resolution of the current detection in the current section by the driver's steering.

또한, 본 발명은 모터의 제어를 높은 해상도를 기반으로 정밀하게 수행함으로써, 토크 리플과 같은 품질 문제를 해결할 수 있으므로 품질 관리 비용을 절감할 수 있다. In addition, according to the present invention, quality control such as torque ripple can be solved by precisely controlling the motor based on a high resolution, thereby reducing the cost of quality control.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 파워스티어링 장치를 개략적으로 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치를 개략적으로 도시한 블록도,
도 3은 도 2의 전류검출 저항의 전류를 도시한 그래프,
도 4는 도 2의 제1차동증폭기의 출력전압을 도시한 그래프,
도 5는 도 2의 제1차동증폭기의 출력전압-모터 전류의 동작 특성을 도시한 그래프,
도 6은 도 2의 제1차동증폭기와 제2차동증폭기의 증폭률을 비교한 그래프,
도 7은 도 2의 제2차동증폭기의 출력전압-모터 전류의 동작 특성을 도시한 그래프, 그리고,
도 8은 도 2의 전류 산출부의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a block diagram schematically showing an electric power steering device according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a block diagram schematically showing the current detection device of the electric power steering motor according to an embodiment of the present invention,
3 is a graph showing the current of the current detection resistor of FIG. 2,
Figure 4 is a graph showing the output voltage of the first differential amplifier of Figure 2,
5 is a graph showing the operating characteristics of the output voltage-motor current of the first differential amplifier of FIG. 2,
6 is a graph comparing the amplification rate of the first differential amplifier and the second differential amplifier of FIG. 2,
7 is a graph showing the operating characteristics of the output voltage-motor current of the second differential amplifier of FIG. 2, and
8 is a flow chart for explaining the operation of the current calculator of FIG. 2.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치를 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 파워스티어링 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. Hereinafter, a current detection device of an electric power steering motor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a block diagram schematically showing an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 파워스티어링 장치(1)는 동 파워스터어링 제어부(10), 토크 센서(20) 및 모터(30)를 포함한다. 1, the electric power steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a dynamic power steering control unit 10, a torque sensor 20 and a motor 30.

전동 파워스터어링 제어부(10)는 전동 파워스티어링 전반을 제어하기 위한 것으로 운전자의 조타 토크에 따라 모터(30)를 제어할 수 있다. 여기서, 전동 파워스터어링 제어부(10)는 EPS ECU일 수 있다. The electric power steering control unit 10 is for controlling overall electric power steering, and may control the motor 30 according to the steering torque of the driver. Here, the electric power steering control unit 10 may be an EPS ECU.

전동 파워스터어링 제어부(10)는 목표전류 제어부(11), PWM 제어기(12), 전류 검출부(13) 및 A/D 컨버터(14)를 포함할 수 있다.The electric power steering control unit 10 may include a target current control unit 11, a PWM controller 12, a current detection unit 13 and an A/D converter 14.

목표전류 제어부(11)는 토크 센서(20)에서 검출된 토크에 따라 모터(30)를 제어하기 위한 목표 전류를 산출할 수 있다. 여기서, 목표전류 제어부(11)는 산출된 목표 전류가 모터(30)에 의해 달성되도록 모터(30)의 전류를 피드백받을 수 있다. 즉, 목표전류 제어부(11)는 전류 검출부(13)로부터 모터(30)의 전류를 피드백 받는다. The target current control unit 11 may calculate a target current for controlling the motor 30 according to the torque detected by the torque sensor 20. Here, the target current control unit 11 may receive feedback of the current of the motor 30 so that the calculated target current is achieved by the motor 30. That is, the target current control unit 11 receives the current of the motor 30 from the current detection unit 13.

이때, 목표전류 제어부(11)는 모터(30)의 3상 전류를 각각 검출하여 이들을 소정의 연산식으로 합성한 전류값이 목표 전류에 추종하도록 제어할 수 있다. 여기서, 목표전류 제어부(11)는 전류 검출부(13)을 통하여 모터(30)의 전류 구간별로 상이한 해상도로 모터(30)의 전류를 산출할 수 있다. At this time, the target current control unit 11 may detect the three-phase currents of the motor 30, respectively, and control them so that the current values synthesized by a predetermined calculation formula follow the target currents. Here, the target current control unit 11 may calculate the current of the motor 30 at different resolutions for each current section of the motor 30 through the current detection unit 13.

또한, 목표전류 제어부(11)는 후술하는 전류 산출부(120)를 포함할 수 있다. 여기서, 목표전류 제어부(11)는 모터(30)의 전류 구간에 대하여 선택적으로 전류 검출부(13)를 제어할 수 있다.In addition, the target current control unit 11 may include a current calculation unit 120 to be described later. Here, the target current control unit 11 may selectively control the current detection unit 13 for the current section of the motor 30.

PWM 제어기(12)는 목표전류 제어부(11)에서 설정된 목표 전류에 따라 모터(30)를 제어하기 위한 PWM 신호를 발생한다. 여기서, PWM 제어기(12)는 각 상(U,V,W) 별로 한 쌍의 스위치 소자로 구성될 수 있다. The PWM controller 12 generates a PWM signal for controlling the motor 30 according to the target current set by the target current controller 11. Here, the PWM controller 12 may be composed of a pair of switch elements for each phase (U, V, W).

전류 검출부(13)는 모터(30)의 각 상(U,V,W)별 전류를 검출할 수 있다. 이러한 전류 검출부(13)는 PWM 제어기(12)의 스위칭 소자의 일단에 구비된 전류검출 저항(R)과 차동증폭기를 포함할 수 있다. 여기서, 전류 검출부(13)는 후술하는 바와 같이 서로 상이한 증폭률을 갖는 두 개의 차동증폭기를 포함할 수 있다. The current detection unit 13 may detect the current for each phase (U, V, W) of the motor 30. The current detector 13 may include a current detection resistor R and a differential amplifier provided at one end of a switching element of the PWM controller 12. Here, the current detection unit 13 may include two differential amplifiers having different amplification factors from each other, as described later.

A/D 컨버터(14)는 전류 검출부(13)에서 검출된 전압을 아날로그-디지털 변환할 수 있다. 일례로, A/D 컨버터(14)는 10비트의 디지털 신호로 변환할 수 있다. The A/D converter 14 may analog-digitally convert the voltage detected by the current detector 13. In one example, the A/D converter 14 can convert a 10-bit digital signal.

토크 센서(20)는 스티어링 샤프트에 설치되어 스티어링 샤프트에 걸리는 토크를 검출할 수 있다. 이는 운전자가 스티어링 휠을 조타함에 따라 스티어링 샤프트에 걸리는 토크로서, 운전자에 의한 조타력에 대응할 수 있다.The torque sensor 20 may be installed on the steering shaft to detect torque applied to the steering shaft. This is a torque applied to the steering shaft as the driver steers the steering wheel, and can respond to the steering force by the driver.

모터(30)는 PWM 제어기(12)의 PWM 신호에 의해 구동되어 스티어링 샤프트에 보조 조타력을 제공한다. 여기서, 모터(30)는 3상 모터일 수 있다. The motor 30 is driven by the PWM signal of the PWM controller 12 to provide auxiliary steering force to the steering shaft. Here, the motor 30 may be a three-phase motor.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 2 is a block diagram schematically showing a current detection device of an electric power steering motor according to an embodiment of the present invention.

전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치(100)는 전류검출 저항(R), 전류 검출부(110), 전류 산출부(120) 및 A/D 컨버터(130)를 포함할 수 있다.The current detection device 100 of the electric power steering motor may include a current detection resistor R, a current detection unit 110, a current calculation unit 120, and an A/D converter 130.

전류검출 저항(R)은 전동 파워스티어링용 모터(30)에 인가되는 전류를 검출하기 위한 저항이다. 여기서, 전류검출 저항(R)은 PWM 제어기(12)의 스위칭 소자의 일단과 접지 사이에 구비될 수 있다.The current detection resistor R is a resistor for detecting a current applied to the motor 30 for electric power steering. Here, the current detection resistor R may be provided between one end of the switching element of the PWM controller 12 and ground.

이때, 전류검출 저항(R)은 PWM 제어기(12)에서 턴-온된 스위칭 소자에 의해 형성되는 전류 경로 상에 배치되기 때문에 모터(30)의 전류를 검출할 수 있다.At this time, since the current detection resistor R is disposed on the current path formed by the switching element turned on in the PWM controller 12, it is possible to detect the current of the motor 30.

전류 검출부(110)는 전류검출 저항(R) 양단의 전압을 모터(30)의 전류에 대응하여 검출할 수 있다. 여기서, 전류 검출부(110)는 도 1의 전류 검출부(13)일 수 있다. 이때, 전류 검출부(110)는 제1차동증폭기(112), 제2차동증폭기(114) 및 스위치(S)를 포함할 수 있다.The current detection unit 110 may detect the voltage across the current detection resistor R in response to the current of the motor 30. Here, the current detection unit 110 may be the current detection unit 13 of FIG. 1. At this time, the current detection unit 110 may include a first differential amplifier 112, a second differential amplifier 114 and a switch (S).

제1차동증폭기(112)는 전류검출 저항(R)의 양단 전압차를 검출할 수 있다. 여기서, 제1차동증폭기(112)는 제1증폭률(A)로 전류검출 저항(R)의 양단 전압차를 검출할 수 있다.The first differential amplifier 112 may detect a voltage difference across both ends of the current detection resistor R. Here, the first differential amplifier 112 may detect a voltage difference between both ends of the current detection resistor R at the first amplification factor A.

제2차동증폭기(114)는 전류검출 저항(R)의 양단 전압을 검출할 수 있다. 여기서, 제2차동증폭기(114)는 제1차동증폭기(112)의 제1증폭률(A)과 상이한 제2증폭률(B)로 검출할 수 있다. 이때, 제2증폭률(B)은 제1증폭률(A)보다 클 수 있다. The second differential amplifier 114 may detect the voltage across the current detection resistor R. Here, the second differential amplifier 114 may detect the second differential ratio (B) different from the first amplification factor A of the first differential amplifier 112. At this time, the second amplification factor B may be greater than the first amplification factor A.

스위치(S)는 제1차동증폭기(112) 및 제2차동증폭기(114) 중 선택된 하나를 A/D 컨버터(130)로 연결할 수 있다. 이때, 스위치(S)는 전류 산출부(120)에 의해 스위칭 제어될 수 있다. The switch S may connect one of the first differential amplifier 112 and the second differential amplifier 114 to the A/D converter 130. At this time, the switch S may be switched and controlled by the current calculator 120.

전류 산출부(120)는 제1차동증폭기(112) 및 제2차동증폭기(114) 중 어느 하나의 출력을 이용하여 모터(30)에 인가되는 전류를 산출할 수 있다. 이때, 전류 검출부(110)는 모터(30)의 전류 구간에 따라 제1차동증폭기(112) 및 제2차동증폭기(114) 중 어느 하나를 출력할 수 있다.The current calculator 120 may calculate a current applied to the motor 30 using the output of any one of the first differential amplifier 112 and the second differential amplifier 114. At this time, the current detection unit 110 may output any one of the first differential amplifier 112 and the second differential amplifier 114 according to the current section of the motor 30.

일례로, 제1차동증폭기(112)는 모터(30)의 임계전류값 이상의 고전류에 대응하는 전압을 검출하고, 제2차동증폭기(114)는 모터(30)의 임계전류값 미만의 저전류에 대응하는 전압을 검출할 수 있다.In one example, the first differential amplifier 112 detects a voltage corresponding to a high current equal to or higher than the threshold current value of the motor 30, and the second differential amplifier 114 is applied to a low current less than the threshold current value of the motor 30. The corresponding voltage can be detected.

여기서, 모터(30)는 일정한 크기의 전류 범위로 구동될 수 있다. 일례로, 모터(30)는 -100A에서 100A의 전류로 구동될 수 있다. Here, the motor 30 may be driven with a current range of a constant size. In one example, the motor 30 may be driven with a current of -100A to 100A.

도 3은 도 2의 전류검출 저항의 전류를 도시한 그래프이고, 도 4는 도 2의 제1차동증폭기의 출력전압을 도시한 그래프이다.3 is a graph showing the current of the current detection resistor of FIG. 2, and FIG. 4 is a graph showing the output voltage of the first differential amplifier of FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 전류검출 저항(R)은 모터(30)의 전류 범위에 대응하는 전류가 흐를 수 있다. 즉, 전류검출 저항(R)은 모터(30)의 -100A~100A 범위의 전류가 인가될 수 있다.As illustrated in FIG. 3, a current corresponding to the current range of the motor 30 may flow through the current detection resistor R. That is, a current in the range of -100A to 100A of the motor 30 may be applied to the current detection resistor R.

이때, 제1차동증폭기(112)는 전류검출 저항(R)의 전류 범위에 대응하여 0V에서 5V의 전압을 출력할 수 있다. 여기서, 제1차동증폭기(112)는 종래와 같이 하나의 차동증폭기를 사용하는 경우와 동일한 것일 수 있다. At this time, the first differential amplifier 112 may output a voltage of 0V to 5V corresponding to the current range of the current detection resistor R. Here, the first differential amplifier 112 may be the same as when using one differential amplifier as in the prior art.

즉, 제1차동증폭기(112)는 출력전압 범위의 중간값인 2.5V를 기준으로 0V와 5V 사이에서 전류검출 저항(R)의 전류에 대응하는 전압을 출력할 수 있다. 여기서, 제1차동증폭기(112)의 OV 출력전압값은 모터(30)의 음의 최대전류값(일례로 -100A)에 대응하며, 5V 출력전압값은 모터(30)의 양의 최대전류값(일례로 100A)에 대응할 수 있다. That is, the first differential amplifier 112 may output a voltage corresponding to the current of the current detection resistor R between 0V and 5V based on the intermediate value of 2.5V of the output voltage range. Here, the OV output voltage value of the first differential amplifier 112 corresponds to the negative maximum current value (eg -100A) of the motor 30, and the 5V output voltage value is the positive maximum current value of the motor 30 (For example, 100A).

다시 도 2를 참조하면, A/D 컨버터(130)는 제1차동증폭기(112) 및 제2차동증폭기(114) 중 어느 하나의 출력전압값을 10비트로 디지털 변환할 수 있다. 여기서, 제1차동증폭기(112) 및 제2차동증폭기(114)의 최대출력전압은 5V이므로 A/D 컨버터(130)는 4.88㎷ 단위로 출력할 수 있다. Referring to FIG. 2 again, the A/D converter 130 may digitally convert the output voltage of any one of the first differential amplifier 112 and the second differential amplifier 114 to 10 bits. Here, since the maximum output voltage of the first differential amplifier 112 and the second differential amplifier 114 is 5V, the A/D converter 130 can output in units of 4.88 kHz.

이때, 제1차동증폭기(112)는 종래의 경우와 유사하기 때문에 A/D 컨버터(130)의 변환에 의해 대략 200㎃(195㎃) 단위로 모터(30)의 전류에 대응하는 전압을 검출할 수 있다. At this time, since the first differential amplifier 112 is similar to the conventional case, the voltage corresponding to the current of the motor 30 is detected in approximately 200㎃ (195㎃) units by conversion of the A/D converter 130. Can.

또한, 제2차동증폭기(114)는 후술하는 바와 같은 모터(30)의 임계전류값에 따라 전류범위/1024(10비트) 단위로 모터(30)의 전류에 대응하는 전압을 검출할 수 있다. In addition, the second differential amplifier 114 may detect a voltage corresponding to the current of the motor 30 in the current range/1024 (10 bits) unit according to the threshold current value of the motor 30 as described later.

이때, 임계전류값에 따른 전류범위는 제1차동증폭기(112)에 의한 모터(30)의 전류범위(-100A~100A)보다 작다. 따라서 제2차동증폭기(114)는 제1차동증폭기(112)보다 더 낮은 단위로 모터(30)의 전류에 대응하는 전압을 검출할 수 있으므로 그 전류 검출 해상도가 제1차동증폭기(112)의 전류 검출 해상도보다 높을 수 있다. At this time, the current range according to the threshold current value is smaller than the current range (-100A to 100A) of the motor 30 by the first differential amplifier 112. Therefore, since the second differential amplifier 114 can detect a voltage corresponding to the current of the motor 30 in a lower unit than the first differential amplifier 112, the current detection resolution is the current of the first differential amplifier 112. It may be higher than the detection resolution.

이에 의해, 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치(100)는 모터(30)의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다. 아울러, 토크 리플과 같은 품질 문제를 해결할 수 있으므로 품질 관리 비용을 절감할 수 있다. Thereby, the current detection device 100 of the electric power steering motor can improve the control precision of the motor 30. In addition, since quality problems such as torque ripple can be solved, quality control costs can be reduced.

도 5는 도 2의 제1차동증폭기의 출력전압-모터 전류의 동작 특성을 도시한 그래프이고, 도 6은 도 2의 제1차동증폭기와 제2차동증폭기의 증폭률을 비교한 그래프이며, 도 7은 도 2의 제2차동증폭기의 출력전압-모터 전류의 동작 특성을 도시한 그래프이다. 5 is a graph showing the operating characteristics of the output voltage-motor current of the first differential amplifier of FIG. 2, and FIG. 6 is a graph comparing the amplification factor of the first differential amplifier and the second differential amplifier of FIG. 2, and FIG. 7 Is a graph showing the operating characteristics of the output voltage-motor current of the second differential amplifier of FIG. 2.

도 5를 참조하면, 제1차동증폭기(112)는 종래의 경우와 유사하게 0~100A의 모터(30) 전류 범위에 대하여 2.5V~5V의 출력전압값을 갖질 수 있다. 이때, 제1차동증폭기(112)는 모터(30)의 임계전류값(Y) 이상의 고전류에 대응하는 전압을 검출할 수 있다. 즉, 제1차동증폭기(112)는 임계전류값(Y)과 모터(30)의 최대전류값(100A) 사이의 전류에 대응하는 전압을 검출할 수 있다. Referring to FIG. 5, the first differential amplifier 112 may have an output voltage value of 2.5V to 5V with respect to the current range of the motor 30 of 0 to 100A similarly to the conventional case. At this time, the first differential amplifier 112 may detect a voltage corresponding to a high current equal to or higher than the threshold current value Y of the motor 30. That is, the first differential amplifier 112 may detect a voltage corresponding to the current between the threshold current value Y and the maximum current value 100A of the motor 30.

여기서, 임계전류값(Y)은 운전자에 의한 조타력에 대응하는 전류값에 의해 결정될 수 있다. 이때, 운전자에 의한 최대 조타력에 대응하는 모터(30)의 전류값은 50A 정도이다. 따라서 임계전류값(Y)은 대략 50A로 결정될 수 있다.Here, the threshold current value Y may be determined by a current value corresponding to the steering force by the driver. At this time, the current value of the motor 30 corresponding to the maximum steering force by the driver is about 50A. Therefore, the threshold current value Y can be determined to be approximately 50A.

대안적으로, 차량의 주행중 운전자에 의한 조타력에 대응하는 모터(30)의 전류값은 30A 내외이다. 이 전류 구간은 운전자에 의한 실질적인 조타력 범위에 대응하며 모터(30)의 제어를 정밀하게 하는 것이 바람직한 구간일 수 있다. 따라서 임계전류값(Y)은 대략 30A로 결정될 수 있다. Alternatively, the current value of the motor 30 corresponding to the steering force by the driver while driving the vehicle is about 30 A. This current section corresponds to a substantial steering force range by the driver, and may be a section where it is desirable to precisely control the motor 30. Therefore, the threshold current value Y can be determined to be approximately 30A.

이에 의해, 운전자의 조타에 의한 전류구간에서 전류 검출의 해상도를 향상시킬 수 있고, 따라서 모터 제어를 더 정밀하게 수행할 수 있으므로 운전자의 조타감을 향상시킬 수 있다. Accordingly, it is possible to improve the resolution of the current detection in the current section due to the driver's steering, and thus, the motor control can be performed more precisely, thereby improving the driver's steering feeling.

한편, 임계전류값(Y)은 제1차동증폭기(112)의 임계출력전압값(X)에 의해 결정될 수 있다. 여기서, 모터(30)의 전류 검출을 위한 해상도는 제1차동증폭기(112)의 출력전압값에 의해 결정될 수 있다. 따라서 임계전류값(Y)은 전류 해상도를 고려하여 제1차동증폭기(112)의 임계출력전압값(X)에 의해 결정될 수 있다.Meanwhile, the threshold current value Y may be determined by the threshold output voltage value X of the first differential amplifier 112. Here, the resolution for detecting the current of the motor 30 may be determined by the output voltage value of the first differential amplifier 112. Therefore, the threshold current value Y may be determined by the threshold output voltage value X of the first differential amplifier 112 in consideration of the current resolution.

도 6을 참조하면, 제2차동증폭기(114)는 제1차동증폭기(112)보다 높은 증폭률을 가질 수 있다. 일례로, 임계전류값(Y)이 50A인 경우, 제2차동증폭기(114)의 제2증폭률(B)은 제1차동증폭기(112)의 제1증폭률(A)의 대략 두 배일 수 있다. Referring to FIG. 6, the second differential amplifier 114 may have a higher amplification factor than the first differential amplifier 112. For example, when the threshold current value Y is 50A, the second amplification factor B of the second differential amplifier 114 may be approximately twice the first amplification factor A of the first differential amplifier 112.

도 7을 참조하면, 제2차동증폭기(114)는 임계전류값(Y) 미만의 저전류에 대응하는 전압을 검출할 수 있다. 이때, 제2차동증폭기(114)는 임계전류값(Y)과 모터(30)의 최소전류값(0V) 사이의 전류에 대응하는 전압을 검출할 수 있다. Referring to FIG. 7, the second differential amplifier 114 may detect a voltage corresponding to a low current less than the threshold current value Y. At this time, the second differential amplifier 114 may detect a voltage corresponding to the current between the threshold current value Y and the minimum current value 0V of the motor 30.

본 명세서에서, 모터(30)의 최대전류값 및 최소전류값은 양의 전류에 대하여 정의된다. 아울러, 모터(30)의 음의 전류에 대해서는 제1차동증폭기(112) 및 제2차동증폭기(114)의 출력전압값이 0V~2.5V 구간에서 유사하게 이해될 수 있다. 즉, 제1차동증폭기(112) 및 제2차동증폭기(114)은 출력전압값 0V~2.5V 구간에서 최대전류값은 -100A 이고 최소전류값은 0A로 이해될 수 있다. In this specification, the maximum current value and the minimum current value of the motor 30 are defined for positive current. In addition, for the negative current of the motor 30, the output voltage values of the first differential amplifier 112 and the second differential amplifier 114 can be similarly understood in the range of 0V to 2.5V. That is, the first differential amplifier 112 and the second differential amplifier 114 may be understood as a maximum current value of -100A and a minimum current value of 0A in the output voltage value 0V to 2.5V section.

이때, 임계전류값(Y)이 50A인 경우, 제2차동증폭기(114)는 A/D 컨버터(130)의 변환에 의해 대략 100㎃(98㎃) 단위로 모터(30)의 전류에 대응하는 전압을 검출할 수 있다. 이에 의해, 제2차동증폭기(114)는 제1차동증폭기(112)에 비하여 해상도가 대략 2배 정도 향상될 수 있다.At this time, when the threshold current value (Y) is 50A, the second differential amplifier 114 corresponds to the current of the motor 30 in units of approximately 100㎃(98㎃) by conversion of the A/D converter 130. Voltage can be detected. Accordingly, the resolution of the second differential amplifier 114 may be improved by approximately two times compared to the first differential amplifier 112.

또한, 임계전류값(Y)이 30A인 경우, 제2차동증폭기(114)는 A/D 컨버터(130)에 의해 대략 60㎃(59㎃) 단위로 모터(30)의 전류에 대응하는 전압을 검출할 수 있다. 이에 의해, 제2차동증폭기(114)는 제1차동증폭기(112)에 비하여 해상도가 대략 3.3배 정도 향상될 수 있다.In addition, when the threshold current value (Y) is 30A, the second differential amplifier 114 generates a voltage corresponding to the current of the motor 30 in units of approximately 60㎃(59 단위) by the A/D converter 130. Can be detected. Accordingly, the resolution of the second differential amplifier 114 may be improved by approximately 3.3 times compared to the first differential amplifier 112.

따라서 운전자의 조타력에 대응하여 모터(30)의 정밀 제어를 위한 해상도를 임계출력전압값(X)에 따라 적절하게 조정할 수 있다. Therefore, in response to the steering force of the driver, the resolution for precise control of the motor 30 can be appropriately adjusted according to the threshold output voltage value X.

도 8은 도 2의 전류 산출부의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 8 is a flow chart for explaining the operation of the current calculator of FIG. 2.

전류 산출부(120)는 제2차동증폭기(114)의 출력전압값을 기준으로 제1차동증폭기(112) 및 제2차동증폭기(114) 중 어느 하나의 출력을 이용하여 모터(30)에 인가되는 전류를 산출할 수 있다.The current calculating unit 120 is applied to the motor 30 using the output of any one of the first differential amplifier 112 and the second differential amplifier 114 based on the output voltage value of the second differential amplifier 114 The current to be calculated can be calculated.

먼저, 전류 산출부(120)는 저전류 검출용의 제2차동증폭기(114)의 출력을 모니터링한다(단계 S210). 즉, 모터(30)의 전류를 최초 검출시 전류 산출부(120)는 제2차동증폭기(114)를 이용하여 모터(30)의 전류를 검출할 수 있다. 이때, 스위치(S)는 제2차동증폭기(114)와 A/D 컨버터(130)를 연결할 수 있다.First, the current calculator 120 monitors the output of the second differential amplifier 114 for low current detection (step S210). That is, when the current of the motor 30 is first detected, the current calculator 120 may detect the current of the motor 30 using the second differential amplifier 114. At this time, the switch S may connect the second differential amplifier 114 and the A/D converter 130.

다음으로, 전류 산출부(120)는 저전류 검출용의 제2차동증폭기(114)의 출력전압값이 최대출력전압값(일례로 5V) 이상인지를 판단한다(단계 S220). 이때, 제2차동증폭기(114)의 출력전압값이 최대출력전압값(5V)보다 작은 경우, 전류 산출부(120)는 단계 S210으로 복귀하여 지속적으로 제2차동증폭기(114)를 이용하여 모터(30)의 전류값을 산출할 수 있다.Next, the current calculator 120 determines whether the output voltage value of the second differential amplifier 114 for detecting low current is greater than or equal to the maximum output voltage value (eg, 5V) (step S220). At this time, when the output voltage value of the second differential amplifier 114 is smaller than the maximum output voltage value (5V), the current calculator 120 returns to step S210 and continuously uses the second differential amplifier 114 to drive the motor. The current value of (30) can be calculated.

단계 S220의 판단결과, 제2차동증폭기(114)의 출력전압값이 최대출력전압값 이상인 경우, 전류 산출부(120)는 고전류 검출용의 제1차동증폭기(112)를 이용하여 모터(30)의 전류를 검출할 수 있다(단계 S230).As a result of the determination in step S220, when the output voltage value of the second differential amplifier 114 is greater than or equal to the maximum output voltage value, the current calculator 120 uses the first differential amplifier 112 for high current detection to drive the motor 30 It is possible to detect the current of (step S230).

이때, 전류 산출부(120)는 제1차동증폭기(112)와 A/D 컨버터(130)가 연결되도록 스위치(S)를 스위칭 제어할 수 있다. At this time, the current calculator 120 may switch and control the switch S so that the first differential amplifier 112 and the A/D converter 130 are connected.

여기서, 모터(30)의 전류값이 임계전류값(Y) 이상인 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2차동증폭기(114)의 출력전압값은 일정하게 최대출력전압값을 유지한다. 따라서 전류 산출부(120)는 제2차동증폭기(114)에 의해 모터(30)의 전류를 검출할 수 없기 때문에, 제1차동증폭기(112)를 이용하여 모터(30)의 전류를 검출할 수 있다.Here, when the current value of the motor 30 is greater than or equal to the threshold current value (Y), as shown in FIG. 7, the output voltage value of the second differential amplifier 114 maintains a constant maximum output voltage value. Therefore, since the current calculator 120 cannot detect the current of the motor 30 by the second differential amplifier 114, the current of the motor 30 can be detected using the first differential amplifier 112. have.

다음으로, 전류 산출부(120)는 고전류 검출용의 제1차동증폭기(112)의 출력전압값이 임계출력전압값(X) 이하인지를 판단한다(단계 S240). 이때, 제1차동증폭기(112)의 출력전압값이 임계출력전압값(X)보다 큰 경우, 전류 산출부(120)는 단계 S230)으로 복귀하여 지속적으로 제1차동증폭기(112)를 이용하여 모터(30)의 전류값을 산출할 수 있다.Next, the current calculator 120 determines whether the output voltage value of the first differential amplifier 112 for detecting high current is equal to or less than the threshold output voltage value (X) (step S240). At this time, if the output voltage value of the first differential amplifier 112 is greater than the threshold output voltage value (X), the current calculator 120 returns to step S230 to continuously use the first differential amplifier 112. The current value of the motor 30 can be calculated.

단계 S240의 판단결과, 제1차동증폭기(112)의 출력전압값이 임계출력전압값(X) 이하인 경우, 전류 산출부(120)는 단계 S210으로 복귀하여 저전류 검출용의 제2차동증폭기(114)를 이용하여 모터(30)의 전류를 검출할 수 있다.As a result of the determination in step S240, when the output voltage value of the first differential amplifier 112 is less than or equal to the threshold output voltage value (X), the current calculator 120 returns to step S210 to detect the second differential amplifier for low current detection ( 114) to detect the current of the motor 30.

이때, 전류 산출부(120)는 제2차동증폭기(114)와 A/D 컨버터(130)가 연결되도록 스위치(S)를 스위칭 제어할 수 있다. At this time, the current calculator 120 may switch and control the switch S so that the second differential amplifier 114 and the A/D converter 130 are connected.

여기서, 제1차동증폭기(112)의 출력전압값이 임계출력전압값(X) 미만인 경우, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제2차동증폭기(114)에 의한 전류 검출의 해상도가 더 높다. 따라서 전류 산출부(120)는 제2차동증폭기(114)를 이용하여 모터(30)의 전류를 검출할 수 있다.Here, when the output voltage value of the first differential amplifier 112 is less than the threshold output voltage value (X), as shown in FIGS. 5 to 7, the resolution of current detection by the second differential amplifier 114 is further high. Therefore, the current calculator 120 may detect the current of the motor 30 using the second differential amplifier 114.

이와 같은 구성에 의해, 본 발명은 저전류 구간에 대한 전류 검출의 해상도를 향상시키므로 모터의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있고, 모터 제어를 더 정밀하게 수행할 수 있으므로 운전자의 조타감을 향상시킬 수 있으며, 토크 리플과 같은 품질 문제를 해결할 수 있으므로 품질 관리 비용을 절감할 수 있다. By such a configuration, the present invention improves the resolution of the current detection for the low current section, so that the control precision of the motor can be improved, and the motor control can be performed more precisely, thereby improving the steering feeling of the driver, Quality problems such as torque ripple can be solved, reducing the cost of quality control.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art to understand the spirit of the present invention can add elements within the scope of the same spirit. However, other embodiments may be easily proposed by changing, deleting, adding, or the like, but it will also be considered to fall within the scope of the present invention.

100 : 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치
110 : 전류 검출부 112 : 제1차동증폭기
114 : 제2차동증폭기 120 : 전류 산출부
10 : 전동 파워스터어링 제어부 11 : 목표전류 제어부
12 : PWM 제어기 13 : 전류 검출부
14 : A/D 컨버터 20 : 토크 센서
30 : 모터 100: current detection device of the motor for electric power steering
110: current detection unit 112: first differential amplifier
114: second differential amplifier 120: current calculation unit
10: electric power steering control unit 11: target current control unit
12: PWM controller 13: current detection unit
14: A/D converter 20: Torque sensor
30: motor

Claims (10)

전동 파워스티어링용 모터에 인가되는 전류를 검출하기 위한 전류검출 저항;
상기 전류검출 저항의 양단 전압차를 제1증폭률로 검출하는 제1차동증폭기;
상기 전류검출 저항의 양단 전압차를 상기 제1증폭률보다 큰 제2증폭률로 검출하는 제2차동증폭기; 및
상기 제1차동증폭기 및 상기 제2차동증폭기 중 어느 하나의 출력을 이용하여 상기 모터에 인가되는 전류를 산출하는 전류 산출부;를 포함하는 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치.A current detection resistor for detecting a current applied to the motor for electric power steering;
A first differential amplifier that detects a voltage difference between both ends of the current detection resistor at a first amplification factor;
A second differential amplifier that detects a voltage difference between both ends of the current detection resistor at a second amplification factor greater than the first amplification factor; And
And a current calculation unit configured to calculate a current applied to the motor using the output of any one of the first differential amplifier and the second differential amplifier. 제1항에 있어서,
상기 제1차동증폭기는 상기 모터의 임계전류값 이상의 고전류에 대응하는 전압을 검출하고,
상기 제2차동증폭기는 상기 임계전류값 미만의 저전류에 대응하는 전압을 검출하는 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치.According to claim 1,
The first differential amplifier detects a voltage corresponding to a high current above a threshold current value of the motor,
The second differential amplifier is a current detection device of an electric power steering motor for detecting a voltage corresponding to a low current below the threshold current value. 제2항에 있어서,
상기 제1차동증폭기는 상기 임계전류값과 상기 모터의 최대전류값 사이의 전류에 대응하는 전압을 검출하고,
상기 제2차동증폭기는 상기 임계전류값과 상기 모터의 최소전류값 사이의 전류에 대응하는 전압을 검출하는 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치.According to claim 2,
The first differential amplifier detects a voltage corresponding to a current between the threshold current value and the maximum current value of the motor,
The second differential amplifier is a current detection device of the electric power steering motor for detecting a voltage corresponding to the current between the threshold current value and the minimum current value of the motor. 제2항에 있어서,
상기 임계전류값은 상기 제1차동증폭기의 임계출력전압값에 의해 결정되는 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치.According to claim 2,
The threshold current value is a current detection device for an electric power steering motor that is determined by the threshold output voltage value of the first differential amplifier. 제2항에 있어서,
상기 임계전류값은 운전자에 의한 조타력에 대응하는 전류값에 의해 결정되는 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치.According to claim 2,
The threshold current value is a current detection device for an electric power steering motor that is determined by a current value corresponding to a steering force by the driver. 제1항에 있어서,
상기 전류 산출부는 상기 제2차동증폭기의 출력전압값을 기준으로 상기 제1차동증폭기 및 상기 제2차동증폭기 중 어느 하나의 출력을 이용하여 상기 모터에 인가되는 전류를 산출하는 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치.According to claim 1,
The current calculating unit of the electric power steering motor for calculating the current applied to the motor using the output of any one of the first differential amplifier and the second differential amplifier based on the output voltage value of the second differential amplifier Current detection device. 제1항에 있어서,
상기 전류 산출부는 상기 모터의 전류를 최초 검출시 상기 제2차동증폭기를 이용하여 상기 모터의 전류를 산출하는 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치.According to claim 1,
The current calculation unit is a current detection device for an electric power steering motor that calculates the current of the motor using the second differential amplifier when the current of the motor is first detected. 제7항에 있어서,
상기 전류 산출부는 상기 제2차동증폭기의 출력전압값이 최대출력전압값 이상인 경우, 상기 제1차동증폭기를 이용하여 상기 모터의 전류를 산출하는 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치.The method of claim 7,
The current calculation unit, when the output voltage value of the second differential amplifier is greater than or equal to the maximum output voltage value, the current detection device of the electric power steering motor for calculating the current of the motor using the first differential amplifier. 제8항에 있어서,
상기 전류 산출부는 상기 제1차동증폭기를 이용하여 상기 모터의 전류를 검출하는 중에 상기 제1차동증폭기의 출력전압값이 상기 모터의 임계전류값에 대응하는 임계출력전압값 이하인 경우, 상기 제2차동증폭기를 이용하여 상기 모터의 전류를 산출하는 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치.The method of claim 8,
The current calculating unit detects the current of the motor using the first differential amplifier, and when the output voltage value of the first differential amplifier is equal to or less than the threshold output voltage value corresponding to the threshold current value of the motor, the second differential A current detection device for an electric power steering motor that calculates the current of the motor using an amplifier. 제1항에 있어서,
상기 제1차동증폭기 및 상기 제2차동증폭기 중 어느 하나의 출력을 변환하는 A/D 컨버터를 더 포함하는 전동 파워스티어링용 모터의 전류 검출 장치.According to claim 1,
And an A/D converter for converting the output of any one of the first differential amplifier and the second differential amplifier.
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