KR960012785B1 - 속도센서 장애 검출시스템 및 방법 - Google Patents

속도센서 장애 검출시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

요약 없음

Description

속도센서 장애 검출시스템 및 방법
제1도는 이빨이 있는 로우터형 속도센서 어셈블리의 개략도.
제2도는 종래기술의 회전속도센서에서 출력신호의 그래프.
제3도는 본 발명의 검출 시스템/방법의 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 속도센서 어셈블리14 : 감시회전부재
16 : 고정센서부재20,22,24,26 : 출력신호
S : 회전속도
본 발명은 회전속도센서로부터 출력신호의 장애를 검출하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 회전하도록 고정된 센서 또는 고정자 부재를 지나서 회전하는 비교적 회전 가능한 이빨이 있는 로우터(rotor)를 포함하는 형의 회전속도센서에 있어서, 특히 이빨드롭아웃(tooth drop-out)형의 장애를 검출하는 시스템/방법에 관한 것이다.
상대적으로, 고정된 센서 등을 지나서 상대적으로 회전하는 이빨있는 로우터를 활용한 회전속도센서는 선행기술에서는 공지되어 있다. 이러한 속도센서 어셈블리의 예가 미합중국 특허 번호 RE 30,522; 3,961,215; 4,862,025; 4,862,028 및 4,893,075에 개시되었고, 참고로 여기에 포함된다. 이러한 회전속도센서는 자동연료제어, 자동변속시스템 및/또는 차량 앤티-록 브레이크 시스템(anti-lock break system)(ABS)과 같은 자동차량부품/시스템과 연결되어 보통 이용된다.
일반적으로, 이러한 속도센서 어셈블리는 자연의 전자기이고, 브레이크(break)되도록 센서를 지나서 회전하는 로우터 이빨 사이의 공간 또는 로우터 이빨의 배열에 의거하여, 자기플럭스 통로에 따라 로우터의 회전속도를 표시하는 디지탈 또는 아날로그 신호를 발생한다.
이러한 회전속도센서를 활용한 시스템이 공지되어 널리 이용되고 있지만, 조정불량, 충격, 손상된 로우터등으로 전혀 만족하지 못하거나, 이빨드롭아웃(tooth drop-out)등과 같은 부적당한 측정주기당 하나 이상의 이빨 또는 펄스를 만들게 된다. 이것이 발생하면, 실제 속도보다 휠씬 낮은 잘못된 판독 또는 감속비보다 휠씬 큰 잘못된 판독 등이 발생하게 된다. 따라서 바람직하지 않은 방식으로 작동하는 자동시스템에 있어서 잘못이 검출하지 않으면 실제 판독을 잘못하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 잘못된 또는 드롭된 이빨 속도센서판독이 발생했는지 그리고, 페일세이프(fail safe) 또는 페일소프트(fail soft) 논리루우틴의 발생이 감지되었는지를 검출하는 장애 감지 기술을 제공하므로서 종래 기술의 결점을 최소로 또는 극복하는 것이다.
상기 사항은 로우터의 회전속도(S)를 계산하므로서 성취된다. 즉, S=(N-1)K/(CN-CO)의 함수 N-고정주기 시간루우프당 이빨계수의 수 또는 펄스수 (예컨대, 0.010 초) K=상수 CN=마지막 N 계수의 시간 CO=첫번째 N 계수의 시간
만일, 로우터의 회전속도(S) (이하, S라 함)의 전류변화 즉, ds/dt가 -25G에서 -30G와 같은 매우 큰 기대 차량 감속을 표시하도록 선택된 소정의 기준값(REF) 보다 크면, 단일 또는 여러 이빨드롭아웃에러가 감지되고 시스템이 중단(페일세이프) 되거나 작동의 고정허용(페일소프트) 형태가 된다.
단일유닛에 의한 (N-1)의 잘못된 판독이 S의 계산값이 되시 않거나, 검출 (즉, ds/dt가 기준값(REF)을 초과)되지 않도록 루우프(loop)의 시간주기를 선택한다. 센서입력신호를 여과하기전에 장애 체크논리를 실행하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은 이빨계수형의 이빨이 있는 로우터/고정회전속도 센서에 있어서, 이빨드롭아웃의 형의 에러를 검출하는 시스템/방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 장점 및 또 다른 목적을 첨부한 도면을 관련해서 설명하므로서 분명해질 것이다.
본 발명의 상기 검출시스템/방버은 자동구동열차 및/또는 브레이크 시스템의 제어기에 입력신호를 제공하도록 활용되는 일반적인 형의 회전속도센서 어셈블리에 연결하여 이용하려는 것이다.
일반적으로 차륜의 가장 가능한 가속 및/또는 감속은 공지된 값이다. 차량 ABS 및 자동구동열차 시스템은 종래 기술분야에 공지되어 있고 미합중국 특허 번호 3, 920, 284; 3, 929, 382; 4, 168, 866; 4, 487, 840; 4, 818, 035; 4, 863, 221; 4, 361, 060; 4, 527, 447; 4, 643, 048 및 4, 860, 861에 개시되었고 이를 여기에 포함했다.
제어유닛에 입력신호를, 일반적으로 중앙처리 장치에 의거한 마이크로 프로세서를 제공하는 속도센서 어셈블리는 종래 기술분야에 공지되어 있고, 참고로 위에서 언급한 미합중국 특허 번호 30522; 3, 961, 215; 4, 862, 025; 4, 862, 028; 4, 893, 075에 개시되어 있다. 제1도를 참고하면 알수 있듯이, 이러한 속도센서어셈블리(10)는 로우터의 회전속도를 표시하는 신호를 제공하는 차량부품(18)에 대하여 고정되어 회전하는 고정자 또는 센서부재(16) 및 이들과 함께 회전하는 감지축(14)에 고정된 이빨이 있는 강자성체 로우터(12)를 구비한다. 한개의 이빨 및 한개의 이빨공간의 회전은 고정자 또는 센서(16)를 통과한 후 자기플럭스 통로를 브레이크함으로써 증감하는 유도전류의 펄스를 발생시킨다. 그리고, 이러한 펄스 또는 이빨 계수의 주파수는 로우터의 회전속도를 나타내고 이러한 부재들은 그들과 함께 회전한다. 물론, 로우터 이빨은 진공, 구멍 등과 대치된다.
본 발명은 제1도에 예시된 개략적인 이빨이 있는 로우터형의 전자지 속도 센서어셈블리를 사용하는데 적합하고, 또한 감시부재의 회전속도를 표시하는 주파수가 펄스형식의 출력을 제공하는 어떤 형의 속도센서 어셈블리에도 적용할 수 있다.
제2도는 속도센서 어셈블리형의 일반적인 펄스의 출력 및 감시축(14)의 회전속도를 계산하기 위하여 상기 펄스를 이용한 그래프이다. 위에서 지적한 바와 같이 감시축(14)과 같은 감시부재의 회전속도를 계산하는 관계 또는 공식은 S=(N-1)K/CN-CO)이고, 여기서 N=고정주기 시간 루우프당 이빨계수의 수(예컨대, 0.010 초), K=상수, CN=마지막 N 계수의 시간, CO=첫번째 N 계수의 시간, 상수(K)는 로우터상의 이빨의 수(ABS 시스템에서는 60개의 이빨 및 100개의 이빨이 있는 로우터)가 일반적이다. 기어비, 타이어의 크기등에 의존한다. 제2도에 예시된 예의 60개의 이빨이 있는 로우터에 있어서 차량속도가 100mph 상태에서 초당(HZ)K=860 주기이다.
시간주기를 초당 10/1000(0.010초)라 가정하면, 트레이스라인(20) 및 (22)은 속도센서 어셈블리(10)의 적당하 작동을 예시한다. 차령속도가 10mph에서 상수가 860HZ이면, 속도센서 어셈블리는 매 0.0012(1/860) 초당 이빨펄스를 발생한다. 트레이스라인(20)에 있어서, 제1주기를 시작한 후, 제1펄스가 정확히 0.0012초에 정확히 수신될 것이다. 따라서, 일정한 차량속도를 고려하면 3개의 이빨펄스가 시험주기 동안에 계산된다. 따라서, (N-1)은 7이고 CN-CO는 0.0012∼0.0096, 즉, 0.0084 또는 하나의 펄스당 매 0.0012초와 같게 되는데, 이는 초당 100mph당 860펄스에 해당한다. 트레이스라인(22)에 있어서도 제1펄스가 .001초에 수신되고, (N-1)는 8이고 CN-CO는 0.0096초이다. 그리고, 0.0012초의 평균펄스 주사수를 860HZ에서 100mph에 해당한다.
트레이스라인(23)에서 일정한 차량속도를 100mph라 가정하면 측정주기에서 0.0025초에서 감지되어야 하는 이빨펄스가 드롭아웃되었다고 하면, CPU는 CN-CO가 0.096인 N-1을 7로 계산한다. 이로 인해 펄스가 평균적으로 .00137 초당 또는 약 729.93HZ의 주파수만이 수신된다. 그리고, 이 주파수는 시간당 차량속도가 약 84.9마일에 해당한다. 이것은 0.010초에서 차륜감속이 약 15.1mph로서 , 이 차륜감속이 기대차륜감속을 초과하는 -60g인 것이다.
사실상, 일반차량을 이용할때 에러를 나타내는 약 -25또는 30g의 기준값을 초과하는 어떤 차륜감속을 생각할 수 있다. 트레스라인(24)에서 차량속도가 대체로 일정하게 100mph이고, 시험주기동안 약 .0097초에서 수신되어야만 하는 이빨펄스의 드롭아웃이 7, 그리고 CN-CO가 .0084이라고 하면, 이빨펄스의 주파수가 .0012당 한번이고 이빨드롭아웃 문제가 감기되지 않는 한 차량속도가 정확하다는 것을 나타낸다. 일반적으로, 이와 같은 상황에서 시험주기의 맨처음 및 맨끝을 제외하고 이빨드롭 아웃이 균등하게 일어나게 되고, 장애검출을 할 수 있게 된다.
50mph 차량속도에서 위의 트레이스라인(20)의 예에서와 유사한 조건이라고하면, 즉 100mph 차량속도에서 K=860HZ이고, 주기시간이 0.010초라고 하면, 펄스가 평균적으로 0.0024초(1/430)에 발생하게 된다. 따라서, N은 4이고, N-1은 3 및 CN-CO는 .0072(.0024-.0096)와 같다. 그리고, CN-CO는 0.0024 초당 펄스이다. 만일, 이빨 또는 펄스가 드롭아웃되면, N-1은 2로서, 이는 0.0036 초당 펄스 또는차량감속이 75g이라는 것을 의미하고, 물론 기준값(REF)을 초과했다는 것을 의미한다.
100개의 이빨로우터인 경우에 있어서, K는 100mph 차량속도(50mph 차량속도에서 700KZ)에서 1400KZ이고, 드롭된 이빨펄스는 10mph에서 차량가속이 약 -35g이고, 50mph 차량속도에서는 -38g이므로 어느 것이나 선택된 기준값을 초과하는 것이다. 드롭된 (droped) 이빨로 인한 현저한 차량가속이 참 차량속도의 넓은 범위에 걸쳐 주어진 로우터에 대해 대체로 일정하다는 것을 알 수 있다.
이빨드롭아웃이 감지되면, 차량 운전자에게 장애의 존재를 지적되고 페일세이프 또는 페일소프트 논리의 두 형식중에서 조처를 취한다.
페일세이프 논리상황에 있어서, 속도센서 어셈블리(10)를 활용하는 자동시스템은 차량이 작동되지 dskg는 불연속 작동을 간단히 한다.
페일세이프 상황에 있어서, 장비와 관련된 차량의 불안정하기 때문에 장애 공차논리를 활용한다. 예컨데, 변속기 시스템에 있어서, 이론상, 고장의 센서가 엔진속도센서라고 하면, 논리는 대용으로 전송입력출 속도를 활용한다. 이러한 특성의 공차논리는 미합중국 특허 번호 4, 849, 899에 개시되어 있고, 이를 참고로 여기에 포함했다.
물론, 매우 짧은 주기 시간을 선택하여 기대속도의 범위에 있어서, 참값보다 하나 적은 (N-1)의 판독은 S의 변화에 대한 값 또는 소정의 기준값(REF)을 초과하는 ds/dt이 값이 되도록 하는 것이 중요하다. 또한, 이빨드롭아웃 장애시험이 속도센서 어셈블리(10)로부터 입력신호를 여과하기 전에 실행하는 것이 중요하다.
제3도는 본 발명의 검출시스템/방법의 흐름도를 예시한다. 위에서 언급한 바와 같이, 만일 N-의 참값을 N-2로 잘못 판단하면, 계산된 차량속도의 일차시간 미분이 소정의 기준값을 초과하도록 시간주기를 선택한다. 소정의 기준값을 차량 적용시 기대된 최대차량 감속비를 초과하는 -20∼-30g로 하는 것이 바람직하다. 각 주기동안에 이빨계수의 번호 N가 감지되고, d((N-1)K/(CN-CO)/dt의 일차시간 미분이 계산되어 기준값과 비교된다. 만일 차량의 가속/감속을 나타내는 시간미분이 속도센서 어셈블리(10)로부터 출력신호에서 이빨드롭아웃 장애를 나타내지 않으면, 속도센서 어셈블리(10)의 출력이 여과된 후, 공식 S=(N-1)K/CN-CO에 의하여 차량의 속도를 계산하도록 활용한다. 그러나, 만일 이빨의 드롭아웃 문제가 검출되면 장애가 나타나고 시스템은 페일세이프 또는 페일소프트 논리루우틴에 대하여 비장애가 된다. 따라서, 이빨이 잇는 로우터형의 회전속도센서로부터 출력신호의 드롭된 이빨형의 장애를 검출하는 제어시스템 및 방법을 제공해야 하는 것을 알 수 있다.
본 발명이 어느 정도 특이성을 가지고 있지만, 본 발명의 정신 및 의도에 벗어남이 없다면 바람직한 실시예를 수정할 수 있다는 것을 인지해야만 한다.

Claims (11)

  1. 감시회전부재(14)의 회전할 수 있게 연결된 로우터(12) 및 상대적으로 고정된 센서(16)와, 상기 로우터의 회전속도(S)를 표시하는 주파수를 갖는 다수의 펄스를 포함하는 출력신호(20,22,24,26)을 제공하는 상기 센서 어셈블리와, 알려진 시간주기에 걸쳐 다수의 상기 펄스의 함수로 계산된 상기 회전속도를 포함하는 유형의 속도센서 어셈블리(10)로부터 출력신호의 이탈 펄스 유형의 장애를 검추출하는 장애검출방법에 있어서, 상기 S의 변화비를 나타내는 값을 계산하여, 이 S의 변화비를 표시하는 값의 절대값을 기준값(REF)과 비교하여서, 만약 상기 S의 변화비를 나타내는 값의 절대값이 상기 기준값(REF) 보다 크면 장애를 검출하는 것을 특징으로 하는 속도센서 장애 검출방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준값(REF)은 감시물체의 가장 기대 가능한 감속비와 대체로 같은 것을 특징으로 하는 속도센서 장애 검출방법.
  3. 제2항에 있어서, 만일 (N-1)의 실제값이 같은 (N-2) 또는 그 이하의 값으로 감지되면, S에서의 변화비의 계산된 절대값이 기준값보다 도 크게 되도록 주기시간을 선택하는 것을 특징으로 하는 속도센서 장애 검출방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 S에서의 변화비의 계산된 절대값이 S에 대하여 현재 계산된 값과 S에 대하여 마지막에 계산된 값을 비교하므로서 결정되는 것을 특징으로 하는 속도센서 장애 검출방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 S에서의 변화비에 대한 계산된 값을 시간에 대한 S값의 일차 미분인 것을 특징으로 하는 속도센서 장애 검출방법.
  6. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제5항에 있어서, 상기 S는 S=(N-1)K/(CN-CO)의 함수관계에 의히야 규정되는 것을 특징으로 하는 속도센서 장애 검출방법.
    상기 관계에서, S=감지물체의 회전속도, N=고정시간 루우프당 펄스계수의 수, L=상수, CN=마지막 N계수의 시간 및 CO=첫번째 N 계수의 시간이다.
  7. 감시회전부재(14)와 회전할 수 있게 결합된 이빨이 있는 로우터(12)와, 상대적으로 고정된 센서부재(16)와, 상기 로우터의 회전속도를 나타내는 주파수를 갖는 다수의 펄스를 구비하는 출력신호(20,22,24,26)를 제공하는 상기 센서 어셈블리와, 주어진 시간주기에 감지된 다수의 펄스의 함수로 계산된 회전속도를 포함하는 이빨이 있는 로우터형 속도센서 어셈블리(10)로부터 출력신호의 이탈 이빨형 장애를 검출하는 속도센서 장애 검출시스템에 있어서, S의 변화비를 표시하는 값을 계산하는 수단과, S의 변화비를 표시하는 상기 값의 절대값을 기준값(REF)와 비교하여서, 만약 S의 변화비를 표시하는 값의 절대값이 상기기준값(REF) 보다 크면 장애를 검출하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 속도센서 장애 검출시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기기준값을 감시문체의 가장 기대 가능한 감속과 같은 것을 특징으로 하는 속도센서 장애 검출시스템.
  9. 제8항에 있어서, 만일(N-1)의 실제값이 (N-2)의 값으로 감지되면, S에서의 변화비의 계산된 절대값이 기준값보다 더 크게 되도록 주기시간을 선택하는 것을 특징으로 하는 속도센서 장애 검출시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 S에서의 변화비에 대한 계산된 절대값은 시간에 대한 S값의 일차 미분인 것을 특징으로 하는 속도센서 장애 검출시스템.
  11. 제7항, 제8항, 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 S는 (N-1)K/(CN-CO)의 함수관계에 의하여 규정되는 것을 특징으로 하는 속도센서 장애 검출시스템.
    상기 관계에서 S=감지물체의 회전속도, K=상수, CN=미지막 N계수의 시간 및 CO=첫번째 N 계수의 시간이다.
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