WO2017142300A1 - 센서 미부착식 epb 모터의 회전수 검출장치 및 검출방법 - Google Patents

센서 미부착식 epb 모터의 회전수 검출장치 및 검출방법 Download PDF

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epb
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노승수
강신덕
김응수
송수환
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이래오토모티브시스템 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to an EPB (Electronic Parking Brake), and more specifically, to a rotation speed detecting device and a detection method of an EPB motor without a sensor, rather than an EPB motor having a built-in sensor. will be.
  • EPB Electronic Parking Brake
  • a separate actuator with a motor is used to limit wheel movement.
  • a caliper or cable puller method is mainly used.
  • a magnet is generally disposed inside the actuator to control the position of the caliper and provide a proper braking force to the wheel.
  • a linear hall sensor for measuring the change of the magnetic field from the magnet. The linear hall sensor can measure the parking brake tension generated by the actuator by the motor drive.
  • FIG. 1 and 2 are conceptual diagrams showing an example of an EPB assembly.
  • 3 is a view showing a motor speed detection device according to the actuator drive of the EPB assembly according to the prior art.
  • the EPB assembly 1 may include, for example, a housing 10, a gearbox (not shown), an actuator 20, a motor 30, an EPB electronic control module 40, and the like.
  • the actuator shown in Figs. 1 to 3 is a cable puller type actuator, which shows a gear train as an embodiment and a spring 22 and a thread 21 formed on the actuator rotation shaft, respectively.
  • the prior art parking brake tension detection system shown in FIG. 3 adds a magnet 41 and a linear hall sensor assembly 42 for detecting rotational speed of an actuator or motor. Due to the addition of the magnet 41 and the linear hall sensor assembly 42, the material cost is increased, and the use of the magnetic material called the magnet 41 requires an optimized design for sensitively detecting the change in the magnetic field. The burden on design was also a daunting problem.
  • the motor or actuator may not be smoothly driven due to subtle position fluctuations due to continuous use of the EPB, overheating of the motor, and stuck phenomenon caused by foreign matter infiltration or wear in the actuator. There is a risk.
  • An object of the present invention devised to solve the problems of the prior art is to provide an apparatus and a method for detecting the rotational speed of a motor for controlling the operation of the EPB actuator without the provision of a separate magnet and hall sensor.
  • the rotational speed of the motor is detected by using a ripple signal generated by the electric repulsive force between the rotor and the stator in the motor.
  • the actuator driving motor used to engage and release the parking brake of the electronic parking brake (EPB) system;
  • An electronic control module for controlling the motor;
  • a vehicle battery supplying power to the motor and the electronic control module;
  • a main processor configured to receive an output signal of the electronic control module and estimate a rotation speed of the motor, wherein the electronic control module receives an output signal of the motor and detects a ripple of the motor. It provides a sensorless motor rotation speed detection device for EPB, further comprising.
  • the output signal of the motor may correspond to any one of current or voltage.
  • the output signal of the motor may be output as a value adjusted by using a signal amplifier or a signal attenuator.
  • the ripple measuring unit may further include: a ripple signal selecting unit selecting only a ripple signal from an output signal of the motor; A first level converting unit converting a potential by receiving a ripple signal selected by the ripple signal selecting unit and a DC signal of the battery; And a second level converter configured to receive a DC signal of the battery and convert a potential thereof.
  • the ripple measurement unit may include a comparator for outputting a signal when the ripple changes by comparing the output of the first level converter and the output of the second level converter.
  • the ripple measuring unit may further include an offset adjusting unit for adjusting the operation sensitivity of the ripple signal.
  • the offset adjusting unit may be connected to a rear end of the first level converting unit.
  • the ripple measurement unit may further include a low pass filter unit to remove high frequency noise of a signal output from the comparator.
  • the electronic control module including the ripple measuring unit may be configured in the form of an application specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application specific integrated circuit
  • step (a) selecting only the ripple signal from the output signal of the motor; (b) synthesizing the selected ripple signal and the DC signal of the vehicle battery; (c) comparing the signal synthesized in the step (b) with the direct current signal of the vehicle battery and outputting a signal when the ripple changes; (d) applying the signal output in step (c) to the main processor; And (e) estimating the rotational speed of the motor using the signal applied to the main processor.
  • the method may further include adjusting the offset.
  • step (c) may further include a filtering step for removing the high frequency noise.
  • the use of the EPB motor can accurately detect the rotational speed of the EPB motor without having a magnet or a linear Hall sensor.
  • the weight of the EPB actuator can be reduced and the volume can be reduced, thereby facilitating the design of the actuator and reducing the cost of the product.
  • FIG 1 and 2 illustrate an EPB assembly according to one embodiment.
  • FIG 3 is a view showing a motor speed detection device according to the actuator drive of the EPB assembly according to the prior art.
  • Figure 4 is a schematic diagram of a motor speed detection device for EPB according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing the operating flow of the sensorless motor speed detection device for EPB of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram of a sensorless motor speed detection method for an EPB of the present invention.
  • connection herein includes direct connection and indirect connection between one member and another member, and may mean all physical connections such as adhesion, attachment, fastening, bonding, and coupling.
  • an expression such as 'first' and 'second' is used only for distinguishing a plurality of components, and does not limit the order or other features between the components.
  • Sensorless motor rotation speed detection device for an EPB includes an actuator driving motor 30 for fastening and releasing the parking brake of the electronic parking brake (EPB) system; An electronic control module 40 for controlling the motor 30; A vehicle battery 50 for supplying power to the motor 30 and the electronic control module 40; And a main processor 200 which receives the output signal of the electronic control module 40 and estimates the rotation speed of the motor 30.
  • EPB electronic parking brake
  • the electronic control module 40 further includes a ripple measuring unit 100 for receiving (or detecting) a ripple of the motor 30 by receiving the output signal of the motor 30. It is characterized by.
  • Motor 30 in the present invention is characterized in that it is a sensorless (Sensorless) motor without a magnet or hall sensor.
  • the output signal of the motor 30 may correspond to any one of current or voltage. That is, the ripple of the motor 30 measured by the ripple measuring unit 100 of the present invention may be a ripple component of a driving current or a ripple component of a driving voltage.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a sensorless motor speed detection device for EPB of the present invention.
  • the motor 30, the electronic control module 40, and the vehicle battery 50 may be electrically connected to each other.
  • the motor 30 is driven by receiving electric power from a vehicle battery.
  • the motor 30 is to accurately estimate the rotation speed of the motor 30 by detecting the ripple component of the output signal of the motor 30. Furthermore, it is possible to control the precise operation of the EPB assembly by estimating the brake tension through the estimation of the rotation speed of the motor 30.
  • the output signal of the motor according to an embodiment of the present invention may be output to the adjusted value using the signal amplifier signal attenuator.
  • FIG. 5 is a view showing the operating flow of the sensorless motor speed detection device for EPB of the present invention.
  • Motor ripple measurement unit 100 of the present invention as shown in Figure 4 the ripple signal selection unit for selecting only the ripple signal from the output signal of the motor; A first level converting unit 140 for converting a potential by receiving a ripple signal selected by the ripple signal selecting unit 120 and a DC signal of the battery 50; And a second level converting unit 130 for converting a potential by receiving a DC signal of the battery 50.
  • the first level converting unit 140 may be connected to the operation flow line L3 to receive the DC signal of the battery 50, and may be connected to the operation flow line L1 to receive the selected ripple signal.
  • the second level converting unit 130 may be connected to an operation flow line L2 to receive a DC signal of the battery 50.
  • the structural characteristics of the motor may refer to characteristics due to the electric repulsive force between the rotor and the stator as described above.
  • the ripple signal selection unit 120 may correspond to, for example, a True RMS to DC Converter.
  • True RMS to DC Converter is a circuit element designed with a transformer or probe, and can be a signal extraction converter that converts waveforms of all regions into effective values regardless of direct current, alternating current, or atypical alternating current. have. Pure ripple voltage waveforms can be extracted by providing and connecting at least one OP-AMP to a true RMS to DC converter.
  • the first level converter 140 receives the DC signal of the battery 50 together with the selected ripple signal to convert the potential.
  • This may mean a combination of an irregular ripple signal and a DC signal of a substantially constant potential, which is to remove various noises or disturbances in detecting the motor rotation speed.
  • the second level converter 130 receives only a DC signal of the battery 50.
  • the second level converting unit 130 is configured to detect an accurate motor rotation speed by providing a comparison value with the potential converted by the first level converting unit 140 in the comparator 110 to be described later.
  • the DC signal in the second level converter 130 and the DC signal synthesized in the first level converter 140 may have substantially the same potential, and may be substantially different from the DC signal in the second level converter 130.
  • the DC signal synthesized by the first level converter 140 may have substantially the same phase.
  • the first level converting unit 140 and the second level converting unit 130 may be, for example, a combination of a digital pulse converter and other circuit elements, and a sinusoidal voltage or current ripple waveform may be output as a square wave output. Can be converted.
  • the ripple measurement unit 100 of the EPB sensorless motor speed detection device compares the output of the first level converter 140 and the output of the second level converter 130.
  • the comparator 110 may output a signal when the ripple changes.
  • the output of the first level converter 140 refers to a potential obtained by combining the ripple signal and the DC signal, and the output of the second level converter 130 only refers to the potential of the DC signal. Therefore, unlike the output of the second level converter 130, the output of the first level converter 140 includes unique characteristic information related to the rotation of the motor.
  • the comparator 110 detects a change in the ripple by comparing the potentials of the first level converter 140 and the second level converter 130 to estimate the rotation speed of the motor. In this case, the output from the comparator 110 may be converted into a high / low square wave or pulse wave form.
  • the ripple measurement unit 110 further includes a low-pass filter 160 for removing high frequency electrical noise (noise) of the signal output from the comparator 110. It may include.
  • the ripple measurement unit 110 may further include an offset adjustment unit 150 for adjusting the operation sensitivity of the ripple signal, the offset adjustment unit 150 is a first level converter ( 140 may be connected to the rear end.
  • the offset adjustment unit 150 is a first level converter ( 140 may be connected to the rear end.
  • the offset adjuster 150 may adjust the ripple voltage or the ripple current when the ripple voltage or the ripple current signal is not suitable for input to the comparator 110 before the comparator 110 checks the potential of the second level converter 130. It lowers or raises the sensitivity of the signal in advance. For example, in the absence of motor ripple (i.e., when the motor is not rotating), eliminating the output waveform of comparator 110 only when there is always a change in the motor ripple current (i.e., only when the motor is rotating). The output waveform of 110 may be adjusted to occur.
  • the ripple voltage or ripple current signal through the offset adjuster 150 may use a signal when the EPB motor operates.
  • whether it is suitable for input to the comparator 110 may be determined by comparing with a reference value.
  • the offset adjuster 150 may be set so that the reference value is variably set in order to adapt to a characteristic in which a ripple current and a voltage vary according to the type of the motor.
  • the electronic control module 40 including the ripple measuring unit 100 may be configured in the form of an application specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application specific integrated circuit
  • the electronic control module 40 of the present invention serves as a microcontroller in the EPB, and counts the number of pulses of the ripple to accurately measure the number of revolutions of the EPB motor.
  • the ripple in the form of voltage or current may be converted into a value or parameter that the electronic control module 40 can recognize.
  • the electronic control module 40 issues a driving command to the EPB actuator based on the measured rotational speed information of the EPB motor, thereby enabling accurate position control of the EPB.
  • FIG. 6 a method of detecting an EPB sensorless motor speed according to an exemplary embodiment of the present invention will be described.
  • FIG. 6 is a block diagram of a sensorless motor speed detection method for an EPB of the present invention.
  • Motor rotation speed detection method (a) selecting only the ripple signal from the output signal of the motor (S610); (b) synthesizing the selected ripple signal and the DC signal of the vehicle battery (S620); (c) comparing the signal synthesized in the step (b) with the direct current signal of the vehicle battery and outputting a signal when the ripple changes; (d) applying the signal output in the step (c) to the main processor (S640); And (e) estimating the rotation speed of the motor by using the signal applied to the main processor (S650).
  • the detected ripple is a value reflecting information about a motor-specific structure such as a rotor, a stator, a flange, an air gap, and a case.
  • the rotation speed of the motor can be estimated.
  • the method may further include adjusting the offset after step (b), and may further include a filtering step for removing high frequency noise after step (c).
  • This method of detecting the motor speed can be performed using the sensorless motor speed detecting device described above, and thus, the overlapping description will be omitted since the same is true in nature.
  • the EPB motor in the use of the EPB motor it is possible to accurately detect the rotation speed using only the ripple of the EPB motor, based on this it is possible to precise position control of the EPB system.
  • This may not be equipped with a magnet or a linear Hall sensor for measuring the rotational speed of the conventional EPB motor, there is an industrial applicability because it can reduce the volume of the entire EPB and reduce the manufacturing cost. .

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Abstract

본 발명은 EPB(Electric Park Brake, 전자식 주차 브레이크)에 대한 발명으로서, 구체적으로는 종래 통상적으로 사용되는 내장형 센서가 구비된 EPB 모터가 아닌 센서 미부착식 EPB 모터의 회전수 검출장치와 검출방법에 대한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자식 주차 브레이크(EPB) 시스템의 주차 브레이크 체결 및 해제에 사용되는 엑츄에이터 구동용 모터; 상기 모터를 제어하는 전자제어모듈; 상기 모터와 상기 전자제어모듈에 전원을 공급하는 차량용 배터리; 및 상기 전자제어모듈의 출력신호를 입력 받아 상기 모터의 회전수를 추정하는 주처리부를 포함하되, 상기 전자제어모듈은 상기 모터의 출력신호를 입력 받아 모터의 리플(Ripple)을 측정하는 리플측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치를 제공할 수 있다.

Description

센서 미부착식 EPB 모터의 회전수 검출장치 및 검출방법
본 발명은 EPB(Electronic Parking Brake, 전자식 주차 브레이크)에 대한 발명으로서, 구체적으로는 종래 통상적으로 사용되는 내장형 센서가 구비된 EPB 모터가 아닌 센서 미부착식 EPB 모터의 회전수 검출장치와 검출방법에 대한 것이다.
통상적인 EPB 어플리케이션의 경우 모터가 장착된 별도의 엑츄에이터를 이용하여 휠의 움직임을 제한하는 방식을 사용한다. 휠의 움직임을 제한하기 위한 수단으로서는 캘리퍼(Caliper) 또는 케이블 풀러(Cable Puller) 방식이 주로 사용되는데, 예컨대 캘리퍼의 위치를 제어하고 휠에 적절한 제동력을 제공하기 위하여 엑츄에이터 내부에는, 일반적으로 마그넷을 배치시키고 이 마그넷으로부터 자계의 변화를 측정하는 리니어 홀 센서(Linear Hall Sensor)를 구비한다. 리니어 홀 센서를 통해 모터 구동에 의해 엑츄에이터에서 발생하는 주차 브레이크 장력을 측정할 수 있다.
도 1과 도 2는 EPB 어셈블리의 일 례를 나타내는 개념도이다. 도 3은 종래기술에 따른 EPB 어셈블리의 엑츄에이터 구동에 따른 모터 회전수 검출장치를 나타내는 도면이다.
여기서 EPB 어셈블리(1)는 예컨대 하우징(10), 기어박스(미도시), 엑츄에이터(20), 모터(30), EPB 전자제어모듈(40) 등을 포함할 수 있다. 특히 도 1 내지 도 3에 도시된 엑츄에이터는 케이블 풀러 방식의 엑츄에이터로서 일 실시예로서 기어트레인과, 엑츄에이터 회전축 상에 스프링(22)과 나사산(21)이 각각 형성된 것이 도시된다.
도 3에 도시된 종래 기술의 주차 브레이크 장력 검출 시스템은 엑츄에이터 또는 모터의 회전수 감지를 위한 마그넷(41)과 리니어 홀 센서 어셈블리(42)를 부가한다. 마그넷(41)과 리니어 홀 센서 어셈블리(42) 등의 부가로 인하여 재료비 상승의 요인이 되고 있으며, 마그넷(41)이라는 자성체를 사용함으로써 자계의 변화를 민감하게 감지하기 위한 최적화된 설계를 해야하므로 기구설계에 대한 부담도 만만치 않은 문제가 있었다.
아울러, 마그넷의 특성상 자성을 잃게 되면 센서 본연의 역할을 할 수 없을 뿐만 아니라, 이로 인해 브레이크 드레그(Brake Drag) 현상이 발생하여 정확한 위치 제어가 불가능하게 되는 문제점을 갖는다.
그리고 종래의 EPB 캘리퍼 위치 제어 장치에 따르면 EPB의 지속적인 사용에 따른 미묘한 위치 변동, 모터의 과열소손, 엑츄에이터 내부에 이물질 침투 또는 마모현상으로 인한 Stuck 현상 등에 의해 모터 또는 엑츄에이터의 구동이 원활하게 이루어지지 않을 위험도 존재한다.
종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 별도의 마그넷과 홀 센서 등의 구비 없이도 EPB 엑츄에이터의 작동을 제어하는 모터의 회전수를 검출하는 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
EPB 모터 회전시 모터내 회전자와 고정자 사이의 전기적 반발력에 의해 발생하는 리플(Ripple)신호를 이용하여 모터의 회전수를 검출하고자 한다.
궁극적으로 EPB의 정확한 위치제어를 위한 방법을 제시하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자식 주차 브레이크(EPB) 시스템의 주차 브레이크 체결 및 해제에 사용되는 엑츄에이터 구동용 모터; 상기 모터를 제어하는 전자제어모듈; 상기 모터와 상기 전자제어모듈에 전원을 공급하는 차량용 배터리; 및 상기 전자제어모듈의 출력신호를 입력 받아 상기 모터의 회전수를 추정하는 주처리부를 포함하되, 상기 전자제어모듈은 상기 모터의 출력신호를 입력 받아 모터의 리플(Ripple)을 검출하는 리플검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치를 제공한다.
일 실시예에 따르면, 상기 모터의 출력신호는 전류 또는 전압 중 어느 하나의 형태에 해당될 수 있다.
여기서, 상기 모터의 출력신호는 신호 증폭기 또는 신호 감쇄기를 이용하여 조정된 값으로 출력될 수 있다.
또한, 상기 리플측정부는, 상기 모터의 출력신호에서 리플신호만을 선택하는 리플신호선택부; 상기 리플신호선택부에서 선택된 리플신호와 상기 배터리의 직류신호를 입력 받아 전위를 변환하는 제1레벨변환부; 및 상기 배터리의 직류신호를 입력 받아 전위를 변환하는 제2레벨변환부;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 리플측정부는 상기 제1레벨변환부의 출력과 상기 제2레벨변환부의 출력을 비교하여 리플이 변화할 때의 신호를 출력하는 비교기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 리플측정부는 리플신호의 동작 감도 조절을 위한 오프셋 조정부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 오프셋 조정부는 상기 제1레벨변환부의 후단에 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 리플측정부는 상기 비교기로부터 출력된 신호의 고주파 노이즈를 제거하는 로우패스필터부를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 리플측정부를 포함한 전자제어모듈은 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)형태로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 (a) 모터의 출력신호에서 리플신호만을 선택하는 단계; (b) 선택된 리플신호와 차량용 배터리의 직류신호를 합성하는 단계; (c) 상기 (b)단계에서 합성된 신호와 차량용 배터리의 직류신호를 비교하여 리플이 변화할 때의 신호를 출력하는 단계; (d) 상기 (c)단계에서 출력된 신호를 주처리부에 인가하는 단계; 및 (e) 상기 주처리부에 인가된 신호를 이용하여 모터의 회전수를 추정하는 단계를 포함하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출방법을 개시한다.
여기서 (b)단계 이후에는 오프셋을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고 (c)단계 이후에 고주파 노이즈를 제거하는 필터링 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, EPB 모터의 사용에 있어서 마그넷 또는 리니어 홀센서 등을 구비하지 않고도 EPB 모터의 회전수를 정확히 감지할 수 있다.
본 발명에 따르면 EPB 모터의 회전수를 정확히 감지할 수 있으므로 이를 이용하여 EPB 시스템의 정밀한 위치제어가 가능한 장점이 있다.
또한, 마그넷과 리니어 홀 센서를 구비하지 않음으로 인하여 EPB 엑츄에이터의 무게를 줄일 수 있고, 체적을 경감시킬 수 있으며, 이로 인해 엑츄에이터의 설계가 용이함은 물론 제품의 단가를 낮추는 효과를 얻을 수 있다.
도 1과 도 2는 일 실시예에 따른 EPB 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래기술에 따른 EPB 어셈블리의 엑츄에이터 구동에 따른 모터 회전수 검출장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 EPB용 모터 회전수 검출장치에 대한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치의 작동흐름을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출방법에 대한 블록도이다.
이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.
그리고 여기서의 "연결"이란 일 부재와 타 부재의 직접적인 연결, 간접적인 연결을 포함하며, 접착, 부착, 체결, 접합, 결합 등 모든 물리적인 연결을 의미할 수 있다.
또한 '제1, 제2' 등과 같은 표현은 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
도면 설명에 앞서, 종래기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용해 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 EPB용 센서리스(Sensorless) 모터 회전수 검출장치는 전자식 주차 브레이크(EPB) 시스템의 주차 브레이크 체결 및 해제에 사용되는 엑츄에이터 구동용 모터(30); 상기 모터(30)를 제어하는 전자제어모듈(40); 상기 모터(30)와 상기 전자제어모듈(40)에 전원을 공급하는 차량용 배터리(50); 및 상기 전자제어모듈(40)의 출력신호를 입력 받아 상기 모터(30)의 회전수를 추정하는 주처리부(200)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명은 상기 모터(30)의 출력신호를 입력 받아 모터(30)의 리플(Ripple)을 측정(또는 검출)하는 리플측정부(100)를 상기 전자제어모듈(40)에 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 모터(30)는 마그넷 또는 홀 센서 등을 구비하지 않는 센서리스(Sensorless) 모터인 것을 특징으로 한다.
그리고 여기서 모터(30)의 출력신호는 전류 또는 전압 중 어느 하나의 형태가 해당될 수 있다. 즉, 본 발명의 리플측정부(100)가 측정하는 모터(30)의 리플은 구동 전류의 리플 성분 또는 구동 전압의 리플 성분일 수 있다.
도 4는 본 발명의 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치에 대한 개략도이다. 도 4를 참조하면, 모터(30)와 전자제어모듈(40) 및 차량용 배터리(50)는 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 모터(30)는 차량용 배터리로부터 전력을 공급받아 구동하게 되는데 모터(30)의 출력신호의 리플성분을 검출함으로써 모터(30)의 회전수를 정확히 추정하고자 한다. 나아가 모터(30) 회전수의 추정을 통해 브레이크 장력을 추정하여 EPB 어셈블리의 정밀한 동작을 제어할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 출력신호는 신호 증폭기 신호 감쇄기를 이용하여 조정된 값으로 출력될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치의 작동흐름을 나타내는 도면이다.
본 발명의 모터 리플측정부(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 모터의 출력신호에서 리플신호만을 선택하는 리플신호선택부(120); 상기 리플신호선택부(120)에서 선택된 리플신호와 상기 배터리(50)의 직류신호를 입력받아 전위를 변환하는 제1레벨변환부(140); 및 상기 배터리(50)의 직류신호를 입력받아 전위를 변환하는 제2레벨변환부(130)를 더 포함할 수 있다. 여기서 제1레벨변환부(140)는 배터리(50)의 직류신호를 입력받기 위해 작동흐름 라인 L3와 연결될 수 있고, 선택된 리플신호를 입력받기위해 작동흐름 라인 L1과 연결될 수 있다. 그리고 제2레벨변환부(130)은 배터리(50)의 직류신호를 입력받기 위해 작동흐름 라인 L2와 연결될 수 있다.
당해 모터(30)의 구조적 특성상 모터(30)의 출력 파형에는 특정한 리플(Ripple)이 존재하게 되는데 리플측정부(100)에 포함된 리플신호선택부(120)를 통해 이 리플신호만을 추출한다. 여기서 모터의 구조적 특성이라 함은 전술한 바와 같이 회전자와 고정자 사이의 전기적 반발력에 의해 기인한 특성을 의미할 수 있다.
리플신호선택부(120)는 예컨대, True RMS to DC Converter가 해당될 수도 있다. True RMS to DC Converter는 트랜스포머(Transformer) 또는 프로브(Probe)를 내장하여 설계하는 회로소자로서, 직류, 교류, 비정형교류 등에 구애되지 않고 모든 영역의 파형을 실효값으로 변환하는 신호 추출용 컨버터일 수 있다. True RMS to DC Converter에 적어도 하나 이상의 OP-AMP를 마련 및 연결시킴으로써 순수한 리플전압 파형을 추출할 수 있게 된다.
그 다음에는 제1레벨변환부(140)에서 상기 선택된 리플신호와 함께 배터리(50)의 직류신호를 입력받아 전위를 변환한다. 이는 불규칙적인 리플신호와 대체로 일정한 전위의 직류신호를 합성한 것을 의미할 수 있는데, 이는 모터 회전수 검출에 있어서 각종 노이즈(noise) 또는 외란(disturbance)을 제거하기 위함이다.
그리고 도 5에 도시된 바와 같이 제2레벨변환부(130)에서는 오직 배터리(50)의 직류신호만을 입력받는다. 제2레벨변환부(130)는 후술하는 비교기(110)에서 상기 제1레벨변환부(140)에서 변환된 전위와의 비교값을 마련하여 정확한 모터 회전수를 검출하기 위해 마련되는 구성이다. 제2레벨변환부(130)에서의 직류신호와 제1레벨변환부(140)에서 합성되는 직류신호는 실질적으로 동일한 전위를 가질 수 있으며 아울러, 제2레벨변환부(130)에서의 직류신호와 제1레벨변환부(140)에서 합성되는 직류신호는 실질적으로 동일한 위상을 가질 수 있다.
상기한 제1레벨변환부(140)와 제2 레벨변환부(130)는 예컨대 디지털 펄스 변환기 및 기타 회로소자의 조합으로 구성될 수 있으며, 사인파 형태의 전압 또는 전류 리플 파형을 구형파 형태의 출력으로 변환시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치의 리플측정부(100)는 상기 제1레벨변환부(140)의 출력과 상기 제2레벨변환부(130)의 출력을 비교하여 리플이 변화할 때의 신호를 출력하는 비교기(110)를 포함할 수 있다.
제1레벨변환부(140)의 출력은 리플신호와 직류신호가 합성되어 변환된 전위를 의미하고, 제2레벨변환부(130)의 출력은 직류신호의 전위만을 의미한다. 따라서 제2레벨변환부(130)의 출력과 달리 제1레벨변환부(140)의 출력에는 모터의 회전과 관련된 고유한 특성정보가 포함되어 있다. 비교기(110)에서는 제1레벨변환부(140)와 제2레벨변환부(130)의 전위를 비교함으로써 리플의 변화를 감지하여 모터의 회전수를 추정한다. 이때, 비교기(110)로부터의 출력은 하이/로우(High/Low)의 구형파 또는 펄스파 형태로서 변환될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 리플측정부(110)는 비교기(110)로부터 출력된 신호의 고주파 전기적 잡음(노이즈)을 제거하기 위한 로우패스필터부(Low-pass filter, 160)를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 리플측정부(110)는 리플신호의 동작 감도 조절을 위한 오프셋 조정부(150)를 더 포함할 수 있고, 이 오프셋 조정부(150)는 제1레벨변환부(140) 후단에 연결될 수 있다.
오프셋 조정부(150)는 비교기(110)에서 제2레벨변환부(130)의 전위와 대조하기 이전에 리플 전압 또는 리플 전류 신호가 비교기(110)에의 입력에 적합하지 않은 경우, 리플 전압 또는 리플 전류 신호의 감도를 미리 낮추거나 키우는 역할을 한다. 예컨대, 모터 리플이 없을 경우에는(즉, 모터가 회전하지 않을 경우에는) 비교기(110)의 출력파형을 없앰으로써 항상 모터 리플 전류의 변화가 있을 경우에만(즉, 모터가 회전하는 경우에만) 비교기(110)의 출력파형이 발생하도록 조절할 수 있다. 바람직하게는 오프셋 조정부(150)를 통해 리플 전압 또는 리플 전류 신호는 EPB 모터가 동작할 때의 신호를 이용하는 것이 좋다.
여기서 비교기(110)에의 입력에 적합한지 여부는 레퍼런스값(reference)과의 비교를 통해 판단할 수 있다. 아울러, 오프셋 조정부(150)는 모터의 종류에 따라 리플 전류와 전압이 달라지는 특성에 적응하기 위하여, 상기 레퍼런스값(reference)이 가변가능하게 설정될 수 있다.
한편, 리플측정부(100)를 포함한 전자제어모듈(40)은 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)형태로 구성될 수 있다. 전자제어모듈(40)의 형상과 크기 및 구성요소의 배치는 도면에 도시된 바에 한정되지 아니하며 다양하게 변형될 수 있다.
본 발명의 전자제어모듈(40)은 EPB에서 microcontroller의 역할을 하는 것으로서, 리플의 펄스(pulse) 수를 카운팅(counting)하여 EPB 모터의 회전수를 정확히 측정 가능해진다. 이 과정에서 전압이나 전류 형태의 리플은 전자제어모듈(40)이 인지할 수 있는 값이나 파라미터(parameter)로 변환될 수 있다.
전자제어모듈(40)은 측정된 EPB 모터의 회전수 정보에 기초하여 EPB 엑츄에이터에 구동명령을 내리고 이로써 EPB의 정확한 위치제어가 가능해진다.
마지막으로 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출방법에 대한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터 회전수 검출방법은(a) 모터의 출력신호에서 리플신호만을 선택하는 단계(S610); (b) 선택된 리플신호와 차량용 배터리의 직류신호를 합성하는 단계(S620); (c) 상기 (b)단계에서 합성된 신호와 차량용 배터리의 직류신호를 비교하여 리플이 변화할 때의 신호를 출력하는 단계(S630); (d) 상기 (c)단계에서 출력된 신호를 주처리부에 인가하는 단계(S640); 및 (e) 상기 주처리부에 인가된 신호를 이용하여 모터의 회전수를 추정하는 단계(S650)를 포함할 수 있다.
주처리부(200)에서 인가된 리플신호에서 리플의 개수를 검출하면, 검출된 리플은 로터, 스테이터, 플랜지, 에어 갭(gap) 및 케이스 등 모터 고유의 구조에 대한 정보가 반영된 값이므로 이를 이용하여 모터의 회전수를 추정할 수 있다.
순서도의 경우 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 가장 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 것으로서, 도시된 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 반드시 실행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 즉, S610 내지 S650에 개시된 단계들은 당업자라면 균등한 범위에서 자유롭게 단계를 치환하여 실시할 수도 있을 것이다.
또한, 여기서는 상기 (b)단계 이후에 오프셋을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있고, (c)단계 이후에 고주파 노이즈를 제거하는 필터링 단계를 더 포함할 수도 있다.
이와 같은 모터 회전수 검출방법은 전술한 센서리스 모터 회전수 검출장치를 이용하여 수행할 수 있는바, 본질에 있어서 그 궤를 같이하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 의해 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 이상에서 기술한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 발명의 일 실시예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서 살펴본 본 발명의 일 실시예에 따르면, EPB 모터의 사용에 있어서 EPB 모터의 리플만을 이용하여 회전수를 정확히 감지할 수 있고, 이를 기반으로 EPB 시스템의 정밀한 위치제어가 가능하다. 이를 통해 종래의 EPB 모터의 회전수 측정을 위한 마그넷 또는 리니어 홀센서 등을 구비하지 않을 수 있는 바, EPB 전체의 체적을 줄일 수 있고 제조비용을 경감할 수 있는 장점이 있으므로 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (12)

  1. 전자식 주차 브레이크(EPB) 시스템의 주차 브레이크 체결 및 해제에 사용되는 엑츄에이터 구동용 모터;
    상기 모터를 제어하는 전자제어모듈;
    상기 모터와 상기 전자제어모듈에 전원을 공급하는 차량용 배터리; 및
    상기 전자제어모듈의 출력신호를 입력 받아 상기 모터의 회전수를 추정하는 주처리부를 포함하되,
    상기 전자제어모듈은 상기 모터의 출력신호를 입력 받아 모터의 리플(Ripple)을 측정하는 리플측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터의 출력신호는 전류 또는 전압 중 어느 하나의 형태에 해당하는 것을 특징으로 하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모터의 출력신호는 신호 증폭기 또는 신호 감쇄기를 이용하여 조정된 값으로 출력되는 것을 특징으로 하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 리플측정부는,
    상기 모터의 출력신호에서 리플신호만을 선택하는 리플신호선택부;
    상기 리플신호선택부에서 선택된 리플신호와 상기 배터리의 직류신호를 입력 받아 전위를 변환하는 제1레벨변환부; 및
    상기 배터리의 직류신호를 입력 받아 전위를 변환하는 제2레벨변환부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 리플측정부는 상기 제1레벨변환부의 출력과 상기 제2레벨변환부의 출력을 비교하여 리플이 변화할 때의 신호를 출력하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 리플측정부는 리플신호의 동작 감도 조절을 위한 오프셋 조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 오프셋 조정부는 상기 제1레벨변환부의 후단에 연결되는 것을 특징으로 하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 리플측정부는 상기 비교기로부터 출력된 신호의 고주파 노이즈를 제거하는 로우패스필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 리플측정부를 포함한 전자제어모듈은 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출장치.
  10. (a) 모터의 출력신호에서 리플신호만을 선택하는 단계;
    (b) 선택된 리플신호와 차량용 배터리의 직류신호를 합성하는 단계;
    (c) 상기 (b)단계에서 합성된 신호와 차량용 배터리의 직류신호를 비교하여 리플이 변화할 때의 신호를 출력하는 단계;
    (d) 상기 (c)단계에서 출력된 신호를 주처리부에 인가하는 단계; 및
    (e) 상기 주처리부에 인가된 신호를 이용하여 모터의 회전수를 추정하는 단계를 포함하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (b)단계 이후에 오프셋을 조정하는 단계를 더 포함하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 (c)단계 이후에 고주파 노이즈를 제거하는 필터링 단계를 더 포함하는 EPB용 센서리스 모터 회전수 검출방법.
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