WO2021172844A1 - 인덕터 장치, 필터 장치 및 조향 제어 장치 - Google Patents

인덕터 장치, 필터 장치 및 조향 제어 장치 Download PDF

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    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Definitions

  • the present embodiments relate to an inductor arrangement, a filter arrangement and a steering control arrangement.
  • a steering system refers to a system capable of changing a steering angle of a wheel based on a steering force (or rotational force) applied to a steering wheel by a driver of a vehicle.
  • an electric power steering system that is, an electric power steering system, has been applied to a vehicle in order to reduce the steering force of the steering wheel to ensure the stability of the steering state.
  • the present embodiments may provide an inductor device capable of not only filtering noise included in current, but also enabling current sensing.
  • the present exemplary embodiments may provide a filter device capable of not only filtering noise included in the current, but also sensing the current.
  • the present exemplary embodiments may provide a steering control device capable of filtering the noise included in the current and controlling the steering assist by sensing the current.
  • the present embodiments provide a core comprising a magnetic material; and a wire wound on the core and including a low-resistance material.
  • the present embodiments provide a filter device for filtering noise included in a current including an inductor unit and sensing the current, wherein the inductor unit includes: a core including a magnetic material; and a wire wound on the core and including a low-resistance material.
  • the present embodiments include a filter unit for filtering noise included in the current, including the inductor unit, and sensing the current; and a steering motor power supply unit that converts the filtered current based on the steering motor control signal to generate an assist current, and controls the steering motor based on the assist current, wherein the inductor unit includes a core including a magnetic material ; and a wire wound on the core and including a low-resistance material. It may provide a steering control device.
  • an inductor device capable of not only filtering noise included in current but also sensing current.
  • a steering control device capable of not only filtering noise included in the current, but also controlling the steering assist by sensing the current.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an inductor device according to the present embodiments.
  • FIGS 2 to 5 are diagrams for explaining the inductor device according to the present embodiments.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a filter device according to the present embodiments.
  • FIG. 7 and 8 are circuit diagrams for explaining the shape of the filter device according to the present embodiments.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a steering control apparatus according to the present exemplary embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a steering system according to the present exemplary embodiments.
  • temporal precedence relationship such as "after”, “after”, “after”, “before”, etc.
  • a flow precedence relationship when a flow precedence relationship is described, it may include a case where it is not continuous unless “immediately” or "directly” is used.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an inductor device according to the present embodiments.
  • the inductor device 100 may include at least one of a core 110 and a wire 120 .
  • the core 110 and the wire 120 may be connected by at least one of electrical, magnetic, and mechanical.
  • the inductor device 100 may include a core 110 including a magnetic material and a wire 120 wound on the core 110 and including a low-resistance material. have.
  • the core 110 may form a body. That is, the core 110 may form a body so that the wire 120 can be wound.
  • the core 110 may include a magnetic material.
  • the magnetic material may include a ferrite material, but is not limited thereto, and may include any material as long as it has a magnetic property.
  • the ferrite material may include, but is not limited to, at least one of a nickel-zinc (Ni-Zn)-based ferrite material and a manganese-zinc (Mn-Zn)-based ferrite material, but is not limited thereto. Any ferrite material may be included as long as it is a ferrite material.
  • the core 110 may include at least one of a circular shape (eg, a cylindrical shape, a drum shape, and/or a cylindrical shape) and a polygonal shape (eg, a polyhedral shape, etc.), but is not limited thereto If the wire 120 can form a body so that it can be wound, it may include any shape.
  • a circular shape eg, a cylindrical shape, a drum shape, and/or a cylindrical shape
  • a polygonal shape eg, a polyhedral shape, etc.
  • the wire 120 may be wound on the core 110 .
  • the wire 120 wound around the core 110 may generate electromagnetic waves.
  • the wire 120 may include a low-resistance material.
  • the low-resistance material may refer to a material that can form an inductance together with the magnetic material of the core 110 and simultaneously enable current sensing.
  • the low-resistance material may have a resistance value within a preset resistance value.
  • the preset resistance value may be a maximum resistance value capable of current sensing.
  • the wire 120 may include a shunt resistor including a low-resistance material, but is not limited thereto. If it is a resistor that has a resistance value within a preset resistance value and enables current sensing, any Resistance may also be included.
  • the low-resistance material may include a copper alloy material, but is not limited thereto, and may include any material as long as it has a resistance value within a preset resistance value and enables current sensing.
  • the low-resistance material includes a copper-manganese (Cu-Mn) alloy material, a copper-nickel (Cu-Ni) alloy material, an iron-chromium (Fe-Cr) alloy material, and an iron-nickel (Fe-Ni) alloy material. It may include at least one alloy material among the materials, but is not limited thereto, and any alloy material may be included as long as it has a resistance value within a preset resistance value to enable current sensing.
  • Cu-Mn copper-manganese
  • Cu-Ni copper-nickel
  • Fe-Cr iron-chromium
  • Fe-Ni iron-nickel
  • the inductor device 100 includes a core 110 including a magnetic material; and a wire 120 wound on the core 110 and including a shunt resistor comprising a low-resistance material, wherein the magnetic material comprises a ferrite material, and the low-resistance material comprises: copper - containing at least one alloy material of a manganese (Cu-Mn) alloy material, a copper-nickel (Cu-Ni) alloy material, an iron-chromium (Fe-Cr) alloy material, and an iron-nickel (Fe-Ni) alloy material can do.
  • Cu-Mn manganese
  • Cu-Ni copper-nickel
  • Fe-Cr iron-chromium
  • Fe-Ni iron-nickel
  • the inductor device has a magnetic material and a wire (for example, a shunt resistor, etc.) Through the low resistance material included in the inductance, it is possible to form an inductance to filter noise included in the current, and at the same time provide an inductor that enables current sensing, that is, an inductor having multiple functions.
  • the aforementioned current may have the same meaning as terms such as electric energy, electric signal, voltage, and the like.
  • FIGS 2 to 5 are diagrams for explaining the inductor device according to the present embodiments.
  • the number of cores 110 may be two, but is not limited thereto, and may be one or three or more.
  • the number of cores 110 may be two, but is not limited thereto, and may be one or three or more.
  • the number of cores 110 may be two, but is not limited thereto, and may be one or three or more.
  • the core 110 may include a first core 111 and a second core 112 .
  • the first core 111 and the second core 112 may have a drum shape, but are not limited thereto, and may be modified and implemented.
  • the first core 111 may include a first hole 111-1. That is, the first core 111 may include a first hole 111-1 through which the wire 120 passes.
  • the second core 112 may include a second hole 112-1. That is, the second core 112 may include a second hole 112-1 through which the wire 120 passes.
  • first hole 111-1 and the second hole 112-1 may include a single cylindrical shape as shown in the drawings, but is not limited thereto and may include a plurality of cylindrical shapes. have. That is, the shape and number of the first hole 111-1 and the second hole 112-1 may be modified.
  • the wire 120 may pass through the first hole 111-1 included in the drum-shaped first core 111 and the second hole 112-1 included in the drum-shaped second core 112. have. That is, the wire 120 passes through the first hole 111-1 included in the drum-shaped first core 111 and the second hole 112-1 included in the drum-shaped second core 112 .
  • the first core 111 and the second core 112 may be wound (or wound).
  • the wire 120 passing through the first hole 111-1 of the first core 111 may be wound by the first number of turns. Also, the wire 120 passing through the second hole 112-1 of the second core 112 may be wound by the second number of turns.
  • the first and second turns may have a proportional relationship with the inductance.
  • first and second turns may have the same value, but are not limited thereto and may have different values.
  • the inductor according to the present embodiments may reduce noise included in the current by adjusting the frequency through this. Accordingly, the inductor device according to the present embodiments may improve the noise removal performance included in the current by adding the number of turns of the wire.
  • the number of first and second turns may be increased by a range in which the wire 120 having a low resistance material can sense a current.
  • the inductor device 100 may further include at least one of an adhesive 130 and a case 140 .
  • An adhesive 130 may be positioned between the core 110 and the wire 120 .
  • the adhesive 130 may fix the core 110 and the wire 120 . That is, the adhesive 130 may be positioned between the upper surfaces of the first core 111 and the second core 112 and the wire 120 as shown in the drawings.
  • the adhesive 130 is a part having a function of fixing the core 110 and the wire 120 , and is not limited to terms. That is, the adhesive 130 may include any structure, method, and material capable of fixing the core and the wire.
  • the case 140 may be a space in which the core 110 , the wire 120 , and the adhesive 130 are placed.
  • the shape of the case shown in the drawings is only one embodiment, and may include any shape as long as the core, wire, and adhesive can be placed thereinto.
  • the shunt resistor may be wound (or wound) through the first hole 111-1 of the first core 111 and the second hole 112-1 of the second core 112 .
  • the shape of the shunt resistor shown in the drawing is only an example, and passes through the first hole 111-1 of the first core 111 and the second hole 112-1 of the second core 112. Any form may be included as long as it can be wound.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a filter device according to the present embodiments.
  • the filter device 200 may include the inductor unit 210 to filter noise included in the current and sense the current.
  • the inductor unit 210 may include a core including a magnetic material and a wire wound on the core and including a low resistance material.
  • the magnetic material may include a ferrite material.
  • the wire may include a shunt resistor including a low-resistance material.
  • the low-resistance material is a copper-manganese (Cu-Mn) alloy material, a copper-nickel (Cu-Ni) alloy material, an iron-chromium (Fe-Cr) alloy material, and an iron-nickel (Fe-Ni) alloy material. at least one alloy material.
  • the inductor unit 210 can be understood as the same components as the inductor device 100 described above with reference to FIGS. 1 to 5 , that is, all functions of the inductor device 100 can be applied. For the sake of simplicity, content overlapping with the inductor device 100 will be omitted.
  • the filter apparatus 200 may further include at least one of the capacitor unit 220 and the resistor unit 230 .
  • At least one of the capacitor unit 220 and the resistor unit 230 may be connected to the inductor unit 210 to constitute a filter.
  • the inductor unit 210 may include (or mean) an inductor, and may include one or more inductors.
  • the capacitor unit 220 may include (or mean) a capacitor, and may include one or more capacitors.
  • the resistor unit 230 may include (or mean) a resistor, and there may be one or more resistors.
  • the filter device 200 may include at least one of an L filter, an LC filter, an RL filter, and an RLC filter, but is not limited thereto, and the inductor unit 210 and the capacitor unit. Any filter may be included as long as the filter is formed including at least one of 220 and the resistor 230 .
  • FIG. 7 and 8 are circuit diagrams for explaining the shape of the filter device according to the present embodiments.
  • the filter device 200 may include an inductor unit 210 and a capacitor unit 220 .
  • the inductor unit 210 may include an inductor L.
  • the capacitor unit 220 may include a capacitor (C). That is, the filter device according to the present embodiments may be an LC filter.
  • the filter device 200 including the LC filter according to the present embodiments may filter the current through the inductor L and the capacitor C, and simultaneously sense the current through the inductor.
  • the filter device 200 may include an inductor unit 210 and a capacitor unit 220 .
  • the inductor unit 210 may include an inductor L.
  • the capacitor unit 220 may include a first capacitor C1 and a second capacitor C2 . That is, the filter device 200 according to the present embodiments may be a ⁇ -type LC filter.
  • the filter device 200 including the ⁇ -shaped LC filter filters the current through the inductor L and the first and second capacitors C1 and C2, and simultaneously passes the current through the inductor. can be sensed.
  • the filter device is By including an inductor of a type in which a wire (for example, a shunt resistor, etc.) containing a low-resistance material is wrapped in a core containing a magnetic material, and filtering noise included in the current and simultaneously sensing the current, one component
  • a wire for example, a shunt resistor, etc.
  • filtering noise included in the current and simultaneously sensing the current one component
  • two functions such as power filter and current consumption measurement can be used, reducing circuit components and reducing PCB space.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a steering control apparatus according to the present exemplary embodiment.
  • the steering control apparatus 300 includes a filter unit 310 , a steering motor power supply unit 320 , a sensor unit 330 , a communication unit 340 , a controller unit 350 , and a controller. It may include at least one of the monitoring unit 360 and the operating power conversion unit 370 .
  • the filter unit 310 may be connected to input power.
  • the filter unit 310 may filter noise of electrical energy provided from the input power source and provide the noise-filtered electrical energy to the steering motor power supply unit 320 and the operation power conversion unit 370 .
  • Steering motor power supply unit 320 may be connected to the filter unit 310 and receive filtered electrical energy.
  • the steering motor power supply unit 320 may be connected to the controller unit 350 to receive a steering motor control signal.
  • the steering motor power supply unit 320 may convert the filtered electric energy based on the steering motor control signal to generate an assist steering force, and may control the steering motor based on the assist steering force.
  • the steering motor power supply unit 320 may include a gate driver 321 , an inverter 322 , a phase disconnector (PCO) 323 , and the like.
  • the gate driver 321 may receive a steering motor control signal from the controller 350 , generate a gate signal based thereon, and provide it to the inverter 322 .
  • the inverter 322 may generate an assist steering force by converting the filtered electric energy of the filter unit according to the gate signal.
  • the phase disconnector (eg, a breaker or disconnector) 323 may be positioned between the inverter 322 and the steering motor, and may supply or block the assist steering force provided from the inverter 322 to the steering motor.
  • the sensor unit 330 may include at least one of a temperature sensor 331 , a current sensor 332 , and a motor position sensor 333 , but is not limited thereto. Any sensor can be included as long as the state can be measured.
  • the temperature sensor 331 may measure the temperature of the steering control device 300 and provide temperature information to the controller 350 .
  • the current sensor 332 may measure an assist current (or assist steering force) provided from the steering motor power supply unit 320 to the steering motor to provide the assist current information to the controller unit 350 .
  • the motor position sensor v33 may measure the position of the steering motor and provide position information of the steering motor to the controller 350 .
  • the communication unit 340 may include at least one of an internal communication unit and an external communication unit.
  • the internal communication unit may be connected to other steering control devices to receive or provide information to each other.
  • the external communication unit may be connected to the vehicle to receive vehicle state information (eg, vehicle speed information, etc.) from the vehicle or provide information related to a steering system to the vehicle.
  • the controller 350 may be connected to each component of the steering control device to provide information or receive information to control an operation.
  • the controller 350 may include torque information of the steering wheel, steering angle information of the steering wheel, temperature information, assist current information, steering motor position information, vehicle state information (eg, vehicle speed information), input power
  • a steering motor control signal is generated and provided to the gate driver or separated/connected based on at least one of the status information of A control signal (eg, a clutch control signal) may be generated and provided to a disconnection/connection mechanism.
  • the controller unit 350 may include a microcontroller, but is not limited thereto, and may include any device (or computer) as long as it is a device (or computer) capable of processing (or executing and calculating) a program. have.
  • the controller unit 350 may include at least one element of one or more processors, memories, storage units, a user interface input unit, and a user interface output unit, which may communicate with each other via a bus.
  • the controller unit 350 may also include a network interface for connecting to a network.
  • the processor may be a CPU or a semiconductor device that executes processing instructions stored in a memory and/or a storage unit.
  • Memory and storage may include various types of volatile/non-volatile storage media.
  • memory may include ROM and RAM.
  • the processor may include at least one core.
  • at least one of the plurality of cores may include a lockstep core.
  • the controller monitoring unit 360 may be connected to the controller unit 350 .
  • the controller monitoring unit 360 may monitor the operation state of the controller unit 350 .
  • the controller unit 350 may provide a watchdog signal to the controller monitoring unit 360 .
  • the controller monitoring unit 360 may be cleared based on the watchdog signal provided from the controller unit 350 , or may generate a reset signal and provide it to the controller unit 350 .
  • the controller monitoring unit 360 may include a watchdog, but is not limited thereto, and may include any device capable of monitoring the controller unit.
  • the watchdog may include a window watchdog having a deadline, that is, a start and an end.
  • the operating power conversion unit 370 may be connected to the filter unit 310 .
  • the operation power conversion unit 370 may convert the filtered electric energy of the filter unit 310 to generate an operating voltage for each component of the steering control apparatus 300 .
  • the operation power conversion unit 370 may include at least one of a DC-DC converter and a regulator, but is not limited thereto, and converts the output of the power protection module for each component of the steering control device. Any device capable of generating an operating voltage may be included.
  • the steering control device 300 may include, but is not limited to, an Electronic Control Unit (ECU), and an electronically controllable device (or , system) may include any control device (or system).
  • ECU Electronic Control Unit
  • an electronically controllable device or , system
  • the electrical energy may include an electric current.
  • the assist steering force may include an assist current.
  • the steering control apparatus 300 includes a filter unit 310 including an inductor unit to filter noise included in the current and sense the current; and a steering motor power supply unit 320 that converts the filtered current based on the steering motor control signal to generate an assist current, and controls the steering motor based on the assist current, wherein the inductor unit includes a core including a magnetic material ( core); and a wire wound on the core and including a low-resistance material.
  • the magnetic material may include a ferrite material.
  • the wire may include a shunt resistor including a low-resistance material.
  • the low-resistance material is a copper-manganese (Cu-Mn) alloy material, a copper-nickel (Cu-Ni) alloy material, an iron-chromium (Fe-Cr) alloy material, and an iron-nickel (Fe-Ni) alloy material. at least one alloy material.
  • the filter unit 310 can be understood as the same components as the filter device 200 described above with reference to FIGS. 6 to 8 , that is, all functions of the filter device 200 can be applied, which will be described below. For the sake of simplicity, content overlapping with the filter device 200 will be omitted.
  • the controller 350 may generate a steering motor control signal.
  • the controller unit 350 may determine the state of the steering control device 300 based on the current sensed through the inductor unit, and may control the steering motor power supply unit 320 according to the determination result.
  • the controller unit 350 compares the sensing current value corresponding to the current sensed through the inductor unit with a preset current value, and when the sensing current value is equal to or less than the preset current value as a result of the comparison, the steering control device 300 is set to a normal state. can be judged as
  • the controller 350 may generate a steering motor control signal corresponding to a normal state of the steering control apparatus 300 .
  • the steering motor power supply unit 320 converts the filtered current based on the steering motor control signal corresponding to the normal state of the steering control device 300 to generate an assist current, and controls the steering motor based on the assist current. .
  • the controller unit 350 compares the sensing current value corresponding to the current signal sensed through the inductor unit with a preset current value, and when the sensing current value exceeds the preset current value as a result of the comparison, the steering control device 300 . can be considered as abnormal.
  • the controller 350 may generate a steering motor control signal corresponding to an abnormal state of the steering control apparatus 300 .
  • the steering motor power supply unit 320 may stop the operation of the steering motor by stopping the operation based on the steering motor control signal corresponding to the abnormal state of the steering control device 300 .
  • the preset current value may be the maximum value of the input current value required when the steering control apparatus 300 and the steering motor are normal.
  • the input current value may be a current value between the input power supply and the steering motor power supply unit 320 (particularly, the inverter 322 ).
  • the steering control apparatus measures the consumption current of the power stage through an inductor including a core including a magnetic material and a wire (eg, a shunt resistor, etc.) including a low resistance material.
  • the reliability of the steering control device and the steering system can be increased by determining the operating states of the steering control device and the steering system based on the measured current consumption, and controlling the operations of the steering control device and the steering system according to the determination result. .
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a steering system according to the present exemplary embodiments.
  • the steering system 400 may include at least one of a steering device 410 and a steering assist device 420 .
  • the steering device 410 and the steering assist device 420 may be connected by at least one of electrical, magnetic, and mechanical.
  • the steering device 410 may change the steering angle of the wheel 315 based on a steering force (or rotational force, etc.) applied to the steering wheel 414 .
  • the steering device 410 may include an input-side mechanism 411 and an output-side mechanism 412 .
  • the steering device 410 may further include a separation/connection mechanism 413 and the like.
  • the input side mechanism 411 may be connected to the steering wheel 314 .
  • the input-side mechanism 411 may rotate in a rotational direction of the steering wheel 414 or in a direction opposite to the rotational direction of the steering wheel 414 .
  • the input-side mechanism 411 may include, but is not limited to, a steering shaft connected to the steering wheel 414, and may rotate (or move) in the direction of rotation of the steering wheel or in a direction opposite to the direction of rotation of the steering wheel. ) may include any device (or device) if possible.
  • the output-side mechanism 412 may be connected to the input-side mechanism 411 by at least one of electrical and mechanical.
  • the output side mechanism 412 may be connected to the wheel 415 to change the steering angle (or movement, etc.) of the wheel 415 .
  • the output-side mechanism 412 may include at least one of a pinion, a rack, a tie rod, and a knuckle arm, but is not limited thereto, and the steering angle of the wheel (or , movement, etc.) may include any mechanism (or device).
  • the disconnect/connection mechanism 413 may be connected to the input-side mechanism 411 and the output-side mechanism 412 .
  • the disconnect/connection mechanism 413 may mechanically or electrically connect or disconnect the input-side mechanism 411 and the output-side mechanism 412 .
  • the disconnect/connection mechanism 413 may include a clutch, but is not limited thereto, and may include any mechanism (or device) that can mechanically or electrically connect or disconnect the input-side mechanism and the output-side mechanism.
  • the steering device 410 includes a steering device in which an input-side mechanism and an output-side mechanism are mechanically connected, a steering device (or Steer by wire, SbW) in which an input-side mechanism and an output-side mechanism are electrically connected, and an input-side mechanism.
  • the mechanism and the output side mechanism may include at least one steering device among a steering device (or SbW including a clutch) connected to the disconnecting/connecting mechanism.
  • the steering wheel 414 and the wheel 415 are not included in the steering device 410 , the present invention is not limited thereto and may be included in the steering device 410 .
  • the steering assist device 420 may be connected to the steering device 410 .
  • the steering assist device 420 may provide an assist steering force to the steering device 410 .
  • the steering assist device 420 may include at least one of an input power source 421 , a steering control module 422 , a steering motor 423 , and a sensor module 424 .
  • the input power 421 may include at least one of DC power and AC power.
  • the DC power source may include a battery or the like, but is not limited thereto, and may include any power source that can provide DC power.
  • the steering control module 422 may be connected to the input power 421 .
  • the steering control module 422 receives electrical energy from the input power source 421, filters the noise of electrical energy, converts the filtered electrical energy based on the steering motor control signal to generate an assist steering force, and provides an assist steering force. Based on it, the steering motor 423 may be controlled.
  • the sensor module 424 may include at least one sensor.
  • the senor may include at least one of a steering torque sensor 424-1 and a steering angle sensor 424-2, but is not limited thereto, and any sensor capable of measuring the state of the vehicle and the steering state of the vehicle may also include
  • the steering torque sensor 424 - 1 may measure the steering torque of the steering wheel and provide torque information of the steering wheel to the steering control module 422 .
  • the steering angle sensor 424 - 2 may measure a steering angle of a steering wheel and provide steering angle information of the steering wheel to the steering control module 422 .
  • the steering control module 422 generates a steering motor control signal based on at least one of steering torque information and steering angle information, and converts filtered electrical energy according to the steering motor control signal to generate an assist steering force, and assist
  • the steering motor 423 may be controlled based on the steering force.
  • the steering motor 423 may be connected to the steering control module 422 .
  • the steering motor 423 may assist the steering of the steering device 410 by operating based on the assist steering force provided from the steering control module 422 .
  • the steering motor 423 may include, but is not limited to, at least one of a single winding type motor and a dual winding type motor, as long as it can assist steering of a steering device. It may also include a motor.
  • the steering motor 423 may include at least one of a three-phase type motor and a five-phase type motor, but is not limited thereto, and may include any motor that can assist steering of a steering device.
  • the electrical energy may include an electric current.
  • the assist steering force may include an assist current.
  • the steering assist device 420 is an input power supply 421 for providing a current; and a filter unit for filtering noise included in the current, including the inductor unit, and sensing the current; and a steering control module 422 including a steering motor power supply unit that converts the filtered current based on the steering motor control signal to generate an assist current, and controls the steering motor based on the assist current, wherein the inductor unit includes a magnetic a core comprising a material; and a wire wound on the core and including a low-resistance material, but may sense a current signal.
  • the magnetic material may include a ferrite material.
  • the wire may include a shunt resistor including a low-resistance material.
  • the low-resistance material is a copper-manganese (Cu-Mn) alloy material, a copper-nickel (Cu-Ni) alloy material, an iron-chromium (Fe-Cr) alloy material, and an iron-nickel (Fe-Ni) alloy material. at least one alloy material.
  • the steering control module 422 can be understood as the same components as the steering control device 300 described above with reference to FIG. 9 , that is, all functions of the steering control device 300 can be applied, which will be described below. For the sake of simplicity, content overlapping with the steering control device 300 will be omitted.

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Abstract

본 실시예들은 인덕터 장치, 필터 장치 및 조향 어시스트 장치에 관한 것이다. 인덕터 장치는 자성 물질을 포함하는 코어(core); 및 코어 상에 감기고, 저저항 물질을 포함하는 와이어(wire)를 포함할 수 있다.

Description

인덕터 장치, 필터 장치 및 조향 제어 장치
본 실시예들은 인덕터 장치, 필터 장치 및 조향 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 조향 시스템은 차량의 운전자가 조향 휠(steering wheel)에 가한 조향력(또는 회전력)을 바탕으로 바퀴의 조향각을 변화시킬 수 있는 시스템을 의미한다. 최근에는 조향 휠의 조향력을 경감하여 조향상태의 안정성을 보장하기 위해 EPS(Electric Power Steer) 즉, 전동식 파워 조향 시스템이 차량에 적용되고 있다.
조향 시스템의 성능을 향상시키기 위해, 조향 시스템은 전원 라인을 흐르는 전류에 포함된 전기 노이즈를 저감하는 방법과 전원 라인을 흐르는 전류를 측정하는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 실시예들은 전류에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있을 뿐만 아니라, 전류 센싱을 가능케하는 인덕터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예들은 전류에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있을 뿐만 아니라, 전류를 센싱할 수 있는 필터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예들은 전류에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있을 뿐만 아니라, 전류를 센싱하여 조향 어시스트를 제어할 수 있는 조향 제어 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본 실시예들은, 자성 물질을 포함하는 코어(core); 및 상기 코어 상에 감기고, 저저항 물질을 포함하는 와이어(wire)를 포함하는 인덕터 장치를 제공할 수 있다.
다른 측면에서, 본 실시예들은, 인덕터부를 포함하여 전류에 포함된 노이즈를 필터링하고, 전류를 센싱하는 필터 장치로서, 상기 인덕터부는, 자성 물질을 포함하는 코어(core); 및 상기 코어 상에 감기고, 저저항 물질을 포함하는 와이어(wire)를 포함하는 필터 장치를 제공할 수 있다.
다른 측면에서, 본 실시예들은, 인덕터부를 포함하여 전류에 포함된 노이즈를 필터링하고, 전류를 센싱하는 필터부; 및 조향 모터 제어 신호를 바탕으로 필터링된 전류를 변환하여 어시스트 전류를 생성하고, 어시스트 전류에 기반하여 조향 모터를 제어하는 조향 모터 전원부를 포함하되, 상기 인덕터부는, 자성 물질을 포함하는 코어(core); 및 상기 코어 상에 감기고, 저저항 물질을 포함하는 와이어(wire)를 포함하는조향 제어 장치를 제공할 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 전류에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있을 뿐만 아니라, 전류 센싱을 가능케하는 인덕터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 의하면, 전류에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있을 뿐만 아니라, 전류를 센싱할 수 있는 필터 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예들에 전류에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있을 뿐만 아니라, 전류를 센싱하여 조향 어시스트를 제어할 수 있는 조향 제어 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 따른 인덕터 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2 내지 도 5는 본 실시예들에 따른 인덕터 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 실시예들에 따른 필터 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 7 및 도 8은 본 실시예들에 따른 필터 장치의 형태를 설명하기 위한 회로도이다.
도 9는 본 실시예들에 따른 조향 제어 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 10은 본 실시예들에 따른 조향 시스템을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 따른 인덕터 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예들에 따른 인덕터 장치(100)는 코어(core)(110) 및 와이어(wire)(120) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 코어(110) 및 와이어(120)는 전기적, 자기적 및 기계적 중 적어도 하나에 의해 연결될 수 있다.
본 실시예들에 따른 인덕터 장치(100)는 자성 물질을 포함하는 코어(core)(110) 및 코어(110) 상에 감기고, 저저항 물질을 포함하는 와이어(wire) (120)를 포함할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 코어(110)는 몸체를 이룰 수 있다. 즉, 코어(110)는 와이어(120)가 감길수 있도록 몸체를 형성할 수 있다.
코어(110)는 자성 물질을 포함할 수 있다.
여기서, 자성 물질은 페라이트(ferrite) 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 자성을 가지고 있는 물질이라면 어떠한 물질이라도 포함할 수 있다.
특히, 페라이트 물질은 니켈-아연(Ni-Zn)계 페라이트 물질 및 망간-아연(Mn-Zn)계 페라이트 물질 중 적어도 하나의 페라이트 물질 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 자성을 가지고 있는 페라이트 물질이라면 어떠한 페라이트 물질이라도 포함할 수 있다.
코어(110)는 원 형태(일 예로, 원기둥 형태, 드럼 형태 및/또는 원통 형태 등) 및 다각형 형태(일 예로, 다면체 형태 등) 중 적어도 하나의 형태를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 와이어(120)가 감길수 있도록 몸체를 형성할 수 있는 형태라면, 어떠한 형태라도 포함할 수 있다.
와이어(120)는 코어(110) 상에 감길 수 있다. 코어(110)에 감긴 와이어(120)에 전류가 흐르게 되면, 코어(110)에 감긴 와이어(120)는 전자기를 발생시킬 수 있다.
와이어(120)는 저저항 물질을 포함할 수 있다.
여기서, 저저항 물질은 코어(110)의 자성 물질과 함께 인덕턴스를 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 전류 센싱을 가능케하는 물질을 의미할 수 있다.
여기서, 저저항 물질은 기 설정된 저항값 이내의 저항값을 가질 수 있다.
특히, 기 설정된 저항값은 전류 센싱이 가능한 최대 저항값일 수 있다.
예를 들어, 와이어(120)는 저저항 물질을 포함하는 션트(shunt) 저항을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 기 설정된 저항값 이내의 저항값을 가져 전류 센싱을 가능케하는 저항이라면, 어떠한 저항이라도 포함할 수 있다.
여기서, 저저항 물질은 동합금 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 기 설정된 저항값 이내의 저항값을 가져 전류 센싱을 가능케하는 물질이라면, 어떠한 물질이라도 포함할 수 있다.
예를 들어, 저저항 물질은 구리-망간(Cu-Mn) 합금 물질, 구리-니켈(Cu-Ni) 합금 물질, 철-크롬(Fe-Cr) 합금 물질 및 철-니켈(Fe-Ni) 합금 물질 중 적어도 하나의 합금 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 기 설정된 저항값 이내의 저항값을 가져 전류센싱을 가능케하는 합금 물질이라면, 어떠한 합금 물질이라도 포함할 수 있다.
상술한 바에 의하면, 본 실시예들에 따른 인덕터 장치(100)는 자성 물질을 포함하는 코어(110); 및 코어(110) 상에 감기고, 저저항 물질을 포함하는 션트(shunt) 저항을 포함하는 와이어(120)를 포함하되, 자성 물질은, 페라이트(ferrite) 물질을 포함하고, 저저항 물질은, 구리-망간(Cu-Mn) 합금 물질, 구리-니켈(Cu-Ni) 합금 물질, 철-크롬(Fe-Cr) 합금 물질 및 철-니켈(Fe-Ni) 합금 물질 중 적어도 하나의 합금 물질을 포함할 수 있다.
이에, 구리(copper) 와이어를 포함하여 전류에 포함된 노이즈만을 필터링할 수 있는 종래의 인덕터보다, 본 실시예들에 따른 인덕터 장치는 코어에 포함된 자성 물질과 와이어(일 예로, 션트 저항 등)에 포함된 저저항 물질을 통해, 인덕턴스를 형성하여 전류에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 전류센싱을 가능케하는 인덕터 즉, 다기능을 가지는 인덕터를 제공할 수 있다.
한편, 상술한 전류는 전기 에너지, 전기 신호, 전압 등과 같은 용어와 동등한 의미를 가질 수 있다.
도 2 내지 도 5는 본 실시예들에 따른 인덕터 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 코어(110)는 두 개일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 한 개 또는 세 개 이상일 수 있다. 아래에서는 설명의 간명성을 위해 코어가 두 개인 경우로 하여 설명하기로 한다.
코어(110)는 제 1 코어(111) 및 제 2 코어(112)를 포함할 수 있다. 제 1 코어(111) 및 제 2 코어(112)는 도면에 도시된 바와 같이, 드럼 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 변형되어 실시될 수 있다.
제 1 코어(111)는 제 1 홀(111-1)을 포함할 수 있다. 즉, 제 1 코어(111)는 와이어(120)가 통과하는 제 1 홀(111-1)을 포함할 수 있다. 제 2 코어(112)는 제 2 홀(112-1)을 포함할 수 있다. 즉, 제 2 코어(112)는 와이어(120)가 통과하는 제 2 홀(112-1)을 포함할 수 있다.
여기서, 제 1 홀(111-1) 및 제 2 홀(112-1)은 도면에 도시된 바와 같이, 한 개의 원기둥 형태를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 복수 개의 원기둥 형태를 포함할 수 있다. 즉, 제 1 홀(111-1) 및 제 2 홀(112-1)의 형태 및 개수는 변형되어 실시될 수 있다.
와이어(120)는 드럼 형태의 제 1 코어(111)에 포함된 제 1 홀(111-1)과 드럼 형태의 제 2 코어(112)에 포함된 제 2 홀(112-1)을 통과할 수 있다. 즉, 와이어(120)는 드럼 형태의 제 1 코어(111)에 포함된 제 1 홀(111-1)과 드럼 형태의 제 2 코어(112)에 포함된 제 2 홀(112-1)을 통과하여, 제 1 코어(111) 및 제 2 코어(112)에 감길수 있다(또는,권선될 수 있다).
도 3을 참조하면, 제 1 코어(111)의 제 1 홀(111-1)을 통과하는 와이어(120)는 제 1 턴수만큼 감길 수 있다. 또한, 제 2 코어(112)의 제 2 홀(112-1)을 통과하는 와이어(120)는 제 2 턴수만큼 감길 수 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 턴수는 인덕턴스와 비례 관계를 가질 수 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 턴수는 동일한 값을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 다른 값을 가질 수도 있다.
특히, 턴수가 증가할수록 인덕턴스는 증가하고, 이에 맞추어 임피던스 또한 증가하는데, 본 실시예들에 따른 인덕터는, 이를 통해 주파수를 조절함으로써 전류에 포함된 노이즈를 감소시킬 수 있다. 이에, 본 실시예들에 따른 인덕터 장치는 와이어의 턴수를 추가하여 전류에 포함된 노이즈 제거 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 제 1 및 제 2 턴수를 증가시키더라도, 제 1 및 제 2 턴수는 저저항 물질을 가지는 와이어(120)가 전류를 센싱할 수 있는 범위만큼 증가될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 실시예들에 따른 인덕터 장치(100)는 접착제(130) 및 케이스(140) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
접착제(adhesive)(130)는 코어(110)와 와이어(120) 사이에 위치할 수 있다. 접착제(130)는 코어(110)와 와이어(120)를 고정시킬 수 있다. 즉, 접착제(130)는 도면에 도시된 바와 같이, 제 1 코어(111) 및 제 2 코어(112)의 상면과, 와이어(120) 사이에 위치할 수 있다.
접착제(130)는 코어(110)와 와이어(120)를 고정시키는 기능을 가지는 부분으로서, 용어에 한정되지 않는다. 즉, 접착제(130)는 코어와 와이어를 고정시킬 수 있는 모든 구조, 방법 및 물질 등을 포함할 수 있다.
케이스(140)는 코어(110), 와이어(120) 및 접착제(130)가놓이는 공간일 수 있다. 도면에 도시된 케이스의 형태는 일 실시예에 불과할 뿐, 코어, 와이어 및 접착제가 놓을 수 있는 형태라면, 어떠한 형태라도 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 션트 저항은 제 1 코어(111)의 제 1 홀(111-1) 및 제 2 코어(112)의 제 2 홀(112-1)을 통과하여 감길 수 있다(또는, 권선될 수 있다). 도면에 도시된 션트 저항의 형태는 일 실시예에 불과할 뿐, 제 1 코어(111)의 제 1 홀(111-1) 및 제 2 코어(112)의 제 2 홀(112-1)을 통과하여 감길 수 있는 형태라면, 어떠한 형태라도 포함할 수 있다.
도 6은 본 실시예들에 따른 필터 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예들에 따른 필터 장치(200)는 인덕터부(210)를 포함하여 전류에 포함된 노이즈를 필터링하고, 전류를 센싱할 수 있다. 인덕터부(210)는 자성 물질을 포함하는 코어(core) 및 코어 상에 감기고, 저저항 물질을 포함하는 와이어(wire)를 포함할 수 있다.
여기서, 자성 물질은 페라이트(ferrite) 물질을 포함할 수 있다.
여기서, 와이어는 저저항 물질을 포함하는 션트(shunt) 저항을 포함할 수 있다.
여기서, 저저항 물질은 구리-망간(Cu-Mn) 합금 물질, 구리-니켈(Cu-Ni) 합금 물질, 철-크롬(Fe-Cr) 합금 물질 및 철-니켈(Fe-Ni) 합금 물질 중 적어도 하나의 합금 물질을 포함할 수 있다.
한편, 인덕터부(210)는 도 1 내지 도 5를 참조하여 상술한 인덕터 장치(100)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로 즉, 인덕터 장치(100)의 기능들이 모두 적용될 수 있으므로, 아래에서는 설명의 간명성을 위해 인덕터 장치(100)와 중복되는 내용을 생략하기로 한다.
또한, 본 실시예들에 따른 필터 장치(200)는 커패시터부(220) 및 저항부(230) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
커패시터부(220) 및 저항부(230) 중 적어도 하나는 인덕터부(210)와 연결되어 필터를 구성할 수 있다.
한편, 인덕터부(210)는 인덕터를 포함(또는, 의미)할 수 있으며, 한 개 이상일 수 있다. 커패시터부(220)는 커패시터를 포함(또는, 의미)할 수 있으며, 한 개 이상일 수 있다. 저항부(230)는 저항을 포함(또는, 의미)할 수 있으며, 한 개 이상일 수 있다.
한편, 본 실시예들에 따른 필터 장치(200)는 L 필터, LC 필터, RL 필터 및 RLC 필터 중 적어도 하나의 필터를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 인덕터부(210)와, 커패시터부(220) 및 저항부(230) 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 필터라면 어떠한 필터라도 포함할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 실시예들에 따른 필터 장치의 형태를 설명하기 위한 회로도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예들에 따른 필터 장치(200)는 인덕터부(210)와 커패시터부(220)를 포함할 수 있다. 인덕터부(210)는 인덕터(L)를 포함할 수 있다. 커패시터부(220)는 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예들에 따른 필터 장치는 LC필터일 수 있다.
이에, 본 실시예들에 따른 LC필터를 포함하는 필터 장치(200)는 인덕터(L) 및 커패시터(C)를 통해 전류를 필터링하고, 동시에 인덕터를 통해 전류를 센싱할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 실시예들에 따른 필터 장치(200)는 인덕터부(210)와 커패시터부(220)를 포함할 수 있다. 인덕터부(210)는 인덕터(L)를 포함할 수 있다. 커패시터부(220)는 제 1 커패시터(C1) 및 제 2 커패시터(C2)를 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예들에 따른 필터 장치(200)는 π형태의 LC필터일 수 있다.
이에, 본 실시예들에 따른 π형태의 LC필터를 포함하는 필터 장치(200)는 인덕터(L) 및 제 1 및 제 2 커패시터(C1, C2)를 통해 전류를 필터링하고, 동시에 인덕터를 통해 전류를 센싱할 수 있다.
이에, 소비 전류를 측정하기 위해 별도의 전류 센싱용 홀 센서 등을 추가함으로써, 회로 부품이 추가되고 PCB 공간도 추가로 확보되어햐 하는 종래의 전원 라인 필터보다, 본 실시예들에 따른 필터 장치는 자성 물질을 포함하는 코어에 저저항 물질을 포함하는 와이어(일 예로, 션트 저항 등)가 감싼 형태의 인덕터를 포함하여, 전류에 포함된의 노이즈를 필터링하고, 동시에 전류를 센싱함으로써, 한 가지 부품으로 전원 필터와 소비 전류 측정 등 두가지 기능을 사용할 수 있어, 회로 부품을 줄일 수 있고, PCB 공간도 축소시킬 수 있다.
도 9는 본 실시예들에 따른 조향 제어 장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예들에 따른 조향 제어 장치(300)는 필터부(310), 조향 모터 전원부(320), 센서부(330), 통신부(340), 컨트롤러부(350), 컨트롤러 감시부(360) 및 동작 전원 변환부(370) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
필터부(310)는 입력 전원과 연결될 수 있다. 필터부(310)는 입력 전원으로부터 제공받은 전기 에너지의 노이즈를 필터링하고 노이즈가 필터링된 전기 에너지를 조향 모터 전원부(320) 및 동작 전원 변환부(370)로 제공할 수 있다.조향 모터 전원부(320)는 필터부(310)와 연결되고, 필터링된 전기 에너지를 제공받을 수 있다. 조향 모터 전원부(320)는 컨트롤러부(350)와 연결되어 조향 모터 제어 신호를 제공받을 수 있다. 조향 모터 전원부(320)는 조향 모터 제어 신호를 바탕으로 필터링된 전기 에너지를 변환하여 어시스트 조향력을 생성하고, 어시스트 조향력에 기반하여 조향 모터를 제어할 수 있다.
조향 모터 전원부(320)는 게이트 드라이버(321), 인버터(322) 및 페이즈 디스커넥터(phase disconnector, PCO)(323) 등을 포함하여 이루어질 수 있다.
게이트 드라이버(321)는 컨트롤러부(350)로부터 조향 모터 제어 신호를 제공받고, 이를 기반으로 게이트 신호를 생성하여 인버터(322)로 제공할 수 있다. 인버터(322)는 게이트 신호에 따라 필터부의 필터링된 전기 에너지를 변환하여 어시스트 조향력을 생성할 수 있다. 페이즈 디스커넥터(일 예로, 차단기 또는 단로기 등)(323)는 인버터(322)와 조향 모터 사이에 위치하여, 인버터(322)로부터 제공받은 어시스트 조향력을 조향 모터로 공급하거나 차단할 수 있다.
센서부(330)는 온도 센서(331), 전류 센서(332) 및 모터 위치 센서(333) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 조향 시스템(또는, 조향 제어 장치)에 대한 상태를 측정할 수 있다면, 어떠한 센서라도 포함할 수 있다.
온도 센서(331)는 조향 제어 장치(300)의 온도를 측정하여 온도 정보를 컨트롤러부(350)로 제공할 수 있다. 또한, 전류 센서(332)는 조향 모터 전원부(320)에서 조향 모터로 제공되는 어시스트 전류(또는, 어시스트 조향력)를 측정하여 어시스트 전류 정보를 컨트롤러부(350) 제공할 수 있다. 또한, 모터 위치 센서(v33)는 조향 모터의 위치를 측정하여 조향 모터의 위치 정보를 컨트롤러부(350)로 제공할 수 있다.
통신부(340)는 내부 통신부 및 외부 통신부 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 내부 통신부는, 조향 제어 장치가 복수개인 경우, 다른 조향 제어 장치와 연결되어 정보들을 서로 제공받거나 제공할 수 있다. 외부 통신부는 차량과 연결되어, 차량으로부터 차량의 상태 정보(일 예로, 차량의 속도 정보 등)를 제공받거나 차량으로 조향 시스템과 관련된 정보들을 제공할 수 있다.
컨트롤러부(350)는 조향 제어 장치의 각 구성요소와 연결되어 정보를 제공하거나 정보를 제공받아 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러부(350)는 조향 휠의 토크 정보, 조향 휠의 조향각 정보, 온도 정보, 어시스트 전류 정보, 조향 모터 위치 정보, 차량의 상태 정보(일 예로, 차량의 차속 정보), 입력 전원의 상태 정보, 단락(또는, 과전류) 상태 정보, 필터부의 전류 센싱 정보 및 조향 모터의 상태 정보 중 적어도 어느 하나의 정보에 기반하여, 조향 모터 제어 신호를 생성하여 게이트 드라이버로 제공하거나, 분리/연결 제어 신호(일 예로, 클러치 제어 신호)를 생성하여 분리/연결 기구로 제공할 수 있다.
컨트롤러부(350)는 마이크로 컨트롤러를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 프로그램을 처리(또는, 실행 및 연산) 할 수 있는 장치(또는, 컴퓨터)라면 어떠한 장치(또는, 컴퓨터)라도 포함할 수 있다.
컨트롤러부(350)는 하나 이상의 프로세서, 메모리, 저장부, 사용자 인터페이스 입력부 및 사용자 인터페이스 출력부 중 적어도 하나 이상의 요소를 포함할 수 있으며, 이들은 버스를 통해 서로 통신할 수 있다. 또한, 컨트롤러부(350)는 네트워크에 접속하기 위한 네트워크 인터페이스를 또한 포함할 수 있다. 프로세서는 메모리 및/또는 저장부에 저장된 처리 명령어를 실행시키는 CPU 또는 반도체 소자일 수 있다. 메모리 및 저장부는 다양한 유형의 휘발성/비휘발성 기억 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM 및 RAM을 포함할 수 있다. 여기서, 프로세서는 적어도 하나의 코어를 포함할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 코어가 복수개인 경우, 복수개의 코어 중 적어도 하나의 코어는 락스텝(lockstep) 코어를 포함할 수 있다.
컨트롤러 감시부(360)는 컨트롤러부(350)와 연결될 수 있다. 컨트롤러 감시부(360)는 컨트롤러부(350)의 동작 상태를 감시할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러부(350)는 워치독 신호를 컨트롤러 감시부(360)로 제공할 수 있다. 그리고, 컨트롤러 감시부(360)는 컨트롤러부(350)로부터 제공받은 워치독 신호에 기반하여 클리어 되거나, 리셋 신호를 생성하여 컨트롤러부(350)로 제공할 수 있다.
컨트롤러 감시부(360)는 워치독을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 컨트롤러부를 감시할 수 있는 장치라면 어떠한 장치라도 포함할 수 있다. 특히, 워치독(watchdog은 데드라인 즉, 시작과 끝이 있는 윈도우(window) 워치독을 포함할 수 있다.
동작 전원 변환부(370)는 필터부(310)와 연결될 수 있다. 동작 전원 변환부(370)는 필터부(310)의 필터링된 전기 에너지를 변환하여 조향 제어 장치(300)의 각 구성요소에 대한 동작 전압을 생성할 수 있다. 이러한 동작 전원 변환부(370)는 DC-DC 컨버터 및 레귤레이터(regulator) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 전원 보호 모듈의 출력을 변환하여 조향 제어 장치의 각 구성요소에 대한 동작 전압을 생성할 수 있다면 어떠한 장치라도 포함할 수 있다.한편, 조향 제어 장치(300)는 ECU(Electronic Control Unit)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 전자적으로 제어할 수 있는 장치(또는, 시스템)라면 어떠한 제어 장치(또는, 시스템)라도 포함할 수 있다.
여기서, 전기 에너지는 전류를 포함할 수 있다.
여기서, 어시스트 조향력은 어시스트 전류를 포함할 수 있다.
한편, 조향 제어 장치(300)는 인덕터부를 포함하여 전류에 포함된 노이즈를 필터링하고, 전류를 센싱하는 필터부(310); 및 조향 모터 제어 신호를 바탕으로 필터링된 전류를 변환하여 어시스트 전류를 생성하고, 어시스트 전류에 기반하여 조향 모터를 제어하는 조향 모터 전원부(320)를 포함하되, 인덕터부는, 자성 물질을 포함하는 코어(core); 및 코어 상에 감기고, 저저항 물질을 포함하는 와이어(wire)를 포함할 수 있다.
여기서, 자성 물질은 페라이트(ferrite) 물질을 포함할 수 있다.
여기서, 와이어는 저저항 물질을 포함하는 션트(shunt) 저항을 포함할 수 있다.
여기서, 저저항 물질은 구리-망간(Cu-Mn) 합금 물질, 구리-니켈(Cu-Ni) 합금 물질, 철-크롬(Fe-Cr) 합금 물질 및 철-니켈(Fe-Ni) 합금 물질 중 적어도 하나의 합금 물질을 포함할 수 있다.
한편, 필터부(310)는 도 6 내지 도 8을 참조하여 상술한 필터 장치(200)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로, 즉, 필터 장치(200)의 기능들이 모두 적용될 수 있으므로, 아래에서는 설명의 간명성을 위해 필터 장치(200)와 중복되는 내용을 생략하기로 한다.
한편, 본 실시예들에 따른 컨트롤러부(350)는 조향 모터 제어 신호를 생성할 수 있다. 컨트롤러부(350)는, 인덕터부를 통해 센싱된 전류에 기반하여 조향 제어 장치(300)의 상태를 판단하고, 판단 결과에 따라 조향 모터 전원부(320)를 제어할 수 있다.
즉, 컨트롤러부(350)는 인덕터부를 통해 센싱된 전류에 대응하는 센싱 전류값과 기 설정된 전류값과 비교하고, 비교 결과 센싱 전류값이 기 설정된 전류값 이하인 경우 조향 제어 장치(300)를 정상 상태로 판단할 수 있다.
컨트롤러부(350)는 조향 제어 장치(300)의 정상 상태에 대응하는 조향 모터 제어 신호를 생성할 수 있다.
조향 모터 전원부(320)는 조향 제어 장치(300)의 정상 상태에 대응하는 조향 모터 제어 신호를 바탕으로 필터링된 전류를 변환하여 어시스트 전류를 생성하고, 어시스트 전류에 기반하여 조향 모터를 제어할 수 있다.
또한, 컨트롤러부(350)는 인덕터부를 통해 센싱된 전류 신호에 대응하는 센싱 전류값과 기 설정된 전류값과 비교하고, 비교 결과 센싱 전류값이 기 설정된 전류값을 초과한 경우 조향 제어 장치(300)를 비정상 상태로 판단할 수 있다.
컨트롤러부(350)는 조향 제어 장치(300)의 비정상 상태에 대응하는 조향 모터 제어 신호를 생성할 수 있다.
조향 모터 전원부(320)는 조향 제어 장치(300)의 비정상 상태에 대응하는 조향 모터 제어 신호를 바탕으로 동작을 정지하여 조향 모터의 동작을 정지시킬 수 있다.
여기서, 기 설정된 전류값은 조향 제어 장치(300) 및 조향 모터가 정상일 때 필요로 하는 입력 전류값의 최대값일 수 있다. 특히, 입력 전류값은 입력 전원과 조향 모터 전원부(320)(특히, 인버터(322)) 사이의 전류값일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예들에 따른 조향 제어 장치는 자성 물질을 포함하는 코어와 저저항 물질을 포함하는 와이어(일 예로, 션트 저항 등)로 구성되는 인덕터를 통해 전원단의 소비 전류를 측정하고, 측정된 소비 전류에 기반하여 조향 제어 장치 및 조향 시스템의 동작 상태를 판단하고, 판단 결과에 따라 조향 제어 장치 및 조향 시스템의 동작을 제어함으로써, 조향 제어 장치 및 조향 시스템의 신뢰도를 높일 수 있다.
도 10은 본 실시예들에 따른 조향 시스템을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예들에 따른 조향 시스템(400)은 조향 장치(410) 및 조향 어시스트 장치(420) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 조향 장치(410) 및 조향 어시스트 장치(420)는 전기적, 자기적 및 기계적 중 적어도 하나에 의해 연결될 수 있다.
조향 장치(410)는 조향 휠(steering wheel)(414)에 가한 조향력(또는, 회전력 등)을 바탕으로 바퀴(wheel)(315)의 조향각을 변화시킬 수 있다. 이러한 조향 장치(410)는 입력측 기구(411) 및 출력측 기구(412) 등을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 조향 장치(410)는 분리/연결 기구(413) 등을 더 포함하여 이루어질 수 있다.
입력측 기구(411)는 조향 휠(314)과 연결될 수 있다. 입력측 기구(411)는 조향 휠(414)의 회전 방향 또는 조향 휠(414)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전할 수 있다. 이러한 입력측 기구(411)는 조향 휠(414)과 연결되는 조향 축 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 조향 휠의 회전 방향 또는 조향 휠의 회전 방향과 반대 방향으로 회전할(또는, 움직일) 수 있다면 어떠한 기구(또는, 장치)라도 포함할 수 있다.
출력측 기구(412)는 전기적 및 기계적 중 적어도 어느 하나에 의해 입력측 기구(411)와 연결될 수 있다. 출력측 기구(412)는 바퀴(415)와 연결되어, 바퀴(415)의 조향각(또는, 움직임 등)을 변화시킬 수 있다. 이러한 출력측 기구(412)는 피니언(pinion), 랙(rack), 타이 로드(tie rod) 및 너클 암(knuckle arm) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 바퀴의 조향각(또는, 움직임 등)을 변화시킬 수 있다면 어떠한 기구(또는, 장치)라도 포함할 수 있다.
분리/연결 기구(413)는 입력측 기구(411) 및 출력측 기구(412)와 연결될 수 있다. 분리/연결 기구(413)는 입력측 기구(411)와 출력측 기구(412)를 기계적 또는 전기적으로 연결 또는 분리시킬 수 있다. 이러한 분리/연결 기구(413)는 클러치를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 입력측 기구와 출력측 기구를 기계적 또는 전기적으로 연결 또는 분리시킬 수 있다면 어떠한 기구(또는, 장치)라도 포함할 수 있다.
본 실시예들에 따른 조향 장치(410)는 입력측 기구와 출력측 기구가 기계적으로 연결된 형태의 조향 장치, 입력측 기구와 출력측 기구가 전기적으로 연결된 형태의 조향 장치(또는, Steer by wire, SbW) 및 입력측 기구와 출력측 기구가 분리/연결 기구와 연결된 형태의 조향 장치(또는, 클러치를 포함하는 SbW) 중 적어도 하나의 조향 장치를 포함할 수 있다.
한편, 조향 휠(414)과 바퀴(415)는 조향 장치(410)에 포함되지 않는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 조향 장치(410)에 포함될 수 있다.
조향 어시스트 장치(420)는 조향 장치(410)와 연결될 수 있다. 조향 어시스트 장치(420)는 조향 장치(410)로 어시스트 조향력을 제공할 수 있다.
본 실시예들에 따른 조향 어시스트 장치(420)는 입력 전원(421), 조향 제어 모듈(422), 조향 모터(423) 및 센서 모듈(424) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.
입력 전원(421)은 직류 전원 및 교류 전원 중 적어도 하나의 전원을 포함할 수 있다. 특히, 직류 전원은 배터리 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 직류를 제공할 수 있다면 어떠한 전원이라도 포함할 수 있다.
조향 제어 모듈(422)은 입력 전원(421)과 연결될 수 있다. 조향 제어 모듈(422)은 입력 전원(421)으로부터 전기 에너지를 제공받고, 전기 에너지의 노이즈를 필터링하며, 조향 모터 제어 신호를 바탕으로 필터링된 전기 에너지를 변환하여 어시스트 조향력을 생성하고, 어시스트 조향력에 기반하여 조향 모터(423)를 제어할 수 있다.
센서 모듈(424)은 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다.
여기서, 센서는 조향 토크 센서(424-1) 및 조향 각 센서(424-2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 차량의 상태 및 차량의 조향 상태를 측정할 수 있다면 어떠한 센서라도 포함할 수 있다.
조향 토크 센서(424-1)는 조향 휠의 조향 토크를 측정하여 조향 휠의 토크 정보를 조향 제어 모듈(422)로 제공할 수 있다. 또한, 조향 각 센서(424-2)는 조향 휠의 조향 각을 측정하여 조향 휠의 조향 각 정보를 조향 제어 모듈(422)로 제공할 수 있다.
조향 제어 모듈(422)은 조향 토크 정보 및 조향 각 정보 중 적어도 어느 하나의 정보에 기반하여 조향 모터 제어 신호를 생성하고, 조향 모터 제어 신호에 따라 필터링된 전기 에너지를 변환하여 어시스트 조향력를 생성하며, 어시스트 조향력에 기반하여 조향 모터(423)를 제어할 수 있다.
조향 모터(423)는 조향 제어 모듈(422)과 연결될 수 있다. 조향 모터(423)는 조향 제어 모듈(422)로부터 제공되는 어시스트 조향력에 기반하여 동작하여 조향 장치(410)의 조향을 어시스트할 수 있다.
조향 모터(423)는 싱글 와인딩(single winding) 타입 모터 및 듀얼 와인딩(dual winding) 타입 모터 중 적어도 어느 하나의 모터를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 조향 장치의 조향을 어시스트할 수 있다면 어떠한 모터라도 포함할 수 있다.
조향 모터(423)는 3상 타입 모터 및 5상 타입 모터 중 적어도 어느 하나의 모터를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 조향 장치의 조향을 어시스트할 수 있다면 어떠한 모터라도 포함할 수 있다.
여기서, 전기 에너지는 전류를 포함할 수 있다.
여기서, 어시스트 조향력은 어시스트 전류를 포함할 수 있다.
한편, 조향 어시스트 장치(420)는 전류를 제공하는 입력 전원(421); 및 인덕터부를 포함하여 전류에 포함된 노이즈를 필터링하고, 전류를 센싱하는 필터부; 및 조향 모터 제어 신호를 바탕으로 필터링된 전류를 변환하여 어시스트 전류를 생성하고, 어시스트 전류에 기반하여 조향 모터를 제어하는 조향 모터 전원부를 포함하는 조향 제어 모듈(422)을 포함하되, 인덕터부는, 자성 물질을 포함하는 코어(core); 및 코어 상에 감기고, 저저항 물질을 포함하는 와이어(wire)를 포함하되, 전류 신호를 센싱할 수 있다.
여기서, 자성 물질은 페라이트(ferrite) 물질을 포함할 수 있다.
여기서, 와이어는 저저항 물질을 포함하는 션트(shunt) 저항을 포함할 수 있다.
여기서, 저저항 물질은 구리-망간(Cu-Mn) 합금 물질, 구리-니켈(Cu-Ni) 합금 물질, 철-크롬(Fe-Cr) 합금 물질 및 철-니켈(Fe-Ni) 합금 물질 중 적어도 하나의 합금 물질을 포함할 수 있다.
한편, 조향 제어 모듈(422)은 도 9를 참조하여 상술한 조향 제어 장치(300)와 동일한 구성요소로 이해할 수 있으므로, 즉, 조향 제어 장치(300)의 기능들이 모두 적용될 수 있으므로, 아래에서는 설명의 간명성을 위해 조향 제어 장치(300)와 중복되는 내용을 생략하기로 한다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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Claims (11)

  1. 자성 물질을 포함하는 코어(core); 및
    상기 코어 상에 감기고, 저저항 물질을 포함하는 션트(shunt) 저항을 포함하는 와이어(wire)를 포함하되,
    상기 자성 물질은, 페라이트(ferrite) 물질을 포함하고,
    상기 저저항 물질은, 구리-망간(Cu-Mn) 합금 물질, 구리-니켈(Cu-Ni) 합금 물질, 철-크롬(Fe-Cr) 합금 물질 및 철-니켈(Fe-Ni) 합금 물질 중 적어도 하나의 합금 물질을 포함하는 인덕터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어는,
    제 1 홀을 포함하는 제 1 코어; 및
    제 2 홀을 포함하는 제 2 코어를 포함하되,
    상기 제 1 코어 및 상기 제 2 코어는, 드럼 형태이고,
    상기 와이어는, 드럼 형태의 제 1 코어에 포함된 제 1 홀과 드럼 형태의 제 2 코어에 포함된 제 2 홀을 통과하는 인덕터 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어와 상기 와이어를 고정시키는 접착제를 더 포함하는 인덕터 장치.
  4. 인덕터부를 포함하여 전류에 포함된 노이즈를 필터링하고, 전류를 센싱하는 필터 장치로서,
    상기 인덕터부는,
    자성 물질을 포함하는 코어(core); 및
    상기 코어 상에 감기고, 저저항 물질을 포함하는 션트(shunt) 저항을 포함하는 와이어(wire)를 포함하되,
    상기 자성 물질은, 페라이트(ferrite) 물질을 포함하고,
    상기 저저항 물질은, 구리-망간(Cu-Mn) 합금 물질, 구리-니켈(Cu-Ni) 합금 물질, 철-크롬(Fe-Cr) 합금 물질 및 철-니켈(Fe-Ni) 합금 물질 중 적어도 하나의 합금 물질을 포함하는 필터 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 코어는,
    제 1 홀을 포함하는 제 1 코어; 및
    제 2 홀을 포함하는 제 2 코어를 포함하되,
    상기 제 1 코어 및 상기 제 2 코어는, 드럼 형태이고,
    상기 와이어는, 드럼 형태의 제 1 코어에 포함된 제 1 홀과 드럼 형태의 제 2 코어에 포함된 제 2 홀을 통과하는 필터 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 인덕터부는,
    상기 코어와 상기 와이어를 고정시키는 접착제를 더 포함하는 필터 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 인덕터부와 연결되는 커패시터부를 더 포함하되,
    상기 인덕터부와 상기 커패시터부는, π형태의 LC필터인 필터 장치.
  8. 인덕터부를 포함하여 전류에 포함된 노이즈를 필터링하고, 전류를 센싱하는 필터부; 및
    조향 모터 제어 신호를 바탕으로 필터링된 전류를 변환하여 어시스트 전류를 생성하고, 어시스트 전류에 기반하여 조향 모터를 제어하는 조향 모터 전원부를 포함하되,
    상기 인덕터부는,
    자성 물질을 포함하는 코어(core); 및
    상기 코어 상에 감기고, 저저항 물질을 포함하는 션트(shunt) 저항을 포함하는 와이어(wire)를 포함하되,
    상기 자성 물질은, 페라이트(ferrite) 물질을 포함하고,
    상기 저저항 물질은, 구리-망간(Cu-Mn) 합금 물질, 구리-니켈(Cu-Ni) 합금 물질, 철-크롬(Fe-Cr) 합금 물질 및 철-니켈(Fe-Ni) 합금 물질 중 적어도 하나의 합금 물질을 포함하는 조향 제어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 코어는,
    제 1 홀을 포함하는 제 1 코어; 및
    제 2 홀을 포함하는 제 2 코어를 포함하되,
    상기 제 1 코어 및 상기 제 2 코어는, 드럼 형태이고,
    상기 와이어는, 드럼 형태의 제 1 코어에 포함된 제 1 홀과 드럼 형태의 제 2 코어에 포함된 제 2 홀을 통과하는 조향 제어 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 인덕터부와 연결되는 커패시터부를 더 포함하되,
    상기 인덕터부와 상기 커패시터부는, π형태의 LC필터인 조향 제어 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 조향 모터 제어 신호를 생성하는 컨트롤러부를 더 포함하되,
    상기 컨트롤러부는,
    상기 인덕터부를 통해 센싱된 전류에 기반하여 상기 조향 제어 장치의 상태를 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 조향 모터 전원부를 제어하는 조향 제어 장치.
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