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KR101609883B1 - Motor driver power steering system - Google Patents

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KR101609883B1
KR101609883B1 KR1020090132761A KR20090132761A KR101609883B1 KR 101609883 B1 KR101609883 B1 KR 101609883B1 KR 1020090132761 A KR1020090132761 A KR 1020090132761A KR 20090132761 A KR20090132761 A KR 20090132761A KR 101609883 B1 KR101609883 B1 KR 101609883B1
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driver
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오희석
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 전동 파워 스티어링 시스템에 관한 것으로, 프리 드라이버의 접지 포인트를 프리 드라이버, 전류 센서 및 모터 드라이버로부터 멀리 떨어지고, 배터리 그라운드와 인접한 영역에 위치시킴으로써, 스위치 소자들의 스위칭 동작 시 발생되는 스위칭 노이즈가 접지 포인트를 통해 프리 드라이버의 그라운드로 유입되는 것을 방지하여, 토크 리플에 대한 성능을 향상시킬 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering system, in which a ground point of a pre-driver is far from a pre-driver, a current sensor and a motor driver and is located in an area adjacent to a battery ground, Point to the ground of the pre-driver, thereby improving the performance of the torque ripple.

그라운드, 접지 포인트, 토크 리플, Ground, ground point, torque ripple,

Description

전동 파워 스티어링 시스템{MOTOR DRIVER POWER STEERING SYSTEM}[0001] MOTOR DRIVER POWER STEERING SYSTEM [0002]

본 발명은 전동 파워 스티어링 시스템에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 스위치 소자들이 스위칭 동작할 때 발생되는 노이즈가 접지 포인트를 통해 프리 드라이버의 그라운드로 유입되는 것을 방지하여, 토크 리플에 대한 성능을 향상시킬 수 있는 전동 파워 스티어링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an electric power steering system, and more particularly, to an electric power steering system capable of preventing a noise generated when a switching element performs a switching operation from flowing into a ground of a pre-driver through a ground point, To an electric power steering system.

3상 모터를 사용하는 전동 파워 스티어링 시스템(MDPS: Motor Driven Power Steering)은 3상 모터를 구동하기 위한 스위치 소자들을 구비하고, 상기 스위치 소자들의 온/오프 동작을 제어하는 프리 드라이버를 구비한다.Motor Driven Power Steering (MDPS) using three-phase motors has switch elements for driving three-phase motors and has a pre-driver for controlling ON / OFF operations of the switch elements.

이러한 프리 드라이버는 배터리에서 전원을 인가받고, 그라운드가 제어 그라운드 보드에 연결된다. These pre-drivers are powered from the battery, and the ground is connected to the control ground board.

그러나 이때, 프리 드라이버의 그라운드가 프리 드라이버와 인접하고, 스위치 소자들과 인접한 곳에 접지될 경우에는, 스위치 소자들이 스위칭 동작을 할 때 발생되는 스위칭 노이즈가 프리 드라이버의 그라운드를 통해 프리 드라이버로 유입되어, 3상 모터가 구동하는 토크에 변동량인 토크 리플이 발생된다. However, when the ground of the pre-driver is adjacent to the pre-driver and is grounded adjacent to the switch elements, the switching noise generated when the switching elements perform the switching operation flows into the pre-driver through the ground of the pre- A torque ripple, which is a variation amount, is generated in the torque driven by the three-phase motor.

즉, 프리 드라이버의 그라운드를 통해 스위칭 소자들의 스위칭 노이즈가 전 달되어, 3상 모터의 구동에도 영향을 주어 토크 변동량인 토크 리플이 증가하여, 조향 휠로 전해지는 토크 리플로 인해서 운전자가 불쾌감을 느낄 수 있다. That is, the switching noise of the switching elements is transmitted through the ground of the pre-driver, which affects the driving of the three-phase motor, so that the torque ripple as the torque variation increases. have.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 스위치 소자들이 스위칭 동작할 때 발생되는 노이즈가 접지 포인트를 통해 프리 드라이버의 그라운드로 유입되는 것을 방지하여, 토크 리플에 대한 성능을 향상시킬 수 있는 전동 파워 스티어링 시스템을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to prevent the noise generated when switching elements are switched from flowing into the ground of a pre-driver through a ground point, The present invention provides an electric power steering system capable of improving the steering efficiency.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 전동 파워 스티어링 시스템은 모터와, 상기 모터를 구동하는 모터 드라이버, 상기 모터의 전류를 센싱하는 전류센서 및 상기 전류센서에서 센싱된 모터 전류를 증폭하고 상기 모터 드라이버의 스위치 소자의 동작을 제어하는 프리 드라이버를 포함하는 전동 파워 스티어링 시스템에 있어서, 토크 리플 발생을 억제시키기 위해서, 상기 프리 드라이버의 그라운드가 제어 그라운드 보드에 연결되는 접지 포인트는, 상기 전류 센서와의 거리보다 배터리 그라운드와 더 가까운 곳에 위치할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided an electric power steering system comprising: a motor; a motor driver for driving the motor; a current sensor for sensing a current of the motor; In an electric power steering system including a pre-driver for controlling the operation of a switch element of a driver, a ground point at which the ground of the pre-driver is connected to the control ground board for suppressing torque ripple occurrence, It can be located closer to the battery ground than distance.

상기 접지 포인트는 상기 배터리 그라운드와, 상기 제어 그라운드 보드 사이에 그라운드 레벨이 상이해지는 것을 방지하기 위해 장착된 노이즈 필터와 인접한 영역에 형성될 수 있다. The ground point may be formed in an area adjacent to the noise filter mounted to prevent a ground level difference between the battery ground and the control ground board.

상기 접지 포인트는 상기 모터 드라이버의 스위치 소자가 동작할 때 발생되 는 스위칭 노이즈로 인해서 상기 토크 리플이 발생하는 것을 억제하기 위해서 상기 모터 드라이버와의 거리보다 상기 배터리 그라운드와 더 가까운 곳에 위치할 수 있다. The ground point may be located closer to the battery ground than the distance from the motor driver to suppress the occurrence of the torque ripple due to the switching noise generated when the switch element of the motor driver operates.

본 발명에 의한 전동 파워 스티어링 시스템은 스위치 소자들이 스위칭 동작할 때 발생되는 노이즈가 접지 포인트를 통해 프리 드라이버의 그라운드로 유입되는 것을 방지하여, 토크 리플에 대한 성능을 향상시킬 수 있게 된다.The electric power steering system according to the present invention can prevent the noise generated when the switching elements are switched from flowing into the ground of the pre-driver through the ground point, thereby improving the performance of the torque ripple.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. Here, parts having similar configurations and operations throughout the specification are denoted by the same reference numerals.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전동 파워 스티어링 시스템을 도시한 구조도 및 회로도가 도시되어 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, a structural view and a circuit diagram showing an electric power steering system according to an embodiment of the present invention are shown.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전동 파워 스티어링 시스템(10)는 3상 모터(M), 3상 모터(M)를 구동하는 모터 드라이버(MD), 3상 모터(M)의 전류를 센싱하는 전류 센서(CS), 센싱된 모터 전류를 증폭 모터 드라이버(MD)의 스위치 소자의 동작을 제어하는 프리 드라이버(PD)를 포함한다. As shown in Figs. 1 and 2, the electric power steering system 10 includes a three-phase motor M, a motor driver MD for driving the three-phase motor M, And a pre-driver (PD) for controlling the operation of the switching element of the amplifying motor driver (MD) to sense the sensed motor current.

그리고 모터 드라이버(MD)는 3상 모터(M)의 구동을 제어하기 위해서 6개의 스위치 소자들(FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, FET6)을 포함한다. 그리고 이러한 스위치 소자들 중에서 제1스위치 소자(FET1)와 제2스위치 소자(FET2)는 3상 모터(M)의 제1코일(L1)과 전기적으로 연결된다. 그리고 제3스위치 소자(FET3)와 제4스위치 소자(FET4)는 3상 모터(M)의 제2코일(L2)과 전기적으로 연결되며, 제5스위치 소자(FET5)와 제6스위치 소자(FET6)는 3상 모터(M)의 제3코일(L3)과 전기적으로 연결된다. The motor driver MD includes six switch elements (FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, and FET6) for controlling the driving of the three-phase motor M. Of these switch elements, the first switch element FET1 and the second switch element FET2 are electrically connected to the first coil L1 of the three-phase motor M. The third switch element FET3 and the fourth switch element FET4 are electrically connected to the second coil L2 of the three-phase motor M and the fifth switch element FET5 and the sixth switch element FET6 Is electrically connected to the third coil (L3) of the three-phase motor (M).

즉, 모터 드라이버(MD)의 스위치 소자들(FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, FET6)의 온/오프를 통해서, 3상 모터(M)의 구동을 제어한다. 그리고 이러한 스위치 소자들(FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, FET6)의 온 오프 동작은 프리 드라이버(PD)에 의해서 제어된다. That is, the driving of the three-phase motor M is controlled by turning on / off the switching elements (FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, and FET6) of the motor driver MD. The ON / OFF operation of the switch elements FET1, FET2, FET3, FET4, FET5 and FET6 is controlled by the pre-driver PD.

그리고 전류 센서(CS)는 스위치 소자들(FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, FET6)의 동작에 따라 상기 3상 모터(M)의 제1코일(L1), 제2코일(L2) 및 제3코일(L3)에 흐르는 전류를 각각 센싱 한다. 그리고 상기 전류 센서(CS)에서 센싱된 상기 기 3상 모터(M)의 제1코일(L1), 제2코일(L2) 및 제3코일(L3)에 흐르는 전류에 따라서, 3상 모터(M)의 동작을 판단할 수 있으며, 스위치 소자들(FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, FET6)의 동작 역시 판단할 수 있다. The current sensor CS is connected to the first coil L1 of the three-phase motor M and the second coil L2 of the three-phase motor M according to the operation of the switch elements FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, 3 coil L3, respectively. In accordance with the current flowing through the first coil L1, the second coil L2 and the third coil L3 of the primary three-phase motor M sensed by the current sensor CS, the three-phase motor M (FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, FET6) can also be determined.

그리고 모터 드라이버(MD)와 프리 드라이버(PD)는 구동을 위해서, 그라운드가 제어 그라운드 보드(CGND)에 접지 포인트를 통해 전기적으로 연결되고, 전원을 인가받기 위해서 배터리(BAT)와 전기적으로 연결된다. In order to drive the motor driver MD and the pre-driver PD, the ground is electrically connected to the control ground board CGND through a ground point, and is electrically connected to the battery BAT for receiving power.

그리고 모터 드라이버(MD)와 프리 드라이버(PD)의 그라운드가 전기적으로 연 결되는 제어 그라운드 보드(CGND)와 배터리(BAT)의 그라운드(BGND)사이에는 그라운드 레벨이 상이해 지는 것을 방지하기 위해서 노이즈 필터(NF)가 장착된다. 이러한 노이즈 필터(NF)는 일측이 상기 배터리 그라운드(BGND)와 연결되고, 타측이 상기 배터리 그라운드(BGND)와 인접한 영역의 제어 그라운드 보드(CGND)에 연결된다. In order to prevent the ground level from being different between the control ground board CGND where the ground of the motor driver MD and the ground of the pre-driver PD are electrically connected and the ground BGND of the battery BAT, (NF) is mounted. The noise filter NF has one side connected to the battery ground BGND and the other side connected to the control ground board CGND in an area adjacent to the battery ground BGND.

그리고 상기 프리 드라이버(PD)의 접지 포인트(CP)는 모터 드라이버(MD)의 스위치 소자들(FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, FET6)이 온/오프 동작할 때, 발생되는 스위칭 노이즈(switching noise)에 의해서, 3상 모터(M)가 구동할 때 토크(전류)에 변동량이 발생되는 토크 리플을 방지하기 위해서 전류 센서(CS)와의 거리보다 배터리 그라운드(BGND)와 더 가까운 곳에 위치한다. The ground point CP of the pre-driver PD is controlled by the switching noise generated when the switch elements FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, and FET6 of the motor driver MD are turned on / phase motor M is positioned closer to the battery ground BGND than the distance from the current sensor CS in order to prevent torque ripple that generates a variation in torque (current) when the three-phase motor M is driven.

즉, 프리 드라이버(PD)의 접지 포인트(CP)는 배터리 그라운드(BGND)와 인접한 제어 그라운드 보드(CGND)의 일측에서, 노이즈 필터(NF)가 연결된 인접 영역(a)에 위치한다. That is, the ground point CP of the pre-driver PD is located in the adjacent region a to which the noise filter NF is connected, at one side of the control ground board CGND adjacent to the battery ground BGND.

이와 같이 프리 드라이버(PD)의 접지 포인트(CP)가 모터 드라이버(MD)와 전류 센서(CS) 및 프리 드라이버(PD)와의 거리가 배터리 그라운드(BGND)보다 더 멀게 하여, 스위치 소자들(FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, FET6)이 온/오프 동작할 때, 발생되는 노이즈(noise)로 인해서 발생되는 토크 리플을 방지할 수 있다. The ground point CP of the pre-driver PD becomes longer than the battery ground BGND so that the distance between the motor driver MD and the current sensor CS and the pre-driver PD becomes longer than that of the switch elements FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, and FET6) are turned on / off, the torque ripple caused by the generated noise can be prevented.

예를 들어, 프리 드라이버(PD)의 접지 포인트(CP)가 모터 드라이버(MD)와 전류 센서(CS) 및 프리 드라이버(PD)와 인접한 곳에 위치할 경우에 토크 리플은 도 3a과 같다. 즉, 스위치 소자들(FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, FET6)의 스위칭 동작시 발생되는 노이즈가 접지 포인트(CP)를 통해 프리 드라이버(PD)의 그라운드로 유입되어, 시간에 따른 토크의 변동량인 토크 리플이 도 3a과 같이 0.2~0.5Nm까지 증가된다. For example, when the ground point CP of the pre-driver PD is located adjacent to the motor driver MD, the current sensor CS, and the pre-driver PD, the torque ripple is the same as in Fig. That is, the noise generated during the switching operation of the switching elements FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, and FET6 flows into the ground of the pre-driver PD through the ground point CP, The torque ripple is increased from 0.2 to 0.5 Nm as shown in FIG. 3A.

이와 반대로 프리 드라이버(PD)의 접지 포인트(CP)가 배터리 그라운드(BGND)와 인접한 제어 그라운드 보드(CGND)의 일측에서, 노이즈 필터(NF)가 연결된 인접 영역(a)에 위치할 경우의 토크 리플은 도 3b와 같다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 프리 드라이버(PD)의 접지 포인트(CP)를 배터리 그라운드(BGND)와 인접한 곳에 위치시키면, 스위치 소자들(FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, FET6)의 스위칭 동작 시 발생되는 노이즈가 접지 포인트(CP)를 통해 프리 드라이버(PD)의 그라운드로 유입되는 것이 제한되므로, 토크 리플이 도 3b와 같이 0.1~0.15Nm로 감소시킬 수 있다. 즉, 토크 리플은 프리 드라이버(PD)의 접지 포인트(CP)가 배터리 그라운드(BGND)에 인접하고, 모터 드라이버(MD), 프리 드라이버(PD) 및 전류 센서(CS)와 멀리 떨어질수록 감소한다.On the other hand, when the ground point CP of the pre-driver PD is located in the adjacent region a where the noise filter NF is connected, from one side of the control ground board CGND adjacent to the battery ground BGND, 3B. 1 and 2, when the ground point CP of the pre-driver PD is positioned adjacent to the battery ground BGND, the switch elements FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, and FET6 Is limited to the ground of the pre-driver PD through the ground point CP, the torque ripple can be reduced to 0.1 to 0.15 Nm as shown in FIG. 3B. That is, the torque ripple is reduced as the grounding point CP of the pre-driver PD is adjacent to the battery ground BGND, and further away from the motor driver MD, the pre-driver PD, and the current sensor CS.

그러므로 이와 같은 본원 발명은 프리 드라이버(PD)의 접지 포인트(CP)를 프리 드라이버(PD), 전류 센서(CS) 및 모터 드라이버(MD)로부터 멀도록, 배터리 그라운드(BGND)와 인접한 영역(a)에 위치시킴으로써, 스위치 소자들(FET1, FET2, FET3, FET4, FET5, FET6)의 스위칭 동작 시 발생되는 노이즈가 접지 포인트(CP)를 통해 프리 드라이버(PD)의 그라운드로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 스위칭 동작에 의해서 발생되는 토크 리플에 대한 전동 파워 스티어링 시스템의 성능을 향상시켜서, 조향 시 조향 휠로 전해지는 토크 리플로 인해서 운전자가 불쾌감을 느끼는 것을 방지할 수 있다. Therefore, the present invention as described above allows the ground point (CP) of the pre-driver (PD) to move away from the pre-driver (PD), the current sensor (CS) and the motor driver (MD) It is possible to prevent the noise generated during the switching operation of the switch elements FET1, FET2, FET3, FET4, FET5 and FET6 from flowing into the ground of the pre-driver PD through the ground point CP . Therefore, the performance of the electric power steering system with respect to the torque ripple caused by the switching operation is improved, so that it is possible to prevent the driver from feeling uncomfortable due to the torque ripple transmitted to the steering wheel during steering.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 전동 파워 스티어링 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be applied to a power steering system according to the present invention, It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 파워 스티어링 시스템을 도시한 구조도이다. 1 is a structural view illustrating an electric power steering system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 전동 파워 스티어링 시스템의 회로도이다. 2 is a circuit diagram of the electric power steering system of FIG.

도 3a 내지 도 3b는 시간에 따른 토크 리플을 도시한 타이밍도이다. FIGS. 3A and 3B are timing charts showing torque ripples with time.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art

M; 3상 모터 MD; 모터 드라이버M; Three-phase motor MD; Motor driver

PD; 프리 드라이버 CP; 접지 포인트PD; Pre-driver CP; Ground point

CGND; 제어 그라운드 보드 BGND; 배터리 그라운드CGND; Control ground board BGND; Battery ground

Claims (3)

모터와, 상기 모터를 구동하는 모터 드라이버, 상기 모터의 전류를 센싱하는 전류센서 및 상기 전류센서에서 센싱된 모터 전류를 증폭하고 상기 모터 드라이버의 스위치 소자의 동작을 제어하는 프리 드라이버를 포함하는 전동 파워 스티어링 시스템에 있어서,A motor driver for driving the motor; a current sensor for sensing a current of the motor; and a pre-driver for amplifying a motor current sensed by the current sensor and controlling an operation of a switch element of the motor driver, In a steering system, 토크 리플 발생을 억제시키기 위해서, 상기 프리 드라이버의 그라운드가 제어 그라운드 보드에 연결되는 접지 포인트는, 상기 전류 센서와의 거리보다 배터리 그라운드와 더 가까운 곳에 위치하며, 상기 접지 포인트는 상기 모터 드라이버의 스위치 소자가 동작할 때 발생되는 스위칭 노이즈로 인해서 상기 토크 리플이 발생하는 것을 억제하기 위해서 상기 모터 드라이버와의 거리보다 상기 배터리 그라운드와 더 가까운 곳에 위치하며, The ground point at which the ground of the pre-driver is connected to the control ground board is located closer to the battery ground than the distance from the current sensor in order to suppress the occurrence of the torque ripple, Is located closer to the battery ground than a distance between the motor driver and the motor driver in order to prevent the torque ripple from occurring due to switching noise generated when the motor is operated, 상기 접지 포인트는The ground point 상기 배터리 그라운드와, 상기 제어 그라운드 보드 사이에 그라운드 레벨이 상이해지는 것을 방지하기 위해 장착된 노이즈 필터와 인접한 영역에 형성되며,And a control ground board which is formed in a region adjacent to the mounted noise filter so as to prevent a ground level difference between the battery ground and the control ground board, 상기 노이즈 필터는 일측이 상기 배터리 그라운드에 연결되고 타측이 상기 배터리 그라운와 인접한 영역의 제어 보드 그라운드에 연결되어 상기 그라운드 레벨이 상이해지는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 전동 파워 스티어링 시스템.Wherein the noise filter is connected to one side of the battery ground and the other side of the noise filter is connected to a control board ground in a region adjacent to the battery ground to prevent the ground level from being different. 삭제delete 삭제delete
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