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KR102520962B1 - 조향장치용 토크센서 모듈 - Google Patents

조향장치용 토크센서 모듈 Download PDF

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KR102520962B1
KR102520962B1 KR1020190017671A KR20190017671A KR102520962B1 KR 102520962 B1 KR102520962 B1 KR 102520962B1 KR 1020190017671 A KR1020190017671 A KR 1020190017671A KR 20190017671 A KR20190017671 A KR 20190017671A KR 102520962 B1 KR102520962 B1 KR 102520962B1
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sensor module
torque sensor
torque
steering
stator
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박금현
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 조향장치용 토크센서 모듈에 관한 것으로, 조향각 검출을 위해 스티어링 샤프트의 지정된 위치에 고정되는 고정자; 상기 고정자의 내측에 고정되어 회전하는 회전자; 상기 고정자와 회전자간의 비틀림 정보를 홀 IC에 전달하는 신호 전달체; 상기 신호 전달체 및 홀 IC가 탑재되는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판 상에 탑재되는 전동식 조향장치의 전자제어장치(ECU);가 일체로 포함된다.

Description

조향장치용 토크센서 모듈{TORQUE SENSOR MODULE FOR STEERING DEVICE}
본 발명은 조향장치용 토크센서 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조향장치용 전자제어장치(ECU)와 토크센서를 하나의 인쇄회로기판에 일체화시켜 하우징 내부에 내장되는 일체형 모듈로 구성하고, 외부자계의 유입에 의한 토크 센싱 오류 발생을 방지할 수 있도록 하는, 조향장치용 토크센서 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠을 용이하게 조향할 수 있도록 전동식 조향장치(EPS: Electronic Power Steering)가 구비되어 있으며, 상기 EPS는 모터의 회전력을 이용하여 운전자의 조향력을 보조한다.
상기 EPS는 스티어링 휠의 조타시 모터의 구동을 제어하는 ECU(Electronic Control Unit)를 구비하고 있으며, ECU는 조향각 센서, 토크 센서, 차속 센서 및 엔진 회전수 센서 등으로부터 신호를 입력받아 전류치를 연산하고, 이를 모터에 제공하여 스티어링 휠의 조향감을 조절하게 된다.
이에 따라 저속구간에서는 전류치를 크게 하여 조향감을 상대적으로 가볍게 하고, 고속구간에서는 전류치를 작게 하여 조향감을 상대적으로 무겁게 함으로써, 안전하게 주행할 수 있도록 한다.
한편 상기 ECU에 정보를 제공하는 센서 중, 토크센서는 서스펜션이나 차량의 지오메트리 등 외부적 요인에 의해 일정한 토크가 지속적으로 발생하는 오프셋을 가질 수 있다. 상기 토크센서의 오프셋은 조향장치의 조타력이나 복원력의 좌우 차이를 발생시킬 수 있으며, 이로 인해 운전자가 이질감을 느낄 수 있다.
그런데 종래에는 상기 전자제어장치(ECU)가 조향장치의 외부에 배치되어 있어서, 감속기 하우징의 내부에 내장되어 있는 토크센서의 신호(센싱 신호)를 상기 전자제어장치(ECU)에 전달하기 위한 케이블(외부 케이블)이 포함되며, 이에 따라 상기 외부 케이블의 손상 및 주변 부품과 간섭 방지를 위한 대책이 필요한 문제점이 있다.
또한 종래에는 상기 외부 케이블이 손상될 경우, 외부로부터의 서지성 전기 유입을 고려한 강건성 확보를 위한 설계가 요구되며, 상기 외부 케이블 및 상기 전자제어장치(ECU)가 외부로 돌출됨으로써 주변 부품과의 간극 확보에 어려움이 있다. 또한 종래에는 외부 자계에 대한 대책이 반영되어 있지 않기 때문에 외부 자계로 인한 토크 오프셋 에러가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 조향장치용 전자제어장치(ECU)와 토크센서를 하나의 인쇄회로기판에 일체화시켜 하우징 내부에 내장되는 일체형 모듈로 구성하고, 외부자계의 유입에 의한 토크 센싱 오류 발생을 방지할 수 있도록 하는, 조향장치용 토크센서 모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 조향장치용 토크센서 모듈은, 조향각 검출을 위해 스티어링 샤프트의 지정된 위치에 고정되는 고정자; 상기 고정자의 내측에 고정되어 회전하는 회전자; 상기 고정자와 회전자간의 비틀림 정보를 홀 IC에 전달하는 신호 전달체; 상기 신호 전달체 및 홀 IC가 탑재되는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판 상에 탑재되는 전동식 조향장치의 전자제어장치(ECU);가 일체로 포함된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 인쇄회로기판은, 상기 스티어링 샤프트의 관통을 위한 홀이 형성되되, 상기 고정자의 둘레를 기준으로 이 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 조향장치용 토크센서 모듈은, 상기 고정자와 회전자, 및 상기 인쇄회로기판에 일체로 탑재되는 신호 전달체, 홀 IC, 및 전자제어장치(ECU)가 하우징 내에 일체로 포함되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 인쇄회로기판에 탑재되는 신호 전달체가 하우징 내에 일체로 포함되게 형성될 때, 상기 신호 전달체의 끝단이 상기 고정자의 상부 끝단에 대응하는 높이가 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 인쇄회로기판은, 상기 전자제어장치(ECU)에 전원을 입력하기 위한 대전류 계통 회로;를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 인쇄회로기판은, 상기 대전류 계통 회로와 상기 스티어링 샤프트의 관통을 위해 형성되는 홀 사이에 전자계 차폐부;를 더 포함하여 형성되되, 상기 전자계 차폐부는, 상기 고정자의 둘레를 감싸는 둥근 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전자계 차폐부는, 상기 인쇄회로기판의 윗면과 아랫면의 양측에 모두 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전자계 차폐부는, 도전성 재질로 형성되고, 인쇄회로기판 또는 샤시 그라운드에 직접 연결되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 조향장치용 토크센서 모듈은, 스티어링 샤프트의 비틀림을 감지하여 이에 대응하는 신호를 출력하는 토크 센싱부; 및 상기 토크 센싱부에서 감지된 신호를 보정하여 외부 자기장에 의한 오류에 대응하는 최적화된 신호를 출력하는 제어부;를 포함하되, 상기 토크 센싱부는, 조향각 검출을 위해 스티어링 샤프트의 지정된 위치에 고정되는 고정자; 상기 고정자의 내측에 고정되어 회전하는 회전자; 및 상기 고정자와 회전자간의 비틀림 정보를 홀 IC에 전달하는 신호 전달체;를 일체로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 토크센서 모듈의 보정 진행 시 기준값으로 사용하기 위하여, 상기 토크센서 모듈에 통합된 전자제어장치(ECU)인가되는 전원이 아닌 별도의 전원을 인가한 상태에서 샤프트의 회전 각도에 따라 발생하는 자기장세기 변화율(Gauss/deg)을 측정하여 저장하는 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 자기장세기 변화율은 전압으로 변환되어 저장될 수 있음을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 토크 센싱부에서 감지된 신호를 보정하기 위하여, 스티어링 휠이 제로 포지션일때 토크 오프셋의 발생을 확인하고, 상기 토크 오프셋이 발생되었을 경우 0으로 만드는 오프셋 보정을 실시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 운전자에 의한 스티어링 휠의 초기 조향시, 상기 조향에 따른 조향각 변화에 따라 변화되어 전자제어장치(ECU)에 공급되는 전류에 따른 자기장세기의 변화율; 및 보정을 위해 미리 기준값으로 저장되었던 자기장세기 변화율;을 비교하여, 상기 자기장세기 변화율의 차이에 대응하여 토크 오프셋 값을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 차량이 시동되면, 현재의 조향각을 확인하고, 현재의 조향각이 제로 포지션인 경우, 미리 저장된 제로 포지션에서의 토크 기준값과 비교하여 토크 오프셋이 발생하는지 체크하며, 토크 오프셋이 발생한 경우, 토크 오프셋 보정을 실시하여 토크센서 모듈의 성능을 최적화 시키고, 토크센서 모듈의 성능이 최적화 된 상태에서 운전자 조향 시, 미리 저장된 기준값(A) 대비 토크센서 모듈에서 출력되는 자기장세기 변화율(B)에 차이가 발생하는지 체크하고, 상기 미리 저장된 기준값(A) 대비 토크센서 모듈에서 출력되는 자기장세기 변화율(B)에 차이가 발생하면(A≠B), 상기 토크센서 모듈에서 출력되는 신호를 보정한 값(D)을 상기 토크센서 모듈의 출력 신호로서 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 조향장치용 전자제어장치(ECU)와 토크센서를 하나의 인쇄회로기판에 일체화시켜 하우징 내부에 내장되는 일체형 모듈로 구성하고, 외부자계의 유입에 의한 토크 센싱 오류 발생을 방지할 수 있도록 한다.
도 1은 종래의 조향장치에서 전자제어장치의 연결 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향장치용 전자제어장치(ECU)와 토크센서가 하나의 인쇄회로기판에 일체화되어 하우징 내부에 내장되는 일체형 토크센서 모듈의 형상을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향장치용 토크센서 모듈의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 전자제어장치(ECU)에 전원을 공급하는 대전류 계통을 통해 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기장세기 변화율을 테이블 형태로 보인 예시도.
도 5는 상기 도 3에 있어서, 조향각의 변화에 대응하여 토크 오프셋이 변화되는 것을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향장치용 토크센서 모듈의 보정 방법을 설명하기 위하여 보인 흐름도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 토크센서 출력 신호의 보정을 통해 중점 보정(Calibration)과 기울기 보정이 수행되는 것을 설명하기 위하여 보인 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 조향장치용 토크센서 모듈의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향장치용 전자제어장치(ECU)와 토크센서가 하나의 인쇄회로기판에 일체화되어 하우징 내부에 내장되는 일체형 토크센서 모듈의 형상을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 조향장치용 토크센서 모듈은, 전동식 조향장치(EPS)의 전자제어장치(ECU)를 감속기 하우징 내에 배치하고, 스티어링 샤프트의 비틀림을 감지하여 전기신호로 변환해주는 토크센서 전기장치(즉, 홀 IC)를 전자제어장치의 인쇄회로기판위에 배치하여 통합(또는 일체화)시켰다.
보다 구체적으로, 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 조향장치용 토크센서 모듈은, 조향각 검출을 위해 스티어링 샤프트의 지정된 위치에 고정되는 고정자, 상기 고정자의 내측에 고정되어 회전하는 회전자, 상기 고정자와 회전자간의 비틀림 정보를 홀 IC에 전달하는 신호 전달체, 상기 신호 전달체 및 홀 IC가 탑재되는 인쇄회로기판, 및 상기 인쇄회로기판 상에 탑재되는 전동식 조향장치의 전자제어장치(ECU)가 일체로 포함된다.
여기서 상기 인쇄회로기판은, 상기 스티어링 샤프트의 관통을 위한 홀이 형성되되, 상기 고정자의 둘레를 기준으로 이보다 크게 형성된다.
또한 상기 고정자와 회전자, 및 상기 인쇄회로기판에 일체로 탑재되는 신호 전달체, 홀 IC, 및 전자제어장치(ECU)가 하우징 내에 일체로 포함되게 형성된다.
또한 상기 인쇄회로기판에 탑재되는 신호 전달체가 하우징 내에 일체로 포함되게 형성될 때, 상기 신호 전달체의 끝단이 상기 고정자의 상부 끝단에 대응하는 높이가 되도록 형성된다.
이 때 상기 인쇄회로기판은, 상기 전자제어장치(ECU)에 전원을 입력하기 위한 대전류 계통 회로;를 더 포함하여 형성되되, 상기 대전류 계통 회로와 상기 스티어링 샤프트의 관통을 위해 형성되는 홀 사이에 전자계 차폐부를 더 포함하며, 상기 전자계 차폐부는, 상기 고정자의 둘레를 감싸는 둥근 형태로 형성된다. 이 때 상기 전자계 차폐부는 신호 전달체가 형성되는 부분이 개방된 반 둥근 형태로 형성된다.
한편 여기서 상기 전자계 차폐부는, 상기 인쇄회로기판의 윗면과 아랫면의 양측에 모두 형성되고, 도전성 재질로 형성되며, 또한 인쇄회로기판 또는 샤시 그라운드에 직접 연결되게 형성된다.
이에 따라 본 실시예에 따라 토크센서 모듈은 종래의 전자제어장치를 보호하는 케이스를 삭제할 수 있게 되었으며, 상기 두 장치(즉, 토크센서 전기장치(즉, 홀 IC) 및 전자제어장치(ECU))를 연결하는 케이블(또는 외부 케이블), 및 커넥터(즉, 케이블 양단에 부착되는 커넥터)를 삭제할 수 있게 되었으며, 종래에 별도로 배치되었던 토크센서의 인쇄회로기판(미도시)을 상기 전자제어장치의 인쇄회로기판과 통합(또는 일체화) 시킴으로써 토크센서 출력 단자를 삭제할 수 있게 되었으며, 인풋 샤프트와 아웃풋 샤프트의 비틀림을 감지하여 비틀림 각도를 전기신호로 변환해주는 토크센서 전기장에서 종래의 하우징을 제거하여 구조를 단순화할 수 있게 되었다.
또한 전자제어장치(ECU)에 전원을 공급하기 위한 대전류 계통을 통해 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기장(또는 전자계 : 전계와 자계에 의해서 발생되는 전자기적 에너지)의 영향을 방지(또는 차폐)하기 위한 전자계 차폐부가 인쇄회로기판의 앞뒤(윗면,아랫면)에 모두 배치된다.
이 때 상기 전자계 차폐부는 도전성 재질에 의해 형성되고 인쇄회로기판 또는 샤시 그라운드와 직접적으로 연결되며, 이에 따라 상기 전자계 차폐부가 상기 대전류 계통을 통해 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기장(즉, 전자계)을 흡수 및 외부로 방출한다. 또한 상기 전자계 차폐부는 외부에서 입력되는 자기장을 차단하는 기능으로도 작용할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같은 본 실시예에 따른 조향장치용 토크센서 모듈은, 토크센서 전기장치(즉, 홀 IC)와 전자제어장치의 인쇄회로기판을 통합함으로써, 토크센서의 센싱원리에 상관없이 모든 종류의 토크센서에 적용 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향장치용 토크센서 모듈의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 조향장치용 토크센서 모듈은, 토크 센싱부(110), 전류 검출부(120), 제어부(130), 저장부(140), 및 정보 출력부(150)를 포함한다.
상기 토크 센싱부(110)는 상기 스티어링 샤프트의 비틀림을 감지하여 이에 대응하는 신호를 출력하는 토크센서 전기장치(예 : 홀 IC), 회전자와 고정자를 포함하는 비틀림 감지부(도 2 참조), 및 신호 전달체(도 2 참조)를 포함한다. 즉, 본 실시예에서 토크센서 모듈은, 상기 회전자, 고정자, 신호 전달체, 및 토크센서 전기장치(예 : 홀 IC)를 통합한 개념이다.
따라서 이하 본 실시예에서 편의상 토크센서(또는 토크 센싱부(110))라고 간단히 기재하는 것은, 실질적으로는 상기 토크센서 모듈을 의미하는 것임에 유의한다.
상기 제어부(130)는 상기 토크 센싱부(110)에서 감지된 신호를 보정하여 최적화된 신호를 출력한다. 즉, 상기 제어부(130)는 상기 토크센서 모듈의 성능 최적화를 위한 토크센서 모듈의 신호(센싱신호)를 보정하여 출력한다.
이때 상기 제어부(130)가 상기 토크센서 모듈의 성능 최적화를 위한 신호 보정을 위하여, 일종의 기준 값이 토크 오프셋을 생성할 때, 상기 토크센서 모듈의 구동을 위한 입력전원으로서 전자제어장치(ECU)의 입력전원을 이용하지 않고 별도의 전원을 이용한다.
예컨대 차량 신호 단자의 여유 단자 또는 인쇄회로기판 상단의 전원입력 포인트를 통해 입력되는 별도의 전원을 이용할 수 있다.
왜냐하면 상기 토크센서 모듈의 성능 최적화를 위한 신호 보정시, 전자제어장치(ECU)의 입력전원과 동일한 전원을 이용할 경우, 상기 전자제어장치(ECU)에서 발생하는 전자계에 의해 토크센서 모듈에서 출력하는 신호에 외부 노이즈가 유입되어 신호 오류가 발생할 수 있기 때문이다.
예컨대 스티어링 샤프트의 비틀림이 없을 경우에 토크센서 모듈에서 출력되는 신호(또는 상기 토크센서의 출력 신호를 전기신호 변환회로부에서 변환되는 신호)에 전자계가 유입되어 비틀림으로 오인식될 수 있으며, 또한 스티어링 샤프트의 정상 비틀림시에 토크센서에서 출력되는 신호(또는 상기 토크센서의 출력 신호를 전기신호 변환회로부에서 변환되는 신호)에 전자계가 유입되어 실제보다 많거나 적은 비틀림으로 오인식될 수 있다.
상기 제어부(130)는 보정 진행 시 기준값으로 사용하기 위하여 상기 별도의 전원을 인가한 상태에서 최초로 샤프트의 회전 각도에 따라 발생하는 자기장세기 변화율(Gauss/deg)을 측정하여 저장부(140)에 저장한다.
이 때 상기 자기장세기 변화율은 전압으로 변환되어 저장될 수 있다.
상기 제어부(130)는 상기 토크센서 모듈의 성능 최적화를 위한 보정을 위하여 토크 오프셋을 확인한다.
예컨대 운전자의 조향이 없을 경우 전기제어장치(ECU)에 전류가 흐르지 않으므로 전자계가 발생하지 않는다. 따라서 상기 제어부(130)는 스티어링 휠이 제로 포지션일때 토크 오프셋을 확인한다.
여기서 상기 토크 오프셋은, 제로 포지션(중점) 일 때 토크센서 신호가 발생하지 않게 되어 0 토크 이어야 하지만, 외부 자계(또는 대전류 계통의 의한 자계)의 영향으로 변화되어 출력되는 토크센서 신호에 대응하는 토크 값을 의미한다.
상기 제어부(130)는 제로 포지션에서의 조향각을 확인하여 토크 오프셋이 발생되었을 경우 0으로 오프셋 보정을 실시한다. 그리고 시동 후 초기 조향시 상기 최초에 기준값으로 저장되었던 자기장세기 변화율과 비교하여, 다른 값이 입력될 경우(즉, 외부 전자계가 유입될 경우), 이를 보정하기 위하여 전자제어장치(ECU)의 전류에 의한 자기장세기 변화율 테이블 값을 적용하여 연산한다(도 4 참조).
이는 EPS OFF/ON 시점에 재확인 하여 재실시 할 수 있다.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 전자제어장치(ECU)에 전원을 공급하는 대전류 계통을 통해 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기장세기 변화율을 테이블 형태로 보인 예시도이고, 도 5는 상기 도 3에 있어서, 조향각의 변화에 대응하여 토크 오프셋이 변화되는 것을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
즉, 자기장세기 변화에 대응하여 토크 오프셋 값이 변화된다.
결과적으로 운전자의 조향에 따른 조향각(또는 회전각) 변화에 따라 전자제어장치(ECU)에 공급되는 전류가 변화되고, 상기 전류에 따라 자기장세기가 변화되며, 상기 자기장세기의 변화에 대응하여 토크 오프셋 값도 변화된다(도 5 참조).
따라서 도 4에 도시된 바와 같은 전류에 따른 자기장세기 변화 테이블에 기초하여 토크 신호를 보정할 수 있다.
상기와 같이 토크센서 모듈의 출력 신호가 보정되면, 상기 제어부(130)는 상기 토크센서 모듈의 성능 최적화를 위해 보정된 값(즉, 토크센서 모듈의 보정된 출력 신호)을 상기 정보 출력부(120)를 통해 출력한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향장치용 토크센서 모듈의 보정 방법을 설명하기 위하여 보인 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 차량이 시동되면(IGN ON or EPS ON)(S101), 제어부(130)는 현재의 조향각을 확인한다(S102).
이에 따라 현재의 조향각이 제로 포지션인 경우, 미리 저장된 제로 포지션에서의 토크 기준값과 비교하여 토크 오프셋이 발생하는지 체크한다(S103).
상기 체크(S103) 결과, 토크 오프셋이 발생하지 않은 경우(S103의 No), 상기 제어부(130)는 토크 오프셋 보정을 실시하지 않는다(S104). 즉, 토크 오프셋 보정을 실시하지 않더라도 토크센서의 성능이 최적화 된 상태에 있다.
하지만 상기 체크(S103) 결과, 토크 오프셋이 발생한 경우(S103의 Yes), 상기 제어부(130)는 토크 오프셋 보정을 실시한다(S105). 즉, 토크 오프셋 보정을 실시하여 토크센서의 성능이 최적화 된 상태가 된다.
상기와 같이 토크센서 모듈의 성능이 최적화 된 상태에서 운전자가 조향을 할 경우(S106), 샤프트의 비틀림이 발생하게 되며, 상기 조향에 따른 조향각의 변화(즉, 비틀림)에 대응하여 전자제어장치(ECU)에 인가되는 전류가 변화하게 되고, 상기 변화되는 전류에 대응하여 자기장의 세기가 변화된다.
따라서 상기 제어부(130)는 상기 저장부(140)에 미리 저장된 기준값(즉, 조향각에 따른 자기장세기 변화율)(A) 대비 토크센서 모듈에서 출력되는 자기장세기 변화율(B)에 차이가 발생하는지 체크한다(S107).
상기 체크(S107) 결과, 미리 저장된 기준값(즉, 조향각에 따른 자기장세기 변화율)(A) 대비 토크센서 모듈에서 출력되는 자기장세기 변화율(B)에 차이가 발생하지 않으면(S107의 A=B), 상기 제어부(130)는 상기 토크센서 모듈에서 출력되는 자기장세기 변화율(B)에 의한 출력 신호를 그대로 출력한다(S108).
하지만, 상기 체크(S107) 결과, 미리 저장된 기준값(즉, 조향각에 따른 자기장세기 변화율)(A) 대비 토크센서 모듈에서 출력되는 자기장세기 변화율(B)에 차이가 발생하면(S107의 A≠B), 상기 제어부(130)는 상기 토크센서 모듈에서 출력되는 신호를 보정한 값(D)을 출력한다(S109).
여기서 상기 토크센서 모듈에서 출력되는 신호를 보정한 값(D)은, 상기 토크센서 모듈에서 출력되는 자기장세기 변화율(B)에 상기 조향각의 변화(즉, 비틀림)에 대응하여 전자제어장치(ECU)에 인가되는 전류에 따른 자기장세기 변화율(C)을 합산(또는 차감)한 값을 반영하여 산출된다.
이에 따라 상기 제어부(130)는 상기 토크센서 모듈에서 출력되는 신호를 보정한 값(D)을 상기 토크센서 모듈의 출력 신호로서 출력한다(S110).
이후에 다시 차량이 시동되면(IGN ON or EPS ON)(S111), 제어부(130)는 현재의 조향각을 확인하여 토크 오프셋이 발생하는지 체크한 후(S112), 상기 체크(S112) 결과, 토크 오프셋이 발생한 경우(S112의 Yes), 상기 제어부(130)는 토크 오프셋 보정을 실시한다(S105). 즉, 토크 오프셋 보정을 실시하여 토크센서의 성능이 최적화 된 상태가 된다.
상기 체크(S112) 결과, 토크 오프셋이 발생하지 않은 경우(S112의 No), 상기 제어부(130)는 상기 토크센서 모듈에서 출력되는 신호를 보정한 값(D)을 출력한다(S113). 다만 상기 S111 단계 내지 S113 단계는 상기 S101 단계 내지 S110 단계를 반복 수행하는 것으로 대체될 수도 있다.
참고로 상기 본 실시예에 따른 토크센서 모듈의 출력 신호를 보정하는 것은, 도 7에 도시된 바와 같이, 기준이 되는 타겟 값과 실제 토크센서 모듈의 출력 값의 기울기가 같은 경우, 제로 포지션(중점)의 토크 오프셋을 보정(즉, 중점 Calibration 수행)하는 것만으로 토크센서 모듈의 성능을 최적화시킬 수 있다.
그러나 기준이 되는 타겟 값과 실제 토크센서 모듈의 출력 값의 기울기가 다른 경우에는 조향각에 대응하여 토크센서 모듈의 출력을 보정(즉, 기울기 Calibration 수행)함으로써 토크센서 모듈의 성능을 최적화시킬 수 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
110 : 토크 센싱부
120 : 정보 출력부
130 : 제어부
140 : 저장부

Claims (14)

  1. 조향각 검출을 위해 스티어링 샤프트의 지정된 위치에 고정되는 고정자;
    상기 고정자의 내측에 고정되어 회전하는 회전자;
    상기 고정자와 회전자간의 비틀림 정보를 홀 IC에 전달하는 신호 전달체;
    상기 신호 전달체 및 홀 IC가 탑재되는 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판 상에 탑재되는 전동식 조향장치의 전자제어장치(ECU);가 일체로 포함된 것을 특징으로 하는 조향장치용 토크센서 모듈.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은,
    상기 스티어링 샤프트의 관통을 위한 홀이 형성되되,
    상기 고정자의 둘레를 기준으로 이 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치용 토크센서 모듈.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 조향장치용 토크센서 모듈은,
    상기 고정자와 회전자, 및
    상기 인쇄회로기판에 일체로 탑재되는 신호 전달체, 홀 IC, 및 전자제어장치(ECU)가 하우징 내에 일체로 포함되게 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치용 토크센서 모듈.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판에 탑재되는 신호 전달체가 하우징 내에 일체로 포함되게 형성될 때, 상기 신호 전달체의 끝단이 상기 고정자의 상부 끝단에 대응하는 높이가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치용 토크센서 모듈.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은,
    상기 전자제어장치(ECU)에 전원을 입력하기 위한 대전류 계통 회로;를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치용 토크센서 모듈.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은,
    상기 대전류 계통 회로와 상기 스티어링 샤프트의 관통을 위해 형성되는 홀 사이에 전자계 차폐부;를 더 포함하여 형성되되,
    상기 전자계 차폐부는, 상기 고정자의 둘레를 감싸는 둥근 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치용 토크센서 모듈.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 전자계 차폐부는,
    상기 인쇄회로기판의 윗면과 아랫면의 양측에 모두 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치용 토크센서 모듈.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 전자계 차폐부는,
    도전성 재질로 형성되고,
    인쇄회로기판 또는 샤시 그라운드에 직접 연결되게 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치용 토크센서 모듈.
  9. 스티어링 샤프트의 비틀림을 감지하여 이에 대응하는 신호를 출력하는 토크 센싱부; 및
    상기 토크 센싱부에서 감지된 신호를 보정하여 외부 자기장에 의한 오류에 대응하는 최적화된 신호를 출력하는 제어부;를 포함하되,
    상기 토크 센싱부는,
    조향각 검출을 위해 스티어링 샤프트의 지정된 위치에 고정되는 고정자; 상기 고정자의 내측에 고정되어 회전하는 회전자; 및 상기 고정자와 회전자간의 비틀림 정보를 홀 IC에 전달하는 신호 전달체;를 일체로 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 토크 센싱부에서 감지된 신호를 보정하기 위하여, 스티어링 휠이 제로 포지션일때 토크 오프셋의 발생을 확인하고, 상기 토크 오프셋이 발생되었을 경우 0으로 만드는 오프셋 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 조향장치용 토크센서 모듈.
  10. 스티어링 샤프트의 비틀림을 감지하여 이에 대응하는 신호를 출력하는 토크 센싱부; 및
    상기 토크 센싱부에서 감지된 신호를 보정하여 외부 자기장에 의한 오류에 대응하는 최적화된 신호를 출력하는 제어부;를 포함하되,
    상기 토크 센싱부는,
    조향각 검출을 위해 스티어링 샤프트의 지정된 위치에 고정되는 고정자; 상기 고정자의 내측에 고정되어 회전하는 회전자; 및 상기 고정자와 회전자간의 비틀림 정보를 홀 IC에 전달하는 신호 전달체;를 일체로 포함하고,
    토크센서 모듈의 보정 진행 시 기준값으로 사용하기 위하여,
    상기 토크센서 모듈에 통합된 전자제어장치(ECU)인가되는 전원이 아닌 별도의 전원을 인가한 상태에서 샤프트의 회전 각도에 따라 발생하는 자기장세기 변화율(Gauss/deg)을 측정하여 저장하는 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조향장치용 토크센서 모듈.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 자기장세기 변화율은 전압으로 변환되어 저장될 수 있음을 특징으로 하는 조향장치용 토크센서 모듈.
  12. 삭제
  13. 스티어링 샤프트의 비틀림을 감지하여 이에 대응하는 신호를 출력하는 토크 센싱부; 및
    상기 토크 센싱부에서 감지된 신호를 보정하여 외부 자기장에 의한 오류에 대응하는 최적화된 신호를 출력하는 제어부;를 포함하되,
    상기 토크 센싱부는,
    조향각 검출을 위해 스티어링 샤프트의 지정된 위치에 고정되는 고정자; 상기 고정자의 내측에 고정되어 회전하는 회전자; 및 상기 고정자와 회전자간의 비틀림 정보를 홀 IC에 전달하는 신호 전달체;를 일체로 포함하고,
    상기 제어부는,
    운전자에 의한 스티어링 휠의 초기 조향시,
    상기 조향에 따른 조향각 변화에 따라 변화되어 전자제어장치(ECU)에 공급되는 전류에 따른 자기장세기의 변화율; 및 보정을 위해 미리 기준값으로 저장되었던 자기장세기 변화율;을 비교하여,
    상기 자기장세기 변화율의 차이에 대응하여 토크 오프셋 값을 보정하는 것을 특징으로 하는 조향장치용 토크센서 모듈.
  14. 스티어링 샤프트의 비틀림을 감지하여 이에 대응하는 신호를 출력하는 토크 센싱부; 및
    상기 토크 센싱부에서 감지된 신호를 보정하여 외부 자기장에 의한 오류에 대응하는 최적화된 신호를 출력하는 제어부;를 포함하되,
    상기 토크 센싱부는,
    조향각 검출을 위해 스티어링 샤프트의 지정된 위치에 고정되는 고정자; 상기 고정자의 내측에 고정되어 회전하는 회전자; 및 상기 고정자와 회전자간의 비틀림 정보를 홀 IC에 전달하는 신호 전달체;를 일체로 포함하고,
    상기 제어부는,
    차량이 시동되면, 현재의 조향각을 확인하고,
    현재의 조향각이 제로 포지션인 경우, 미리 저장된 제로 포지션에서의 토크 기준값과 비교하여 토크 오프셋이 발생하는지 체크하며,
    토크 오프셋이 발생한 경우, 토크 오프셋 보정을 실시하여 토크센서 모듈의 성능을 최적화 시키고,
    토크센서 모듈의 성능이 최적화 된 상태에서 운전자 조향 시, 미리 저장된 기준값(A) 대비 토크센서 모듈에서 출력되는 자기장세기 변화율(B)에 차이가 발생하는지 체크하고,
    상기 미리 저장된 기준값(A) 대비 토크센서 모듈에서 출력되는 자기장세기 변화율(B)에 차이가 발생하면(A≠B), 상기 토크센서 모듈에서 출력되는 신호를 보정한 값(D)을 상기 토크센서 모듈의 출력 신호로서 출력하는 것을 특징으로 하는 조향장치용 토크센서 모듈.
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