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KR102253168B1 - Motor Driven Power Steering System and Method for the Vehicles - Google Patents

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KR102253168B1
KR102253168B1 KR1020150021118A KR20150021118A KR102253168B1 KR 102253168 B1 KR102253168 B1 KR 102253168B1 KR 1020150021118 A KR1020150021118 A KR 1020150021118A KR 20150021118 A KR20150021118 A KR 20150021118A KR 102253168 B1 KR102253168 B1 KR 102253168B1
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motor
rotor
rotor position
power steering
time
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전병호
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 스티어링 휠의 조작에 대응하여 조향력을 바퀴로 전달하는 자동차의 전동식 파워 스티어링(MDPS, Motor Driven Power Steering)의 모터를 제어하는데 있어서, 연산시간으로 인한 지연으로 발생하는 모터 회전자 위치의 오차를 추정하여 보상함으로써, 모터제어의 정밀도가 향상되고, 오차에 의한 무효전력을 최소화하고 소음, 진동 및 열의 발생을 감소시켜 제어의 효율성이 향상되는 효과가 있다. The present invention relates to an electric power steering system for a vehicle and a method thereof, and in controlling a motor of an electric power steering (MDPS, Motor Driven Power Steering) of a vehicle that transmits steering force to a wheel in response to manipulation of a steering wheel, calculation By estimating and compensating for errors in the position of the motor rotor caused by delays due to time, the accuracy of motor control is improved, the reactive power caused by errors is minimized, and the generation of noise, vibration and heat is reduced, thereby improving the control efficiency It works.

Description

자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템 및 방법 {Motor Driven Power Steering System and Method for the Vehicles}Motor Driven Power Steering System and Method for the Vehicles}

본 발명은 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 모터를 이용하는 주행방향 제어에 있어서, 스티어링 휠의 조작에 대응하여 효과적으로 차량의 주향방향을 제어하는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an electric power steering system and method of a vehicle, and in particular, in the driving direction control using a motor, the present invention relates to an electric power steering system and method of a vehicle for effectively controlling the steering direction of the vehicle in response to manipulation of a steering wheel. will be.

최근 차량 내 파워스티링 시스템은 배터리 전원으로부터 모터의 회전 힘을 이용하여 차량의 주행 방향을 제어하는 전동식 파워 스티어링 시스템(MDPS, Motor Driven Power Steering System)이 확대 되어가고 있다. Recently, in the power steering system in a vehicle, an electric power steering system (MDPS, Motor Driven Power Steering System) that controls the driving direction of a vehicle using the rotational force of a motor from battery power is expanding.

이러한 MDPS 시스템은, 운전자의 스티어링 휠 조작에 따라 입력에 대응하는 출력을 발생시키는 모터 제어부가 중요한 역할을 수행한다. In this MDPS system, a motor controller that generates an output corresponding to an input according to a driver's steering wheel manipulation plays an important role.

3상 교류모터의 중요한 제어 인자로는, 상전류 측정, 모터 회전자 위치, 데드타임, 디커플링(decoupling) 등이 있다. 특히, 벡터제어를 위한 3상에서 2상 변환시 모터 회전자의 위치가 가장 중요한 제어 인자가 된다.Important control factors for a three-phase AC motor include phase current measurement, motor rotor position, dead time, and decoupling. In particular, the position of the motor rotor becomes the most important control factor when converting from 3-phase to 2-phase for vector control.

모터 구동시 PWM 스위칭 주파수는 인간의 가청주파수 보다 높은 20Khz(50us이하)이상으로 해야 한다. 따라서, 모터제어기의 주기는 PWM(Pulse Width Modulation) 주파수와 동일하게 가져가는 것이 좋지만, 이를 위해서는 별도의 컨트롤러가 구비되어야 한다. When driving the motor, the PWM switching frequency should be 20Khz (less than 50us) higher than the human audible frequency. Therefore, it is good to take the period of the motor controller equal to the PWM (Pulse Width Modulation) frequency, but for this, a separate controller must be provided.

그에 따라 종래에는 모터제어기의 주기를 PWM 주기의 수배 이상으로 구동하였으며, 다음번 회전자 위치가 계산되기 전까지 동일한 회전자 위치를 갖고 PWM을 구동시키는 방법을 사용하였다. Accordingly, conventionally, the period of the motor controller was driven more than several times the PWM period, and a method of driving the PWM with the same rotor position was used until the next rotor position was calculated.

그러나 초기 센싱한 모터 회전자의 위치로 복잡한 수식에 의해 모터 출력을 연산한 이후 모터 구동을 위한 PWM 출력까지 SW 연산 시간을 고려하면 실제 초기 연산한 모터 위치 이후 모터의 회전에 의해 연산 후 실제 출력을 내어주는 위치에 오차가 존재하게 된다.However, considering the SW operation time until the PWM output for driving the motor after calculating the motor output by a complex formula with the position of the motor rotor initially sensed, the actual output is calculated by the rotation of the motor after the actual initial calculated motor position. There will be an error in the position to be given out.

이것은 3000rpm 이상 모터가 약계자 제어와 같이 고속으로 작동 할 수록 회전자의 오차는 커지게 된다. 이는 회전하는 모터에서 처음 계산된 회전자 위치에 대하여, 시간이 지남에 따라 오차가 누적되는 것으로, 이렇게 누적된 오차는 무효전력(reactive power)에 의한 소음, 열, 토크리플이 발생하게 되어 MDPS의 성능을 저하시키고, 또한 NVH(noise, vibration, harshness)문제를 야기할 수 있다.
This means that the error of the rotor increases as the motor of 3000rpm or more operates at high speed such as field weakening control. This is an error that accumulates over time with respect to the rotor position initially calculated in a rotating motor. This accumulated error causes noise, heat, and torque ripple due to reactive power. It degrades performance and can also cause noise, vibration, harshness (NVH) problems.

본 발명의 목적은, 모터를 이용하는 차량의 주행방향 제어에 있어서, 모터의 회전자 위치를 추정하고 보상하여 오차를 감소시키는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
An object of the present invention is to provide an electric power steering system for a vehicle and a method for reducing an error by estimating and compensating for a rotor position of a motor in controlling a driving direction of a vehicle using a motor.

본 발명에 따른 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템은, 스티어링 휠의 조작에 대응하여 조향력을 바퀴로 전달하는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템에 있어서, 상기 전동식 파워 스티어링(MDPS, Motor Driven Power Steering)은, 스티어링 기어를 동작시키는 모터, 상기 모터의 회전자 위치를 감지하는 위치감지부, 상기 모터의 동작에 따른 각속도를 측정하는 각속도감지부, 상기 모터로 동작전원을 공급하는 모터 구동부 및 상기 위치감지부 및 상기 각속도감지부의 측정값에 대응하여 상기 모터 구동부로 제어명령을 입력하는 모터제어부를 포함하고, 상기 모터제어부는 상기 모터 제어를 위한 제어신호를 연산하는데 소요되는 연산시간에 대응하여 상기 모터의 상기 회전자 위치에 대한 오차를 보상하는 것을 특징으로 한다. The electric power steering system of a vehicle according to the present invention is an electric power steering system of a vehicle that transmits steering power to a wheel in response to an operation of a steering wheel, wherein the electric power steering (MDPS) includes: a steering gear A motor for operating the motor, a position sensing unit for sensing the position of the rotor of the motor, an angular velocity sensing unit for measuring an angular velocity according to the operation of the motor, a motor driving unit for supplying operating power to the motor, and the position sensing unit and the angle A motor control unit for inputting a control command to the motor driving unit in response to a measured value of the speed sensing unit, and the motor control unit is the rotor of the motor in response to an operation time required to calculate a control signal for controlling the motor. It is characterized in that it compensates for the error of the position.

또한, 본 발명에 따른 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 방법은, 스티어링 휠의 조작에 대응하여 조향력을 바퀴로 전달하는 자동차의 전동식 파워 스티어링(MDPS, Motor Driven Power Steering)에 구비되는 모터의 회전자 위치를 감지하여, 상기 모터를 제어하기 위한 제어신호를 연산하는 단계, 상기 제어신호 연산에 소요되는 연산시간 동안 변경되는 상기 회전자 위치를추정하는 단계, 상기 회전자 위치에 대한 추정값을 이용하여 상기 회전자 위치를 보상하는 단계 및 보상된 상기 회전자 위치에 대응하여 상기 모터를 제어하는 단계를 포함한다.
In addition, the method of the electric power steering system for a vehicle according to the present invention is the position of a rotor of a motor provided in an electric power steering (MDPS) of a vehicle that transmits steering force to the wheel in response to manipulation of the steering wheel. Sensing, calculating a control signal for controlling the motor, estimating a position of the rotor that changes during an operation time required for calculating the control signal, and using the estimated value for the rotor position Compensating the electronic position and controlling the motor in response to the compensated rotor position.

본 발명에 따른 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템 및 그 방법은, 3상 교류모터를 제어하는데 있어서 모터 회전자의 위치를 추정하고 보상하여 연산시간으로 인한 지연으로 발생하는 오차를 크게 감소시키고, 오차에 의한 무효전력을 최소화하고 소음, 진동 및 열의 발생을 감소시킴으로써 제어의 효율성이 향상되고 보다 정밀한 제어가 가능하여 차량의 안전성이 향상되는 효과가 있다.
The electric power steering system and method thereof for a vehicle according to the present invention greatly reduce errors caused by delays due to calculation time by estimating and compensating the position of a motor rotor in controlling a three-phase AC motor, and By minimizing reactive power and reducing the generation of noise, vibration and heat, the efficiency of control is improved, and more precise control is possible, thereby improving the safety of the vehicle.

도 1은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템이 구비되는 자동차를 간략하게 도시한 도이다.
도 2 는 본 발명에 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어 구성이 도시된 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어흐름이 도시된 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 회전자 위치 보상을 통한 출력특성의 제 1 예가 도시된 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 회전자 위치 보상을 통한 출력특성의 제 2 예가 도시된 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 회전자 위치 보상을 통한 출력특성의 제 3 예가 도시된 도이다.
1 is a schematic diagram of a vehicle equipped with an electric power steering system according to the present invention.
2 is a block diagram showing a control configuration of an electric power steering system for a vehicle according to the present invention.
3 is a flowchart illustrating a control flow of an electric power steering system for a vehicle according to the present invention.
4 is a diagram illustrating a first example of an output characteristic through compensation of a rotor position of an electric power steering system for a vehicle according to the present invention.
5 is a view showing a second example of an output characteristic through compensation of a rotor position of an electric power steering system for a vehicle according to the present invention.
6 is a diagram showing a third example of an output characteristic through compensation of a rotor position of an electric power steering system for a vehicle according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and are common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same elements throughout the specification.

도 1은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 시스템이 구비되는 자동차를 간략하게 도시한 도이다. 1 is a schematic diagram of a vehicle equipped with an electric power steering system according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자동차(1)는 운전자의 조작에 따라 차량의주행방향을 변경하는 스티어링 휠(2), 스티어링을 제어하는 전동식 파워 스티어링(MDPS, Motor Driven Power Steering)(3), 바퀴(4)에 연결되어 조향력을 전달하는 스티어링 기어(5)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a vehicle 1 according to the present invention includes a steering wheel 2 that changes the driving direction of the vehicle according to a driver's manipulation, and an electric power steering (MDPS) that controls the steering. ), and a steering gear 5 connected to the wheel 4 to transmit steering force.

자동차(1)는 스티어링 휠(2)의 조향 입력에 따라 토크와 회전각을 감지하는 토크센서(미도시)와 각센서(미도시), 차량의 속도를 측정하는 속도센서, 차량 내부 및 외부에 설치되어 차량의 상태를 감지하는 복수의 센서를 더 포함하고, 차량 주행의 동작 전반을 제어하는 메인제어부(미도시)를 더 포함한다. The automobile 1 is a torque sensor (not shown) and angle sensor (not shown) that senses torque and rotation angle according to the steering input of the steering wheel 2, a speed sensor that measures the speed of the vehicle, inside and outside the vehicle. It further includes a plurality of sensors that are installed to detect the state of the vehicle, and further includes a main control unit (not shown) for controlling overall operation of the vehicle driving.

또한, 자동차(1)는 동력원으로써 엔진(또는 모터)(미도시)를 구비하고, 차량의 가속 또는 감소를 위한 엑셀러레이터(미도시)와 브레이크(미도시)가 구비되고, 기어를 변속하는 변속기(미도시), 차량 내부 및 외부에 설치되는 복수의 센서(미도시) 등의 구성을 더 포함하나, 그에 대한 설명은 하기에서 생략하기로 한다. In addition, the automobile 1 is provided with an engine (or motor) (not shown) as a power source, an accelerator (not shown) and a brake (not shown) for acceleration or reduction of the vehicle, and a transmission ( (Not shown), a plurality of sensors (not shown) installed inside and outside the vehicle are further included, but a description thereof will be omitted below.

전동식 파워 스티어링(MDPS)(3)은 스티어링 휠(2)의 동작에 따라 차량의 주행방향을 설정하는데 있어서, 구비되는 모터의 동력을 이용하여 조향감을 조절하는 장치이다. The electric power steering (MDPS) 3 is a device that adjusts the steering feeling by using the power of a motor provided in setting the driving direction of the vehicle according to the operation of the steering wheel 2.

전동식 파워 스티어링(MDPS)(3)은 연결 구조에 따라 다양한 형태로 구성되는데, 도 1에서는 컬럼에 구비되어 스티어링 휠(2)을 직접 돌리는 방식인 C-MDPS인 것을 예로하여 설명한다. 이때 전동식 파워 스티어링(MDPS)(3)는 모터를 구비함으로써, 차량의 엔진 동력을 사용하지 않으므로 적은 출력으로 구동 가능하다.The electric power steering (MDPS) 3 is configured in various forms depending on the connection structure, and in FIG. 1, a C-MDPS, which is provided in a column and directly turns the steering wheel 2, is described as an example. At this time, since the electric power steering (MDPS) 3 is provided with a motor, it does not use the engine power of the vehicle and thus can be driven with a small output.

전동식 파워 스티어링(MDPS)(3)은 토크센서 및 회전각 센서에 의해 스티어링 휠(2)의 조작이 감지되면, 스티어링 휠(2)의 조작에 따른 토크와 회전각에 대한 센서데이터와, 차량의 속도 및 차량의 상태데이터를 입력 받아, 구비되는 모터를 구동시켜 컬럼의 기어박스를 제어한다. 그에 따라 조향력이 칼럼으로부터 스티어링 기어(5)를 통해 바퀴(4)로 전달된다. In the electric power steering (MDPS) 3, when operation of the steering wheel 2 is detected by the torque sensor and the rotation angle sensor, the sensor data on the torque and rotation angle according to the operation of the steering wheel 2 and the vehicle It receives the speed and state data of the vehicle and drives the motor to control the gearbox of the column. The steering force is thus transmitted from the column through the steering gear 5 to the wheels 4.

그에 따라 운전자는 손쉽게 스티어링 휠(2)을 조작할 수 있고, 스티어링 휠(2)의 조작에 따라 차량의 주행방향이 변경된다. Accordingly, the driver can easily operate the steering wheel 2 and the driving direction of the vehicle is changed according to the operation of the steering wheel 2.

도 2 는 본 발명에 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어 구성이 도시된 블록도이다.2 is a block diagram showing a control configuration of an electric power steering system for a vehicle according to the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 전동식 파워 스티어링(MDPS)(3)은 모터(140), 모터구동부(130), 전류제어기(120), 모터제어부(110), 위치감지부(150), 각속도감지부(170) 및 전류감지부(160)를 포함한다. As shown in Fig. 2, the electric power steering (MDPS) 3 is a motor 140, a motor drive unit 130, a current controller 120, a motor control unit 110, a position sensing unit 150, and a sense of angular velocity. It includes a branch unit 170 and a current sensing unit 160.

모터(140)는 입력되는 동작전원에 따라 구동되어, 스티어링휠(2)에 연결되는 컬럼의 기어박스를 동작시킨다. The motor 140 is driven according to an input operation power, and operates a gearbox of a column connected to the steering wheel 2.

전류감지부(160)는 모터(140)로 인가되는 3상의 전원에 대하여 그 전류를 감지한다. 위치감지부(150)는 모터(140)의 회전자의 위치를 감지하고, 각속도감지부(170)는 모터의 회전에 따른 각속도를 측정한다. The current sensing unit 160 senses the current with respect to the three-phase power applied to the motor 140. The position sensing unit 150 detects the position of the rotor of the motor 140, and the angular velocity sensing unit 170 measures the angular velocity according to the rotation of the motor.

모터구동부(130)는 모터제어부(110)의 제어명령에 따라 전류제어기(120)로부터 입력되는 신호에 대응하여 모터(140)의 동작을 제어한다. 이때 모터구동부(130)는 전류제어기(120)로부터 입력되는 전압지령에 따라, 스위칭 주기에 따라 PWM제어를 수행하고 그에 따라 인버터(미도시)를 구동하여 모터(140)로 3상의 동작전원을 인가함으로써 모터의 동작을 제어한다. The motor driving unit 130 controls the operation of the motor 140 in response to a signal input from the current controller 120 according to a control command of the motor control unit 110. At this time, the motor driving unit 130 performs PWM control according to the switching period according to the voltage command input from the current controller 120 and drives an inverter (not shown) accordingly to apply three-phase operation power to the motor 140. By doing so, it controls the operation of the motor.

모터구동부(130)는, 모터(140) 구동 시, PWM 스위칭 주파수를 인간의 가청주파수 보다 높은 20Khz(50us이하)이상으로 설정하고, 그에 따라 모터(140)의 제어 주기도 PWM 주파수와 동일하게 설정한다. The motor driving unit 130, when driving the motor 140, sets the PWM switching frequency to 20Khz (50us or less) higher than the human audible frequency, and accordingly, the control period of the motor 140 is also set equal to the PWM frequency. .

모터제어부(110)는 스티어링휠(2)의 조작, 또는 차량의 주행상태에 대응하여 전동식 파워 스티어링(MDPS)(3)가 동작하도록 제어한다. The motor control unit 110 controls the electric power steering (MDPS) 3 to operate in response to the operation of the steering wheel 2 or the driving state of the vehicle.

모터제어부(110)는 차량의 상태, 토크센서 및 각센서의 입력에 대응하여 모터(140)가 동작하도록 함으로써, 전동식 파워 스티어링(MDPS)(3)이 동작하도록 제어한다. 이때 모터제어부(110)는 모터(140)를 제어하기 위한 전류지령을 전류제어기(120)로 인가한다. The motor control unit 110 controls the electric power steering (MDPS) 3 to operate by causing the motor 140 to operate in response to the state of the vehicle, the torque sensor, and the input of each sensor. At this time, the motor control unit 110 applies a current command for controlling the motor 140 to the current controller 120.

또한, 모터제어부(110)는 전류감지부(160), 위치감지부(150) 및 각속도감지부(170)의 입력에 대응하여 회전자의 위치를 추정하고, 회전자의 위치에 대한 오차를 보상하여 전류제어기(120) 및 모터구동부(130)로 보상된 데이터를 인가하여, 모터(140)가 동작하도록 한다. In addition, the motor control unit 110 estimates the position of the rotor in response to inputs from the current sensing unit 160, the position sensing unit 150, and the angular velocity sensing unit 170, and compensates for errors in the position of the rotor. Accordingly, the compensated data is applied to the current controller 120 and the motor driving unit 130 to cause the motor 140 to operate.

모터제어부(110)는 모터구동부(130)에서 백터제어를 위해 2상전원을 3상전원으로 변환하는 때, 중요한 제어요소로 작용하는 모터 회전자의 위치에 대하여, 그 오차를 보상함으로써 모터(140)에 대한 정밀제어가 가능하도록 한다. When the motor driving unit 130 converts two-phase power to three-phase power for vector control, the motor control unit 110 compensates for the error of the position of the motor rotor acting as an important control element. ) To be precisely controlled.

모터(140) 제어 시, 모터구동부(130)는 제어주기를 PWM 주기의 수배 이상으로 하여, 다음번 회전자 위치가 계산되기 전까지 동일한 회전자 위치를 갖고 PWM을 구동시키는 방법을 사용한다. When controlling the motor 140, the motor driving unit 130 uses a method of driving the PWM with the same rotor position until the next rotor position is calculated by setting the control period to several times or more of the PWM period.

이때 위치감지부(150)에 의해 측정되는 회전자의 위치는 지난 제어주기에서 측정된 값으로, 시간이 지남에 따라 오차가 누적된다. 또한, 실제 모터 회전자 위치를 바탕으로 모터(140)의 출력을 연산하는데에도 시간이 소요된다. At this time, the position of the rotor measured by the position detecting unit 150 is a value measured in the last control cycle, and an error is accumulated over time. In addition, it takes time to calculate the output of the motor 140 based on the actual motor rotor position.

모터제어부(110)는 이러한 연산시간을 고려하여 모터 회전자의 위치를 추정하고 보상하여, 모터구동부(130)가 보상된 회전자 위치를 바탕으로 모터(140)를 제어하도록 한다. The motor control unit 110 estimates and compensates the position of the motor rotor in consideration of such an operation time, so that the motor drive unit 130 controls the motor 140 based on the compensated rotor position.

모터제어부(110)는 회전자의 위치를 추정하기 위해, 위치를 이용한 추정, 속도를 이용한 추정, 그리고 위치 및 속도 추정을 혼합하여 산출할 수 있다. 이하, 속도를 이용한 모터의 회전자 위치를 추정하고 보상하는 것에 대해 설명하기로 한다. In order to estimate the position of the rotor, the motor control unit 110 may calculate by mixing the estimation using the position, the estimation using the speed, and the position and the speed estimation. Hereinafter, a description will be given of estimating and compensating the rotor position of the motor using the speed.

모터제어부(110)는 모터(140)의 속도를 이용하여 회전자의 위치를 추정한다. 모터제어부(110)는 각속도감지부(170)에 의해 감지되는 모터(140)의 각속도를 이용하여 회전자의 위치를 추정할 수 있다. The motor control unit 110 estimates the position of the rotor by using the speed of the motor 140. The motor control unit 110 may estimate the position of the rotor by using the angular velocity of the motor 140 sensed by the angular velocity detecting unit 170.

이때, 모터제어부(110)는 모터 제어에 따른 연산 및 제어수행에 따른 소요시간이 달라지므로, 이를 모터제어에 적용한다. 모터 제어에 있어서, 연산시간은 타이머를 이용하여 계측 가능하고, 또는 별도로 오실로스코프 또는 SymTa 같은 툴을 이용하여 계측되어 입력될 수 있다. At this time, the motor control unit 110 applies the calculation according to the motor control and the required time according to the control execution to be different, and thus applies this to the motor control. In motor control, the calculation time can be measured using a timer, or can be measured and input separately using an oscilloscope or a tool such as SymTa.

모터제어부(110)는 이러한 연산시간을 상수값 T_sw로써 모터 회전자의 위치 추정 및 보상에 사용한다. The motor control unit 110 uses this calculation time as a constant value T_sw for estimating and compensating the position of the motor rotor.

또한, 모터제어부(110)는 회전자 위치 추정에 있어서, 모터(140)의 속도가 관성에 의해 한 제어주기 동안 일정하다고 가정하고, 모터위치를 앞서 설명한 연산시간(T_sw)를 이용하여 다음 수학식1과 같이 연산한다. In addition, in estimating the rotor position, the motor control unit 110 assumes that the speed of the motor 140 is constant for one control period due to inertia, and uses the calculation time T_sw described above to determine the motor position by the following equation: Calculate like 1.

Figure 112015014682359-pat00001
Figure 112015014682359-pat00001

여기서, Δθ_est는 회전자 위치 추정값이고, T_sw는 연산시간에 대한 상수값,ω는 모터의 각속도, P는 모터 극수이다.Here, Δθ_est is an estimated value of the rotor position, T_sw is a constant value for the calculation time, ω is the angular velocity of the motor, and P is the number of poles of the motor.

이러한 속도를 이용한 위치 추정은 속도가 가변되는 경우 적용할 수 있다. 등속도인 경우에는 위치를 이용한 추정이 더 유리할 수 있다. Position estimation using this speed can be applied when the speed is variable. In the case of constant velocity, the estimation using position may be more advantageous.

또한, 모터제어부(110)는 이와 같이 산출된 회전자 위치의 추정값을 다음의 수학식2를 통해 보상한다. In addition, the motor control unit 110 compensates the estimated value of the rotor position calculated as described above through Equation 2 below.

Figure 112015014682359-pat00002
Figure 112015014682359-pat00002

여기서, Δθ_est는 회전자 위치 추정값이고, θ_real 은 모터의 위치감지부(160)로부터 계측된 값이다.Here, Δθ_est is an estimated value of the rotor position, and θ_real is a value measured by the position sensing unit 160 of the motor.

즉, 모터제어부(110)는 위치감지부(160)로부터 측정된 값에 추정값을 합산하여 모터 회전자의 위치를 보상한다. That is, the motor control unit 110 compensates the position of the motor rotor by adding the estimated value to the value measured by the position sensing unit 160.

앞서 설명한 바와 같이, 위치감지부(160)로부터 측정되는 모터(140)의 회전자 위치를 바탕으로 모터(140)의 출력을 연산하고, 모터의 출력에 대한 데이터가 피드백되어 모터를 제어하기 까지 소정의 시간이 소요된다. As described above, the output of the motor 140 is calculated based on the rotor position of the motor 140 measured by the position sensing unit 160, and data on the output of the motor is fed back to control the motor. It takes time.

즉, 초기 센싱한 모터 회전자의 위치로부터 모터 출력을 연산한 이후 모터 구동을 위한 PWM 출력까지 연산 시간을 고려하면 실제 초기 연산한 모터 위치이후 모터의 회전에 의해 연산 후 실제 출력을 내어주는 위치에 오차가 존재하게 된다.In other words, considering the calculation time from the initially sensed position of the motor rotor to the PWM output for driving the motor after calculating the motor output, it is at the position that produces the actual output after the calculation by the rotation of the motor after the actual initial calculated motor position. There is an error.

예를 들어, 모터(140)가 정격 1200rpm 로 회전하는 경우 연산시간은 약25us이고, 그에 따라 최대 0.54도의 오차가 발생한다.For example, when the motor 140 rotates at a rated 1200 rpm, the calculation time is about 25 us, and accordingly, an error of up to 0.54 degrees occurs.

연산시간만큼 회전자의 위치가 변경되어 오차가 발생하므로, 모터제어부(110)는 실제 회전자 위치에 추정값을 가산하여 회전자 위치를 보상한다. Since the position of the rotor is changed as long as the calculation time, an error occurs, the motor control unit 110 compensates for the rotor position by adding an estimated value to the actual rotor position.

도 3은 본 발명에 따른 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어흐름이 도시된 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a control flow of an electric power steering system for a vehicle according to the present invention.

모터제어부(110)는 모터(140)를 제어하기 위한 전류지령을 생성하고(S120), 피드백되는 모터 출력에 대한 전류값을 전류지령에 가산하여(S123, S124) 전류제어기(120)로 인가한다. 이때, 모터제어부(110)는 Q축, D축에 대한 전류지령을 인가한다(S121, S122).The motor control unit 110 generates a current command for controlling the motor 140 (S120), adds the current value for the feedback of the motor output to the current command (S123, S124), and applies it to the current controller 120. . At this time, the motor control unit 110 applies a current command to the Q-axis and D-axis (S121, S122).

이때 피드백되는 전류값 또한, Q축, D축 전류에 대한 데이터이다. The current value fed back at this time is also data on the Q-axis and D-axis currents.

전류제어기(120)는 입력되는 전류지령에 대응하여 전압지령을 모터구동부(130)로 인가한다(S130). 전류제어기(120)는 입력되는 전류지령에 대응하여, 획득된 회전자 위치와 전류감지부(160)의 상전류 값으로부터 전압지령을 생성한다. The current controller 120 applies a voltage command to the motor driving unit 130 in response to the input current command (S130). The current controller 120 generates a voltage command from the obtained rotor position and the phase current value of the current sensing unit 160 in response to the input current command.

모터구동부(130)는 입력되는 전압지령을 변환하여 PWM 제어를 통해 모터(140)를 제어한다(S140). 모터구동부(130)는 전류제어기(120)로부터 입력되는 신호에 대응하여 스위칭제어를 수행하고, 그에 따라 2상의 전원을 3상의 전원으로 변환하여 모터(140)로 인가한다. The motor driving unit 130 controls the motor 140 through PWM control by converting the input voltage command (S140). The motor driving unit 130 performs switching control in response to a signal input from the current controller 120, and accordingly converts the two-phase power into three-phase power and applies it to the motor 140.

전동식 파워 스티어링(MDPS)(3)의 모터(140)는 공급되는 동작전원으로 회전동작한다(S150). The motor 140 of the electric power steering (MDPS) 3 rotates with the supplied operating power (S150).

모터(140)가 동작하는 중, 모터(140)의 위치감지부(150)는 위치센서의 측정값으로터 모터의 회전자 위치를 연산한다(S181). 또한, 각속도감지부(170)는 모터의 회전동작에 따른 각속도를 측정한다. While the motor 140 is operating, the position detecting unit 150 of the motor 140 calculates the rotor position of the motor from the measured value of the position sensor (S181). In addition, the angular velocity detection unit 170 measures the angular velocity according to the rotational motion of the motor.

모터제어부(110)는 각속도감지부(170)로부터 각속도 측정값을 입력 받아, 모터의 회전자 위치를 추정한다(S182). 모터제어부(110)는 앞서 설명한 속도에 따른 회전자 위치 추정에 따라 수학식1을 바탕으로 회전자의 위치를 추정한다(S182). The motor control unit 110 receives an angular velocity measurement value from the angular velocity detection unit 170 and estimates the rotor position of the motor (S182). The motor control unit 110 estimates the position of the rotor based on Equation 1 according to the estimation of the position of the rotor according to the speed described above (S182).

또한, 모터제어부(110)는 실제 회전자의 위치와, 추정된 회전자의 위치를 가산하여 모터의 회전자 위치를 보상한다(S183).In addition, the motor control unit 110 compensates the rotor position of the motor by adding the actual rotor position and the estimated rotor position (S183).

이와 같이 보상된 모터의 회전자 위치는 전류제어기(120) 및 모터구동부(130)로 입력되어 모터제어 시 제어요인으로써 사용된다. The rotor position of the motor compensated in this way is input to the current controller 120 and the motor driving unit 130 and is used as a control factor when controlling the motor.

한편, 모터(140)가 동작하는 중, 전류감지부(160)는 모터(140)의 전류를 감지한다. Meanwhile, while the motor 140 is operating, the current sensing unit 160 senses the current of the motor 140.

또한, 모터제어부(110)는 연산된 회전자 위치로부터 모터의 출력을 연산하여(S160), Q축, D축에 대한 전류값으로 산출한다(S170). 이와 같이 산출되는 전류값은 피드백되어 이를 다음 제어주기에서 전류지령에 가산된다(S123, S124). In addition, the motor control unit 110 calculates the output of the motor from the calculated rotor position (S160), and calculates the current values for the Q-axis and D-axis (S170). The current value calculated as described above is fed back and added to the current command in the next control cycle (S123 and S124).

모터제어부(110)는 이와 같은 제어를 반복하여 전동식 파워 스티어링(MDPS)(3)가 동작하도록 한다. The motor control unit 110 repeats such control so that the electric power steering (MDPS) 3 operates.

도 4는 본 발명에 따른 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 회전자 위치 보상을 통한 출력특성의 제 1 예가 도시된 도이다. 도 4는 위치를 이용한 위치 추정방식이 적용된 실시예이다. 4 is a diagram illustrating a first example of an output characteristic through compensation of a rotor position of an electric power steering system for a vehicle according to the present invention. 4 is an embodiment to which a position estimation method using a position is applied.

전동식 파워 스티어링(MDPS)(3)은 모터제어부(110)에서 모터 회전자 위치를 추정하여 보상하고, 보상된 회전자 위치를 바탕으로 모터(140)를 제어한다. The electric power steering (MDPS) 3 estimates and compensates the motor rotor position in the motor control unit 110, and controls the motor 140 based on the compensated rotor position.

모터제어부(110)가 위치를 이용한 추정방식을 사용하는 경우 다음의 수학식이 적용된다. When the motor control unit 110 uses a position estimation method, the following equation is applied.

Figure 112015014682359-pat00003
Figure 112015014682359-pat00003

이러한 추정방식은 등속일 때, 관성에 의해 속도변화가 없다는 가정하에 사용된다. This estimation method is used under the assumption that there is no change in speed due to inertia at constant speed.

Figure 112015014682359-pat00004
Figure 112015014682359-pat00004

도 4에 도시된 바와 같이, 모터(140)가 구동하고, 위치감지부(150)에 의해 측정되는 모터 회전자의 위치(S1)는 그 회전각이 시간에 비례하여 증가한다. 한편, 보상된 모터 회전자 위치(S2)는 시간이 경과함에 따라, 제어주기(dt) 단위로 회전각이 단계적으로 증가하게 된다. 이때, 실제 모터 회전자 위치(S1)과 보상된 모터 회전자 위치(S2) 간의 차이(E1)(A, B)가 오차가 된다. As shown in FIG. 4, the motor 140 is driven and the position S1 of the motor rotor measured by the position sensing unit 150 increases in proportion to time. On the other hand, the compensated motor rotor position S2 gradually increases in rotation angle in units of the control period dt as time elapses. At this time, the difference E1 (A, B) between the actual motor rotor position S1 and the compensated motor rotor position S2 becomes an error.

위치를 이용한 추정을 이용하는 경우, 제 1 시간(t1)에서 위치연산을 시작하면, 연산시점에서 모터 회전자의 위치는, 회전각 Δ_advance(n-1)에서 Δ_advance(n)으로 증가하고, 두번째 위치연산이 시작되는 제 2 시간(t2)에서 Δ_advance(n+1)로 증가한다. In the case of using position estimation, if the position calculation is started at the first time t1, the position of the motor rotor at the time of calculation increases from the rotation angle Δ_advance(n-1) to Δ_advance(n), and the second position It increases to Δ_advance(n+1) at the second time t2 at which the operation is started.

이때 실제 모터 회전자 위치는 제 1 시간(t1)에 θ(n)이고, 제 2 시간에 θ(n+1)이 된다. At this time, the actual motor rotor position is θ(n) at the first time t1 and θ(n+1) at the second time.

제 1 시간(t1)에서는 보상된 모터 회전자의 위치가 실제 모터 회전자 위치보다 크고, 제2 시간(t2)에는 실제 모터 회전자 위치가 보상된 모터 회전자 위치보다 커진다. At the first time t1, the compensated motor rotor position is larger than the actual motor rotor position, and at the second time t2, the actual motor rotor position becomes larger than the compensated motor rotor position.

또한, 제 1 시간(t1)과 제 2 시간(t2) 사이에, 실제 모터 회전자 위치와 보상된 모터 회전자 위치가 일치하게 된다. Also, between the first time t1 and the second time t2, the actual motor rotor position and the compensated motor rotor position coincide.

실제 모터 회전자 위치와 보상된 모터 회전자 위치는 오차(E1)이 존재하기는 하나, 종래에 비해 1/2으로 감소하게 된다. Although the error E1 exists between the actual motor rotor position and the compensated motor rotor position, it is reduced by 1/2 compared to the conventional one.

도 5는 본 발명에 따른 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 회전자 위치 보상을 통한 출력특성의 제 2 예가 도시된 도이다. 5 is a view showing a second example of an output characteristic through compensation of a rotor position of an electric power steering system for a vehicle according to the present invention.

도 5의 a는 종래 기술에 따른 모터 회전자의 위치이고 도 5의 b는 앞서 설명한 속도를 이용한 추정방법을 사용하는 경우 모터 회전자의 위치가 도시된 도이다. FIG. 5A is a position of the motor rotor according to the prior art, and FIG. 5B is a diagram illustrating the position of the motor rotor when the above-described speed estimation method is used.

도 5의 a에 도시된 바와 같이, 실제 모터 회전자 위치(S11)에 추종하여 측정된 모터 회전자 위치(S12)가 단계적으로 증가한다. 즉 측정된 시점에서 연산을 하여 다음 측정 시까지 동일한 값이 유지되므로 시간이 경과함에 따라 오차는 증가한다. As shown in FIG. 5A, the measured motor rotor position S12 increases step by step following the actual motor rotor position S11. That is, since the calculation is performed at the measured point and the same value is maintained until the next measurement, the error increases as time passes.

제 3시간(t11)에 위치연산을 수행하면, 이때, 측정된 모터 회전자 위치는 0에서 θ_real로 실제 모터의 위치와 동일한 값이 사용된다. When the position calculation is performed at the third time t11, at this time, the measured motor rotor position is 0 to θ_real, and the same value as the actual motor position is used.

시간이 경과되어 다음 제어주기(dt2)의 제 5 시간(t13)이 되면, 위치연산을 시작하고, 실제 모터 회전자 위치를 바탕으로 위치연산을 시작한다. 이때, 측정된 모터 회전자 위치 간의 차이(θ_err)가 크게 증가한다. 그에 따라 누적되는 오차는 측정된 모터 회전자 위치(D11)와 실제 모터 회전자 위치(S12)사이의 면적C에 해당하게 된다. When the time passes and the fifth time t13 of the next control period dt2 is reached, the position calculation is started, and the position calculation is started based on the actual motor rotor position. At this time, the difference θ_err between the measured motor rotor positions increases significantly. Accordingly, the accumulated error corresponds to the area C between the measured motor rotor position D11 and the actual motor rotor position S12.

제 3 시간(t11)에서의 첫번째 위치연산에 따라, 연산시간(T_sw)(dt3)이 경과한 제 4 시간(t12)에 PWM을 인가하게 된다. According to the first position calculation at the third time t11, the PWM is applied at the fourth time t12 after the calculation time T_sw (dt3) has elapsed.

연산에는 소정의 시간이 소요되므로, 연산시간이 경과한 후 PWM제어를 수행하게 되는데, 이때 제 4시간(t12)에서의 PWM제어는 제 3시간(t11)에 측정된 회전자 위치를 바탕으로 하므로, 제 4시간(t12)에서의 실제 모터 회전자 위치와 제어하는 PWM신호에 사용된 회전자 위치가 상이하므로 그만큼 오차가 발생한다. Since the calculation takes a predetermined time, PWM control is performed after the calculation time has elapsed. At this time, the PWM control at the fourth time (t12) is based on the rotor position measured at the third time (t11). , Since the actual motor rotor position at the fourth time t12 and the rotor position used for the controlling PWM signal are different, an error occurs accordingly.

즉 제 4 시간(t12)에 PWM제어를 수행하는 때, 지난 제 3 시간(t11)의 회전자 위치를 이용하므로, 제어하는 신호와 제어시점의 회전자 위치가 상이하므로 그그에 따른 오차가 발생한다. 특히 연산시간이 길어질수록 오차는 커진다. That is, when the PWM control is performed at the fourth time t12, since the rotor position of the last third time t11 is used, the control signal and the rotor position at the control point are different, so an error occurs accordingly. . In particular, the longer the operation time, the larger the error.

한편, 도 5의b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 속도를 이용한 모터 회전자 위치에 대하여 보상을 수행하는 경우, 제 3시간(t11)에서의 위치연산 시, 실제 모터 회전자 위치를 측정하여 위치연산을 수행한다. 이때 회전자 위치는 θ_real가 된다. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when compensation is performed for the position of the motor rotor using the speed of the present invention, when the position is calculated at the third time t11, the actual motor rotor position is measured. Perform position calculation. At this time, the rotor position becomes θ_real.

이때, 모터제어부(110)는 측정된 모터 회전자 위치를 바탕으로 연산을 수행하되, 연산시간(T_sw)을 고려하고 그에 해당하는 모터 회전자 위치를 추정하고, 이를 제 3시간(t11)에서의 모터 회전자 위치에 가산하여 보상한다. At this time, the motor control unit 110 performs an operation based on the measured motor rotor position, but considers the operation time T_sw and estimates the corresponding motor rotor position, and this is performed at the third time t11. Compensate by adding it to the motor rotor position.

그에 따라, 제 3 시간(t11)의 첫번째 위치연산으로부터 연산시간(T_sw)(dt3)가 경과한 제 4 시간(t12)에서, PWM 제어를 수행한다.Accordingly, PWM control is performed at a fourth time t12 in which the operation time T_sw dt3 has elapsed from the first position operation of the third time t11.

이때 PWM제어신호는 앞서 설명한 바와 같이 위치연산시간(T_sw)(dt3)까지 고려하여 보상된 모터 회전자 위치인 Δ_advance가 적용된 신호이다. 즉 제 4시간(t12)에서의 오차(D)만큼 위치를 추정하여 보상함으로써 오차를 최소화하고 나아가, 실제 모터 회전자 위치와 일치하도록 한다. At this time, the PWM control signal is a signal to which Δ_advance, which is the compensated motor rotor position, is applied in consideration of the position calculation time (T_sw) (dt3) as described above. That is, by estimating and compensating the position by the error D at the fourth time t12, the error is minimized, and further, the position is matched with the actual motor rotor position.

다음 제어주기(dt2)인 제 5시간(t13)에는 모터 회전자 위치를 측정하고, 앞서설명한 바와 같이 연산시간을 고려하여 회전자 위치를 추정하여 이를 보상함으로써 다음 PWM제어를 수행한다. In the fifth time t13, which is the next control period dt2, the position of the motor rotor is measured, and as described above, the position of the rotor is estimated in consideration of the operation time, and the position of the rotor is compensated to perform the next PWM control.

그에 따라 PWM제어시점인 제 4 시간(t12)에서, 실제 모터 회전자 위치와 PWM신호에 적용되는, 보상된 모터 회전자 위치 간의 오차는 감소하게 된다. 나아가 PWM신호에 적용된 보상된 모터 회전자 위치가 실제 모터 회전자 위치와 일치하게 되고 그에 따라 오차없이 모터 제어가 가능해 진다. Accordingly, the error between the actual motor rotor position and the compensated motor rotor position applied to the PWM signal at the fourth time t12, which is the PWM control time point, decreases. Furthermore, the compensated motor rotor position applied to the PWM signal matches the actual motor rotor position, and accordingly, motor control is possible without error.

도 6은 본 발명에 따른 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 회전자 위치 보상을 통한 출력특성의 제 3 예가 도시된 도이다. 6 is a diagram illustrating a third example of an output characteristic through compensation of a rotor position of an electric power steering system for a vehicle according to the present invention.

앞서 설명한 바와 같이 오차 보상을 통해 PWM제어 시점에서 실제 모터 회전자 위치에 따라 제어할 수 있다. As described above, it is possible to control according to the actual motor rotor position at the time of PWM control through error compensation.

이하, 연산시간이 긴 제어기의 경우에 대하여 오차 보상을 통한 모터제어를 수행하는 경우에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a case of performing motor control through error compensation in the case of a controller having a long operation time will be described.

도 6에 도시된 바와 같이, 연산시간(T_sw)(dt4)가 긴 경우, 제 6시간(t21)에서의 모터 회전자 위치를 바탕으로 위치연산을 시작하면, 연신시간이 경과되는 시점인 제 7 시간(t22)에서 실제 모터 회전자 위치와 제 6시간에서의 모터 회전자 위치간에는 오차가 크게 증가하게 된다. As shown in FIG. 6, when the calculation time T_sw (dt4) is long, when the position calculation starts based on the position of the motor rotor at the sixth time t21, the seventh time when the stretching time elapses. At time t22, an error greatly increases between the actual motor rotor position and the motor rotor position at the sixth time.

그에 따라 제 7 시간(t22)에, PWM제어를 수행하는 경우 오차가 증가함에 따라 그에 따른 모터 제어에도 문제가 발생할 수 있다. Accordingly, when the PWM control is performed at the seventh time t22, as an error increases, a problem may occur in the motor control accordingly.

반면, 본 발명의 전동식 파워 스티어링(MDPS)(3)은, 도 6b에 도시된 바와 같이, 측정된 모터의 회전자 위치에 대하여 연신시간을 고려하여 변경되는 회전자 위치를 추정하여 보상한다. On the other hand, the electric power steering (MDPS) 3 of the present invention estimates and compensates for the measured rotor position of the motor by estimating the changed rotor position in consideration of the elongation time, as shown in FIG. 6B.

제 6시간(t21)에 연산을 시작하여 연산시간이 오래 걸리더라도, 연산시간에 대응하는 위치 보상을 통해 제 7 시간(t22)에 PWM제어를 수행하므로, 모터 회전자 위치에 따른 오차없이 모터(140)를 제어할 수 있다. 연산시간이 긴 경우에도 그에 대응하여 보상하므로 연산시간의 길이에 관계없이 정밀한 제어를 수행할 수 있다. Even if the operation starts at the sixth time t21 and the operation time takes a long time, the PWM control is performed at the seventh time t22 through position compensation corresponding to the operation time, so that the motor ( 140). Even if the operation time is long, it is compensated accordingly, so precise control can be performed regardless of the length of the operation time.

이와 같이, 본 발명은 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템을 구성함으로써, MDPS의 모터제어 시, 연산시간으로 인한 오차를 최소화 하고, 연산시간을 고려하여 보상함으로써 정밀한 모터제어가 가능하다. As described above, the present invention configures the electric power steering system of a vehicle, thereby minimizing an error due to operation time when controlling the motor of the MDPS, and compensating in consideration of the operation time, thereby enabling precise motor control.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.The terms such as "include", "consist of" or "have" described above mean that the corresponding component may be embedded, unless otherwise specified, and thus other components are not excluded. It should be construed as being able to further include other components.

이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In the above, preferred embodiments have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications may be made by the possessor, and these modifications should not be understood individually from the technical spirit or prospect of the present invention.

1: 자동차 2: 스티어링 휠
3: 전동식 파워 스티어링(MDPS) 4: 바퀴
110: 모터제어부 120: 전류제어기
130: 모터구동부 140: 모터
150: 전류감지부 160: 위치감지부
170: 각속도감지부
1: car 2: steering wheel
3: Electric Power Steering (MDPS) 4: Wheels
110: motor control unit 120: current controller
130: motor drive unit 140: motor
150: current sensing unit 160: position sensing unit
170: angular velocity detection unit

Claims (14)

스티어링 휠의 조작에 대응하여 조향력을 바퀴로 전달하는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템에 있어서,
상기 전동식 파워 스티어링(MDPS, Motor Driven Power Steering)은,
스티어링 기어를 동작시키는 모터;
상기 모터의 회전자 위치를 감지하는 위치감지부;
상기 모터의 동작에 따른 각속도를 측정하는 각속도감지부;
상기 모터로 동작전원을 공급하는 모터 구동부; 및
상기 위치감지부 및 상기 각속도감지부의 측정값에 대응하여 상기 모터 구동부로 제어명령을 입력하는 모터제어부;를 포함하고,
상기 모터제어부는 상기 모터 제어를 위한 제어신호를 연산하는데 소요되는 연산시간에 대응하여 상기 모터의 상기 회전자 위치에 대한 오차를 보상하되,
상기 모터제어부는 연산 시작 시점에서 상기 위치감지부로부터 감지되는 상기 모터의 상기 회전자 위치에 따른 연산값에, 상기 연산시간 동안 변경되는 상기 회전자 위치에 대한 추정값을 합산하여 상기 회전자 위치를 보상하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템.
In the electric power steering system of a vehicle that transmits steering force to the wheel in response to the operation of the steering wheel,
The electric power steering (MDPS, Motor Driven Power Steering),
A motor that operates the steering gear;
A position sensing unit that detects the position of the rotor of the motor;
An angular speed sensing unit that measures an angular speed according to the operation of the motor;
A motor driving unit supplying operating power to the motor; And
Including; a motor control unit for inputting a control command to the motor driving unit in response to the measured value of the position detection unit and the angular velocity detection unit,
The motor control unit compensates for an error of the rotor position of the motor in response to an operation time required to calculate a control signal for controlling the motor,
The motor control unit compensates for the rotor position by summing an estimated value of the rotor position changed during the calculation time to an operation value according to the rotor position of the motor sensed by the position detection unit at the start of operation. Electric power steering system of a vehicle, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 모터제어부는 상기 위치감지부로부터 감지되는 상기 모터의 회전자 위치에 따라 상기 모터를 제어하기 위한 제어신호를 연산하는 중, 상기 연산시간 동안 변경되는 상기 회전자 위치를 추정하여, 상기 회전자 위치를 보상하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템.
The method of claim 1,
The motor control unit calculates a control signal for controlling the motor according to the rotor position of the motor sensed by the position sensing unit, and estimates the rotor position changed during the calculation time, and the rotor position Electric power steering system of a vehicle, characterized in that to compensate for.
제 1 항에 있어서,
상기 모터구동부는 상기 모터제어부로부터 입력되는 상기 회전자 위치의 보상값에 대응하여 상기 모터를 PWM 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템.
The method of claim 1,
The motor driving unit PWM control of the motor in response to the compensation value of the rotor position input from the motor control unit.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 모터제어부는 상기 위치감지부로부터 감지된 상기 회전자 위치와 상기 각속도감지부로부터 감지되는 각속도를 이용하여, 상기 연산시간 동안 변경되는 상기 회전자의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템.
The method of claim 1,
The motor control unit estimates the position of the rotor that is changed during the calculation time by using the rotor position sensed by the position sensing unit and the angular velocity sensed by the angular velocity sensing unit. Steering system.
제 1 항에 있어서,
상기 모터제어부는 상기 연산시간으로 인한 지연에 대응하여, 상기 회전자의 위치를 다음의 수학식에 따라 추정하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템.
Δθ_est = ω*T_sw * P/2
(여기서, Δθ_est는 상기 회전자 위치에 대한 추정값이고, T_sw는 상기 연산시간에 대한 상수값, ω는 상기 모터의 각속도, P는 상기 모터의 극수이다.)
The method of claim 1,
The motor control unit, in response to a delay due to the calculation time, estimates the position of the rotor according to the following equation.
Δθ_est = ω*T_sw * P/2
(Here, Δθ_est is an estimated value for the rotor position, T_sw is a constant value for the calculation time, ω is the angular velocity of the motor, and P is the number of poles of the motor.)
제 1 항에 있어서,
상기 모터제어부는 상기 연산시간에 따라 상기 회전자의 위치를 보상하여 상기 모터구동부에 의해 PWM제어를 수행하는 시점에서, 상기 회전자의 위치에 대한 오차가 0이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템.
The method of claim 1,
The motor control unit compensates for the position of the rotor according to the calculation time, so that an error with respect to the position of the rotor becomes zero at a time when PWM control is performed by the motor driving unit. Power steering system.
제 1 항에 있어서,
상기 연산시간을 카운트 하는 타이머를 더 포함하고,
상기 모터제어부는 상기 타이머에 의해 측정되는 상기 연산시간을 입력 받아,상기 연산시간에 대한 상기 회전자 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템.
The method of claim 1,
Further comprising a timer for counting the calculation time,
The motor control unit receives the calculation time measured by the timer and estimates the rotor position with respect to the calculation time.
제 1 항에 있어서,
상기 모터제어부는 상기 연산시간을 외부로부터 입력 받아, 상기 연산시간에 대한 상기 회전자 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템.
The method of claim 1,
The motor control unit receives the calculation time from the outside and estimates the position of the rotor with respect to the calculation time.
스티어링 휠의 조작에 대응하여 조향력을 바퀴로 전달하는 자동차의 전동식 파워 스티어링(MDPS, Motor Driven Power Steering)에 구비되는 모터의 회전자 위치를 감지하여, 상기 모터를 제어하기 위한 제어신호를 연산하는 단계;
상기 제어신호 연산에 소요되는 연산시간 동안 변경되는 상기 회전자 위치를추정하는 단계;
상기 회전자 위치에 대한 추정값을 이용하여 상기 회전자 위치를 보상하는 단계; 및
보상된 상기 회전자 위치에 대응하여 상기 모터를 제어하는 단계를 포함하되,
각속도감지부로부터 입력되는 상기 모터에 대한 각속도와, 상기 연산시간에 에 대응하여, 상기 연산시간 동안 변경되는 상기 회전자 위치를 추정하는 것인
자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어방법.
Calculating a control signal for controlling the motor by detecting the rotor position of a motor provided in an electric power steering (MDPS, Motor Driven Power Steering) of a vehicle that transmits steering force to the wheel in response to the manipulation of the steering wheel ;
Estimating a position of the rotor that is changed during an operation time required for calculating the control signal;
Compensating for the rotor position using an estimated value for the rotor position; And
Including the step of controlling the motor in response to the compensated rotor position,
In response to the angular speed of the motor input from the angular speed detecting unit and the calculation time, estimating the position of the rotor that is changed during the calculation time
Control method of electric power steering system of automobile.
삭제delete 제 10 항에 있어서,
초기 감지된 상기 회전자 위치에 대한 연산값에, 상기 회전자 위치에 대한 추정값을 합산하여 상기 회전자 위치를 보상하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어방법.
The method of claim 10,
The control method of an electric power steering system for a vehicle, comprising compensating for the rotor position by summing an estimated value for the rotor position with the calculated value for the initially detected rotor position.
제 10 항에 있어서,
상기 연산시간을 미리 측정하여 상기 회전자 위치에 대한 추정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어방법.
The method of claim 10,
The control method of an electric power steering system for a vehicle, characterized in that the calculation time is measured in advance to calculate an estimated value for the rotor position.
제 10 항에 있어서,
상기 제어신호에 대한 연산이 종료되는 시점에서, 보상된 상기 회전자 위치에 따라 상기 모터에 대한 PWM제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 자동차의 전동식 파워 스티어링 시스템의 제어방법.
The method of claim 10,
A control method of an electric power steering system for a vehicle, comprising performing PWM control for the motor according to the compensated rotor position at a point in time when the operation on the control signal is terminated.
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