EPS용 전동기의 속도 응답성 향상에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 EPS(Electric Power Steering)용 전동기의 속도 응답성에 주요 인자 파악과 속도 응답성 향상에 관하여 연구하였다. LKAS(Lane Keeping Assist System)는 차선 유지 시스템으로 차량 주행 시 차선을 유지할 수 있도록 보조해주는 시스템이다. EPS용 전동기는 LKAS에서 운전자의 조향력을 보조해주는 역할을 함과 동시에 LKAS에서의 차선 이탈 방지를 위해 빠른 응답성을 요구한다. 속도 응답성의 주요 인자를 파악하기 위해 EPS 전동기의 각 파라메터들을 분석 하여 전동기 특성을 파악할 필요가 있다. 무부하 시 운전속도와 역기전력 상수를 산정하기 위해 역기전력을 측정하였고 권선저항과 인덕턴스를 측정하여 시정수와 전압방정식을 산정하였다. 그리고 다이나모를 이용한 부하측정을 하여 TNI 특성 곡선을 측정 한 뒤 앞서 산정한 각 파라메터의 값을 전압방정식에 대입하여 측정 데이터와 해석모델과 비교, 분석 및 신뢰성을 확보 하였다. 이로써 수식에 정확한 파라메터를 산정할 수 있다면 측정 없이도 대략적인 특성을 알 수 있다. 전동기의 효율 및 손실과의 관계를 파악하기 위하여 대상 전동기를 일정 부하를 준 상태로 일정시간 운전하여 온도상승 및 포화 관계를 분석하여 전동기를 비교하였다. 제어기의 게인값을 동일시 하여 부하속도응답 측정을 하여 대상 전동기를 비교 실험하여 전동기 고유의 속도응답성을 파악한 후 소음을 동일하게 게인값을 변경하여 부하속도응답를 측정하여 게인 변경시 속도 응답이 증가 및 감소하는지를 파악하였다. 일정부하까지 속도 응답은 제어기를 통하여 증가 시킬 수 있지만 특정부하 이상까지 속도응답를 증가시킬수 없다. 본 논문에서는 전동기 관점에서 속도 응답성을 향상시키는 요인과 제어기 관점에서 속도 응답성을 향상시키는 요인을 파악한 후 빠른 속도 응답을 위한 설계방향을 제시하였다.