전자 제어식 주차 브레이크 시스템의 고장 검출 기법

Abstract

In this thesis, a fault detection method for Electric Parking Brake (EPB) Systems with sensorless estimation using current ripples is proposed. Recently, the EPB systems have been launched on from luxury cars to mid-size cars in order to improve the safety and the convenience for drivers. In general, the electrical systems have different fault behavior with the mechanical systems. Therefore, fault detection method has become important in EPB systems. A fault detection method with parity equations is proposed in this thesis. The fault detection method is able to detect the faults by generating the residual pattern. In EPB systems, due to a low cost implementation the velocity of a motor is not measurable so that residuals are not reliable with a low resolution of encoder to estimate the motor velocity. Therefore, in this thesis, we propose the fault detection method with sensorless estimation using the current ripples. The method estimates the position and the velocity of the motor by detecting periodical oscillations of the armature current caused by rotor slots. This method could estimate the position and velocity of the motor with less computational effort than state observer. Moreover, the method is less sensitive to motor parameters than model based estimation methods. The effectiveness of this method is validated with experimental data. The fault detection method with parity equations is used. In order to obtain certain residual pattern, we generate the structured residuals. The simulation results show that the various faults have their own residual pattern. Therefore we could detect the fault by monitoring the residual signals.; 전자제어식 주차 브레이크(Electric Parking Brake, EPB) 시스템은 차량 시스템의 안전성과 편의성을 향상시키기 위하여 최근 도입되고 있다. EPB 시스템은 하위 시스템의 고장으로 인한 영향이 인명피해까지 이어질 수 있는 분야로서 고장 검출 기법(fault detection method)의 중요성이 높아지고 있다. 하지만 하드웨어 설치 공간의 제약 및 비용의 문제로 인하여 고해상도의 위치 정보를 얻기 어려우며, 이로 인하여 높은 신뢰도의 고장 검출 기법을 적용하는 데에 어려움이 있다. 본 논문에서는 전류 리플을 이용하여 위치를 추정하는 기법을 적용한 고장 검출 기법을 제안한다. 전류 리플을 이용한 위치 추정 기법을 사용하여 비교적 간단한 연산 과정을 통해 정확한 위치 정보를 추정할 수 있으며, 이로 인하여 기존의 시스템에 비하여 보다 높은 신뢰도를 갖는 고장 검출 기법을 적용할 수 있었다. 제안된 기법은 각각의 고장 상황에 대하여 고유의 잔차 패턴(residual pattern)을 발생시켰으며, EPB 시스템에서 발생하는 고장을 효과적으로 검출할 수 있었다. 또한, 전류의 리플을 이용한 위치 추정을 통하여 고장 허용 제어(fault tolerant control)의 적용 가능함을 보였다.