전동조향장치의 고장 검출 및 분리에 관한 연구

Abstract

전동 조향 장치는 전동기를 통해 운전자의 조향 토크를 보조해 주는 진보된 조향 시스템이다. 전동 조향 장치는 기계적 장치 외에도 다양한 전기전자 부품으로 구성되므로 이들 전기전자 부품의 고장으로 인해 예기치 않은 조향력이 발생할 수 있다. 그래서 전동 조향 장치의 안전성을 보장하기 위해 고장 진단 방법이 필요하다. 이 논문에서는 모델을 이용한 고장 검출 및 분리 방법을 통해 전동 조향 장치 내의 센서에 대해 고장 검출 및 분리 방법을 제안한다. 전동 조향 장치를 크게 전동기와 조향 장치 부분으로 나누어서 수학적 모델링을 수행하고 이를 바탕으로 고장 진단 방법을 두 가지 단계로 구성하였다. 먼저 전동기의 전류 센서와 각속도 센서의 고장에 대해 전동기의 수학적 모델로부터 유도된 패리티 식을 이용하여 고장 검출을 수행한다. 그리고 나서 조향 장치의 수학적 모델로부터 조향 토크, 보조 토크, 로드 토크 등 세가지 토크 값들의 관계로부터 고장을 검출한다. 위의 두 가지 단계를 통해 전동 조향 장치의 센서의 고장을 검출 및 분리가 가능하게 된다. 제안된 고장 진단 방법은 시뮬레이션과 차량 테스트를 통해 그 타당성을 검증해 보았다.; Electric Power Steering (EPS) system is an advanced steering system that assists steering torque using an electric motor. To guarantee reliability and safety of the EPS System, fault management is especially important. This paper provides a fault detection and isolation (FDI) technique for sensors of the EPS system using model-based FDI method. In the presented work, FDI algorithm is composed of a two-step process by using the mathematical models of the electric motor and the steering mechanism. In the first step, faults of the phase current sensor and the angular velocity sensor of the electric motor can be detected by using parity equation which is derived from the mathematical model of the electric motor. In the subsequent step, residual is produced by cross-checking with three torque signals in mathematical model of the steering mechanism, estimated assist torque from the measured phase motor current, estimated road torque from the tire model and driver's wheel steering torque. And then th e steering sensor fault can be detected by comparing the residual with the threshold which includes model uncertainties. Through the both steps, the EPS system sensor fault can be isolated by identifying the faulty component.