자동차 산업이 발전함에 따라 기존의 유압 및 기계 장치를 이용한 차량 내 제어 시스템이 전기/전자 장치를 이용한 시스템으로 대체되었으며, 운전자의 안전 및 편의를 위해 다양한 전기/전자 시스템이 차량에 적용되는 추세이다. 이에 따라 전기/전자 시스템의 신뢰성을 높이기 위한 기능 안전의 중요성이 증대되고 있으며, 특히 조향이나 제동과 같이 고장이 발생 할 경우 운전자 및 보행자의 안전에 치명적인 위해를 가하는 시스템에서의 기능 안전성은 더욱 심각하게 고려되어야 한다. 이에 따라, 유럽의 완성차 업체 및 주요 부품 업체를 중심으로 제품의 개발, 생산, 운영, 폐기에 이르는 전체 생명 주기에서 안전 요구사항을 정의하여 차량의 기능 안전성을 확보하기 위한 차량 기능 안전성 국제 표준인 ISO 26262가 제정되었다. ISO 26262에서는 전기/전자 시스템을 구성하는 ...
자동차 산업이 발전함에 따라 기존의 유압 및 기계 장치를 이용한 차량 내 제어 시스템이 전기/전자 장치를 이용한 시스템으로 대체되었으며, 운전자의 안전 및 편의를 위해 다양한 전기/전자 시스템이 차량에 적용되는 추세이다. 이에 따라 전기/전자 시스템의 신뢰성을 높이기 위한 기능 안전의 중요성이 증대되고 있으며, 특히 조향이나 제동과 같이 고장이 발생 할 경우 운전자 및 보행자의 안전에 치명적인 위해를 가하는 시스템에서의 기능 안전성은 더욱 심각하게 고려되어야 한다. 이에 따라, 유럽의 완성차 업체 및 주요 부품 업체를 중심으로 제품의 개발, 생산, 운영, 폐기에 이르는 전체 생명 주기에서 안전 요구사항을 정의하여 차량의 기능 안전성을 확보하기 위한 차량 기능 안전성 국제 표준인 ISO 26262가 제정되었다. ISO 26262에서는 전기/전자 시스템을 구성하는 CPU, 센서, 액추에이터 등에 적용 가능한 다양한 안전 메커니즘을 제시하며, 고장 발생 시 고장을 검출(detection) 또는 허용(tolerance)하여 기능 안전성을 확보할 수 있도록 한다. 이 중 고장 허용을 위한 대표적인 안전 메커니즘으로는 이중화(redundancy) 설계 방법이 있으나, 이는 추가적인 하드웨어를 사용하게 되어 비용이 상승하는 단점이 있다. 본 논문에서는 차량에 탑재되는 대표적인 전기/전자 시스템인 EPS 시스템을 대상으로 기능 안전성 향상을 위해 적용할 수 있는 고장 허용 제어 방법을 제시한다. 이를 위해 EPS 시스템 및 고장 허용 제어를 위한 EPS 시스템의 상태 추정기를 모델링하며, EPS 시스템의 구동부 제어를 위해 필요한 전류 센서의 고장을 가정하여 이를 상태 추정기로 대체한다. 또한 MATLAB/Simulink시뮬레이션을 통해 상태 추정기를 사용하였을 때의 EPS 시스템 성능을 검증하여 제시한 방법의 유효성을 보이고, BLDC 모터 제어 시스템의 기본적인 하드웨어를 예로 기능 안전성을 분석하여 하드웨어 우발 고장률이 57.17 FIT에서 56.57 FIT로 개선되는 것을 보인다.
자동차 산업이 발전함에 따라 기존의 유압 및 기계 장치를 이용한 차량 내 제어 시스템이 전기/전자 장치를 이용한 시스템으로 대체되었으며, 운전자의 안전 및 편의를 위해 다양한 전기/전자 시스템이 차량에 적용되는 추세이다. 이에 따라 전기/전자 시스템의 신뢰성을 높이기 위한 기능 안전의 중요성이 증대되고 있으며, 특히 조향이나 제동과 같이 고장이 발생 할 경우 운전자 및 보행자의 안전에 치명적인 위해를 가하는 시스템에서의 기능 안전성은 더욱 심각하게 고려되어야 한다. 이에 따라, 유럽의 완성차 업체 및 주요 부품 업체를 중심으로 제품의 개발, 생산, 운영, 폐기에 이르는 전체 생명 주기에서 안전 요구사항을 정의하여 차량의 기능 안전성을 확보하기 위한 차량 기능 안전성 국제 표준인 ISO 26262가 제정되었다. ISO 26262에서는 전기/전자 시스템을 구성하는 CPU, 센서, 액추에이터 등에 적용 가능한 다양한 안전 메커니즘을 제시하며, 고장 발생 시 고장을 검출(detection) 또는 허용(tolerance)하여 기능 안전성을 확보할 수 있도록 한다. 이 중 고장 허용을 위한 대표적인 안전 메커니즘으로는 이중화(redundancy) 설계 방법이 있으나, 이는 추가적인 하드웨어를 사용하게 되어 비용이 상승하는 단점이 있다. 본 논문에서는 차량에 탑재되는 대표적인 전기/전자 시스템인 EPS 시스템을 대상으로 기능 안전성 향상을 위해 적용할 수 있는 고장 허용 제어 방법을 제시한다. 이를 위해 EPS 시스템 및 고장 허용 제어를 위한 EPS 시스템의 상태 추정기를 모델링하며, EPS 시스템의 구동부 제어를 위해 필요한 전류 센서의 고장을 가정하여 이를 상태 추정기로 대체한다. 또한 MATLAB/Simulink 시뮬레이션을 통해 상태 추정기를 사용하였을 때의 EPS 시스템 성능을 검증하여 제시한 방법의 유효성을 보이고, BLDC 모터 제어 시스템의 기본적인 하드웨어를 예로 기능 안전성을 분석하여 하드웨어 우발 고장률이 57.17 FIT에서 56.57 FIT로 개선되는 것을 보인다.
This paper presents safety mechanism with state observer to improve the functional safety of EPS system. In ISO 26262, various safety mechanisms are presented which can be applied for many elements that comprise the E/E system. So, the safety mechanism which has high level of diagnostic coverage sho...
This paper presents safety mechanism with state observer to improve the functional safety of EPS system. In ISO 26262, various safety mechanisms are presented which can be applied for many elements that comprise the E/E system. So, the safety mechanism which has high level of diagnostic coverage should be applied to such systems as EPS system that has potential problems; system failure has a pernicious effect on driver. However, applying the safety mechanism causes the increase of development costs. Besides, the design cost of the safety mechanism with high diagnostic coverage is generally high as well. This paper presents the safety mechanism which can be applied to the current sensor of the driving part of EPS system by utilizing the state observer. This safety mechanism has the same effect as redundant sensor, but there are no additional design costs. Moreover, it offers advantage over safety mechanism with redundant sensor in side of random hardware failure. In this paper, we analyze the functional safety with the basic hardware of AC motor controller in EPS system. Also, we validate the performance of safety mechanism with state observer through the MATLAB/Simulink simulation.
This paper presents safety mechanism with state observer to improve the functional safety of EPS system. In ISO 26262, various safety mechanisms are presented which can be applied for many elements that comprise the E/E system. So, the safety mechanism which has high level of diagnostic coverage should be applied to such systems as EPS system that has potential problems; system failure has a pernicious effect on driver. However, applying the safety mechanism causes the increase of development costs. Besides, the design cost of the safety mechanism with high diagnostic coverage is generally high as well. This paper presents the safety mechanism which can be applied to the current sensor of the driving part of EPS system by utilizing the state observer. This safety mechanism has the same effect as redundant sensor, but there are no additional design costs. Moreover, it offers advantage over safety mechanism with redundant sensor in side of random hardware failure. In this paper, we analyze the functional safety with the basic hardware of AC motor controller in EPS system. Also, we validate the performance of safety mechanism with state observer through the MATLAB/Simulink simulation.
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