KR20060083578A

KR20060083578A - Electrical power steering system for removing catch-up

Info

Publication number: KR20060083578A
Application number: KR1020050004447A
Authority: KR
Inventors: 조영훈
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2005-01-18
Filing date: 2005-01-18
Publication date: 2006-07-21

Abstract

본 발명은 EPS 시스템의 Catch-Up을 방지하기 위해, 고속 주행시 운전자가 급격히 핸들을 조향하면, 조향각 센서의 출력이 하이패스필터를 통과하여 전류지령에 더해지도록 함으로써, 모터의 순간적인 토크를 증가시키는 전동 파워 스티어링 시스템에 관한 것이다.In order to prevent the catch-up of the EPS system, when the driver steer the steering wheel at high speed, the output of the steering angle sensor passes through the high pass filter to be added to the current command, thereby increasing the instantaneous torque of the motor. It relates to an electric power steering system.

EPS 시스템, Catch-Up, 하이패스필터EPS System, Catch-Up, High Pass Filter

Description

Electric power steering system for removing catch-up

도1은 종래 전동 파워 스티어링 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.Figure 1 schematically shows the configuration of a conventional electric power steering system.

도2는 종래전동 파워 스티어링 시스템의 제어도를 개략적으로 도시한 것이다.2 schematically shows a control diagram of a conventional electric power steering system.

도3은 본 발명에 의한 전동 파워 스티어링 시스템의 제어도를 개략적으로 도시한 것이다.Figure 3 schematically shows a control diagram of the electric power steering system according to the present invention.

본 발명은 전동 파워 스티어링 시스템(Electrical Power Steering System ; 이하 'EPS'라 한다.)의 Catch-Up을 방지하기 위해, 고속 주행시 운전자가 급격히 핸들을 조향하면, 조향각 센서의 출력이 하이패스필터를 통과하여 전류지령에 더해지도록 함으로써, 모터의 순간적인 토크를 증가시키는 EPS 시스템에 관한 것이다.In the present invention, in order to prevent the catch-up of the electric power steering system (hereinafter referred to as 'EPS'), when the driver steers the steering wheel at high speed, the output of the steering angle sensor passes through the high pass filter. The present invention relates to an EPS system that increases the instantaneous torque of a motor by adding a current command.

일반적으로 차량에는 조향상태의 안정성을 보장하기 위해 파워 스티어링 시스템이 적용되고 있다. 이 가운데 전동 파워 스티어링 시스템(EPS,Electrical Power Steering System)은 모터장치로 조향력을 조절하는 것이다. Generally, a power steering system is applied to a vehicle to ensure steering stability. Among these, the electric power steering system (EPS) is to control steering power by a motor device.

종래 전자제어 파워 스티어링 시스템에서 모터를 제어하는 방법은 공개특허공보 제 2003-0016610호등을 공개된 주지의 기술이므로, 자세한 설명은 생략 하기로 하며, 도1 및 도2를 참조하여 개략적으로만 간단히 살펴보기로 한다.In the conventional electronically controlled power steering system, a method of controlling a motor is known in the art, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2003-0016610, and thus, a detailed description thereof will be omitted. Let's look at it.

도1은 종래 EPS시스템의 구성을 개략적으로 도시한 것이며, 도2는 종래 EPS시스템의 제어기를 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 1 schematically shows the configuration of a conventional EPS system, and FIG. 2 schematically shows a controller of a conventional EPS system.

도1과 같은 시스템에서, 운전자가 조향 핸들을 조작하면, 조향 핸들축과 컬럼 샤프트 간에 토크가 발생하게 된다. 이 때 발생된 토크는 토크센서를 이용하여 측정하며, 이 토크 센서 값이 일정하거나 특정한 값을 가지도록 모터를 동작시킨다. 이것은 모터와 감속기를 이용하여 컬럼 샤프트를 동작시키는 것으로써, 운전자의 조향력을 보조하는 것이다.In the system as shown in Fig. 1, when the driver operates the steering wheel, torque is generated between the steering wheel shaft and the column shaft. The torque generated at this time is measured using a torque sensor, and the motor is operated so that the torque sensor value is constant or has a specific value. This is to assist the driver's steering force by operating the column shaft using a motor and a reducer.

이 때 EPS시스템의 성능 및 안전성확보를 위하여, 차량속도 및 조향각 센서등을 이용하여 EPS제어 로직에 반영하게 된다.At this time, in order to secure the performance and safety of the EPS system, it is reflected in the EPS control logic by using the vehicle speed and steering angle sensor.

도2에 나타난 EPS 시스템의 제어과정을 간단히 살펴보면, 먼저 센싱부에서 측정된 토크와 조향각과 차량속도에 대한 측정값이 제어로직에 입력되며, 상기 제어로직은 상기 입력값을 바탕으로 토크지령을 출력하게 된다.Referring to the control process of the EPS system shown in Figure 2 briefly, first, the measured value for the torque and steering angle and the vehicle speed measured by the sensing unit is input to the control logic, the control logic outputs the torque command based on the input value Done.

출력된 토크지령은 전류 지령의 형태로 전류제어기에 입력되며, 이 때 전류센서에 의한 측정값이 반영된다.The output torque command is input to the current controller in the form of a current command, and the measured value by the current sensor is reflected.

전류제어기는 입력값을 바탕으로 하여 모터드라이버에 신호를 출력함으로써, 모터를 구동시키게 되며, 이 과정에서 모터 회전자의 위치에 대한 센싱값이 반영되게 된다. The current controller drives the motor by outputting a signal to the motor driver based on the input value, and in this process, the sensing value of the position of the motor rotor is reflected.

상기와 같은 종래의 EPS시스템은 일반적으로 저속에서는 모터가 조향력을 많이 보조하여 핸들이 가벼워지게 하고, 고속에서는 모터가 조향력을 조금만 보조하여 핸들이 무거워지게 함으로써, 고속 주행시의 안전성을 확보한다. 그러나 이와 같은 종래의 제어기 구조에서는, 고속 주행이라 할 지라도 급박한 상황에서 핸들을 급속히 조작하였을 때, 핸들이 무거워져 조타가 제대로 이루어지지 않는 경우가 있다. 따라서 오히려 위급한 상황에서 적절한 조작이 되지 않음으로써, 안전성이 저해된다. 이와 같이 보조 토크가 운전자의 필요 조향력에 미치지 못하거나, 반하게 되는 경우를 Catch-Up이라 하며, 이는 EPS 시스템의 문제점 중의 하나이다.In the conventional EPS system as described above, the steering of the motor is made lighter by assisting the steering force a lot at low speed, and the steering of the steering wheel is heavier by supporting the steering force of the motor a little at high speed, thereby securing safety at high speed. However, in such a conventional controller structure, even when driving at high speed, when the steering wheel is operated rapidly in an urgent situation, the steering wheel becomes heavy and steering may not be performed properly. Therefore, the safety is impaired by not operating properly in an emergency. As described above, the case where the auxiliary torque does not meet the driver's required steering force or becomes inverse is called catch-up, which is one of the problems of the EPS system.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, EPS시스템의 Catch-Up을 방지하여, 위급한 상황에서 차량의 주행 안정성이 증가 되도록 하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the object of the present invention is to prevent the catch-up of the EPS system so that the running stability of the vehicle is increased in an emergency situation.

본 발명은 상기과 같은 목적을 달성하기 위해, 조향핸들의 토크를 측정하는 토크센서와, 조향핸들의 조향각을 측정하는 조향각 센서와, 차량의 속도를 측정하는 차량속도센서를 포함하는 센싱부와; 상기 센싱부의 측정 신호를 입력받아 모터 장치를 제어하기 위한 신호를 출력하는 EPS제어로직과; 상기 EPS제어로직의 출력신호에 의해 제어되는 모터장치를 포함하여 구성함으로써, 저속에서는 모터의 보조 조향력을 증가시키고, 고속에서는 모터의 보조 조향력을 감소시키는 전동 파워 스티어링 시스템에 있어서, 하이패스필터를 추가로 포함하여 구성되되, 상기 하이패 스필터는 조향각 센서의 측정신호를 통과시키며, 상기 하이패스필터의 출력신호는 모터의 토크를 증가시키는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a sensing unit including a torque sensor for measuring the torque of the steering wheel, a steering angle sensor for measuring the steering angle of the steering wheel, and a vehicle speed sensor for measuring the speed of the vehicle; An EPS control logic which receives the measurement signal of the sensing unit and outputs a signal for controlling the motor device; By including a motor device controlled by the output signal of the EPS control logic, in the electric power steering system to increase the auxiliary steering power of the motor at low speed, and to reduce the auxiliary steering power of the motor at high speed, a high pass filter is added. The high pass filter passes through the measurement signal of the steering angle sensor, and the output signal of the high pass filter increases the torque of the motor.

보다 바람직하게는, 상기 하이패스필터의 출력신호는, EPS제어 로직에서 출력된 전류지령에 더해짐으로써, EPS제어 로직과 무관하게 전류지령치를 증가시켜 모터의 토크를 증가시키는 것을 특징으로 하며, 상기 하이패스필터(고역 통과 필터; 이하 'HPF'라고 한다)는 차속이 설정된 기준속도 이상인 경우에만 작동하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the output signal of the high pass filter is added to the current command output from the EPS control logic to increase the torque of the motor by increasing the current command value irrespective of the EPS control logic. The pass filter (high pass filter; hereinafter referred to as 'HPF') operates only when the vehicle speed is higher than or equal to a set reference speed.

도3은 Catch-Up 현상을 방지하기 위한 본 발명의 EPS 시스템에 사용되는 제어기 구조이다. 본 발명에 의한 제어기는 HPF 의 추가만을 제외하면, 널리 공지된 종래의 제어기와 그 구성이 동일하므로, HPF 의 추가에 대한 구성만을 설명하기로 한다.3 is a controller structure used in the EPS system of the present invention for preventing the catch-up phenomenon. Since the controller according to the present invention has the same configuration as a well-known conventional controller except for the addition of the HPF, only the configuration for the addition of the HPF will be described.

본 발명에 의한 제어기는 조향각 센서 정보를 받는 고역 통과 필터(HPF), 그리고 이 필터의 출력을 레퍼런스에 반영하기 위한 ON/OFF 스위치로 구성되어 있다. 이 제어기의 동작 원리는 다음과 같다. 우선 저속에서는 기존의 제어기와 같이 동작을 시키기 위하여ON/OFF 스위치를 OFF 로 한다. 차속이 어느 영역 이상이 되면, ON/OFF 스위치를 ON 하여, HPF 의 출력을 전류 제어기의 지령으로 연결 시킨다. HPF의 특성은 저주파 신호는 차단하며, 고주파 신호는 통과시킨다. 만약 운전자가 핸들을 천천히 조향하면, 조향각 센서 출력은 맥동 직류, 혹은 저주파 교류 신호를 나타낸다. 이와 같은 신호는 HPF 를 통과하지 못하므로, HPF 출력에 신호가 나타나지 않는다. 따라서, 기존의 제어기와 같은 동작을 하게 된다. 다음으로, 운전자가 핸들을 급속히 조향할 경우, 조향각 센서 출력은 순간적으로 거의 펄스파와 같은 출력을 내게 된다. 이러한 신호는 저주파부터 고주파 대역의 신호를 모두 가지고 있으므로, HPF를 통과하면 고주파 대역의 신호가 나타나게 된다. 이와 같이 HPF를 통과한 신호를 전류 지령에 추가하여 더하면, 순간적으로 EPS 제어로직과 관계 없이 전류 지령치가 올라가게 되고, 이 때 모터 전류 제어기의 응답성은 충분히 빠르다고 가정하면 모터의 순간적인 토크 증가가 가능하여 Catch-Up 을 방지하게 된다. 이 때 HPF 의 차단 주파수는 차량의 특성 및 원하는 조향 특성에 따라 적절히 설정할 수 있다.The controller according to the present invention comprises a high pass filter (HPF) that receives steering angle sensor information, and an ON / OFF switch for reflecting the output of the filter in a reference. The operation principle of this controller is as follows. First of all, at low speed, turn ON / OFF switch to OFF to operate like existing controller. If the vehicle speed exceeds a certain range, turn on the ON / OFF switch and connect the HPF output to the command of the current controller. The characteristics of HPF block low frequency signals and pass high frequency signals. If the driver steers the steering slowly, the steering angle sensor output indicates a pulsating DC or low frequency AC signal. These signals do not pass through the HPF, so no signal appears at the HPF output. Therefore, the same operation as the existing controller. Next, when the driver steers the steering wheel rapidly, the steering angle sensor output instantaneously produces a pulse-like output. Since these signals have both low frequency and high frequency signals, when the HPF passes, signals of the high frequency band appear. In this way, when the signal passing through HPF is added to the current command, the current command value increases instantly regardless of the EPS control logic, and the momentary torque increase of the motor is possible if the responsiveness of the motor current controller is fast enough. To prevent catch-up. At this time, the cutoff frequency of the HPF can be appropriately set according to the characteristics of the vehicle and the desired steering characteristics.

본 발명에 의한 효과를 요약하면 다음과 같다. The effects of the present invention are summarized as follows.

첫째, 고속에서 급속한 핸들 조향시에도 순간적으로 전류 지령을 증가시켜 모터의 토크 보조력을 증가시킬 수 있게 되므로, EPS 시스템의 Catch-Up을 방지할 수 있으며, 위급한 상황에서 차량의 주행 안정성을 증가시킬 수 있게 된다.First, even when the steering wheel is steered at high speed, the current assistance can be increased instantly to increase the torque assistance of the motor, thus preventing the catch-up of the EPS system and increasing the vehicle's running stability in emergency situations. You can do it.

둘째, 기존의 ECU에 아무런 부가장치 없이 소프트웨어적으로 HPF 를 작성하여 넣기만 하면 되므로, 매우 간단한 시스템 구현이 가능하게 된다.Second, it is possible to implement a very simple system by simply writing and inserting the HPF in software without any additional device in the existing ECU.

Claims

A sensing unit including a steering angle sensor measuring a steering angle of a steering wheel and a vehicle speed sensor measuring a vehicle speed;

An EPS control logic which receives the measurement signal of the sensing unit and outputs a signal for controlling the motor device;

In the electric power steering system comprising a motor device controlled by the output signal of the EPS control logic,

It is configured with an additional high pass filter,

The high pass filter passes the measurement signal of the steering angle sensor,

The output signal of the high pass filter increases the torque of the motor.

The method of claim 1, wherein the output signal of the high pass filter,

In addition to the current command output from the EPS control logic,

Electric power steering system, characterized in that to increase the torque of the motor by increasing the current command value irrespective of the EPS control logic.

3. The electric power steering system according to claim 1 or 2, wherein the high pass filter operates only when the vehicle speed is equal to or higher than a set reference speed.