KR20180043883A - Thereof controlled method and steering system for steer-by-wire system - Google Patents

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KR20180043883A KR1020160136558A KR20160136558A KR20180043883A KR 20180043883 A KR20180043883 A KR 20180043883A KR 1020160136558 A KR1020160136558 A KR 1020160136558A KR 20160136558 A KR20160136558 A KR 20160136558A KR 20180043883 A KR20180043883 A KR 20180043883A
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Abstract

The present invention relates to a technique for performing stable tire steering by utilizing two steering motors in various driving situations of a vehicle. In the present invention, disclosed are a steering system for a steer-by-wire and a control method thereof, the method comprising: a step of detecting a steering detecting value reflecting a steering state of a steering wheel; a step of controlling a first steering motor to steer a wheel by corresponding to the steering detecting value; a step of detecting a torque value by a torque sensor provided between the first steering motor and a rack; and a step of controlling a second steering motor to compensate for determined assist torque after the assist torque is determined based on the torque value and the steering detecting value, thereby improving stability in controlling the steering system.

Description

스티어 바이 와이어용 조타시스템 및 그 제어방법{THEREOF CONTROLLED METHOD AND STEERING SYSTEM FOR STEER-BY-WIRE SYSTEM}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a steering system for a steer-by-

본 발명은 차량의 다양한 주행상황에서 두 개의 조향모터를 활용하여 안정적으로 타이어 조향을 수행하도록 한 스티어 바이 와이어용 조타시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steer-by-wire steering system for stably steering a tire by utilizing two steering motors in various driving situations of the vehicle and a control method thereof.

스티어 바이 와이어 시스템(STEER BY WIRE SYSTEM)은 스티어링휠과 차량의 구동바퀴의 기계적 연결을 분리한 조향시스템으로, 스티어링휠의 회전 신호를 전자제어유니트(ECU)를 통해 입력받고, 입력된 회전 신호를 바탕으로 구동바퀴에 연결된 조향모터를 작동시켜 차량을 조향할 수 있다.STEER BY WIRE SYSTEM is a steering system that separates the mechanical connection between the steering wheel and the driving wheels of the vehicle. The steering wheel receives the rotation signal of the steering wheel through an electronic control unit (ECU) The vehicle can be steered by operating the steering motor connected to the driving wheels.

이러한 스티어 바이 와이어 시스템은 기존의 조향시스템이 갖는 기계적 연결구조가 제거됨으로써, 조향계 구성에 따른 레이아웃 자유도를 증가시키고, 연비를 개선하며, 차륜에서 역입력되는 외란을 제거할 수 있는 등의 장점을 갖고 있다.Such a steer-by-wire system eliminates the mechanical connection structure of the existing steering system, thereby increasing the degree of freedom of layout according to the configuration of the steering system, improving fuel economy, and eliminating disturbance input from the wheel I have.

하지만, 기존의 스티어 바이 와이어 시스템은 하나의 조향모터만을 사용하여 차량을 조향하기 때문에, 이 조향모터에 이상이 발생하면 차량의 조향이 불가능해질 수 있는 치명적인 문제가 있다.However, since the conventional steer-by-wire system uses only one steering motor to steer the vehicle, there is a fatal problem that if an abnormality occurs in the steering motor, steering of the vehicle may become impossible.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.

KR 10-2004-0017349 AKR 10-2004-0017349 A

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차량의 다양한 주행상황에서 두 개의 조향모터를 활용하여 안정적으로 타이어 조향을 수행하도록 한 스티어 바이 와이어용 조타시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the conventional problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a steer-by-wire steering system and a control method thereof that are capable of stably performing tire steering utilizing two steering motors in various driving situations of a vehicle .

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 랙의 이동을 위한 힘을 제공하는 제1조향모터 및 제2조향모터; 상기 제1조향모터와 랙 사이에 마련되어 토크값을 검출하는 토크센서; 및 스티어링휠의 조타상태를 반영하는 조타검출값에 대응하여 휠을 조향하도록 제1조향모터의 작동을 제어하고, 상기 토크센서에 검출되는 토크값과 상기 조타검출값을 바탕으로 어시스트토크를 결정하고, 결정된 어시스트토크를 보상하도록 제2조향모터의 작동을 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a steering apparatus comprising: a first steering motor and a second steering motor for providing a force for moving a rack; A torque sensor provided between the first steering motor and the rack for detecting a torque value; And controlling the operation of the first steering motor so as to steer the wheel corresponding to the steering detection value reflecting the steering state of the steering wheel, determining an assist torque based on the torque value detected by the torque sensor and the steering detection value And a controller for controlling the operation of the second steering motor to compensate the determined assist torque.

상기 제1조향모터에서 제공되는 힘을 랙에 전달하도록 웜과 웜휠의 치합에 의한 동력전달 구조를 갖는 제1감속기; 상기 제2조향모터에서 제공되는 힘을 랙에 전달하도록 벨트와 볼스크류를 이용한 동력전달 구조를 갖는 제2감속기;를 할 수 있다.A first reducer having a power transmission structure by coupling a worm and a worm wheel so as to transmit the force provided by the first steering motor to the rack; And a second reducer having a power transmission structure using a belt and a ball screw to transmit the force provided by the second steering motor to the rack.

본 발명의 구성은, 스티어링휠의 조타상태를 반영하는 조타검출값을 검출하는 조타검출단계; 상기 조타검출값에 대응하여 휠을 조향하도록 제1조향모터의 작동을 제어하는 제1조향제어단계; 상기 제1조향모터와 랙 사이에 마련된 토크센서에 의해 토크값을 검출하는 토크검출단계; 및 상기 토크값과 조타검출값을 바탕으로 어시스트토크를 결정하고, 결정된 어시스트토크를 보상하도록 제2조향모터의 작동을 제어하는 제2조향제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The configuration of the present invention includes: a steering detection step of detecting a steering detection value reflecting a steering state of a steering wheel; A first steering control step of controlling the operation of the first steering motor so as to steer the wheel corresponding to the steering detected value; A torque detecting step of detecting a torque value by a torque sensor provided between the first steering motor and the rack; And a second steering control step of determining an assist torque based on the torque value and the steering detection value, and controlling the operation of the second steering motor to compensate the determined assist torque.

상기 제2조향제어단계는, 상기 토크값이 0 초과인 경우, 토크값을 기반으로 하는 어시스트토크를 최종어시스트토크로 결정하여 제2조향모터를 작동하고; 상기 토크값이 0인 경우, 제2조향모터를 작동하지 않도록 제어할 수 있다.Wherein the second steering control step comprises: operating the second steering motor by determining the assist torque based on the torque value as the final assist torque when the torque value is greater than zero; When the torque value is 0, the second steering motor can be controlled not to operate.

상기 제2조향제어단계는, 상기 토크값이 0 초과이고, 조타검출값의 하나인 조타각속도가 제1설정값 이상인 경우, 토크값을 기반으로 하는 어시스트토크와, 조타각속도를 기반으로 하는 어시스트토크의 관계로 최종 어시스트토크를 결정하여 제2조향모터를 작동하도록 제어할 수 있다.Wherein the second steering control step includes a step of controlling an assist torque based on the torque value and an assist torque based on the steering angular speed when the torque value is greater than 0 and the steering angular velocity, It is possible to control the second steering motor to operate by determining the final assist torque.

상기 제2조향제어단계는, 상기 조타검출값의 하나인 조타각속도가 제2설정값 이하이고, 토크의 변화가 감지되되 토크미분값이 기준값 초과이면서 토크변화량이 기준값 미만인 경우, 랙에 치합된 피니언의 각속도와 댐핑계수의 함수로 최종 어시스트토크를 결정하여 제2조향모터를 작동하도록 제어할 수 있다.Wherein the second steering control step includes the steps of: when the steering angular velocity, which is one of the steering detection values, is equal to or less than a second set value and a change in torque is detected but the torque differential value is greater than the reference value and the torque change amount is less than the reference value, It is possible to control the second steering motor to operate by determining the final assist torque as a function of the angular speed and the damping coefficient.

상기 제2조향제어단계는, 상기 조타검출값의 하나인 조타각속도가 제2설정값 이하이고, 토크의 변화가 감지되되 토크미분값이 기준값 이하이거나 토크변화량이 기준값 이상인 경우, 토크센서에서 감지된 토크값에 상응하는 토크만큼 조향반력장치를 통해 스티어링휠에 역입력 토크로 제공하도록 제어할 수 있다.Wherein the second steering control step is performed when the steering angular speed that is one of the steering detection values is equal to or less than the second set value and the torque differential value is less than the reference value or the torque variation amount is equal to or greater than the reference value, And to provide the steering wheel with a reverse input torque through the steering reaction force device by a torque corresponding to the torque value.

상기 제1조향제어단계는, 상기 조타검출값으로 검출되는 조타각과, 조타각속도 및 조타토크를 기반으로 현재 주행상황이 스티어링휠에서 손을 뗀 상태에서 조향각 중립으로 복원되는 복원주행조건을 만족하는지 판단하고; 상기 복원주행조건 만족시, 제1조향모터를 작동하지 않도록 제어할 수 있다.Wherein the first steering control step determines whether or not a restoration driving condition in which the current driving situation is restored to the steering angle neutral in a state in which the current driving situation is released from the steering wheel is based on the steering angle detected as the steering detection value and the steering angular velocity and the steering torque and; The first steering motor can be controlled not to operate when the restored driving condition is satisfied.

차속을 검출하는 차속검출단계;를 더 포함하고, 상기 제2조향제어단계는, 차속이 설정차속 미만인 경우, 랙에 치합된 피니언의 각도가 0°에 수렴하여 복원되도록 최종 어시스트토크를 결정하여 제2조향모터를 작동할 수 있다.Wherein the second steering control step determines the final assist torque so that the angle of the pinion coupled to the rack converges to 0 when the vehicle speed is less than the set vehicle speed, 2 Steering motor can be operated.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 제1조향모터와 제2조향모터가 상시 구동됨으로써, 조향모터의 고장에 따른 페이세이프 기능을 확보하는 효과가 있고, 또한 랙추력을 발생하는 구동 시퀀스가 제1조향모터 이 후, 제2조향모터에 순차적으로 발생하므로, 제어의 충돌이 발생하지 않아, 제어안정성을 향상시키는 효과도 있다.According to the present invention, the first steered motor and the second steered motor are always driven to secure the pay-off function according to the failure of the steering motor, and the drive sequence for generating the rack thrust Since the first steering motor is sequentially generated in the second steering motor, there is no collision of control, and the control stability is also improved.

더욱이, 제1조향모터에서는 스티어링휠의 조타상태에 따라 휠의 조향을 빠르게 구현하여 조향 응답성을 향상시키고, 또한 제2조향모터에서는 급조타, 댐핑, 복원 등과 같은 여러 주행상황에서 주행 안정성 확보를 위한 어시스트토크를 적절히 보상 제어함으로써, 랙 거동의 안정성을 확보하는 효과도 있다.In addition, in the first steering motor, steering responsiveness is improved by rapidly steering the wheel in accordance with the steering state of the steering wheel, and in the second steering motor, driving stability is secured in various driving situations such as steeping, damping, So that the stability of the rack behavior can be ensured.

도 1은 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템의 조타 제어과정을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 조타 제어 중 일반 주행상황 및 급조타 주행상황에서의 제어 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 조타 제어 중 외부 요인에 의해 역입력토크가 입력되는 주행상황에서의 제어 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 조타 제어 중 스티어링휠에 손을 뗀 상태에서 복원되는 주행상황에서의 제어 흐름을 설명하기 위한 도면.1 schematically shows a steer-by-wire system according to the present invention;
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]
3 is a diagram for explaining a control flow in a normal running situation and a sudden turning running situation in the steering control according to the present invention.
4 is a view for explaining a control flow in a running situation in which a reverse input torque is inputted by an external factor in the steering control according to the present invention;
5 is a view for explaining a control flow in a running situation in which the steering wheel is restored in a state in which the steering wheel is released during steering control according to the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 스티어 바이 와이어용 조타시스템은 크게, 제1조향모터(3) 및 제2조향모터(13)와, 토크센서(7)와, 제어기(17)를 포함하여 구성할 수 있다.The steer-by-wire steering system of the present invention can largely comprise a first steering motor 3, a second steering motor 13, a torque sensor 7, and a controller 17.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 제1조향모터(3)와 제2조향모터(13)는 랙(11)의 직선 이동을 위한 힘인 랙추력을 제공하는 것으로, 랙(11)의 일측에 동력전달구조를 매개로 제1조향모터(3)가 마련되고, 랙(11)의 타측에 다른 동력전달구조를 매개로 제2조향모터(13)가 마련될 수 있다.1 and 2, the first steering motor 3 and the second steering motor 13 provide a rack thrust, which is a force for linear movement of the rack 11, A first steering motor 3 is provided on one side of the rack 11 via a power transmission structure and a second steering motor 13 may be provided on the other side of the rack 11 via another power transmission structure .

예컨대, 상기 제1조향모터(3)에 웜과 웜휠의 치합에 의해 구성된 제1감속기(5)가 구비되고, 상기 제1감속기(5)와 랙(11) 사이에 피니언(9)이 치합 결합되어 제1조향모터(3)에서 제공되는 회전력을 랙(11)에 전달할 수 있다.For example, the first steering motor 3 is provided with a first speed reducer 5 configured by engagement of a worm and a worm wheel, and a pinion 9 is coupled between the first speed reducer 5 and the rack 11 So that the rotational force provided by the first steering motor 3 can be transmitted to the rack 11.

그리고, 상기 제2조향모터(13)와 랙(11) 사이에 벨트와 볼스크류를 이용한 동력전달 구조를 갖는 제2감속기(15)가 구비됨으로서, 제2조향모터(13)에서 제공되는 회전력을 랙(11)에 전달할 수 있다.A second speed reducer 15 having a power transmission structure using a belt and a ball screw is provided between the second steering motor 13 and the rack 11 so that the rotational force provided by the second steering motor 13 To the rack (11).

그리고, 토크센서(7)는 상기 제1조향모터(3)와 랙(11) 사이에 마련되어 토크값은 물론 각도를 검출할 수 있는 것으로, 바람직하게는 토크앵글센서일 수 있고, 제1감속기(5)와 피니언(9) 사이에 마련되어 이들 사이에서 발생하는 토크 및 각도 변화를 감지할 수 있다.The torque sensor 7 is provided between the first steering motor 3 and the rack 11 to detect an angle as well as a torque value. The torque sensor 7 may be preferably a torque angle sensor, 5 and the pinion 9 so as to sense torque and angle changes occurring therebetween.

아울러, 제어기(17)는 스티어링휠(1)의 조타상태를 반영하는 조타검출값에 대응하여 휠을 조향하도록 제1조향모터(3)의 작동을 제어할 수 있다. 이때에, 상기 조타검출값은 조타각, 조타각속도 등일 수 있는 것으로, 조타각센서를 통해 측정할 수 있다.In addition, the controller 17 can control the operation of the first steering motor 3 so as to steer the wheel corresponding to the steering detection value reflecting the steering state of the steering wheel 1. [ At this time, the steering detection value may be a steering angle, a steering angular speed, or the like, and can be measured through a steering angle sensor.

더불어, 상기 스티어링휠(1)에 조향반력을 제공하기 위한 조향반력장치 및 반력제어기가 더 설치될 수 있고, 스티어링휠(1)의 조향토크는 조향반력장치 및 반력제어기를 계산할 수 있다.In addition, a steering reaction force device and a reaction force controller for providing a steering reaction force to the steering wheel 1 may be further provided, and the steering torque of the steering wheel 1 may calculate a steering reaction force device and a reaction force controller.

그리고, 상기 제어기(17)는 상기 토크센서(7)에서 검출되는 토크값과 상기 조타검출값을 바탕으로 어시스트토크를 결정하고, 결정된 어시스트토크를 보상하도록 제2조향모터(13)의 작동을 제어할 수 있다.The controller 17 determines the assist torque based on the torque value detected by the torque sensor 7 and the steering detection value and controls the operation of the second steering motor 13 so as to compensate the determined assist torque can do.

이때에, 상기 제어기(17)는 제1조향모터(3)와 제2조향모터(13)를 통합하여 제어하도록 하나의 제어기(17)가 사용될 수 있지만, 제1조향모터(3)와 제2조향모터(13)를 독립적으로 제어하도록 제1제어기와 제2제어기가 각각 구비될 수도 있고, 이 경우 제1제어기와 제2제어기는 통신 가능하게 구성할 수 있다.At this time, the controller 17 may use one controller 17 to integrally control the first steering motor 3 and the second steering motor 13, but the first steering motor 3 and the second steering motor 13 The first controller and the second controller may be respectively provided to independently control the steering motor 13, and in this case, the first controller and the second controller can be configured to be communicable.

상기한 구성에 따르면, 본 발명은 제1조향모터(3)와 제2조향모터(13)가 상시 구동됨으로써, 조향모터의 고장에 따른 페이세이프 기능을 확보하는 동시에 휠의 조향 제어가 유기적으로 이루어져 제어안정성을 향상시키게 된다. 즉, 랙추력을 발생하는 구동 시퀀스가 제1조향모터(3) 이 후, 제2조향모터(13)에 순차적으로 발생하므로, 제어의 충돌이 발생하지 않아, 제어안정성을 향상시킬 수 있게 된다.According to the above-described configuration, the first steering motor 3 and the second steering motor 13 are always driven, thereby ensuring the pay-off function according to the failure of the steering motor, and steering control of the wheels is performed organically Thereby improving control stability. That is, since the drive sequence for generating the rack thrust is sequentially generated in the second steering motor 13 after the first steering motor 3, no control collision occurs and the control stability can be improved.

또한, 제1조향모터(3)에서는 스티어링휠(1)의 조타상태에 따라 휠의 조향을 빠르게 구현하여 조향 응답성을 향상시키고, 또한 제2조향모터(13)에서는 급조타, 댐핑, 복원 등과 같은 여러 주행상황에서 주행 안정성 확보를 위한 어시스트토크를 적절히 보상 제어함으로써, 랙(11) 거동의 안정성을 향상시키게 된다.In the first steering motor 3, steering responsiveness is improved by rapidly steering the wheel according to the steering state of the steering wheel 1, and in the second steering motor 13, the steering wheel 1 is damped, The stability of the behavior of the rack 11 can be improved by appropriately compensating and controlling the assist torque for securing the running stability in the same various driving situations.

더욱이, 본 발명은 제1조향모터(3) 측에는 토크 측정을 위해 웜기어 및 랙앤피니언이 적용된 동력전달 구조를 활용하지만, 제2조향모터(13) 측에는 벨트와 볼스크류가 적용된 동력전달 구조를 활용함으로써, 토크의 측정을 가능하게 하면서도 동력전달 효율을 높일 수 있게 된다.In addition, the present invention uses a power transmission structure in which a worm gear and a rack-and-pinion are applied for torque measurement to the first steering motor 3 side, and a power transmission structure in which a belt and a ball screw are applied to the second steering motor 13 side , It becomes possible to increase the power transmission efficiency while making it possible to measure the torque.

한편, 본 발명의 스티어 바이 와이어용 조타 제어방법은, 크게 조타검출단계와, 제1조향제어단계와, 토크검출단계 및 제2조향제어단계를 포함하여 구성할 수 있다.Meanwhile, the steering control method for a steer-by-wire according to the present invention may include a steering detection step, a first steering control step, a torque detection step, and a second steering control step.

도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 조타검출단계에서는, 스티어링휠(1)의 조타상태를 반영하는 조타검출값을 검출할 수 있다.Referring to FIG. 2, a steering detection value reflecting the steering state of the steering wheel 1 can be detected in the steering detection step in detail.

그리고, 제1조향제어단계에서는, 상기 조타검출값에 대응하여 휠을 조향하도록 제1조향모터(3)의 작동을 제어할 수 있다.In the first steering control step, the operation of the first steering motor 3 can be controlled so as to steer the wheel corresponding to the steering detected value.

토크검출단계에서는, 상기 제1조향모터(3)와 랙(11) 사이에 마련된 토크센서(7)에 의해 토크값을 검출할 수 있다.In the torque detection step, the torque value can be detected by the torque sensor 7 provided between the first steering motor 3 and the rack 11.

제2조향제어단계에서는, 상기 토크값과 조타검출값을 바탕으로 어시스트토크를 결정하고, 결정된 어시스트토크를 보상하도록 제2조향모터(13)의 작동을 제어할 수 있다.In the second steering control step, the assist torque is determined based on the torque value and the steering detection value, and the operation of the second steering motor 13 can be controlled to compensate the determined assist torque.

즉, 운전자의 스티어링휠(1) 조작에 따라 조타각 및 조타각속도가 입력되면, 제어기(17)에서는 이와 함께 기어비 및 감속비를 바탕으로 랙(11) 이송량을 결정한다. 그리고, 결정된 랙(11) 이송량에 따라 제1조향모터(3)를 위치제어하여 작동함으로써, 타이어의 조향 반응성을 향상시키게 된다. That is, when the steering angle and the steering angular speed are inputted in accordance with the operation of the driver's steering wheel 1, the controller 17 determines the feed amount of the rack 11 based on the gear ratio and the reduction ratio. Then, the first steering motor 3 is controlled in position in accordance with the determined amount of feed of the rack 11, thereby improving the steering responsiveness of the tire.

그리고, 랙(11)이 이동하면서 휠이 조향되면, 토크센서(7)에서 토크의 검출이 가능한데, 검출된 토크값을 기반으로 랙 이송량을 피드백하여 제1조향모터(3)의 작동을 제어할 수 있고, 특히 검출된 토크값을 기반으로 어시스트토크가 결정되어 제2조향모터(13)의 작동을 제어하게 된다.When the wheel is steered while the rack 11 is moving, torque can be detected by the torque sensor 7, and the operation of the first steering motor 3 is controlled by feeding back the rack feed amount based on the detected torque value And an assist torque is determined based on the detected torque value to control the operation of the second steering motor 13. [

특히, 이 같은 랙추력 발생하는 구동 시퀀스가 제1조향모터(3) 이 후에 제2조향모터(13)로 순차적으로 발생하므로, 제어의 충돌이 발생하지 않아, 제어안정성을 향상시킬 수 있게 된다.Particularly, since the driving sequence in which the rack thrust is generated as described above is sequentially generated by the second steering motor 13 after the first steering motor 3, control collision does not occur and the control stability can be improved.

더욱이, 제1조향모터(3)에서는 스티어링휠(1)의 조타상태에 따라 휠의 조향을 빠르게 구현하여 조향 응답성을 향상시키고, 또한 제2조향모터(13)에서는 댐핑, 프릭션, 복원 등을 고려하여 최종 어시스트토크를 결정하여 보상 제어함으로써, 랙(11) 거동의 안정성을 향상시키게 된다.Further, in the first steering motor 3, the steering of the wheel is quickly realized according to the steering state of the steering wheel 1 to improve the steering responsiveness, and in the second steering motor 13, damping, friction, The stability of the behavior of the rack 11 is improved by compensating and controlling the final assist torque.

아울러, 도 3을 참조하면, 본 발명의 상기 제2조향제어단계는, 토크센서(7)에서 측정되는 토크값이 0을 초과하는 경우에, 토크값을 기반으로 어시스트토크를 결정하고, 결정된 어시스트토크를 최종어시스트토크로 결정하여 제2조향모터(13)를 작동할 수 있다. 3, the second steering control step of the present invention determines the assist torque based on the torque value when the torque value measured by the torque sensor 7 exceeds 0, The torque can be determined as the final assist torque and the second steering motor 13 can be operated.

반면, 상기 토크값이 0인 경우, 랙(11) 거동을 위한 보상이 불필요한바, 제2조향모터(13)를 작동하지 않도록 제어할 수 있다.On the other hand, when the torque value is 0, it is unnecessary to compensate for the behavior of the rack 11, so that the second steering motor 13 can be controlled not to operate.

다만, 스티어링휠(1)의 급조타 상황의 경우에는, 토크값과 함께 조타각속도를 기반으로 해서 최종 어시스트토크를 결정할 수 있다.However, in the case of sudden steering of the steering wheel 1, the final assist torque can be determined based on the steering angular velocity together with the torque value.

구체적으로, 상기 제2조향제어단계에서, 상기 토크값이 0 초과이고, 조타검출값의 하나인 조타각속도가 제1설정값 이상인 경우, 토크값을 기반으로 하는 어시스트토크를 결정하고, 조타각속도를 기반으로 하는 어시스트토크를 결정한다. 그리고, 이들의 관계로 최종 어시스트토크를 결정하여 제2조향모터(13)를 작동하도록 제어할 수 있다.Specifically, in the second steering control step, when the torque value is greater than 0 and the steering angular velocity, which is one of the steering detection values, is greater than or equal to the first set value, the assist torque based on the torque value is determined, Based assist torque. Then, it is possible to control the second steering motor 13 to operate by determining the final assist torque based on these relationships.

즉, 일정 조타각속도 이상으로 급조타하는 경우에, 제1조향모터(3)만으로 랙(11)을 이동시키면 타겟을 추종하는 시간이 지연되어 조향 응답성이 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 급격한 조타각속도에 기반한 어시스트토크를 반영하여 최종 어시스트토크를 결정하고, 제2조향모터(13)를 통해 최종 어시스트토크를 보상함으로써, 급조타시에도 조향 응답성을 높일 수 있게 된다.That is, if the rack 11 is moved by only the first steering motor 3 in the case of steep riding at a steady steering angular speed or more, there is a problem that the time for following the target is delayed and the steering responsiveness is deteriorated. Therefore, the final assist torque is determined by reflecting the assist torque based on the sudden steering angular velocity, and the final assist torque is compensated through the second steering motor 13, so that the steering responsiveness can be increased even when the steering wheel is steered.

한편, 외부로부터 휠측으로 토크가 역입력되는 경우, 역입력되는 토크를 판단하여 이를 차단하거나 운전자에 피드백할 필요가 있다.On the other hand, when the torque is reversely inputted from the outside to the wheel side, it is necessary to judge the reverse input torque and to cut off it or feed back to the driver.

이를 위해, 도 4를 참조하면, 상기 제2조향제어단계에서는, 상기 조타검출값의 하나인 조타각속도가 제2설정값 이하이고, 토크의 변화가 감지되되 토크미분값이 기준값 초과이면서 토크변화량이 기준값 미만인 경우, 아래와 같이 랙(11)에 치합된 피니언(9)의 각속도와 댐핑계수의 함수로 최종 어시스트토크를 결정하여 제2조향모터(13)를 작동할 수 있다.4, in the second steering control step, when the steering angular velocity, which is one of the steering detection values, is equal to or less than the second set value and a change in torque is detected but the torque differential value exceeds the reference value, The second steering motor 13 can be operated by determining the final assist torque as a function of the angular speed and the damping coefficient of the pinion 9 engaged with the rack 11 as follows.

최종 어시스트토크(댐핑) = -1*피니언 각속도*댐핑계수Final assist torque (damping) = -1 * Pinion angular speed * Damping coefficient

여기서, 제2설정값은 제1설정값보다 작은 값으로, 운전자가 현재 조향상태를 유지하고 있는지를 판단할 수 있다.Here, the second set value is a value smaller than the first set value, and it can be determined whether or not the driver maintains the current steering state.

즉, 조타각속도가 일정값 이하일 때에, 토크 변화가 생기는 것은 외부 요인에 의해 발생하는 변화로서, 토크미분값이 상대적으로 크고, 토크변화량이 상대적으로 작은 경우에는 고주파 역입력 토크로 판단하여 토크 댐핑을 한다. 따라서, 기어박스 진동을 최소화하여 차량 거동의 안정성을 확보하게 된다.That is, when the steering angular speed is less than a predetermined value, a torque change is caused by an external factor. When the torque differential value is relatively large and the torque change amount is relatively small, the high frequency reverse input torque is determined and torque damping do. Therefore, the stability of the vehicle behavior can be secured by minimizing the gearbox vibration.

반면, 상기 제2조향단계에서, 상기 조타검출값의 하나인 조타각속도가 제2설정값 이하이고, 토크의 변화가 감지되되 토크미분값이 기준값 이하이거나 토크변화량이 기준값 이상인 경우, 토크센서(7)에서 감지된 토크값에 상응하는 토크만큼 조향반력장치를 통해 스티어링휠(1)에 역입력 토크로 제공하도록 제어할 수 있다.On the other hand, in the second steering step, when the steering angular speed, which is one of the steering detection values, is equal to or less than the second set value and the torque differential value is less than the reference value or the torque variation amount is equal to or greater than the reference value, ) To the steering wheel 1 through the steering reaction force device by a torque corresponding to the sensed torque value.

즉, 조타각속도가 일정값 이하일 때에, 토크미분값이 상대적으로 작거나, 토크변화량이 상대적으로 큰 경우에는 노면 변화에 의해 발생하느 토크 변화로 판단하여 센싱된 토크를 조향반력장치에 역입력 토크로 피드백시켜 주어 운전자가 노면의 상황을 인지할 수 있도록 하게 해준다.That is, when the steering angular speed is less than a predetermined value, when the torque differential value is relatively small or when the torque change amount is relatively large, it is determined that the torque change is caused by the road surface change and the sensed torque is input to the steering reaction force device as the reverse input torque This allows the driver to recognize the situation on the road.

한편, 운전자가 스티어링휠(1)에서 손을 뗀 상태에서 조향 중립상태로 복원되는 주행상황의 경우 스티어링휠(1)의 복원이 안정적으로 이루어지도록 제어할 필요가 있다.On the other hand, it is necessary to control so that the restoration of the steering wheel 1 can be performed stably in a driving situation in which the driver is restored to the steering neutral state in a state in which the driver leaves the steering wheel 1.

이를 위해, 도 5를 참조하면, 상기 제1조향제어단계에서는, 상기 조타검출값으로 검출되는 조타각과, 조타각속도 및 조타토크를 기반으로 현재 주행상황이 스티어링휠(1)에서 손을 뗀 상태에서 조향각 중립으로 복원되는 복원주행조건을 만족하는지 판단한다.5, in the first steering control step, in a state where the current driving situation is released from the steering wheel 1 based on the steering angle detected as the steering detection value, the steering angular velocity and the steering torque It is determined whether or not the restoration running condition restored to the steering angle neutral is satisfied.

예컨대, 스티어링휠(1)의 조타각이 기준값 이상이고, 조타각의 방향(+, -)과 조타각속도의 방향(+, -)이 서로 반대(스티어링휠이 조향 중립으로 복원되는 상태)이면서, 스티어링휠(1)의 조타토크가 일정값 이하인 경우, 운전자가 손을 뗀 상태에서 조향각 중립으로 복원되는 상태로 판단할 수 있다.For example, when the steering angle of the steering wheel 1 is equal to or greater than the reference value and the directions (+, -) of the steering angle and the directions (+, -) of the steering angular velocity are opposite to each other (the steering wheel is restored to steering neutral) When the steering torque of the steering wheel 1 is equal to or lower than a predetermined value, it can be determined that the driver is restored to the steering angle neutral state with the hand released.

이에, 상기 복원주행조건 만족시, 제1조향모터(3)를 작동하지 않도록 제어할 수 있다.Thus, when the restored driving condition is satisfied, the first steering motor 3 can be controlled not to operate.

즉, 스티어링휠(1)에서 손을 뗀 상태에서 조향각 중립으로 복원되는 상태이므로, 차량의 얼라이닝토크에 의해 복원이 이루어지게 되는바, 제1조향모터(3)의 작동에 의한 휠의 조향이 불필요한 것이다.That is, since the steering wheel 1 is in a state of being restored to the steering angle neutral state in a state in which the hand is released, the steering torque is restored by the alignment torque of the vehicle, and steering of the wheel by the operation of the first steering motor 3 It is unnecessary.

다만, 저속에서는 시스템이 갖는 마찰력으로 인해 복원이 원활하게 이루어지지 않을 수 있는바, 이 경우 제2조향모터(13)를 작동하여 보상 제어할 수 있다.However, at low speed, restoration can not be performed smoothly due to the frictional force of the system. In this case, the second steering motor 13 can be operated to perform compensation control.

이를 위해, 본 발명에서는 차속을 검출하는 차속검출단계를 포함할 수 있다.To this end, the present invention may include a vehicle speed detection step of detecting the vehicle speed.

그리고, 상기 제2조향제어단계는, 차속이 설정차속 미만인 경우, 랙(11)에 치합된 피니언(9)의 각도가 0°에 수렴하여 복원되도록 최종 어시스트토크를 결정하여 제2조향모터(13)를 작동할 수 있다.When the vehicle speed is less than the set vehicle speed, the second steering control step determines the final assist torque so that the angle of the pinion 9 meshed with the rack 11 converges to 0 °, ). ≪ / RTI >

상술한 바와 같이, 본 발명은 두 개의 조향모터를 사용하되, 제1조향모터(3)와 제2조향모터(13)가 상시 구동됨으로써, 조향모터의 고장에 따른 페이세이프 기능을 확보하게 된다.As described above, according to the present invention, the two steering motors are used, and the first steering motor 3 and the second steering motor 13 are always driven, thereby securing the pay-safe function according to the failure of the steering motor.

특히, 랙추력을 발생하는 구동 시퀀스가 제1조향모터(3) 이 후, 제2조향모터(13)에 순차적으로 발생하므로, 제어의 충돌이 발생하지 않아, 제어안정성을 향상시킬 수 있게 된다.In particular, since the driving sequence for generating the rack thrust is sequentially generated in the second steering motor 13 after the first steering motor 3, no control collision occurs and the control stability can be improved.

또한, 제1조향모터(3)에서는 스티어링휠(1)의 조타상태에 따라 휠의 조향을 빠르게 구현하여 조향 응답성을 향상시키고, 또한 제2조향모터(13)에서는 급조타, 댐핑, 복원 등과 같은 여러 주행상황에서 주행 안정성 확보를 위한 어시스트토크를 적절히 보상 제어함으로써, 랙 거동의 안정성을 향상시키게 된다.In the first steering motor 3, steering responsiveness is improved by rapidly steering the wheel according to the steering state of the steering wheel 1, and in the second steering motor 13, the steering wheel 1 is damped, The stability of the rack behavior is improved by appropriately compensating and controlling the assist torque for securing the running stability in the same various driving situations.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the specific embodiments set forth herein; rather, .

1 : 스티어링휠 3 : 제1조향모터
5 : 제1감속기 7 : 토크센서
9 : 피니언 11 : 랙
13 : 제2조향모터 15 : 제2감속기
17 : 제어기1: steering wheel 3: first steering motor
5: First reduction gear 7: Torque sensor
9: Pinion 11: Rack
13: second steering motor 15: second speed reducer
17:

Claims (9)

랙의 이동을 위한 힘을 제공하는 제1조향모터 및 제2조향모터;
상기 제1조향모터와 랙 사이에 마련되어 토크값을 검출하는 토크센서; 및
스티어링휠의 조타상태를 반영하는 조타검출값에 대응하여 휠을 조향하도록 제1조향모터의 작동을 제어하고, 상기 토크센서에 검출되는 토크값과 상기 조타검출값을 바탕으로 어시스트토크를 결정하고, 결정된 어시스트토크를 보상하도록 제2조향모터의 작동을 제어하는 제어기;를 포함하는 스티어 바이 와이어용 조타시스템.A first steering motor and a second steering motor for providing a force for movement of the rack;
A torque sensor provided between the first steering motor and the rack for detecting a torque value; And
The operation of the first steering motor is controlled so as to steer the wheel corresponding to the steering detection value reflecting the steering state of the steering wheel, the assist torque is determined on the basis of the torque value detected by the torque sensor and the steering detection value, And a controller for controlling operation of the second steering motor to compensate for the determined assist torque. 청구항 1에 있어서,
상기 제1조향모터에서 제공되는 힘을 랙에 전달하도록 웜과 웜휠의 치합에 의한 동력전달 구조를 갖는 제1감속기;
상기 제2조향모터에서 제공되는 힘을 랙에 전달하도록 벨트와 볼스크류를 이용한 동력전달 구조를 갖는 제2감속기;를 포함하는 스티어 바이 와이어용 조타시스템.The method according to claim 1,
A first reducer having a power transmission structure by coupling a worm and a worm wheel so as to transmit the force provided by the first steering motor to the rack;
And a second reduction gear having a power transmission structure using a belt and a ball screw to transmit the force provided by the second steering motor to the rack. 스티어링휠의 조타상태를 반영하는 조타검출값을 검출하는 조타검출단계;
상기 조타검출값에 대응하여 휠을 조향하도록 제1조향모터의 작동을 제어하는 제1조향제어단계;
상기 제1조향모터와 랙 사이에 마련된 토크센서에 의해 토크값을 검출하는 토크검출단계; 및
상기 토크값과 조타검출값을 바탕으로 어시스트토크를 결정하고, 결정된 어시스트토크를 보상하도록 제2조향모터의 작동을 제어하는 제2조향제어단계;를 포함하는 스티어 바이 와이어용 조타 제어방법.A steering detection step of detecting a steering detection value reflecting a steering state of the steering wheel;
A first steering control step of controlling the operation of the first steering motor so as to steer the wheel corresponding to the steering detected value;
A torque detecting step of detecting a torque value by a torque sensor provided between the first steering motor and the rack; And
And a second steering control step of determining an assist torque based on the torque value and the steering detection value and controlling the operation of the second steering motor so as to compensate the determined assist torque. 청구항 3에 있어서,
상기 제2조향제어단계는,
상기 토크값이 0 초과인 경우, 토크값을 기반으로 하는 어시스트토크를 최종어시스트토크로 결정하여 제2조향모터를 작동하고;
상기 토크값이 0인 경우, 제2조향모터를 작동하지 않는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어용 조타 제어방법.The method of claim 3,
Wherein the second steering control step includes:
Determining the assist torque based on the torque value as the final assist torque when the torque value is greater than 0, and operating the second steering motor;
And when the torque value is 0, the second steering motor is not operated. 청구항 3에 있어서,
상기 제2조향제어단계는,
상기 토크값이 0 초과이고, 조타검출값의 하나인 조타각속도가 제1설정값 이상인 경우, 토크값을 기반으로 하는 어시스트토크와, 조타각속도를 기반으로 하는 어시스트토크의 관계로 최종 어시스트토크를 결정하여 제2조향모터를 작동하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어용 조타 제어방법.The method of claim 3,
Wherein the second steering control step includes:
When the torque value is greater than 0 and the steering angular velocity, which is one of the steering detection values, is equal to or greater than the first set value, the final assist torque is determined by the relationship between the assist torque based on the torque value and the assist torque based on the steering angular velocity And the second steering motor is operated. 청구항 3에 있어서,
상기 제2조향제어단계는,
상기 조타검출값의 하나인 조타각속도가 제2설정값 이하이고, 토크의 변화가 감지되되 토크미분값이 기준값 초과이면서 토크변화량이 기준값 미만인 경우, 랙에 치합된 피니언의 각속도와 댐핑계수의 함수로 최종 어시스트토크를 결정하여 제2조향모터를 작동하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어용 조타 제어방법.The method of claim 3,
Wherein the second steering control step includes:
When the steering angular velocity, which is one of the steering detection values, is less than or equal to the second set value and the torque differential value is greater than the reference value and the torque variation amount is less than the reference value, the angular velocity of the pinion meshed with the rack and the damping coefficient And determining a final assist torque to operate the second steering motor. 청구항 3에 있어서,
상기 제2조향제어단계는,
상기 조타검출값의 하나인 조타각속도가 제2설정값 이하이고, 토크의 변화가 감지되되 토크미분값이 기준값 이하이거나 토크변화량이 기준값 이상인 경우, 토크센서에서 감지된 토크값에 상응하는 토크만큼 조향반력장치를 통해 스티어링휠에 역입력 토크로 제공하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어용 조타 제어방법.The method of claim 3,
Wherein the second steering control step includes:
When the steering angular speed detected as one of the steering detection values is equal to or less than the second set value and a change in the torque is detected but the torque differential value is less than the reference value or the torque change amount is equal to or greater than the reference value, Wherein the control means controls the steering wheel so as to provide the steering wheel with a reverse input torque via the reaction force device. 청구항 3에 있어서,
상기 제1조향제어단계는,
상기 조타검출값으로 검출되는 조타각과, 조타각속도 및 조타토크를 기반으로 현재 주행상황이 스티어링휠에서 손을 뗀 상태에서 조향각 중립으로 복원되는 복원주행조건을 만족하는지 판단하고;
상기 복원주행조건 만족시, 제1조향모터를 작동하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어용 조타 제어방법.The method of claim 3,
Wherein the first steering control step includes:
Determining whether the current driving situation is restored to the steering angle neutral state when the current steering state is released from the steering wheel based on the steering angle detected as the steering detected value, the steering angular velocity, and the steering torque;
And controlling the first steering motor to not operate when the restored driving condition is satisfied. 청구항 8에 있어서,
차속을 검출하는 차속검출단계;를 더 포함하고,
상기 제2조향제어단계는,
차속이 설정차속 미만인 경우, 랙에 치합된 피니언의 각도가 0°에 수렴하여 복원되도록 최종 어시스트토크를 결정하여 제2조향모터를 작동하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어용 조타 제어방법.The method of claim 8,
And a vehicle speed detection step of detecting a vehicle speed,
Wherein the second steering control step includes:
Wherein when the vehicle speed is less than the set vehicle speed, the final steering assist torque is determined so that the angle of the pinion meshed with the rack converges to 0 °, thereby operating the second steering motor.
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