KR100316911B1 - Power steering of vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 스티어링 휠 조작을 가볍게 하는 파워 스티어링의 조향력을 모터의 회전력으로 조정할 수 있도록 한 차량의 파워 스티어링에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power steering of a vehicle in which the steering force of the power steering, which makes the steering wheel operation of the vehicle light, can be adjusted by the rotational force of the motor.
본 발명은 차속을 감지하는 차속 센서와; 파워 스티어링 휠의 회전 토오크를 감지하는 토오크 센서와; 상기 토오크 센서로부터 감지된 회전 토오크와 차속 센서로부터 감지된 차속신호를 기설정된 프로그램에 의하여 자기진단, 복원력, 관성보상, 고속 댐핑을 제어하는 제어부와; 상기 제어부에서 제어된 신호를 받아 회전하면서 파워 스티어링 휠에 조향력을 보조하는 모터부와; 상기 모터부의 모터 회전에 따른 회전 위치를 감지하여 파워 스티어링 휠의 조향각을 감지하는 위치 센서부를 포함을 특징으로 한다.The present invention provides a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed; A torque sensor for detecting a rotation torque of the power steering wheel; A controller for controlling the self-diagnosis, restoring force, inertia compensation, and high speed damping of the rotational torque detected by the torque sensor and the vehicle speed signal detected by the vehicle speed sensor by a predetermined program; A motor unit which assists steering power to the power steering wheel while rotating by receiving the signal controlled by the controller; And a position sensor unit for detecting a steering angle of the power steering wheel by sensing a rotational position according to motor rotation of the motor unit.
Description
본 발명은 차량의 파워 스티어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 스티어링 휠 조작을 가볍게 하는 파워 스티어링의 조향력을 모터의 회전력으로 조정할 수 있도록 한 차량의 파워 스티어링에 관한 것이다.The present invention relates to a power steering of a vehicle, and more particularly, to a power steering of a vehicle to adjust the steering force of the power steering to lighten the steering wheel operation of the vehicle by the rotational force of the motor.
종래의 파워 스티어링은 엔진의 구동력을 이용하여 파워 스티어링용 오일펌프를 펌핑하고, 이 오일펌프에 의하여 펌핑된 오일로 스티어링 기어의 피스톤을 좌우로 이동시켜 차량의 바퀴를 돌려 선회를 할 수 있게 한다.Conventional power steering pumps an oil pump for power steering using the driving force of the engine, and moves the piston of the steering gear left and right with the oil pumped by the oil pump to turn the wheels of the vehicle to turn.
상기 파워 스티어링 오일펌프는 송풍기 타입으로 10 매의 날개가 압축/토출을 반복하여 가압된 유체를 호스를 통해서 스티어링용 기어박스로 송출한다.The power steering oil pump is a blower type, and 10 blades repeatedly pressurize / discharge the pressurized fluid through the hose to the steering gearbox.
상기 송출된 유체는 기어박스내의 로타리 밸브를 통해서 조향보조력을 좌/우 실린더에 공급하여 최종적으로 운전자의 조향력을 보조하게 되는 것이다.The discharged fluid supplies steering assist force to the left / right cylinders through a rotary valve in the gearbox to finally assist the driver's steering force.
그러나 상기 파워 스티어링은 유압에 의하여 조향력을 보조하게 되므로, 상기 유압 작동으로 인한 펌프 구동으로 인한 펌프소음, 유체 흐름에 의한 유동소음, 그리고 오일 부족등이 발생으로 인하여 신뢰성에 문제점을 가지게 되었다.However, since the power steering assists the steering force by hydraulic pressure, there is a problem in reliability due to occurrence of pump noise, flow noise due to fluid flow, and oil shortage due to the pump driving due to the hydraulic operation.
뿐만 아니라, 상기 파워 스티어링은 엔진의 구동력에 의하여 조정되므로, 상기 엔진에 이상 발생시 정상적인 조정이 이루어지지 않는 문제점을 가지게 되었다.In addition, since the power steering is adjusted by the driving force of the engine, there is a problem that the normal adjustment is not made when an abnormality occurs in the engine.
또한 상기 파워 스티어링은 장치의 구성 및 결합이 매우 복잡하여, 유지 보수시 조정이 어려운 문제점을 가지게 되었다.In addition, the power steering has a very complicated configuration and coupling of the device, it is difficult to adjust during maintenance.
본 발명의 목적은 파워 스티어링의 조향력을 전자제어장치와 모터의 회전력으로 수행하도록 하여 파워 스티어링 조향시 작동소음 감소 물론, 엔진 이상시에도 조향력을 잃지 않는 신뢰성 있는 파워 스티어링을 제공하고자 하는데 있다.An object of the present invention is to provide a reliable power steering that does not lose steering power when steering the engine, as well as reducing operating noise during power steering by performing the steering power of the power steering by the rotational force of the electronic control device and the motor.
도 1은 본 발명 파워 스티어링의 제어블럭도.1 is a control block diagram of the power steering of the present invention.
도 2는 본 발명 파워 스티어링의 제어 블럭선도.2 is a control block diagram of the power steering of the present invention;
도 3은 본 발명 파워 스티어링의 전체 플로우챠트.3 is an overall flowchart of the power steering of the present invention.
도 4는 본 발명 파워 스티어링의 자기진단 루틴 플로우챠트.4 is a flowchart of a self-diagnosis routine of the present invention power steering.
도 5는 본 발명 파워 스티어링의 메인 루틴 플로우챠트.5 is a main routine flowchart of the power steering of the present invention.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 차속을 감지하는 차속 센서와; 파워 스티어링 휠의 회전 토오크를 감지하는 토오크 센서와; 상기 토오크 센서로부터 감지된 회전 토오크와 차속 센서로부터 감지된 차속신호를 기설정된 프로그램에 의하여 자기진단, 복원력, 관성보상, 고속 댐핑을 제어하는 제어부와; 상기 제어부에서 제어된 신호를 받아 회전하면서 파워 스티어링 휠에 조향력을 보조하는 모터부와; 상기 모터부의 모터 회전에 따른 회전 위치를 감지하여 파워 스티어링 휠의 조향각을 감지하는 위치 센서부를 포함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed; A torque sensor for detecting a rotation torque of the power steering wheel; A controller for controlling the self-diagnosis, restoring force, inertia compensation, and high speed damping of the rotational torque detected by the torque sensor and the vehicle speed signal detected by the vehicle speed sensor by a predetermined program; A motor unit which assists steering power to the power steering wheel while rotating by receiving the signal controlled by the controller; And a position sensor unit for detecting a steering angle of the power steering wheel by sensing a rotational position according to motor rotation of the motor unit.
따라서 본 발명에 의하면, 파워 스티어링 휠의 조향은 토오크 센서에서 감지된 회전 토오크와 차속 센서로부터 감지된 차속을 전자제어장치로 제어하고, 이 제어된 신호는 모터를 회전시켜 모터의 회전력으로 파워 스티어링 휠에 조향력을 보조함으로써, 파워 스티어링 구동시 유체소음이나 구동소음을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 엔진 이상시에도 조향력을 잃지 않고 조향할 수 있어 파워 스티어링의 조향력에 신뢰성을 향상해 주게 되는 것이다.Therefore, according to the present invention, the steering of the power steering wheel controls the rotational torque sensed by the torque sensor and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor by an electronic controller, and the controlled signal rotates the motor to power the steering wheel by the rotational force of the motor. By assisting the steering force, not only can the fluid noise or drive noise be prevented during the power steering drive, but also the engine can be steered without losing the steering power when the engine is abnormal, thereby improving the reliability of the steering power of the power steering.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명 파워 스티어링의 제어블럭도로서, 차량 주행시 차속을 감지하는 차속 센서(10)와; 파워 스티어링 휠의 조향시 회전 토오크를 감지하는 토오크 센서(11)와; 상기 토오크 센서(11)로 부터 감지된 스티어링 휠의 회전 토오크와 차속 센서(10)로 부터 감지된 차속신호를 기설정된 프로그램에 의하여 제어하여 모터의 회전 제어 및 자기진단, 복원력, 관성보상, 고속 댐핑을 제어하는 제어부(12)와; 상기 제어부(12)에서 제어된 신호를 받아 회전력하면서 파워 스티어링 휠에 조향력을 보조하는 모터부(13)와; 상기 모터부(13)의 모터 회전위치를 감지하여 파워 스티어링 휠의 조향각을 감지하는 위치 센서부(14)로 구성하게 된다.1 is a control block diagram of a power steering of the present invention, comprising: a vehicle speed sensor 10 for detecting a vehicle speed when a vehicle is driven; A torque sensor 11 for detecting rotational torque during steering of the power steering wheel; The rotational torque of the steering wheel detected by the torque sensor 11 and the vehicle speed signal detected by the vehicle speed sensor 10 are controlled by a preset program to control the rotation of the motor and to perform self-diagnosis, restoring force, inertia compensation, and high speed damping. A control unit 12 for controlling the; A motor unit 13 for assisting steering power to the power steering wheel while receiving a signal controlled by the controller 12; The position sensor unit 14 detects the steering angle of the power steering wheel by detecting the motor rotation position of the motor unit 13.
상기 토오크 센서(11)는 스티어링 기어박스내에 장착되게 되며 비접촉 인닥던스를 타입으로 구성된다.The torque sensor 11 is mounted in the steering gearbox and is configured as a noncontact inductance type.
상기 모터부(13)는 스티어링 기어박스내에 장착되며 브레시레스 모터로 구성되게 되며, 모터의 감속은 상기 볼 스크류(BAll SCREW)타입으로 회전력을 감속하며 랙(RACK)의 직선 왕복운동으로 추진력을 전달하도록 구성된다.The motor unit 13 is mounted in a steering gearbox and is composed of a breathless motor, and the deceleration of the motor reduces the rotational force by the ball screw type (BALL SCREW) and provides the driving force by the linear reciprocating motion of the rack (RACK). Configured to deliver.
도면중 미설명 부호 15 는 이그니션 스위치이고, 16 은 모터 구동부의 전원공급 릴레이 이며, 17 은 밧데리이고, 18 은 전원회로 워치독이다.In the figure, reference numeral 15 is an ignition switch, 16 is a power supply relay of a motor driver, 17 is a battery, and 18 is a power circuit watchdog.
이와 같이 구성된 본 발명은 차량을 운행하기 위하여 이그니션 스위치(15)를 온시키게 되면, 밧데리(16)로 부터 전압이 전원회로 워치독(17)을 통해서 스타터 모터(도시되지 않음)에 인가되어 엔진 구동을 스타트시킴과 아울러 제어부(12)에 전원전압을 공급하게 된다.According to the present invention configured as described above, when the ignition switch 15 is turned on to drive a vehicle, a voltage from the battery 16 is applied to the starter motor (not shown) through the power circuit watchdog 17 to drive the engine. Start and supply a power supply voltage to the control unit 12.
따라서 제어부(12)에서는 도 3 에 도시한 바와 같이 초기화 상태를 유지하게 되고(단계(300), 상기 제어부(12)가 초기화된 상태에서 임의로 기설정된 소정의 지연시간을 갖게 된다(단계310).Accordingly, the control unit 12 maintains the initialization state as shown in FIG. 3 (step 300), and has a predetermined delay time arbitrarily preset in the state where the control unit 12 is initialized (step 310).
이때 지연시간은 시동시 시동키 위치의 연속적 변화에 따른 연속적 릴레이 온/오프 반복 동작을 방지하기 위해서 이다.At this time, the delay time is to prevent the continuous relay on / off repetitive operation due to the continuous change of the starting key position at the start.
이어서 상기 임의로 기설정된 소정의 지연시간이 경과하게 되면, 제어부 (12)에서는 메인 릴레이(16)를 접촉(온)하면서 모터 구동부(13)에 구동전압을 공급하게 된다.Subsequently, when the predetermined predetermined delay time elapses, the control unit 12 supplies the driving voltage to the motor driving unit 13 while contacting (turning on) the main relay 16.
그리고 제어부(12)에서는 자기 진단 루틴을 수행하게 되는데(단계320), 이때 자기 진단 루틴은 도 4에 도시한 바와 같이 모터, 토오크 센서, 차속, 엔진 회전수, 모터 구동 소자로 체크하게 된다(단계330).In addition, the control unit 12 performs a self-diagnosis routine (step 320). At this time, the self-diagnosis routine is checked with a motor, a torque sensor, a vehicle speed, an engine speed, and a motor driving element as shown in FIG. 4 (step 330).
이어서 상기 모터, 토오크 센서, 차속, 엔진 회전수, 모터 구동 소자에 이상이 발생하였는가를 판단한다(단계(331). 이때 판단 결과 이상이 없으면 리턴하여 다음 루틴을 수행하게 된다Subsequently, it is determined whether an abnormality has occurred in the motor, the torque sensor, the vehicle speed, the engine speed, and the motor driving element (step 331. If there is no abnormality as a result of the determination, it returns and performs the next routine).
그러나 이상이 발생하였으면 메인 릴레이(16)를 오프시키고(단계332), 이어서 상기 모터, 토오크 센서, 차속 센서, 엔진회전수, 모터 구동 소자들이 정상으로 회복되었는가를 판단된다(단계333).If an abnormality has occurred, however, the main relay 16 is turned off (step 332), and then it is determined whether the motor, the torque sensor, the vehicle speed sensor, the engine speed, and the motor driving elements have returned to normal (step 333).
이때 정상으로 회복되지 않았으면 상기 정상으로 회복될 때까지 반복하여 체크하게 되고, 반면에 정상으로 회복되었으면 상기 메인 릴레이(16)를 다시 온시키고 리턴하게 된다(단계334).At this time, if it does not return to normal, it checks repeatedly until it returns to normal, whereas if it returns to normal, the main relay 16 is turned on again and returned (step 334).
상기와 같이 자기진단루틴이 완료되게 되면, 상기 제어부(12)에서는 주메인 루틴을 수행하게 된다(단계340).When the self-diagnosis routine is completed as described above, the controller 12 performs the main main routine (step 340).
따라서 상기 주메인 루틴은 도 5에 도시한 바와 같이, 파워 스티어링 휠의 회전에 따른 토오크 센서(11)로 부터 토오크 신호, 차속 센서(10)로부터 차속, 모터부(13)의 회전 위치에 따른 조향각을 감지하게 된다(단계340).Accordingly, as shown in FIG. 5, the main main routine includes a torque signal from the torque sensor 11 according to the rotation of the power steering wheel, a vehicle speed from the vehicle speed sensor 10, and a steering angle according to the rotational position of the motor unit 13. It is detected (step 340).
이어서 제어부(12)에서는 도 2에 도시한 바와 같이 상기 토오크 센서(11)로 부터 감지되는 토오크 신호를 아날로그/디지탈 변환하고 이 변환된 신호에 대하여 토오크 변화율(dT/dt)을 산출한다(단계341).Subsequently, as shown in FIG. 2, the control unit 12 converts the torque signal detected from the torque sensor 11 into analog / digital conversion and calculates a torque change rate dT / dt for the converted signal (step 341). ).
그리고 상기 산출된 토오크 변화율이 데드존(dead zone)이상으로 출력되는가를 판단하게 된다(단계342).Then, it is determined whether the calculated torque change rate is output beyond the dead zone (step 342).
이때 판단결과 상기 산출된 토오크 변화율이 데드존(dead zone)이상이면, 도 2 에 도시한 바와 같이 제어부(12)에서는 상기 차속 센서(10)로부터 입력되는 차속과 상기 토오크 변화율에 대하여 관성 보상 제어를 함과 아울러, 토오크와 차속에 대하여 기본 제어하여 상기 차속에 대하여 토오크의 보조력을 계산한다(단계346).In this case, if the calculated torque change rate is equal to or more than a dead zone, the controller 12 performs inertial compensation control on the vehicle speed inputted from the vehicle speed sensor 10 and the torque change rate, as shown in FIG. 2. In addition, by performing basic control on the torque and the vehicle speed, the assist force of the torque is calculated for the vehicle speed (step 346).
이어서 상기 계산된 토오크 보조력에 대하여 모터의 목표 전류를 결정한다(단계347).The target current of the motor is then determined for the calculated torque assist force (step 347).
이와 같이 목표 전류가 결정되면 상기 제어부(12)에서는 전류 비례 적분 제어하고 이 제어된 신호를 모터부(13)에 출력하여 모터를 회전시켜 조향력을 보조하게 된다.As such, when the target current is determined, the controller 12 controls the current proportional integration and outputs the controlled signal to the motor unit 13 to rotate the motor to assist the steering force.
그러나 상기 산출된 토오크 변화율이 상기 데드존(dead zone)이상이 아니고 이하이면 제어부(12)에서는 속도센서(10)로 부터 감지된 속도가 40kph 이상인가를 판단하게 된다(단계343).However, if the calculated torque change rate is not equal to or less than the dead zone, the controller 12 determines whether the speed detected by the speed sensor 10 is 40 kph or more (step 343).
이때 판단결과 차속이 40kph 이상이면 제어부(12)에서는 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 모터부(13)로 부터 모터의 전류와 전압에 대하여 모터의 회전속도를 추정하고, 이 추정된 회전속도와 상기 차속에 대하여 고속 댐핑 제어하여(단계344) 고속 댐핑 제어로 모터의 목표 전류를 결정한 후 이 결정된 목표전류로 모터부(13)의 모터를 회전시켜 조향력을 보조하게 된다.At this time, if the vehicle speed is 40 kph or more, the control unit 12 estimates the rotational speed of the motor with respect to the current and voltage of the motor from the motor unit 13, as shown in FIG. The high speed damping control of the vehicle speed (step 344) determines the target current of the motor by the high speed damping control, and then rotates the motor of the motor unit 13 with the determined target current to assist the steering force.
한편 상기 차속이 40kph 이하이면 제어부(12)에서는 도 2 에 도시한 바와 같이, 차속 센서(10)로 부터 감지된 차속과, 상기 모터부(13)의 모터 회전에 따른 위치 센서(14)로부터 감지된 회전위치로 조향각을 추정하고 이 추정된 조향각으로 복원 듀티를 연산하고(단계345), 상기 연산된 복원 듀티로 목표전류를 결정한 후 이 결정된 목표전류로 모터부(13)의 모터를 회전시켜 조향력을 보조하게 된다.Meanwhile, when the vehicle speed is 40 kph or less, the control unit 12 detects the vehicle speed detected from the vehicle speed sensor 10 and the position sensor 14 according to the motor rotation of the motor unit 13 as shown in FIG. 2. The steering angle is estimated using the determined rotational position, the restoration duty is calculated using the estimated steering angle (step 345), the target current is determined using the calculated restoration duty, and then the motor of the motor unit 13 is rotated with the determined target current. Will assist.
상기와 같이 목표 전류로 파워 스티어링 휠을 조향중에 상기 제어부(12)에서는 현재 조향중인 파워 스티어링 휠이 중립위치에 있는가를 판단하게 된다(단계350).As described above, during steering of the power steering wheel with the target current, the controller 12 determines whether the power steering wheel currently being steered is in the neutral position (step 350).
이때 파워 스티어링 휠의 중립 판단은 차속 센서(10)로 부터 감지된 차속이 60kph 이상, 토오크 센서(11)로 부터 감지된 토오크가 데드존(dead zone)이하인가 로 판단하게 된다.At this time, the neutral determination of the power steering wheel determines whether the vehicle speed detected from the vehicle speed sensor 10 is 60 kph or more and the torque detected from the torque sensor 11 is equal to or less than a dead zone.
따라서 상기 차속이 60khp 이상, 토오크가 데드존 이하가 아니면 상기 메인루틴(단계340)을 수행하면서 댐핑제어 및 복원 듀티를 제어하면서 파워 스티어링 휠의 조향력을 보조하게 된다.Therefore, if the vehicle speed is 60khp or more and the torque is not less than the dead zone, the steering power of the power steering wheel is assisted while controlling the damping control and the restoring duty while performing the main routine (step 340).
반면에 상기 차속이 60khp 이상, 토오크가 데드존 이하이면 상기 제어부(12)에서는 파워 스티어링 휠의 중립위치를 설정한다(단계351).On the other hand, if the vehicle speed is 60khp or more and the torque is less than or equal to the dead zone, the control unit 12 sets the neutral position of the power steering wheel (step 351).
이어서 도 2에 도시한 바와 같이, 차속 센서(10)로 부터 감지된 차속과, 상기 모터부(13)의 모터 회전에 따른 위치 센서(14)로부터 감지된 회전위치로 조향각을 연산하고(단계 352). 다시 주메인 루틴(340)으로 리턴하면서 파워 스티어링 휠의 조향력을 조정하게 되는 것이다.Next, as shown in FIG. 2, the steering angle is calculated from the vehicle speed detected from the vehicle speed sensor 10 and the rotation position detected from the position sensor 14 according to the motor rotation of the motor unit 13 (step 352). ). Returning to the main main routine 340 to adjust the steering force of the power steering wheel.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 파워 스티어링의 토오크와 차속으로 목표 전류를 결정하고 이 결정된 목표 전류로 모터를 구동시켜 파워 스티어링 휠의 조향력을 보조함으로써, 파워 스티어링 조향시 작동소음 감소 물론, 엔진 이상시에도 조향력을 잃지 않는 신뢰성 있는 파워 스티어링을 제공하게 되는 것이다.As described above, the present invention determines the target current based on the torque and vehicle speed of the power steering, and assists the steering power of the power steering wheel by driving the motor with the determined target current, thereby reducing operating noise during power steering, as well as in case of engine failure. It provides reliable power steering without losing steering power.
Claims (5)
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