KR100355764B1 - Electric power steering - Google Patents

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KR100355764B1
KR100355764B1 KR10-1998-0037296A KR19980037296A KR100355764B1 KR 100355764 B1 KR100355764 B1 KR 100355764B1 KR 19980037296 A KR19980037296 A KR 19980037296A KR 100355764 B1 KR100355764 B1 KR 100355764B1
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Abstract

본 발명은 차량내 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것으로서, 조향 핸들을 회전시키는 운전자의 회전력을 감지하는 토크 센서(10)와; 차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서(3)와; 운전자의 회전력에 대응한 모터의 전류량을 표시하는 소정 기울기의 모터 제어 전류 표시선이 형성되며, 모터 제어 전류 표시선은 차량의 속도에 대응하여 전류량이 증감되도록 이동하는 테이블을 구비하고, 토크 센서(1)에 감지된 회전력 및 상기 차속 센서(30)에 감지된 주행 속도에 대응하는 전류량 정보 상기 모터 제어 전류 표시선에 따라 검출하여 출력하는 ECU(2)와; 전류량 정보에 대응하는 전류를 모터(5)에 인가하는 구동 회로(40)를 구비한다.The present invention relates to an in-vehicle electric power steering apparatus, comprising: a torque sensor (10) for sensing a rotational force of a driver for rotating a steering wheel; A vehicle speed sensor 3 for detecting a driving speed of the vehicle; A motor control current display line having a predetermined slope for displaying the amount of current of the motor corresponding to the driver's rotational force is formed, and the motor control current display line has a table which moves so that the amount of current increases and decreases in response to the speed of the vehicle, and the torque sensor 1 An ECU (2) for detecting and outputting the current amount information corresponding to the rotational force sensed by the controller and the driving speed detected by the vehicle speed sensor (30) according to the motor control current display line; A driving circuit 40 is provided to apply a current corresponding to the amount of current information to the motor 5.

즉, 본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치에 필요한 테이블을 간단히 구성할 수 있으며, 데드 영역을 차량 속도에 따라 변화시키므로써 사용자가 파워 스티어링 장치의 효과를 확실히 느낄 수 있다는 효과가 있다.That is, the present invention can simply configure a table required for the electric power steering device, and the user can feel the effect of the power steering device by changing the dead area according to the vehicle speed.

Description

전동식 파워 스티어링 장치Electric power steering

본 발명은 자동차의 전동식 파워 스티어링(Power Steering) 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전자가 조향 핸들을 회전시키는 회전력에 대응한 보조 회전력을 발생시키는 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering apparatus of a motor vehicle, and more particularly, to an electric power steering apparatus for generating an auxiliary rotation force corresponding to a rotation force for a driver to rotate a steering wheel.

전동식 파워 스티어링 장치는 운전자가 자동차의 조향 핸들을 용이하게 조작할 수 있도록 한 장치로서, 유압 등을 이용하는 종래의 유압식 파워 스티어링 장치와는 상이하게 모터의 회전력을 보조 회전력으로 사용하고 있다.The electric power steering device is a device that allows a driver to easily operate a steering wheel of a vehicle. The electric power steering device uses a rotational force of a motor as an auxiliary rotational force differently from a conventional hydraulic power steering device using hydraulic pressure.

한편, 보조 회전력은 자동차의 주행 속도에 따라 상이하게 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 자동차의 정지중에 운전자가 작은 힘으로도 조향 핸들을 조작할 수 있게 하는 반면에 고속 주행중에는 조향 핸들의 급조작에 의한 안전 사고를 방지하기 위하여 조향 핸들의 조작에 큰힘이 필요하도록 구성하여야 한다. 즉, 자동차 정지 또는 저속 주행 중에는 작은 힘으로 조향 핸들을 조작할 수 있고, 고속 주행중에는 큰힘이 가해져야 조향 핸들이 조작되도록 파워 스트리링 장치를 구성할 필요가 있다. 마찬가지로 전동식 파워 스티어링 장치 역시 운전자가 조향 핸들을 회전시키는 회전력에 비례하나 차속에는 반비례하는 보조 회전력을 발생시킬 필요가 있다.On the other hand, the auxiliary rotation force is preferably set differently according to the running speed of the vehicle. That is, while the driver can operate the steering wheel with a small force while the vehicle is stopped, the steering wheel should be configured to require a large force to operate the steering wheel during high speed driving in order to prevent a safety accident caused by sudden operation of the steering wheel. . That is, it is necessary to configure the power stringing device so that the steering wheel can be operated with a small force during the vehicle stop or low speed driving, and the steering wheel can be operated only when a large force is applied during the high speed driving. Similarly, the electric power steering device needs to generate an auxiliary torque that is proportional to the torque that the driver rotates the steering wheel but inversely proportional to the vehicle speed.

이러한 보조 회전력을 결정하기 위하여 종래의 전동식 파워 스티어링 장치에서는 도 1에 도시된 테이블을 이용하고 있다.In order to determine the auxiliary rotation force, the conventional electric power steering apparatus uses the table shown in FIG. 1.

도 1의 테이블을 설명하면, 테이블 내에는 운전자가 조향 핸들을 좌, 우측으로 회전시키는 좌, 우측 회전력 및 차속(V1, V2, V3, V4)에 대응한 모터의 인가 전류량이 설정되어 있다. 여기서, 차속은 V4<V3<V2<V1가 된다. 즉, 차속이 증가할수록 모터에 대한 인가 전류량은 적어져 결국 모터에 의한 보조 회전력이 감속되나, 운전자에 의한 회전력이 증가됨에 따라 보조 회전력은 증가한다.Referring to the table of FIG. 1, in the table, the left and right turning force for the driver to rotate the steering wheel left and right and the amount of applied current of the motor corresponding to the vehicle speeds V1, V2, V3, V4 are set. Here, the vehicle speed is V4 <V3 <V2 <V1. That is, as the vehicle speed increases, the amount of current applied to the motor decreases, so that the auxiliary rotational force by the motor is decelerated, but the auxiliary rotational force increases as the rotational force by the driver increases.

여기서, 종래의 테이블에는 운전자의 회전력이 소정값 이하일 때에는 보조 회전력이 제공되지 않는 소정의 데드(Dead) 영역이 설정되어 있음을 알 수 있다.Here, it can be seen that in the conventional table, a predetermined dead area in which the auxiliary rotational force is not provided when the driver's rotational force is less than or equal to the predetermined value is set.

한편, 조향 핸들이 조작되어 차량의 조향 각도가 설정된 상태에서 운전자의 회전력이 제공되지 않는 경우 즉, 운전자가 조향 핸들을 조작하지 않는 경우에는 차량내 타이어 등의 직진성 등에 의하여 조향 핸들이 원래의 위치(중립 위치)로 복원하고자 하는 복원력이 작동한다. 그러나, 전동식 파워 스티어링 장치에서는 모터와 감속 기어 등을 동시에 원래의 위치로 복원시켜야 하므로, 차량 자체에 의한 복원력 이상의 복원력이 제공되어야 조향 핸들을 원래의 중립 위치로 복원시킬 수 있다. 이를 위하여 종래에는 모터를 이용하여 소정의 보조 복원력을 제공하는 방법을 사용하였다. 즉, 데드 영역과 같이 운전자의 회전력이 제공되지 않는 상태에서는 모터에 소정량의 역전류를 인가하므로써 모터에 의하여 조향 핸들을 중립 위치로 복원시키는 보조 복원력이 제공되도록 한 것이다. 여기서, 모터에 역전류를 제공한다는 것은 모터를 소정 방향으로 회전시키므로써 보조 회전력을 발생시킨 전류에 대하여 이 모터를 역방향으로 회전시키기 위한 전류를 의미한다.On the other hand, when the steering wheel is operated and the driver's rotational force is not provided when the steering angle of the vehicle is set, that is, when the driver does not operate the steering wheel, the steering wheel is returned to its original position due to the straightness of the tire or the like in the vehicle. Restoring force (neutral position) is activated. However, in the electric power steering apparatus, since the motor and the reduction gear must be restored to the original position at the same time, the steering wheel can be restored to the original neutral position only when a restoring force is provided that is greater than the restoring force by the vehicle itself. To this end, conventionally, a method of providing a predetermined auxiliary restoring force using a motor has been used. That is, in a state in which the driver's rotational force is not provided, such as in the dead area, an auxiliary restoring force for restoring the steering wheel to the neutral position is provided by the motor by applying a predetermined amount of reverse current to the motor. Here, providing the reverse current to the motor means a current for rotating the motor in a reverse direction with respect to a current which generates the auxiliary rotational force by rotating the motor in a predetermined direction.

그러나, 도 1의 테이블을 설정하기 위하여는 모든 차속 및 운전자 회전력에 대한 보조 회전력을 실험을 통하여 설정하여야 하며, 보조 복원력을 위하여는 모터에 역전류를 인가하기 위한 별도의 테이블이 필요하므로써 많은 메모리를 사용하여야 하는 문제가 있었다.However, in order to set the table of FIG. 1, auxiliary torques for all vehicle speeds and driver's torques must be set through experiments, and a separate table for applying reverse current to the motor is required for the auxiliary restoring force. There was a problem that must be used.

한편, 일반 운전자가 파워 스티어링 장치에 대하여 느끼는 효과는 데드 영역의 크기에 따라 상당히 좌우된다. 즉, 데드 영역이 큰 경우에는 사용자가 상당한 회전력을 제공하여야 보조 회전력이 제공되나, 데드 영역이 작은 경우에는 사용자가 작은 회전력을 제공한 경우에도 보조 회전력이 제공되므로 차량의 저속 주행시에는 데드 영역이 작은 경우가 바람직하다. 그러나, 차량이 고속으로 주행중에는 저속과는 상이하게 데드 영역이 큰 경우가 바람직할 것이다.On the other hand, the effect that the general driver feels about the power steering device depends greatly on the size of the dead area. That is, when the dead area is large, the auxiliary rotational force is provided only when the user provides a considerable rotational force. However, when the dead area is small, the auxiliary rotational force is provided even when the user provides a small rotational force. The case is preferred. However, when the vehicle is traveling at high speed, it may be preferable that the dead area is large differently from the low speed.

그러나, 종래의 테이블에서는 데드 영역이 일정하게 설정되어 있어 파워 스티어링 장치에 대한 사용자의 만족감이 적다는 문제가 있었다.However, in the conventional table, there is a problem in that the dead area is set constant so that the user's satisfaction with the power steering device is small.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은, 조향 핸들에 대한 보조 회전력 및 보조 복원력을 간단히 설정할 수 있으며, 차속에 대하여 데드 영역이 가변되도록 한 전동식 파워 스티어링 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an electric power steering apparatus which can easily set the auxiliary rotational force and the auxiliary restoring force for the steering wheel, and allows the dead area to be variable with respect to the vehicle speed. have.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인가 전류에 대응하는 보조 회전력으로 회전하여 차량 바퀴의 조향각을 변화시키는 모터를 구비하는 차량내 전동식 파워 스티어링 장치로서, 조향 핸들을 회전시키는 운전자의 회전력을 감지하는 토크 센서와; 차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서와; 운전자의 회전력에 대응한 모터의 전류량을 표시하는 소정 기울기의 모터 제어 전류 표시선이 형성되며, 모터 제어 전류 표시선은 차량의 속도에 대응하여 전류량이 증감되도록 이동하는 테이블을 구비하고, 토크 센서에 감지된 회전력 및 차속 센서에 감지된 주행 속도에 대응하는 전류량 정보 모터 제어 전류 표시선에 따라 검출하여 출력하는 ECU와; 전류량 정보에 대응하는 전류를 상기 모터에 인가하는 구동 회로를 구비한다.The present invention for achieving the above object is an in-vehicle electric power steering device having a motor for changing the steering angle of the vehicle wheel by rotating with an auxiliary rotation force corresponding to the applied current, to detect the rotational force of the driver to rotate the steering wheel A torque sensor; A vehicle speed sensor detecting a driving speed of the vehicle; A motor control current display line having a predetermined slope for displaying the amount of current of the motor corresponding to the driver's rotational force is formed, and the motor control current display line includes a table that moves to increase or decrease the amount of current in response to the speed of the vehicle, and is detected by the torque sensor. An ECU for detecting and outputting the current amount information corresponding to the driving speed detected by the rotational force and the vehicle speed sensor according to the motor control current display line; And a driving circuit for applying a current corresponding to the amount of current information to the motor.

도 1은 종래 전동식 파워 스티어링 장치에서 사용되는 내부 테이블의 상태를 도시한 도면,1 is a view showing a state of the internal table used in the conventional electric power steering device,

도 2는 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 블록도,2 is a block diagram of an electric power steering apparatus according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치에 사용되는 테이블의 일예를 도시한 도면,3 is a view showing an example of a table used in the electric power steering apparatus according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치에 사용되는 테이블의 작동 상태를 도시한 도면,4 is a view showing the operating state of the table used in the electric power steering apparatus according to the present invention,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 토크 선서 2 : ECU1: Torque Oath 2: ECU

3 : 차속 센서 4 : 구동 회로3: vehicle speed sensor 4: driving circuit

5 : 모터5: motor

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명을 행하기 위한 장치의 블록도로서, 조향 핸들을 회전시키는 운전자의 회전력을 감지하는 토크 센서(1)가 구성되어 있으며, 이 토크 센서(1)에 감지된 회전력은 ECU(2)에 제공된다. ECU(2)에는 토크 센서(1)외에 차속 센서(3)가 연결되어 있어, 차속 센서(3)로부터 제공되는 차속 정보를 입력한다.FIG. 2 is a block diagram of an apparatus for carrying out the present invention, in which a torque sensor 1 for sensing a rotational force of a driver for rotating a steering wheel is configured, and the torque detected by the torque sensor 1 is an ECU 2. Is provided. The vehicle speed sensor 3 is connected to the ECU 2 in addition to the torque sensor 1, and inputs vehicle speed information provided from the vehicle speed sensor 3.

ECU(2)내에는 후술하는 테이블이 구성되어 있으며, 이 테이블에 따라 차속및 회전력에 대응한 전류량 정보를 구동 회로(4)에 인가하며, 구동 회로(4)는 전류량 정보에 대응하는 전류를 모터(5)에 인가한다. 모터(5)는 구동 회로(4)로부터의 전류량에 대응하는 회전력(보조 회전력)으로 자동차 타이어를 조향시킨다.In the ECU 2, a table to be described later is configured, and according to the table, current amount information corresponding to the vehicle speed and rotational force is applied to the drive circuit 4, and the drive circuit 4 supplies a current corresponding to the current amount information to the motor. It applies to (5). The motor 5 steers the automobile tire with a rotational force (secondary rotational force) corresponding to the amount of current from the drive circuit 4.

도 3에는 ECU(2)내에 저장되는 테이블의 일예가 도시되어 있다.3 shows an example of a table stored in the ECU 2.

도 3에서 y축은 모터에 인가되는 전류량을 나타내며, x축은 y축을 기준으로 조향 핸들의 좌우측 방향으로 인가되는 운전자의 회전력을 의미한다. 이러한 테이블에서는 종래와는 상이하게 차량이 소정 속도(예컨데, 0 Km/hour)로 주행중일 때 운전자의 회전력에 대응한 보조 회전력을 발생시키는 모터의 전류량 및 이 속도에서 필요로하는 보조 복원력을 발생시키는 소정 기울기의 모터 제어 전류 표시선(C1, C2)이 도시되어 있다. 모터 제어 전류 표시선(C1,C2)은 차량이 소정 속도로 주행할 때에 운전자의 회전력에 대응하여 모터에 인가되어야하는 전류량 및 역전류량을 표시하고 있다. 즉, 도 3의 테이블에는 운전자의 회전력이 a, b이상으로 인가될 때에(소위 데드영역 이상으로 인가될 때에) 회전력에 대응하여 필요한 보조 회전력을 발생시키기 위한 전류량과, 운전자의 회전력이 a, b이하로 인가될 때에 차량 바퀴를 원위치로 복귀시키기 위한 보조 복원력을 발생시키기 위하여 역전류(보조 회전력을 위하여 발생시키는 전류의 역전류)량이 도시되어 있는 것이다.In FIG. 3, the y axis represents an amount of current applied to the motor, and the x axis represents a rotational force of the driver applied in left and right directions of the steering wheel with respect to the y axis. In this table, unlike the conventional art, when the vehicle is traveling at a predetermined speed (for example, 0 Km / hour), the amount of current of the motor that generates an auxiliary rotational force corresponding to the rotational force of the driver and the auxiliary restoring force required at this speed are generated. Motor control current display lines C1 and C2 of a predetermined slope are shown. The motor control current display lines C1 and C2 indicate the amount of current and reverse current to be applied to the motor in response to the rotational force of the driver when the vehicle runs at a predetermined speed. That is, in the table of FIG. 3, when the driver's rotational force is applied to a or b or more (when applied to a so-called dead area or more), the amount of current for generating the necessary auxiliary rotational force corresponding to the rotational force and the driver's rotational force are a and b The amount of reverse current (reverse current of current generated for auxiliary rotational force) is shown to generate an auxiliary restoring force for returning the vehicle wheel to its original position when applied below.

한편, 도 3에서의 모터 제어 전류 표시선(C1,C2)는 소정 속도의 경우에만 해당하는 것이며, 차량의 속도에 따라 보조 회전력의 크기를 변경시켜야 함은 상술하였다. 이를 위하여 본 발명에서는 상술한 모터 제어 전류 표시선(C1,C2)을 상하로 이동시키는 방법을 제시하였다.Meanwhile, the motor control current display lines C1 and C2 in FIG. 3 correspond to only a predetermined speed, and the size of the auxiliary rotation force should be changed according to the speed of the vehicle. To this end, the present invention proposes a method of moving the above-described motor control current display lines C1 and C2 up and down.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 차량의 속도(V1<V2<V3<V4)가 증가함에 따라 모터 제어 전류 표시선(C1,C2)을 하측으로 이동시키고, 이동된 모터 제어 전류 표시선(C1,C2)에 의하여 모터에 인가되는 전류량및 역전류량이 결정된다.That is, as shown in FIG. 4, as the vehicle speed V1 <V2 <V3 <V4 increases, the motor control current display lines C1 and C2 are moved downward, and the moved motor control current display lines C1 and C2 are moved. ) Determines the amount of current and reverse current applied to the motor.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이 차량의 속도가 증가함에 따라 제어 전류 표시선(C1, C2)에 의한 전류량이 감소하므로써 모터에 의한 보조 회전력이 감소하나, 차량의 속도가 감소함에 따라 제어 전류 표시선(C1, C2)에 의한 전류량이 증가하므로써 모터에 의한 보조 회전력이 증가한다.As can be seen in FIG. 4, as the speed of the vehicle increases, the amount of current by the control current display lines C1 and C2 decreases, thereby reducing the auxiliary rotational force by the motor, but as the speed of the vehicle decreases, the control current display line C1. , The auxiliary rotational force by the motor is increased by increasing the amount of current by C2).

한편, 도 4에 의하면, 보조 복원력 역시 차량의 속도에 따라 가변됨을 알 수 있다. 즉, 차량의 속도가 증가함에 따라 모터에 인가되는 역전류량이 증가되어 보조 복원력 역시 증가되는 것이다.On the other hand, according to Figure 4, it can be seen that the auxiliary restoring force also varies according to the speed of the vehicle. That is, as the speed of the vehicle increases, the amount of reverse current applied to the motor increases, and thus the auxiliary restoring force also increases.

또한, 도 4에 의하면, 차량의 속도에 대응하여 데드 영역 역시 가변됨을 알 수 있다. 즉, 차량의 속도가 증가함에 따라서 데드 영역이 증가하므로, 차량 속도가 작을 때에는 운전자가 작은 회전력만으로 조향 핸들에 인가하여도 보조 회전력이 발생되나, 차량 속도가 클 때에는 운전자가 큰 회전력을 조향 핸들에 인가하여야 보조 회전력이 발생되는 것이다.In addition, according to FIG. 4, it can be seen that the dead area is also changed corresponding to the speed of the vehicle. That is, since the dead area increases as the speed of the vehicle increases, auxiliary torque is generated even if the driver applies the steering wheel with only a small torque when the vehicle speed is small, but when the vehicle speed is large, the driver applies a large torque to the steering wheel. It must be applied to generate auxiliary torque.

이와 같이 본 발명에서는 차량의 속도에 따라 데드 영역이 증감되고, 특히 차량의 속도가 감소함에 따라 데드 영역이 감소하므로써 사용자는 파워 스티어링 장치의 효과를 확실히 느낄 수 있음을 알 수 있다.As described above, in the present invention, the dead area increases and decreases according to the speed of the vehicle, and in particular, the dead area decreases as the speed of the vehicle decreases, so that the user can feel the effect of the power steering device.

또한, 본 발명에서는 하나의 제어 전류 표시선(C1, C2)을 구성하고, 이 제어 전류 표시선(C1, C2)을 차량의 속도에 따라 상하로 이동시키며, 필요한 전류량및 역전류량을 검출할 수 있어, 테이블을 간단히 구성할 수 있다.Further, in the present invention, one control current display line C1, C2 is formed, and the control current display lines C1, C2 are moved up and down in accordance with the speed of the vehicle, and the required amount of current and reverse current can be detected. You can easily configure the table.

이와 같이 본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치에 필요한 테이블을 간단히 구성할 수 있으며, 데드 영역을 차량 속도에 따라 변화시키므로써 사용자가 파워 스티어링 장치의 효과를 확실히 느낄 수 있다는 효과가 있다.As described above, the present invention can simply configure a table required for the electric power steering device, and the user can feel the effect of the power steering device by changing the dead area according to the vehicle speed.

Claims (1)

인가 전류에 대응하는 보조 회전력으로 회전하여 차량 바퀴의 조향각을 변화시키는 모터를 구비하는 차량내 전동식 파워 스티어링 장치로서,An in-vehicle electric power steering apparatus having a motor that rotates at an auxiliary turning force corresponding to an applied current to change a steering angle of a vehicle wheel, 조향 핸들을 회전시키는 운전자의 회전력을 감지하는 토크 센서와;A torque sensor for sensing a rotational force of the driver for rotating the steering wheel; 차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서와;A vehicle speed sensor detecting a driving speed of the vehicle; 상기 운전자의 회전력에 대응한 상기 모터의 전류량을 표시하는 소정 기울기의 모터 제어 전류 표시선이 형성되며, 상기 모터 제어 전류 표시선은 상기 차량의 속도에 대응하여 상기 전류량이 증감되도록 이동하는 테이블을 구비하고, 상기 토크 센서에 감지된 회전력 및 상기 차속 센서에 감지된 주행 속도에 대응하는 전류량 정보 상기 모터 제어 전류 표시선에 따라 검출하여 출력하는 ECU와;A motor control current display line having a predetermined inclination for displaying the current amount of the motor corresponding to the rotational force of the driver is formed, the motor control current display line having a table which moves to increase or decrease the current amount in response to the speed of the vehicle, An ECU for detecting and outputting the current amount information corresponding to the rotational force sensed by the torque sensor and the driving speed detected by the vehicle speed sensor according to the motor control current display line; 상기 전류량 정보에 대응하는 전류를 상기 모터에 인가하는 구동 회로를 구비하는 전동식 파워 스티어링 장치.And a drive circuit for applying a current corresponding to the current amount information to the motor.
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