KR100695424B1 - 에이에프에스 시스템이 적용된 조향 시스템의 에포트제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 AFS 시스템이 적용된 조향 시스템에서의 에포트 제어방법에 관한 것으로, 조향 칼럼에 가변기어기구를 장착하여 차량의 상태정보를 토대로 전륜 조향각 보상 제어를 수행하는 AFS 시스템이 적용되어, 조향 어시스트 제어를 수행하는 조향 시스템에 있어서, 상기 AFS 시스템의 ECU가 각종 차량정보 센서로부터 조향각, 횡가속도, 요 레이트, 차속의 차량 상태정보를 각각 입력 및 이용하여 적정의 전륜 조향 보상각을 판별하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 판별된 적정의 전륜 조향 보상각을 추종 제어하도록 상기 가변기어기구의 작동을 제어하는 제2단계와, 상기 제2단계의 가변기어기구의 작동에 따른 조향 컬럼 상하단의 기어비 변화량을 연산하고, 이 연산된 기어비 변화량에 근거하여 적정 어시스트 변화량을 연산하여 통신수단을 통해 상기 조향 시스템의 ECU로 인가하는 제3단계와, 상기 조향 시스템의 ECU가 제3단계에서 인가받은 적정 어시스트 변화량을 기존의 조향 시스템의 어시스트 전류에 곱하여 에포트 제어를 위한 목표전류를 연산하는 제4단계와, 상기 제4단계에서 연산된 목표전류에 따른 구동 제어신호를 조향 액츄에이터로 출력하여 조향 액츄에이터의 구동을 제어함으로써 조향 어시스트 제어를 수행하는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 조향 시스템에 적용된 AFS 시스템이 작동하는 경우 AFS 시스템의 ECU에서 조향 칼럼에 장착된 가변기어기구의 기어비 변화량에 근거하여 어시스트 변화량을 구하고, 조향 시스템의 ECU에서 상기 어시스트 변화량에 따라 어시스트량을 보상하여 조향 어시스트 제어를 수행함으로써 AFS 시스템 작동 하는 상태에서 운전자의 조타 에포트의 이질감을 최대한 줄일 수 있게 되는 효과가 있다.

EPS, AFS, 에포트, 조향 칼럼, 가변기어기구

Description

에이에프에스 시스템이 적용된 조향 시스템의 에포트 제어방법{EFFORT CONTROL METHOD OF AFS SYSTEM IN SEERING SYSTEM}

도 1은 AFS 시스템이 적용된 전동식 파워 조향 시스템의 차량 내부 구조를 보인 도면.

도 2는 종래 AFS 시스템이 적용된 전동식 파워 조향 시스템의 블록 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 AFS 시스템이 적용된 조향 시스템의 에포트 제어방법을 보인 동작 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 조향각 센서 2 : 토오크 센서

3 : 횡가속도 센서 4 : 요 레이트 센서

5 : 차속 센서 6 : EPS ECU

7 : AFS ECU 8 : EPS 구동 회로부

9 : AFS 구동 회로부 10 : EPS 모터

11 : AFS 모터

본 발명은 능동 전륜 조향(Active Front Steering : 이하, 'AFS'라 칭함) 시스템이 적용된 조향 시스템에서의 에포트(Effort) 제어방법에 관한 것으로, 특히 조향 시스템에 적용된 AFS 시스템이 작동하는 경우 조향 칼럼에 장착된 가변기어기구의 기어비 변화량에 근거하여 어시스트(Assist) 변화량을 구하고, 이 어시스트 변화량에 따라 조향 어시스트 제어를 수행함으로써 AFS 시스템 작동시 에포트의 변화를 줄일 수 있도록 한 AFS 시스템이 적용된 조향 시스템에서의 에포트 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 각종 입력센서에서 검출되는 전기적 신호를 입력받아 출력측의 각종 액츄에이터를 구동하기 위한 디지털 제어신호를 출력하는 차량용 전자 제어 장치(Electronic Control Unit ; 이하, 'ECU'라 칭함)가 구비되어 있다.

상기와 같은 ECU를 이용하여 차량의 속도에 따라 운전자 핸들의 조작력을 줄여주어 가볍고 신속한 조향 조작이 가능하도록 한 조향 시스템은 기존의 유압식 파워 조향 시스템에 유압을 조정하는 전자제어밸브가 추가되어 어시스트량을 조절하는 전자제어 파워 조향(Electronic Power Steering : EPS) 시스템과 유압이 아닌 순수한 모터의 구동에 의해 어시스트량을 조절하는 전동식 파워 조향(Electric Power Steering : EPS) 시스템으로 구분된다.

한편, 종래에는 상기와 같은 조향 시스템에 운전자의 조타 입력에 대한 출력 각도를 가변시켜 주는 AFS 시스템이 적용되어 차량의 거동을 보다 안정화시키고 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 전동식 파워 조향 시스템에 적용된 AFS 시스템 은 조향 칼럼이 결합된 조향 핸들(Steering Wheel), 조향각 센서, 능동 제어기(Active Controller)(ECU), 능동 조향 메카니즘(Active Steering Mecanism)(가변기어기구 및 AFS 모터), 조향 액츄에이터(Steering Actuator)(EPS 모터), 조향 위치 센서(Steering Position Sensor) 등으로 이루어져, 능동 제어기(ECU)에서 조향각, 차속, 횡가속도, 요 레이트(Yaw Rate) 등의 차량 상태정보를 입력받아 능동 조향 메카니즘(가변기어기구 및 AFS 모터)를 작동시켜 최적의 전륜 조타각 제어를 수행한다.

상기와 같이 능동 조향 메카니즘인 가변기어비를 갖는 가변기어기구가 조향 기어에 장착된 AFS 시스템에서는 차량의 상태정보에 따라 AFS 액츄에이터인 AFS 모터를 구동 및 상기 가변기어기구를 제어하여 전륜 조향각 보상 제어를 수행함으로써 차량의 거동을 안정화시키도록 하고 있다.

도 2는 도 1에 도시된 AFS 시스템이 적용된 전동식 파워 조향 시스템을 블록 구성도로 나타낸 도면으로서(여기에서 EPS는 전동식 파워 조향 시스템을 나타냄), EPS ECU(6)에서는 조향각 센서(1), 토오크 센서(2), 차속 센서(5)로부터 검출 및 출력되는 각종 차량의 상태정보를 이용하여 조향 어시스트 제어를 위한 목표전류를 연산하고, 이후 EPS 구동 회로부(8)를 통해 상기 연산된 목표전류에 따른 구동 제어신호를 EPS 모터(10)로 출력하여 EPS 모터(10)의 구동을 제어함으로써 조향 어시스트 제어를 수행한다.

그리고, AFS ECU(7)에서는 상기 조향각 센서(1), 횡가속도 센서(3), 요 레이트 센서(4), 차속 센서(5)로부터 검출 및 출력되는 각종 차량의 상태정보를 이용하 여 주행상태에서의 적정 조타 에포트에 부합되는 목표전류를 연산한다.

이후, AFS 구동 회로부(9)를 통해 상기 연산된 목표전류에 따른 구동 제어신호를 AFS 모터(11)로 출력하여 AFS 모터(11)의 구동을 제어함으로써 전륜 조향각 보상 제어를 수행한다.

한편, 상기와 같은 AFS 시스템은 운전자가 필요 이상으로 많은 조타를 하면 적절한 조타각 이상으로 조타가 되지 않게 한다거나, 차량의 현 특성이 언더/오버 스티어(Under/Over Steer)를 보이면 각도 수정을 해 주는 것으로서, 중간에서 조타각도를 가변함에 따라 조향 시스템의 ECU에 인식되는 토오크가 실제와 다르게 된다.

그러므로, AFS 시스템이 적용된 조향 시스템에서 AFS 시스템이 작동하게 되면 조향 기어에 장착된 가변기어기구에 따른 기어비의 가변으로 에포트가 변화하게 되는 등, 운전자가 실제로 느끼는 토오크가 달라지게 된다.

이에 따라, 종래에는 조향 기어의 최상단에 토오크 센서나 로터리 밸브를 장착하고 그 아래 가변기어기구, 그리고 그 아래 EPS 모터나 유압 실린더를 장착하여조향 시스템의 ECU에서 운전자가 실제로 느끼는 토오크 신호를 입력함으로써 에포트의 변화를 줄일 수 있도록 하였다.

그러나, 종래에는 상기와 같이 조향 기어에 가변기어기구를 장착하지 않고 조향 칼럼에 가변기어기구를 장착한 AFS 시스템이 개발되고 있는 실정으로, 조향 시스템에 있어서 단순히 AFS 메카니즘(가변기어기구 및 AFS 모터)이 장착된 조향 칼럼만을 교체하여 AFS 시스템이 적용된 조향 시스템을 구현할 수 있도록 하고 있 다.

이때, 조향 칼럼에 가변기어기구가 장착되면 토오크 센서가 AFS 메카니즘 아래에 장착되게 되어 종래와 같이 토오크 센서가 감지하는 신호가 AFS 메카니즘을 거쳐 감지되므로, 이 경우 기어비의 가변으로 인한 에포트의 변화 때문에 운전자가 실제로 느끼는 토오크가 달라지게 된다.

그러므로, AFS 시스템이 적용된 조향 시스템, 즉 조향 칼럼에 가변기어기구가 장착된 경우의 조향 시스템에서 조향 어시스트 제어를 수행하는 경우, AFS 시스템이 작동함에 따라 운전자에게 매끄럽지 못한 이질감을 주게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 조향 시스템에 적용된 AFS 시스템이 작동하는 경우 AFS 시스템의 ECU에서 조향 칼럼에 장착된 가변기어기구의 기어비 변화량에 근거하여 어시스트 변화량을 구하고, 조향 시스템의 ECU에서 상기 어시스트 변화량에 따라 어시스트량을 보상하여 조향 어시스트 제어를 수행함으로써 AFS 시스템 작동하는 상태에서 운전자의 조타 에포트의 이질감을 최대한 줄일 수 있도록 한 AFS 시스템이 적용된 조향 시스템에서의 에포트 제어방법을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 AFS 시스템이 적용된 조향 시스템에서의 에포트 제어방법은, 조향 칼럼에 가변기어기구를 장착하여 차량의 상태 정보를 토대로 전륜 조향각 보상 제어를 수행하는 AFS 시스템이 적용되어, 조향 어시스트 제어를 수행하는 조향 시스템에 있어서, 상기 AFS 시스템의 ECU가 각종 차량정보 센서로부터 조향각, 횡가속도, 요 레이트, 차속의 차량 상태정보를 각각 입력 및 이용하여 적정의 전륜 조향 보상각을 판별하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 판별된 적정의 전륜 조향 보상각을 추종 제어하도록 상기 가변기어기구의 작동을 제어하는 제2단계와, 상기 제2단계의 가변기어기구의 작동에 따른 조향 컬럼 상하단의 기어비 변화량을 연산하고, 이 연산된 기어비 변화량에 근거하여 적정 어시스트 변화량을 연산하여 통신수단을 통해 상기 조향 시스템의 ECU로 인가하는 제3단계와, 상기 조향 시스템의 ECU가 제3단계에서 인가받은 적정 어시스트 변화량을 기존의 조향 시스템의 어시스트 전류에 곱하여 에포트 제어를 위한 목표전류를 연산하는 제4단계와, 상기 제4단계에서 연산된 목표전류에 따른 구동 제어신호를 조향 액츄에이터로 출력하여 조향 액츄에이터의 구동을 제어함으로써 조향 어시스트 제어를 수행하는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 AFS 시스템이 적용된 조향 시스템에서의 에포트 제어방법을 상세히 설명한다.

여기서, 조향 시스템으로서 전동식 파워 조향(EPS) 시스템을 예로 들어 설명하고 있으며, 이 AFS 시스템 및 EPS 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 조향각 센서(1), 토오크 센서(2), 횡가속도 센서(3), 요 레이트 센서(4), 차속 센서(5), EPS ECU(6), AFS ECU(7), EPS 구동 회로부(8), AFS 구동 회로부(9), EPS 모터(10), AFS 모터(11)로 이루어진다.

그리고, 상기와 같이 구성된 AFS 시스템 및 EPS 시스템에서 EPS ECU(6)는 AFS ECU(7)와 캔(CAN)과 같은 통신수단을 통해 연결되어 정보를 전달받는다.

상기와 같은 본 발명에 의한 AFS 시스템이 적용된 조향 시스템에서의 에포트 제어방법을 도 3의 흐름도를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, AFS 시스템이 적용된 EPS 시스템에서 AFS 시스템이 작동하게 되면, AFS 시스템의 AFS ECU(7)는 조향각 센서(1)에서 검출된 조향각, 횡가속도 센서(3)에서 검출된 횡가속도, 요 레이트 센서(4)에서 검출된 요 레이트, 차속 센서(5)에서 검출된 차속을 각각 입력받고, 이 입력받은 각종 차량의 상태정보를 이용하여 적정의 전륜 조향 보상각을 판별한다(S1).

이어, AFS ECU(7)는 상기 단계(S1)에서 판별된 적정의 전륜 조향 보상각을 추종 제어하도록 조향 칼럼에 장착된 AFS 모터(11)의 구동 및 가변기어기구의 작동을 제어한다(S2).

즉, AFS 시스템은 차량의 상태정보에 따라 AFS 구동 회로부(9)를 통해 AFS 모터(11)를 구동 및 상기 가변기어기구의 작동을 제어하여 최적의 전륜 조향각 보상 제어를 수행함으로써 차량의 거동을 안정화시키도록 하는 것이다.

한편, 상기 가변기어기구의 작동에 따라 조향 에포트의 변화가 발생하게 되는데, 이때 AFS ECU(7)는 가변기어기구의 작동에 따른 조향 컬럼 상하단의 기어비 변화량, 즉 정상 조향각과 조향 보상각에 의한 기어비 변화량을 연산하고(S3), 이 연산된 기어비 변화량에 근거하여 적정 어시스트 변화량을 연산하여 캔과 같은 통신수단을 통해 EPS ECU(6)로 인가한다(S4).

그러면, EPS ECU(6)는 상기 단계(S4)에서 인가받은 적정 어시스트 변화량을 기존의 EPS 어시스트 전류에 곱하여 에포트 제어를 위한 EPS 목표전류를 연산한다(S5).

그리고 나서, EPS 구동 회로부(9)를 통해 상기 단계(S5)에서 연산된 EPS 목표전류에 따른 구동 제어신호를 EPS 모터(10)로 출력하여 EPS 모터(10)의 구동을 제어함으로써 조향 어시스트 제어를 수행한다(S6).

즉, EPS 시스템은 AFS 시스템으로부터 인가되는 가변기어기구의 기어비 변화량에 근거하여 연산된 어시스트 변화량에 따라 어시스트량을 보상함으로써 AFS 시스템이 작동하는 상태에서도 에포트의 변화가 느껴지지 않도록 하는 것이다.

상기와 같이 본 발명의 AFS 시스템이 적용된 전동식 파워 조향 시스템에서는 어시스트 변화량에 따라 모터를 제어하고, 전자제어 파워 조향 시스템에서는 어시스트 변화량에 따라 솔레노이드를 제어함으로써 AFS 시스템내 가변기어기구의 작동에 기인한 조향 에포트의 변화를 제거하도록 한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 조향 시스템에 적용된 AFS 시스템이 작동하는 경우 AFS 시스템의 ECU에서 조향 칼럼에 장착된 가변기어기구의 기어비 변화량에 근거하여 어시스트 변화량을 구하고, 조향 시스템의 ECU에서 상기 어시스트 변화량에 따라 어시스트량을 보상하여 조향 어시스트 제어를 수행함으로써 AFS 시스템 작동하는 상태에서 운전자의 조타 에포트의 이질감을 최대한 줄일 수 있게 되는 효과가 있다.

즉, AFS 시스템의 차량 운동 안정화 성능을 만족시킴과 동시에 전동식 파워 조향 시스템 및 전자제어 파워 조향 시스템 등의 조향 시스템의 조타 필링을 만족시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 조향 칼럼에 가변기어기구를 장착하여 차량의 상태정보를 토대로 전륜 조향각 보상 제어를 수행하는 AFS 시스템이 적용되어, 조향 어시스트 제어를 수행하는 조향 시스템에 있어서,

   상기 AFS 시스템의 ECU가 각종 차량정보 센서로부터 조향각, 횡가속도, 요 레이트, 차속의 차량 상태정보를 각각 입력 및 이용하여 적정의 전륜 조향 보상각을 판별하는 제1단계와,

   상기 제1단계에서 판별된 적정의 전륜 조향 보상각을 추종 제어하도록 상기 가변기어기구의 작동을 제어하는 제2단계와,

   상기 제2단계의 가변기어기구의 작동에 따른 조향 컬럼 상하단의 기어비 변화량을 연산하고, 이 연산된 기어비 변화량에 근거하여 적정 어시스트 변화량을 연산하여 통신수단을 통해 상기 조향 시스템의 ECU로 인가하는 제3단계와,

   상기 조향 시스템의 ECU가 제3단계에서 인가받은 적정 어시스트 변화량을 기존의 조향 시스템의 어시스트 전류에 곱하여 에포트 제어를 위한 목표전류를 연산하는 제4단계와,

   상기 제4단계에서 연산된 목표전류에 따른 구동 제어신호를 조향 액츄에이터로 출력하여 조향 액츄에이터의 구동을 제어함으로써 조향 어시스트 제어를 수행하는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에이에프에스 시스템이 적용된 조향 시스템의 에포트 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 조향 시스템이 전동식 파워 조향 시스템으로서, 상기 AFS 시스템의 가변기어기구의 기어비 변화량에 근거한 어시스트 변화량에 따라 모터가 제어되는 것을 특징으로 하는 에이에프에스 시스템이 적용된 조향 시스템의 에포트 제어방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 조향 시스템이 전자제어 파워 조향 시스템으로서, 상기 AFS 시스템의 가변기어기구의 기어비 변화량에 근거한 어시스트 변화량에 따라 솔레노이드가 제어되는 것을 특징으로 하는 에이에프에스 시스템이 적용된 조향 시스템의 에포트 제어방법.

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