KR100764217B1 - 전자제어 파워 스티어링 시스템에서의 모터 출력 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 EPS 시스템에서의 모터 출력 제어장치에 관한 것으로, 운전자 핸들의 토크 신호를 검출하는 토크 센서와, 상기 토크 센서에서 검출된 토크 신호에 따라 전류 어시스트 게인값을 설정하는 전류 어시스트 게인값 설정부와, 상기 전류 어시스트 게인값 설정부에서 설정된 전류 어시스트 게인값에 따라 목표전류를 연산하는 목표전류 연산부와, 상기 목표전류 연산부에 연산된 목표전류에 따라 구동되는 모터로 이루어지는 모터의 출력 제어장치에 있어서, 상기 목표전류에 따라 구동되는 모터의 회전각속도를 검출하는 각속도 검출부와, 상기 각속도 검출부에서 검출된 모터의 회전각속도에 따라 댐핑전류를 연산하는 댐핑전류 연산부와, 상기 댐핑전류 연산부에서 연산된 댐핑전류의 게인값과 상기 전류 어시스트 게인값 설정부에서 설정된 전류 어시스트 게인값의 차이를 구하는 감산기를 더 포함하여 구성되며, 상기 목표전류 연산부가, 상기 감산기에서 출력되는 댐핑전류의 게인값과 전류 어시스트 게인값의 차이에 따라 모터를 구동하기 위한 목표전류를 연산하는 것을 특징으로 하며, 차량 정차시 댐핑전류를 부가 이용함으로써 모터의 전류 어시스트 게인을 증가시켜도 잔진동의 발생을 막을 수 있으며, 이에 따라 모터 출력 제어장치의 하드웨어 변경없이 모터의 출력 증대 효과를 볼 수 있다고 하는 장점이 있다.

Description

전자제어 파워 스티어링 시스템에서의 모터 출력 제어장치{MOTOR OUTPUT CONTROL APPARATUS IN EPS SYSTEM}

도 1은 종래 EPS 시스템에서의 모터 출력 제어장치의 블록 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 EPS 시스템에서의 모터 출력 제어장치의 블록 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 토크 센서 2 : 전류 어시스트 게인값 설정부

3 : 목표전류 연산부 4 : 모터

5 : 각속도 검출부 6 : 댐핑전류 연산부

A : 감산기

본 발명은 전자제어 파워 스티어링(Electronic Power Steering ; 이하, 'EPS'라 칭함) 시스템에서의 모터 출력 제어장치에 관한 것으로, 특히 차량 정차시 댐핑전류를 부가 이용함으로써 모터의 전류 어시스트 게인을 증가시켜도 잔진동의 발생없이 모터의 출력을 증대시킬 수 있도록 한 EPS 시스템에서의 모터 출력 제어 장치에 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.

EPS 시스템은 상기와 같은 ECU를 이용하여 차량의 속도에 따라 운전자 핸들의 조작력을 줄여주어 가볍고 신속한 조향 조작이 가능하도록 한 시스템이다.

상기와 같은 EPS 시스템에서는 모터를 통해 전류 어시스트를 하게 되는데, 도 1에 도시된 바와 같이 종래 EPS 시스템에서의 모터 출력 제어장치는, 운전자 핸들의 토크 신호를 검출하는 토크 센서(1)와, 상기 토크 센서(1)에서 검출된 토크 신호에 따라 전류 어시스트 게인값을 설정하는 전류 어시스트 게인값 설정부(2)와, 상기 전류 어시스트 게인값 설정부(2)에서 설정된 전류 어시스트 게인값에 따라 모터를 구동하기 위한 목표전류를 연산하는 목표전류 연산부(3)와, 상기 목표전류 연산부(3)에서 연산된 목표전류에 따라 구동되는 모터(4)로 구성된다.

한편, 차량의 전류하중이 증가함에 따라 차량 정차시 스티어링 에포트(Steering Effort)가 증가하게 되는데, 주차와 같은 정차시 조타 조건에서 운전자에게 적절한 스티어링 감각을 주기 위해서는 모터의 전류 어시스트량을 증가하여 스티어링 에포트를 감소시킬 필요가 있다.

이에 따라, 상기와 같이 구성된 종래 모터 출력 제어장치에 있어서, 어시스트 전류를 증가시키기 위하여 상기 전류 어시스트 게인값 설정부(2)를 통해 어시스트 게인을 증폭시키게 된다.

그러나, 상기 어시스트 게인값이 어느 일정치 이상 증가하면 상기 모터(4)에서 잔진동이 발생하고 시스템의 불안이 야기되는 문제점이 있었다.

즉, 어시스트 게인을 어느 한도 이상으로 증가시킬 수가 없고, 스티어링 에포트도 일정 한도 이상 낮추기가 어려우며, 필요시에는 모터(4)의 출력을 증대시키기 위해 모터(4)를 재설계해야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 차량 정차시에 댐핑 게인값을 설정해 줌으로써 모터의 전류 어시스트 게인을 증가시켜도 잔진동의 발생없이 모터의 출력을 증대시킬 수 있도록 한 EPS 시스템에서의 모터 출력 제어장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 EPS 시스템에서의 모터 출력 제어장치는, 운전자 핸들의 토크 신호를 검출하는 토크 센서와, 상기 토크 센서에서 검출된 토크 신호에 따라 전류 어시스트 게인값을 설정하는 전류 어시스트 게인값 설정부와, 상기 전류 어시스트 게인값 설정부에서 설정된 전류 어시스트 게인값에 따라 목표전류를 연산하는 목표전류 연산부와, 상기 목표전류 연산부에 연산된 목표전류에 따라 구동되는 모터로 이루어지는 모터의 출력 제어장치에 있어서, 상기 목표전류에 따라 구동되는 모터의 회전각속도를 검출하는 각속도 검출부와, 상기 각속도 검출부에서 검출된 모터의 회전각속도에 따라 댐핑전류를 연산하는 댐핑전류 연산부와, 상기 댐핑전류 연산부에서 연산된 댐핑전류의 게인값과 상기 전류 어시스트 게인값 설정부에서 설정된 전류 어시스트 게인값의 차이를 구하는 감산기를 더 포함하여 구성되며, 상기 목표전류 연산부가, 상기 감산기에서 출력되는 댐핑전류의 게인값과 전류 어시스트 게인값의 차이에 따라 모터를 구동하기 위한 목표전류를 연산하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 EPS 시스템에서의 모터 출력 제어장치의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 EPS 시스템에서의 모터 출력 제어장치의 블록 구성도로서, 운전자 핸들의 토크 신호를 검출하는 토크 센서(1)와, 상기 토크 센서(1)에서 검출된 토크 신호에 따라 전류 어시스트 게인값을 설정하는 전류 어시스트 게인값 설정부(2)와, 목표전류에 따라 구동되는 모터(4)의 회전각속도를 검출하는 각속도 검출부(5)와, 상기 각속도 검출부(5)에서 검출된 모터(4)의 회전각속도에 따라 댐핑전류를 연산하는 댐핑전류 연산부(6)와, 상기 댐핑전류 연산부(6)에서 연산된 댐핑전류의 게인값과 상기 전류 어시스트 게인값 설정부(2)에서 설정된 전류 어시스트 게인값의 차이를 구하는 감산기(A)와, 상기 감산기(A)에서 출력되는 댐핑전류의 게인값과 전류 어시스트 게인값의 차이에 따라 모터를 구동하기 위한 목표전류를 연산하는 목표전류 연산부(3)와, 상기 목표전류 연산부(3)에서 연산된 목표전류에 따라 구동되는 모터(4)로 구성된다.

여기서, 종래의 모터 출력 제어장치와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하였다.

상기와 같이 구성된 EPS 시스템에서의 모터 출력 제어장치의 동작을 설명하 면, 먼저 토크 센서(1)를 통해 운전자 핸들의 토크 신호를 검출한다.

그리고, 전류 어시스트 게인값 설정부(2)는 상기 토크 센서(1)에서 검출된 토크 신호에 따라 전류 어시스트 게인값을 설정한다. 즉, 차량 정차시 스티어링 에포트를 감소시키기 위하여 전류 어시스트 게인값을 일정치 이상 증가시켜 설정한다.

이어, 각속도 검출부(5)는 목표전류에 따라 구동되는 모터(4)의 회전각속도를 검출하고, 댐핑전류 연산부(6)는 상기 각속도 검출부(5)에서 검출된 모터(4)의 회전각속도에 따라 댐핑전류를 연산한다.

이후, 감산기(A)를 통해 상기 댐핑전류 연산부(6)에서 연산된 댐핑전류의 게인값과 상기 전류 어시스트 게인값 설정부(2)에서 설정된 전류 어시스트 게인값의 차이를 구하여 목표전류 연산부(3)로 출력한다.

그러면, 목표전류 연산부(3)에서는 상기 감산기(A)에서 출력되는 댐핑전류의 게인값과 전류 어시스트 게인값의 차이에 따라 모터를 구동하기 위한 목표전류를 연산하여 모터(4)를 구동하게 된다.

즉, 목표전류 연산부(3)에서는 상기 게인값의 차이만큼 목표전류 연산부(3)에서 연산된 목표전류를 보정하여 보정된 목표전류를 기준으로 모터(4)를 제어하는 것이다.

한편, 댐핑 제어 전류는 원래 중고속시에 차량의 수방안정성을 보상하기 위하여 고안된 것으로, 주고 중고속에서만 게인값이 설정되어 있다.

그러나, 본 발명에서는 정차시, 즉 차량의 속도가 0일 경우에도 댐핑전류의 게인값을 설정함으로써 전류 어시스트 제어의 게인을 상승시키더라도 모터의 잔진동이 발생하지 않도록 하고 있다.

즉, 전류 어시스트 게인을 증가시킬 때 모터에서 잔진동이 발생하는 원인은 게인이 증가할수록 제어 시스템의 위상 마진이 감소하고 시스템의 상대 안정도가 떨어지기 때문이다.

그러나, 본 발명에서와 같이 댐핑 제어를 보상할 경우에는 어시스트 게인이 일정치 이상 증가하게 되더라도 위상 마진이 감소하지 않게 되므로 시스템의 상대 안정도가 취약해지는 것을 방지할 수 있다.

그러므로 모터의 출력 증대를 위해서 모터 출력 제어장치의 하드웨어 변경없이도 잔진동이 발생하지 않으면서 출력 증대의 효과를 볼 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 차량 정차시 댐핑전류를 부가 이용함으로써 모터의 전류 어시스트 게인을 증가시켜도 잔진동의 발생을 막을 수 있으며, 이에 따라 모터 출력 제어장치의 하드웨어 변경없이 모터의 출력 증대 효과를 볼 수 있다고 하는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 운전자 핸들의 토크 신호를 검출하는 토크 센서와, 상기 토크 센서에서 검출된 토크 신호에 따라 전류 어시스트 게인값을 설정하는 전류 어시스트 게인값 설정부와, 상기 전류 어시스트 게인값 설정부에서 설정된 전류 어시스트 게인값에 따라 목표전류를 연산하는 목표전류 연산부와, 상기 목표전류 연산부에 연산된 목표전류에 따라 구동되는 모터로 이루어지는 모터의 출력 제어장치에 있어서,

   상기 목표전류에 따라 구동되는 모터의 회전각속도를 검출하는 각속도 검출부와,

   상기 각속도 검출부에서 검출된 모터의 회전각속도에 따라 댐핑전류를 연산하는 댐핑전류 연산부와,

   상기 댐핑전류 연산부에서 연산된 댐핑전류의 게인값과 상기 전류 어시스트 게인값 설정부에서 설정된 전류 어시스트 게인값의 차이를 구하는 감산기를 더 포함하여 구성되며, 상기 목표전류 연산부가, 상기 감산기에서 출력되는 댐핑전류의 게인값과 전류 어시스트 게인값의 차이에 따라 모터를 구동하기 위한 목표전류를 연산하는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워 스티어링 시스템에서의 모터 출력 제어장치.

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