KR100795038B1 - 능동 전륜 조향 시스템의 조향 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 AFS 시스템의 조향 제어방법에 관한 것으로, 차속 센서, 조향각 센서, 횡가속도 센서, 요 레이트 센서, 상기 각 센서에서 검출된 각종 차량 상태 정보를 입력받아 적정한 조향 기어비를 설정하고, 이 설정된 조향 기어비에 따른 제어신호를 출력하는 ECU, 상기 ECU에서 출력되는 제어신호에 따라 모터 및 조향 가변 기구를 구동시키기 위한 구동신호를 출력하는 구동 회로부, 운전자의 핸들과 조향 액츄에이터 사이에 구비되고, 상기 구동 회로부에서 출력되는 구동신호에 따라 구동되어 조향 기어비를 가변시켜 주는 모터 및 조향 가변 기구를 포함하여 구성된 AFS 시스템에 있어서, 상기 ECU가 상기 차속 센서에서 검출된 차속신호를 로우 패스 필터를 이용하여 로우 패스 필터링하고, 이 필터링된 차속신호의 결과값을 이용하여 조향 기어비 선정 맵에서 적정 조향 기어비를 설정하도록 하는 것을 특징으로 하며, 차속신호에 대한 로우 패스 필터링 기능을 수행함에 따라 급격한 차속의 변화에도 조향 기어비가 갑작스럽게 변경되지 않아 운전자의 조타 이질감을 감소시키고, 이에 따라 차량의 거동을 보다 안정화시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
AFS, 차속, 로우패스필터, 조향 가변 기구
Description
도 1은 일반적인 AFS 시스템의 전체 블록 구성도.
도 2는 종래 AFS 시스템에서 급격한 차속의 변화가 일정한 기울기 형태의 차속 변화로 나타난 차속과 시간의 관계 그래프를 보인 도면.
도 3은 본 발명에 의한 AFS 시스템에서 급격한 차속의 변화가 완만한 차속의 변화로 나타난 차속과 시간의 관계 그래프를 보인 도면.
도 4는 본 발명에 따른 AFS 시스템의 조향 제어방법을 보인 동작 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 차속 센서 2 : 조향각 센서
3 : 횡가속도 센서 4 : 요 레이트 센서
5 : ECU 6 : 구동 회로부
7 : 모터 및 조향 가변 기구
본 발명은 능동 전륜 조향(Active Front Steering : 이하, 'AFS'라 칭함) 시 스템의 조향 제어방법에 관한 것으로, 특히 AFS 시스템에 있어서, 차량의 속도가 페일(Fail)등의 이유로 갑작스럽게 변화하는 경우 차속신호를 로우 패스 필터링(Low Pass Filtering)하여 그 필터링된 결과값에 따라 적정 조향 기어비를 설정하여 조향 제어를 수행함으로써 급격한 차속의 변화 및 갑작스런 조향 기어비의 변경에 따른 운전자의 조타 이질감을 감소시키고, 차량의 거동을 보다 안정화시킬 수 있도록 한 AFS 시스템의 조향 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 적용되는, 전자 제어 장치(Electronic Control Unit ; 이하, 'ECU'라 칭함)를 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 Control Unit) 시스템과 순수한 모터의 구동에 의해 어시스트량을 조절하는 전동식 파워 조향(Electric Power Steering) 시스템으로 구분된다.
종래에는, 상기와 같은 조향 시스템을 장착한 차량에 있어서, 운전자 핸들과 조향 액츄에이터 사이에 조향 기어비 가변 기구를 구비시켜, 이 조향 기어비 가변 기구의 작동을 통해 운전자 핸들의 조타입력에 대한 출력각도를 가변시켜 줌으로써 차량의 거동을 보다 안정화시킬 수 있도록 한 AFS 시스템이 적용되고 있다.
도 1은 일반적인 AFS 시스템의 전체 블록 구성도로서, 차량의 속도를 검출하는 차속 센서(1)와, 차량 핸들의 조향각을 검출하는 조향각 센서(2)와, 차량의 횡가속도를 검출하는 횡가속도 센서(3)와, 차량의 요 레이트(yaw rate)를 검출하는 요 레이트 센서(4)와, 상기 차속 센서(1), 조향각 센서(2), 횡가속도 센서(3), 요 레이트 센서(4)에서 검출된 각각의 차속, 조향각, 횡가속도, 요 레이트의 차량 상태 정보를 입력받아 차량 상태에 대한 적정한 조향 기어비를 연산 및 설정하고, 이 설정된 조향 기어비에 따른 제어신호를 출력하는 ECU(5)와, 상기 ECU(5)에서 출력되는 제어신호에 따라 모터 및 조향 가변 기구를 구동시키기 위한 구동신호를 출력하는 구동 회로부(6)와, 운전자의 핸들과 조향 액츄에이터 사이에 구비되고, 상기 구동 회로부(6)에서 출력되는 구동신호에 따라 구동되어 핸들의 조타각도를 입력받아 회전각을 가변시켜 조향 액츄에이터에 가변된 회전각을 출력값으로 내어주는 모터 및 조향 가변 기구(7)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성된 AFS 시스템은 기본적으로 차량의 속도에 따라 조향 기어비를 적정하게 가변시켜 주게 되는데, 즉 저속에서는 조향 기어비를 빠르게, 고속에서는 조향 기어비를 느리게 해 준다. 그러므로 저속에서는 민첩한 조향 특성을 얻을 수 있어 주차시 같은 경우 운전자의 워크로드(Worload)가 현저히 줄어들게 되고, 고속에서는 스티어링 민감도가 줄어들어 안정적인 조향 조작이 가능하게 된다.
그리고, 조향각의 위치에 따라 조향 기어비를 가변시키므로 온-센터(On-center)에서는 느린 조향 기어비를, 오프-센터(Off-center)로 갈수록 빠른 조향 기어비를 내게 되어서 차량의 급조타와 같은 위급한 상황에서 빠른 조향 기어비로 인한 차량의 민첩성을 더하여 주게 된다.
상기와 같이 AFS 시스템은 차속과 조향각을 입력으로 하여 적정한 조향 기어비를 연산하여 유성기어나 링크 구조에 의하여 조향 핸들의 입력각과 타이어로 전 달되는 출력각의 비가 결정되게 된다.
한편, 상기 ECU(5)는 차속 센서(1)에서 검출된 차속과 조향각 센서(2)에서 검출된 조향각을 입력받아 룩업 테이블(Look-Up Table), 즉 조향 기어비 선정 맵(Map)의 확인 과정을 거쳐 해당되는 입력 대 출력의 조향 기어비를 설정하게 된다.
즉, 상기 조향 기어비 선정 맵은 차속 및 조향각에 따라 적정한 입력 대 출력의 조향 기어비가 미리 정해져 있다. 그러므로 ECU(5)는 해당 조향 기어비에 따른 제어신호, 즉 출력 전압을 모터로 인가하여 모터의 위치를 제어함으로써 조향 가변 기구의 조향 기어비를 조정하도록 하는 것이다.
그러나, 종래 AFS 시스템에 있어서, 만일 차속신호가 페일 등의 이유로 갑작스럽게 급격히 변화하는 경우 조향 기어비도 함께 갑작스럽게 변경되게 되므로 운전자가 조타시 이질감을 느끼게 되고, 차량의 안정성에도 영향을 주게 되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 종래에는 차속신호의 변화폭을 제한하여 상기 문제점을 해결하도록 하였다. 즉, 도 2는 종래 AFS 시스템에서 급격한 차속의 변화(Vin)가 일정한 기울기 형태의 차속 변화(Vc)로 나타난 차속과 시간의 관계 그래프를 보인 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이 차속신호의 변화량이 기준치 이상일 경우에 미리 설정된 한계치의 조향 기어비까지만 변화를 주도록 하였다.
그러나, 상기와 같은 방법은 차속의 변화가 단계적으로 변화하지 않고 일정한 기울기를 갖고 변화함에 따라 여전히 조타 이질감이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 차량의 속도와 조향 핸들의 조향각에 근거하여 조향 기어비를 가변하는 AFS 시스템에 있어서, 차량의 속도가 페일등의 이유로 갑작스럽게 변화하는 경우 차속 센서로부터 입력되는 차속신호를 로우 패스 필터링하여 그 필터링된 차속신호의 결과값에 따라 적정 조향 기어비를 설정하여 조향 제어를 수행함으로써 급격한 차속의 변화 및 갑작스런 조향 기어비의 변경에 따른 운전자의 조타 이질감을 감소시키고, 차량의 거동을 보다 안정화시킬 수 있도록 한 AFS 시스템의 조향 제어방법을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 AFS 시스템의 조향 제어방법은, 차속 센서, 조향각 센서, 횡가속도 센서, 요 레이트 센서, 상기 각 센서에서 검출된 각종 차량 상태 정보를 입력받아 적정한 조향 기어비를 설정하고, 이 설정된 조향 기어비에 따른 제어신호를 출력하는 ECU, 상기 ECU에서 출력되는 제어신호에 따라 모터 및 조향 가변 기구를 구동시키기 위한 구동신호를 출력하는 구동 회로부, 운전자의 핸들과 조향 액츄에이터 사이에 구비되고, 상기 구동 회로부에서 출력되는 구동신호에 따라 구동되어 조향 기어비를 가변시켜 주는 모터 및 조향 가변 기구를 포함하여 구성된 AFS 시스템에 있어서, 상기 ECU가 상기 차속 센서에서 검출된 차속신호를 로우 패스 필터를 통해 로우 패스 필터링하고, 이 필터링된 차속신호의 결과값을 이용하여 조향 기어비 선정 맵에서 적정 조향 기어비를 설정하 도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 AFS 시스템의 조향 제어방법을 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 조향 제어방법은 도 1에 도시된 AFS 시스템에서 이루어진다.
여기서, AFS 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 차량의 속도를 검출하는 차속 센서(1)와, 차량 핸들의 조향각을 검출하는 조향각 센서(2)와, 차량의 횡가속도를 검출하는 횡가속도 센서(3)와, 차량의 요 레이트(yaw rate)를 검출하는 요 레이트 센서(4)와, 상기 차속 센서(1), 조향각 센서(2), 횡가속도 센서(3), 요 레이트 센서(4)에서 검출된 각각의 차속, 조향각, 횡가속도, 요 레이트의 차량 상태 정보를 입력받아 차량 상태에 대한 적정한 조향 기어비를 연산 및 설정하고, 이 설정된 조향 기어비에 따른 제어신호를 출력하는 ECU(5)와, 상기 ECU(5)에서 출력되는 제어신호에 따라 모터 및 조향 가변 기구를 구동시키기 위한 구동신호를 출력하는 구동 회로부(6)와, 운전자의 핸들과 조향 액츄에이터 사이에 구비되고, 상기 구동 회로부(6)에서 출력되는 구동신호에 따라 구동되어 핸들의 조타각도를 입력받아 회전각을 가변시켜 조향 액츄에이터에 가변된 회전각을 출력값으로 내어주는 모터 및 조향 가변 기구(7)를 포함하여 구성된다.
상기 ECU(5)는 차속 센서(1)에서 검출된 차속과 조향각 센서(2)에서 검출된 조향각을 입력받아 룩업 테이블, 즉 조향 기어비 선정 맵의 확인 과정을 거쳐 해당되는 입력 대 출력의 조향 기어비를 설정한다.
즉, 상기 조향 기어비 선정 맵은 차속 및 조향각에 따라 적정한 입력 대 출 력의 조향 기어비가 미리 정해져 있다. 그러므로 ECU(5)는 해당 조향 기어비에 따른 제어신호, 즉 출력 전압을 모터로 인가하여 모터의 위치를 제어함으로써 조향 가변 기구의 조향 기어비를 조정하도록 한다.
상기와 같이 구성된 AFS 시스템에서 본 발명에 의한 조향 제어방법을 도 4의 흐름도를 참고하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 조향 시스템에 적용된 AFS 시스템이 동작하게 되면, 각각의 차량 상태 정보 검출 센서들, 즉 차속 센서(1)는 차량의 속도를 검출하고, 조향각 센서(2)는 차량 핸들의 조향각을 검출하며, 횡가속도 센서(3)는 차량의 횡가속도를 검출하고, 요 레이트 센서(4)는 차량의 요 레이트를 각각 검출한다.
이어, ECU(5)에서는 상기 차속 센서(1) 및 조향각 센서(2)에서 검출된 차속 및 조향각의 차량 상태 정보를 입력받는다(S1).
이후, ECU(5)에서는 상기 차속 센서(1)에서 검출된 차속신호를 로우 패스 필터(Low Pass Filter)를 통해 로우 패스 필터링하여(S2), 그 필터링된 차속신호의 결과값과 상기 단계(S1)에서 입력받은 조향각을 이용하여 조향 기어비 선정 맵의 확인 과정을 거쳐 차량 상태에 대한 적정한 조향 기어비를 연산 및 설정한다(S3).
그리고 나서, 상기 단계(S3)에서 설정된 조향 기어비에 따른 제어신호를 구동 회로부(6)로 출력하여, 구동 회로부(6)에서 상기 ECU(5)에서 출력되는 제어신호에 따라 모터 및 조향 가변 기구(7)를 구동시키기 위한 구동신호를 출력하도록 한다(S4).
그러면, 운전자의 핸들과 조향 액츄에이터 사이에 구비된 모터 및 조향 가변 기구(7)는 상기 구동 회로부(6)에서 출력되는 구동신호에 따라 구동되어 조향 기어비를 적정하게 가변시켜 준다(S5).
상기와 같이 본 발명에서는 차속신호 자체에 대하여 로우 패스 필터링을 거치게 함으로써 차속신호가 천천히 변화하는 경우에는 로우 패스 필터링의 영향을 전혀 받지 않고, 차속신호가 급격하게 변화하는 경우에는 적절한 딜레이(Delay) 성분을 갖고 천천히 완만하게 변화하도록 하여 조향 기어비 역시 갑작스럽게 변경되지 않도록 하고 있다. 그러므로 운전자의 조타 이질감을 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.
즉, 도 3은 본 발명에 의한 AFS 시스템에서 급격한 차속의 변화(Vin)가 완만한 차속의 변화(Vc)로 나타난 차속과 시간의 관계 그래프를 보인 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이 로우 패스 필터링 효과에 의해 시간 t1,t2 사이의 급격한 차속의 변화(Vin)가 완만한 형태의 차속의 변화(Vc)로 나타남을 확인할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 조향 시스템에 적용되어, 차량의 속도와 조향 핸들의 조향각에 근거하여 조향 기어비를 가변하는 AFS 시스템에 있어서, 차량의 속도가 페일등의 이유로 갑작스럽게 변화하는 경우 차속 센서로부터 입력되는 차속신호를 로우 패스 필터링하여 그 필터링된 차속신호의 결과값에 따라 적정 조향 기어비를 설정하여 조향 제어를 수행함으로써 급격한 차속의 변화에도 조향 기어비가 갑작스럽게 변경되지 않아 운전자의 조타 이질감을 감소시키고, 이에 따라 차량의 거동을 보다 안정화시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
Claims (1)
- 차속 센서, 조향각 센서, 횡가속도 센서, 요 레이트 센서, 상기 각 센서에서 검출된 각종 차량 상태 정보를 입력받아 적정한 조향 기어비를 설정하고, 이 설정된 조향 기어비에 따른 제어신호를 출력하는 ECU, 상기 ECU에서 출력되는 제어신호에 따라 모터 및 조향 가변 기구를 구동시키기 위한 구동신호를 출력하는 구동 회로부, 운전자의 핸들과 조향 액츄에이터 사이에 구비되고, 상기 구동 회로부에서 출력되는 구동신호에 따라 구동되어 조향 기어비를 가변시켜 주는 모터 및 조향 가변 기구를 포함하여 구성된 AFS 시스템에 있어서,상기 ECU가 상기 차속 센서에서 검출된 차속신호를 로우 패스 필터를 통해 로우 패스 필터링하여 급격한 차속 변화에 따른 차속 신호를 완만한 변화의 차속 신호로 변환하여 나타내고, 이 필터링되어 변환된 차속 신호의 결과값을 이용하여 조향 기어비 선정 맵에서 적정 조향 기어비를 설정하도록 하는 것을 특징으로 하는 능동 전륜 조향 시스템의 조향 제어방법.
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| KR1020040030919A KR100795038B1 (ko) | 2004-05-03 | 2004-05-03 | 능동 전륜 조향 시스템의 조향 제어방법 |
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| KR19990047755A (ko) * | 1997-12-05 | 1999-07-05 | 오상수 | 엔진 구동력 제어방법 및 그 장치 |
| KR19990081841A (ko) * | 1996-11-20 | 1999-11-15 | 피터 토마스 | 자동차용 드라이브 트레인 제어기 |
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2004
- 2004-05-03 KR KR1020040030919A patent/KR100795038B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990081841A (ko) * | 1996-11-20 | 1999-11-15 | 피터 토마스 | 자동차용 드라이브 트레인 제어기 |
| KR19990047755A (ko) * | 1997-12-05 | 1999-07-05 | 오상수 | 엔진 구동력 제어방법 및 그 장치 |
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