KR100795102B1 - 전자제어 파워 스티어링 시스템의 복원제어장치 - Google Patents

전자제어 파워 스티어링 시스템의 복원제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 극저속에서 미세 조타 동작이라고 판단되는 경우에 추가적인 복원제어 전류를 인가함으로써 복원성능과 온-센터 필을 향상시킬 수 있도록 한 EPS 시스템의 복원제어장치에 관한 것으로, 운전자 핸들의 토오크를 검출하는 토오크 센서와, 차량의 속도를 검출하는 차속 센서와, 운전자 핸들의 조향각을 검출하는 조향각 센서와, 상기 토오크 센서에서 검출된 토오크를 이용하여 어시스트 전류를 연산하는 어시스트 전류 연산부와, 상기 차속 센서에서 검출된 차속을 이용하여 복원제어 전류를 연산하는 복원제어 전류 연산부와, 상기 토오크 센서에서 검출된 토오크와 상기 차속 센서에서 검출된 차속 및 상기 조향각 센서에서 검출된 조향각을 이용하여 미세 조타를 판단하고, 미세 조타 동작이라고 판단되는 경우에 미세 조타 지수를 연산하며, 이 미세 조타 지수에 이득을 곱하여 미세 조타 보상 전류를 연산하는 미세 조타 판단 및 연산부와, 상기 어시스트 전류 연산부에서 연산된 어시스트 전류와 상기 복원제어 전류 연산부에서 연산된 복원제어 전류 및 상기 미세 조타 판단 및 연산부에서 연산된 미세 조타 보상 전류를 가산하여 목표전류를 출력하는 가산기와, 상기 가산기에서 출력되는 목표전류에 따라 구동되는 모터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전자제어 파워 스티어링 시스템의 복원제어장치 {A RETURN CONTROL APPARATUS OF EPS SYSTEM}
도 1은 종래 EPS 시스템의 복원제어장치의 블록 구성도,
도 2는 본 발명에 의한 EPS 시스템의 복원제어장치의 블록 구성도,
도 3은 본 발명에 의한 EPS 시스템의 복원제어장치의 동작을 보인 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 토오크 센서 12 : 차속 센서
13 : 조향각 센서 14 : 어시스트 전류 연산부
15 : 복원제어 전류 연산부 16 : 미세 조타 판단 및 연산부
17 : 가산기 18 : 모터
본 발명은 전자제어 파워 스티어링(Electronic Power Steering ; 이하, 'EPS'라 칭함) 시스템의 복원제어장치에 관한 것으로, 특히 극저속에서 미세 조타 동작이라고 판단되는 경우에 추가적인 복원제어 전류를 인가함으로써 복원성능과 온-센터 필(On-Center Feel)을 향상시킬 수 있도록 한 EPS 시스템의 복원제어장치 에 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 EPS 시스템은 차량의 속도를 검출하는 차속 센서, 모터의 상대 조향각을 검출하는 모터 위치 센서, 운전자 핸들의 토오크를 검출하는 토오크 센서 등의 센서부와, 상기 센서부에서 검출되는 각종 입력신호에 따라 운전자 핸들의 조작력을 줄여주기 위한 모터 제어신호 및 구동신호를 출력하는 ECU와, 상기 ECU에서 출력되는 모터 제어신호 및 구동신호에 따라 모터의 구동을 제어하고, 모터의 구동에 따른 출력으로 랙 바(Rack Bar)를 구동시키는 모터 제어 및 구동부로 이루어진다.
한편, 종래 상기와 같이 구성된 EPS 시스템의 복원제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 운전자 핸들의 토오크를 검출하는 토오크 센서(1)와, 차량의 속도를 검출하는 차속 센서(2)와, 운전자 핸들의 조향각을 검출하는 조향각 센서(3)와, 상기 토오크 센서(1)에서 검출된 토오크를 이용하여 어시스트 전류를 연산하는 어시스트 전류 연산부(4)와, 상기 차속 센서(2)에서 검출된 차속과 상기 조향각 센서(3)에서 검출된 조향각을 이용하여 복원제어 전류를 연산하는 복원제어 전류 연산부(5)와, 상기 어시스트 전류 연산부(4)에서 연산된 어시스트 전류와 상기 복원제어 전류 연산부(5)에서 연산된 복원제어 전류를 가산하여 목표전류를 출력하는 가산기(6)와, 상기 가산기(6)에서 출력되는 목표전류에 따라 구동되는 모터(7)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 종래 EPS 시스템의 복원제어장치는 유압식 파워 스티어링 시스템에 비해 모터와 감속기의 관성 또는 기구적 프릭션으로 인해 차량의 복원성이 약화되는 특징이 있다.
특히, 이러한 현상은 극저속에서 미세 조타를 하였을 경우에 두드러지는데, 운전자가 스트리어링 휠을 조타한 후에 차량이 스스로 복원되려하는 복원력 보다 모터나 감속기의 프릭션이 더 크게 되므로 차량이 제대로 복원되지 않는 경향이 있다.
이때, 스티어링 휠이 중립 위치로 오기 위해서는 운전자의 강제 입력이 필요한데, 이는 조타 느낌(feel)을 악화시키는 원인중에 하나이다.
즉, 종래에는 조타 후 원활한 복원성능과 온-센터-필(On-center-feel)을 얻기 위해 상기와 같은 복원제어장치의 복원제어로직을 적용하지만, 극저속에서 미세 조타를 하였을 경우에는 복원성이 미흡하다고 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 극저속에서 미세 조타 동작이라고 판단되는 경우에 추가적인 복원제어 전류를 인가함으로써 복원성능과 온-센터 필(On-Center Feel)을 향상시킬 수 있도록 한 EPS 시스템의 복원제어장치를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 EPS 시스템의 복원제어장치는, 운전자 핸들의 토오크를 검출하는 토오크 센서와, 차량의 속도를 검출하는 차속 센서와, 운전자 핸들의 조향각을 검출하는 조향각 센서와, 상기 토오크 센서에서 검출된 토오크를 이용하여 어시스트 전류를 연산하는 어시스트 전류 연산부와, 상기 차속 센서에서 검출된 차속을 이용하여 복원제어 전류를 연산하는 복원제어 전류 연산부와, 상기 토오크 센서에서 검출된 토오크와 상기 차속 센서에서 검출된 차속 및 상기 조향각 센서에서 검출된 조향각을 이용하여 미세 조타를 판단하고, 미세 조타 동작이라고 판단되는 경우에 미세 조타 지수를 연산하며, 이 미세 조타 지수에 이득을 곱하여 미세 조타 보상 전류를 연산하는 미세 조타 판단 및 연산부와, 상기 어시스트 전류 연산부에서 연산된 어시스트 전류와 상기 복원제어 전류 연산부에서 연산된 복원제어 전류 및 상기 미세 조타 판단 및 연산부에서 연산된 미세 조타 보상 전류를 가산하여 목표전류를 출력하는 가산기와, 상기 가산기에서 출력되는 목표전류에 따라 구동되는 모터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 EPS 시스템의 복원제어장치의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 운전자 핸들의 토오크를 검출하는 토오크 센서(11)와, 차량의 속도를 검출하는 차속 센서(12)와, 운전자 핸들의 조향각을 검출하는 조향각 센서(13)와, 상기 토오크 센서(11)에서 검출된 토오크를 이용하여 어시스트 전류를 연산하는 어시스트 전류 연산부(14)와, 상기 차속 센서(12)에서 검출된 차속을 이용하여 복원제어 전류를 연산하는 복원제어 전류 연산부(15)와, 상기 토오크 센서(11)에서 검출된 토오크와 상기 차속 센서(12)에서 검출된 차속 및 상기 조향각 센서(13)에서 검출된 조향각을 이용하여 미세 조타를 판단하고, 미세 조타 동작이라고 판단되는 경우에 미세 조타 지수를 연산하며, 이 미세 조타 지수에 이득을 곱하여 미세 조타 보상 전류를 연산하는 미세 조타 판단 및 연산부(16)와, 상기 어시스트 전류 연산부(14)에서 연산된 어시스트 전류와 상기 복원제어 전류 연산부(15)에서 연산된 복원제어 전류 및 상기 미세 조타 판단 및 연산부(16)에서 연산된 미세 조타 보상 전류를 가산하여 목표전류를 출력하는 가산기(17)와, 상기 가산기(17)에서 출력되는 목표전류에 따라 구동되는 모터(18)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 EPS 시스템의 복원제어장치의 동작을 도 3을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
EPS 시스템의 센서부를 구성하는 토오크 센서(11)는 운전자 핸들의 토오크를 검출하고, 차속 센서(12)는 차량의 속도를 검출하며, 조향각 센서(13)는 운전자 핸들의 조향각을 각각 검출한다.
이어, 어시스트 전류 연산부(14)는 상기 토오크 센서(11)에서 검출된 토오크를 이용하여 어시스트 전류를 연산하고, 복원제어 전류 연산부(15)는 상기 차속 센서(12)에서 검출된 차속을 이용하여 복원제어 전류를 각각 연산한다.
그리고, 미세 조타 판단 및 연산부(16)는 상기 토오크 센서(11)에서 검출된 토오크와 상기 차속 센서(12)에서 검출된 차속 및 상기 조향각 센서(13)에서 검출된 조향각을 이용하여 미세 조타를 판단하고, 미세 조타 동작이라고 판단되는 경우에 미세 조타 지수를 연산하며, 이 미세 조타 지수에 이득을 곱하여 미세 조타 보 상 전류를 연산한다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 차속 센서(12)에서 검출된 차속이 임의의 속도 미만인지를 판단하고(S1), 판단 결과 차속이 임의의 속도 미만인 경우 상기 토오크 센서(11)에서 검출된 토오크가 임의의 토오크 미만인지를 판단한다(S2).
상기 단계(S2)의 판단 결과, 토오크가 임의의 토오크 미만인 경우 마지막으로 상기 조향각 센서(13)에서 검출된 조향각이 중립을 기준으로 일정 범위내에 위치하고 있는지를 판단한다(S3).
상기 단계(S3)의 판단 결과, 조향각이 일정 범위내에 위치하고 있다면, 극저속에서의 미세 조타 동작이라고 최종적으로 판단하여 미세 조타 지수를 연산한다(S4).
이후, 상기 단계(S4)에서 연산된 미세 조타 지수에 이득값, 즉 미세 조타 지수에 비례하는 이득값을 곱하여 미세 조타 보상 전류를 연산한다(S5).
그러면, 가산기(17)를 통해 상기 어시스트 전류 연산부(14)에서 연산된 어시스트 전류와 상기 복원제어 전류 연산부(5)에서 연산된 복원제어 전류 및 상기 미세 조타 판단 및 연산부(16)에서 연산된 미세 조타 보상 전류를 가산하여 최종적인 목표전류를 모터(18)로 출력하고, 이후 모터(18)는 상기 가산기(17)에서 출력되는 목표전류에 따라 구동되어 극저속에서도 복원성능을 최대한 발휘할 수 있게 된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 극저속에서 미세 조타를 하였을 경우에도 추가적인 복원제어 전류를 통해 모터를 구동함에 따라 복원성능과 온-센터 필(On-Center Feel)을 보다 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 운전자 핸들의 토오크를 검출하는 토오크 센서와,
    차량의 속도를 검출하는 차속 센서와,
    운전자 핸들의 조향각을 검출하는 조향각 센서와,
    상기 토오크 센서에서 검출된 토오크를 이용하여 어시스트 전류를 연산하는 어시스트 전류 연산부와,
    상기 차속 센서에서 검출된 차속을 이용하여 복원제어 전류를 연산하는 복원제어 전류 연산부와,
    상기 토오크 센서에서 검출된 토오크와 상기 차속 센서에서 검출된 차속 및 상기 조향각 센서에서 검출된 조향각을 이용하여 미세 조타를 판단하고, 미세 조타 동작이라고 판단되는 경우에 미세 조타 지수를 연산하며, 이 미세 조타 지수에 이득을 곱하여 미세 조타 보상 전류를 연산하는 미세 조타 판단 및 연산부와,
    상기 어시스트 전류 연산부에서 연산된 어시스트 전류와 상기 복원제어 전류 연산부에서 연산된 복원제어 전류 및 상기 미세 조타 판단 및 연산부에서 연산된 미세 조타 보상 전류를 가산하여 목표전류를 출력하는 가산기와,
    상기 가산기에서 출력되는 목표전류에 따라 구동되는 모터로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워 스티어링 시스템의 복원제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미세 조타 판단 및 연산부가,
    상기 차속 센서에서 검출된 차속이 임의의 속도 미만이고, 상기 토오크 센서에서 검출된 토오크가 임의의 토오크 미만이며, 상기 조향각 센서에서 검출된 조향각이 중립을 기준으로 일정 범위내에 위치하고 있는 경우에 극저속에서의 미세 조타 동작이라고 판단하여 미세 조타 지수를 연산하는 단계와,
    상기 단계에서 연산된 미세 조타 지수에 이득값을 곱하여 미세 조타 보상 전류를 연산하는 단계로 동작하는 것을 특징으로 하는 전자제어 파워 스티어링 시스템의 복원제어장치.
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