KR101136913B1 - 조향 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조향 제어 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 차량의 선회주행시 언더스티어링(Under-Steering)과 오버스티어링(Over-Steering)을 방지하고 안정적인 선회주행을 가능하게 하는 조향 제어 장치에 관한 것이다.

Description

조향 제어 장치{STEERING CONTROL APPARATUS}
본 발명은 조향 제어 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 차량의 선회주행시 언더스티어링(Under-Steering)과 오버스티어링(Over-Steering)을 방지하고 안정적인 선회주행을 가능하게 하는 조향 제어 장치에 관한 것이다.
전동식 조향 장치(Electric Power Steering) 등의 조향 제어 장치는 온실가스 규제, 고유가 등의 여러 요인으로 소형차 위주로 적용된 이후, 중대형 승용차시장까지 그 범위를 확대되어 가고 있다. 현재는 주로 운전자의 편의성과 고속 주행 안정성 확보를 목적으로 개발되고 있지만 차선 이탈 방지, 충돌 회피 시스템과 같은 능동안전시스템의 기능이 부가된 자동조향장치를 목표로 활발히 연구 개발되고 있다.
종래의 조향 제어 장치는 차량의 속도 및 가속도, 운전자 조향토크 입력, 조향각속도 등에 따른 조향 보조토크(Steering Assis torque)를 미리 설계된 토크맵에 맞게 가변제어하여 전기모터의 조타력을 보조하는 장치이다. 그리고 운전자의 조향필링 개선 및 소음 경감, 효율성 및 신뢰성 개선 등을 위한 연구도 계속 이어지고 있다.
하지만 종래의 조향 제어 장치는 주로 차량의 직진주행 상황 또는 위기상황에서의 급격한 조향 입력만을 고려하여 조향 토크의 출력값을 제어하고 있기 때문에, 차량의 선회주행 상황에서 차량의 동특성을 충분히 고려하여 안정적인 선회주행을 보조해 주기 위한 조향 토크제어 방법을 제공해주지 못하는 문제점이 있다. 가령, 선회주행시 부족하거나 과도한 조향핸들링, 진입속도가 빠른 경우, 노면의 마찰계수가 작아진 경우 등의 상황에서 종종 발생할 수 있는 언더스티어링(Under-Steering)과 오버스티어링(Over-Steering) 현상은 대부분 조향 시스템의 제어와 깊은 관계가 있음에도 불구하고, 종래의 조향 제어 장치는, 선회 성능을 향상시키기 위한 제어 방법을 제공해주지 못하고 있는 실정이다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 차량의 선회주행시 언더스티어링(Under-Steering)과 오버스티어링(Over-Steering)을 방지하고 안정적인 선회주행을 가능하게 하는 조향 제어 장치를 제공해주는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 차속정보 및 마찰력정보에 근거하여, 정상 선회궤적을 추종하기 위한 뉴트럴 선회반경을 계산하는 뉴트럴 선회반경 계산부; 상기 차속정보 및 하중정보 중 하나 이상과, 상기 계산된 뉴트럴 선회반경에 근거하여 기준 조향각을 계산하는 기준 조향각 계산부; 상기 기준 조향각 및 입력된 운전자 조향각 간의 조향각 차이값에 근거하여, 상기 운전자 조향각이 언더스티어링 방지를 위한 최소 임계 조향각 또는 오버스티어링 방지를 위한 최대 임계 조향각에 근접한 근접 정도에 상응하는 조향반력토크를 계산하는 조향반력토크 계산부; 및 상기 조향반력토크에 기초하여 모터 구동을 위한 제어전류를 발생시키는 모터 구동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 차속정보 및 마찰력정보에 근거하여, 정상 선회궤적을 추종하기 위한 뉴트럴 선회반경을 계산하는 뉴트럴 선회반경 계산부; 상기 차속정보 및 하중정보 중 하나 이상과, 상기 계산된 뉴트럴 선회반경에 근거하여 기준 조향각을 계산하는 기준 조향각 계산부; 상기 기준 조향각 및 입력된 운전자 조향각 간의 조향각 차이값을 보상하면서 상기 기준 조향각을 추종하도록 조향각 제어를 수행하는 조향각 제어부; 및 상기 조향각 제어부의 조향각 제어에 따른 출력 신호에 근거하여 모터 구동을 제어하는 모터 구동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 선회주행시 언더스티어링(Under-Steering)과 오버스티어링(Over-Steering)을 방지하고 안정적인 선회주행을 가능하게 하는 조향 제어 장치를 제공해주는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치에 대한 블록구성도이다.
도 2는 뉴트럴 선회반경을 계산하기 위한 차량의 선회 예시도이다.
도 3은 선회반경, 차속 및 횡방향 마찰계수 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 뉴트럴스티어링 상태, 언더스티어링 상태 및 오버스티어링 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 시간에 따른 운전자 조향각의 변화 그래프와, 오버스티어링 및 언더스티어링을 방지하기 위하여, 운전자 조향각이 최대 임계 조향각 및 최소 임계 조향각에 근접 정도에 따라 발생하는 조향반력토크를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조향 제어 장치에 대한 블록구성도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조향 제어 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)에 대한 블록구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)는, 차속정보 및 마찰력정보에 근거하여, 정상 선회궤적을 추종하기 위한 뉴트럴 선회반경을 계산하는 뉴트럴 선회반경 계산부(110)와, 차속정보 및 하중정보 중 하나 이상과, 계산된 뉴트럴 선회반경에 근거하여 기준 조향각을 계산하는 기준 조향각 계산부(120)와, 기준 조향각 및 입력된 운전자 조향각 간의 조향각 차이값에 근거하여, 운전자 조향각이 언더스티어링 방지를 위한 최소 임계 조향각 또는 오버스티어링 방지를 위한 최대 임계 조향각에 근접한 근접 정도에 상응하는 조향반력토크를 계산하는 조향반력토크 계산부(130)와, 조향반력토크와 조향토크센서(105)로부터 검출된 조향토크에 기초하여 모터 구동을 위한 제어전류를 발생시키는 모터 구동 제어부(140) 등을 포함한다.
전술한 뉴트럴 선회반경 계산부(110)는, 차량속도 센서(101)를 통해 검출된 차속정보로부터 확인된 차속을 제곱한 값에 비례하고, 마찰력감지 센서(102)를 통해 검출된 마찰력정보로부터 확인된 횡방향 마찰계수와 반비례하도록, 뉴트럴 선회반경을 계산할 수 있다.
이러한 뉴트럴 선회반경의 계산 방법은, 뉴트럴 선회반경을 계산하기 위한 차량의 선회 예시도인 도 2를 참조하여 다시 설명한다.
도 2를 참조하면, 운전자가 선회주행하기 위해 핸들을 좌?우 어느 쪽으로 돌리게 되면 전륜의 방향각이 달라지면서 타이어에는 선회력(Conering Force)이 발생하게 되고 선회력(구심력)은 선회운동시에 발생하는 원심력과 균형을 이루면서 차체의 곡선운동을 가능하게 한다. 자동차가 선회운동할 때 발생하는 원심력과 이것에 저항하는 구심력을 횡방향 마찰력이라고 가정할 때 도로의 곡선반경과 선회속도와의 관계는, 하기 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. 하기 수학식 1에서, m은 차량질량, v는 선회속도(차속), R은 선회반경, μ'은 횡방향 마찰계수, g는 중력가속도이다.
Figure 112010021991412-pat00001
상기 수학식 1에서, 선회반경(R)을 구해보면, 하기 수학식 2와 같다.
Figure 112010021991412-pat00002
상기 수학식 2과, 선회반경 R, 차속 v 및 횡방향 마찰계수 μ'간의 관계를 나타낸 그래프인 도 3을 참조하면, 선회반경 R은 차속 v의 제곱에 비례한다. 그리고, 동일한 차속에 대하여, 횡방향 마찰계수 μ'가 커질수록 선회반경 R은 작아진다. 즉, 횡방향 마찰계수 μ'과 선회반경 R은 반비례한다. 도 3에서, 3가지의 횡방향 마찰계수 μ1', μ2' 및 μ3'는 μ1'<μ2'<μ3'의 관계가 성립한다.
차량이 차속에 전혀 영향을 받지 않고 실제 선회주행 반경과, 정상 선회반경(수학식 2에서 구해진 R)이 일치하는 상태를 "뉴트럴 스티어링(Neutral Steering) 상태"라고 하고, 이때의 선회반경을 "뉴트럴 선회반경"이라고 한다. 즉, 수학식 2에서 구한 R을 뉴트럴 선회반경으로 계산하면 된다.
선회 궤도를 따라 선회할 때, 선회를 위한 스티어링(Steering) 상태는, 선회주행 반경이 정상 선회반경과 일치하는 상태인 "뉴트럴 스티어링 상태" 이외에도, "언더스티어링(Under-Steering) 상태" 및 "오버스티어링(Over-Steering) 상태" 가 있다.
뉴트럴스티어링 상태(300), 오버스티어링 상태(310) 및 언더스티어링 상태(320)을 나타낸 도 4를 참조하면, 선회주행 반경이 정상 선회반경(R)과 일치하는 상태인 뉴트럴 스티어링 상태(300)를 기준으로, 차량 진입속도 증가, 부적절한 조향핸들링, 노면 마찰계수 감소 등의 영향으로 선회주행 반경이 정상 선회반경(R, 즉, 뉴트럴 선회반경) 보다 커지는 상황이 발생할 수 있으며, 이러한 상태를 "언더스티어링(Under-Steering) 상태(320)"라 한다. 또한, 선회주행 반경이 정상 선회반경(R)과 일치하는 뉴트럴 스티어링 상태를 기준으로, 선회주행 반경이 정상 선회반경(R, 즉, 뉴트럴 선회반경) 보다 작아지는 상황이 발생할 수 있으며, 이러한 상태를 "오버스티어링(Over-Steering) 상태(310)"라 한다. 참고로, 선회 도중, 언더스티어링 상태 및 오버스티어링 상태가 모두 존재하여, 언더스티어링 상태(또는 오버스티어링 상태)에서 오버스티어링 상태(또는 언더스티어링 상태)로 변화되는 상태인 리버스스티어링(Reverse-Steering) 상태(330)가 있을 수도 있다.
이러한 언더스티어링 상태(320) 및 오버스티어링 상태(310)의 발생은, 정상 선회반경 R(즉, 뉴트럴 선회반경)을 따라 선회하는 정상적인 선회를 저해하여 차선 이탈 상황을 발생시킬 수 있으며, 이로 인해 사고가 발생할 수 있다. 따라서, 전술한 기준 조향각 계산부(120)는 정상적인 선회를 위한 기준이 되는 "기준 조향각"을 계산하고, 조향반력토크 계산부(130)는 운전자 조향각이 기준 조향각과 차이가 발생하면 이 차이(오차)를 보상해주기 위한 조향반력토크를 발생시켜 정상적인 선회가 이루어질 있도록 해준다
전술한 기준 조향각 계산부(120)는, 전륜 하중 및 후륜 하중을 포함하는 하중정보를 하중감지 센서(103)을 통해 검출하여, 검출된 하중정보를 토대로, 전류 하중 및 후륜 하중 간의 차이에 의해 발생하는 슬립 앵글(Slip Angle)에 의한 선회조향각 오차를 보상하기 위한 하중 계수를 산출하고, 산출된 하중 계수, 차량속도 센서(101)를 통해 검출된 차속정보 및 뉴트럴 선회반경 계산부(110)에서 계산된 뉴트럴 선회반경 등에 근거하여 기준 조향각(Reference Steering Angle)을 계산할 수 있다.
전술한 조향반력토크 계산부(130)는, 기준 조향각 계산부(120)에서 계산된 기준 조향각 및 운전자 조향각 간의 조향각 차이값을 계산하고, 언더스티어링 방지를 위한 "최소 임계 조향각" 및 오버스티어링 방지를 위한 "최대 임계 조향각"을 결정하며, 조향각 차이값(즉, |기준 조향각-운전자 조향각|)이, 최소 임계 조향각 또는 최대 임계 조향각과 기준 조향각 간의 차이에 일정 계수를 곱한 값보다 얼마나 큰지를 확인함으로써, 입력된 운전자 조향각이 최소 임계 조향각 또는 최대 임계 조향각에 근접한 근접 정도를 파악하고, 파악된 근접 정도에 상응하는 조향반력토크를 계산할 수 있다.
이러한 조향반력토크 계산부(130)는 입력된 운전자 조향각이 최소 임계 조향각 또는 최대 임계 조향각에 근접한 근접 정도에 상응하는 조향반력토크에 대한 조향반력토크 맵을 미리 저장해두고, 조향반력토크 맵을 참조하여, 입력된 운전자 조향각이 최소 임계 조향각 또는 기 최대 임계 조향각에 더 많이 근접할수록 조향반력토크를 더 큰 값으로 계산하여, 더 큰 값의 조향반력토크를 발생시킬 수 있다.
도 5는 시간에 따른 운전자 조향각의 변화 그래프와, 오버스티어링 및 언더스티어링을 방지하기 위하여, 운전자 조향각이 최대 임계 조향각 및 최소 임계 조향각에 근접 정도에 따라 발생하는 조향반력토크를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 운전자 조향각이 기준 조향각보다 커지게 되면, 오버스티어링이 발생할 가능성이 높아진다. 따라서, 운전자 조향각이 오버스티어링을 방지하기 위한 최대 임계 조향각에 근접하게 되면, 근접한 정도에 상응하는 크기로 조향반력토크를 오버스티어링을 방지하는 방향(-방향)으로 발생시킨다.
도 5를 참조하면, 운전자 조향각이 기준 조향각보다 작아지면, 언더스티어링이 발생할 가능성이 높아진다. 따라서, 운전자 조향각이 언더스티어링을 방지하기 위한 최소 임계 조향각에 근접하게 되면, 근접한 정도에 상응하는 크기로 조향반력토크를 언더스티어링을 방지하는 방향(+방향)으로 발생시킨다.
다시 말해, 도 5를 참조하면, 임계 조향각에 50%이상 근접할 때부터 조향반력토크가 생성되어 임계 조향각에 근접할수록 이에 비례하여 더 큰 조향반력토크를 생성해 내도록 설계되어 있다. 그리고 다시 오프셋이 임계 조향각으로부터 50%이하로 내려가게 되면 안정적인 선회주행 궤적으로 간주하고 조향반력토크를 0으로 바꾼다.
한편, 조향반력토크 계산부(130)는 조향반력토크가 운전자에 의해 느껴지도록 조향휠에 조향반력토크에 해당하는 힘을 발생시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)는, 차량속도 센서(101)를 통해 차속정보를 검출하고 마찰력감지 센서(102)를 통해 마찰력정보를 검출하며 조향각 센서(104)를 통해 조향각정보를 검출하여, 조향각정보로부터 확인된 조향각이 속도 및 마찰력 대비 최소 안전 조향각을 초과하는지를 확인하여, 확인 결과에 따라 선회모드로의 진입 여부를 판단하는 선회모드 진입 판단부를 더 포함할 수 있다.
이상에서 전술한 조향 제어 장치(100)는, 전동식 조향(Electric Power Steering(EPS) 또는 Motor Driven Power Steering(MDPS)) 장치라고도 한다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)를 기재하였으며, 이하에서는, 이러한 조향 제어 장치(100)가 제공하는 조향 제어 방법을 도 6에 도시된 흐름도를 참조하여 설명한다.
도 6을 참조하면, 차속, 마찰력, 조향각 등을 각종 센서를 통해 검출하고(S600), 검출된 조향각이 속도 및 마찰력 대비 최소 안전 조향각을 초과하는지를 확인하여(S602), 선회모드 진입 여부를 판단한다. 만약, S602 단계에서, 검출된 조향각이 속도 및 마찰력 대비 최소 안전 조향각을 초과하여 선회모드로 진입한 것으로 판단되면, 횡방향 마찰계수 등을 이용하여 뉴트럴 선회반경을 계산한다(S604). 이때, 전륜 및 후륜 하중을 검출하여(S606), 하중차에 의한 선회조향각 오차를 보상하기 위한 하중 계수를 산출한다(S608). S604 단계에서 계산된 뉴트럴 선회반경과, S608 단계에서 산출된 하중 계수와, 검출된 차속 등의 정보를 이용하여 기준 조향각(A)을 계산한다(S610). 이렇게 계산된 기준 조향각(A) 및 입력된 운전자 조향각(B) 간의 차이값(오차)을 계산하고(S612), 운전자 조향각(B)이 임계 조향각(TH, 최대 임계 조향각 또는 최소 임계 조항각)에 근접하는지를 판단한다(S614). S614 단계에서, 운전자 조향각(B)이 임계 조향각(TH, 최대 임계 조향각 또는 최소 임계 조항각)에 근접하는지에 대한 판단은, S612 단계에서 계산된 차이값이 임계 조향각(TH)과 기준 조향각(A) 간의 차이값의 상수(C)배 한 값보다 큰지를 판단한다. 즉, "|A-B| > | (TH-A) * C)|"인지를 판단하는 것이다.
이때, 상수 C는, 기준 조향각(A)과 임계 조향각(TH)의 사이 크기를 100퍼센트라고 할 때, 운전자 조향각(B)이 기준 조향각(A)으로부터 특정 범위(비율) 이상 커지게 되면, 시스템 제어동작이 시작할 수 있게 하는 기준 계수이다. 예를 들어 C = 0.7로 설정하게 되면 운전자 조향각(B)이 임계 조향각에 70%이상 근접할 때부터 조향반력토크가 생성되게 된다.
S614 단계에서, 판단 조건을 만족하면, 조향반력토크맵을 이용하여 조향반력토크를 산출한다(S606). 이때, 임계 조향각(TH)에 가까워질수록 더 큰 조향반력토크를 작용하도록 조향반력토크맵을 설계하여 위험수준에 따라 조향반력토크를 다르게 설계할 수 있다. 여기서, 최소 임계 조향각은 언더스티어링 방지를 위한 제어 한계값을 의미하고, 최대 임계 조향각은 오버스티어링 방지를 위한 제어 한계값을 의미한다. 운전자가 부적절한 조향핸들링을 조작했을 경우, 조향반력토크의 크기와 방향을 조향필링(Steering Feeling)으로 감지하여 반대방향으로 조향각을 수정하고 속도를 줄이는 등 능동적으로 대처하여 뉴트럴 선회주행 괘도를 추정하여 안정적인 선회 주행을 할 수 있도록 보조한다.
S616 단계 이후, S616 단계에서 산출된 조향반력토크를 이용하여, PID(Proportional-Integral-Derivative, 비례-적분-미분) 제어 등을 통해 오차를 보상하고 모터 구동을 위한 제어 전류를 생성하여 모터 구동 제어를 수행한다(S618).
이상에서 전술한 조향 제어 장치(100)는, 운전자 조향각이 오버스티어링 방지를 위한 최대 임계 조향각 또는 오버스티어링 방지를 위한 최소 임계 조향각에 근접한 경우, 근접한 근접 정도만큼 조향반력토크를 발생시키는 조향각 제어 방식을 통해, 정상적인 선회가 가능하도록 제어해준다. 이하에서는, 정상적인 선회를 가능하도록 해주는 다른 제어 방식을 제공하는 조향 제어 장치를 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조향 제어 장치(700)에 대한 블록구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조향 제어 장치(700)는, 차량속도 센서(101)를 통해 검출된 차속정보 및 마찰력감지 센서(102)를 통해 검출된 마찰력정보에 근거하여, 정상 선회궤적을 추종하기 위한 뉴트럴 선회반경을 계산하는 뉴트럴 선회반경 계산부(710)와, 차량속도 센서(101)를 통해 검출된 차속정보 및 하중감지 센서(103)를 통해 검출된 하중정보 중 하나 이상과, 뉴트럴 선회반경 계산부(S710)에서 계산된 뉴트럴 선회반경에 근거하여 기준 조향각을 계산하는 기준 조향각 계산부(720)와, 기준 조향각 계산부(720)에서 계산된 기준 조향각 및 조향각 센서(104)를 통해 입력된 운전자 조향각 간의 조향각 차이값을 보상하면서, 조향각이 기준 조향각을 추종하도록 조향각 제어를 수행하는 조향각 제어부(730)와, 조향각 제어부(730)의 조향각 제어에 따른 출력 신호와 조향토크센서(105)로부터 검출된 조향토크에 기초하여 모터 구동을 제어하는 모터 구동 제어부(740) 등을 포함한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조향 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 차속, 마찰력, 조향각 등을 각종 센서를 통해 검출하고(S800), 검출된 조향각이 속도 및 마찰력 대비 최소 안전 조향각을 초과하는지를 확인하여(S802), 선회모드 진입 여부를 판단한다. 만약, S802 단계에서, 검출된 조향각이 속도 및 마찰력 대비 최소 안전 조향각을 초과하여 선회모드로 진입한 것으로 판단되면, 횡방향 마찰계수 등을 이용하여 뉴트럴 선회반경을 계산한다(S804). 이때, 전륜 및 후륜 하중을 검출하여(S806), 하중차에 의한 선회조향각 오차를 보상하기 위한 하중 계수를 산출한다(S808). S804 단계에서 계산된 뉴트럴 선회반경과, S808 단계에서 산출된 하중 계수와, 검출된 차속 등의 정보를 이용하여 기준 조향각(A)을 계산한다(S810). 이렇게 계산된 기준 조향각(A) 및 입력된 운전자 조향각(B) 간의 차이값(오차)을 계산하고(S812), 기준 조향각(A) 및 입력된 운전자 조향각(B) 간의 계산된 차이값(오차)을 보상하고 조향각이 기준 조향각(A)을 추종하도록 조향각 제어를 수행한다(S814). 조향각 제어에 따른 출력신호를 이용하여 모터 구동 제어를 수행한다(S816).
이상에서 전술한 조향 제어 장치(700)는, 전동식 조향(Electric Power Steering(EPS) 또는 Motor Driven Power Steering(MDPS)) 장치라고도 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 선회주행시 언더스티어링(Under-Steering)과 오버스티어링(Over-Steering)을 방지하고 안정적인 선회주행을 가능하게 하는 조향 제어 장치(100 또는 700)를 제공해주는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 조향 제어 장치 101: 차량속도 센서
102: 마찰력감지 센서 103: 하중감지 센서
104: 조향각 센서 105: 조향토크 센서
110: 뉴트럴 선회반경 계산부 120: 기준 조향각 계산부
130: 조향반력토크 계산부 140: 모터 구동 제어부

Claims (8)

  1. 차속정보 및 마찰력정보에 근거하여, 정상 선회궤적을 추종하기 위한 뉴트럴 선회반경을 계산하는 뉴트럴 선회반경 계산부;
    상기 차속정보 및 하중정보 중 하나 이상과, 상기 계산된 뉴트럴 선회반경에 근거하여 기준 조향각을 계산하는 기준 조향각 계산부;
    상기 기준 조향각 및 입력된 운전자 조향각 간의 조향각 차이값에 근거하여, 상기 운전자 조향각이 언더스티어링 방지를 위한 최소 임계 조향각 또는 오버스티어링 방지를 위한 최대 임계 조향각에 근접한 근접 정도에 상응하는 조향반력토크를 계산하는 조향반력토크 계산부; 및
    상기 조향반력토크에 기초하여 모터 구동을 위한 제어전류를 발생시키는 모터 구동 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    차량속도 센서를 통해 상기 차속정보를 검출하고 마찰력감지 센서를 통해 상기 마찰력정보를 검출하며 조향각 센서를 통해 조향각정보를 검출하여, 상기 조향각정보로부터 확인된 조향각이 속도 및 마찰력 대비 최소 안전 조향각을 초과하는지를 확인하여, 확인 결과에 따라 선회모드로의 진입 여부를 판단하는 선회모드 진입 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 뉴트럴 선회반경 계산부는,
    차량속도 센서를 통해 검출된 상기 차속정보로부터 확인된 차속을 제곱한 값에 비례하고, 마찰력감지 센서를 통해 검출된 마찰력정보로부터 확인된 횡방향 마찰계수와 반비례하도록, 상기 뉴트럴 선회반경을 계산하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 조향각 계산부는,
    전륜 하중 및 후륜 하중을 포함하는 상기 하중정보를 검출하여, 상기 검출된 하중정보를 토대로, 상기 전류 하중 및 상기 후륜 하중 간의 차이에 의해 발생하는 슬립 앵글에 의한 선회조향각 오차를 보상하기 위한 하중 계수를 산출하고,
    상기 산출된 하중 계수, 상기 검출된 차속정보 및 상기 계산된 뉴트럴 선회반경에 근거하여 상기 기준 조향각을 계산하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 조향반력토크 계산부는,
    상기 기준 조향각 및 상기 운전자 조향각 간의 상기 조향각 차이값을 계산하고, 언더스티어링 방지를 위한 상기 최소 임계 조향각 및 오버스티어링 방지를 위한 상기 최대 임계 조향각을 결정하며,
    상기 조향각 차이값이, 상기 최소 임계 조향각 또는 상기 최대 임계 조향각과 상기 기준 조향각 간의 차이에 일정 계수를 곱한 값보다 얼마나 큰지를 확인함으로써,
    상기 입력된 운전자 조향각이 상기 최소 임계 조향각 또는 상기 최대 임계 조향각에 근접한 근접 정도를 파악하고, 상기 파악된 근접 정도에 상응하는 상기 조향반력토크를 계산하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 조향반력토크 계산부는,
    상기 조향반력토크가 운전자에 의해 느껴지도록 조향휠에 상기 조향반력토크에 해당하는 힘을 발생시키는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 조향반력토크 계산부는,
    상기 입력된 운전자 조향각이 상기 최소 임계 조향각 또는 상기 최대 임계 조향각에 근접한 근접 정도에 상응하는 상기 조향반력토크에 대한 조향반력토크 맵을 미리 저장해두고,
    상기 조향반력토크 맵을 참조하여, 상기 입력된 운전자 조향각이 상기 최소 임계 조향각 또는 상기 최대 임계 조향각에 더 많이 근접할수록 상기 조향반력토크를 더 큰 값으로 계산하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  8. 삭제
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