KR101148365B1 - 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 전동식 조향장치의전자제어장치 및 방법 - Google Patents

조향각 오류 판별 기능을 제공하는 전동식 조향장치의전자제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 전동식 조향장치의 전자제어장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 전동식 조향장치(EPS: Electric Power Steering)의 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)에 있어서, 복원 제어를 위해 복원 전류를 발생하기 전에, 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류 및 조향각 정보에 의한 복원 전류를 비교하여, 상기 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류의 조향각과 상기 조향각 정보에 의한 복원 전류의 조향각이 상호 다른 경우, 상기 복원 제어를 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 전동식 조향장치의 전자제어장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 종래의 전동식 조향장치의 전자제어장치에서 차량의 시동이 꺼진 직후에 측정한 조향각을 이용하여 복원 제어를 수행하는 경우, 복원 제어를 수행하기 전에 사용자에 의해 조향각이 변경된 경우 측정된 조향각과의 차이로 인해 발생하던 잘못된 복원 제어를 방지할 수 있다.
또한, 타이어 얼라이닝 토크를 이용하여 추정한 조향각과 전자제어장치에 의해 기록된 조향각을 복원 제어를 수행하기 전에 상호 비교함으로써, 잘못된 복원 제어를 수행하는 오류를 사전에 방지할 수 있어, 운전자들의 불만을 해결할 수 있다.
EPS, ECU, 조향각, 오류, 판별

Description

조향각 오류 판별 기능을 제공하는 전동식 조향장치의 전자제어장치 및 방법{Method and Electronic Control Unit of Electric Power Steering Apparatus for Providing Steering Angle Error Distinguishable Function}
도 1은 종래의 전동식 조향장치의 전자제어장치를 간략하게 나타낸 블럭 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 전자제어장치 104: 조향각 센서
110: 목표 전류 연산부 120: 감산기
130: 전류 제어부 140: 전류 검출부
본 발명은 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 전동식 조향장치의 전자제어장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 타이어 얼라이닝 토크를 이용하여 추정한 조향각과 전자제어장치에 의해 기록된 조향각을 복원 제어를 수행하기 전에 상호 비교함으로써, 잘못된 복원 제어를 방지하는 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 전동식 조향장치의 전자제어장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로 자동차의 조향장치로는 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 동력 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)가 사용되고 있지만, 1990년대 이후 전기 모터를 이용한 전동식 조향장치(EPS: Electric Power Steering)가 점차 보편화하고 있다. 기존의 유압식 동력 조향장치는 동력을 보조해 주는 동력원인 유압 펌프가 엔진에 의해 구동되어 조향 휠의 회전 여부와 관계없이 항상 에너지를 소모하는 데 비해서 전동식 조향장치는 조향 휠이 회전하여 토크가 발생하면 전기 에너지로 구동되는 모터가 조향 보조 동력을 제공한다. 따라서 전동식 조향장치를 사용하는 경우 유압식 동력 조향장치에 비해 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
전동식 조향장치는 많은 기계 부품과 전자 부품들로 구성되지만, 가장 핵심적인 구성으로서는 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)가 있다. 전자제어장치는 차속 센서, 토크 센서, 조향각 센서 등 외부의 각종 센서로부터 전달되는 전기적인 신호를 분석하여 운전자의 조향 의도와 자동차의 주행 상황 등을 파악하고, 구비된 각종 로직(Logic)을 이용하여 모터를 제어하는 전동식 조향장치의 핵심 장치이다.
도 1은 종래의 전동식 조향장치의 전자제어장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
종래의 전동식 조향장치의 전자제어장치(100)는 목표 전류 연산부(110), 감산기(120), 전류 제어부(130) 및 전류 검출부(140)를 포함한다. 물론 전자제어장 치(100)는 전원을 공급하기 위한 배터리와 같은 전원 공급부와 고장에 의한 오작동을 차단하기 위한 릴레이 등 다른 구성요소를 더 포함할 수 있지만, 여기서는 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
목표 전류 연산부(110)는 차속 센서(102), 조향각 센서(104), 토크 센서(106) 등과 연결되어 차속 센서(102)로부터 감지한 차속에 비례하는 전기 신호인 차속감지 신호를 수신하고, 조향각 센서(104)로부터 감지한 조향각에 비례하는 전기 신호인 조향각 감지 신호를 수신하며, 토크 센서(106)로부터 감지한 토크에 비례하는 전기 신호인 토크 감지 신호를 수신하면, 이를 바탕으로 모터(150)가 주행 상황 즉, 차속, 조향각, 토크에 적절한 보조 동력을 출력할 수 있도록 모터(150)로 출력할 전류의 값을 산출하여 목표 1을 전달한다.
감산기(120)는 목표 전류 연산부(110)로부터 목표 전류 값을 수신하고 후술할 전류 검출부(140)로부터 실제 전류 값을 수신한 후 전류 값의 차이인 차이 값을 연산하여 전류 제어부(130)로 전달한다. 전류 제어부(130)는 감산기(120)로부터 차이 값이 전달되면 차이 값만큼을 보상한 전류가 모터(150)로 출력될 수 있도록 출력되는 모터 제어 전류를 제어함으로써 모터(150)로 하여금 주행 상황 즉, 차속, 조향각, 토크에 적절한 보조 동력을 출력하도록 제어한다.
이러한, 종래의 전동식 조향장치에서 복원 제어를 수행하는 방법은 조향각 센서(104)가 있는 경우와 없는 경우로 나누어서 설명할 수 있다.
우선, DC CEPS와 같이 조향각 센서(104)가 없는 경우에는 조향계의 운동방정식으로부터 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하고, 이 추정량에 비례해서 복원 제어 를 수행하게 된다.
반면, BLDC와 같이 조향각 센서(104)가 있는 경우에는 차량의 시동이 꺼진 상태(Ignition Off)에서 운전자의 절대 조향각을 전자제어장치에 기록한 후, 다음번의 시동 시 이값을 참조하여 절대각을 설정하고 조향각에 의한 복원 제어를 수행하였다.
그러나 엔진 오프 상태에서 운전자의 절대 조향각을 기록한 다음 운전자가 임의로 핸들을 돌리면, 다음번 시동 시 전동식 조향장치는 미리 기억된 값으로 복원 제어를 수행하므로, 현재의 조향각과 차이가 있어 문제를 야기시키고 있는 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 타이어 얼라이닝 토크를 이용하여 추정한 조향각과 전자제어장치에 의해 기록된 조향각을 복원 제어를 수행하기 전에 상호 비교함으로써, 잘못된 복원 제어를 방지하는 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 전동식 조향장치의 전자제어장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전동식 조향장치(EPS: Electric Power Steering)의 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)에 있어서, 복원 제어를 위해 복원 전류를 발생하기 전에, 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류 및 조향각 정보에 의한 복원 전류를 비교하여, 상기 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류의 조향각과 상기 조향각 정보에 의한 복원 전류의 조향각이 상호 다른 경우, 상기 복원 제어를 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 전동식 조향장치의 전자제어장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 전동식 조향장치(EPS: Electric Power Steering)의 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)에서, 복원 제어를 위해 초기 조향각의 오류를 판별하는 방법에 있어서, (a) 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류를 생성하는 단계; (b) 기 저장된 조향각 정보에 의한 복원 전류를 연산하는 단계; (c) 상기 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류 및 상기 조향각 정보에 의한 복원 전류를 상호 비교하는 단계; 및 (d) 상기 단계 (c)에서 상기 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류 및 상기 조향각 정보에 의한 복원 전류가 상이한 경우, 상기 복원 제어를 수행하지 않거나 상기 복원 제어를 위한 복원 전류를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 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.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조향각 오류 판별 기능을 제공하 는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초기 조향각의 오류를 판별하는 방법은, 일반적인 전동식 조향장치의 전자제어장치(100)에서의 구현이 가능하다. 즉, 종래의 복원 제어 방법인 조향계의 운동방정식으로부터 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 그로부터 연산된 복원 전류를 결정하여 복원 제어 방향을 확인하고, 현재 기록되어 있는 조향각 정보에 의한 복원 전류를 결정한 후, 양 복원 전류의 방향과 크기를 비교하여, 양 복원전류의 방향이 일치하지 않거나, 양 복원전류의 크기가 일정 이상의 오차를 보이는 경우, 현재 기록되어 있는 조향각 정보에 이상이 있는 것으로 판단하여 복원 제어의 전류를 줄이거나 복원 제어를 수행하지 않는 것을 특징으로 한다.
도 2를 이용하여 보다 상세히 설명하면, 차량의 복원 제어가 시작되면, 우선 조향계의 운동방정식으로부터 타이어의 얼라이닝 토크를 추정한다(S210).
타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 복원 제어를 수행할 방향 즉, 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류가 결정되면, 현재 기록되어 있는 조향각 정보에 의한 복원 전류를 결정한 후, 타이어 얼라이닝 토크로부터의 복원 전류와 기록된 조향각 정보에 의한 복원 전류의 방향((+)인지 (-)인지) 및 그 값의 차이를 비교한다(S220).
여기서, 두 복원 전류를 비교하는 방법에 대해 보다 상세히 설명하면, 전자제어장치(100)는 1차적으로 두 복원 전류의 방향((+)인지 (-)인지)만을 비교한 후, 방향이 동일한 경우에 한하여 두 복원 전류의 차이값을 함께 고려함으로써 방향은 같더라고 조향각의 크기 또는 복원 전류의 차이가 서로 다른 경우를 대비한다.
여기서, 운전자의 조향각 정보는 차량의 시동이 꺼진 상태(Ignition Off)에서 전자제어장치(100)에 의해 기록된다. 또한, 전자제어장치(100)는 구비된 별도의 저장 공간, 예를 들면, EEPROM 등의 메모리에 운전자의 조향각 정보를 저장한다.
단계 S220에서, 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류와 조향각 정보에 의한 복원 전류를 비교한 결과, 두 복원 전류가 동일한지 판단하여(S230), 즉, 복원 제어를 수행할 방향이 동일하면 정상적인 복원 제어 전류를 발생하여 복원 제어를 수행한다(S240).
한편, 단계 S220에서, 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류와 조향각 정보에 의한 복원 전류를 비교한 결과, 두 복원 전류가 상이하면, 복원 전류를 감소 시키거나 복원 전류를 0으로 만들어 복원 제어를 수행하지 않는다(S250).
여기서, 복원 전류의 감소량은 차량의 특성에 따라 달라지며, 이는 전자제어장치(100)의 반복적인 수행으로 결정되어 저장될 수 있다.
단계 S230 또는 단계 S240을 수행한 후, 차량의 시동이 꺼지면(S260), 전자제어장치(100)는 최종적인 조향각을 저장 공간에 저장한다(S270).
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.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 종래의 전동식 조향장치의 전자제어장치에서 차량의 시동이 꺼진 직후에 측정한 조향각을 이용하여 복원 제어를 수행하는 경우, 복원 제어를 수행하기 전에 사용자에 의해 조향각이 변경된 경우 측정된 조향각과의 차이로 인해 발생하던 잘못된 복원 제어를 방지할 수 있다.
또한, 타이어 얼라이닝 토크를 이용하여 추정한 조향각과 전자제어장치에 의해 기록된 조향각을 복원 제어를 수행하기 전에 상호 비교함으로써, 잘못된 복원 제어를 수행하는 오류를 사전에 방지할 수 있어, 운전자들의 불만을 해결할 수 있다.

Claims (5)

  1. 전동식 조향장치(EPS: Electric Power Steering)의 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)에 있어서,
    복원 제어를 위해 복원 전류를 발생하기 전에, 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류 및 기록된 조향각 정보에 의한 복원 전류를 비교하여, 상기 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류와 상기 조향각 정보에 의한 복원 전류의 방향((+)인지 (-)인지) 및 크기 중 하나 이상이 서로 다른 경우, 상기 복원 제어를 수행하지 않는 것
    을 특징으로 하는 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 전동식 조향장치의 전자제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자제어장치는,
    차량의 시동이 꺼진 상태(Ignition Off)에서 상기 조향각 정보를 측정하여 저장하는 것을 특징으로 하는 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 전동식 조향장치의 전자제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전자제어장치는,
    상기 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류와 상기 조향각 정보에 의한 복원 전류의 방향((+)인지 (-)인지)을 1차적으로 비교한 후, 2차적으로 두 복원 전류의 크기를 비교하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 전동식 조향장치의 전자제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전자제어장치는,
    상기 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류와 상기 조향각 정보에 의한 복원 전류의 방향((+)인지 (-)인지) 및 크기 중 하나 이상이 서로 다른 경우, 상기 복원 제어를 위한 상기 복원 전류를 차량의 특성에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 전동식 조향장치의 전자제어장치.
  5. 전동식 조향장치(EPS: Electric Power Steering)의 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)에서, 복원 제어를 위하여 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 방법에 있어서,
    (a) 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류를 생성하는 단계;
    (b) 기 저장된 조향각 정보에 의한 복원 전류를 연산하는 단계;
    (c) 상기 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류 및 상기 조향각 정보에 의한 복원 전류를 상호 비교하는 단계; 및
    (d) 상기 단계 (c)에서 상기 타이어의 얼라이닝 토크를 추정하여 연산된 복원 전류 및 상기 조향각 정보에 의한 복원 전류의 방향((+)인지 (-)인지) 및 크기 중 하나 이상이 서로 상이한 경우, 상기 복원 제어를 수행하지 않거나 상기 복원 제어를 위한 복원 전류를 감소시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향각 오류 판별 기능을 제공하는 방법.
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