KR101393208B1 - 조향제어 방법, 전자제어장치 및 조향제어 시스템 - Google Patents

조향제어 방법, 전자제어장치 및 조향제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조향제어 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 유압펌프의 고장 등으로 인한 비정상적인 유압식 조향제어 상태를 대비하기 위하여, 세이프티(Safety) 용도의 전동식 조향장치를 추가로 이용하는 조향제어 방법, 전자제어장치 및 조향제어 시스템에 관한 것이다.

Description

조향제어 방법, 전자제어장치 및 조향제어 시스템{STEERING CONTROL METHOD, ELECTRONIC CONTROL UNIT, AND STEERING CONTROL SYSTEM}
본 발명은 조향제어 기술에 관한 것이다.
종래, 유압펌프를 이용하는 유압식 조향장치는, 대형 차량 등에 장착되고 있다. 만약, 유압펌프의 고장 등으로 인해 유압식 조향장치가 비정상적으로 동작하거나 전혀 동작을 하지 않게 되면, 차량 사고가 발생할 수 있다.
따라서, 유압펌프의 고장 등으로 인한 비정상적인 유압식 조향제어 상태를 대비하여, 보조 유압펌프를 추가로 포함하는 유압식 조향장치가 개발되었다.
하지만, 보조 유압펌프의 추가적인 설치는 별도의 유압계를 구비해야만 하는 과도한 비용과 추가 조립 공정이 필요하게 되는 문제점이 있다.
또한, 보조 유압펌프의 추가적인 설치로 인해, 보조 유압펌프에서 나오는 작동유의 유로 형성을 위한 구조 변경이 동반되어야만 하는 구조 변경 상의 문제점도 발생시킬 수 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 유압펌프의 고장 등으로 인한 비정상적인 유압식 조향제어 상태를 대비하기 위하여, 세이프티(Safety) 용도의 전동식 조향장치를 추가로 이용하는 조향제어 기술을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 유압식 조향장치에 의한 유압식 조향제어가 수행되도록 제어하는 유압식 조향제어부; 상기 유압식 조향제어가 수행되고 있는 동안, 전동식 조향장치에 의한 전동식 조향제어가 제한되도록 제어하는 전동식 조향제어 제한부; 상기 유압식 조향제어가 수행되고 있는 동안, 토크센서에서 측정된 토크값의 변화에 따라 유압식 조향제어 상태가 비정상적인지를 지속적으로 감시하는 유압식 조향제어 상태 감시부; 및 상기 유압식 조향제어 상태가 비정상적인 것으로 감지되면, 상기 전동식 조향장치에 의한 조향제어가 수행되도록 제어하는 전동식 조향제어부를 포함하는 전자제어장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 전자제어장치가 제공하는 조향제어 방법에 있어서, 유압식 조향장치에 의한 유압식 조향제어가 시작되도록 제어하는 단계; 상기 유압식 조향제어가 시작되어 수행되고 있는 동안, 전동식 조향장치에 의한 전동식 조향제어가 제한되도록 제어하고, 토크센서에서 측정된 토크값의 변화에 따라 유압식 조향제어 상태가 비정상적인지를 지속적으로 감시하는 단계; 및 상기 유압식 조향제어 상태가 비정상적인 것으로 감지되면, 상기 전동식 조향장치에 의한 조향제어가 시작되어 수행되도록 제어하는 단계를 포함하는 조향제어 방법을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 보조 동력공급원으로서 유압펌프를 이용하여 유압식 조향제어를 수행하는 유압식 조향장치; 보조 동력공급원으로서 모터를 이용하여 전동식 조향제어를 수행하는 전동식 조향장치; 및 상기 유압식 조향제어가 수행되도록 제어하고, 상기 유압식 조향제어가 수행되고 있는 동안, 상기 전동식 조향제어가 제한되도록 제어하고 토크센서에서 측정된 토크값의 변화에 따라 상기 유압식 조향제어 상태가 비정상적인지를 지속적으로 감시하고, 상기 유압식 조향제어 상태가 비정상적인 것으로 감지되면, 상기 전동식 조향장치에 의한 조향제어가 수행되도록 제어하는 전자제어장치를 포함하는 조향제어 시스템을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유압펌프의 고장 등으로 인한 비정상적인 유압식 조향제어 상태를 대비하기 위하여, 세이프티(Safety) 용도의 전동식 조향장치를 추가로 이용하는 조향제어 기술을 제공하는 효과가 있다.
이를 통해, 세이프티 용도의 조향장치로서 유압펌프를 추가로 이용하는 것에 비해, 비용이 저렴하고 공정이 간단하며, 특히, 기존의 유압식 조향장치의 구조를 변경할 필요가 없다.
도 1은 본발명의 일 실시예에 따른 조향제어 시스템을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어장치에 대한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향제어 방법에 대한 흐름도이다.
본 발명은 유압식 조향제어를 메인 조향제어로 수행하고, 도중에, 유압식 조향제어 상태가 비정상적으로 되면, 세이프티(Safety)용 조향제어로서 전동식 조향제어를 수행하는 조향제어 기술에 관한 것이다.
아래에서는, 이러한 본 발명의 일 실시예를 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
도 1은 본발명의 일 실시예에 따른 조향제어 시스템을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향제어 시스템은, 보조 동력공급원으로서 유압펌프(111)를 이용하여 유압식 조향제어를 수행하는 유압식 조향장치(110)와, 보조 동력공급원으로서 모터(122)를 이용하여 전동식 조향제어를 수행하는 전동식 조향장치(120)와, 유압식 조향장치(110)에 의한 유압식 조향제어와 전동식 조향장치(120)에 의한 조향제어 중 하나의 조향제어가 수행되도록 제어하는 전자제어장치(100) 등을 포함한다.
전술한 전자제어장치(100)는, 유압식 조향제어와 전동식 조향제어 중 하나의 조향제어가 수행되도록 제어함에 있어서, 유압식 조향장치(110)에 의해 유압식 조향제어가 수행되도록 제어하고, 유압식 조향제어가 수행되고 있는 동안, 전동식 조향장치(120)에 의한 전동식 조향제어가 제한되도록 제어하고 토크센서에서 측정된 토크값의 변화에 따라 유압식 조향장치(110)에 의한 유압식 조향제어 상태가 비정상적인지를 지속적으로 감시하고, 유압식 조향장치(110)에 의한 유압식 조향제어 상태가 비정상적인 것으로 감지되면, 전동식 조향장치(120)에 의한 조향제어가 수행되도록 제어한다.
전술한 바와 같은 조향제어 방식에서 중요한 것은, 유압식 조향제어와 전동식 조향제어가 동시에 수행되지 않는다는 것이고, 즉, 유압식 조향제어가 수행되는 동안 전동식 조향제어는 제한된다는 것이다.
이러한 조향제어 방식을 위해, 전자제어장치(100)는, 토크센서(121)에서 측정된 토크값이 기준 토크값 이하이면, 전동식 조향장치(120)에 의한 전동식 조향제어가 제한되도록 제어할 수 있다.
이러한 조향제어 방식을 위해, 구조적으로, 토크센서(121)가 토크값을 측정하기 위한 토션바(123)의 강성은 기준 토크값에 대응되는 수치 이상이 되도록 설정될 수 있다.
이러한 조향제어 방식에 따르면, 유압식 조향제어는 메인 조향제어에 해당하고, 전동식 조향제어는 유압식 조향제어 상태가 비정상적인 경우에 수행하는 세이프티(Safety)용 조향제어에 해당한다.
운전자가 조향휠(130)를 돌리면 조향축(140)이 회전한다. 이러한 조향축(140)의 회전에 따라, 조향축(140)에 형성되어 있는 피니언 기어(150)가 회전한다. 이러한 피니언 기어(150)의 회전에 따라, 피니언 기어(150)와 서로 맞물려 있는 랙 기어(160)가 형성되어 있는 랙바(170)가 좌측 또는 우측으로 움직이게 됨으로써, 운전자가 원하는 방향으로 조향이 이루어질 수 있다. 여기서,
조향 편의성을 제고하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에는 동력 보조기를 구비한다.
즉, 메인 조향제어로서 유압식 조향제어를 수행하는 유압식 조향장치(110)는 메인 동력 보조기에 해당하고, 세이프티용 조향제어로서 전동식 조향제어를 수행하는 전동식 조향장치(120)는 유압식 조향장치(110)가 비정상적으로 동작하는 경우 또는 동작하지 않는 경우에만 동작하는 세이프티용 동력 보조기에 해당한다.
메인 동력 보조기인 유압식 조향장치(110)는, 보조 동력공급원으로서 유압펌프(111)의 유압을 이용하는 동력 보조기로서, 작동유를 송출하는 유압펌프(111), 작동유의 유로를 전환하는 유로 전환 밸브(112), 랙바(170)가 내장되면 피스톤(115)을 중심으로 양측 내부에 작동유가 충만되는 좌측 실린더(114a)와 우측 실린더(114b)가 구비된 실린더 튜브(113) 등을 포함한다.
또한, 유압식 조향장치(110)는, 유압펌프(110) 및 유로전환밸브(112) 중 하나 이상으로 제어신호를 입력하는 전자제어장치(100)와, 토크값을 측정하는 토크센서(121) 등을 더 포함하는 것으로 볼 수도 있다.
여기서, 유로 전환 밸브(112)는, 전자제어장치(100)로부터 입력된 제어신호(유압식 조향제어 신호)에 따라 유압펌프(111)로부터 공급되는 작동유를 실린더 튜브(113)의 좌측 실린더(114a) 또는 우측 실린더(114b)로 공급해준다. 이에 따라, 랙바(170)가 좌측 또는 우측으로 움직이도록 하는 보조 조타력이 공급되는 것이다.
이때, 전자제어장치(100)는, 토크센서(121)에서 측정된 토크값에 근거하여 제어신호(유압식 조향제어 신호)를 유로 전환 밸브(112)로 입력해준다. 여기서, 유압식 조향제어 신호는, 작동유가 좌측 실린더(114a)와 우측 실린더(114b) 중 어디로 공급되어야 하는지에 대한 경로 정보를 포함할 수 있고, 필요한 경우, 공급되어야 하는 작동유의 유량에 대한 정보도 포함할 수 있다.
세이프티용 동력 보조기인 전동식 조향장치(120)는, 보조 동력공급원으로서 모터(122)의 동력을 이용하는 동력 보조기로서, 조향축(140)과 연결되어 회전하는 웜휠과 이 웜휠과 치합되어 조향축(140)과 연결된 윔휠을 회전시키는 웜축을 포함하는 감속기(124)와, 전자제어장치(100)로부터 입력된 제어신호(전동식 조향제어 신호)에 따라 웜축을 회전시키는 모터(122) 등을 포함한다. 여기서, 조향축(140)에서 감속기(124)가 설치되는 부분은 컬럼(Column)이라고도 한다.
또한, 전동식 조향장치(120)는, 모터(122)로 제어신호를 입력하는 전자제어장치(100)와, 토크값을 측정하는 토크센서(121) 등을 더 포함하는 것으로 볼 수도 있다.
이때, 전자제어장치(100)는, 토크센서(121)에서 측정된 토크값에 근거하여 제어신호(전동식 조향제어 신호)를 모터(122)로 입력해준다. 여기서, 전동식 조향제어 신호는, 모터(122)를 구동시키기 위한 모터 구동 전류에 해당하는 신호일 수 있다.
이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향제어 시스템에 대하여 설명하였으며, 이하에서는, 조향제어 시스템에 포함된 전자제어장치(100)와 전자제어장치(100)가 제공하는 조향제어 방법에 대하여, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어장치(100)에 대한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어장치(100)는, 유압식 조향장치(110)에 의한 유압식 조향제어가 수행되도록 제어하는 유압식 조향제어부(210)와, 유압식 조향제어가 수행되고 있는 동안, 전동식 조향장치(120)에 의한 전동식 조향제어가 제한되도록 제어하는 전동식 조향제어 제한부(220)와, 유압식 조향제어가 수행되고 있는 동안, 토크센서(121)에서 측정된 토크값의 변화에 따라 유압식 조향제어 상태가 비정상적인지를 지속적으로 감시하는 유압식 조향제어 상태 감시부(230)와, 유압식 조향제어 상태가 비정상적인 것으로 감지되면, 전동식 조향장치에 의한 조향제어가 수행되도록 제어하는 전동식 조향제어부(240) 등을 포함한다.
전술한 전동식 조향제어 제한부(220)는, 토크센서(121)에서 측정된 토크값이 기준 토크값 이하이면, 전동식 조향제어가 제한되도록 제어할 수 있다.
여기서, "토크센서(121)에서 측정된 토크값이 기준 토크값 이하인 상태"는, 유압식 조향장치(110)에 의해 유압식 조향제어가 정상적으로 이루어짐으로써 운전자 조타력을 보조하기 위한 보조 조타력이 정상적으로 공급되는 정상적인 조향제어 상태(정상적인 유압식 조향제어 상태)를 의미한다.
이러한 전동식 조향제어 제한부(220)는, 토크센서(121)에서 측정된 토크값이 기준 토크값 이하이면, 전동식 조향장치(120)에 포함된 모터(122)로 인가할 어시스트 전류(Assist Current)의 발생을 제한함으로써, 전동식 조향제어가 제한되도록 제어할 수 있다.
토크센서(121)에서 측정된 토크값이 기준 토크값 이하인 상태가 아니라, 반대로, 토크센서(121)에서 측정된 토크값이 기준 토크값을 초과하는 상태는, 유압식 조향장치(110)에 의해 유압식 조향제어가 정상적으로 이루어지지 않아, 전자 조타력을 보조하기 위한 보조 조타력이 정상적으로 공급되지 않는 비정상적인 조향제어 상태(비정상적인 유압식 조향제어 상태)를 의미한다.
전술한 유압식 조향제어 상태 감시부(230)는, 이러한 비정상적인 유압식 조향제어 상태를 감지하는 구성으로서, 토크센서(121)에서 측정된 토크값이 기준 토크값을 초과하면, 유압식 조향제어 상태가 비정상적인 것으로 감지한다.
유압식 조향제어 상태가 정상인지 비정상인지를 감지하기 위한 기준이 되는 기준 토크값은, 토션바(123)의 강성(Rigidity)와 대응되는 수치일 수 있다.
아래에서는, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어장치(100)가 제공하는 조향제어 방법에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어장치(100)가 제공하는 조향제어 방법은, 유압식 조향제어부(210)가 유압식 조향장치(110)에 의한 유압식 조향제어가 시작되도록 제어하는 단계(S300)와, 유압식 조향제어가 시작되어 수행되고 있는 동안, 전동식 조향제어 제한부(220)가 전동식 조향장치(120)에 의한 전동식 조향제어가 제한되도록 제어하고, 유압식 조향제어 상태 감시부(230)가 토크센서(121)에서 측정된 토크값의 변화에 따라 유압식 조향제어 상태가 비정상적인지를 지속적으로 감시하는 단계(S302)와, 전동식 조향제어부(240)가 유압식 조향제어 상태가 비정상적인 것으로 감지되면, 전동식 조향장치(120)에 의한 조향제어가 시작되어 수행되도록 제어하는 단계(S304) 등을 포함한다.
전술한 S302 단계에서, 전동식 조향제어 제한부(220)는, 토크센서(121)에서 측정된 토크값이 기준 토크값 이하이면, 전동식 조향제어가 제한되도록 제어할 수 있다.
여기서, "토크센서(121)에서 측정된 토크값이 기준 토크값 이하인 상태"는, 유압식 조향장치(110)에 의해 유압식 조향제어가 정상적으로 이루어짐으로써 운전자 조타력을 보조하기 위한 보조 조타력이 정상적으로 공급되는 정상적인 조향제어 상태(정상적인 유압식 조향제어 상태)를 의미한다.
토크센서(121)에서 측정된 토크값이 기준 토크값 이하인 상태가 아니라, 반대로, 토크센서(121)에서 측정된 토크값이 기준 토크값을 초과하는 상태는, 유압식 조향장치(110)에 의해 유압식 조향제어가 정상적으로 이루어지지 않아, 전자 조타력을 보조하기 위한 보조 조타력이 정상적으로 공급되지 않는 비정상적인 조향제어 상태(비정상적인 유압식 조향제어 상태)를 의미한다.
전술한 S302 단계에서, 유압식 조향제어 상태 감시부(230)는, 이러한 비정상적인 유압식 조향제어 상태를 감지하는 구성으로서, 토크센서(121)에서 측정된 토크값이 기준 토크값을 초과하면, 유압식 조향제어 상태가 비정상적인 것으로 감지한다.
유압식 조향제어 상태가 정상인지 비정상인지를 감지하기 위한 기준이 되는 기준 토크값은, 토션바(123)의 강성(Rigidity)와 대응되는 수치일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유압펌프의 고장 등으로 인한 비정상적인 유압식 조향제어 상태를 대비하기 위하여, 세이프티(Safety) 용도의 전동식 조향장치를 추가로 이용하는 조향제어 기술을 제공하는 효과가 있다.
이를 통해, 세이프티 용도의 조향장치로서 유압펌프를 추가로 이용하는 것에 비해, 비용이 저렴하고 공정이 간단하며, 특히, 기존의 유압식 조향장치의 구조를 변경할 필요가 없다.
또한, 본 발명에 따르면, 유압식 조향장치와 전동식 조향장치를 동시에 이용하는 것이 아니라, 메인으로 유압식 조향장치를 이용하고, 유압식 조향장치가 비정상 상태인 경우에만 전동식 조향장치를 이용함으로써, 2개의 다른 조향제어 방식을 동시에 이용함으로써 발생할 수 있는 제어 이질감을 발생시키지 않는 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 유압식 조향장치에 의한 유압식 조향제어가 수행되도록 제어하는 유압식 조향제어부;
    상기 유압식 조향제어가 수행되고 있는 동안, 전동식 조향장치에 의한 전동식 조향제어가 제한되도록 제어하는 전동식 조향제어 제한부;
    상기 유압식 조향제어가 수행되고 있는 동안, 토크센서에서 측정된 토크값의 변화에 따라 유압식 조향제어 상태가 비정상적인지를 지속적으로 감시하는 유압식 조향제어 상태 감시부; 및
    상기 유압식 조향제어 상태가 비정상적인 것으로 감지되면, 상기 전동식 조향장치에 의한 조향제어가 수행되도록 제어하는 전동식 조향제어부를 포함하되,
    상기 전동식 조향제어 제한부는 상기 토크센서에서 측정된 토크값이 기준 토크값 이하이면, 상기 전동식 조향제어가 제한되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전동식 조향제어 제한부는,
    상기 토크센서에서 측정된 토크값이 상기 기준 토크값 이하이면, 상기 전동식 조향장치에 포함된 모터로 인가할 어시스트 전류의 발생을 제한함으로써, 상기 전동식 조향제어가 제한되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유압식 조향제어 상태 감시부는,
    상기 토크센서에서 측정된 토크값이 상기 기준 토크값을 초과하면, 상기 유압식 조향제어 상태가 비정상적인 것으로 감지하는 것을 특징으로 하는 전자제어장치.
  5. 전자제어장치가 제공하는 조향제어 방법에 있어서,
    유압식 조향장치에 의한 유압식 조향제어가 시작되도록 제어하는 단계;
    상기 유압식 조향제어가 시작되어 수행되고 있는 동안, 전동식 조향장치에 의한 전동식 조향제어가 제한되도록 제어하고, 토크센서에서 측정된 토크값의 변화에 따라 유압식 조향제어 상태가 비정상적인지를 지속적으로 감시하되, 상기 토크센서에서 측정된 토크값이 기준 토크값 이하이면 상기 전동식 조향제어가 제한되도록 하는 단계; 및
    상기 유압식 조향제어 상태가 비정상적인 것으로 감지되면, 상기 전동식 조향장치에 의한 조향제어가 시작되어 수행되도록 제어하는 단계를 포함하는 조향제어 방법.
  6. 보조 동력공급원으로서 유압펌프를 이용하여 유압식 조향제어를 수행하는 유압식 조향장치;
    보조 동력공급원으로서 모터를 이용하여 전동식 조향제어를 수행하는 전동식 조향장치; 및
    상기 유압식 조향제어가 수행되도록 제어하고, 상기 유압식 조향제어가 수행되고 있는 동안, 상기 전동식 조향제어가 제한되도록 제어하고 토크센서에서 측정된 토크값의 변화에 따라 상기 유압식 조향제어 상태가 비정상적인지를 지속적으로 감시하고, 상기 유압식 조향제어 상태가 비정상적인 것으로 감지되면, 상기 전동식 조향장치에 의한 조향제어가 수행되도록 제어하는 전자제어장치를 포함하되,
    상기 전자제어장치는 상기 토크센서에서 측정된 토크값이 기준 토크값 이하이면, 상기 전동식 조향제어가 제한되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 조향제어 시스템.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 토크센서가 토크값을 측정하기 위한 토션바를 포함하되, 상기 토션바의 강성은 상기 기준 토크값에 대응되는 수치 이상이 되는 것을 특징으로 하는 조향제어 시스템.
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