KR101528670B1 - 조향 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 파워 스티어링 시스템에서 진동을 저감하기 위한 조향 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 필터를 이용하여 토크 센서로부터 외란 신호를 제거하고, 외란 신호의 크기에 기초하여 계산된 가중치 값을 적용하여 조향 모터를 제어하는 목표 전류를 생성하여 진동을 저감 시키고, 추가적으로 진동 억제 신호에 따른 전류를 연산하여 인가함으로써 진동을 저감 시키는 조향 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

조향 제어 장치 및 방법{STEERING CONTROL APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 차량의 파워 스티어링 시스템에서 진동을 저감하기 위한 조향 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
근래에는 운전자에게 편의성과 안정성을 제공하기 위한 자동차 시스템들이 차량에 장착되고 있다. 그 중 하나로 운전자의 조향을 보조하기 위한 전동식 파워 스티어링(Electric Power Steering, EPS)시스템이 있다. EPS시스템은 토크 센서로부터 운전자의 조향 휠 조작에 따른 토크를 감지하여 EPS의 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit, ECU)으로 전달하고, ECU는 전달된 토크 신호에 해당하는 어시스트 전류를 모터로 전달하여 보조 조향력을 제공할 수 있다.
토크 센서는 운전자의 조향 휠 조작에 따른 토크를 감지하기 위해 사용된다.
한편, 차량의 조향장치에는 다양한 이유로 인해 다양한 종류의 진동 또는 떨림 현상이 발생할 수 있고 토크 센서는 토크 신호와 함께 이러한 진동 또는 떨림에 의한 외란 신호를 감지할 수 있다. 예를 들어, 토크 센서는 스프링, 조향 휠의 관성 등에 의한 공진 성분의 신호를 감지할 수 있다.
또한, 토크 센서의 토크 신호에 근거하여 모터를 제어하는 모터 제어계의 제어 게인을 높게 하면, 토크 센서에서 감지된 공진 성분에 의한 진동 또는 소음이 발생할 수 있다. 그러나, 진동 또는 소음을 감소시키기 위해 제어 게인을 낮게 하면, 필요한 보조 조향력을 제공할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 운전자의 편의성 및 주행의 안정성 측면에서, 토크 센서에서 감지될 수 있는 외란 신호의 차단 필요성이 증대되고 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 필터를 이용하여 토크 센서로부터 외란 신호를 제거하고, 외란 신호의 크기에 기초하여 계산된 가중치 값을 적용하여 조향 모터를 제어하는 목표 전류를 생성하여 진동을 저감 시키고, 추가적으로 진동 억제 신호에 따른 전류를 연산하여 인가함으로써 진동을 저감 시키는 조향 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 챠량의 조향축에 인가되는 운전자의 조향 토크를 측정하여 토크 신호를 생성하는 토크 센서와 토크 신호로부터 진동 성분을 제거한 보상 토크 신호를 생성하는 제1 필터와 토크 신호에 제1 가중치를 곱한 값과 보상 토크 신호에 제2 가중치를 곱한 값을 더하여 출력 토크 신호를 생성하는 믹서와 출력 토크 신호에 기초하여 목표 전류를 설정하는 전류 설정부와 목표 전류에 기초하여 모터에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부 및 토크 신호에 기초하여 제1 가중치 또는 제2 가중치를 계산하는 진동 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 차량의 조향축에 인가되는 운전자의 조향 토크를 측정하여 토크 신호를 생성하는 단계와 토크 신호로부터 진동 성분을 제거한 보상 토크 신호를 생성하는 단계와 토크 신호에 제1 가중치를 곱한 값과 보상 토크 신호에 제2 가중치를 곱한 값을 더하여 출력 토크 신호를 생성하는 단계와 출력 토크 신호에 기초하여 목표 전류를 설정하는 단계를 포함하고, 제1 가중치 및 제2 가중치는 토크 신호에 기초하여 계산되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 필터를 이용하여 토크 센서로부터 외란 신호를 제거하고, 외란 신호의 크기에 기초하여 계산된 가중치 값을 적용하여 전동 조향 모터를 제어하는 목표 전류를 생성하여 진동을 저감 시키고, 추가적으로 진동 억제 신호에 따른 전류를 연산하여 인가함으로써 진동을 저감 시키는 조향 제어 장치 및 방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 토크 신호가 입력되는 입력단의 필터에 의해서 외란 신호가 배제되므로 EPS 제어 안정성을 향상시키는 효과가 있으며, 토크 센서의 신호로부터 외란 신호를 추출하여 미리 입력된 보상량만큼 위상 보상된 신호를 출력하여 모터에 흐르는 전류를 제어함으로써 진동을 저감 시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 조향 제어 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 진동 분석부가 토크 신호로부터 외란 신호를 추출하여 제1 가중치 및 제2 가중치를 계산하는 것을 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 진동 분석부가 토크 신호로부터 진동 억제 신호를 생성하는 것을 도시하는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 진동 분석부가 제1 필터의 컷오프 주파수를 결정하는 것을 도시하는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 진동 분석부가 가중치 계산, 진동 억제 신호 생성 및 컷오프 주파수를 계산하는 것을 전체적으로 도시한 블록도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른, 조향 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 기술한다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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)의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 조향 제어 장치(100)는, 챠량의 조향축에 인가되는 운전자의 조향 토크를 측정하여 토크 신호를 생성하는 토크 센서(110)와, 토크 신호로부터 진동 성분을 제거한 보상 토크 신호를 생성하는 제1 필터(120)와 토크 신호에 제1 가중치를 곱한 값과 보상 토크 신호에 제2 가중치를 곱한 값을 더하여 출력 토크 신호를 생성하는 믹서(130)와 출력 토크 신호에 기초하여 목표 전류를 설정하는 전류 설정부(140)와 목표 전류에 기초하여 모터에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부(150) 및 토크 신호에 기초하여 제1 가중치 또는 제2 가중치를 계산하는 진동 분석부(160)를 포함할 수 있다.
도 1에서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른, 조향 제어 장치(100)는, 차량의 조향장치의 외란에 의한 진동을 저감시켜서, 외란에 의한 신호가 전동식 파워 스티어링(Electric Power Steering, EPS)시스템의 제어에 영향을 주지 못하도록 진동의 특성을 정확히 파악하고 그에 따른 적절한 진동 저감 제어를 제공한다.
본 명세서에서 "진동(Vibration)"은 조향장치에서 발생하는 것으로서, 조향휠의 떨림(Shake) 현상 등을 포함하는 개념으로, 조향장치를 구성하는 각 구성부들의 기계적 유격, 주행 중 차량의 노면상태 및 각종 전자장치에 의한 전기적 노이즈 등에 의해서 발생할 수 있다.
또한, 본 명세서에서의 "외란 신호"는 위에서 언급한 진동에 의해 발생하는 신호를 포함하는 개념이며, 그 외에도 운전자의 조향 토크에 의해서 발생하는 신호가 아니고 조향 토크에 기초한 정확한 목표 전류를 생성하는데 방해가 되는 노이즈 신호를 의미하는 개념일 수 있다.
이하에서는, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)의 각 구성부분을 예를 들어 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 토크 센서(110)는, 운전자가 차량의 조향 휠을 조작함에 따라 인가되는 조향 토크를 측정하고, 측정된 조향 토크에 따라 토크 신호를 생성할 수 있으며, 위에서 전술한 바와 같이 차량의 진동 성분에 의한 외란 신호가 토크 신호에 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 필터(120)는, 토크 센서(110)로부터 입력되는 토크 신호로부터 전술한 진동 성분에 해당하는 특정 주파수의 신호를 제거하여 보상 토크 신호를 생성할 수 있다.
예를 들면, 제1 필터(120)는, 대역통과 필터(Bandpass Filter)로 구성될 수 있으며, 운전자의 조향 토크에 따른 토크 신호의 주파수는 통과하고, 진동 성분에 의해 발생하는 특정 주파수의 신호를 차단하여 보상 토크 신호를 생성할 수 있다.
또한, 제1 필터(120)는, 노치 필터(Notch Filter) 등과 같은 높은 성능의 필터로 구성되어 진동 성분에 의해 발생하는 특정 주파수의 신호만을 차단하여 보상 토크 신호를 생성할 수도 있다.
이 외에도 제1 필터(120)는, 하이패스필터(Highpass Filter) 및 로우패스필터(Lowpass Filter) 중 하나 이상의 조합으로 구성되는 특정 주파수 대역만을 통과시키거나 특정 주파수 대역을 차단하는 기능을 갖는 장치로 구성될 수도 있다.
제1 필터(120)를 통해서 보상 토크 신호를 얻기 위한 컷오프 주파수(Cut-off Frequency)는 이하에서 설명하는 진동 분석부(160)에 의해서 얻어질 수 있으므로 도 4를 참조하여 설명한다.
이러한 제1 필터(120)는, 진동 성분과 같은 외란 신호가, 토크 신호에 기초하여 조향 모터의 목표 전류를 연산하는 EPS 제어 로직에 유입되지 않도록 차단하여, EPS 제어로직에 의한 외란 신호의 진동 증폭 및 공진 현상 등을 방지할 수 있는 효과를 가진다. 또한, 진동 증폭을 방지함으로써 작은 진폭의 진동 억제 신호로도 진동의 억제가 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 믹서(130)는, 전술한 토크 센서(110)로부터 입력되는 토크 신호에 제1 가중치를 곱한 값과 제1 필터(120)로부터 입력되는 보상 토크 신호에 제2 가중치를 곱한 값을 더하여 출력 토크 신호를 생성할 수 있다.
이러한, 제1 가중치 및 제2 가중치는 진동 분석부(160)에 의하여 외란 신호에 기초하여 계산될 수 있다. 도 2를 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 전류 설정부(140)는, 전술한 믹서(130)에 의해서 출력되는 출력 토크 신호에 기초하여 운전자의 조향을 보조하기 위한 조향 모터에 인가되는 목표 전류를 연산하여 설정할 수 있다.
일 예로, 전류 설정부(140)는, 출력 토크 신호 및 미리 설정된 목표 전류 맵에 기초하여 운전자의 조향 토크에 기초한 조향 모터의 보조 조향력을 발생시키기 위한 목표 전류를 연산하여 설정할 수 있다.
참고로, 조향 모터는 운전자의 조향 토크에 따라 운전자의 조향력을 보조하기 위한 장치로 모터에 의한 조향력을 발생시켜서 조향축 및 랙바를 통해 타이어에 조향력을 인가하여 차량의 조향을 보조해 준다. 운전자의 조향력을 보조해주기 때문에 운전자는 적음 힘으로 차량의 조향을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 전류 제어부(150)는, 전류 설정부(140)에 의해서 설정된 목표 전류에 기초하여 조향 모터에 흐르는 전류를 제어할 수 있으며, 조향 모터에 흐르는 전류에 따라 조향 모터는 보조 조향력을 발생시켜서 운전자의 조향력을 보조하여 줄 수 있다.
전술한 조향 제어 장치(100)를 구성하는 제1 필터(120), 믹서(130), 전류 설정부(140), 전류 제어부(150) 및 진동 분석부(160) 중 하나 이상은 전자 제어 장치(Electronic Control Unit, ECU) 내에 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 진동 분석부(160)가 토크 신호로부터 외란 신호를 추출하여 제1 가중치 및 제2 가중치를 계산하는 것을 도시하는 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 진동 분석부(160)는, 토크 신호에서 진동 성분이 증가할 때 제1 가중치를 감소시키거나 제2 가중치를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른, 진동 분석부(160)는, 토크 신호로부터 진동 성분을 포함하는 외란 신호를 추출하는 제2 필터(210)와 외란 신호를 제2 필터로 입력되는 입력외란신호와 같은 위상을 갖는 신호로 가공하여 출력하는 신호 생성기(220) 및 신호 생성기(220)로부터 출력된 신호의 크기에 따라 제1 가중치 및 제2 가중치를 계산하는 가중치 제어부(230)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하여 예를 들어 설명하면, 진동 분석부(160)는, 전술한 믹서(130)가 출력 토크 신호를 생성하는데 이용되는 제1 가중치 및 제2 가중치 값을 계산할 수 있다.
일 예로, 진동 분석부(160)는, 토크 센서(110)로부터 토크 신호를 입력받아 제2 필터(210)를 통해 토크 신호에 포함된 외란 신호를 추출하고, 신호 생성기(220)에서 추출된 외란 신호에 기초하여 제2 필터(210)로 입력되는 입력외란신호와 같은 위상을 갖는 신호로 가공하여 출력할 수 있으며, 이렇게 출력된 신호의 크기에 기초하여 가중치 제어부(230)는 제1 가중치 및 제2 가중치 값을 계산할 수 있다.
믹서(130)는, 위에서 언급한 제1 가중치 및 제2 가중치 값을 수신하여 토크 센서(110)로부터 입력받은 토크 신호에 제1 가중치 값을 곱한 값과, 제1 필터(120)로부터 입력받은 보상 토크 신호에 제2 가중치 값을 곱한 값을 더하여 출력 토크 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어 구체적으로 설명하면, 제2 필터(210)는, 하이패스 필터, 노치 필터, 밴드패스 필터 및 로우패스 필터 중 하나 이상의 필터로 구성될 수 있으며, 토크 센서(110)로부터 입력받은 토크 신호에 포함된 진동 등에 의해서 발생한 외란 신호를 분리할 수 있다.
즉, 제2 필터(210)는 토크 신호에 포함된 외란 신호가 갖는 주파수 영역만을 통과시킴으로써 토크 신호에 포함된 외란 신호만을 추출할 수 있다.
또한, 신호 생성기(220)는, 제2 필터(210)를 통해서 분리된 외란 신호를 가공하여 제2 필터(210)로 입력되는 입력외란신호와 동일한 위상을 갖는 신호를 생성하여 출력할 수 있다.
한편, 가중치 제어부(230)는, 전술한 신호 생성기(220)로부터 출력된 신호의 크기에 따라 제1 가중치 및 제2 가중치를 계산할 수 있다.
예를 들어 설명하면, 가중치 제어부(230)는, 신호 생성기(220)로부터 출력되는 외란 신호의 크기에 따라 토크 신호에 곱해지는 제1 가중치와 보상 토크 신호에 곱해지는 제2 가중치를 계산할 수 있으며, 외란 신호의 크기가 작을 경우에는 제1 가중치의 값을 높이고 제2 가중치의 값을 낮추어 계산할 수 있고, 외란 신호의 크기가 클 경우에는 제1 가중치의 값을 낮추고 제2 가중치의 값을 높일 수 있다.
전술한 외란 신호의 크기에 따른 제1 가중치 및 제2 가중치 값은 실험 등을 통해서 미리 설정된 가중치 테이블에 따라 결정될 수 있으며, 가중치 테이블은 외란 신호의 크기에 따라 설정되는 구간에 따라 차등적으로 설정될 수도 있다.
일 예를 들면, 외란 신호의 크기가 매우 작거나 0에 가까워 운전자의 조향 토크에 의해서 발생하는 토크 신호에 미치는 영향이 없는 경우에는 가중치 제어부(230)는, 제1 가중치를 1로 설정하고 제2 가중치를 0으로 설정할 수 있다. 마찬가지로 외란 신호의 크기가 매우 큰 경우에는 제1 가중치를 0으로 설정하고 제2 가중치를 1로 설정할 수도 있다.
또한, 일 예로, 가중치 제어부(230)는, 제1 가중치를 1과 0 사이의 값으로 설정하고 제2 가중치의 값을 1에서 제1 가중치의 값을 뺀 차이 값으로 계산할 수도 있다. 즉, 제1 가중치가 0.3인 경우 제2 가중치는 0.7이 될 수 있다.
전술한 가중치 값은 믹서(130)에 입력되어서 믹서가 토크 신호와 보상 토크 신호에 기초하여 출력 토크 신호를 생성함에 있어서, 제어 신호로 사용될 수 있으며, 토크 신호와 보상 토크 신호에 각각 곱해진 후 곱해진 값의 합이 출력 토크 신호로 출력될 수 있다.
따라서, 가중치 제어부(230)에서는 토크 신호에 포함된 외란 신호의 크기에 따라 제1 가중치 및 제2 가중치 값이 차등적으로 계산되어 믹서(130)가 출력 토크 신호를 출력함에 있어서, 토크 신호 및 보상 토크 신호의 반영 비율이 조절될 수 있으므로 정확한 출력 토크 신호를 생성하는데 도움을 줄 수 있다.
이상에서와 같이 살펴본 본 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른, 진동 분석부(160)는, 제1 필터(120)를 통과한 보상 토크 신호에서 발생할 수 있는 토크 신호의 왜곡 가능성과 토크 센서(110)로부터 믹서(130)로 입력되는 토크 신호에 포함될 수 있는 외란 신호에 따른 토크 신호 왜곡 가능성에 대해서, 외란 신호의 크기에 기초하여 제1 가중치 및 제2 가중치를 연산하여 생성함으로써 왜곡 가능성을 차단하는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 진동 분석부(160)가 토크 신호로부터 진동 억제 신호를 생성하는 것을 도시하는 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동 분석부(160)는, 토크 신호로부터 진동 성분을 포함하는 외란 신호를 추출하는 제2 필터(210)와 외란 신호를 제2 필터(210)로 입력되는 입력외란신호와 같은 위상을 갖는 신호로 가공하여 출력하는 신호 생성기(220)와 신호 생성기(220)로부터 출력된 신호를 입력받아 외란 신호의 주파수에 따라 설정된 앞섬 보상량에 기초하여 위상이 변경된 외란 보상 신호를 출력하는 진상 보상기(310) 및 외란 보상 신호 및 외란 보상 신호의 주파수에 따라 설정된 게인 값에 기초하여 진동 억제 신호를 생성하여 출력하는 진동 억제 신호 생성부(320)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 전류 설정부(140)는, 상기 출력 토크 신호 및 상기 진동 억제 신호에 기초하여, 상기 목표 전류를 설정할 수 있다.
도 3을 참조하여 설명하면, 진동 분석부(160)는, 토크 센서(110)로부터 입력되는 토크 신호에 기초하여 외란 신호를 추출하는 제2 필터(210)와 추출된 외란 신호를 가공하여 제2 필터(210)로 입력되는 입력외란신호와 같은 위상을 갖는 신호를 출력하는 신호 생성기(220)로 구성되며, 또한, 신호 생성기(220)로부터 출력되는 신호와 외란 신호의 주파수에 따라 미리 설정된 위상 보상 테이블에 기초하여 외란 보상 신호를 출력하는 진상 보상기(310) 및 외란 보상 신호와 외란 보상 신호의 주파수에 따라 미리 설정된 게인 테이블에 기초하여 진동 억제 신호를 생성하여 전류 설정부(140)로 출력하는 진동 억제 신호 생성부(320)로 구성될 수 있다.
예를 들어 설명하면, 진동 분석부(160)는, 토크 신호에 포함된 외란 신호를 추출하기 위한 제2 필터(210)를 구비하며, 추출된 외란 신호가 제2 필터(210)로 입력되는 입력외란신호와 같은 위상을 갖도록 가공하는 신호 생성기(220)를 구비할 수 있다.
또한, 신호 생성기(220)의 출력 신호는 진상 보상기(310)를 통하여 특정 각도만큼 위상이 앞선 위란 보상 신호로 출력될 수 있다. 위에서 언급한 특정 각도만큼의 위상은 실험 등을 통해서 미리 입력된 위상 보상 테이블에 따라서 입력될 수 있다. 위상 보상 테이블은 위란 신호의 주파수에 따른 위상 보상 값을 갖는 튜닝 테이블일 수 있다.
한편, 진동 억제 신호 생성부(320)는 전술한 위란 보상 신호에 실험 등을 통해서 미리 설정된 주파수에 따른 게인(Gain) 테이블의 튜닝 값의 비율로 변경되어 진동 억제 신호로 출력될 수 있다. 이 출력 신호는 진동 억제를 위한 전류에 대한 신호로 전류 설정부(140)로 입력될 수 있다.
또한, 전류 설정부(140)는, 전술한 믹서(130)로부터 입력받는 출력 토크 신호 및 위에서 언급한 진동 억제 신호를 더하여서, 진동 성분이 최종적으로 제거된 토크 신호를 생성하고 이에 근거하여 운전자의 조향력을 보조해주는 전동 조향 모터의 정확한 보조 조향력을 발생시키기 위한 목표 전류를 연산하여 설정할 수 있다.
이 경우, 진동 성분이 최종적으로 제거된 토크 신호 및 목표 전류 맵에 기초하여 최종 목표 전류를 연산하여 설정할 수도 있다.
다른 일 실시예로, 진동 억제 신호 생성부(320)는, 진동 억제 신호에 기초하여 진동 억제를 위한 목표 전류 값을 생성하고, 이를 전류 설정부(140)로 출력할 수 있다. 이 경우, 전류 설정부(140)는 전술한 출력 토크 신호에 기초하여 설정한 전류 값과 진동 억제 신호 생성부(320)로부터 입력된 진동 억제를 위한 목표 전류 값을 더하여 최종적으로 전동 조향 모터에 인가되는 목표 전류를 계산하여 설정할 수 있다.
게인 테이블에 대해서 좀 더 상세히 설명하면, 게인 테이블은 실험치 등을 반영하여 미리 설정될 수 있고, 주파수에 따른 게인 값을 가지는 바 외란 보상 신호는 게인 테이블의 튜닝 값의 비율로 변경된 진동 억제 신호로 출력된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 진동 분석부(160)가 제1 필터(120)의 컷오프 주파수를 결정하는 것을 도시하는 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 진동 분석부(160)는 제1 필터(120)의 컷오프 주파수(Cut-off Frequency)를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 진동 분석부(160)는, 토크 신호로부터 외란 신호를 추출하는 제2 필터(210) 및 외란 신호의 주파수에 기초하여 제1 필터(120)의 컷오프 주파수를 계산하는 컷오프 주파수 결정부(410)를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하여 예를 들면, 진동 분석부(160)는, 제2 필터(210)를 통해서 토크 신호로부터 외란 신호를 추출하고, 컷오프 주파수 결정부(410)에서 외란 신호의 주파수에 기초하여 제1 필터(120)의 컷오프 주파수를 계산하여 결정할 수 있다.
위에서 언급한 제1 필터(120)의 컷오프 주파수는 토크 신호에서 외란 신호를 차단하기 위한 차단 주파수를 의미하며, 컷오프 주파수 결정부(410)에서 계산된 컷오프 주파수 값에 따라 설정될 수 있다.
또한, 컷오프 주파수 결정부(410)는, 외란 신호의 주파수 및 토크 신호의 주파수를 비교 확인하여 제2 필터(210)에서 외란 신호를 추출하기 위한 제2 필터의 차단주파수를 계산하고 보정할 수도 있다.
구체적으로, 컷오프 주파수 결정부(410)는, 입력되는 외란 신호 및 토크 신호 중 하나 이상의 신호에 대한 주파수를 지속적으로 또는 특정 시간간격으로 상세히 연산하여 컷오프 주파수를 결정할 수 있다.
전술한 컷오프 주파수 결정부(410)는, 제2 필터(210)로부터 얻어진 외란 신호에 기초하여 제1 필터의 컷오프 주파수를 결정할 수도 있고, 제2 필터(210)로부터 얻어지는 외란 신호없이 토크 센서(110)로부터 토크 신호를 입력받아 제1 필터 및 제2 필터 중 하나 이상의 필터에서 사용되는 컷오프 주파수를 계산할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 진동 분석부(160)가 가중치 계산, 진동 억제 신호 생성 및 컷오프 주파수를 계산하는 것을 전체적으로 도시한 블록도이다.
도 5를 참조하여 구체적으로 설명하면, 진동 분석부(160)는 도 2 내지 도 4에서 설명한 바와 같이 믹서(130)에서 사용되는 제1 가중치 및 제2 가중치의 계산 수행 기능, 외란 보상 신호에 기초하여 진동 억제 신호의 생성 기능 및 제1 필터(120)에서 사용되는 컷오프 주파수의 계산 기능 중 하나 이상의 기능을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이 도 2 내지 도 4를 참조하면, 진동 분석부(160)는 각 기능들을 독립적으로 수행할 수 있도록 구성될 수도 있고, 도 5에서 도시된 바와 같이 모든 기능을 수행할 수 있도록 구성될 수도 있다.
따라서, 이상에서 구체적으로 설명한 진동 분석부(160)는 각 기능이 개별적으로 수행됨은 물론 전술한 진동 분석부(160)의 모든 구성부분이 하나의 진동 분석부(160)에 포함되어 수행될 수도 있다.
이하에서는, 도 1 내지 도 5를 참조하여 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 제어 방법에 대하여 간략하게 다시 한 번 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 조향 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 조향 제어 방법은, 차량의 조향축에 인가되는 운전자의 조향 토크를 측정하여 토크 신호를 생성하는 단계와 토크 신호로부터 진동 성분을 제거한 보상 토크 신호를 생성하는 단계와 토크 신호에 제1 가중치를 곱한 값과 보상 토크 신호에 제2 가중치를 곱한 값을 더하여 출력 토크 신호를 생성하는 단계와 출력 토크 신호에 기초하여 목표 전류를 설정하는 단계를 포함하고, 제1 가중치 및 제2 가중치는 토크 신호에 기초하여 계산될 수 있다.
도 6을 참조하여 설명하면, 조향 제어 방법은, 토크 센서가 운전자의 조향 토크를 측정하여 토크 신호를 생성하고 출력하는 단계(S600)와 제1 필터가 입력된 토크 신호로 부터 제1 필터를 이용하여 토크 신호에 포함된 진동 성분의 신호를 제거하여 보상 토크 신호를 생성하는 단계(S602)와 믹서가 토크 신호에 제1 가중치를 곱한 값과 보상 토크 신호에 제2 가중치를 곱한 값을 더하여 출력 토크 신호를 생성하는 단계(S604) 및 전류 설정부가 전술한 출력 토크 신호에 기초하여 전동 조향 모터의 구동을 제어하기 위한 목표 전류를 설정하는 단계(S606)를 포함할 수 있으며, 진동 분석부가 토크 신호에 기초하여 제1 가중치 및 제2 가중치를 계산하기 위한 단계가 포함될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 조향 제어 방법은, 진동 분석부가 진동 억제 신호를 계산하는 단계 및 제1 필터에서 사용되는 컷오프 주파수를 계산하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 필터를 이용하여 토크 센서로부터 외란 신호를 제거하고, 외란 신호의 크기에 기초하여 계산된 가중치 값을 적용하여 전동 조향 모터를 제어하는 목표 전류를 생성하여 진동을 저감 시키고, 추가적으로 진동 억제 신호에 따른 전류를 연산하여 인가함으로써 진동을 저감 시키는 조향 제어 장치 및 방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 토크 신호가 입력되는 입력단의 필터에 의해서 외란 신호가 배제되므로 EPS 제어 안정성을 향상시키는 효과가 있으며, 토크 센서의 신호로부터 외란 신호를 추출하여 미리 입력된 보상량만큼 위상 보상된 신호를 출력하여 모터에 흐르는 전류를 제어함으로써 진동을 저감 시키는 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. 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. 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.

Claims (8)

  1. 챠량의 조향축에 인가되는 운전자의 조향 토크를 측정하여 토크 신호를 생성하는 토크 센서;
    상기 토크 신호로부터 진동 성분을 제거한 보상 토크 신호를 생성하는 제1 필터;
    상기 토크 신호에 제1 가중치를 곱한 값과 상기 보상 토크 신호에 제2 가중치를 곱한 값을 더하여 출력 토크 신호를 생성하는 믹서;
    상기 출력 토크 신호에 기초하여 목표 전류를 설정하는 전류 설정부;
    상기 목표 전류에 기초하여 모터에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부; 및
    상기 토크 신호에 기초하여 상기 제1 가중치 또는 제2 가중치를 계산하는 진동 분석부를 포함하되,
    상기 진동 분석부는,
    상기 토크 신호로부터 상기 진동 성분을 포함하는 외란 신호를 추출하는 제2 필터;
    상기 외란 신호를 상기 제2 필터로 입력되는 입력외란신호와 같은 위상을 갖는 신호로 가공하여 출력하는 신호 생성기; 및
    상기 신호 생성기로부터 출력된 신호의 크기에 따라 상기 제1 가중치 및 제2 가중치를 계산하는 가중치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진동 분석부는,
    상기 토크 신호에서 상기 진동 성분이 증가할 때 상기 제1 가중치를 감소시키거나 상기 제2 가중치를 증가시키는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진동 분석부는,
    상기 신호 생성기로부터 출력된 신호를 입력받아 상기 외란 신호의 주파수에 따라 설정된 앞섬 보상량에 기초하여 위상이 변경된 외란 보상 신호를 출력하는 진상 보상기; 및
    상기 외란 보상 신호 및 상기 외란 보상 신호의 주파수에 따라 설정된 게인 값에 기초하여 진동 억제 신호를 생성하여 출력하는 진동 억제 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전류 설정부는,
    상기 출력 토크 신호 및 상기 진동 억제 신호에 기초하여, 상기 목표 전류를 설정하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 진동 분석부는,
    상기 토크 신호에 기초하여 상기 제1 필터의 컷오프 주파수(Cut-off Frequency)를 결정하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 진동 분석부는,
    상기 외란 신호의 주파수에 기초하여 상기 제1 필터의 컷오프 주파수를 계산하는 컷오프 주파수 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  8. 차량의 조향축에 인가되는 운전자의 조향 토크를 측정하여 토크 신호를 생성하는 단계;
    상기 토크 신호로부터 진동 성분을 제거한 보상 토크 신호를 생성하는 단계;
    상기 토크 신호에 제1 가중치를 곱한 값과 상기 보상 토크 신호에 제2 가중치를 곱한 값을 더하여 출력 토크 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 출력 토크 신호에 기초하여 목표 전류를 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 가중치 또는 상기 제2 가중치는 상기 토크 신호에 기초하여 계산되며,
    상기 출력 토크 신호를 생성하는 단계는,
    상기 토크 신호로부터 상기 진동 성분을 포함하는 외란 신호를 추출하는 제2필터 단계;
    상기 외란 신호를 상기 제2필터 단계에서 입력되는 입력외란신호와 같은 위상을 갖는 신호로 가공하여 출력하는 신호 생성단계; 및
    상기 신호 생성단계에서 출력되는 신호의 크기에 따라 상기 제1 가중치 및 제2 가중치를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
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