KR101583938B1 - 전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어방법 및 장치 - Google Patents

전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 센터조향각을 중심으로 컬럼의 좌우 회전시, 좌선회출력값 및 우선회출력값을 각각 계측하여, 좌선회출력값 및 우선회출력값의 차이에 따른 보정값을 연산하는 연산단계; 상기 보정값에 의해, 좌선회 및 우선회에 대한 어시스트출력값과의 관계를 나타낸 맵에 형성된 좌선회 어시스트출력값 또는 우선회 어시스트출력값 중 적어도 어느 하나 이상을 보정함으로써, 좌선회 어시스트제어 및 우선회 어시스트제어를 상이한 조향력으로 독립 제어 가능하도록 맵을 보정하는 맵보정단계;를 포함하여 구성되는 전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어방법 및 장치가 소개된다.

Description

전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING STEERING POWER OF MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM}
본 발명은 전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어기술에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 좌선회 및 우선회에 대한 조향 어시스트력을 독립적으로 제어하여 좌우 스티어링 필링감의 차이를 최소화하도록 한 전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어방법 및 장치에 관한 것이다.
MDPS(Motor Driven Power Steering System : 전동식 파워스티어링 시스템)는 모터를 사용하여 스티어링휠의 조향력을 보조하는 역할을 하는 것으로, 기존의 유압식 파워스티어링과 달리 엔진의 동력을 사용하지 않기 때문에 연비가 좋고, 제어가 쉬운 장점이 있다.
이러한, MDPS는 운전자의 조타토크를 보조하는바, 차량의 운행 중 상시 작동되어 조향력을 제공하게 된다. 즉, MDPS 제어기에 의해 모터의 동작이 제어되고, 상기 모터에서 제공되는 동력에 의해 운전자에게 보조적인 조향력이 제공될 수 있어, 운전자의 피로도를 감소시키게 된다.
도 1은 MDPS에 의한 조향력 보조 제어작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 스티어링휠의 좌선회 및 우선회시 모터의 출력토크가 좌우 대칭으로 이루어져 있다.
그러나, 스티어링 컬럼 단품의 좌우 조립 공차나 프릭션, 또는 실차에서의 프릭션 좌우차 등으로 인해 주행시 좌우 스티어링 필링이 서로 다르게 나타나는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2013-0053637 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차량의 좌선회 및 우선회에 대한 조향 어시스트력을 독립적으로 제어하여 좌우 스티어링 필링감의 차이를 최소화하도록 한 전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 센터조향각을 중심으로 컬럼의 좌우 회전시, 좌선회출력값 및 우선회출력값을 각각 계측하여, 좌선회출력값 및 우선회출력값의 차이에 따른 보정값을 연산하는 연산단계; 상기 보정값에 의해, 좌선회 및 우선회에 대한 어시스트출력값과의 관계를 나타낸 맵에 형성된 좌선회 어시스트출력값 또는 우선회 어시스트출력값 중 적어도 어느 하나 이상을 보정함으로써, 좌선회 어시스트제어 및 우선회 어시스트제어를 상이한 조향력으로 독립 제어 가능하도록 맵을 보정하는 맵보정단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 좌선회 및 우선회에 대한 어시스트출력값과의 관계를 나타낸 맵은, 차량의 주행상태 및 조향조건을 반영하는 출력요소들에 대한 좌선회 및 우선회시 어시스트출력값의 관계를 나타내는 맵일 수 있다.
상기 출력요소는 차속 및 조타토크일 수 있다.
상기 연산단계에서, 상기 좌선회출력값 및 우선회출력값은 컬럼 단품의 회전시 계측된 물리량의 값일 수 있다.
상기 연산단계에서, 상기 좌선회출력값 및 우선회출력값은 스티어링휠의 조타토크와, 모터의 어시스트토크가 더해져 연산된 토크값일 수 있다.
상기 맵보정단계에서는, 상기 좌선회 어시스트출력값 및 우선회 어시스트출력값의 차이가 보정값에 상응하도록 보정할 수 있다.
상기 맵보정단계에서는, 상기 좌선회 어시스트출력값 또는 우선회 어시스트출력값 중 어느 하나를 기준으로 하여, 나머지 하나에 상기 보정값을 대입하여 보정할 수 있다.
상기 맵보정단계에서는, 상기 보정값을 제1보정값 및 제2보정값으로 구분하되, 상기 제1보정값 및 제2보정값의 합이 보정값이 되도록 함으로써, 상기 좌선회 어시스트출력값 및 우선회 어시스트출력값에 상기 제1보정값 및 제2보정값을 각각 대입하여 보정할 수 있다.
본 발명의 구성은, 센터조향각을 중심으로 컬럼의 좌우 회전시, 좌선회출력값 및 우선회출력값을 각각 계측하여, 좌선회출력값 및 우선회출력값의 차이에 따른 보정값을 연산하며, 상기 보정값에 의해, 좌선회 및 우선회에 대한 어시스트출력값과의 관계를 나타낸 맵에 형성된 좌선회 어시스트출력값 또는 우선회 어시스트출력값 중 적어도 어느 하나 이상을 보정함으로써, 좌선회 어시스트제어 및 우선회 어시스트제어를 상이한 조향력으로 독립 제어 가능하도록 한 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 차량의 좌선회출력값 및 우선회출력값 간의 차이에 따른 보정값을 맵에 대입하여 좌선회 및 우선회시의 어시스트출력값을 좌우 독립적으로 제어 가능하도록 보정함으로써, 차량의 좌우 조립공차나 프릭션 차이 등으로 인해 발생되는 좌우 스티어링 필링감의 차이 및 미세복원각의 차이를 개선하는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 MDPS의 조향력 보조 제어작용을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 조향력 제어방법의 제어흐름을 순차적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 의한 조향력 제어방법을 제어흐름을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 의해 조향력을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 조향력 제어방법의 제어흐름을 순차적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 의한 조향력 제어방법을 제어흐름을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명에 의해 조향력을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어방법은 크게, 맵형성단계(S10)와, 연산단계(S20) 및 맵보정단계(S30)를 포함하여 구성된다.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 차량의 주행상태 및 조향조건을 반영하는 출력요소들에 대한 좌선회 및 우선회시 어시스트출력값의 관계를 나타내는 맵을 형성하는 맵형성단계(S10); 센터조향각을 중심으로 컬럼의 좌우 회전시, 좌선회출력값 및 우선회출력값을 각각 계측하여, 좌선회출력값 및 우선회출력값의 차이에 따른 보정값을 연산하는 연산단계(S20); 및 상기 보정값에 의해, 상기 맵에 형성된 좌선회 어시스트출력값 또는 우선회 어시스트출력값 중 적어도 어느 하나 이상을 보정함으로써, 좌선회 어시스트제어 및 우선회 어시스트제어를 상이한 조향력으로 독립 제어 가능하도록 맵을 보정하는 맵보정단계(S30);를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 맵형성단계(S10)에서, 상기 차량의 주행상태 및 조향조건을 반영하는 출력요소는 차속 및 조타토크일 수 있으며, 상기 출력요소들이 입력되어 모터의 조향 어시스트력 제어를 위한 어시스트맵(이하 '맵'이라 칭함)이 형성될 수 있다. 상기 맵형성단계(S10)에서 형성된 맵은 좌선회 및 우선회에 대한 어시스트출력값이 대칭으로 이루어져 있을 수 있다.
즉, 차량의 좌선회출력값 및 우선회출력값 간의 차이에 따른 보정값을 맵에 대입하여 좌선회 및 우선회시의 어시스트출력값을 좌우 독립적으로 제어 가능하도록 보정함으로써, 차량의 좌우 조립공차나 프릭션 차이 등으로 인해 발생되는 좌우 스티어링 필링감의 차이 및 미세복원각의 차이를 개선하게 되는 것이다.
본 발명에서, 상기 연산단계(S20)를 실시하는 제1실시예로서, 상기 좌선회출력값 및 우선회출력값이 컬럼 단품의 회전시 계측된 물리량의 값일 수 있다.
즉, MDPS 단독의 컬럼 단품 또는 기어박스를 포함하는 컬럼 단품을 제조하는 라인에서 컬럼 단품 제품의 보정값을 계산하고, 이를 맵에 반영하여 보정할 수 있다.
구체적으로, 컬럼 단품 제품의 센터조향각을 중심으로 상기 컬럼을 좌측방향 및 우측방향으로 회전시켜, 좌우 프릭션 등의 성능값 차이(보정값)를 측정하고, 측정된 보정값을 ECU에 입력한다. 그리고, 입력된 값을 맵에 대입하여 보정함으로써, 단품 제품의 좌우 차이(마찰, 관성, 댐핑 등)를 보정하게 되고, 이로 인해 좌선회 및 우선회시의 어시스트력을 독립적으로 설정 및 제어할 수 있게 된다.
여기서, 상기 ECU는 MDPS를 제어하는 ECU일 수 있다.
더불어, 본 발명에서, 상기 연산단계(S20)를 실시하는 제2실시예로서, 상기 좌선회출력값 및 우선회출력값이 스티어링휠의 조타토크와, 모터의 어시스트토크가 더해져 연산된 토크값일 수 있다. 여기서, 상기 스티어링휠의 조타토크는 토크센서를 통해 측정될 수 있으며, 모터 어시스트토크는 모터전류값 측정을 통해 측정될 수 있다.
즉, 차량 양산라인에서 양산 차량의 산포 및 중량차이로 인해 발생하는 실차 프릭션 좌우차(보정값)를 계산하고, 이를 맵에 반영하여 보정할 수 있다.
도 3을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 센터조향각을 중심으로 한 스티어링휠을 좌우로 조타시(lock to lock), 좌선회출력값 및 우선회출력값과 함께 이들의 차이인 보정값을 계산하여, 상기 보정값에 의해 맵을 보정하게 된다. 따라서, 차량 주행시의 복원제어 및 차량의 좌우 스티어링휠 조향 어시스트력 차이를 보정할 수 있게 된다.
여기서, 상기 좌선회출력값 및 우선회출력값의 입력 및 맵의 보정은 ECU에서 수행할 수 있으며, 상기 ECU는 MPDS를 제어하는 ECU일 수 있다.
특히, 상기 맵보정단계(S30)에서는, 상기 좌선회 어시스트출력값 및 우선회 어시스트출력값의 차이가 보정값에 상응하도록 보정할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 맵보정단계(S30)를 실시하기 위한 제1실시예로서, 상기 좌선회 어시스트출력값 또는 우선회 어시스트출력값 중 어느 하나를 기준으로 나머지 하나에 상기 보정값을 대입하여, 상기 좌선회 어시스트출력값과 우선회 어시스트출력값을 동일하게 보정할 수 있다.
여기서, 상기 어시스트출력값은 모터의 출력토크일 수 있고, 상기 보정값은 상기 출력토크 간의 차이 또는 상기 출력토크의 차이를 보정할 수 있는 값일 수 있다.
즉, 하단의 우선회 어시스트출력값을 기준으로, 상단의 좌선회 어시스트출력값에 보정값(0.1, 0.2, 0.3 등)을 가산하거나 감산함으로써, 맵을 보정하게 되는 것이다. 더불어, 우선회 어시스트출력값을 기준으로 하는 경우에는, 좌선회 어시스트출력값을 보정할 수도 있다.
그리고, 상기 맵보정단계(S30)를 실시하기 위한 제2실시예로서, 상기 보정값을 제1보정값 및 제2보정값으로 구분하되, 상기 제1보정값 및 제2보정값의 합이 보정값이 되도록 함으로써, 상기 좌선회 어시스트출력값 및 우선회 어시스트출력값에 상기 제1보정값 및 제2보정값을 각각 대입하여 보정할 수 있다. 여기서, 상기 제1보정값 및 제2보정값은 상기 보정값을 절반으로 나눈 값이거나, 미리 설정된 비율로 나뉘어진 값일 수 있다.
예를 들어, 보정값이 0.2인 경우, 제1보정값을 -0.1로 설정하고, 제2보정값을 0.1로 설정하여, 좌선회 어시스트출력값에 제1보정값인 -0.1만큼 보정하고, 우선회 어시스트출력값에 제2보정값인 0.1만큼 보정하면, 결국 보정값이 0.2만큼 차이를 두고 보정이 이루어질 수 있게 된다.
따라서, 좌우 어시스트력 차이 발생시, 상기 차이에 따른 보정이 스티어링휠의 조향필링감을 무겁게 하거나 가볍게 하는 일률적인 보정에서 벗어나, 스티어링휠의 조향필링감을 적절하게 유지하면서, 좌우 차이를 보정할 수 있게 되고, 이로 인해 운전자의 조향필링감을 향상시키게 된다.
한편, 본 발명의 전동식 파워스티어링 시스템의 조향 제어장치는, 센터조향각을 중심으로 컬럼의 좌우 회전시, 좌선회출력값 및 우선회출력값을 각각 계측하여, 좌선회출력값 및 우선회출력값의 차이에 따른 보정값을 연산하며, 상기 보정값에 의해, 좌선회 및 우선회에 대한 어시스트출력값과의 관계를 나타낸 맵에 형성된 좌선회 어시스트출력값 또는 우선회 어시스트출력값 중 적어도 어느 하나 이상을 보정함으로써, 좌선회 어시스트제어 및 우선회 어시스트제어를 상이한 조향력으로 독립 제어 가능하도록 한 제어부;를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 ECU 일 수 있으며, 바람직하게는 MDPS 제어를 위한 ECU일 수 있다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
S10 : 맵형성단계 S20 : 연산단계
S30 : 맵보정단계

Claims (9)

  1. 센터조향각을 중심으로 컬럼의 좌우 회전시, 좌선회출력값 및 우선회출력값을 각각 계측하여, 좌선회출력값 및 우선회출력값의 차이에 따른 보정값을 연산하는 연산단계;
    상기 보정값에 의해, 좌선회 및 우선회에 대한 어시스트출력값과의 관계를 나타낸 맵에 형성된 좌선회 어시스트출력값 또는 우선회 어시스트출력값 중 적어도 어느 하나 이상을 보정함으로써, 좌선회 어시스트제어 및 우선회 어시스트제어를 상이한 조향력으로 독립 제어 가능하도록 맵을 보정하는 맵보정단계;를 포함하고,
    상기 연산단계에서, 상기 좌선회출력값 및 우선회출력값은 컬럼 단품의 회전시 계측된 물리량의 값인 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 좌선회 및 우선회에 대한 어시스트출력값과의 관계를 나타낸 맵은, 차량의 주행상태 및 조향조건을 반영하는 출력요소들에 대한 좌선회 및 우선회시 어시스트출력값의 관계를 나타내는 맵인 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 출력요소는 차속 및 조타토크인 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 맵보정단계에서는,
    상기 좌선회 어시스트출력값 및 우선회 어시스트출력값의 차이가 보정값에 상응하도록 보정하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 맵보정단계에서는,
    상기 좌선회 어시스트출력값 또는 우선회 어시스트출력값 중 어느 하나를 기준으로 나머지 하나에 상기 보정값을 대입하여, 상기 좌선회 어시스트출력값과 우선회 어시스트출력값을 동일하게 보정하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 맵보정단계에서는,
    상기 보정값을 제1보정값 및 제2보정값으로 구분하되, 상기 제1보정값 및 제2보정값의 합이 보정값이 되도록 함으로써, 상기 좌선회 어시스트출력값 및 우선회 어시스트출력값에 상기 제1보정값 및 제2보정값을 각각 대입하여 보정하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어방법.
  9. 센터조향각을 중심으로 컬럼의 좌우 회전시, 좌선회출력값 및 우선회출력값을 각각 계측하여, 좌선회출력값 및 우선회출력값의 차이에 따른 보정값을 연산하며, 상기 보정값에 의해, 좌선회 및 우선회에 대한 어시스트출력값과의 관계를 나타낸 맵에 형성된 좌선회 어시스트출력값 또는 우선회 어시스트출력값 중 적어도 어느 하나 이상을 보정함으로써, 좌선회 어시스트제어 및 우선회 어시스트제어를 상이한 조향력으로 독립 제어 가능하도록 한 제어부;를 포함하고,
    컬럼의 좌우 회전시 계측하는 좌선회출력값 및 우선회출력값은 컬럼 단품의 회전시 계측된 물리량의 값인 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 조향력 제어장치.
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