KR101601477B1 - 전동식 파워스티어링 시스템의 고장 제어방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 스티어링휠의 실제조향각과, 조향모터의 회전을 기반으로 한 모터조향각을 입력받는 입력단계; 및 상기 실제조향각과 모터조향각의 차이가 기준값 이상시, 조향모터를 이용하여 실제조향각에 상응하는 각도만큼 차륜을 조향 작동시키는 안전모드작동단계;를 포함하여 구성되는 전동식 파워스티어링 시스템의 고장 제어방법 및 장치가 소개된다.

Description

전동식 파워스티어링 시스템의 고장 제어방법 및 장치{FAIL-SAFE CONTROLLING METHOD FOR MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM}

본 발명은 전동식 파워스티어링 시스템의 고장 제어기술에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 스티어링휠과 스티어링기어박스 간의 기구적인 고장 발생시, 차륜을 비상 조타하여 차량의 사고를 방지하도록 한 전동식 파워스티어링 시스템의 고장 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 상기한 MDPS가 적용된 조향장치의 구성을 나타낸 것으로, 스티어링휠과 스티어링기어박스 사이에 유니버셜조인트가 연결되어 스티어링휠의 조향력을 스티어링기어박스에 전달하게 된다.

이 같은 조향장치의 구성에 따라, 상기한 유니버셜조인트가 이탈 또는 파손되면, 스티어링휠의 조향력이 스티어링기어박스에 전달될 수 없기 때문에 차륜의 조향이 불가능해지게 되는바, 차량의 사고를 유발하는 치명적인 문제가 있었다.

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 10-2012-0033581 A

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 스티어링휠과 스티어링기어박스 간의 기구적인 고장 발생시, 차륜을 비상 조타하여 차량의 사고를 방지하도록 한 전동식 파워스티어링 시스템의 고장 제어방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 스티어링휠의 실제조향각과, 조향모터의 회전을 기반으로 한 모터조향각을 입력받는 입력단계; 및 상기 실제조향각과 모터조향각의 차이가 기준값 이상시, 조향모터를 이용하여 실제조향각에 상응하는 각도만큼 차륜을 조향 작동시키는 안전모드작동단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 안전모드작동단계는, 상기 스티어링휠의 조타토크를 판단하는 판단단계를 더 포함할 수 있다.

상기 안전모드작동단계 이 후에, 스티어링휠의 조타시, 조향모터를 이용하여 실제조향각에 상응하는 각도만큼 차륜을 조향 작동시키는 비상작동단계;를 포함할 수 있다.

상기 조향모터를 이용한 차륜 조향시, 차속별로 차륜의 최대 조향각을 제한하도록 조향모터를 제어할 수 있다.

상기 안전모드작동단계에서 실제조향각과 모터조향각이 기준값 이상 차이시, 운전자에게 조향장치의 이상을 경고하는 경고단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명은, 스티어링휠의 실제조향각과, 조향모터의 회전을 기반으로 한 모터조향각을 입력받으며, 상기 실제조향각과 모터조향각의 차이가 기준값 이상시, 조향모터를 이용하여 실제조향각에 상응하는 각도만큼 차륜을 조향 작동시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 유니버셜조인트가 파손 또는 이탈되어 스티어링휠의 조향력이 스티어링기어박스에 전달되지 않는 경우, 스티어링휠의 실제조향각에 상응하는 각도만큼 조향모터를 이용하여 차륜을 조향 회전작동시키게 됨으로써, 운전자 조타 불능에 따라 발생될 수 있는 차량 사고를 방지하게 되는 효과가 있다.

도 1은 MDPS가 적용된 조향장치의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 전동식 파워스티어링 시스템의 제어방법의 제어 흐름을 설명하기 위한 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 전동식 파워스티어링 시스템의 고장 제어방법은 크게, 입력단계(S10) 및 안전모드작동단계(S30)를 포함하여 구성된다.

도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 스티어링휠(1)과 스티어링기어박스(3)가 기구적으로 연결되어 스티어링휠(1)의 조향력이 스티어링기어박스(3)에 전달되는 전동식 파워스티어링 시스템의 고장 제어방법으로서, 상기 입력단계(S10)에서는, 스티어링휠(1)의 실제조향각과, 조향모터(7)의 회전을 기반으로 한 모터조향각을 입력받는다.

예컨대, 도 1과 같이 상기 스티어링휠(1)의 실제조향각은 스티어링휠(1)의 하부에 설치된 조향각센서(1a)를 통해 입력받을 수 있다.

그리고, 상기 조향모터(7)의 회전을 기반으로 한 모터조향각은 하기의 식에 의해 연산되어 입력될 수 있다.

다음으로, 안전모드작동단계(S30)에서는, 조향장치의 고장 발생 감지시, 조향모터(7)를 이용하여 차륜(9)을 조향시킬 수 있다.

예컨대, 상기 실제조향각과 모터조향각의 차이가 기준값(기준각도) 이상시, 조향모터(7)를 이용하여 실제조향각에 상응하는 각도만큼 차륜(9)을 조향 작동시키는 것이다. 다만, 상기한 차이가 기준값 미만인 경우에는, 마땅히 정상적인 주행 상황으로 인식하여 정상모드로 작동될 수 있다.

여기서, 상기 조향모터(7)는 MDPS에서 사용되는 모터로서, 상기 조향모터(7)의 회전력을 스티어링기어박스(3)에 제공하여 랙바를 이동시키게 됨으로써, 스티어링휠(1)의 실제조향각에 상응하도록 차륜(9)을 조향하게 되는 것이다.

그리고, 상기 실제조향각에 상응하는 조향모터(7)의 각도는 하기의 식에 의해 연산되어 조향모터(7)를 회전시킬 수 있다.

즉, 상기한 구성에 따라, 유니버셜조인트(5)가 파손 또는 이탈되어 스티어링휠(1)의 조향력이 스티어링기어박스(3)에 전달되지 않는 경우, 스티어링휠(1)의 실제조향각에 상응하는 각도만큼 조향모터(7)를 이용하여 차륜(9)을 조향 회전작동시키게 됨으로써, 운전자 조타 불능에 따라 발생될 수 있는 차량 사고를 방지하게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서는 유니버셜조인트(5)의 이탈 및 파손 등의 고장 진단의 신뢰성을 높일 수 있다.

예컨대, 상기 안전모드작동단계(S30)는, 상기 스티어링휠(1)의 조타토크를 판단하는 판단단계(S20)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 조타토크는 유니버셜조인트(5)의 하부에 구비된 토크센서를 통해 측정될 수 있다.

즉, 상기 실제조향각과 모터조향각의 차이가 기준값(기준각도) 이상인 경우, 조타토크가 '0' 또는 그 이하로 측정되면, 비로소 조향모터(7)를 이용하여 차륜(9)을 조향시키는 안전모드작동단계(S30)로 진입하는 것이다.

그리고, 상기 안전모드작동단계(S30) 이 후에, 스티어링휠(1)의 조타시, 조향모터(7)를 이용하여 실제조향각에 상응하는 각도만큼 차륜(9)을 조향 작동시키는 비상작동단계(S50);를 포함할 수 있다.

즉, 조향시스템을 안전모드로 작동한 이 후라 하더라도, 차량의 주행 상황에 따라 차량을 급하게 정차시킬 수 없는 경우가 있으므로, 안전모드작동단계(S30) 이 후에 운전자가 스티어링휠(1)을 조타하면, 상기 스티어링휠(1)의 실제조향각에 상응하는 각도만큼 차륜(9)을 비상적으로 조향 작동시킬 수 있도록 제어하게 되고, 이로 인해 차량을 안전하게 갓길 등에 정차하여 조타 불능에 따라 발생될 수 있는 사고위험을 방지하는 것이다.

본 발명과 같이, 상기 조향모터(7)를 이용한 차륜(9) 조향시, 차속별로 차륜(9)의 최대 조향각을 제한하도록 조향모터(7)를 제어할 수 있다.

즉, 고속 주행 상황에서 차륜(9)이 급격하게 회전되면, 그에 따른 사고의 위험이 커지게 됨으로써, 차속별로 조향모터(7)에 의한 차륜(9)의 최대 회전각을 제한하게 되는 것이다. 바람직하게는, 차량의 주행시에는 주행 속도별로 차륜(9)의 최대 회전각을 제한할 수 있고, 주차시에는 차륜(9)의 최대 회전각이 풀턴이 가능하도록 제어할 수 있다.

한편, 상기 안전모드작동단계(S30)에서 실제조향각과 모터조향각이 기준값 이상 차이시, 운전자에게 조향장치의 이상을 경고하는 경고단계(S40);를 더 포함할 수 있다.

즉, 유니버셜조인트(5)의 고장 상황 발생시, 이를 클러스터 등에 경고등으로 점등하여 알리게 됨으로써, 운전자에게 차량에 이상이 발생하였음을 알리도록 하는 것이다.

한편, 본 발명의 전동식 파워스티어링시스템의 고장 제어장치는, 스티어링휠(1)의 실제조향각과, 조향모터(7)의 회전을 기반으로 한 모터조향각을 입력받으며, 상기 실제조향각과 모터조향각의 차이가 기준값 이상시, 조향모터(7)를 이용하여 실제조향각에 상응하는 각도만큼 차륜(9)을 조향 작동시키는 제어부;를 포함하여 구성될 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.

1 : 스티어링휠 3 : 스티어링기어박스
5 : 유니버셜조인트 7 : 조향모터
9 : 차륜
S10 : 입력단계 S20 : 판단단계
S30 : 안전모드작동단계 S40 : 경고단계
S50 : 비상작동단계

Claims (6)

1. 스티어링휠과 스티어링기어박스가 기구적으로 연결되어 스티어링휠의 조향력이 스티어링기어박스에 전달되는 전동식 파워스티어링 시스템의 고장 제어방법으로서,
   스티어링휠의 실제조향각과, 조향모터의 회전을 기반으로 한 모터조향각을 입력받는 입력단계; 및
   상기 실제조향각과 모터조향각의 차이가 기준값 이상시, 조향모터를 이용하여 실제조향각에 상응하는 각도만큼 차륜을 조향 작동시키는 안전모드작동단계;를 포함하고,
   상기 안전모드작동단계는, 상기 스티어링휠의 조타토크가 '0' 이하인지 판단하는 판단단계를 더 포함하며,
   상기 안전모드작동단계 이 후에, 스티어링휠의 조타시, 조향모터를 이용하여 실제조향각에 상응하는 각도만큼 차륜을 조향 작동시키는 비상작동단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 시스템의 고장 제어방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 조향모터를 이용한 차륜 조향시, 차속별로 차륜의 최대 조향각을 제한하도록 조향모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 고장 제어방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 안전모드작동단계에서 실제조향각과 모터조향각이 기준값 이상 차이시, 운전자에게 조향장치의 이상을 경고하는 경고단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 고장 제어방법.
6. 스티어링휠과 스티어링기어박스가 기구적으로 연결되어 스티어링휠의 조향력이 스티어링기어박스에 전달되는 전동식 파워스티어링 시스템의 고장 제어장치로서,
   스티어링휠의 실제조향각과, 조향모터의 회전을 기반으로 한 모터조향각을 입력받으며, 상기 실제조향각과 모터조향각의 차이가 기준값 이상시, 조향모터를 이용하여 실제조향각에 상응하는 각도만큼 차륜을 조향 작동시키는 제어부;를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 스티어링휠의 조타토크가 '0' 이하인지 판단하도록 구성하며,
   상기 제어부는 스티어링휠의 조타시, 조향모터를 이용하여 실제조향각에 상응하는 각도만큼 차륜을 조향 작동시키도록 구성하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워스티어링 시스템의 고장 제어장치.

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