KR101601736B1 - Ｍｄｐｓ 튜닝 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MDPS 튜닝 방법에 관한 것으로, MDPS 제어부가 입력부를 통해 조향감 조정 요청을 입력받는 단계, 스티어링 휠을 영점으로 조정하는 단계, 스티어링 휠의 조향을 요청하는 단계, 센서부를 통해 요청에 따라 조향된 스티어링 휠의 조향 특성을 측정하는 단계 및 측정된 조향 특성에 기초하여 조향감을 조정하는 단계를 포함한다.

Description

ＭＤＰＳ 튜닝 방법 및 그 장치{METHOD FOR TUNING OF MDPS AND APPARATUS THEREOF}

본 발명은 MDPS 튜닝 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전자의 특성에 따라 MDPS의 보조력을 다르게 설정할 수 있는, MDPS 튜닝 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

MDPS(Motor Driven Power Steering)는 차량 조향시 운전자가 핸들에 가해야 하는 조향 토크의 일부를 보조 동력원을 이용하여 제공함으로써 조향을 용이하게 하는 장치이다. 즉, 운전자의 조향 의도를 스티어링 휠에 직결된 토크 센서를 통해서 감시하고 이 신호를 MDPS가 입력받아 현재 차의 속력 등을 고려해 알맞은 힘을 제공토록 모터를 구동함으로써 조향력을 보조한다.

따라서 주정차 때나 저속 운전 때는 큰 힘을 보조해 운전자의 힘을 덜고, 고속 주행 때는 작은 힘만을 보조하도록 해 차체의 안정성을 유지할 수 있다.

MDPS는 동력을 제공하기 위해서 기존의 유압으로 작동되는 유압식 조향장치 대신에 전기 모터를 이용하는 조향장치로서, 속도별 최적 조향력을 제공함으로써 친환경, 연비 저감 등의 장점을 갖는다.

본 발명과 관련된 선행기술로는 한국 공개특허공보 제2010-0123283호(2010.11.24.공개, 발명의 명칭 : 전동식 파워 스티어링 장치의 복원 토크값 튜닝 방법)가 있다.

최근 들어 운전자의 취향에 따라 스티어링 휠의 조향감을 가변적으로 선택할 수 있는 플렉스스티어(FlexSteer) 제어 기능도 개발되어 있어서, 운전자가 플렉스스티어 제어 버튼을 누름으로써 조향감 변경 명령을 내리면 MDPS는 조향감을 변화시키고 클러스터를 통해서 변경된 조향 모드를 표시한다.

종래의 MDPS는 전술한 대로 운전자의 선택에 따라서 미리 설정된 몇 가지의 조향 모드를 변경하여 운전자에게 다른 조향감을 제공하는 것에 불과했다.

즉, 종래의 MDPS 조향감 튜닝은 개발 과정에서 수행되고, 몇 가지 설정된 조향감에 따라서 운전자의 조향력과는 무관하게 일정한 보조 토크만을 제공하는 것에 불과하였다.

따라서 동일한 차량에 대해서 운전자마다 느끼는 조향감의 만족도가 다르고, 운전자의 신체적 특성 등이 반영된 조향감을 제공하지 못한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 간단한 조작으로 운전자에 따라 다르게 측정되는 스티어링 휠의 조향 토크를 반영하여 MDPS의 보조력을 다르게 설정할 수 있는, MDPS 튜닝 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 MDPS 튜닝 방법은 MDPS 제어부가 입력부를 통해 조향감 조정 요청을 입력받는 단계; 스티어링 휠을 영점으로 조정하는 단계; 스티어링 휠의 조향을 요청하는 단계; 센서부를 통해 상기 요청에 따라 조향된 스티어링 휠의 조향 특성을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 조향 특성에 기초하여 조향감을 조정하는 단계를 포함한다.

본 발명은 상기 조향감 조정 요청을 입력받은 후, 차량이 주행 중인지 판단하는 단계를 더 포함하되, 차량이 주행 중이 아닌 경우에 상기 스티어링 휠을 영점으로 조정하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 스티어링 휠의 조향 특성을 측정하는 단계는, 조향각 센서를 통해 스티어링 휠의 조향 토크를 측정하는 단계; 및 조향각 센서를 통해 스티어링 휠의 조향 각속도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 스터어링 휠의 조향 각속도를 측정하는 단계에서, 상기 MDPS 제어부는 상기 측정되는 조향 각속도가 기준 각속도 이상이면 경고를 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 스티어링 휠의 조향 특성을 측정하는 단계는, 스티어링 휠이 기준 위치를 통과하여 조향되면 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MDPS 튜닝 장치는 스티어링 휠의 조향감 조정 요청을 입력받는 입력부; 스티어링 휠의 조향 특성을 측정하는 센서부; 및 상기 조향감 조정 요청이 입력되면 스티어링 휠의 상기 조향 특성에 기초하여 스티어링 휠의 조향감을 조정하는 MDPS 제어부를 포함하되, 상기 MDPS 제어부는 상기 조향감 조정 요청이 입력되면 스티어링 휠을 영점으로 조정하고 스티어링 휠의 조향을 요청한 후, 요청에 따라 조향된 스티어링 휠의 조향 특성에 기초하여 스티어링 휠의 조향감을 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 센서부는 스티어링 휠의 조향 토크를 측정하는 토크 센서; 및 스티어링 휠의 조향 각속도를 측정하는 조향각 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 조향각 센서를 통해 측정되는 조향 각속도가 기준 각속도 이상이면 경고를 출력하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 MDPS 제어부는 차량이 주행 중이 아닌 경우에 스티어링 휠의 조향감을 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 간단한 조작으로 운전자의 특성에 따라 MDPS의 보조력을 다르게 설정함으로써, 운전자의 만족도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 별도의 하드웨어의 추가없이 기존의 장치들을 이용한 제어로직의 추가로 손쉽게 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MDPS 튜닝 장치의 기능 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 MDPS 튜닝을 위해서 스티어링 휠의 조향각에 따른 조향 토크를 측정한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 MDPS 튜닝 방법의 구현 과정을 설명하는 절차 흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 MDPS 튜닝 방법 및 그 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MDPS 튜닝 장치의 기능 블록도이다.

도 2a 및 도 2b는 MDPS 튜닝을 위해서 스티어링 휠의 조향각에 따른 조향 토크를 측정한 그래프이다.

도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면 MDPS 튜닝 장치는 입력부(10), 센서부(20), MDPS 제어부(30), 메모리부(40) 및 표시부(50)를 포함한다.

입력부(10)는 스티어링 휠(100)에 대한 조향감 조정 요청을 입력받는 구성으로, 간단한 스위치 또는 버튼 등을 포함하여 조향감 조정 요청을 입력받도록 구성될 수 있다.

센서부(20)는 스티어링 휠(100)의 조향 특성을 측정하는 장치로서, 특히 본 실시예에서는 스티어링 휠(100)의 조향 각속도를 측정하는 조향각 센서(22)와 스티어링 휠(100)의 조향 토크를 측정하는 토크 센서(24)를 포함한다.

MDPS(Motor Driven Power Steering) 제어부(30)는 운전자로부터 조향감 조정 요청이 입력되면, 운전자별 스티어링 휠(100)의 조향 특성에 기초하여 조향감을 조정한다.

구체적으로 MDPS 제어부(30)는 토크 센서(24)를 통해서 측정된 스티어링 휠(100)의 조향 토크에 기초하여 조향감을 조정한다.

보다 구체적으로 살펴보면, MDPS 제어부(30)는 운전자로부터 조향감 조정 요청이 입력되면 스티어링 휠(100)을 영점으로 조정하고 스티어링 휠(100)의 조향을 요청한 후, 요청에 따라 조향된 스티어링 휠(100)의 조향 토크에 기초하여 조향감을 조정한다.

즉, 본 실시예에서는 운전자의 특성에 맞도록 조향감을 조정하기 위해서 스티어링 휠(100)을 영점으로 조정한 후, 운전자의 팔힘에 따른 조향 토크를 별도로 측정하고 이에 기초하여 조향감을 조정한다.

이와 같이 운전자마다 스티어링 휠(100)에 가할 수 있는 힘이 서로 상이하기 때문에, 운전자의 특성에 무관하게 MDPS를 통해서 동일한 토크를 보조하면 각 운전자의 만족도가 달라진다.

따라서 본 실시예에서는 운전자로부터 조향감 조정 요청이 입력되면 추가로 운전자별로 스티어링 휠(100)을 조향하는 조향력을 측정하고, 이를 반영하여 조향감을 조정한다.

보다 구체적으로 운전자에 따른 조향 토크를 반영하기 위한 과정을 살펴보면, 도 2a와 2b는 서로 다른 차량에서 본 실시예에 따른 MDPS 튜닝을 위해서 스티어링 휠(100)의 조향각에 따른 조향 토크를 측정한 그래프이다.

도 2a와 2b에 도시된 바와 같이 동일한 힘으로 스티어링 휠(100)을 조향한다고 하더라도 각 차량에서 측정되는 조향 토크는 상이할 수 있고, 차량별로 스티어링 휠(100)이 회전되는 각도도 동일하지 않다.

따라서 본 실시예에서 MDPS 제어부(30)는 특정 각도 내에서 스티어링 휠(100)을 조향하도록 요청하고, 요청에 따라 조향된 스티어링 휠(100)의 조향 토크와 기준 토크의 차에 따라서 MDPS를 통한 보조 토크 발생을 위한 게인을 조절한다.

구체적으로 MDPS 제어부(30)는 운전자의 조향력을 확인하기 위해서 스티어링 휠(100)이 기준 위치를 통과하여 조향되도록 요청한다.

이 때, 기준 위치는 스티어링 휠(100)이 좌측으로 회전 가능한 최대 각도로 회전한 제1위치, 스티어링 휠(100)이 우측으로 회전 가능한 최대 각도로 회전한 제2위치 및 스티어링 휠(100)의 영점 위치를 포함한다.

따라서, MDPS 제어부(30)는 토크 센서(24)를 통해서 운전자의 조향에 따라 스티어링 휠(100)이 영점 위치에서 제1위치까지 회전하고, 다시 영점 위치를 통과하면서 제2위치까지 회전한 후, 다시 영점 위치로 복귀하는 경우의 조향 토크를 측정한다.

추가적으로 본 실시예에 따른 MDPS 제어부(30)는 조향각 센서(22)를 통해 측정되는 조향 각속도를 기설정된 기준 각속도와 비교하고, 조향 각속도가 기준 각속도 이상이면 경고를 출력한다.

즉, 스티어링 휠(100)이 너무 빠르게 조향되면 조향력을 정상적으로 측정할 수 없기 때문에, 조향 각속도가 기준 각속도 이상이면 다시 조향해야 함을 운전자에게 경고한다.

따라서 기준 각속도는 조향력을 정상적으로 측정할 수 있을 정도의 스티어링 휠(100)의 각속도로 설정되며, 차량의 성능에 따라 다르게 설정될 수 있다.

그리고 MDPS 제어부(30)는 토크 센서(24)를 통해서 측정되는 스티어링 휠(100)의 조향 토크의 절대값과 기준 토크의 차에 기초하여 MDPS의 보조 토크 게인을 변경함으로써, 조향감을 조정한다.

구체적으로 MDPS 제어부(30)는 하기의 식에 기초하여 MDPS의 보조 토크 게인을 변경한다.

F(x) = 1 + (x-기준 토크)×0.5

(F(x)는 보조 토크 게인, x는 스티어링 휠(100)의 조향 토크)

도 2a와 2b를 참조하면 L1은 스티어링 휠(100)을 시계 방향으로 조향했을 때의 조향 토크값을 나타내고 L2는 스티어링 휠(100)을 반시계 방향으로 조향했을 때의 조향 토크값을 나타낸다.

즉, 조향 토크는 크기 뿐만 아니라 방향 성분을 갖는 벡터값이기 때문에, 도 2a와 2b에 도시된 바와 같이 L1과 L2로 부호만 다른 대칭적인 조향 토크값이 측정된다.

이 때, 기준 토크는 현재 차량에 설정되어 있는 스티어링 휠(100)의 토크를 보조하기 위한 토크값을 의미한다.

전술한 바와 같이 스티어링 휠(100)의 회전 방향에 따라서 방향이 상이한 L1과 L2와 같은 조향 토크가 측정되므로, 본 실시예에서 x는 L1과 L2에서 측정된 조향 토크값들의 절대값 평균으로 연산할 수 있다.

또한, 도 2a와 2b에 도시된 D1과 같이 기준 조향각 범위를 정해 놓고 해당 조향각 범위 내의 조향 토크만을 반영한다. 이 때, 기준 조향각 범위는 안정적인 조향 토크가 측정되는 조향각 범위로 설정될 수 있다.

그리고, 전술한 식을 참조하면 측정된 조향 토크값이 기준 토크와 차이가 많이 날수록 조정하는 보조 토크 게인도 증가하게 된다.

또한 측정된 조향 토크값과 기준 토크의 대소에 따라서 F(x)의 부호가 + 또는 -로 결정되는데, F(x)의 부호에 따라서 기존에 비해서 토크를 더 보조할 것인지 덜 보조할 것인지 달라진다.

구체적으로 측정된 조향 토크의 절대값이 기준 토크보다 큰 경우에는 보조 토크 게인이 +로 결정되고, 이것은 운전자의 조향에 대해 기존보다 더 큰 토크를 보조해야 함을 의미한다.

즉, 측정된 조향 토크가 크다는 것은 스티어링 휠(100)을 특정 각도로 조향하는데 더 큰 힘을 들이고 있음을 의미하므로, 기존보다 더 큰 토크를 보조하도록 조향감을 조정한다.

반면, 측정된 조향 토크의 절대값이 기준 토크보다 작은 경우에는 보조 토크 게인이 -로 결정되고, 이것은 운전자의 조향에 대해 기존보다 더 작은 토크를 보조해야 함을 의미한다.

즉, 측정된 조향 토크가 작다는 것은 스티어링 휠(100)을 특정 각도로 조향하는데 더 작은 힘을 들이고 있음을 의미하므로, 기존보다 더 작은 토크를 보조하도록 조향감을 조정한다.

또한, 본 실시예에서 MDPS 제어부(30)는 차량의 이그니션(Ignition) 신호를 추가로 입력받고 운전자의 조향감 조정 요청이 입력되었을 때, 차량이 주행 중인지 더 판단할 수 있다.

그리고 차량이 주행 중인 경우에는 운전자의 안전을 위해서 전술한, 조향감을 조정하는 과정을 수행하지 않도록 설정할 수 있다.

즉, 차량이 주행 중인 상황에서 보조 토크가 변경되면 운전자는 조향시에 이질감을 느끼게 되어 사고가 발생할 위험이 있으므로, 차량이 주행 중이 아닌 경우에 한해서 조향감을 조정한다.

메모리부(40)는 측정되는 조향 토크에 대응되는 보조 토크 게인값을 테이블 형태로 저장하고 있을 수 있다. 따라서 MDPS 제어부(30)는 전술한 바와 같이 수식을 통해서 보조 토크 게인을 연산하거나 메모리부(40)로부터 보조 토크 게인값을 읽어올 수 있다.

표시부(50)는 MDPS 제어부(30)의 제어에 따라 스티어링 휠(100)의 조향을 요청하는 신호를 운전자에게 표시하고, 조향각 센서(22)를 통해 측정된 조향 각속도가 기준 각속도 이상이면 경고를 출력함으로써, 조향력을 정상적으로 측정할 수 있는 범위를 벗어났음을 운전자에게 인식시킨다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 MDPS 튜닝 방법의 구현 과정을 설명하는 절차 흐름도이다.

도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 MDPS 튜닝 방법을 살펴보면, 먼저 MDPS 제어부(30)는 입력부(10)를 통해서 스티어링 휠(100)에 대한 조향감 조정 요청을 입력받는다(S10).

그리고 MDPS 제어부(30)는 운전자의 안전을 보장하기 위해서 차량이 주행 중인지 판단하고(S20), 차량이 주행 중이 아닌 경우에 한해서 스티어링 휠(100)의 조향감을 조정한다.

차량이 주행 중이 아니면, 우선 MDPS 제어부(30)는 스티어링 휠(100)을 영점으로 조정하고(S30), 스티어링 휠(100)의 조향을 요청한다(S40).

전술한 단계(S40)에서 MDPS 제어부(30)는 운전자의 조향력을 측정하기 위해서 기준 위치를 통과하도록 스티어링 휠(100)을 조향하도록 요청한다.

이 때, 기준 위치는 스티어링 휠(100)이 좌측으로 회전 가능한 최대 각도로 회전한 제1위치, 스티어링 휠(100)이 우측으로 회전 가능한 최대 각도로 회전한 제2위치 및 스티어링 휠(100)의 영점 위치를 포함한다.

이어서 MDPS 제어부(30)는 요청에 따라 조향된 스티어링 휠(100)의 조향 특성을 측정하는데(S50), 구체적으로 조향각 센서(22)를 통해서 스티어링 휠(100)의 조향 각속도를 측정하고, 토크 센서(24)를 통해서 스티어링 휠(100)의 조향 토크를 측정한다.

이 때, MDPS 제어부(30)는 측정되는 조향 각속도가 기준 각속도 이상이면(S60) 표시부(50)를 통해서 경고를 출력함으로써(S62), 운전자에게 조향력을 정상적으로 측정할 수 있는 범위를 벗어났음을 운전자에게 인식시키고, 이후의 과정을 종료한다.

반면 조향 각속도가 기준 각속도 미만이면, MDPS 제어부(30)는 측정되는 조향 토크에 기초하여 조향감을 조정한다(S70).

구체적으로 MDPS 제어부(30)는 하기의 식에 기초하여 MDPS의 보조 토크 게인을 변경함으로써, 측정되는 조향 토크와 기준 토크와의 차이에 따라 보조되는 토크를 조정한다.

F(x) = 1 + (x-기준 토크)×0.5

(F(x)는 보조 토크 게인, x는 스티어링 휠(100)의 조향 토크)

본 실시예에 따르면, 간단한 조작으로 운전자의 특성에 따라 MDPS의 보조력을 다르게 설정함으로써, 운전자의 만족도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예는 별도의 하드웨어의 추가없이 기존의 장치들을 이용한 제어로직의 추가로 손쉽게 구현될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 입력부 20: 센서부
22: 조향각 센서 24: 토크 센서
30: MDPS 제어부 40: 메모리부
50: 표시부 100: 스티어링 휠

Claims (9)

1. MDPS 제어부가 입력부를 통해 조향감 조정 요청을 입력받는 단계;
   스티어링 휠을 영점으로 조정하는 단계;
   스티어링 휠의 조향을 요청하는 단계;
   센서부를 통해 상기 요청에 따라 조향된 스티어링 휠의 조향 특성을 측정하는 단계; 및
   상기 측정된 조향 특성에 기초하여 조향감을 조정하는 단계를 포함하되,
   상기 스티어링 휠의 조향 특성을 측정하는 단계는 스티어링 휠이 기준 위치를 통과하여 조향되면 수행되며, 상기 기준 위치는 스티어링 휠이 좌측으로 회전 가능한 최대 각도로 회전한 제1위치, 스티어링 휠이 우측으로 회전 가능한 최대 각도로 회전한 제2위치 및 스티어링 휠의 영점 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 MDPS 튜닝 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 조향감 조정 요청을 입력받은 후, 차량이 주행 중인지 판단하는 단계를 더 포함하되, 차량이 주행 중이 아닌 경우에 상기 스티어링 휠을 영점으로 조정하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 MDPS 튜닝 방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   스티어링 휠의 조향 특성을 측정하는 단계는, 토크 센서를 통해 스티어링 휠의 조향 토크를 측정하는 단계; 및
   조향각 센서를 통해 스티어링 휠의 조향 각속도를 측정하는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 MDPS 튜닝 방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 스티어링 휠의 조향 각속도를 측정하는 단계에서, 상기 MDPS 제어부는 상기 측정되는 조향 각속도가 기준 각속도 이상이면 경고를 출력하는 것을 특징으로 하는 MDPS 튜닝 방법.
   
5. 삭제
6. 스티어링 휠의 조향감 조정 요청을 입력받는 입력부;
   스티어링 휠의 조향 특성을 측정하는 센서부; 및
   상기 조향감 조정 요청이 입력되면 스티어링 휠의 상기 조향 특성에 기초하여 스티어링 휠의 조향감을 조정하는 MDPS 제어부를 포함하되, 상기 MDPS 제어부는 상기 조향감 조정 요청이 입력되면 스티어링 휠을 영점으로 조정하고 스티어링 휠의 조향을 요청한 후, 요청에 따라 조향된 스티어링 휠의 조향 특성에 기초하여 스티어링 휠의 조향감을 조정하되, 스티어링 휠이 기준 위치를 통과하여 조향되면 상기 조향 특성을 측정하며, 상기 기준 위치는 스티어링 휠이 좌측으로 회전 가능한 최대 각도로 회전한 제1위치, 스티어링 휠이 우측으로 회전 가능한 최대 각도로 회전한 제2위치 및 스티어링 휠의 영점 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 MDPS 튜닝 장치.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 센서부는 스티어링 휠의 조향 토크를 측정하는 토크 센서; 및
   스티어링 휠의 조향 각속도를 측정하는 조향각 센서
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 MDPS 튜닝 장치.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 조향각 센서를 통해 측정되는 조향 각속도가 기준 각속도 이상이면 경고를 출력하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MDPS 튜닝 장치.
   
9. 제 6항에 있어서,
   상기 MDPS 제어부는 차량이 주행 중이 아닌 경우에 스티어링 휠의 조향감을 조정하는 것을 특징으로 하는 MDPS 튜닝 장치.

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