KR101687561B1 - Power steering system and control method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 파워스티어링 시스템 및 그것의 제어방법은, 오버스티어(over steer) 또는 언더스티어(under steer)시 구현되는 운전자의 카운터스티어(counter steer) 모드시, 상기 오버스티어 또는 언더스티어의 정도에 따른 1차 어시스트 토크량에, 스티어링 핸들의 조향각에 따른 2차 어시스트 토크량을 더한 전체 어시스트 토크량으로 상기 스티어링 핸들의 조향을 보조함으로써, 상기 스티어링 핸들의 조향시 이질감이 발생되지 않는 이점을 제공한다.A power steering system and a control method thereof according to the present invention are characterized in that in a counter steer mode of a driver implemented in an over steer or an under steer mode, the degree of oversteer or understeer The assist steering assist is assisted by the total assist torque amount obtained by adding the secondary assist torque amount corresponding to the steering angle of the steering handle to the first assist torque amount according to the steering angle of the steering wheel, .
Description
본 발명은 파워스티어링 시스템 및 그것의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, ESC(Electronic Stability Control : 주행 안정성 제어 시스템)이 모터구동방식(MDPS)으로 차량의 스티어링 핸들을 조향시키는 파워스티어링 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 스티어링 핸들의 오버스티어(over steer) 또는 언더스티어(under steer)시 구현되는 운전자의 카운터스티어(counter steer) 모드시 1차 어시스트 토크량에 2차 어시스트 토크량을 더한 전체 어시스트 토크량으로 제어함으로써 조향 무게감을 감소시켜 운전자로 하여금 조향 탄력감 및 안정성을 갖도록 하는 파워스티어링 시스템 및 그것의 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a power steering system and a control method thereof, and more particularly, to an electronic stability control (ESC) A method of controlling a steering assist system, comprising the steps of: generating a total assist torque by adding a second assist torque amount to a first assist torque amount in a counter steer mode of a driver implemented when the steering wheel is over steer or under steer; Steering torque is controlled by the amount of torque to reduce steering weight so that the driver has a sense of steering resilience and stability, and a control method thereof.
일반적으로, 차량의 주행시 운전자가 스티어링 핸들을 급격하게 회전시키는 경우 또는 주행하는 노면 상태에 따라 급선회하는 경우 차량이 전복되거나 노면에서 미끄럼이 발생하기 때문에 주행 안정성을 위해 ESC(Electronic Stability Control : 주행 안정성 제어 시스템)가 구비되어 있다.In general, when the driver suddenly rotates the steering wheel at the time of driving the vehicle, or when the vehicle suddenly turns according to the traveling road surface state, the electronic stability control (ESC) System) is provided.
정상적인 주행 중에는 차량이 선회를 하거나 차선 변경 등을 하게 되면 상기 스티어링 핸들의 조향이 운전자의 의지대로 회전되어 차량의 움직임에 대하여 잘 추종하는 편이지만, 노면의 마찰계수가 낮아 미끄러짐이 발생할 우려가 있거나, 차속, 조향 등에 의한 급격한 변화가 생기면 언더스티어(under steer) 또는 오버스티어(over steer) 현상이 발생된다. During normal driving, if the vehicle turns or changes lanes, the steering of the steering wheel is rotated according to the driver's will to follow the movement of the vehicle. However, since the coefficient of friction of the road surface is low, When an abrupt change occurs due to a vehicle speed, steering, etc., an understeer or an oversteer phenomenon occurs.
여기서, 상기 오버스티어 현상이란 현재 주행 중인 차량의 요레이트가 목표 요레이트보다 크게 나타난 경우로써 외륜 측에 미끄럼 현상이 발생될 우려가 있는 상태를 말하고, 상기 언더스티어 현상이란 현재 주행 중인 차량의 요레이트가 목표 요레이트보다 낮게 나타난 경우로써 내륜 측에 미끄럼 현상이 발생될 우려가 있는 상태를 말한다.Here, the over-steering phenomenon refers to a state in which a slip phenomenon may occur on the outer-wheel side when the yaw rate of the vehicle under running is larger than the target yaw rate, and the under-steering phenomenon refers to a state in which the yaw rate Is lower than the target yaw rate, there is a possibility that a sliding phenomenon may occur on the inner wheel side.
상기 ESC는 앞서 설명한 바와 같이, 차량의 급격한 선회 및 급격한 스티어링 핸들의 조향 시, 즉 상기 오버스티어 또는 언더스티어 현상이 발생되는 영역에서 차량의 자세를 안정화시켜주는 방향으로 외륜 또는 내륜측에 제동입력을 가하거나 엔진의 출력을 조절함으로써 차량의 주행 안정성을 향상시키는 역할을 하게 된다.As described above, the ESC is configured to provide a braking input to the outer ring or the inner ring side in a direction to stabilize the posture of the vehicle in the area where the oversteer or understeer phenomenon occurs, when the vehicle suddenly turns and the steering wheel suddenly steers Or by adjusting the output of the engine, thereby improving the stability of the vehicle.
최근, 상기 ESC와 모터구동방식(MDPS)의 파워스티어링 시스템의 연동으로, 주행 중 발생할 수 있는 상기 언더스티어 또는 오버스티어 상황에서 상기 ESC의 작동상태에 따라 상기 MDPS의 조향 토크량을 변화시켜, 차량의 거동을 안정화시키는 방향으로 운전자의 조향을 유도함은 물론 상기 스티어링 핸들의 핸들링 성능을 향상시키는 연구가 활발하게 진행 중이다.In recent years, by interlocking the ESC with a power steering system of a motor drive system (MDPS), the amount of steering torque of the MDPS is changed in accordance with the operating state of the ESC in the understeer or oversteer situation, The steering performance of the steering wheel is improved as well as the steering of the driver is stabilized in a direction to stabilize the behavior of the steering wheel.
그러나, 종래 기술에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법은, 차선 변경과 같은 급격한 차량의 선회시 즉, 상기 언더스티어 또는 오버스티어 상황시 운전자의 빠른 조향을 돕기 위해 카운터스티어(Counter steer) 모드로 조향토크를 제어하는데, 위와 같은 카운터스티어 모드는 인위적인 조향력이 가해짐으로써 운전자에게 조향 이질감을 느끼게 하는 문제점이 있다.However, the control method of the power steering system according to the related art has a problem that when the vehicle suddenly turns, such as a lane change, that is, in the understeer or oversteer condition, the steering torque is changed to the counter- In the counter-steer mode as described above, an artificial steering force is applied, which causes a driver to feel a sense of steering disturbance.
또한, 상기 오버스티어 상황에서는 단발적인 임펄스 형태의 조향력(조향토크)이 가해지기 때문에 높은 마찰로 고속주행시에는 수방 안정성(Flick steer)에 악영향을 미치는 문제점이 있다.
In addition, in the oversteer situation, there is a problem that steering stability (flick steer) adversely affects at high speed due to high frictional force because a single impulse type steering force (steering torque) is applied.
본 발명은 ESC(Electronic Stability Control : 주행 안정성 제어 시스템)이 모터구동방식(MDPS)으로 차량의 스티어링 핸들을 조향시키는 파워스티어링 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 스티어링 핸들의 오버스티어(over steer) 또는 언더스티어(under steer)시 구현되는 운전자의 카운터스티어(counter steer) 모드시 1차 어시스트 토크량에 2차 어시스트 토크량을 더한 전체 어시스트 토크량으로 제어함으로써 조향 무게감을 감소시켜 운전자로 하여금 조향 탄력감 및 안정성을 갖도록 하는 파워스티어링 시스템 및 그것의 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention relates to a method of controlling a power steering system in which an ESC (Electronic Stability Control) is used to steer a steering wheel of a vehicle using a motorized driving system (MDPS), wherein the oversteer or understeer In the counter steer mode of the driver, which is implemented at the time of understeering, by controlling the total assist torque amount by adding the second assist torque amount to the first assist torque amount, the driver can reduce the steering weight, And a control method of the power steering system.
본 발명에 따른 파워스티어링 시스템은, 차량의 거동을 감지하여 안정화시키는 ESC에 의해 스티어링 핸들의 작동이 제어되는 모터구동방식(MDPS)의 파워스티어링 시스템에 있어서, 상기 ESC는, 현재 주행 중인 차량의 요레이트와 목표 요레이트의 차이를 기준으로 상기 차량의 언더스티어 및 오버스티어를 판정하고, 상기 언더스티어 또는 상기 오버스티어 발생시, 운전자가 상기 차량의 자세를 안정시키기 위해 상기 스티어링 핸들을 조향하는 카운터스티어 모드인지를 상기 스티어링 핸들의 조향각을 통해 판정하며, 상기 카운터스티어 모드일 때, 상기 언더스티어 또는 상기 오버스티어의 정도에 따른 1차 어시스트 토크에, 상기 스티어링 핸들의 조향각에 따른 2차 어시스트 토크를 더한 전체 어시스트 토크를, 상기 스티어링 핸들에 입력하여 상기 스티어링 핸들의 조향을 보조한다.A power steering system according to the present invention is a motor-driven (MDPS) power steering system in which the operation of a steering wheel is controlled by an ESC for sensing and stabilizing the behavior of a vehicle, A countersteering mode in which the understeer or the oversteer is determined based on a difference between a rate and a target yaw rate, and a countersteering mode in which the driver steers the steering handle to stabilize the posture of the vehicle at the occurrence of the understeer or the oversteer And a second assist torque corresponding to the steering angle of the steering wheel is added to the first assist torque corresponding to the degree of the understeer or the oversteer in the countersteering mode, The assist torque is inputted to the steering wheel, To assist with the steering of the steering wheel ring.
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본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법은, 차량의 거동을 감지하여 안정화시키는 ESC에 의해 스티어링 핸들의 작동이 제어되는 모터구동방식(MDPS)의 파워스티어링 시스템의 제어방법에 있어서, 현재 주행 중인 차량의 요레이트와 목표 요레이트의 차이를 기준으로 상기 차량의 언더스티어 및 오버스티어를 판정하는 단계와, 상기 언더스티어 또는 상기 오버스티어 발생시, 운전자가 상기 차량의 자세를 안정시키기 위해 상기 스티어링 핸들을 조향하는 카운터스티어 모드인지를 상기 스티어링 핸들의 조향각을 통해 판정하는 단계와, 상기 카운터스티어 모드일 때, 상기 언더스티어 또는 상기 오버스티어의 정도에 따른 1차 어시스트 토크에, 상기 스티어링 핸들의 조향각에 따른 2차 어시스트 토크를 더한 전체 어시스트 토크를, 상기 스티어링 핸들에 입력하여 상기 스티어링 핸들의 조향을 보조하는 단계를 포함한다.
A control method of a power steering system according to the present invention is a control method of a motor-driven (MDPS) power steering system in which the operation of a steering wheel is controlled by an ESC for detecting and stabilizing the behavior of the vehicle, Determining an understeer and an oversteer of the vehicle on the basis of a difference between a yaw rate and a target yaw rate of the vehicle; and, when the understeer or the oversteer is generated, Determining whether the vehicle is in a counter steer mode based on the steering angle of the steering wheel when the vehicle is in the counter steer mode; The total assist torque plus the vehicle assist torque And steering the steering wheel by inputting it to the steering wheel.
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본 발명에 따른 파워스티어링 시스템 및 그것의 제어방법은, ESC에 의한 제어 이전에 조향각 크기에 따른 2차 어시스트 토크값을 입력하여 제어함으로써, 운전자의 조향 이질감을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 조향성을 향상시키는 효과를 가진다.The power steering system and the control method thereof according to the present invention can improve the steering disturbance as well as improve the steering feel by inputting and controlling the secondary assist torque value according to the steering angle magnitude before the control by the ESC, Effect.
또한, 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템 및 그것의 제어방법은, 상기 ESC에 의한 카운터스티어 모드 제어 시 운전자가 비정상적인 선회 방향으로 스티어링 핸들을 조향할 경우 조향 무게감을 부여하여 잘못된 조향을 막고, 운전자가 정상적인 선회 방향으로 스티어링 핸들을 조향할 경우 보다 빠르게 조향하도록 돕기 때문에 빠른 동작감을 부여하는 효과를 가진다.
Further, the power steering system and its control method according to the present invention can prevent incorrect steering by giving a steering weight when the driver steers the steering steering wheel in an abnormal turning direction during the countersteering mode control by the ESC, When the steering wheel is steered in the turning direction, it helps to steer more quickly, thereby giving a feeling of quick operation.
도 1은 차량의 비정상적인 선회 현상 및 이에 따른 카운터스티어 모드 제어시 조향 무게감 제어를 나타낸 개략도이고,
도 2 및 도 3은 기존의 파워스티어링 시스템의 제어방법과 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법의 효과를 비교한 그래프이고,
도 4는 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법을 나타낸 블록도이다.1 is a schematic view showing an abnormal turning phenomenon of a vehicle and a steering weight control in a counter-steer mode control according to the abnormal turning phenomenon,
2 and 3 are graphs comparing the conventional control method of the power steering system and the control method of the power steering system according to the present invention,
4 is a block diagram showing a control method of the power steering system according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a method of controlling a power steering system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 차량의 비정상적인 선회 현상 및 이에 따른 카운터스티어 모드 제어시 조향 무게감 제어를 나타낸 개략도이고, 도 2 및 도 3은 기존의 파워스티어링 시스템의 제어방법과 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법의 효과를 비교한 그래프이고, 도 4는 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법을 나타낸 블록도이다.
FIG. 1 is a schematic view showing an abnormal turning phenomenon of a vehicle and a steering weight control in a counter-steer mode control according to the vehicle. FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams showing a control method of a conventional power steering system and a control method of a power steering system according to the present invention FIG. 4 is a block diagram showing a control method of the power steering system according to the present invention.
본 발명에 따른 파워스티어링 시스템은, 차량의 선회 시나 급격한 스티어링 핸들의 조향 시 차량의 자세를 안정화시켜주는 제어를 하는 ESC(Electronic Stability Control : 주행 안정성 제어 시스템)을 포함한다.The power steering system according to the present invention includes an electronic stability control system (ESC) that performs control to stabilize the posture of the vehicle when the vehicle is turning or steeply steering the steering wheel.
본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법은, 상기 ESC의 구체적인 제어를 제안하는 것으로써, 특히, 차량의 급격한 선회 시 상기 ESC에 의하여 차량의 주행이 안정적으로 되도록 제어될 때 운전자로 하여금 불안정한 상태로의 상기 스티어링 핸들을 꺽는 것을 방지하고 이를 인식하게 하는 동시에 안정적인 상태로의 핸들링은 보다 손쉽게 이루어질 수 있도록 하는 제어로직을 제안한다.The control method of the power steering system according to the present invention proposes concrete control of the ESC, and in particular, when the vehicle is suddenly turned when the vehicle is controlled so that the running of the vehicle is stabilized by the ESC, The control logic for preventing the steering wheel from being broken and recognizing the steering wheel and for handling the steering wheel in a stable state can be more easily performed.
보다 상세하게는, 차량이 주행 중 급격한 선회나, 운전자에 의한 상기 스티어링 핸들의 급격한 조향 시, 즉 비정상적인 주행 상태라고 판정된 경우 상기 ESC는 차량의 자세를 안정화시켜 주는 방향으로 제동입력을 가하게 된다. More specifically, when it is determined that the vehicle suddenly turns while driving, or when the driver steers the steering wheel suddenly, that is, in an abnormal driving state, the ESC applies the braking input in a direction to stabilize the posture of the vehicle.
여기서, 차량의 상기 비정상적인 주행 상태는, 도 1에 참조된 바와 같이, 차량의 급격한 선회 시, 후륜 측에 차량의 무게 중심이 옮겨지고 상기 후륜 측을 무게 중심으로 하여 전륜 측이 차량의 정상적인 선회 방향(10)의 외측으로 무게 중심이 이동하여 결국에는 차량이 정상적인 선회 방향(10)의 외측으로 주행하려는 차량의 주행 상태인 언더스티어(10a)(under-steer) 현상과, 차량의 급격한 선회 시, 전륜 측에 차량의 무게 중심이 옮겨지고 상기 전륜 측을 무게 중심으로 하여 후륜 측이 차량의 정상적인 선회 방향(10)의 외측으로 무게 중심이 이동하여 결국에는 차량이 정상적인 선회 방향(10)의 내측으로 주행하려는 차량의 주행 상태인 오버스티어(10b)(over-steer) 현상으로 나눌 수 있다.1, when the center of gravity of the vehicle is shifted to the rear wheel side when the vehicle suddenly turns, and the front wheel side is moved in the normal turning direction of the vehicle The understeer 10a (under-steer) phenomenon in which the center of gravity moves to the outside of the
일반적으로, 이와 같은 차량의 상기 언더스티어(10a) 또는 오버스티어(10b) 현상은 상기 ESC에서 판단하게 되는데, 차속과 조향각 등을 가지고 차량의 목표 요레이트(Target yaw-rate)를 계산한 다음, 현재 주행 중인 차량의 요레이트(yaw-rate)와 그 값을 비교한 요레이트 오차값( : Yawrate Error)으로 언더스티어(10a) 현상인지 오버스티어(10b) 현상인지를 알 수 있다. Generally, the above-mentioned
즉, 현재 주행 중인 차량의 요레이트가 목표 요레이트에 비하여 그 값이 작으면 언더스티어(10a) 상태이고, 그 값이 많으면 오버스티어(10b) 상태이다.That is, if the yaw rate of the vehicle currently running is lower than the target yaw rate, the
이와 같은 비정상적인 주행 상태에서는, 현재 운전자가 상기 스티어링 핸들을 조향하고 있는 방향으로 추가적인 조향을 하게 되면 다음과 같은 비정상적인 주행 상태를 계속 유지하거나 안전사고 발생우려가 있다.In such an abnormal driving state, if the driver steers an additional steering in the steering direction of the steering wheel, the following abnormal driving state may be maintained or a safety accident may occur.
즉, 상기 언더스티어(10a) 현상 주행 중인 차량의 경우 운전자가 상기 스티어링 핸들을 조향하고 있는 방향으로 추가적인 조향을 하게 되면, 차량의 전륜은 그 미끄러짐이 더 많이 발생하면서 노면과의 접지력이 약해지게 되고, 오버스티어(10b) 현상 주행 중인 차량의 경우 운전자가 상기 스티어링 핸들을 조향하고 있는 방향으로 추가적인 조향을 하게 되면, 역시 원심력에 의하여 차량 자체가 스핀하게 될 수도 있어 차량의 주행 거동이 더욱 불안정해 질 수 있다. 따라서, 상기 비정상적인 주행 상태, 즉 상기 언더스티어(10a) 또는 상기 오버스티어(10b) 현상 발생시에는 차량의 주행 거동을 안정화시키기 위해 운전가 상기 스티어링 핸들을 조향하는 카운터스티어(Counter-steering) 모드로 제어되어야 한다.That is, in the case of the vehicle under running of the
상기 카운터스티어 모드는, 쉽게 설명하면, 차량 주행 중 상술한 바와 같이 비정상적인 주행 상태에 직면한 경우, 상기 ESC에 의해 제어되는 모터구동방식(MDPS)의 상기 스티어링 핸들에 강제적으로 어시스트 토크를 입력하여 차량의 안정화를 도모하고자 하는 제어 모드이다.In the counter steer mode, when an abnormal driving state is encountered as described above while driving the vehicle, an assist torque is forcibly input to the steering handle of the motor drive system (MDPS) controlled by the ESC, Which is a control mode for stabilizing the output voltage.
예를 들면, 도 1에 참조된 바와 같이, 상기 언더스티어(10a) 상태에서의 차량 주행의 경우에는 후륜 측을 기준으로 전륜 측이 도면상 좌측으로 이동하려는 성질이 있기 때문에 상기 ESC는 차량이 정상적인 선회 방향(10)으로 이동하도록 상기 스티어링 핸들을 시계방향으로 회전시키는 어시스트 토크값을 입력하여야 하고, 상기 오버스티어(10b) 상태에서의 차량 주행의 경우 전륜 측을 기준으로 후륜 측이 도면상 좌측으로 이동하려는 성질이 있기 때문에 상기 ESC는 차량이 정상적인 선회 방향(10)으로 이동하도록 상기 스티어링 핸들을 반시계방향으로 회전시키는 어시스트 토크값을 입력하여야 한다.For example, as shown in Fig. 1, in the case of a vehicle running under the above-described
여기서, 차량의 주행 상태가 상기 언더스티어(10a) 상태인지 오버스티어(10b) 상태인지는 앞서 설명한 바와 같이, 차량에 장착된 요레이트 센서에 의해 측정되는 현재 주행 중인 차량의 요레이트를 가지고 판단할 수 있다.Whether the vehicle is in the under-
그러나, 상술한 바와 같은, 상기 카운터스티어 제어 모드는, 실제로 주행 중 노면에서 상기 ESC가 제어하는 상황의 경우 중고속 주행 상황에서 급격한 조향이 이루어진 상황으로 미루어 짐작할 수 있고, 상기 ESC가 제어하는 상황에서 운전자가 조향하던 방향(차량의 선회를 야기했던 비정상적인 선회 방향(10a,10b))으로의 추가적인 조향을 하는 경우에는 아무런 의미가 없을 뿐만 아니라, 차량의 거동을 안정화시키고자 하는 애초의 목적을 달성하기 어려운 문제점이 있다.However, as described above, the counter-steer control mode can be presumed to be a situation where the ESC controls the road surface while the vehicle is actually traveling, and the situation where the steering is suddenly performed in the middle- There is no meaning in the case of performing additional steering in the direction in which the driver is steering (
이에, 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법의 바람직한 일실시예는, 상술한 비정상적인 주행 상태, 즉 상기 언더스티어(10a) 또는 상기 오버스티어(10b) 현상의 정도에 따라서, 상기 MDPS에 추가적인 어시스트 토크량을 입력함으로써 운전자가 비정상적인 선회 방향(10a,10b)을 상기 스티어링 핸들을 조작할 경우 조향 무게감을 부여하여 비정상적인 선회 주행임을 인식하도록 함과 동시에 운전자가 정상적인 선회 방향(10)으로 전환하는 상기 스티어링 핸들의 조작의 경우에는 빠른 속도로 차량의 거동을 안정화시키도록 조향 무게감을 감소시키는 방안을 제안하기에 이르렀다.Therefore, a preferred embodiment of the control method of the power steering system according to the present invention is characterized in that, in accordance with the above-described abnormal running state, that is, the degree of the
이를 구현하기 위한 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법은, 차량의 거동을 감지하여 안정화시키는 상기 ESC와, 상기 ESC에 의해 상기 스티어링 핸들의 작동이 제어되는 모터구동방식(MDPS)의 파워스티어링 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 ESC는 다음과 같이 제어한다.The control method of the power steering system according to the present invention for realizing this is characterized in that the ESC for sensing and stabilizing the behavior of the vehicle and the power steering system of a motor drive system (MDPS) in which the operation of the steering handle is controlled by the ESC , The ESC controls as follows.
즉, 상기 ESC는, 차량의 비정상적인 선회 시 상기 스티어링 핸들에 소정의 1차 어시스트 토크를 입력한 후, 현재 주행 중인 차량의 조향각 크기에 따른 2차 어시스트 토크를 추가 입력한다. 여기서, 상기 1차 어시스트 토크는, 차량의 비정상적인 선회라고 판정된 경우 상기 카운터스티어 모드로 제어되는 경우에 필요한 입력 토크값을 말한다. 또한, 본 발명의 경우 상기 카운터스티어 모드로 제어될 때에도 현재 주행 중인 차량의 조향각 크기에 따른 2차 어시스트 토크를 산출하기 때문에 현재 주행 중인 차량의 언더스티어(10a) 현상 정도 또는 오버스티어(10b) 현상 정도를 알 수 있고, 상기 2차 어시스트 토크를 추가 입력하기 때문에 운전자가 상기 스티어링 핸들을 상기 정상적인 차량의 선회 방향으로 회전시킬 경우 조향 무게감을 감소시킬 수 있고, 반대로 비정상적인 선회 방향(10a,10b)으로 회전시킬 경우에는 조향 무게감을 증가시킬 수 있으므로, 운전자로 하여금 차량이 비정상적으로 주행하는 경우인지를 감각적으로 전달할 수 있는 이점을 제공한다.That is, the ESC inputs a predetermined first-order assist torque to the steering wheel when the vehicle turns abnormally, and further inputs a second-order assist torque according to the steering angle magnitude of the current vehicle. Here, the primary assist torque refers to an input torque value required when the vehicle is controlled in the countersteering mode when it is determined that the vehicle is turning abnormally. Further, in the present invention, even when controlled in the counter-steer mode, since the secondary assist torque corresponding to the steering angle of the vehicle currently traveling is calculated, the degree of development of the
다시 말하면, 상기 ESC는 상기 언더스티어(10a) 또는 오버스티어(10b) 현상을 감지하고, 상기 1차 어시스트 토크가 입력된 상태에서 정상적인 선회 방향(10)으로 차량을 주행시키는 상기 카운터스티어 모드로 차량이 제어되는 와중에, 상기 언더스티어(10a) 또는 오버스티어(10b) 현상의 정도에 따라 상기 스티어링 핸들에 상기 2차 어시스트 토크를 추가 입력함으로써 상술한 바와 같은 효과를 창출할 수 있는 것이다.In other words, the ESC senses the
현재 주행 중인 차량의 요레이트(yaw-rate)와 목표 요레이트의 차이를 산출하여 언더스티어(10a) 또는 오버스티어(10b) 현상에 따른 상기 카운터스티어 모드 제어를 위해 1차 어시스트 토크량을 상기 ESC에 입력하는 단계를 본 발명에서는 제1단계 제어라 부를 수 있다.A difference between a yaw-rate and a target yaw rate of a currently running vehicle is calculated to calculate a first assist torque amount for the countersteer mode control in accordance with the
추가적으로, 상기 제1단계 후 상기 1차 어시스트 토크량에 현재 주행 중인 차량의 조향각 크기에 따른 각각 상이한 2차 어시스트 토크량을 상기 ESC에 더 입력하는 단계는 제2단계의 제어라 부를 수 있다.In addition, the step of further inputting different secondary assist torque amounts depending on the steering angle magnitudes of the currently running vehicle to the primary assist torque amount after the first step may be referred to as a control of the second step.
이와 같이, 상기 제1단계 및 상기 제2단계의 과정을 거쳐 산출되어 입력되는 전체 어시스트 토크량을 토대로 상기 ESC는 모터구동방식(MDPS)의 상기 스티어링 핸들의 작동을 제어하게 되는데 이를 제3단계 제어라 부를 수 있는 것이다.In this manner, the ESC controls the operation of the steering wheel of the motor drive system (MDPS) based on the total amount of assist torque calculated and inputted through the first and second steps, .
이처럼, 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법의 바람직한 일실시예는, 상술한 제1단계 내지 제3단계의 과정을 순차적으로 적용하여 차량의 비정상적인 선회 시 운전자로 하여금 비정상적인 선회 차량에 쉽게 대응할 수 있는 이점을 가진다.As described above, according to a preferred embodiment of the control method of the power steering system according to the present invention, the above-described first to third steps are sequentially applied to allow the driver to easily respond to an abnormal turning vehicle when the vehicle turns abnormally .
여기서, 상기 제2단계에서 입력되는 상기 2차 어시스트 토크량()은, 상기 ESC에 추가 입력되는 토크량으로써, 상기 현재 주행 중인 차량의 요레이트와 상기 목표 요레이트의 차이인 요레이트 오차값()과 현재의 조향각(SWA) 크기를 변수로 둔 함수값(f)에 조향 무게감을 조절하는 요청토크 게인값()을 곱하는 다음 수식에 의하여 산출된다. Here, the second assist torque amount inputted in the second step ( ) Is a torque amount additionally input to the ESC, and is a yaw rate error value which is a difference between the yaw rate of the current running vehicle and the target yaw rate ) And the required torque gain value (f) for adjusting the steering weight to the function value (f) with the present steering angle (SWA) ) ≪ / RTI >
[수식][Equation]
또한, 상기 제3단계를 위하여 최종적으로 상기 ESC에 입력되는 전체 어시스트 토크량()은 논리적으로, 아래 수식처럼 1차 어시스트 토크량()에 상술한 2차 어시스트 토크량()을 더한 값이 될 것이다.Also, for the third step, the total assist torque amount input to the ESC ) Logically expresses the first-order assist torque amount ( ) To the above-described second-order assist torque amount ( ).
[수식][Equation]
= + = +
이와 같은 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법은, 기존 방식에 비해 요레이트 오차에 따른 1차 어시스트 토크량과 현재 주행 중인 차량의 조향각에 의한 2차 어시스트 토크량이 연속적으로 입력이 되어 운전자의 조향 무게감에 따른 정상적인 선회 방향(10)으로의 스티어링 핸들 조작이 용이함은 물론이다. 다만, 상기 조향 무감은 이를 별도로 조절하는 상기 요청 토크 게인 값에 의해 튜닝이 가능함은 물론이다.In the control method of the power steering system according to the present invention, the first assist torque amount due to the yaw rate error and the second assist torque amount based on the steering angle of the vehicle currently traveling are input continuously, It goes without saying that it is easy to operate the steering handle in the
본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법은, 도 2에 참조된 바와 같이, 상기 ESC에 의한 제어 시점 이전부터 통합적인 제어가 이루어지기 때문에, 본래의 상기 ESC의 적극적인 개입시간을 단축할 수 있는 장점을 보유한다. 즉, 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법은, 현재 주행 중인 조향각의 크기에 따라 추가 토크를 부여하도록 구성된 바, 비정상적인 선회 주행이라고 판단하고 나서 후에 추가 토크를 입력하는 기존 방식보다 운전자가 느낄 수 있는 조향 이질감을 줄이고, 연속적인 토크를 입력해줌으로써 지속적인 피드백에 의한 운전자 인지를 통해 조향성을 향상시킬 수 있는 효과도 가진다.The control method of the power steering system according to the present invention, as shown in FIG. 2, is integrated control from before the control point by the ESC, so that it is possible to shorten the active intervention time of the original ESC . That is, the control method of the power steering system according to the present invention is configured to give an additional torque according to the magnitude of the steering angle currently being traveled, so that the driver can feel The steering disturbance is reduced, and the continuous torque is input, thereby improving the steering through the driver's perception by the continuous feedback.
본 발명의 출원인은 실험을 통하여 도 3에 참조된 바와 같이, 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법이 적용된 경우와 그렇지 않은 경우의 조향각 및 조향토크 선도를 분석해보았다.The applicant of the present invention has analyzed the steering angle and the steering torque curve in the case where the control method of the power steering system according to the present invention is applied and the steering angle in the case where the control method is not applied as shown in FIG.
도 3의 그래프 중 X축은 조향각 히스테리시스(Angle-hysteresis)를 나타내고, Y축은 조향토크 히스테리시스(Torque-hysteresis)를 나타낸 것이다.In the graph of FIG. 3, the X-axis represents the steering angle hysteresis and the Y-axis represents the steering torque hysteresis.
도 3을 참조하면, 점선으로 표시된 기존 방식의 ESC 제어에 비하여 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법의 경우 조향토크 히스테리시스 및 조향각 히스테리시스가 줄어들었다는 점을 알 수 있고, 특히, 상기 조향각 히스테리시스가 줄어들면 운전자가 상기 카운터스티어 제어 모드시 조향을 할 때, 추가 입력되는 2차 어시스트 토크에 의해 원점(SWA=0)으로의 조향 속도가 빨라짐은 물론 조향 탄력감도 향상되게 된다.
Referring to FIG. 3, it can be seen that the control method of the power steering system according to the present invention reduces the steering torque hysteresis and the steering angle hysteresis in comparison with the conventional ESC control indicated by the dotted line. Particularly, when the steering angle hysteresis is reduced When the driver drives the steering wheel in the countersteering control mode, steering assist to the origin (SWA = 0) is accelerated by the secondary assist torque to be additionally input, and the steering resilience is improved.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템의 제어방법의 제어과정을 첨부된 도면(특히, 도 4 참조)을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.The control process of the control method of the power steering system according to the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings (see FIG. 4 in particular).
먼저, 주행 중인 차량이 특정 속도 이상으로 주행 중일 때 운전자가 스티어링 핸들을 조향하면 현재 주행 중인 차량의 요레이트와 목표 요레이트와의 차이를 검출한다. First, when the driver steers the steering handle when the vehicle is traveling at a speed higher than a specific speed, the difference between the yaw rate of the current vehicle and the target yaw rate is detected.
다음으로, 요레이트 오차가 발생되면 상기 언더스티어 또는 상기 오버스티어가 발생된 것으로 판정한 후, 스티어링 핸들의 조향각이 감소하는지를 판단한다. 만약, 조향각이 감소하고 있는 경우라면, 상기 운전자에 의해 정상적인 선회 방향(10)으로의 주행을 위한 스티어링 핸들을 조작하는 경우인 카운터스티어 모드인 경우로 볼 수 있는 바, 상기 언더스티어 또는 상기 오버스티어의 정도에 따른 1차 어시스트 토크에, 상술한 수식에 의하여 산출된 2차 어시스트 토크를 더한 전체 어시스트 토크를 상기 스티어링 핸들에 입력한다. 이때의 입력된 2차 어시스트 토크는 현재 주행 중인 조향각에 따른 능동적인 토크값이 될 것이다.Next, when a yaw rate error occurs, it is determined that the steering angle of the steering wheel is reduced after it is determined that the understeer or the oversteer is generated. In the case where the steering angle is decreasing, it can be seen that the steering wheel is operated in the normal steering direction for the driver in the turning
마지막으로, 상기 ESC에 의하여 운전자의 조향이 제어되면 상술한 현재 주행 중인 차량의 요레이트와 목표 요레이트와의 차이가 발생하는지를 재 검출하고, 만약 그 차이가 없는 경우에는 처음의 제어단계로 리턴시키고, 여전히 그 차이가 발생하는 경우에는 위 요레이트 오차가 발생하는 경우의 다음 단계로 리턴시킨다.
Finally, if the steering of the driver is controlled by the ESC, it is re-detected whether there is a difference between the yaw rate of the current running vehicle and the target yaw rate, and if there is no difference, the control is returned to the first control step , And if the difference still occurs, it returns to the next step in the case where the yaw rate error occurs.
이상, 본 발명에 따른 파워스티어링 시스템 및 그것의 제어방법의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of a power steering system and a control method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the embodiments of the present invention are not necessarily limited thereto, and that various modifications and equivalents may be made by those skilled in the art. Therefore, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
10: 정상적인 선회 방향 10a: 언더스티어 현상
10b: 오버스티어 현상 10:
10b: oversteer phenomenon
Claims (5)
상기 ESC는,
현재 주행 중인 차량의 요레이트와 목표 요레이트의 차이를 기준으로 상기 차량의 언더스티어 및 오버스티어를 판정하고,
상기 언더스티어 또는 상기 오버스티어 발생시, 운전자가 상기 차량의 자세를 안정시키기 위해 상기 스티어링 핸들을 조향하는 카운터스티어 모드인지를 상기 스티어링 핸들의 조향각을 통해 판정하며,
상기 카운터스티어 모드일 때, 상기 언더스티어 또는 상기 오버스티어의 정도에 따른 1차 어시스트 토크에, 상기 스티어링 핸들의 조향각에 따른 2차 어시스트 토크를 더한 전체 어시스트 토크를, 상기 스티어링 핸들에 입력하여 상기 스티어링 핸들의 조향을 보조하는 파워스티어링 시스템.
1. A power steering system of a motorized drive (MDPS) system in which the operation of a steering handle is controlled by an ESC which senses and stabilizes the behavior of the vehicle,
The ESC,
The understeer and the oversteer of the vehicle are determined based on the difference between the yaw rate and the target yaw rate of the vehicle currently being driven,
The steering angle of the steering wheel is determined by the steering angle of the steering wheel when the understeer or the oversteer is generated, the counter steering mode in which the driver steers the steering handle to stabilize the posture of the vehicle,
A total assist torque obtained by adding a second assist torque in accordance with the steering angle of the steering wheel to a first assist torque corresponding to the degree of the understeer or the oversteer is input to the steering wheel, Power steering system to assist steering of steering wheel.
상기 2차 어시스트 토크()는,
상기 현재 주행 중인 차량의 요레이트와 상기 목표 요레이트의 차이인 요레이트 오차값()과 현재의 조향각(SWA) 크기를 변수로 둔 함수값(f)에 조향 무게감을 조절하는 요청토크 게인값()을 곱하는 다음 수식에 의하여 산출되는 파워스티어링 시스템.
수식 :
The method according to claim 1,
The secondary assist torque ( ),
A yaw rate error value (a difference between the yaw rate of the vehicle currently running and the target yaw rate ) And the required torque gain value (f) for adjusting the steering weight to the function value (f) with the present steering angle (SWA) ), ≪ / RTI >
Equation :
현재 주행 중인 차량의 요레이트와 목표 요레이트의 차이를 기준으로 상기 차량의 언더스티어 및 오버스티어를 판정하는 단계;
상기 언더스티어 또는 상기 오버스티어 발생시, 운전자가 상기 차량의 자세를 안정시키기 위해 상기 스티어링 핸들을 조향하는 카운터스티어 모드인지를 상기 스티어링 핸들의 조향각을 통해 판정하는 단계; 및
상기 카운터스티어 모드일 때, 상기 언더스티어 또는 상기 오버스티어의 정도에 따른 1차 어시스트 토크에, 상기 스티어링 핸들의 조향각에 따른 2차 어시스트 토크를 더한 전체 어시스트 토크를, 상기 스티어링 핸들에 입력하여 상기 스티어링 핸들의 조향을 보조하는 단계;를 포함하는 파워스티어링 시스템의 제어방법.
A control method of a motor-driven (MDPS) power steering system in which the operation of a steering wheel is controlled by an ESC that senses and stabilizes the behavior of the vehicle,
Determining an understeer and an oversteer of the vehicle on the basis of a difference between a yaw rate and a target yaw rate of a currently running vehicle;
Determining, through the steering angle of the steering wheel, whether the understeer or the oversteer is generated in a countersteering mode in which the driver steers the steering handle to stabilize the posture of the vehicle; And
A total assist torque obtained by adding a second assist torque in accordance with the steering angle of the steering wheel to a first assist torque corresponding to the degree of the understeer or the oversteer is input to the steering wheel, And steering the steering wheel to assist steering of the steering wheel.
상기 2차 어시스트 토크()는,
상기 현재 주행 중인 차량의 요레이트와 상기 목표 요레이트의 차이인 요레이트 오차값()과 현재의 조향각(SWA) 크기를 변수로 둔 함수값(f)에 조향 무게감을 조절하는 요청토크 게인값()을 곱하는 다음 수식에 의하여 산출되는 파워스티어링 시스템의 제어방법.
수식 : The method of claim 4,
The secondary assist torque ( ),
A yaw rate error value (a difference between the yaw rate of the vehicle currently running and the target yaw rate ) And the required torque gain value (f) for adjusting the steering weight to the function value (f) with the present steering angle (SWA) ) ≪ / RTI > of the power steering system.
Equation :
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