KR101767877B1 - 전동식 조향 시스템의 출력 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 조향 시스템의 출력률을 결정하는 단계, 출력률이 변화하는 지를 검출하는 단계 및 출력률이 변화하면, 출력률을 점진적으로 변화시켜 전동식 조향 시스템의 출력을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 조향 시스템의 출력 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING OUTPUT OF MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM}

본 발명은 전동식 조향 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전동식 조향 시스템의 급격한 출력 변화를 조정하여 조향 이질감을 감소시킨 전동식 조향 시스템의 출력 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 동력을 이용한 조향장치는 오일을 이용한 유압식과 모터를 이용한 전동식이 있다.

유압식은 유압펌프라는 유압을 발생시키는 동력장치가 엔진의 힘으로 유체를 펌핑하며 유압을 형성하고 있다가 운전자가 핸들을 돌릴 때 조향하는 방향으로 유압을 보내어 핸들링이 가벼워지게 하는 것이다.

전동식 조향 시스템(Motor Driven Power Steering;MDPS)은 모터를 이용해 조타력을 향상시킨 조향축 보조 전동 조향 시스템이다.

전동식 조향 시스템은 차량의 방향 전환시 엔진힘을 배분하는 유압식 조향 장치와는 달리 주행 조건에 따라 모터가 자동으로 제어기능을 발휘토록 함으로써 조타 성능과 조타감을 크게 향상시켰다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

종래의 전동식 조향 시스템은 토크센서에서 감지된 조향 컬럼의 컬럼 토크로 최종적인 출력을 결정한다. 이때 전동식 조향 시스템은 안정성을 위해 보호 로직(Foldback logic)이 추가 수행된다.

보호로직은 전동식 조향 시스템이 정상동작할 조건에서 벗어날 경우, 예를 들어 전동식 조향 시스템의 모터에서 발생된 열에 의해 온도가 기준치를 벗어나거나 과전압이 인가될 경우, 모터의 구동전류를 제한하여 전동식 조향 시스템을 보호한다.

그러나, 보호로직을 통해 전동식 조향 시스템을 보호하더라도 출력률이 급격하게 변화하는 경우에는 이에 수반되는 출력도 급변하게 되므로, 그 결과 운전자가 조향 이질감을 느끼게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 전동식 조향 시스템의 출력률이 변화되면, 컬럼 토크에 따라 출력률의 변화율을 설정하여 출력률에 적용함으로써, 급격한 출력 변화에 기인한 운전자의 조향 이질감을 감소시키는 전동식 조향 시스템의 출력 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향 시스템의 출력 제어 방법은 전동식 조향 시스템의 출력률을 결정하는 단계; 상기 출력률이 변화하는 지를 검출하는 단계; 및 상기 출력률이 변화하면, 상기 출력률을 점진적으로 변화시켜 상기 전동식 조향 시스템의 출력을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 전동식 조향 시스템의 출력률을 결정하는 단계에서, 상기 출력률은 상기 전동식 조향 시스템의 온도나 전압에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 출력률을 점진적으로 변화시켜 상기 전동식 조향 시스템의 출력을 조정하는 단계는 상기 전동식 조향 시스템의 출력 변화를 제한하는 변화율을 설정하는 단계; 및 상기 변화율을 적용하여 상기 출력률을 변경하고, 상기 변경된 출력률을 반영하여 상기 전동식 조향 시스템의 출력을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 전동식 조향 시스템의 출력 변화를 제한하는 변화율을 설정하는 단계에서, 상기 변화율은 상기 전동식 조향 시스템의 컬럼 토크에 따라 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 변화율은 상기 컬럼 토크에 반비례하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전동식 조향 시스템의 출력률이 변화되면, 컬럼 토크에 따라 출력률의 변화율을 설정하여 출력률에 적용함으로써, 급격한 출력 변화에 기인한 운전자의 조향 이질감을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 조향 이질감을 감소시켜 차량 운행의 안정성을 도모할 수 있도록 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 출력 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 출력 제어 방법의 순서도이다.
도 3 은 종래의 출력률 변화에 기인한 급격한 출력 변화를 도시한 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 변화율이 적용된 출력률 변화와 출력률 변화에 따른 출력 변화를 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 출력 제어 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 출력 제어 장치의 블럭 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 출력 제어 장치는 도 1 에 도시된 바와 같이, 토크 센서(10), 차속 센서(20), 메인 제어부(30), 보호로직 제어부(40) 및 모터(50)를 포함한다.

토크 센서(10)는 조향 컬럼(미도시)에 설치되어 조향 컬럼의 컬럼 토크를 감지한다.

조향 컬럼은 운전자가 조작하는 조향휠(미도시)에 연결되어 차량 실내에서 엔진룸쪽으로 이어지도록 설치되어 조향휠의 조작에 따른 조향력을 전달한다.

차속 센서(20)는 차량의 속도를 감지한다.

본 실시예에서, 차속 센서(20)는 통상적으로 차량에 구비되어 차량의 속도를 감지할 수 있는 다양한 기기가 모두 채용될 수 있다.

메인 제어부(30)는 토크 센서(10)와 차속 센서(20)로부터 입력된 차속 및 컬럼 토크를 입력받아 출력을 결정하여 보호로직 제어부(40)에 입력한다.

따라서, 운전자가 조향휠을 조작하면, 조향축이 회전력을 받으면서 회전하게 되고, 이때, 컬럼 토크와 차속 및 조타 방향 등에 따라 최적의 조향 토크를 발생시킬 수 있도록 구동전류를 발생시키게 된다.

보호로직 제어부(40)는 상기한 메인 제어부(30)에서 모터(50)에 입력되는 출력값을 현재 전동식 조향 시스템의 동작 상태에 따라 조정하여 전동식 조향 시스템을 보호한다.

즉, 보호로직 제어부(40)는 메인 제어부(30)로부터 출력값이 입력되면, 전동식 조향 시스템의 전원과 온도를 통해 정상동작 조건이 만족하는 지를 판단하여 판단 결과에 따라 출력을 제한함으로써, 전동식 조향 시스템을 보호한다.

여기서, 정상동작조건은 전동식 조향 시스템이 정상적으로 동작하는 지를 판단하기 위한 기준이 되는 것이다.

따라서, 보호로직 제어부(40)는 전동식 조향 시스템의 전압과 온도를 각각에 설정된 기준치와 비교하여 비교 결과에 따라 출력률을 결정한다.

이때, 결정된 출력률을 이전의 샘플링 시간에 결정된 출력률과 비교하여 출력률이 증가 또는 감소하는 지를 판단한다.

판단 결과, 출력률이 변화되면, 출력률을 점진적으로 변화시켜 전동식 조향 시스템의 출력을 조정한다.

먼저, 상기한 컬럼 토크에 따라 변화율을 설정한다.

여기서, 변화율은 출력률이 점차적으로 증가 또는 감소되도록 함으로써, 급격한 출력률 변화를 제한한다.

즉, 변화율을 바탕으로 출력률을 변경하고, 변경된 출력율을 반영하여 출력을 조정한다.

여기서, 변화율은 컬럼 토크와는 반비례한다. 이는 컬럼 토크가 클 경우에는 조향휠의 조작이 상대적으로 큰 경우이므로, 출력 변화를 감소시켜 조향 이질감을 감소시킬 수 있기 때문이다. 반대로, 컬럼 토크가 작은 경우에는 조향휠의 조작이 상대적으로 작은 경우이므로, 조향 이질감이 상대적으로 작게 느껴질 수 있으므로, 출력 변화를 증가시킬 수 있기 때문이다.

참고로, 본 실시예에서는 상기한 변화율을 컬럼 토크에 따라 설정하는 것을 예시로 하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되지 않고, 전동식 조향 시스템의 반응성에 영향을 미칠 수 있는 다양한 요소 예를 들어, 기계적 구조, 서스텐션, 모터(50)의 성능 등에 의해 설정되는 것을 모두 포함한다할 것이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 출력 제어 방법을 도 2 내지 도 4 를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향 시스템의 출력 제어 방법의 순서도이고, 도 3 은 종래의 출력률 변화에 기인한 급격한 출력 변화를 도시한 도면이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 변화율이 적용된 출력률 변화와 출력률 변화에 따른 출력 변화를 도시한 도면이다.

먼저, 토크 센서(10)는 조향 컬럼의 컬럼 토크를 감지하고, 차속 센서(20)는 차량의 차속을 감지(S10)하여 메인 제어부(30)에 입력한다.

메인 제어부(30)는 토크 센서(10)와 차속 센서(20)로부터 컬럼 토크와 차속이 입력되면, 이를 이용하여 전동식 조향 시스템의 출력 즉 모터(50)의 구동전류를 결정하여(S20), 보호로직 제어부(40)에 입력한다.

보호로직 제어부(40)는 메인 제어부(30)로부터 전동식 조향 시스템의 출력값이 입력되면, 현재의 전동식 조향 시스템의 동작 상태를 검출한다. 즉, 전동식 조향 시스템의 전압 또는 온도를 검출한다.

이후, 검출된 전압 또는 온도를 기 설정된 전압 기준치와 온도 기준치와 비교하여 비교 결과에 따라, 출력률을 결정한다(S30).

이 때, 전압과 온도가 전압 기준치와 온도 기준치 미만이면, 전동식 조향 시스템이 정상 상태인 것으로 판단하고, 출력률을 100%로 결정한다.

반면에, 전압이 전압 기준치 이상이거나 온도 기준치 이상이거나 또는 전압과 온도가 전압 기준치와 온도 기준치 이상이면, 출력률을 감소시킨다.

상기한 바와 같이, 출력률이 결정되면, 이전의 출력률과 비교하여 출력률이 변화하는 지를 판단한다(S40).

참고로, 출력은 모터(50)에 구동전류로 입력되며, 구동전류는 I_ref×변화율(%)로 계산된다. 출력률이 100%이면, I_ref×1(=100%)로 계산되므로 최대 구동전류(I_ref)가 모터(50)에 입력되고, 출력률이 60%이면, I_ref×0.6(=60%)로 계산되므로 최대 구동전류(I_ref)의 60%가 출력된다.

여기서, 최대 구동전류는 메인 제어부(30)에 의해 결정된 구동전류이다.

한편, 출력률이 변화하는 지 판단한 결과, 출력률이 변화하면, 토크 센서(10)에 의해 감지된 조향 컬럼의 컬럼 토크에 따라 변화율을 설정한다(S50)

일 예로, 컬럼 토크가 5Nm 이상이면, 변화율을 5%/sec로 설정하고, 컬럼 토크가 5Nm 미만이면, 10%/sec로 설정한다.

참고로, 본 발명의 기술적 범위는 상기한 변화율에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변화율이 설정될 수 있다. 또한 전동식 조향 시스템의 반응도에 영향을 미치는 여러 요소들에 의해 다양하게 설정될 수 있을 것이다.

이와 같이, 변화율이 설정되면, 이 변화율을 출력률에 적용하여 출력률을 변경(S60)하고, 변경된 출력률을 반영하여 전동식 조향 시스템을 출력을 조정한다(S70).

따라서, 출력률에 변화율이 적용됨으로써, 출력률이 급변하더라도 변화율을 반영하여 출력이 급변하는 것을 방지함으로써, 조향 이질감이 감소시킬 수 있게 된다.

도 3 내지 도 4 에서, 기존의 방법과 본 발명의 일 실시에에 따른 전동식 조향 시스템의 출력 변화를 비교하였다.

먼저, 기존의 방법에 의한 출력은 도 3 에 도시된 바와 같이, 출력률이 출력률에 따라 출력됨을 알 수 있다. 일 예로, 출력률이 100%일 때에는 보호로직 상태(Foldback State)는 정상 상태(Normal State)를 추종하는 형태로 출력되고, 0%일 때에는 출력을 '0'으로 출력한다.

이때, 출력률이 100%에서 0%로, 또는 0%에서 100%로 변화 등, 출력률이 급변하는 경우, 출력(Foldback)도 급변하게 된다.

그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 변화는 도 4 에 도시된 바와 같이, 출력률(Rate ref)이 급변할 경우에는 변화율이 적용된다. 따라서, 도 3 에 도시된 출력률에 비해, 출력률(Rate final)이 급변하지 않고, 점차적으로 변경됨을 알 수 있다.

이때, 출력(Foldback State)은 출력률(Rate final)이 급격하게 증가 또는 감소되지 않으므로, 도 3 에 도시된 출력과 달리, 점차적으로 변하게 됨을 알 수 있다. 그 결과, 조향 이질감을 감소시킬 수 있게 된다.

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 정해져야할 것이다.

10: 토크 센서 20: 차속 센서
30: 메인 제어부 40: 보호로직 제어부
50: 모터

Claims (5)

1. 전동식 조향 시스템의 출력률을 결정하는 단계;
   상기 출력률이 변화하는지를 검출하는 단계; 및
   상기 출력률이 변화하면, 상기 출력률을 점진적으로 변화시켜 상기 전동식 조향 시스템의 출력을 조정하는 단계를 포함하고,
   상기 전동식 조향 시스템의 출력률을 결정하는 단계는, 상기 전동식 조향 시스템의 전압과 온도를 각각에 설정된 기준치와 비교하여 비교 결과에 따라 상기 출력률을 결정하고,
   상기 출력률이 변화하는지를 검출하는 단계는, 상기 출력률을 이전의 샘플링 시간에 결정된 출력률과 비교하여 상기 출력률이 증가 또는 감소하는지를 판단하며,
   상기 출력률을 점진적으로 변화시켜 상기 전동식 조향 시스템의 출력을 조정하는 단계는 상기 전동식 조향 시스템의 출력 변화를 제한하는 변화율을 설정하는 단계; 및 상기 변화율을 적용하여 상기 출력률을 변경하고, 상기 변경된 출력률을 반영하여 상기 전동식 조향 시스템의 출력을 조정하는 단계를 포함하며,
   상기 전동식 조향 시스템의 출력 변화를 제한하는 변화율을 설정하는 단계에서, 상기 변화율은 상기 전동식 조향 시스템의 컬럼 토크에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 출력 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전동식 조향 시스템의 출력률을 결정하는 단계에서,
   상기 출력률은 상기 전동식 조향 시스템의 온도나 전압에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 출력 제어 방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 변화율은 상기 컬럼 토크에 반비례하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향 시스템의 출력 제어 방법.

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