KR101903967B1 - 전동식 동력 조향장치의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전동식 동력 조향장치의 제어방법에 관한 것으로서, 요(yaw) 운동량을 이용하여 댐핑력을 계산함으로써 저마찰 노면에서 주행시 운전자의 과도한 조향입력에 의한 요방향 불안정성을 제어하여 차량의 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

전동식 동력 조향장치의 제어방법{CONTROL METHOD OF MOTOR DRIVEN POWER STEERING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 전동식 동력 조향장치의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 요(yaw) 운동량을 이용하여 댐핑력을 계산함으로써 저마찰 노면에서 주행시 운전자의 과도한 조향입력에 의한 요방향 불안정성을 제어할 수 있도록 전동식 동력 조향장치의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 적용되는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit)로써 차량의 속도에 따라 차량 조향휠의 조작력을 줄여주어 가볍고 신속한 조향 조작이 가능하도록 하는 전동식 동력 조향장치(Motor Driven Power Steering Apparatus: MDPS)가 있다.
전동식 동력 조향장치는 ECU가 조향휠의 조타시 조향각 센서와 토크 센서 및 차속 센서와 엔진 회전수 센서로부터 입력신호를 전달받아서 토크 값에 해당하는 만큼의 전류치를 튜닝된 대로 연산하여 구동모터로 공급하게 되고, 구동모터는 회전과 감속을 통해 파워 어시스트력을 발생하여 유니버설 조인트를 회전시키게 되며, 유니버설 조인트의 회전력으로 피니언과 랙을 동작시킴으로써 타이로드를 통해 차륜의 조향이 이루어지도록 구성되어 유압식 파워 스티어링에 비해 보다 향상된 조타성능 및 조타감을 갖출 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-0794936호(2008.01.09.등록)에 개시되어 있다.
이러한 전동식 동력 조향장치에 사용되는 댐핑 로직은 차량의 요(yaw) 안전성을 향상시켜 주는 기능으로, 컬럼토크를 이용하여 댐핑토크값을 조절한다.
그러나, 컬럼토크를 이용하여 댐핑토크값을 조절하기 때문에 저마찰 노면에서 댐핑력이 과도하게 인가되어 차량의 안정적인 주행에 부정적인 영향을 주는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 요(yaw) 운동량을 이용하여 댐핑력을 계산함으로써 저마찰 노면에서 주행시 운전자의 과도한 조향입력에 의한 요방향 불안정성을 제어할 수 있도록 전동식 동력 조향장치의 어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전동식 동력 조향장치는 차량의 요운동량에 대한 요율을 측정하는 요센서; 차량의 속도를 측정하는 차속센서; 조향휠의 조향각속도를 측정하는 각속도센서; 조향축을 회전시켜 조향보조력을 발생시키는 구동모터; 및 요센서, 차속센서 및 각속도센서로부터 요율, 차속 및 조향각속도를 입력받아 댐핑토크 요구값을 산출하여 구동모터를 제어하는 MDPS 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전동식 동력 조향장치의 제어방법은 MDPS 제어부가 요센서와 차속센서로부터 요율과 차속을 입력받아 댐핑율을 산출하고 필터링하여 필터된 댐핑율을 산출하는 단계; 차속센서로부터 차속을 입력받아 댐핑이득을 산출하는 단계; 각속도센서로부터 조향각속도를 입력받아 댐핑이득에 따라 댐핑토크값을 산출하는 단계; 및 댐핑토크값과 필터된 댐핑율의 관계를 통해 댐핑토크 요구값을 산출하여 구동모터를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 차속은 고주파 성분을 저감시킨 필터된 차속인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 필터된 댐핑율은 저주파 필터링을 통해 고주파 성분을 저감시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 댐핑토크값은 조향각속도와 댐핑이득을 곱하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 댐핑토크 요구값은 댐핑토크값과 필터된 댐핑율을 곱하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 요(yaw) 운동량을 이용하여 댐핑력을 계산함으로써 저마찰 노면에서 주행시 운전자의 과도한 조향입력에 의한 요방향 불안정성을 제어하여 차량의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 제어방법에 따라 수행되는 기능적 단계를 나타낸 블록구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 동력 조향장치의 제어방법의 일 실시예를 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 전동식 동력 조향장치를 나타낸 블록구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치는 요센서(10), 차속센서(20), 각속도센서(30), 구동모터(50) 및 MDPS(Motor Driven Power Steering Apparatus: MDPS) 제어부(40)를 포함한다.
요센서(10)는 차량의 요(yaw) 운동량에 대한 요율(yaw rate)을 측정한다.
차속센서(20)는 차량의 속도를 측정한다.
각속도센서(30)는 조향축(미도시)에 설치되어 조향휠(미도시)의 조향각속도를 측정한다.
구동모터(50)는 조향축에 설치되어 조향축을 회전시켜 조향보조력을 발생시킨다.
MDPS 제어부(40)는 요센서(10), 차속센서(20) 및 각속도센서(30)로부터 요율, 차속 및 조향각속도를 입력받아 요율과 차속값을 통해 댐핑율을 산출하고 차속으로부터 댐핑이득과 조향각속도를 곱하여 댐핑토크값을 산출한 후 댐핑율을 적용하여 댐핑토크 요구값을 산출하고 이를 기반으로 구동모터(50)를 제어하여 댐핑력을 조절함으로써 차량의 요방향 불안정성을 제어한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 제어방법에 따라 수행되는 기능적 단계를 나타낸 블록구성도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 동력 조향장치의 제어방법은 먼저 MDPS 제어부(40)가 요센서(10)와 차속센서(20)로부터 요율과 차속을 입력받아 댐핑율을 산출한다(S10).
댐핑율은 도 3에 도시된 바와 같이 차량의 요(Yaw) 운동량과 댐핑토크의 출력량을 조절하기 위하여, 요율과 필터된 차속을 기반으로 출력이 시작되는 CT_0값과, 최대 출력인 CT_1값과, 출력이 0이되는 CT_2값을 이용하여 출력값인 댐핑율(Damping_Ratio)을 산출한다(S20).
이후 저주파 통과필터를 통해 고주파 성분을 저감시킨 필터된 댐핑율을 산출한다(S30).
또한, 차속센서(20)로부터 차속을 입력받아 고주파성분을 저감시킨 필터된 차속을 통해 댐핑이득을 산출한다(S40).
이렇게 산출된 댐핑이득에 각속도센서(30)로부터 입력된 조향각속도를 곱하여 댐핑토크값을 산출한다(S50).
이후 댐핑토크값에 필터된 댐핑율을 곱하여 댐핑토크 요구값을 산출한다(S60).
MDPS 제어부(40)는 댐핑토크 요구값에 따라 구동모터(50)를 제어하여 운전자의 과도한 조향입력에 의한 차량의 요방향 불안정시 선별적인 댐핑력을 출력하여 차량의 요방향 불안정성을 제어한다(S70).
이와 같이 본 발명에 의한 전동식 동력 조향장치의 제어방법에 따르면 차량의 요운동량을 이용하여 댐핑이득을 계산하므로, 노면상태가 빙판이나 눈길 같은 저마찰 노면에서 주행시 운전자의 과도한 조향입력에 의한 요방향 불안정성을 제어하여 차량의 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 요센서
20 : 차속센서
30 : 각속도센서
40 : MDPS 제어부
50 : 구동모터

Claims (6)

  1. 삭제
  2. MDPS제어부가 요센서와 차속센서로부터 요율과 차속을 입력받아 댐핑율을 산출하고 필터링하여 필터된 댐핑율을 산출하는 단계;
    상기 차속센서로부터 상기 차속을 입력받아 댐핑이득을 산출하는 단계;
    각속도센서로부터 조향각속도를 입력받아 상기 댐핑이득에 따라 댐핑토크값을 산출하는 단계;
    상기 댐핑토크값과 상기 필터된 댐핑율의 관계를 통해 댐핑토크 요구값을 산출하여 구동모터를 제어하는 단계를 포함하되,
    상기 차속은 고주파 성분을 저감시킨 필터된 차속이고,
    상기 댐핑율은 요율과 필터된 차속을 입력받아 출력이 시작되는 CT_0값과, 최대 출력인 CT_1값과, 출력이 0이되는 CT_2값을 이용하여 출력값을 산출하며,
    상기 필터된 댐핑율은 저주파 필터링을 통해 고주파 성분을 저감시키고,
    상기 댐핑토크값은 상기 조향각속도와 상기 댐핑이득을 곱하여 산출하며,
    상기 댐핑토크 요구값은 상기 댐핑토크값과 상기 필터된 댐핑율을 곱하여 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 동력 조향장치의 제어방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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